TW201421119A - 背光單元、具有該背光單元的液晶顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種背光單元以及具有該背光單元的液晶顯示裝置，其可便於控制輸出光通過導光板，提高聚光效果，並減少波紋。該背光單元包括產生光的光源；一導光板，引導光通過相對該等光源的一入射面，發出光通過一發射面，並且藉由複數個傾斜面和複數個子傾斜面具有複數個稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案形成在相對該發射面的該導光板的下表面上；以及至少一光學片，堆疊在該發射面上。

Description

背光單元、具有該背光單元的液晶顯示裝置及其製造方法
本發明涉及一種背光單元以及具有該背光單元的液晶顯示裝置，且尤其涉及一種背光單元，其可便於控制輸出光通過導光板，提高聚光效果，並減少波紋、一種具有該背光單元的液晶顯示裝置、以及該背光單元的製造方法。
一般，液晶顯示裝置(LCD)由於其優點例如低功率消耗、薄型、優異的品質等已被廣泛使用。液晶顯示裝置包括兩個彼此相對設置的基板以及一液晶面板，該液晶面板由液晶組成，插在該兩個基板之間。該液晶面板藉由利用該等液晶周圍產生的電場改變液晶排列來顯示一影像。
該液晶面板(非發射顯示面板)需要光源裝置(例如背光單元(BLU))以顯示影像以及，通常，在該液晶顯示裝置中，該液晶面板和該BLU結合在一起。根據光源位置，背光單元分為側光式背光單元和直下式背光單元。
背光單元包括導光板以及不同種類的光學片，用以將自光源提供的光有效傳輸至該液晶面板。
近年來，由於液晶顯示面板的厚度減小，已經開發具有少量薄光學片和導光板並顯示相等或改善效果的產品。
因此，相對於直下式背光單元，側光式背光單元已被廣泛使用，並且傾向於使用更少數量的光學片和薄導光板。
因此，在現代背光單元及包括該背光單元的液晶顯示裝置中，圖案形成在導光板的上和下表面上並用於補償光學片的數量減少。然而， 對於具有圖案化的下表面的導光板，聚光效果較低並因此，難以控制輸出光。
特別地，在現有技術的液晶顯示裝置中，由於該導光板的上或下表面上形成的圖案、該光學片的圖案以及該液晶顯示裝置的圖案(例如黑色矩陣)產生波紋(morie)。
因此，本發明旨在提供一種背光單元、具有該背光單元的液晶顯示裝置、以及該背光單元的製造方法，基本上克服由於現有技術的限制和缺陷而導致的一個或多個問題。
本發明的目的在於提供一種背光單元，其可便於控制輸出光通過導光板，提高聚光效果，並減少波紋、一種具有該背光單元的液晶顯示裝置、以及該背光單元的製造方法。
對於本發明額外的優點，目的和特點將在隨後的描述中闡明，部分內容將對於此領域具有技術者將在審視隨後的描述，或者可以藉由實施本發明瞭解到而顯而易見。本發明的目的和其他優點將藉由特別在描述中指出的結構和在此的申請專利範圍以及所附附圖說明實現和獲得。
為了實現上述目標和其他優點並依據本發明的目的，此處具體並概括描述，一種背光單元，該背光單元包括光源，產生光；一導光板，將光引導通過相對該等光源的一入射面，發出光通過一發射面，並且藉由傾斜面和子傾斜面具有稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案形成在相對該發射面的該導光板的下表面上；以及至少一光學片，堆疊在該發射面上。
該等下圖案可為凹入該導光板的下表面的雕刻下圖案或自該導光板的下表面突出的浮雕下圖案。
藉由該傾斜面和該下表面形成的傾斜面角度小於藉由該子傾斜面和該下表面形成的子傾斜面角度。
該等下圖案的每一個包括一平地部分，該平地部分形成在該傾斜面與該子傾斜面之間，用以連接該傾斜面和該子傾斜面。
配置該等雕刻下圖案的每一個，使得該傾斜面比該子傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣，以及配置該等浮雕下圖案的每一個，使得該子傾斜面比該傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣。
藉由改變該下表面上的圖案間距、圖案寬度、圖案長度和圖案深度的至少其中之一，可製備複數個該導光板的下圖案。
可配置該導光板，使得相對接近該入射面的下圖案的圖案間距大於相對遠離該入射面的下圖案的圖案間距。
可配置該導光板，使得相對接近該入射面的下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度大於相對遠離該入射面的下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度。
可配置該導光板，使得該等下圖案的行或列相對於該導光板的垂直軸或水平軸傾斜一預定角度。
在本發明的另一方面中，一種液晶顯示裝置包括一背光單元以及一液晶面板，該液晶面板設置在該背光單元上，用以相對橫跨至少一光學片的發射面，並且包括一提供有一黑色矩陣形成於其上的基板。
該圖案間距可具有該黑色矩陣的間距的大約35%至47%的值或大約55%至97%的值。
在本發明的又一方面中，一種背光單元的製造方法包括製備至少一發光的光源；製備一導光板的基底，該導光板的基底包括一來自至少一光源的光入射其上的入射面以及一將入射在該入射面上的光射出的發射面；在該基底的發射面上形成一上圖案；以及在相對該發射面的基底的下表面上形成稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案的每一個包括一傾斜面和一子傾斜面。
該上圖案的形成可包括藉由切割該基底的發射面形成至少一槽。
