CN1614471A - 光导板及具有该光导板的背光组件 - Google Patents

光导板及具有该光导板的背光组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光导板以及具有这种光导板的背光组件。在该光导板和具有这种光导板的背光组件中，光导板包括其中至少一个为入射表面的多个侧面、出射表面、以及反射表面，光线从所述入射表面入射，在所述出射表面上形成有用于会聚光线的第一棱柱图案和用于扩散光线的凹凸图案，所述反射表面与出射表面相对并且包括形成在其上的第二棱柱图案。因此，所述背光组件能从其中去除扩散和棱镜片，并且提高光效率和亮度均匀度。

Description

光导板及具有该光导板的背光组件
技术领域
本发明涉及一种光导板以及一种背光组件，尤其涉及一种能够将来自光源的直线光转变为平面光的光导板、以及具有这种光导板的背光组件。
背景技术
最近各种类型的计算机迅猛发展，带有各种结构、功能和更快信息处理速度的器件已经快速研发出来。这种器件处理电信号形式的信息。为了输出在这些器件中处理的结果，通常使用显示装置作为与人对话的界面。
与已往很长时间用作显示装置的阴极射线管(CRT)相比，液晶显示器(LCD)重量轻、体积小，并且能显示高分辨率图像，消耗更少的能量。现在各行业，LCD将替代CRT。
通常，LCD装置包括由LCD面板和背光组件组成的显示单元。背光组件将光线供送到LCD面板并显示图像。
背光组件包括灯和将来自灯的光线朝向LCD面板引导的光导板。Snell定律表明来自灯的光线在光导板内被全反射。由于在光导板的底面上形成印制图案而从光导板泄漏的光线由设置在所述光导板下面的反射板反射，从而使散射光线通过光导板向LCD面板前进。
为了改善从光导板射出的光线的均匀度和亮度，背光组件还包括光学片，例如扩散片、棱镜片等。扩散片使光线扩散，而棱镜片使光线折射并会聚。
光学片增加了LCD装置的制造成本。并且光导板的印制图案的恶化效果降低了LCD装置的显示质量。为了解决这些问题，需要新型的光学片或者光导板。
发明内容
本发明公开了一种能够扩散和会聚光线并增强光效率和均匀性的光导板。
本发明还公开了一种使用这种光导板的背光组件。
根据所述光导板及具有这种光导板的背光组件，所述光导板可实现各种的功能，例如，使用棱柱图案会聚光线，使用凹凸图案扩散光线。这最终提高了光效率并减少了制造成本。
附图说明
结合附图，通过参照以下的详细描述，本发明的上述和其它优点将会变得明了。
图1是透视图，示出了根据本发明示例性实施例的光导板；
图2是透视图，示出了在图1中的光导板的后表面；
图3是沿图1的线A-A’截取的横截面图；
图4是沿图1的线B-B’截取的横截面图；
图5是图3中示出的第一棱柱的透视图；
图6是根据本发明另一示例性实施例的凹凸图案的透视图；
图7是图4中所示第二棱柱的透视图；
图8是根据本发明又一示例性实施例的第二棱柱图案的透视图；
图9是分解透视图，示出了根据本发明一示例性实施例的背光组件；
图10是分解透视图，示出了根据本发明一示例性实施例的液晶显示装置。
具体实施方式
图1是透视图，示出了根据本发明一示例性实施例的光导板。图2是透视图，示出了图1中光导板的后表面。图3示出了沿图1中的线A-A’截取的横截面图。图4是沿图1的线B-B’截取的横截面图。
参照图1、2、3和4，根据本发明一示例性实施例的光导板100包括第一、第二、第三和第四侧面110、120、130和140，出射表面150和反射表面160。
灯邻近第一、第二、第三和第四侧面110、120、130和140中的至少一个侧面设置。在这一示例性实施例中，灯可以设置在第一侧面110和第三侧面130附近。灯光进入的第一侧面110或者第三侧面130被称作入射表面。
