CN1881029A - 光学器件及其制造装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适于使其厚度变薄的背光单元以及使用该背光单元的液晶显示器件。根据本发明实施方式的背光单元包括：光源；设置在光源上并具有用于散射来自光源的光的多个珠的散射板，并且其中珠密度部分不同；以及设置在散射板上的多个光学片。

Description

光学器件及其制造装置及方法
本申请要求享有2005年6月17日在韩国递交的韩国专利申请No.P2005-52671和2005年10月25日在韩国递交的韩国专利申请No.P2005-0100627的权益，在此将该文件结合进来作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件，特别是涉及一种适用于使其变薄的光学器件，及制造该光学器件的方法和装置。本发明涉及一种使用所述光学器件的背光单元，以及使用该背光单元的液晶显示器件。
背景技术
通常，液晶显示器件由于其重量轻、外形薄、驱动功耗低等的特性使其应用范围越来越广。根据这一趋势，LCD器件用于办公自动化设备、音频/视频设备等当中。LCD器件根据施加到以矩阵型排列的多个控制开关的视频信号控制光束的透射量，从而在屏幕上显示所需的图像。
这样，LCD器件不是自发光显示器件，因而其需要例如背光的单独光源。
背光根据光源的位置具有直下型和侧光型两种类型。侧光型背光具有安装在液晶显示器件的一侧边缘的光源，并且通过导光板和多个光学片将来自光源的入射光照射到液晶显示面板上。直下型背光具有直接设置在液晶显示器件下方的多个光源，并且通过散射板和多个光学片将来自光源的入射光照射到液晶显示面板上。在在背光中使用的光源中有冷阴极荧光灯CCFL和发光二极管(以下，称为“LED”)。
最近，围绕LCD TV已经更多使用亮度、光均匀度和色纯度高于侧光型背光的直下型背光。
参照图1，现有技术液晶显示器件包括用于显示图像的液晶显示面板10；设置在液晶显示面板10上的顶盖20；以及设置在液晶显示面板10的背面、以将光照射到液晶显示面板10上的直下型背光单元。
在液晶显示面板10中，多条数据线和多条扫描线彼此交叉排列，并且液晶单元以矩阵型排列在上和下基板之间，从而显示图像。
背光单元包括灯4、底盖3、反射板7、散射板2、多个光学片5和导线9。
灯4是冷阴极荧光灯CCFL，并且多个灯串联设置。在此，导线9连接到驱动灯4的外部电源。
底盖3包括底面和侧面，并且具有设置在其中的反射板7。
光学片5包括散射片和棱镜片，并且使来自散射板2的入射光均匀照射到整个液晶显示面板10。并且，光学片5的作用是通过将光的行进路径弯曲为沿垂直于显示面的方向来增加显示面前面的亮度。
散射板2位于灯4上并具有包括在PPMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中的多个珠(bead)。并且，散射板2通过使用珠分散来自灯4的入射光，从而使在液晶显示面板10的显示面中设置有灯4的地方与没有灯4的地方之间不存在亮度差。此时，仅当散射板2与灯4之间保持充足的距离时可以去除亮度差。
这样，使用在现有技术背光单元中的散射板2具有均匀的光透射率，从而仅用散射板2不能消除根据灯4的位置产生的亮度差。因此，在现有技术中，在灯4与散射板2之间的距离应当保证充足，以便去除根据灯4的位置产生的亮度差，并且因此这点成为导致液晶显示器件的厚度变厚的一个因素。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种适用于使其厚度变薄的光学器件，以及制造该光学器件的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供使用所述光学器件的背光单元以及使用该背光单元的液晶显示器件。
为了实现本发明的这些和其它目的，根据本发明的一个方面的背光单元包括：光源；设置在光源上并具有用于散射来自光源的光的多个珠的散射板，并且其中珠的密度部分地不同；以及设置在散射板上的多个光学片。
在背光单元中，散射板包括：位于与光源位置相对应的区域的第一散射部分，在第一散射部分中珠密度高；以及位于与除光源之外的区域的第二散射部分，在该第二散射部分的珠密度低。