該上圖案的形成或該等下圖案的形成可包括製備一模，該模提供有對應於該上圖案或該等下圖案的形狀；以及藉由該模按壓該基底。
該等下圖案的形成可包括藉由切割該基底的下表面上的預定圖案部分形成雕刻下圖案。
該等下圖案的形成可包括藉由切割該基底的下表面，形成該傾斜面和該子傾斜面；以及藉由再次切割提供有該傾斜面和該子傾斜面的基底，形成平面。
在該等下圖案的形成中，該等下圖案的行或列可相對於該導光板的垂直軸或水平軸傾斜一預定角度。
該傾斜面與該下表面之間的傾斜面角度可小於該子傾斜面與該下表面之間的子傾斜面角度。
可以理解的是，上文的概括說明和下文的詳細說明都具有示例性和解釋性，並意圖在於為本發明所提出的申請專利範圍作進一步的解釋說明。
11‧‧‧上殼體
13‧‧‧導板
20‧‧‧液晶面板
21‧‧‧上基板
22‧‧‧下基板
23‧‧‧資料電路薄膜
24‧‧‧資料積體電路
25‧‧‧閘電路薄膜
26‧‧‧閘IC
100‧‧‧背光單元
101‧‧‧下殼體
110‧‧‧光學片
111‧‧‧擴散片
112‧‧‧聚光片
112a‧‧‧片圖案
120‧‧‧光源
121‧‧‧光源電路板
130‧‧‧反射片
140、140a、140b、140c‧‧‧導光板
141、141a、141b、141c‧‧‧上圖案
143‧‧‧基底
144‧‧‧下表面
146、146a、146b‧‧‧下圖案
146c‧‧‧雕刻下圖案
146d‧‧‧浮雕下圖案
146r‧‧‧下圖案列
147a‧‧‧傾斜面
147b‧‧‧子傾斜面
147c‧‧‧平地部分
148‧‧‧下邊緣
149‧‧‧入射面
149b‧‧‧反入射面
151‧‧‧平面
189‧‧‧切割尖端
191a‧‧‧上模
191b‧‧‧下模
247‧‧‧線圖案
S10~S40‧‧‧步驟
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：第1圖為示意性說明根據本發明一個實施例的背光單元以及具有該背光單元的液晶顯示裝置的一個實例的分解立體圖；第2圖為說明根據本發明的導光板的前表面的一個實例的立體圖；第3A圖至第3C圖為說明上圖案的實例的圖式；第4圖為說明第2圖的導光板的背面的立體圖；第5A圖和第5B圖為說明下圖案的形狀的示例性圖式；第6A圖和第6B圖為說明浮雕和雕刻下圖案應用至導光板的基底的實例的圖式；第7A圖和第7B圖為說明浮雕和雕刻下圖案的傾斜面的角度的示例性圖式；第8圖為說明浮雕下圖案的全反射作用的示例性圖式；第9A圖和第9B圖為說明背光單元的結構的示例性圖式；第10A圖和第10B圖為說明浮雕下圖案的形成的一個實例的圖式； 第11圖為說明下圖案的形成的示例性圖式；第12圖為說明形成下圖案以防止波紋的示例性圖式；第13圖為說明根據導光板的圖案週期產生及不產生波紋的間距的圖式；以及第14圖至第19圖為說明在依據本發明一個實施例的背光單元的製造方法期間形成導光板的圖案的方法的示例性圖式。
現在將詳細參考本發明的較佳實施例，所附圖式中說明的實例。在任何可能的情況下，貫穿附圖使用相同的附圖標記代表相同或相似的部分。在本發明的以下說明中，如果有關本發明的已知功能或構造的詳細描述會使得本發明的標的不清楚，則省略其詳細描述。在附圖中，尺寸可能放大、省略或示意性說明以方便及清楚說明。此外，各元件的尺寸不表示其實際尺寸。
第1圖為示意性說明根據本發明一個實施例的背光單元以及具有該背光單元的液晶顯示裝置的一個實例的分解立體圖。
參見第1圖，根據本發明實施例的液晶顯示裝置包括一上殼體11、一液晶面板20以及一背光單元100。
該液晶面板20堆疊在導板13的面板支援單元上並且藉由調節自該背光單元100提供的光的透射率顯示影像。該液晶面板20包括一上基板21、一下基板22以及液晶(圖中未顯示)，該等液晶形成在該上基板21和該下基板22之間。
藍色、綠色和紅色彩色濾光片、一黑色矩陣(BM)以及一公共電極形成在該上基板21上。
形成在由資料線和閘線定義的單元區域內的薄膜電晶體以及連接至該等薄膜電晶體的像素電極形成在該下基板22上。該等薄膜電晶體將自該等資料線提供的資料信號提供至該等像素電極，以回應自該等閘線提供的閘信號。這裏，形成在該上基板21上的公共電極可以形成在該下基板22上，並且本發明的實施例不限於此。此外，分別連接至該等資料線的資 料墊區域以及分別連接至該等閘線的閘墊區域提供在該下基板22的非顯示區域中。
資料電路薄膜23與該等資料墊區域結合，其中資料積體電路(IC)24安裝在該資料電路薄膜23上以提供影像信號至該等資料線。可以提供複數個資料電路薄膜23。每個資料電路薄膜23可為一帶載體封裝(TCP)或覆晶薄膜(COF)。該等資料IC 24接收資料信號並控制來自印刷電路板(PCB)(圖中未顯示)的信號，並將該等資料信號提供至各資料線。該等資料IC 24可以覆晶玻璃(COG)形式安裝在該下基板22上。在這種情況下，安裝在該下基板22上的資料IC 24可藉由撓性印刷電路(FPC)接收來自PCB主板的該等資料信號及控制信號。
閘電路薄膜25與該等閘墊區域結合，其中閘IC 26安裝在該等閘電路薄膜25上以提供閘信號至該等閘極線。可以提供複數個閘電路薄膜25。每個閘電路薄膜25可為TCP或COF。該等閘IC 26可以COG形式安裝在該下基板22上。至少一閘驅動器可安置在該下基板22中。該等閘IC 26或閘驅動器使用自該PCB(圖中未顯示)提供的閘控制信號以提供閘信號至各閘線。
該導板13用於圍繞導光板140、光學片110和反射片130的邊緣，用以固定該導光板140、該光學片110和該反射片130至下殼體101，並支持該液晶面板20。該導板13的功能可被該下殼體101、上殼體11或者額外提供在該下殼體101或上殼體11上的結構代替，或者可省略。