出射表面150包括会聚光线的第一棱柱图案152和扩散光线的凹凸图案154。这使通过入射表面110和130进入的光线通过出射表面150射出。
尤其是，第一棱柱图案152在出射表面150上具有多个相互平行的第一棱柱156。每一第一棱柱156具有沿基本垂直于入射表面110和130的第一方向D1延伸的三角形棱柱形状。第一棱柱156会聚通过出射表面150进入的光线，从而朝向前方发射汇聚后的光线。
具有多个凹凸部分158的凹凸图案154形成在出射表面150上，其中所述多个凹凸部分158从第一棱柱156突伸预定的高度。具有均匀一致图案的凹凸部分158沿着第一方向D1延伸，并在第一棱柱156上形成。凹凸部分158扩散来自第一棱柱156的光线。
反射表面160面向出射表面150，并包括第二棱柱图案162。第二棱柱图案162包括多个基本上相互平行的第二棱柱164，并且形成在反射表面160上。每一第二棱柱164具有沿着第二方向D2延伸的三角形棱柱形状，并且在基本上垂直于形成在出射表面150上的第一棱柱156的方向上伸展。第二棱柱图案162朝向出射表面150反射来到反射表面160上的光线。
下文中，将参照附图详细描述光导板的出射表面150和反射表面160。
图5是透视图，示出了图3中的第一棱柱。
参照图5，形成在出射表面150上的第一棱柱156从基本上垂直于入射表面110和130的一端的表面156d突伸出。
尤其是，每一第一棱柱156包括相对于表面156d倾斜第一角度θ1的第一表面156a、以及相对于表面156d倾斜第二角度θ2的第二表面156b。表面156d基本上平行于入射表面110和130伸展。第一表面156a和第二表面156b相互连接以形成第一脊156c。第一角度θ1与第二角度θ2相等。由此，每一第一棱柱156具有等腰三角形横截面以及沿第一方向D1延伸的三角形棱柱形状。
第一表面156a与第二表面156b之间的内角θ3是钝角，并且在大约100°至120°之间。
第一棱柱156的第一表面156a和第二表面156b还包括凹凸图案154，该凹凸图案154扩散来自第一棱柱的光线。
尤其是，凹凸图案154包括从第一表面156a和第二表面156b突伸预定高度的凹凸部分158。每一凹凸部分158具有沿第一方向D1延伸的三角形棱柱形状，并且在第一表面156a和第二表面156b上均匀形成。凹凸部分158可以有圆角。
图6示出了根据本发明另一示例性实施例的凹凸图案的透视图。
参照图6，凹凸图案254包括多个从第一棱柱156的第一表面156a和第二表面156b突伸出的凹凸部分258。
每一凹凸部分258沿着第一方向D1延伸并形成在第一表面156a和第二表面156b上。在这一示例性实施例中，每一凹凸部分258具有沿着第一方向D1延伸并且以预定曲率弯曲的脊，并且在凹凸部分与相邻凹凸部分相交处的凹槽可相互平行，从而提高凹凸部分258的扩散性能。
作为示例性实施例，已经参照图5和6描述了凹凸图案。但是，可将凹凸图案转换成各种形状，从而扩散来自第一表面156a和第二表面156b的光线。例如，各凹凸部分258可具有脊，所述脊以预定曲率弯曲，并在该脊沿着第一方向D1延伸的同时具有不一致的高度。
凹凸图案254可通过全息照相法形成。全息照相法使用不同相位的两束激光。两激光之间的不同相位产生出干涉图案，该干涉图案可用于构建具有凹凸图案的芯。在使用通过全息照相法构造的芯来制造模子之后，可通过应用该模子的模制方法来形成所述凹凸图案，例如通过注模、压模等方法。
在这一示例性实施例中，光导板100包括在反射表面160上形成的第二棱柱图案162。
图7是透视图，示出了图4中示出的第二棱柱。所述第二棱柱图案162形成在反射表面160上，并且包括多个第二棱柱164。每个第二棱柱164从表面164d突伸出，所述表面164d基本上垂直于入射表面110和130的相对端。
