专利名称：液晶显示器的导光板及应用其的背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液晶显示器的背光单元的导光板，其包括条状图案(stripe pattern)，更具体而言，本发明涉及一种用于液晶显示器的导光板及包括所述导光板的背光单元，其中导光板的后表面上形成有条状棱镜，大大地改善视觉效果与亮度。
背景技术：
一般而言，液晶显示器(liquid crystal display device，LCD)指的是一种通过将电场施加于两个玻璃基板间的液晶来显示数字或图像的装置。其中液晶由具有介于固体及液体之间的中间相(intermediate phase)的材料所制成。
由于液晶显示器并非具有发射能力的装置，因此需提供背光单元作为光源来产生光，并且通过调整背光单元所产生的光透射量，在液晶显示面板上显示图像。
图1示出传统液晶显示器的背光单元的分解透视图。
根据光源发射光的位置，背光单元可归类为直接型背光单元(directtype backlight unit)及边缘型背光单元(edge type backlight unit)。直接型背光单元的光源直接位于液晶显示器的液晶面板100的后侧。边缘型背光单元的光源位于面板100的一侧。边缘型背光单元10如图1所示。
请参阅图1，传统液晶显示器(LCD)的背光单元包括光源105、导光板110、反射板115、扩散片120、棱镜片(prism sheet)125及保护片130。
光源105用来在液晶显示器内初始地发光。虽然可使用各种类型的光源，但液晶显示器一般使用冷阴极荧光灯(cold cathode fluorescencelamp，CCFL)作为光源。冷阴极荧光灯具有非常低的功耗及发射非常亮的白光的特性。
导光板110位于LCD面板100的后侧及光源105的一侧。导光板110用来将光源105所产生的点光(spot light)转换成面光(plane light)，并接着该面光投射到导光板110前方。
反射板115位于导光板110的后面，且用来将光源105所发射的光反射向反射板前方的LCD面板100。
扩散片120位于导光板110的前侧，且系来使通过导光板110的光一致。
当光通过扩散片120时，光会于水平方向及垂直方向扩散，使亮度快速地劣化。在此情况下，使用棱镜片125来反射且聚焦光，从而提供增强的亮度。
保护片130位于棱镜片125的上方，且用来防止棱镜片125上产生刮痕，并用来在使用棱镜片125时避免于水平方向及垂直方向上发生莫尔效应(Moire effect)。
虽然图1中并未示出，但背光单元10还包括模框(mold frame)及灯罩。模框用来保护各个组件。灯罩用来保护背光单元10，并用来维持背光单元10的强度及支撑背光单元10。
图2及图3示出光源105产生的光在导光板110中的路径的放大截面图。
请参阅图2，光源105一般位于背光单元10的一个边缘处(LCD电视的光源通常直接位于面板的后侧)。因此，光无法均匀透射通过单元的整个表面，以致于背光单元10的边缘比背光单元10的其它部分亮。导光板110则是为了避免此现象而使用的。导光板一般用透明的丙烯酸树脂(acrylic resin)所制成。丙烯酸树脂因具高强度而不易破损，且具有不易变形、重量轻及可见光的透射率高的特性。
换言之，导光板110用来使光源105发射的光均匀地投射至导光板110的整个表面。然而，光实际上并非均匀地投射至导光板110的整个表面，而是集中于导光板110的两端上。这是由于导光板110将来自光源105的光导引至导光板110的两端。