該上殼體11以圍繞該液晶面板20的前表面的非顯示區域的形狀形成，以及該上殼體11和該下殼體110用於固定並容納該液晶面板20和該導板13。
該背光單元100設置在該液晶面板20之下，產生光，並將產生的光提供至該液晶面板20。該背光單元100包括光源120、導光板140以及光學片110。該背光單元100可進一步包括反射片130。
該等光源120安裝在一光源電路板121上，藉由電源驅動，並產生光。光源120可為發光二極體(LED)、冷陰極螢光燈(CCFL)以及外置電極螢光燈(EEFL)的其中之一。自該等光源120發出的光入射至該 導光板140，並藉由該導光板140、該等光學片110和該反射片130提供至該液晶面板20。該等光源120形成以相對該導光板140的至少一表面。
特別地，在本發明中，有利的是，該背光單元100可為側光式。本發明中的導光板140藉由該導光板140的下圖案以及該導光板140的上圖案和聚光片112引起自該等光源120發出的光的全反射，增加光利用率(產生高亮度)並防止波紋產生。因此，形成在該導光板140的一個側面上的光源120將在本發明中描述。然而，該等光源120可形成在該導光板140的側面的至少其中之一上，並且該等光源120和該導光板140的側面可形成直下式背光單元。在這種情況下，本發明的導光板140可應用在形成在該導光板140的側面上的光源120中最影響波紋和亮度的光源120。以下將更詳細描述導光板140以及光源120。
該等光學片110聚集並擴散通過該導光板140發出的光，並將該光傳輸至該液晶面板20。為此，該等光學片110包括擴散片111和聚光片112的至少其中之一。
該擴散片111阻止通過該導光板140發出的光聚集在部分區域上並用於均勻分散該光以將該光傳輸至該液晶面板20。該擴散片111可設置在需要光擴散的位置處，例如該聚光片112與該液晶面板20之間的位置以及該聚光片112以及該導光板140之間的位置。從而，該擴散片111可擴散藉由該聚光片112或該導光板140聚集的光以防止該液晶面板20的視角變窄，並將光均勻傳輸至該液晶面板20。此外，該擴散片111可根據需要省略，但是本發明的實施例不限於此。在本發明中，將詳細描述該擴散片111設置在該液晶面板20與該聚光片112之間的情況。
該聚光片112可聚集自該導光板140發出的光並將該光垂直地傳輸至該液晶面板20。為此，用於聚光的圖案形成在相對該液晶面板20該聚光片112的上表面以及相對該導光板140該聚光片112的下表面的至少其中之一上。特別地，本發明中的聚光片112可為一反稜鏡片，該反稜鏡片提供有一片圖案，該片圖案形成在相對該導光板140該反稜鏡片的表面上。此外，該擴散片111可插在該聚光片112與該液晶面板20之間，但是本發明的實施例不限於此。
該反射片130設置在該導光板140之下或該導光板140的側面上，並將自該導光板140的發射面發出的光或自該導光板140的下表面發出的光反射至該導光板140的內部。該反射片130的位置可根據該等光源120的排列改變。例如，在側光式背光單元的情況中，該反射片130可設置在該導光板140之下，例如，相對該液晶面板20在該導光板140的對面，如第1圖示例所示。此外，在直下式背光單元的情況中，該反射片130可形成在該導光板140的側面上或者根據需要省略。本發明的實施例不限於此，並且根據各種因素，例如該等光源120的排列，可改變該反射片130的位置。
該導光板140不僅引導自該等光源120提供的光，還聚集和擴散光並發光至該液晶面板20。一上圖案(圖中未顯示)形成在相對該液晶面板20該導光板140的表面上，以及複數個下圖案(圖中未顯示)形成在該導光板140的相對表面上。藉由該上圖案和該等下圖案，該導光板140將自該等光源120提供的光有效地提供至該液晶面板20並減小或防止波紋產生。參見所附圖式以下將更詳細描述。
第2圖為說明根據本發明的導光板的前表面的一個實例的立體圖，第3A圖至第3C圖為說明上圖案的實例的圖式，以及第4圖為說明第2圖的導光板的背面的立體圖。
參見第2圖至第4圖，一上圖案141和複數個下圖案146形成在依據本發明的背光單元100的導光板140的基底143的上和下表面上。
該上圖案141形成在該導光板140的上表面上。該上圖案141可為雕刻(engraved)(如V形切割)圖案。這裏，該雕刻圖案可以倒三角槽形形成，從一入射面延伸至相對面，以穿過該導光板140的基底143的上表面。
如第3A圖示例性所示，可形成具有梯形截面的上圖案141a的導光板140a。除此以外，如第3B圖示例性所示，可形成具有三角形截面的上圖案141b的導光板140b。再者，具有半球形截面的上圖案141c可連續形成在該導光板140c上，如第3C圖示例性所示。該上圖案的截面形狀可進行各種修改。
該上圖案141用於將入射至該導光板140的基底143的光在該導光板140中反射數次，用以藉由反射在該液晶面板20的方向上均勻擴散該光及聚集該光。特別地，該上圖案141導致在該上圖案141反射的光中以特定角度入射在該上圖案141上的光束發射至該導光板140的外部，因此用以藉由該聚光片112的聚光效果增加亮度並且改進光的直線性。
此外，該等下圖案146形成在該導光板140的下表面上，如第4圖示例性所示。該等下圖案146浮雕(embossed)或雕刻在該基底143的下表面上。形成複數個具有非對稱稜鏡形的下圖案146。該等下圖案146提高入射至該導光板140的光的全反射作用，因此增加光利用率並提高亮度。此外，該等下圖案146用於均勻或均衡該導光板140中的光分佈並且減小或防止由於該液晶面板20的黑色矩陣、該等光學片110的圖案以及該導光板140的上圖案141的空間頻率差異導致產生的波紋。為此，調節該等下圖案146的圖案間距、大小和角度。
