CN107884985B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：导光板，其包括面向光源的光进入表面；在导光板下方的反射板；导光板上的光学片；光学片上的液晶面板；以及图案粘合层，其将反射板和光学片中的至少一个附接到导光板，其中，图案粘合层包括多个蜂窝形状的单元图案，每个单元图案包括构成蜂窝形状的多个分离壁，所述多个分离壁包括在垂直于光进入表面的第一方向上彼此面对的两个第一分离壁以及除了第一分离壁以外的第二分离壁，并且每个单元图案中限定有空气室，并且其中，在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上布置上述多个单元图案。

Description

液晶显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月30日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0126621号的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容如同在本文完全阐述一样通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，并且特别地涉及能够有效地实现背光单元的光学部件的集成结构的液晶显示装置。

背景技术

面对信息社会，对显示装置的需求已经以各种方式增长。最近，使用诸如液晶显示装置(LCD)、等离子显示面板装置(PDP)和有机发光二极管(OLED)显示装置的平板显示装置。

在这些显示装置当中，LCD因为重量轻、外形薄、功耗低等的优点而被广泛使用。

LCD包括液晶面板和在液晶面板下方的背光单元。

随着LCD变得纤薄，要求背光单元变的纤薄。因此，光源位于其侧面的边缘型背光单元被广泛使用。

边缘型背光单元包括作为光源的LED、具有面对LED的光进入表面的导光板、在导光板下方的反射板以及导光板上的光学片。

由于背光单元有许多光学部件，为了减少装配过程并防止这些光学部件移动，已经提出了对反射板、导光板和光学片中的至少一些部分进行集成的解决方案。

然而，现有技术的集成结构是通过如下非常简单的方式实现的：将光学部件与涂覆在其整个表面上的粘合剂集成，而不考虑背光单元的光分布。

因此，光分布特性劣化。例如，光在背光单元的光进入部附近发生偏移。

发明内容

因此，本发明涉及一种基本消除了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题的LCD。

本发明的目的是提供一种能够有效地实现背光单元的光学部件的集成结构的LCD。

本发明的附加特征和优点将在以下描述中阐述，并且这些附加特征和优点部分是根据描述明显的或者可以通过本发明的实践来获知。本发明的这些优点和其他优点将通过在书面描述和其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

如本文中所体现和广泛描述的，为了实现这些优点和其他优点，根据本发明的目的，液晶显示装置包括：导光板，其包括面向光源的光进入表面；导光板下方的反射板；导光板上的光学片；光学片上的液晶面板；以及图案粘合层，其将反射板和光学片中的至少一个附接到导光板，其中，图案粘合层包括多个蜂窝形状的单元图案，每个单元图案包括构成蜂窝形状的多个分离壁，所述多个分离壁包括在垂直于光进入表面的第一方向上彼此面对的两个第一分离壁以及除了第一分离壁之外的第二分离壁，并且每个单元图案中限定有空气室(air cell)，并且其中，在第一方向上和垂直于第一方向的第二方向上布置上述多个单元图案。

应当理解，以上总体描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且其旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

附图被包括用于提供对本发明的进一步理解，并且其被并入且构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施方式，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明的实施方式的LCD的截面图；

图2是示出根据本发明的实施方式的图案粘合层的示意图；

图3A是示出第一比较例的背光单元的示意性截面图；

图3B是示出由图3A的背光单元导致的在光进入部处发生的光偏移的图片；

图4是示出第二比较例的背光单元的示意性截面图；

图5A至图5B和图6A至图6B是示出根据本发明的实施方式的背光单元处的光路的示意图；

图7是示出根据本发明的实施方式的图案粘合层的单元图案的结构的图；

图8是示出根据本发明的实施方式的关于填充因数(fill factor)的亮度分布和亮度轮廓(brightness profile)的图；

图9是示出根据本发明的实施方式的关于图案粘合层的单元图案的间距的总光强度的实验结果的图；以及

图10是示出根据本发明的实施方式的关于图案粘合层的单元图案的长度的总光强度的实验结果的图。

具体实施方式

现将详细参照示例性实施方式，这些示例性实施方式的示例在附图中示出。在各个附图中可始终使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