因此，如图3所示，导光板110的后表面经过特别的处理，以使光在导光板110中产生散射，这样光可均匀透射通过导光板110的整个表面。具体而言，导光板110的后表面具有粗糙图案(roughnesspattern)113，该粗糙图案113具有在考虑与光源105的距离等的情况下来设计的预定形状。当粗糙图案113形成于导光板110的后表面上时，具有较高亮度及均匀度的面光被发射至液晶显示器的导光板的整个表面。
然而，如上述所构成的传统液晶显示器中，面板的下方具有粗糙图案113的部分看起来亮，而其它面板的下方不具粗糙图案113的部分则看起来暗，这样，面板上产生斑点现象(spot phenomenon)，使得液晶显示器的可视度降低。特别是在液晶显示面板的尺寸增加时，距离光源105较远的区域会因到达其的光量少而显得较暗。
此外，扩散片120及棱镜片125用来改善光均匀度，但却使背光单元10的制造成本增加。
为了要解决上述问题，人们正研究提供这样的背光单元该背光单元可提供具有高亮度及均匀度的面光，且在不使用扩散片120或棱镜片125的情况下，可保证优越的可视度。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于液晶显示器的背光单元的导光板，该导光板包括条状棱镜。
根据本发明的另一目的在于提供一种用于液晶显示器的背光单元，该背光单元包括根据本发明的导光板。
值得注意的是，本发明并不局限于上述目的，且根据下文详述，本发明的其它目的及特性对于本领域的技术人员将是明显的。
根据本发明的一个方面，上述及其它目的可通过提供用于液晶显示器的导光板来实现。所述导光板包括光入射其上的多个侧表面、光从其发射的前表面及光于其上反射的后表面。其中，前表面形成有前棱镜，前棱镜每个具有预定的截面。后表面形成有条状棱镜，每个条状棱镜的宽度随着条状棱镜及光入射其上的侧表面的距离增加而增加。
根据本发明的另一方面，提供了用于液晶显示器的背光单元。所述背光单元包括光源及本发明的导光板。
其他方面的细节包括于详细描述和附图中。
图1示出传统液晶显示器的背光单元的分解透视图；图2及图3示出光源产生光之后所述光在导光板中的路径的放大截面图；图4示出根据本发明一实施例的用于液晶显示器的背光单元的导光板的透视图；图5至图7示出多个实施例的前棱镜截面的透视图；图8示出导光板的后表面上的条状棱镜的放大截面图；图9及图10示出导光板的后表面上设置有多个条状棱镜的简易平面图；图11示出其上附加地设置有多个点棱镜的导光板的后表面的平面图；图12及图13示出其上设置有多个修正的条状棱镜以避免因后表面的边缘的亮度接地而产生暗部的导光板的后表面的平面图；及图14示出根据本发明的条状棱镜类型的导光板与传统的点棱镜类型导光板的亮度的比较图。
具体实施例方式
将接合附图来描述本发明的实施例。应该注意，本发明不限于本发明的实施例，而且在不背离本发明范围的情况下可进行各种修改和变化。提供实施例是为了时相关领域的技术人员清楚地理解本发明，而不是为了限制本发明的范围。本发明的范围仅由所述权利要求来限定。相同的部件用相同的参考标记来表示。
为了清楚描述本发明，本发明组成组件的尺寸于附图中为夸大的尺寸。下列的描述中，假设一组表示为“位另一组件内”或“与另一组件连接”，则表示该组件可以与其他组件接触或与其他组件具有预定的距离。当组件系与其他组件相距预定距离的情况下，值得注意的是，可省略随用于将该组件固定或耦合至其他组件的第三组件的描述。
图4示出根据本发明一实施例的用于液晶显示器的背光单元的导光板的透视图。
请参阅图4，根据本发明一实施例用于液晶显示器的背光单元的导光板30一般以透明的丙烯酸树脂制成。丙烯酸树脂具有高强度、不易变形、重量轻及可见光的透视率高的特性。