尤其是，每个第二棱柱164包括相对于表面164d倾斜第四角度θ4的第三表面164a和相对于表面164d倾斜第五角度θ5的第四表面164b。第三表面164a和第四表面164b相邻接并且形成第二脊164c。第四角度θ4和第五角度θ5相等，第三表面164a与第四表面164b的长度相同。因此每个第一棱柱164具有等腰三角形形状的横截面以及沿着第二方向D2延伸的三角形棱柱形状。
第三表面164a与第四表面164b之间的内角θ6大于90°，为大约120°至140°。
为了改善自出射表面150来的光的均匀性，形成在反射表面160上的第二棱柱图案162可具有各种形状。
图8是透视图，示出了根据本发明另一示例性实施例的第二棱柱图案。在图8中，第二棱柱图案262包括多个光量控制图案264。光量控制图案264沿着第二方向D2布置，并且以预定距离相互间隔开。
尤其是，光量控制图案264包括多个第四棱柱266。每个第四棱柱266具有沿着第一方向D1延伸并沿着基本上垂直于入射表面110和130的第二方向D2排列的三角形棱柱形状。在这一示例性实施例中，由于每个第四棱柱266的三角形棱柱形状与当每个第二棱柱164被切出多段时的三角形棱柱形状相同，因此将省略与第四棱柱266的形状相关的描述。
远离入射表面110和130定位的光量控制图案264比靠近入射表面110和130定位的光量控制图案264更宽。当邻近光导板100的入射表面110和130的灯发光时，在光导板100的中心部分形成的第四棱柱266反射更多的光线，其原因在于中央棱柱的长度比邻近入射表面110和130的两端处的棱柱的长度长。在这一示例性实施例中，所述长度意味着在第一方向D1上第四棱柱266的延伸长度，并且该长度从入射表面110和130朝向光导板100的中心部分逐渐增大。光量控制图案264向中心部分反射通过入射表面110和130入射的光线，以便改善通过出射表面150的光线的均匀度。而且，根据为光导板提供光线的灯的位置和特性，光量控制图案264可具有不同的形状。
光导板100可通过调整第一脊156c的第三角度θ3和第二脊164c的第六角度θ6来提供经改善的亮度。
在表1中示出了在不同的第一脊156c的第三角度θ3、第二脊164c的第六角度θ6下测量的亮度特性。
表1
第一脊的内角(θ3) 82° 90° 108°
第二脊的内角(θ6) 68° 90° 135°
背光组件的亮度(尼特) 2101 2683 2864
液晶显示面板的亮度(尼特) 225.7 266.2 281.6
在表1中，已经相对于第三角度θ3和第六角度θ6为90°、小于90°和大于90°的每种情况测量了背光组件和液晶显示面板的亮度。
从测量结果可见，大于90°的第三角度θ3和第六角度θ6呈现出背光组件和液晶显示面板的亮度高于第三角度θ3和第六角度θ6小于90°时的背光组件和液晶显示面板的亮度。特别是，在第三角度θ3为108°、第六角度θ6为135°的组合下，分别将背光组件的亮度和液晶显示面板的亮度相对于第三角度θ3和第六角度θ6为90°时的背光组件和液晶显示面板的亮度提高了约6.7％、约5.8％。
在出射表面150处形成的第一棱柱图案152和在反射表面160处形成的第二棱柱图案162可具有不同的形状。即，第一棱柱156沿着基本上垂直于入射表面110和130的第一方向D1延伸，而第二棱柱164沿着基本上平行于入射表面110和130的第二方向D2延伸。在某些情况下，第一棱柱156和第二棱柱164可根据亮度特性，沿着相同的方向延伸。
下面将描述具有所述背光组件的背光组件和液晶显示装置。
图9是分解透视图，示出了根据本发明一示例性实施例的背光组件。在图9中，相同的附图标记指代在图1至图8中相同的元件，并且省略对这些相同元件的详细描述。
参见图9，背光组件300包括用于发射光线的灯单元310和用于导引来自灯单元310的光线并将使该光线导引向预定方向的光导板100。