图1是示出根据本发明的实施方式的LCD的截面图。

参照图1，LCD 100包括液晶面板110和在液晶面板110下方的背光单元120。

液晶面板110是用于显示图像的部件，并且其包括彼此面对的第一基板112和第二基板114以及这两个基板之间的液晶层。

虽然没有在图中示出，但是在可以被称为下基板或阵列基板的第一基板112的内表面上，栅极线和数据线彼此交叉以限定像素，并且在每个像素中形成了连接到对应的栅极线和数据线的薄膜晶体管以及连接到薄膜晶体管的像素电极。

在可以被称为上基板或滤色器基板的第二基板114的内表面上，形成了与每个像素对应的滤色器图案以及围绕滤色器图案且与栅极线、数据线和薄膜晶体管对应的黑矩阵(black matrix)。

所有类型的液晶面板都可以用作液晶面板110。例如，可以使用IPS型、AH-IPS型、TN型、VA型或ECB型液晶面板。在IPS型或AH-IPS型的情况下，在第一基板112处形成与像素电极一起产生面内电场(in-plane electric field)的公共电极。

第一基板112和第二基板114中的每个基板可以包括与液晶层接触以使液晶分子对准的对准层。可以在第一基板112的边缘和第二基板114的边缘之间形成密封图案。

此外，可以将偏振板附接到第一基板112和第二基板114中的至少一个。

可以通过柔性电路膜等将印刷电路板连接到液晶面板110的至少一侧。

背光单元120包括反射板121、反射板121上的导光板123、导光板123上的至少一个光学片130、以及作为光源的LED 141。LED 141面对作为导光板123的侧表面的光进入表面，并且布置在光进入表面的长度方向上。

LED 141可以安装在印刷电路板上并且布置在印刷电路板的长度方向上。

反射板121可以是白色或银色以用于光反射。反射板121位于导光板123下方，并且用于将穿过导光板123的底表面的光朝向液晶面板110反射以增加亮度。

在本实施方式中，反射板121可以通过作为图案化的粘合构件的图案粘合层210、即第一图案粘合层210a而附接到导光板123。

来自LED 141的光通过光进入表面进入导光板123，然后通过数次全反射而在导光板123中传播以均匀扩散，并且然后从导光板123朝向液晶面板110输出。

导光板123可以在面向反射板121的底表面处包括光输出图案124。光输出图案124是用于增加导光板123的光输出效率的部件。光输出图案124可以形成为具有例如半球形形状、多边形形状等。

为了使背光单元120变薄并且有效地使LCD变得纤薄，导光板123可以优选地由玻璃制成。

在这方面，诸如PMMA的聚合物材料耐热性差，并且当使用聚合物材料形成薄的导光板123时，导光板123发生大幅的热膨胀或热收缩，因此可靠性是有问题的。

然而，当导光板123由玻璃制成时，由于玻璃的特性导致热膨胀或热收缩被最小化，因而能改善可靠性。

此外，玻璃的硬度大于聚合物材料的硬度。因此，包括由玻璃制成的导光板123的背光单元120可以具有提高的硬度。因此，当背光单元120被构造成集成结构时，可以具有以下优点：可以从LCD 100除去作为用于保护背光单元120的底部的结构部件的底盖。

在从LCD 100去除了底盖的情况下，为了保护LCD 100的底部，可以将保护膜122附接到反射板121的底表面。在这种情况下，考虑到LCD的外部的产品外观，保护膜122可以在底表面处具有装饰图案以作为该保护膜122的外表面。如此，保护膜122用于保护反射板121以及提供外部的产品外观。

至少一个光学片130可以位于导光板123上。当使用多个光学片130时，举例来说，第一光学片131和第二光学片134可以位于导光板123上。

第一光学片131可以是例如扩散片(diffusion sheet)131。扩散片131可以被构造成包括由诸如PET的聚合物材料制成的基底层132和在基底层132上的扩散图案(diffusionpattern)。扩散图案可以包括具有不同形状和尺寸的、不同类型的图案。例如，可以使用下述的第一扩散图案133a和第二扩散图案133b：第一扩散图案133a具有第一尺寸，并且彼此间隔开；第二扩散图案133b位于第一扩散图案133a之间的区域，具有小于第一尺寸的第二尺寸，并且具有不规则的珠子形状。当使用不同类型的扩散图案133a和133b时，可以改善光扩散特性。

