TWI402542B - 液晶顯示器背光單元之導光板以及使用此導光板之背光單元 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種LCD背光單元之導光板以及使用此導光板之LCD背光單元。
因為液晶顯示器不是一種發光的裝置,其必須具有一背光單元做為發射光的光源。然後,經由調整從背光單元發射的光之透射率數量,影像等被顯示在具有被排列成預定圖案的液晶之一液晶面板上。
液晶顯示器的背光單元通常包括一擴散片及/或稜鏡片以通過光的均勻分佈改善光的均勻性及亮度。因此,需要在不使用擴散片或稜鏡片確認優良的可視性時,可在液晶顯示器的前面板上提供具有高亮度及均勻性的平面光之背光單元。
有鑑於上述問題,本發明之一目的在於提供一種LCD背光單元之導光板,其可在LCD面板的整個表面上確保光之高亮度、優良的均勻性及可視性。
根據本發明之一特徵,導光板包括用於接收入射光的一外側、一前側,用以將光發射至外部且連接至外側、及用於反射光的一後側,其中,後側係由一條紋圖案、及在未形成條紋圖案的部分上之至少一正交棱鏡形成,條紋圖
案具有一寬度,其隨著與外側的距離增加而增加,並且包括被形成在其中的一主稜鏡。
根據本發明,與採用傳統導光板的傳統LCD相比,LCD的導光板不僅均勻地增加到達LCD面板的光之數量,也增加垂直於該處前進的光之數量,從而確保優良的亮度、均勻性及可視性。再者,相較於具有被形成在前側上的正交稜鏡之傳統導光板,可發現本發明之導光板提供明顯改善的亮度。
因此,在製造背光單元時,本發明的導光面板容許除去被用於傳統背光單元的擴散片及稜鏡片的一或二者,從而減少背光單元的製造成本。
圖1及2係根據本發明之一實施例的一LCD背光單元的導光板之後側的立體圖。
如圖1所示,導光板可具有僅被形成在未形成條紋圖案320之部分後側上的一或多個正交稜鏡。或者,如圖2所示,導光板可具有被形成在除了形成條紋圖案320的區域外之整個後側上的正交稜鏡340。
根據本發明之一實施例,LCD背光單元的導光板通常係由透明壓克力材料製成,其較不會破裂或變形,且其具有高強度、輕的重量及可見光的高透射率。導光板包括一主體300、條紋圖案320,其中,複數主稜鏡322被排列、及正交稜鏡340,被設置在未形成條紋圖案320之後側的
剩餘部分。
最好,正交稜鏡340及主稜鏡322在縱向方向上於其間定義60~120度的角度。
主體300包括:一外側301,用於接收入射光;一前側303,其被連接至外側301並且面對LCD面板(未顯示);及後側305,其被連接至後側301並且面對前側303。
名詞”外側301”詞彙上表示物體的一側面,但在此被定義為一表面,從光源306發射的光通過其進入導光板。在圖3中,外側301表示鄰接光源306的表面。
雖然前側303在此實施例中係一平面,其可如圖7至10所示具有被形成在其表面上的一前稜鏡。
條紋係於橫向及縱向方向上以固定的間隔被形成在後側305上,且將被定義為條紋圖案320。
在此,條紋圖案320的寬度指示在垂直於光之入射方向的一方向上之寬度(w)。
如圖所示,條紋圖案320的寬度(w)隨著與光通過其進入的外側301之距離增加而增加。這是根據與外側301的距離越遠,光到達的數量越少的事實。因此,與到達的光之較少數量無關,用以折射及反射光的條紋圖案320之尺寸增加以改善光的折射率及反射率。
條紋圖案320係由垂直於光從光源進入導光板的方向排列的複數主稜鏡322構成。
條紋圖案320被形成在後側305上,且正交稜鏡340被形成在未形成條紋圖案320之部分後側上。
正交稜鏡340被設置垂直於主稜鏡322。換言之,正交稜鏡340被形成以具有一縱向方向,其係平行於光從光源進入導光板的方向。
圖3及4係根據本發明之一實施例的LCD背光單元的導光板之剖面圖。
如圖3及4所示,主稜鏡322及正交稜鏡340係彼此垂直,並具有不同的高度。
形成於後側上的條紋圖案中的主稜鏡322被形成的高度可如圖3所示高於正交稜鏡340的高度。或者,正交稜鏡340被形成的高度可如圖4所示高於形成於後側上的條紋圖案中的主稜鏡322的高度。
圖5係根據本發明之一實施例的LCD背光單元的導光板之正交稜鏡的頂角的擴大剖面圖。頂角從左起係被給為80°、90°、100°、110°、120°、130°、及140°,且各稜鏡具有25μm的間距。
圖6係根據本發明之一實施例繪示LCD背光單元的導光板之主稜鏡的結構的擴大剖面圖。左邊的稜鏡具有零的曲率半徑,中間的稜鏡具有正的曲率半徑,而右邊的稜鏡具有負的曲率半徑。
其次,本發明將參考例子被說明以顯示當根據本發明的一實施例之導光板被用於LCD背光單元時,其展現改善的亮度、均勻性、及光的可視性。
應注意對於熟知此技藝者顯而易見的說明在此被省略。