灯单元310包括至少一个用于发光的灯312和用于将来自灯312的光线反射向光导板100的灯反射件314。灯单元310可邻近光导板100的一端或者光导板的相对的两端设置。在这一示例性实施例中，灯单元310邻近光导板100的相对的两端设置。
灯312包括杆状的冷阴极荧光灯(CCFL)。灯反射件314可由高反射性材料制成，或者通过将反射元件覆盖到灯罩314上而形成。灯反射件314朝向光导板100反射从灯312发出的光线，并且提高了高效率。
如图1至8所示，光导板100包括第一侧面110、第二侧面120、第三侧面130和第四侧面140。这些侧面中的至少一个作为入射表面110或130。从灯312发出的光线进入入射表面并从出射表面150射出。出射表面包括具有相互平行的第一棱柱156以及在第一棱柱156上形成的凹凸图案154的第一棱柱图案154。所述光导板还具有面对出射表面150的反射表面160。该反射表面具有形成在其上的第二棱柱图案162。
背光组件300还包括位于反射表面160下面的反射板320。该反射板反射通过反射表面160泄漏的光线，并且背光组件300还包括用于接纳反射板320、光导板100和灯单元310的接收容器330。
反射板320是尺寸对应于反射表面160的一片反射材料。反射板320位于反射表面160与接收容器330之间。接收容器330可由模制框架制成，或者还包括底部机壳(未示出)，从而增强背光组件300的强度。
而且背光组件300还包括至少一个设置于光导板100的出射表面150上的光学片340，从而提高通过出射表面150的光线的亮度特性。
光学片340一般包括用于扩散光线的诸如扩散片的光学片、用于折射和会聚光线的棱镜片等。根据亮度特性，可将其中一个光学片添加到背光组件300中或者从该组件300中去除。
如表2所示，将根据本发明的示例性实施例的背光组件的亮度特性与传统背光组件进行比较。
表2
传统背光组件 本发明的背光组件
25点平均亮度(尼特) 2678 2859
13点平均亮度(尼特) 2675 2878
中心点亮度(尼特) 2982 3138
25点亮度比较(％) 100 106.7
25点均匀度(％) 77.8 75
13点均匀度(％) 77.8 79.3
在表2中，传统背光组件包括具有平出射表面和平反射表面的光导板、以及具有两个扩散片和一个棱镜片的光学片。而本发明的背光组件包括如图8所示的光导板100以及具有一个扩散片和一个棱镜片的光学片。
从表2可见，根据对传统背光组件和本发明的背光组件300的25点、13点或者中心点的亮度测量，本发明的背光组件显示出亮度高于传统背光组件。尤其是，在对25点的平均亮度中，本发明的背光组件300呈现出6.7％的提高。
而且，在亮度均匀性上，本发明的背光组件300基本上与传统背光组件相同。
由此，虽然本发明的背光组件300包括一个扩散片，但与传统背光组件相比，本发明的背光组件的亮度能提高大约6.7％。
图10是分解透视图，示出了根据本发明的一示例性实施例的LCD装置。在图10中，相同的附图标记指代与图9中相同的元件，因此省略对这些相同元件的描述。
参见图10，LCD装置400包括用于显示图像的显示单元410、用于给显示单元410提供光线的背光组件300、以及用于将显示单元410固定在背光组件300上的顶部机壳420。
显示单元410包括用于显示图像的LCD面板412、用于给LCD面板412提供驱动信号的数据印刷板(PCB)414和栅极印刷板(PCB)415。数据PCB414和栅极PCB415通过数据带载封装(TCP)416和栅极带载封装(TCP)417电连接到LCD面板412。
LCD面板412包括薄膜晶体管(TFT)衬底412a、与TFT衬底412a相结合的滤色器衬底412b、以及介于TFT衬底412a与滤色器衬底412b之间的液晶层(未示出)。