第5A圖和第5B圖為說明下圖案的形狀的示例性圖式，以及第6A圖和第6B圖為說明浮雕和雕刻下圖案應用至導光板的基底的實例的圖式。
參見第5A圖和第5B圖以及第6A圖和第6B圖，該等下圖案146(146a和146b)以非對稱3D結構形成。特別地，形成一個或多個傾斜面147a以反射光。此外，可形成相對該傾斜面147a的子傾斜面147b。該傾斜面147a和該子傾斜面147b形成彼此不平行。儘管該子傾斜面147b可垂直形成於下邊緣148或下表面，但是本發明的實施例不限於此。即，該等下圖案146可以類似於稜鏡的形狀形成，並且該傾斜面147a和該子傾斜面147b可彼此非對稱形成以實現全反射。
此外，具有不同於該傾斜面147a的傾斜度的平地部分147c可形成在該傾斜面147a與該子傾斜面147b之間。
關於下圖案146，複數個雕刻下圖案146c或浮雕下圖案146d可形成在該導光板140的下表面144上。
在雕刻下圖案146c中，傾斜面147a面對入射面149，例如，光入射於其上的入射面，以及在浮雕下圖案146d中，子傾斜面147b面對入 射面149。從而，入射在該入射面149上的並行進在該導光板140的基底143內部的光被該等傾斜面147a全反射並然後發射至該導光板140。
此外，在本發明中，如第5A圖和第5B圖示例性所示，定義下圖案146的長度(L)和寬度(W)。更具體地，從側面看，由該傾斜面147a和該子傾斜面147b形成的三角形(或梯形)表面的下邊緣(例如，該導光板的下表面)148的長度定義為下圖案146的長度L，以及在垂直於該長度(L)方向的方向上該傾斜面147a或該子傾斜面147b的寬度定義為下圖案146的寬度(W)。
以下將參見第7A圖和第7B圖以及第8圖描述。
第7A圖和第7B圖為說明浮雕和雕刻下圖案的傾斜面的角度的示例性圖式，以及第8圖為說明浮雕下圖案的全反射作用的示例性圖式。
參見第7A圖和第7B圖以及第8圖，本發明的下圖案146c和146d用於發射行進在該導光板140的基底143內的光(LI)通過該導光板140的前表面(或該導光板140的前表面的上圖案141)。特別地，該等下圖案146c和146d用於從該導光板140的前表面以特定角度θL發射光(LI)，如第8圖示例性所示。儘管第8圖示例性說明該等浮雕下圖案146d、該等雕刻下圖案146c具有相同的功能。
具體地，當發出的光通過該導光板140的前表面相對於該導光板140的前表面保持一規律的出射角(θL)時，聚光片112的聚光效率增加，並因此，可期望亮度增加效果。相對於該導光板140的前表面該出射角(θL)可在10至30度的範圍內，並且以該範圍內的角度發出的光被該聚光片112有效地聚集。
此外，以不在該出射角(θL)範圍內的角度發出的光(LI)藉由該導光板140的上圖案141或該聚光片112循環並因此被重新利用。也就是說，本發明的導光板140藉由該上圖案141和該聚光片112在有利於聚集的方向上，即，在優化全反射作用的方向上發出光(LI)。此外，可提高該聚光片112或上圖案141與該導光板140的下表面144之間循環和消耗的光的利用率，並因此，可提高聚光效率和亮度，儘管使用相同的光源。
為了得到這些效果，如第7A圖和第7B圖示例性所示，如上所述該等雕刻和浮雕下圖案146c和146d(每個具有傾斜面147a)形成在該導 光板140的下表面144上。此外，利用該傾斜面147a藉由全反射改變該導光板140內移動的光(LI)或入射光(LI)的路徑，如第8圖示例性所示，並因此，該光(LI)可以特定角度θL發射。為此，雕刻下圖案146c或浮雕下圖案146d的傾斜面147a具有一預定傾斜度。
具體地，如第7A圖和第7B圖示例性所示，由該傾斜面147a和該導光板140的下表面144形成的傾斜角(θ1)小於由該子傾斜面147b和該導光板140的下表面144形成的傾斜角(θ2)(θ1<θ2)。更具體地，該傾斜角(θ1)可在5至10度的範圍內，從而可提高全反射作用並且該出射角可調節至10至30度的具體角度。此外，該傾斜面147a和該子傾斜面147b之間的夾角(θ3)可為50至170度。
當然，傾斜面角(θ1)、子傾斜面角(θ2)和夾角(θ3)可偏離上述範圍。在該情況中，全反射作用降低並且亮度改進效果降低並因此，由於該等下圖案146，難以期望效果提高。
此外，下圖案146的傾斜面147a以反射入射至該導光板140的入射面149的光的形狀排列，如上所述。具體地，浮雕下圖案146d形成在該導光板140的下表面144上，使得該子傾斜面147b面對該入射面149以及該傾斜面147a面對該反入射面149b，即，該導光板140的一側面相對該入射面149。
另一方面，雕刻下圖案146c可以與浮雕下圖案146d相反的形狀形成。具體地，雕刻下圖案146c可形成在該導光板140的下表面144上，使得該傾斜面147a面對該入射面149以及該子傾斜面147b面對該反入射面149b。
第9A圖和第9B圖為說明背光單元的結構的示例性圖式，以及第10A圖和第10B圖為說明浮雕下圖案的形成的一個實例的圖式。
參見第9A圖和第9B圖以及第10A圖和第10B圖，藉由依次堆疊光學片110、導光板140和反射片130，並將光源120排列在該導光板140的一側面(例如入射面149)上，形成背光單元100，如第9A圖示例性所示。
在該背光單元100中，該導光板140位於該反射片130上，並且該等光學片110排列在該導光板140上。特別地，該等下圖案146沿著 垂直軸以鋸齒形狀形成在該導光板140的下表面144上，如第8圖示例性所示。該上圖案141平行於垂直軸形成在該導光板140的上表面上。