导光板30具有主体300，包括光入射其上的多个侧表面301、与侧表面301相连同时面对液晶显示器面板(未示出)的前表面303及与侧表面301相连同时面对前表面303的后表面305。
侧表面301被定义为光入射于其上的表面。因此，在图4中，侧表面301指的是两个分别与光源306相邻的表面。
前表面303及后表面305为光从光源306产生并入射于侧表面301上之后将光发出的表面，且与侧表面301连接。
前表面303形成有前棱镜310，前棱镜310的每个具有预定截面，并用来对通过导光板主体300所发出的光进行均匀地衍射、折射及漫射。
前棱镜310可形成于前表面303的整个表面上，并且可替换地，可利用设置于前棱镜310间的间隔平面，使前棱镜310彼此间隔预定距离。如图4所示，前棱镜310与导光板后表面305上的条状棱镜320相互垂直设置。然而，值得注意的是本发明并不限定于此垂直的结构。因此，前棱镜与条状棱镜间的角度是可改变的。
在图4中，前棱镜310的每个虽在长度方向上具有三角形的截面，然本发明并不限定于此结构，且前棱镜310可具有各种截面。
图5至图7示出多个实施例的前棱镜310的截面的透视图。
如图5所示，可利用设置于前棱镜310间的间隔平面，使前棱镜310彼此间隔预定距离。
使前棱镜310彼此间隔预定距离d而不密集地设置前棱镜310的原因系为了增强光的均匀度及可见度。
换言之，通过设置前棱镜310使其彼此间隔预定距离d，可使光不以多角度折射至液晶显示器的面板，而使光尽可能垂直折射至面板(未示出)，从而改善到达液晶显示器面板(未示出)的光的均匀度。
如图6所示，每个前棱镜310在长度方向上可具有梯形的截面。或如图7所示，每个前棱镜310在长度方向上可具有倒沟槽形的截面，其中倒沟槽形的截面的每个侧表面具有预定的曲率。
如图6所示，在每个前棱镜310在长度方向上具有梯形的截面的情况下，可通过作为每个梯形的前棱镜310的上表面的平面A来调整导光板主体300，以使光可与液晶显示器的面板(未示出)垂直。
此外，如图7所示，在每个前棱镜310在长度方向上具有倒沟槽形的截面、且倒沟槽形截面的侧表面具曲率的情况下，其侧表面的曲率范围优选为0.01～1.0mm。
前棱镜310的总面积与间隔平面的总面积的比的范围优选为1∶0.5～1∶10，所述间隔平面位于主体300的前表面303上、前棱镜310之间。
此外，图4至图7中，每个前棱镜310的高度h2与宽度w2比的范围优选为0.3～0.6∶1。在此范围的情况下，可维持适当的水平视角并避免亮度的降低。
前棱镜310的每个具有90°或大于90°的内角(interior angle)，且此内角优选为90°～120°。该角度在此范围的情况下，可使面板的中间区域维持适当的亮度，且保持适当的水平视角。
请再次参阅图4，主体300的后表面305形成有条，所述条以边接着边的方式彼此间隔预定的距离。所述条指的是条状棱镜320。
图8是图4中每个条状棱镜320的放大截面图。条状棱镜320可利用突出的刻纹(embossed carving)或凹下的纹路(depressed engraving)的方式而形成于导光板30的后表面305上的。
条状棱镜320的每个包括后棱镜322，后棱镜322形成于条状棱镜320的表面上。优选地，以这样的方式来形成后棱镜322，使每个后棱镜322的长度方向与光从光源的发射方向(方向Q)垂直。原因是，当所形成的每个后棱镜322的长度方向与光从光源的发射方向(方向Q)垂直时，可以有效地执行光的衍射、折射及散射。
此外，如上所述，由于这样的垂直排列具有使光可经由导光板的整个表面而均匀折射及漫射的优点，因此形成于条状棱镜320中的后棱镜322优选地与前棱镜310的长度方向(方向Q)垂直设置。