展示本發明之有利結果的例子將在下面被說明。
﹤例1-1﹥
具有430μm的圖案間距之條紋圖案被形成在寬度(W)×長度(L)×厚度(T)為288.8×217.7×2.4(起始)×0.8mm(末端)的楔形導光板的後側上,且具有14.25μm的高度、25μm的間距及82.5度的內角之主稜鏡被形成在條紋圖案中。
再者,具有25μm的間距、10.49μm的高度及100度的內角之正交稜鏡被形成在未形成條紋圖案的後側的區域上,且被設置垂直於主稜鏡。導光板的前側為鏡面的狀態。
﹤例1-2至1-8﹥
除了正交稜鏡的頂角係每10度被修改以從110至170度外,跟例1-1相同的條件被給與。例1-2至1-8的修改因素被顯示在表1中。
﹤比較例1﹥
具有430μm的圖案間距之條紋圖案被形成在寬度(W)×
長度(L)×厚度(T)為288.8×217.7×2.4(起始)×0.8mm(末端)的楔形導光板的後側上,且具有14.25μm的高度、25μm的間距及82.5度的內角之主稜鏡被形成在條紋圖案中。
﹤例2-1﹥
具有430μm的圖案間距之條紋圖案被形成在寬度(W)×長度(L)×厚度(T)為288.8×217.7×2.4(起始)×0.8mm(末端)的楔形導光板的後側上,且具有14.25μm的高度、25μm的間距及82.5度的內角之主稜鏡被形成在條紋圖案中。
在此,稜鏡在各側具有(+)0.1R的曲率半徑(在此,曲率半徑被提供為毫米單位)。
再者,具有25μm的間距、8.75μm的高度及110度的內角之正交稜鏡被形成在未形成條紋圖案的後側的區域上,且被設置垂直於主稜鏡。導光板的前側為鏡面的狀態。
﹤例2-2至2-8﹥
除了R值,也就是,在稜鏡的側邊之曲率半徑,每0.1被修改以從(+)0.4至(-)0.4外,跟例2-1相同的條件被給與。例2-2至2-8的修改因素被顯示在表2中。
﹤比較例2﹥
具有430μm的圖案間距之條紋圖案被形成在寬度(W)×長度(L)×厚度(T)為288.8×217.7×2.4(起始)×0.8mm(末端)的楔形導光板的後側上,且具有14.25μm的高度、25μm的間距及82.5度的內角之主稜鏡被形成在條紋圖案中。
再者,具有25μm的間距、8.75μm的高度及110度的內角之正交稜鏡被形成在未形成條紋圖案的後側的區域上,且被設置垂直於主稜鏡。導光板的前側為鏡面的狀態。
表3顯示關於例1-1至1-8及比較例1的亮度測量的結果。
如從表3可看到,發明的例子通常展現高於比較例的中心亮度。特別地,例1-2具有最高的亮度,且比比較例好的亮度在正交稜鏡如例1-1至1-6中具有100至160度的內角時被獲得。
表4顯示關於例2-1至2-8及比較例2的亮度測量的結果。與比較例2相比,例2-3具有最高的亮度,且中心亮度從例2-1及2-5迅速地減少至2-8。
如從表4可看到,主稜鏡具有(+)R的曲率半徑之發明的例子展現比比較例高的中心亮度,特別當主稜鏡具有例2-2至2-4中的R值時,得到比比較例好的亮度。
考慮主稜鏡的間距對曲率半徑的比率,最好主稜鏡具有一溝槽或倒溝槽形,其具有在1:1至1:30的範圍中之間距對曲率半徑的比率。
當在例子中之上述導光板(參看圖2)被應用於LCD時,即使在不使用通常被使用於傳統的LCD背光單元中之稜鏡片的情況中,背光單元提供使用稜鏡片的效果。
也就是,當使用根據發明的例子之導光板時,可除去必須被用於傳統的背光單元之一或二光學片。
圖7係根據本發明之另一實施例繪示具有前稜鏡的導光板之立體圖。
在此實施例中,前側303係由前稜鏡360形成,其各自具有一預定的截面形狀,並用以產生通過導光板的主體300離去的光之均勻的繞射、折射、及擴散。
如在圖2所示的實施例中,條紋圖案320及一或多個
正交稜鏡340被形成在後側305上。
前稜鏡360不被彼此分開而形成在前側303的整個表面上,且被設置以具有一縱向方向,其與光從光源被射出的方向一致。
在圖7中,前稜鏡360的垂直截面形狀係三角形,但可被修改成不同的形狀。
特別,當前稜鏡360具有三角截面時,其最好具有在70~100度的範圍中之頂角。
圖8至10係繪示前稜鏡360的截面形狀之各種例子的立體圖。
如圖8所示,複數個前稜鏡360可被形成以在前稜鏡360之間具有分離面。
不緊密但以固定的間隔(d)設置前稜鏡360的理由係此結構可改善光的均勻性或可視性。
也就是,當前稜鏡360在傾向面對導光板的LCD面板(未顯示)的方向上繞射、折射及擴散從主體300發射的光時,以固定間隔被設置以在其間定義平面(也就是,在前側上的稜鏡間的空間)的前稜鏡360之此一結構可使得光通過這些平面垂直於LCD面板(未顯示)前進,從而改善到達LCD面板(未顯示)的光之均勻性。