該等光學片110堆疊在該導光板140上，並包括聚光片112和擴散片111，其中該聚光片112堆疊在該導光板140的上圖案141上，該擴散片111形成在該聚光片112上。該聚光片112堆疊在該導光板140上，從而片圖案112a面對該導光板140的上圖案141，如第9A圖所示。這裏，該片圖案112a以與該導光板140的上圖案141相同的方式沿著一個方向延伸形成稜鏡形狀(或柱狀透鏡形狀)。該聚光片112排列在該導光板140上，從而該片圖案112a與該導光板140的上圖案141相交。
第9B圖為說明光源120與上圖案141和下圖案146之間關係的圖式。如第9B圖示例性所示，該上圖案141形成在平行於垂直軸(Vx)的方向上。此外，該等下圖案146排列在垂直軸(Vx)的方向上，並且可配置使得隨著該等下圖案146越來越遠離該入射面149，圖案間距(P)逐漸減小並且圖案寬度(W)逐漸增加。從而，增加遠離該等光源120的區域(即，光密度相對較低的區域)的下圖案146的光的反射率，並因此，整個導光板140的光分佈均勻。
第10A圖和第10B圖為說明浮雕下圖案146d的形成的一個實例的圖式。如第9A圖和第9B圖以及第10A圖和第10B圖所示，該等浮雕下圖案146d從該導光板140的下表面144突出。一平面151形成在該等下圖案146之間的空間中。儘管第9B圖說明該平面151形成在平行於垂直軸(Vx)的方向上，但是平面151也可形成在平行於水平軸(Hx)的方向上該等下圖案146之間。
本發明的導光板140具有平面151，其中該平面151在該等下圖案146之間的空間中，因此使得入射光均勻傳播到該導光板140的其他區域。具體地，在入射至該導光板140的光中，行進至該平面151的光藉由該平面151被反射至該導光板140的內部並藉由該上圖案141在該導光板140中擴散。此外，藉由該平面151反射的一部分光藉由該等下圖案146和上圖案141從該導光板140的上表面發射，以及剩餘部分在該導光板140中被再次反射並用以增加光的利用率和均勻性。
第11圖為說明下圖案的形成的示例性圖式。
本發明的導光板140由於該等下圖案146用於增加光利用率以提高亮度，如上所述。此外，本發明的導光板140均勻化整個導光板140的前表面的光分佈，並防止或減少波紋產生。
為此，該等下圖案146可形成在該導光板140上，從而該等下圖案146的長度、寬度和角度以及該等下圖案146之間的間距改變。
在側光式背光單元100中，通常，該等光源120相對該入射面149形成，其中該入射面149為該導光板140的四個側面的其中之一。因此，接近鄰近該等光源120的入射面149的導光板140的區域具有高光密度並因此具有高亮度，以及相對遠離該等光源120的反入射面149b具有低光密度並因此具有降低的亮度。也就是說，隨著該導光板140的區域越接近該反入射面149b，光密度減小並且該區域變暗，並因此影像品質下降。
為了消除該等光的密度差異，本發明的下圖案146可在鄰近該入射面149的區域以及鄰近該反入射面149b的區域改變圖案長度(L)、圖案寬度(W)、該等圖案146之間的間距(P)、傾斜面角度(θ1)以及深度(D)的至少其中之一。這裏，深度(D)指的是從該導光板140的下表面144到傾斜面147a和子傾斜面147b相交的邊緣的最短距離，或者從該導光板140的下表面到該傾斜面147a和該子傾斜面147b之間形成的平地部分147c的距離。
具體地，相對於接近具有相對高光密度的入射面149的區域中傾斜面147a的面積，藉由增加接近具有相對低光密度的反入射面149b的區域中傾斜面147a的面積以調節反射至該導光板140的前表面的光量，可調節該導光板140的光分佈。
為此，在該等複數個下圖案146中，相較於鄰近該反入射面149b的下圖案146的圖案寬度(W)可減小鄰近該入射面149的下圖案146的圖案寬度(W)，或者相對於鄰近該反入射面149b的下圖案146的圖案長度(L)可減小鄰近該入射面149的下圖案146的圖案長度(L)。反之，在該等複數個下圖案146中，相較於鄰近該反入射面149b的下圖案146之間的間距(P)，可增加鄰近該入射面149的下圖案146之間的間距(P)。
從而，藉由改變該導光板140的每一單位面積上的該等下圖案146的反射面積，可均勻調節由該導光板140發射的光的分佈。此外，即使 在該等下圖案146鄰近該反入射面149b或入射面149的情況中，長度(L)、寬度(W)以及該等圖案146之間的間距(P)可根據鄰接中心或兩個邊緣的程度變化。
此外，如果光分佈可藉由調節光的散射和聚集而調節，傾斜面角度(θ1)和深度(D)可變化。
更具體地，如第11圖示例性所示，該等下圖案146可形成在該導光板140上，從而圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)是均勻的(在區域A中)。
此外，如第11圖的區域B、區域C和區域D示例性所示，可形成該等下圖案16，從而圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)的其中之一變化。
具體地，區域A顯示該等下圖案146的一個實例，其中圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)是均勻的。此外，區域B顯示該等下圖案146的一個實例，其中圖案寬度(W)和圖案間距(P)是均勻的，但是圖案長度(L)隨著距該入射面149的距離增加而增加。