根据本发明的另一个方面的背光单元包括：光源；设置在光源上以散射来自光源的光的散射板；以及设置在散射板上的多个光学片，并且其中包括在多个光学片中的至少一个散射片具有多个珠，并且珠密度部分地不同。
在背光单元中，散射板具有多个珠并且珠密度部分不同。
在背光单元中，散射板和散射片的每一个包括：位于对应于光源位置的区域的第一散射部分，在该第一散射部分珠密度为高；以及对于除光源之外的区域的第二散射部分，在该第二散射部分珠密度为低。
根据本发明的又一个方面的液晶显示器件包括：背光单元，该背光单元具有光源、设置在光源上的散射板以及设置在散射板上的多个光学片，其中散射板具有用于散射来自光源的光的多个珠、且珠密度部分地不同；以及液晶显示面板，其电控制液晶以调制从背光单元照射的光，从而显示图像。
在液晶显示器件中，散射板包括：位于对应于光源位置的区域的第一散射部分，其中在该第一散射部分中珠密度为高；以及位于除光源之外的区域的第二散射部分，其中在该第二散射部分中珠密度为低。
根据本发明的再一个方面的液晶显示器件包括：具有光源、设置在光源上以散射来自光源的光的散射板、以及设置在散射板上的多个光学片的背光单元；以及电控制液晶以调制从背光单元照射的光、从而显示图像的液晶显示面板，并且其中包括在多个光学片中的至少一个散射片具有多个珠，并且珠密度部分地不同。
在液晶显示器件中，散射板具有多个珠并且珠密度部分地不同。
在液晶显示器件中，散射板和散射片中的每个包括：位于对应于光源位置的区域的第一散射部分，其中在该第一散射部分中珠密度为高；以及位于除光源之外的区域的第二散射部分，其中在该第二散射部分中珠密度为低。
根据本发明一种制造光学器件的方法包括：通过第一提供通道在移动平台上提供混合有第一珠的第一透明树脂；通过第二提供通道在该移动平台上提供混合有第二珠的第二透明树脂，其中第二珠的数量比第一珠的数量要多；固化提供在平台上的第一透明树脂和第二透明树脂；以及从移动平台上分离第一透明树脂和第二透明树脂。
根据本发明另一方面的一种制造光学器件的方法包括：在液态透明树脂中均匀地混合第一珠；将具有开口部分和遮挡部分的掩模对准液态透明树脂；通过掩模的开口部分向液态透明树脂提供第二珠；以及固化混合有第一珠和第二珠的液态透明树脂，其中，在固化后的透明树脂中第一珠的密度与第二珠的密度不同。
根据本发明又一方面的一种制造光学器件的方法包括：将具有开口部分和遮挡部分的掩模对准液态透明树脂；通过掩模的开口部分向液态透明树脂提供第一珠；移动掩模；通过掩模的开口部分向液态透明树脂提供第二珠；以及固化混合有第一珠和第二珠的液态透明树脂，其中在固化后的透明树脂中第一珠的密度与第二珠的密度不同。
根据本发明一种用于制造光学器件的装置包括：供应器，用于通过第一通道施加混合有第一珠的第一透明树脂以及通过第二通道施加混合有第二珠的第二透明树脂；形成在所述供应器上的多个阻隔壁(barrier rib)，用于区分第一提供通道和第二提供通道；以及移动平台，用于容纳来自供应器的第一透明树脂和第二透明树脂。
根据本发明另一方面一种用于制造光学器件的装置包括：具有开口部分和遮挡部分的掩模；其中多个珠平行地提供到液态透明树脂。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施方式并与说明书一起解释本发明的原理，在附图中：
图1示出了现有技术液晶显示器件的图；
图2示出了根据本发明实施方式的液晶显示器件的图；
图3详细示出了图2所示散射板的图；
图4示出了用于解释光的普通原理的图；
图5示出了通过根据本发明的散射板的光路的图；
图6示出了当使用现有技术背光单元时显示表面的图；
图7示出了当使用根据本发明的背光单元时显示表面的图；
图8示出了根据本发明第一实施方式的用于制造散射板的装置的透视图；
图9A到图9D示出了说明根据本发明第一实施方式散射板的制造方法的截面图；以及
图10A到图10D示出了说明根据本发明第二实施方式散射板的制造方法的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施方式，在附图中表示出其示例。
下面将参照图2至图7说明本发明的实施方式。