第二光学片134可以是例如棱镜片134。棱镜片134可以被构造成包括由诸如PET的聚合物材料制成的基底层135、在基底层135上的棱镜图案136。

第一光学片131和第二光学片134可以利用粘合层138彼此附接并形成集成结构。因此，可实现光学片130的集成结构。

扩散图案层137可以形成在第二光学片134的顶表面上，并且可以利用粘合层139附接到第二光学片134。在这种情况下，可以不设置用于扩散层137的任何基底层(baselayer)。扩散图案层137使由第二光学片134会聚的光扩散，并将更均匀分布的光提供至液晶面板110。当在不使用基底层的情况下在第二光学片134的顶表面上形成扩散图案层137时，与构造膜类型的扩散图案层的情况相比，能减小集成的光学片130的厚度。

光学片130可以通过图案粘合层210、即第二图案粘合层210b而被附接到导光板123的顶表面。

如上所述，当利用第一图案粘合层210a将反射板121附接到导光板123的底表面并且利用第二图案粘合层210b将光学片130附接到导光板123的顶表面时，背光单元120可以完全以集成其所有部件的集成结构来构造。可替选地，背光单元120可以被构造成使得位于导光板123上方或下的光学部件附接到导光板123并与导光板123集成。

特别地，图案粘合层210具有使得作为空气空间(air space)的空气室A形成于其中并且能够确保光分布特性的图案化结构。

图2是示出根据本发明的实施方式的图案粘合层的示意图。为了说明的目的，从光进入部、即导光板123的布置有LED 141的侧表面部分到作为导光板123的相对侧表面部分的相对部的方向是第一方向，并且导光板123所在平面上的垂直于第一方向的方向是第二方向。

参照图2，图案粘合层210是包括空气室A的图案化粘合层。图案粘合层210可以由光学粘合剂例如OCA(光学透明粘合剂)制成。图案粘合层210可以具有与导光板123的折射率基本相等或非常接近的折射率，使得其适于附接到导光板123并且用于改善光学特性。

可以以多个单元图案P1来构造图案粘合层210，这些单元图案P1是蜂窝形状的图案，并且每个单元图案P1中包括作为六边形空气空间的第一空气室A1。在第一方向和第二方向上布置单元图案P1。

通过单元图案P1的布置，在图案粘合层210中可以形成第一空气室A1以及不同于第一空气室A1的四边形四边形的第二空气室A2。

详细地，单元图案P1具有蜂窝结构，并且例如以六个分离壁PP构造单元图案P1。为了说明的目的，垂直于第一方向(即与第二方向平行)的两个相对的分离壁是第一分离壁PP1，而其他四个分离壁是第二分离壁PP2。换句话说，在第一方向上布置第一分离壁PP1。

可以在第一方向上布置单元图案P1，使得相邻的单元图案P1共享第一分离壁PP1。可以在第二方向上布置单元图案P1，使得相邻的单元图案P1共享在相邻的第二分离壁PP2之间的顶点VP。

换句话说，可以以矩阵形式将单元图案P1布置为在第一方向上共享分离壁PP并且在第二方向上共享顶点VP。

通过单元图案P1的布置，图案粘合层210可以被视为基本上以作为单元图案P1的第一图案P1以及以四边形框架形状的第二图案P2来构造，其中，每个第一图案P1在其中限定第一空气室A1并且以两个第一分离壁PP1和四个第二分离壁PP2来构造，并且每个第二图案P2在其中限定四边形的第二空气室A2并且以四个第二分离壁PP2来构造。

在本实施方式中，通过应用具有布置在导光板123的顶部或底部上的单元图案的图案粘合层210，能够有效地实现确保粘附力和光分布特性的光学部件的集成结构。

这将进一步参照图3至图6详细说明。

图3A是示出第一比较例的背光单元的示意性截面图，并且图3B是示出由图3A的背光单元导致的在光进入部处发生的光偏移的图片。图4是示出第二比较例的背光单元的示意性截面图。图5和图6是示出根据本发明的实施方式的背光单元处的光路的示意图。图5示出了通过第二图案P2的光路，并且图6示出了通过第一图案P1的光路。