此外，區域C顯示該等下圖案146的一個實例，其中圖案長度(L)和圖案間距(P)是均勻的，但是圖案寬度(W)根據自該入射面149的距離變化。最後，區域D顯示該等下圖案146的一個實例，其中圖案長度(L)和圖案寬度(W)是均勻的，但是圖案間距(P)隨著距該入射面149的距離增加而增加。
在區域B、區域C和區域D中，該導光板140的每一單位面積上的鄰近該入射面149的該等下圖案146的反射面積(即，入射面147a的面積)小於該導光板140的每一單位面積上的鄰近該反入射面149b的入射面147a的面積。從而，具有高光密度的區域反射少量的光以及具有低光密度的區域反射大量的光，因此使得光均勻射至該導光板140的整個前表面。
此外，該等下圖案146可結合圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)的變化而形成。
具體地，根據自該導光板140的入射面149的距離或光密度，該導光板140分為複數個區域，例如鄰近該入射面149的第一區域以及鄰 近該反入射面149b的第二區域，並且可形成該等下圖案146，從而可變因素根據區域變化。
例如，在第11圖中藉由虛線劃分的第一區域(SA)和第二區域(SB)中，藉由改變圖案長度(L)、圖案寬度(W)、圖案間距(P)和圖案深度(D)的可變因素形成下圖案146。
例如，藉由均勻化圖案間距(P)並逐漸(或線性)改變圖案長度(L)或圖案寬度(W)，形成該第一區域(SA)的下圖案146，以及藉由均勻化圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)並使圖案長度(L)、圖案寬度(W)和圖案間距(P)具有不同於該第一區域(SA)的值的值，可形成該第二區域(SB)的下圖案146。此外，如果該導光板140的下表面144被分為複數個區域，使用者可選擇根據各區域的可變因素，並且本發明的實施例不限於此。
第12圖為說明形成下圖案以防止波紋的示例性圖式，以及第13圖為說明根據導光板的圖案週期產生及不產生波紋的間距的圖式。
參見第12圖和第13圖，本發明的導光板可防止或減小波紋產生。
波紋指的是由於藉由液晶面板20上形成的黑色矩陣(BM)、該等光學片110的圖案以及該導光板104的圖案使光的散射和聚集而導致之螢幕上的厚條紋的圖案。這是由於該等圖案和BM中空間頻率的差異所產生的，並且破壞影像品質。
特別地，波紋主要由於該液晶面板20的黑色矩陣(BM)和其他光學元件中之空間頻率的差異而產生。因此，藉由調節由於黑色矩陣(BM)產生的面板週期及由於該導光板140產生的週期可防止波紋的產生。
可以理解的是，由於黑色矩陣差異產生的波紋根據該等下圖案146之間的圖案間距(P)在特定距離處被使用者識別，例如，62.13μm、91.38μm和182.38μm，如第13圖示例性所示。
因此，為了防止波紋的產生，該導光板140上形成的下圖案146可以在不產生波紋的間距形成，因此防止或減少波紋的產生。
由於液晶顯示裝置的光學元件之間的空間頻率差異，例如，在該液晶面板20、該等光學片110和該導光板140中，產生波紋。特別地， 該液晶面板20的黑色矩陣(BM)與該導光板140的下圖案146之間的波紋為這些光學元件中降低影像品質的主要因素。
為了解決上述問題，藉由調節該等下圖案146的圖案間距(P)可防止或減少波紋的產生。
在第13圖中，水平軸表示該等下圖案146的圖案間距(P)，以及垂直軸表示波紋的可見性。第13圖為表示在均勻保持黑色矩陣(BM)的間距的條件下改變該等下圖案146之間的圖案間距(P)時產生波紋的圖式。第13圖表示當黑色矩陣(BM)的間距固定至183μm並且圖案間距(P)從49μm變至183μm時波紋的產生，並且可以確認的是，當該等下圖案146的圖案間距(P)大約為62μm、91.5μm和182μm時產生波紋。
儘管第13圖說明表示通過測試獲得的資料的圖式，其中黑色矩陣的行間間距(垂直軸方向上黑色矩陣的間距)固定至183μm並且該等下圖案146之間的圖案間距(P)在垂直軸方向上變化，本發明的公開可應用至黑色矩陣的列間間距(水平方向上黑色矩陣的間距)以及水平軸上該等下圖案146之間的圖案間距(P)。
具體地，可以確認的是，如果對應於黑色矩陣的間距(或黑色矩陣的週期或黑色矩陣的單元間的距離)的大約35%至47%以及大約55%至97%的值用作該等下圖案146之間的圖案間距(P)，可減少波紋的產生。也就是說，在第13圖中，當黑色矩陣的間距為183μm時，如果圖案間距(P)具有64.05μm至86.01μm以及100.65μm至177.51μm的值，則可防止波紋的產生。
另外，當形成該等下圖案146時，經由偏斜可防止波紋的產生，如第12圖示例性所示。具體地，當形成該等下圖案146時，該等下圖案146相對於垂直軸(Vx)和水平軸(Hx)的至少其中之一偏斜一指定角。從而，可防止該導光板圖案週期和面板週期的重疊，並因此，可防止波紋的產生。這裏，水平軸(Hx)指的是平行於入射面149的方向，以及垂直軸(Vx)指的是垂直於入射面149的方向。
更具體地，當形成一列和一行的下圖案146形成時，形成偏斜的下圖案146，從而連接相同位置的各下圖案146的虛擬對齊線S(例如， 傾斜面147a的中心)不平行於垂直軸(Vx)或水平軸(Hx)。這裏，相對於任一軸的偏斜角可具有2°至10°的值。
如第12圖示例性所示，各下圖案行146r相對於垂直軸(Vx)偏斜。在這種情況下，各下圖案列146r可偏斜平行於一個方向或相對於垂直軸(Vx)以扇骨形狀偏斜不同角度。
第14圖至第19圖為說明在依據本發明一個實施例的背光單元的製造方法期間形成導光板的圖案的方法的圖式。