参照图2，根据本发明实施方式的背光单元包括对应于灯的位置形成的并具有密度不同的多个珠的散射板32。
根据本发明的液晶显示器件包括液晶显示面板10、设置在液晶显示面板10上的顶盖20、以及设置在液晶显示面板10的背面上以将光照射到液晶显示面板10上的直下型背光单元。
液晶显示面板10具有彼此交叉排列的多条数据线和多条扫描线，以及以矩阵型排列在上基板和下基板之间的液晶单元。另外，液晶显示面板具有用于将电场施加到各液晶单元而形成的像素电极和公共电极。在数据线和扫描线的交叉处，形成有薄膜晶体管TFT，该TFT用于响应扫描信号而切换要施加到像素电极的数据电压。栅驱动集成电路和数据驱动集成电路通过载带封装TCP电连接到液晶显示面板。
背光单元包括灯4、底盖3、反射板7、散射板32、多个光学片5和导线9。
灯4是冷阴极荧光灯CCFL，并且多个灯4串联设置。在此，导线9连接到驱动灯4的外部电源。
底盖3包括底面和侧面，并且具有设置在其中的反射板7。
光学片5包括散射片和棱镜片，并且使来自散射板32的入射光均匀照射到整个液晶显示面板10。并且，光学片5的作用是通过将光的行进路径弯曲为沿垂直于显示面的方向来增加显示面前面的亮度。
散射板32位于灯4上，并包括对应于设置有灯4且珠密度高的区域的第一散射部分32a和对应于没有设置灯4且珠密度低的区域的第二散射部分32b。
通常，如果介质的折射率相同，光向前沿直线传播，而如果遇到另外的介质，光被折射以使其路径改变或其被部分吸收。
如图4所示，通过利用这点，如果散射板32内的珠密度被制成不同，在第一散射部分32a中，光与散射板32中的珠碰撞以使光路增加，从而散射光。与此相反，在第二散射部分32b中，珠密度相对低于第一散射部分32a，因而来自灯4的光被完全透射。
为了详细描述这点，如图5所示，根据本发明的散射板32的第一散射部分32a位于在设置有灯4且珠密度高的区域中以引起光的折射和吸收，从而减少光强度。相反地，散射板32的第二散射部分32b位于在没有设置灯4且珠密度低的区域中以具有相对高的光透射率以使光强度加强，从而避免变暗。因此，与现有技术相比，通过散射板32的第一和第二散射部分32a、32b透射的光的亮度差减少，因而均匀的光可以照射到液晶显示面板10上。
在现有技术中，如图6所示，如果通过使用珠密度均匀的散射板将散射板与灯之间的间隙变窄，来自灯的光被加强从而在对应于灯位置的显示表面中可以看见亮带状的线并且产生黑暗部分。
在另一方面，如图7所示，如果使用根据本发明的珠密度被部分调整的散射板，可以获得具有均匀亮度的显示表面。这是可能的，因为存在灯4的部分增加了散射板32的珠密度以降低光透射率，从而使光强度降低，并且不存在灯4的部分降低了珠密度从而来自灯4的光被完全透射，因而亮度相对较亮。
这样，根据本发明的散射板32使珠密度根据灯4的位置而不同以使光均匀射出，因而与现有技术相比可以减少灯4与散射板32之间的距离。所以，可以减少整个液晶显示器件的厚度从而实现薄的液晶显示器件。
作为本发明的另一实施方式，珠被混合并注入到设置在散射板与液晶显示面板之间的散射片当中，并且珠密度可以按照与上述的实施方式相同的方式根据灯的位置而不同。在本发明的另一实施方式中，散射板或散射片的珠的密度随着其远离灯而逐渐降低。
图8所示为根据本发明第一实施方式的用于制造散射板的装置的透视图。
参照图8，根据本发明实施方式散射板的制造装置包括：具有多个阻隔壁81A的供应器81，旋转安装在供应器81和平台83之间的供给辊82、和用于移动平台83的移动辊84。
下面，说明散射板的制造方法。
首先，供应器81提供混合有珠的透明树脂(例如，PMMA)。阻隔壁用作分开提供通道的隔离物。因此混有大量珠的透明树脂的提供通道与混有少量珠的透明树脂的提供通道由阻隔壁分开。
通过利用可旋转供给混82，提供到供给器81上的透明树脂通过供给器81提供到由移动辊84来移动的平台83上。通过刮刀86可以将施加到平台83上的透明树脂的厚度调节为均匀的厚度。
另一方面，平台83可以被加热。透明树脂85通过加热的平台83预固化，从而增加粘性以减小珠的流动性。
调节为均匀厚度的透明树脂85通过固化装置87以固化间谍进行固化，切成均匀的尺寸，并且与平台83分开。