图3A中的第一比较例的背光单元被构造成使得利用粘合层10而将在底表面处具有光输出图案24a的导光板23a与反射板21a完全且紧密地彼此附接。在该背光单元中，在导光板23a与反射板21a之间没有确保空气空间，因此，参照图3B，发生太多光进入部处的光偏移。

在图4中的第二比较例的背光单元中，导光板23b的输出图案24b由具有粘合特性的材料制成。在这种情况下，在导光板23b与反射板21b之间确保了空气空间。然而，输出图案24b的粘合面积非常小，不能充分确保导光板23b与反射板21b之间的粘附力。

相比之下，在本实施方式的背光单元中，利用图案粘合层210将导光板123和反射板121彼此附接，确保了其中的空气空间。因此，与第二比较例相比，能够确保充足的粘合面积。

此外，能够通过图案粘合层210改善背光单元的光分布特性。

参照图5A和图5B，第二图案P2、即第二图案P2的第二分离壁PP2作为整体具有一种沿第一方向(即导光板123的导光方向)以锯齿形延伸的布置。这用作导光板123的底表面上的延伸型导光图案。因此，光沿着延伸型的第二图案P2扩散，并且因此能够改善从光进入部到相对部的全反射导光特性。因此，背光单元的光分布能够均匀并且能够改善进入部处的光偏移现象。

此外，参照图6A和图6B，第一图案P1的第一分离壁PP1是与导光方向大体上垂直的图案，并且用作沿导光板123的厚度方向突出的光输出图案。因此，光可以在第一分离壁PP1的高度方向上会聚和输出，因此能够增加背光单元的聚光特性，并且因此能够增加背光单元的亮度。

参照图1和图2，光输出图案124可以被构造成使得其布置在对应的第一图案P1的空气室A1中。在这种情况下，可以获得将均用作光输出的第一分离壁PP1和光输出图案124布置在一起的结构，并且因此能够使导光板123处的光输出特性最大化。

如上所述，当以利用图案粘合层210而附接到导光板123的光学部件来构造集成结构时，该集成结构确保能够有效地实现粘附力以及光分布特性。

以下说明用于实现确保粘附力和光分布特性的集成结构的单元图案P1的优选设计特征。

参照图7，其示出了图案粘合层210的一部分，与单元图案P1的设计特征有关的因素如下：h是单元图案P1的高度(即分离壁P1和分离壁P2中每个分离壁的高度)，w是单元图案P1的宽度(即分离壁P1和分离壁P2中每个分离壁的宽度)，p是第一方向上的单元图案P1之间的间距(或间隔)，例如为第一方向上两个相邻单元图案P1的中心之间的距离，以及l是第二方向上的单元图案P1的长度(或间隔)，例如为每个单元图案P1在第二方向上相对的两个顶点之间的距离(其中每个顶点位于相邻的第二分离壁之间)。单元图案P1的填充因数可以定义为例如(2w/p)*100％。

为了确保集成结构中的粘附力和光分布特性，优选满足下述条件(1)。

条件(1)：4％≤填充因数≤5％(即，40w≤p≤50w)。

如条件(1)所示，填充因数优选大于或等于4％且小于或等于5％。如果填充因数小于4％，则粘附力减小。

这参考表1，其示出了关于图案粘合层210的填充因数的光学膜的粘附力的实验结果。这些实验以宽度w为15um(微米)来进行。

[表1]

参照表1，当填充因数是2％时，发生光学膜完全剥离；当填充因数是3％时，发生光学膜部分剥离；并且当填充因数是4％时，不发生光学膜剥离。

因此，为了确保粘附力，优选地，图案粘合层210以4％或更高的填充因数形成。

此外，当填充因数大于5％时，光分布特性是有问题的。

这参照表2以及图8和图9，其中表2示出了关于图案粘合层210的填充因数的光学膜的光分布特性的实验结果。这些实验以宽度w为15um来进行。图8是示出关于表2中的填充因数的亮度分布和亮度轮廓的图，其中，亮度轮廓沿着亮度分布的线A-A'截取，并且A在光进入部一侧而A'在相对部一侧。关于图8的“亮度分布”列部分，在该列部分的左边部分以不同颜色示出了针对每个填充因素的、LCD屏幕上的亮度分布；参照该列部分的右边部分，不同的颜色表示不同的亮度，在该右边部分中，越靠上的颜色表示越亮的亮度。图9是示出关于间距的总光强度实验结果的图。