參見第14圖至第19圖，依據本發明的背光單元的製造方法包括製備光源(S10)、製備基底(S20)、形成上圖案(S30)以及形成下圖案(S40)。
在S10中，利用發光裝置，例如LED，製備光源120。
在S20中，製備基底143，即將自該等光源120產生的光導至該液晶面板20的該導光板140的基材。
在S30中，一上圖案141形成在S20中所製備的基底143上，如第15圖示例性所示。在S30中，利用切割尖端切割該基底143的表面形成槽，從而形成上圖案141。
在S40中，下圖案146形成在該基底143的下表面144上。在S40中，雕刻下圖案146c或浮雕下圖案146d形成在該基底143的下表面144上。
在S40中，根據該等下圖案146是否為雕刻下圖案146c或浮雕下圖案146d改變製造方法。
具體地，如果形成雕刻下圖案146c，利用切割尖端186切割預定位置形成傾斜面147a和子傾斜面147b，從而形成該等雕刻下圖案146c。也就是說，藉由部分切割該等下圖案146將形成的位置，第4圖所示的雕刻下圖案146c可形成在該導光板140的下表面144上。
另一方面，通過第16圖至第18圖所示的步驟形成該等浮雕下圖案146d。具體地，S40可包括切割該導光板140的下表面144以及形成平面，用以形成該等浮雕下圖案146d。
在該導光板140的下表面144的切割中，利用切割尖端189，在該導光板140的下表面144上形成槽，並從而，形成傾斜面147a和子傾斜面147b連接的線圖案247，如第16圖示例性所示。
在平面的形成中，如第17圖示例性所示，分離線圖案247以形成分離的下圖案146d。具體地，在下表面的形成中，利用該切割尖端189，在橫切該線圖案247的方向或平行該線圖案247的方向上，藉由切割提供有該線圖案247的導光板140的下表面144，形成平面151。從而，該等平面151形成在該切割尖端189的移動方向上，並且該線圖案247通過該等平面151被分離成各下圖案。
特別地，S40包括一傾斜過程，其中該等浮雕下圖案146d相對於該導光板140的垂直軸(Vx)或水平軸(Hx)偏斜一預定角度，如第18圖示例性所示。儘管第18圖說明藉由該切割尖端189該等浮雕下圖案146d在垂直軸(Vx)的方向上偏斜，但是本發明的公開不限於此，並且該等浮雕下圖案146d可在水平軸(Hx)的方向上偏斜。
另一方面，除了切割之外，可通過擠壓(或按壓)形成該導光板140。第19圖說明通過壓製造導光板140的方法的一個實例。參見第19圖，當在操作S20期間製備該基底143時，通過第16圖至第18圖所示的切割方法製備上模191a和下模191b。在該等上模和下模191a和191b的製備中，藉由預處理，例如切割，在該上模191a和下模191b上形成對應於上圖案141和下圖案146的形狀。
當製備上模191a和下模191b時，一基底143插在該上模191a與該下模191b之間，並然後按壓。當該基底143被該上模191a和該下模191b按壓時，該基底143被該模組(191a和191b)上形成的形狀按壓，並因此，形成該上圖案141以及該等下圖案146。
如上所述，通過切割或按壓，可容易形成本發明的導光板140。
從上述描述可知，依據本發明的一個實施例的背光單元、具有該背光單元的液晶顯示裝置以及該背光單元的製造方法可便於控制輸出光通過導光板，提高聚光效果，並減少波紋。
在不脫離本發明的精神或範圍內的有關本發明的各種修飾和變更對於熟悉本領域的人員是顯而易見的。因此，本發明旨在涵蓋由所附申請專利範圍和均等的範圍內提供的本發明的修飾和變更。
本申請要求於2012年11月30日提交的韓國專利申請第10-2012-0138189號的權益，其全部公開內容藉由引用結合到本文中。
11‧‧‧上殼體
13‧‧‧導板
20‧‧‧液晶面板
21‧‧‧上基板
22‧‧‧下基板
23‧‧‧資料電路薄膜
24‧‧‧資料積體電路
25‧‧‧閘電路薄膜
26‧‧‧閘IC
100‧‧‧背光單元
101‧‧‧下殼體
110‧‧‧光學片
111‧‧‧擴散片
112‧‧‧聚光片
120‧‧‧光源
121‧‧‧光源電路板
130‧‧‧反射片
140‧‧‧導光板

Claims (26)

  1. 一種背光單元，包含：光源，產生光；一導光板，引導光通過相對該等光源的一入射面，發出光通過一發射面，並且藉由複數個傾斜面和複數個子傾斜面以具有複數個稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案形成在相對該發射面的該導光板的下表面上；以及至少一光學片，堆疊在該發射面上。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的背光單元，其中，該等下圖案為凹入該導光板的下表面的雕刻下圖案或自該導光板的下表面突出的浮雕下圖案。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的背光單元，其中，藉由該傾斜面和該下表面形成的傾斜面角度小於藉由該子傾斜面和該下表面形成的子傾斜面角度。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的背光單元，其中，該等下圖案的每一個包括一平地部分，該平地部分形成在該傾斜面與該子傾斜面之間，用以連接該傾斜面和該子傾斜面。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述的背光單元，其中：配置該等雕刻下圖案的每一個，使得該傾斜面比該子傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣；以及配置該等浮雕下圖案的每一個，使得該子傾斜面比該傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣。