TFT衬底412a是透明玻璃衬底，TFT以矩阵结构形成在该透明玻璃衬底上。每个TFT包括连接到数据线的源极端、连接到栅极线的栅极端、以及连接到透明导电材料制成的像素电极(未示出)的漏极端。
滤色器衬底412b包括通过薄膜工艺形成在其上的红、绿、蓝像素(未示出)。滤色器衬底412b还包括由透明导电材料制成的共用电极(未示出)。
显示单元410位于用于将光学片340固定在接收容器330上的中间模架350上，并且通过将顶部机壳420安装到接收容器330上，该显示单元被固定在所述中间模架350上。
根据所述光导板和背光组件，棱柱图案和凹凸图案形成在光导板的出射表面和反射表面上，从而扩散和会聚光线。这样从背光组件中去除了扩散和棱镜片，并且改善了光效率和亮度均匀度。
虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但应该明白，本发明不局限于这些示例性实施例，本领域的技术人员在本发明所要求的实质和保护范围中可作出各种变化和修改。

Claims (20)

1、一种光导板，包括：
具有第一光线控制图案的第一表面；
具有第二光线控制图案的第二表面，
其中所述第一表面面对所述第二表面。
2、如权利要求1所述的光导板，还包括：
第三表面；
第四表面；
第五表面；和
第六表面。
3、如权利要求2所述的光导板，其中所述第一光线控制图案是第一棱柱图案。
4、如权利要求3所述的光导板，其中所述第一棱柱图案包括多个朝向第一方向排列成一排的第一棱柱。
5、如权利要求4所述的光导板，其中所述多个第一棱柱具有三角形横截面形状。
6、如权利要求5所述的光导板，其中所述三角形横截面形状是等边三角形形状。
7、如权利要求5所述的光导板，其中所述三角形横截面形状的顶角在100°至120°之间的范围。
8、如权利要求7所述的光导板，其中所述顶角为108°。
9、如权利要求5所述的光导板，其中所述多个第一棱柱具有第一棱柱表面和第二棱柱表面，并且
其中所述第一棱柱表面和第二棱柱表面包括凹凸图案。
10、如权利要求9所述的光导板，其中所述凹凸图案具有三角形棱柱形状。
11、如权利要求9所述的光导板，其中所述凹凸图案具有圆角。
12、如权利要求2所述的光导板，其中第三表面、第四表面、第五表面和第六表面中的至少一个为光线入射表面。
13、如权利要求12所述的光导板，其中所述第二光线控制图案是第二棱镜图案。
14、如权利要求13所述的光导板，其中所述第二棱柱图案包括多个朝向第二方向排列成一排的第二棱柱。
15、如权利要求14所述的光导板，其中所述第二方向平行于光线入射表面。
16、如权利要求15所述的光导板，其中所述第一光线控制图案包括第一棱柱图案，该第一棱柱图案具有多个朝向第一方向排列成一排的第一棱柱，并且
其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
17、一种液晶显示装置，包括：
液晶显示面板；
背光组件；以及
模架，用于容纳所述液晶显示面板和所述背光组件，
其中所述背光组件包括：
光导板，包括：
具有第一光线控制图案的第一表面；
具有第二光线控制图案的第二表面，
其中所述第一表面面对所述第二表面。
18、如权利要求17所述的液晶显示装置，其中所述第一光线控制图案是第一棱柱图案，该第一棱柱图案包括多个朝向第一方向排列成一排的第一棱柱，
其中所述第二光线控制图案是第二棱柱图案，该第二棱柱图案包括多个朝向第二方向排列成一排的第二棱柱，并且
其中所述第一方向垂直于第二方向。
19、如权利要求18所述的液晶显示装置，其中所述多个第一棱柱具有三角形横截面形状，并且
其中所述三角形横截面形状的顶角在100°至120°之间的范围内。
20、如权利要求18所述的液晶显示装置，其中所述多个第一棱柱具有包括凹凸图案的第一棱镜表面和第二棱柱表面。
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