[表2]

参照表2和图8，当填充因数是4％和5％时，均匀度分别为1.2和1.3。在这种情况下，在从光进入部到相对部的方向上的光分布完全均匀，并且光分布特性良好。

相比之下，当填充因数是6％和7％时，均匀度分别为11.2和高于20。在这种情况下，在从光进入部到相对部的方向上的光分布迅速减少，并且在光进入部处发生光偏移，并且因此光分布不佳。

此外，参照图9，总光强度随着间距减小而增加，并且总光强度在间距低于约325um时饱和。在这种情况下，甚至在间距为750um或更小且填充因数为5％或更小时，也能够实现所要求的100％或更高的总光强度。

因此，为了确保光分布特性，优选地，图案粘合层210以5％或更小的填充因数形成。

基于以上实验结果，优选地，如条件(1)所示，图案粘合层210以大于等于4％且小于等于5％的填充因数来构造。

单元图案P1的长度l与用作用于显著增加总反射路径的扩散图案(diffusionpattern)(或扩散图案(spread pattern))的第二图案P2的结构有关。这将参照图10进行说明，图10示出了关于长度l的总光强度的图。

参照图10，在单元图案P1的宽度为15um的情况下，单元图案P1的长度l在100um到1000um的范围内，总光强度达到100％。因此，如果需要则可以在可允许的范围内调整单元图案P1的长度l。

此外，优选地，为了保持空气室A1和空气室A2的间隙，图案粘合层210满足下述条件(2)。

条件(2)：w≤h≤2w。

在条件(2)中，单元图案P1的高度h大于或等于w且小于或等于2w。根据该条件(2)，能够充分确保用于保持空气室A1和空气室A2的间隙的单元图案P1的支承力。

如上所述，在集成背光单元的光学部件时，利用图案粘合层将位于导光板上方和/或下方的一个或多个光学部件附接到导光板，并且以蜂窝图案作为单元图案来构造图案粘合层。

因此，确保了粘附力和光分布特性，并且因此能够有效地实现背光单元的光学部件的集成结构。

对于本领域技术人员而言将明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要这些修改和变型在所附权利要求书及其等同的范围内即可。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，包括：

导光板，所述导光板包括面向光源的光进入表面；

所述导光板下方的反射板；

所述导光板上的光学片；

所述光学片上的液晶面板；以及

图案粘合层，所述图案粘合层将所述反射板和所述光学片中的至少一个附接到所述导光板，

其中，所述图案粘合层包括多个蜂窝形状的单元图案，每个单元图案包括构成蜂窝形状的多个分离壁并且每个单元图案中限定有空气室，每个蜂窝形状的单元图案的多个分离壁包括：在垂直于所述光进入表面的第一方向上彼此面对并且大体上垂直于所述第一方向的两个第一分离壁，以及除了所述第一分离壁以外的第二分离壁，并且

其中，在所述第一方向上和垂直于所述第一方向的第二方向上布置所述多个单元图案。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述单元图案被构造成满足下述条件(1)：4％≤(2w/p)*100％≤5％，其中，w是所述第一分离壁和所述第二分离壁中的每一个的宽度，并且p是所述单元图案在所述第一方向上的间距。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述单元图案被构造成满足下述条件(2)：w≤h≤2w，其中，w是所述第一分离壁和所述第二分离壁中的每一个的宽度，并且h是所述第一分离壁和所述第二分离壁中的每一个的高度。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导光板包括在所述导光板的底表面处的光输出图案，并且所述光输出图案位于所述空气室中。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导光板由玻璃制成。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括附接到所述反射板的底表面的保护膜，其中，所述保护膜在所述保护膜的外表面处具有装饰图案。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光学片包括扩散片，所述扩散片包括不同类型的第一扩散图案和第二扩散图案。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述图案粘合层具有与所述导光板的折射率相等或接近的折射率。

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