如图8所示，当形成于条状棱镜320上的每个后棱镜322在长度方向上具有三角形截面时，所述三角形截面优选具有范围为60°～100°的顶角θ1。
当顶角θ1在此范围内时，大部分所发出的光被垂直导引到导光板的前表面，以增加面板中间区域的亮度。
此外，优选地，每个条状棱镜320具有的宽度与长度比的范围为1∶1,000～1∶50,000，且每个后棱镜322具有的高度h1与宽度w1比的范围为0.3～0.9∶1。条状棱镜320的长度方向与前棱镜310的长度方向之间所限定的角度范围为30°～90°。
形成于导光板的后表面上的条状棱镜320以及形成于条状棱镜320表面上的后棱镜322将于下文中详细陈述。
导光板的主体300具有多个条状棱镜320，条状棱镜320形成于后表面305上，使得每个条状棱镜320在其离光入射的任何侧表面301越远时宽度增加。特别是，当光入射于相对的侧表面301上时，每个条状棱镜320从每个侧表面301朝条状棱镜320的中央处逐渐地增加宽度。并且，若光由入射于单个侧表面301上时，每个条状棱镜320从该侧朝相对侧逐渐地增加宽度(请参阅图9及图10)。
此时，理想的是条状棱镜320不以与光入射其上的侧表面紧邻的方式来形成。因为当条状棱镜320形成为紧邻光入射其上的侧表面时，光会于条状棱镜320附近发散，且产生亮线。
此外，后棱镜322形成于每个条状棱镜320的表面上，以使后棱镜322与通过侧表面的入射光的方向垂直。
以预定模式形成条状棱镜320后，后棱镜322可形成于每个条状棱镜320的表面上。然而，实际上，可形成具有不同宽度的几个后棱镜322的阵列，因而产生本发明的条状棱镜类型的导光板。
图9及图10示出导光板的主体300(请参阅图4)的示意性后视图，示出了条状棱镜320的排列的实施例。
图9示出光源306产生的光入射于导光板的主体300的相对侧时条状棱镜320的排列的俯视图。
如图9所示，当光从光源入射于主体300的两侧301时，主体的后表面被调整，以使条320从主体两侧301向每个条320的中心逐渐地增加宽度。
同时，每个条状棱镜320与侧301之间的距离的增加导致到达其的光量减少。在此情况下，如上所述，当随着与光入射其上的侧301距离的增加而逐渐增加条状棱镜320的宽度时，条状棱镜320的尺寸增加，从而增加光折射及反射的量。
图10示出光源306(请参见图4)只设置于导光板一侧时条状棱镜320的排列的平面图。
如图10所示，当光从光源306只入射于一侧301时，主体的后表面305被调整，以使每个条状棱镜320从所述一侧经由该条的中间区域向相对侧逐渐地增加宽度。
同时，如上所述，理想的是条状棱镜320不以与光入射其上的侧表面紧邻的方式来形成。
图11示出根据本发明一实施例的导光板的后表面的实例的平面图。
如图11所示，导光板30的后表面305在条状棱镜320间的空间中还包括点棱镜325。
形成点棱镜325的原因是为了改善条状棱镜320间的空间中的光的折射指数及反射率。
实际上，BLU采用CCFL光源时，由于BLD的特性，所发出的光量在导光板的远端(换言之，CCFL的远端)减少，使得背光单元的边缘变暗。因此，为了增强可视度，插入了点棱镜325。
此处，虽然每个点棱镜325在图11中示为具有圆形，然而本发明并非限于此形状。点棱镜325可具有各种形状，包括三角形、矩形、五角形、六角形、椭圆形及菱形等。此外，每个点棱镜325可形成为无特定形状的第二无形状后棱镜。
图12及图13示出根据本发明的其它实施例的导光板的平面图。
请参阅图12，导光板的主体300具有形成于其后表面305上的条状棱镜320。且每个条随着与光入射其上的侧表面301的距离的增加而逐渐地增加宽度。同时，根据此实施例，光入射于侧表面301上(如图12所示)，以这样的方式形成条状棱镜320上的后棱镜322，使得后棱镜322的宽度在接近导光板的后表面305的四个边缘处增加，从而防止了接近导光板后表面305的四个边缘处的可视度及亮度的降低。