如圖9所示,前稜鏡360可具有梯形的垂直截面。或者,如圖10所示,前稜鏡360可具有倒溝槽形的垂直截面,其在各側邊具有一預定的曲率半徑。
在具有如圖9所示之梯形截面的前稜鏡360中,光係
以垂直於LCD面板(未顯示)的方向前進且通過形成於各自的梯形前稜鏡360頂部的平面(A)。
在具有如圖10所示之倒溝槽形垂直截面的前稜鏡360中,前稜鏡360最好在各側邊具有在0.01~1.0mm的範圍中之曲率半徑。
前稜鏡360對於在主體300的前側303上之前稜鏡360間的分離面之面積比率最好係在1:0.5至1:10的範圍中。
再者,在圖9至10中,前稜鏡360的高度(h2)對寬度(w2)的比率最好係在0.3~0.6的範圍中。若比率小於0.3,則水平視角過度地增加,從而減低亮度。若比率大於0.6,則水平視角過度地減小,而提供不符合要求的光學特性。
300‧‧‧主體
301‧‧‧外側
303‧‧‧前側
305‧‧‧後側
306‧‧‧光源
320‧‧‧條紋圖案
322‧‧‧主稜鏡
340‧‧‧正交稜鏡
360‧‧‧前稜鏡
圖1及2係根據本發明之一實施例的一LCD背光單元的導光板之後側的立體圖;圖3及4係根據本發明之一實施例的LCD背光單元的導光板之剖面圖;圖5係根據本發明之一實施例的LCD背光單元的導光板之正交稜鏡的頂角的擴大剖面圖;圖6係根據本發明之一實施例繪示LCD背光單元的導光板之主稜鏡的結構的擴大剖面圖;圖7係根據本發明之另一實施例的具有一前稜鏡的導
光板之立體圖;及圖8至10係繪示前稜鏡的截面形狀之各種例子的立體圖。
300‧‧‧主體
301‧‧‧外側
303‧‧‧前側
305‧‧‧後側
306‧‧‧光源
320‧‧‧條紋圖案
322‧‧‧主稜鏡
340‧‧‧正交稜鏡
Claims (18)
- 一種LCD背光單元之導光板,包括:用於接收入射光的外側、用於將光發射至外部之被連接至外側的一前側、及用於反射光的一後側,其中,後側係由一條紋圖案及在未形成條紋圖案的部分上之至少一正交棱鏡形成,條紋圖案具有一寬度,其隨著與外側的距離增加而增加,且包括被形成在其中的一主稜鏡。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,在正交稜鏡及主稜鏡的縱向方向之間定義有一60~120度的角度。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,條紋圖案中的主稜鏡具有一縱向方向,其垂直於光從光源進入導光板的方向。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,正交稜鏡係垂直於主稜鏡。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,條紋圖案中的主稜鏡被形成的高度係高於正交稜鏡的高度。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,正交稜鏡被形成的高度係高於條紋圖案中的主稜鏡。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,正交稜鏡及主稜鏡具有一截面形狀,其係從三角形、梯形、在各側具有預定的曲率半徑之溝槽或倒溝槽形、及其組合中被選擇。
- 如申請專利範圍第7項的導光板,其中,正交稜 鏡具有三角截面形狀,且三角截面形狀具有100~160度的頂點角度。
- 如申請專利範圍第7項的導光板,其中,主稜鏡具有三角截面形狀,且三角截面形狀具有70~100度的頂點角度。
- 如申請專利範圍第7項的導光板,其中,主稜鏡具有溝槽或倒溝槽截面形狀,其間距對曲率半徑的比率係在1:1~1:30的範圍中。
- 如申請專利範圍第1項的導光板,其中,前側係由複數個具有一預定的截面形狀之前稜鏡形成。
- 如申請專利範圍第11項的導光板,其中,前稜鏡具有一縱向方向,其垂直於主稜鏡的縱向方向。
- 如申請專利範圍第11項的導光板,其中,前稜鏡具有一截面形狀,其係從三角形、梯形、在各側具有預定的曲率半徑之溝槽或倒溝槽形、及其組合中被選擇。
- 如申請專利範圍第11項的導光板,其中,複數個前稜鏡之間具有一預定的分離面。
- 如申請專利範圍第14項的導光板,其中,考慮到表面面積,前稜鏡對分離面的比率係在1:0.5至1:10的範圍中。
- 如申請專利範圍第11項的導光板,其中,前稜鏡的高度對寬度的比率係在0.3~0.6的範圍中。
- 一種液晶顯示器的背光單元,包括:如申請專利範圍第1項的導光板;及 一光源,被設置在導光板的一側。
- 一種液晶顯示器,包括:一導光板,如申請專利範圍第1項所述者;及一光源,被設置在導光板的一側。
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