为了简化装置的结构，可以去除供给辊82。
在根据本发明的散射板的制造装置中，通过使阻隔壁之间的间隔变窄可以连续调节珠的密度。
图9A到图9D所示为根据本发明第一实施方式散射板的制造方法的截面图。
如图9A所示，在根据本发明的散射片的制造方法中，少量的珠92与液态透明树脂91均匀地混合，并且预固化透明树脂91。因此，透明树脂的粘性提高以减小珠的流动性。同时，透明树脂91形成在伸长的基膜上。
同时，部分具有开口部分的掩模93对准预固化后的透明树脂91，然后通过掩模93向预固化后的透明树脂91施加大量的珠92。此外，可以制造珠的密度部分地不同的散射片。
图10A到10D所示为根据本发明第二实施方式散射板的制造方法的截面图。
如图10A到10B所示，在根据本发明第二实施方式的散射片的制造方法中，将掩模103对准初始对准位置时，珠102施加到液态的透明树脂101，然后在预固化温度下透明树脂91中的珠的流动性降低。如图10C和10D所示，移动掩模103，通过掩模103向预固化后的透明树脂101施加大量的珠102，然后透明树脂101在固化温度下固化。
如上所述，根据本发明的光学器件以及其制造，可以根据灯的位置而区别地形成散射片的珠密度，从而使背光单元的厚度变薄。因此，关于液晶显示器件，通过使用具有该光学器件的薄的背光单元可以使亮度均匀并且背光单元的厚度变薄。
虽然通过上述附图中示出的实施方式已经说明了本发明，但是本领域技术人员应该理解本发明并不仅限这些实施方式，在不背离本发明精神或范围的基础上可以有各种修改和变化。因此，本发明的范围仅由附的权利要求书及其等效限定。

Claims (28)

1、一种光学器件，包括：
与第一量的光源相对应的具有许多珠的第一散射部分；
与第二量的光源相对应的具有许多珠的第二散射部分；
其中，在所述第一散射部分的珠的密度和在所述第二散射部分的珠的密度彼此不同。
2、根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述光学器件包括散射板和散射片至少之一。
3、一种背光单元，包括：
光源；
设置在所述光源上并具有用于散射来自所述光源的光的多个珠的散射板，并且其中所述珠密度部分地不同；以及
设置在所述散射板上的多个光学片。
4、根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述散射板包括：
具有高密度的珠的第一散射部分，位于对应于所述光源位置的区域；以及
具有低密度的珠的第二散射部分，位于对应于除所述光源之外的区域。
5、一种背光单元，包括：
光源；
设置在所述光源上以散射来自所述光源的光的散射板；以及
设置在所述散射板上的多个光学片，并且
其中包括在所述多个光学片中的至少一个散射片具有多个珠，并且所述珠密度部分地不同。
6、根据权利要求5所述的背光单元，其特征在于，所述散射板具有多个珠并且所述珠密度部分地不同。
7、根据权利要求6所述的背光单元，其特征在于，所述散射板和散射片各包括：
具有高密度的珠的第一散射部分，位于对应于所述光源位置的区域；以及
具有低密度的珠的第二散射部分，位于对应于除所述光源之外的区域。
8、一种液晶显示器件，包括：
背光单元，具有光源，设置在所述光源上的散射板以及设置在所述散射板上的多个光学片，其中所述散射板具有用于散射来自所述光源的光的多个珠并且所述珠密度部分地不同；以及
液晶显示面板，用于电控制液晶以调制从所述背光单元照射的光从而显示图像。
9、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其特征在于，所述散射板包括：
具有高密度的珠的第一散射部分，位于对应于所述光源位置的区域；以及
具有低密度的珠的第二散射部分，位于对应于除所述光源之外的区域。
10、一种液晶显示器件，包括：
背光单元，具有光源、设置在所述光源上以散射来自所述光源的光的散射板、以及设置在所述散射板上的多个光学片；以及
液晶显示面板，用于电控制液晶以调制从所述背光单元照射的光从而显示图像，并且
其中包括在所述多个光学片中的至少一个散射片具有多个珠，并且所述珠密度部分地不同。
11、根据权利要求10所述的液晶显示器件，其特征在于，所述散射板具有多个珠并且所述珠密度部分不同。