  6. 依據申請專利範圍第3項所述的背光單元，其中，藉由改變該下表面上的圖案間距、圖案寬度、圖案長度和圖案深度的至少其中之一，製備該導光板的該複數個下圖案。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述的背光單元，其中，配置該導光板，使得相對接近該入射面的該等下圖案的圖案間距大於相對遠離該入射面的該等下圖案的圖案間距。
  8. 依據申請專利範圍第6項所述的背光單元，其中，配置該導光板，使得相對接近該入射面的該等下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度大於相對遠離該入射面的該等下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度。
  9. 依據申請專利範圍第6項所述的背光單元，其中，配置該導光板，使得該等下圖案的行或列相對於該導光板的垂直軸或水平軸偏斜一預定角度。
  10. 一種液晶顯示裝置，包含：一背光單元，該背光單元包括產生光的光源、一導光板，該導光板引導光通過相對該等光源的一入射面，發出光通過一發射面，並且藉由複數個傾斜面和複數個子傾斜面以具有複數個稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案形成在相對該發射面的該導光板的下表面上、以及至少一光學片，堆疊在該發射面上；以及一液晶面板，該液晶面板設置在該背光單元上，用以相對橫跨該至少一光學片的該發射面，並且包括一提供有一黑色矩陣形成於其上的基板。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述的液晶顯示裝置，其中，該等下圖案為凹入該導光板的下表面的雕刻下圖案或自該導光板的下表面突出的浮雕下圖案。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述的液晶顯示裝置，其中，藉由該傾斜面和該下表面形成的傾斜面角度小於藉由該子傾斜面和該下表面形成的子傾斜面角度。
  13. 依據申請專利範圍第10項所述的液晶顯示裝置，其中，該等下圖案的每一個包括一平地部分，該平地部分形成在該傾斜面與該子傾斜面之間，用以連接該傾斜面和該子傾斜面。
  14. 依據申請專利範圍第11項所述的液晶顯示裝置，其中：配置該等雕刻下圖案的每一個，使得該傾斜面比該子傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣；以及配置該等浮雕下圖案的每一個，使得該子傾斜面比該傾斜面更接近該入射面和該下表面接觸的邊緣。
  15. 依據申請專利範圍第12項所述的液晶顯示裝置，其中，藉由改變該下表面上的圖案間距、圖案寬度、圖案長度和圖案深度的至少其中之一，製備該導光板的該複數個下圖案。
  16. 依據申請專利範圍第15項所述的液晶顯示裝置，其中，配置該導光板，使得相對接近該入射面的該等下圖案的圖案間距大於相對遠離該入射面的該等下圖案的圖案間距。
  17. 依據申請專利範圍第15項所述的液晶顯示裝置，其中，配置該導光板，使得相對接近該入射面的該等下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度大於相對遠離該入射面的該等下圖案的圖案寬度、圖案長度或圖案深度。
  18. 依據申請專利範圍第15項所述的液晶顯示裝置，其中，配置該導光板，使得該等下圖案的行或列相對於該導光板的垂直軸或水平軸偏斜一預定角度。
  19. 依據申請專利範圍第15項所述的液晶顯示裝置，其中該圖案間距具有該黑色矩陣的間距的大約35%至47%的值或大約55%至97%的值。
  20. 一種背光單元的製造方法，包含：製備至少一發光的光源；製備一導光板的基底，該導光板的基底包括一來自至少一光源的光入射其上的入射面以及一將入射在該入射面上的光從其射出的發射面；在該基底的該發射面上形成一上圖案；以及在相對該發射面之該基底的下表面上形成複數個稜鏡形狀的下圖案，該等下圖案的每一個包括一傾斜面和一子傾斜面。
  21. 依據申請專利範圍第20項所述之背光單元的製造方法，其中，該上圖案的形成包括藉由切割該基底的發射面形成至少一槽。
  22. 依據申請專利範圍第20項所述之背光單元的製造方法，其中，該上圖案的形成或該等下圖案的形成包括：製備一模，該模提供有對應於該上圖案或該等下圖案的形狀；以及使用該模按壓該基底。
  23. 依據申請專利範圍第20項所述之背光單元的製造方法，其中，該等下圖案的形成包括藉由切割該基底的下表面上的預定圖案部分形成雕刻下圖案。
  24. 依據申請專利範圍第20項所述之背光單元的製造方法，其中，該等下圖案的形成包括：藉由切割該基底的下表面，形成該傾斜面和該子傾斜面；以及藉由再次切割提供有該傾斜面和該子傾斜面的基底，形成平面。
  25. 依據申請專利範圍第22項所述之背光單元的製造方法，其中，在該等下圖案的形成中，該等下圖案的行或列相對於該導光板的垂直軸或水平軸偏斜一預定角度。
  26. 依據申請專利範圍第20項所述之背光單元的製造方法，其中，該傾斜 面與該下表面之間的一傾斜面角度小於該子傾斜面與該下表面之間的一子傾斜面角度。
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