12、根据权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，所述各散射板和各散射片包括：
具有高密度的珠的第一散射部分，位于对应于所述光源位置的区域；以及
具有低密度的珠的第二散射部分，位于对应于除所述光源之外的区域。
13、一种光学器件的制造方法，包括：
通过第一提供通道在移动平台上提供混合有第一珠的第一透明树脂并且通过第二提供通道在该移动平台上提供混合有第二珠的第二透明树脂，其中第二珠的数量比第一珠的数量要多；
固化提供在平台上的第一透明树脂和第二透明树脂；以及
从移动平台上分离第一透明树脂和第二透明树脂。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述光学器件包括用于背光单元的散射板。
15、一种光学器件的制造方法，包括：
在液态透明树脂中均匀地混合第一珠；
将具有开口部分和遮挡部分的掩模对准液态透明树脂；
通过掩模的开口部分向液态透明树脂提供第二珠；以及
固化混合有第一珠和第二珠的液态透明树脂，其中，在固化后的透明树脂中第一珠的密度与第二珠的密度不同。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在混合步骤之后对准步骤之前预固化所述液态透明树脂。
17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述光学器件包括用于背光单元的光学片。
18、一种光学器件的制造方法，包括：
将具有开口部分和遮挡部分的掩模对准液态透明树脂；
通过所述掩模的开口部分向所述液态透明树脂提供第一珠；
移动所述掩模；
通过所述掩模的开口部分所述向液态透明树脂提供第二珠；以及
固化混合有第一珠和第二珠的液态透明树脂，其中在固化后的透明树脂中所述第一珠的密度与所述第二珠的密度不同。
19、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述提供第一珠的步骤之后所述提供第二珠的步骤之前预固化所述液态透明树脂。
20、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述光学器件包括用于背光单元的光学片。
21、一种用于制造光学器件的装置，包括：
供应器，用于通过第一通道施加混合有第一珠的第一透明树脂以及通过第二通道施加混合有第二珠的第二透明树脂；
形成在所述供应器上的多个阻隔壁，用于区分第一提供通道和第二提供通道；以及
移动平台，用于容纳来自供应器的第一透明树脂和第二透明树脂。
22、根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
供给辊，旋转地安装在所述供给器和移动平台之间；以及
移动辊，用于移动所述移动平台。
23、根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述移动平台被加热到用于预固化所述第一透明树脂和第二透明树脂的温度。
24、根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
刮刀装置，用于将所述第一透明树脂和第二透明树脂的厚度调节均匀；以及
固化装置，用于在固化温度下固化所述第一透明树脂和第二透明树脂。
25、根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述光学器件包括用于背光单元的散射板。
26、一种用于制造光学器件的装置，包括：
具有开口部分和遮挡部分的掩模；其中多个珠平行地提供到液态透明树脂。
27、根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于在固化温度下固化所述液态透明树脂的固化装置，并且所述掩模是可移动的。
28、根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述光学器件包括用于背光单元的光学片。
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