如此的条状模式的设计可防止在导光板后表面305边缘处产生暗区。
虽然，理想的是后棱镜322以预定间隔形成于条状棱镜320的表面上且彼此之间不具有大的间隔，然而如同图13所示，条状棱镜320上的后棱镜322之间的间隔可调整，以便准确地调整亮度及可视度。
本发明的主题在于导光板主体的后表面形成有条状棱镜320，每个条状棱镜320根据与光入射其上的一个或多个侧表面的距离的增加而增加宽度，且包括形成于其表面上的后棱镜322。因此，可以理解，任何通过修改条状棱镜320的形状及间隔等获得的发明皆包括于本发明的范畴中。
图14示出根据本发明的条状棱镜类型的导光板与传统的点棱镜类型的导光板的亮度的比较图。
为了测量图14所示的条状棱镜类型的导光板及传统的点棱镜类型的导光板的亮度，用于21.2英寸类型的背光单元的导光板在横向及纵向上被分别等分为5部分，以形成25个区域，随后以cd/m2为单位测量每个区域的亮度。
根据通过比较两种导光板所得的结果，导光板每个具有如图14所示的孔径比(也就是每单位面积的图案比)。应该理解，根据本发明的包括条状棱镜的导光板的亮度平均比传统上具有点棱镜的导光板高10％或更高。
从上述中可显而易见，利用本发明的导光板，本发明的液晶显示器可不采用传统液晶显示器中用于背光单元的扩散片及棱镜片，即可得到与传统液晶显示器基本上相同的效果。换言之，根据本发明的导光板在仅光源及导光板的情况下，就能够得到具有优越的亮度、均匀度及可视度的平面光。
根据本发明用于液晶显示器的导光板使得到达液晶显示器面板的整个表面上的光量均匀地增加，并且使得小垂直方向导引的光量增加，因此，相较于传统的导光板，本发明的导光板可保证优越的亮度、均匀度及可视度。与点棱镜类型的导光板相较，根据本发明的导光板的亮度有所改进。
因此，由于背光单元可在不具扩散片及棱镜片二者或其中之一的情况下实现，因此可降低背光单元的成本。
虽然为了说明性的目的已公开了本发明的实施例，然而本领域技术人员将理解本发明并非限于这些实施例，在不脱离所述权利要求所公开的本发明的精神和范围的情况下，可作各种的变更、添加与润饰。
主要组件符号说明10背光单元100液晶显示面板105、306光源110、30导光板113粗糙图案115反射板120扩散片125棱镜片130保护片300主体301侧表面303前表面305后表面310前棱镜320条状棱镜322后棱镜325点棱镜A平面d预定距离h1高度
h2高度P长度方向Q光发射方向w1宽度w2宽度θ1顶角
权利要求
1.一种用于液晶显示器的导光板，所述导光板包括光入射于其上的侧表面、光从其发出的前表面及光于其上反射的后表面；其中，所述前表面形成有前棱镜，所述前棱镜每个具有预定截面，而所述后表面形成有条状棱镜，所述条状棱镜的每个包括形成于其上的后棱镜，且每个所述条状棱镜的宽度随着该条状棱镜与光入射其上的所述侧表面的距离的增加而增加。
2.如权利要求1所述的导光板，其中每个条状棱镜具有与光从光源发射出的方向垂直的长度方向。
3.如权利要求1所述的导光板，其中每个条状棱镜的长度方向与每个前棱镜的长度方向之间所限定的角度范围为30°～90°。
4.如权利要求3所述的导光板，其中所述条状棱镜的长度方向垂直于所述前棱镜的长度方向来设置。
5.如权利要求1所述的导光板，其中被设置得靠近所述导光板的后表面的边缘的条状棱镜每个具有增加的宽度。
6.如权利要求1所述的导光板，其中所述条状棱镜每个具有顶角为60°～100°的三角形截面。
7.如权利要求1所述的导光板，其中所述前棱镜每个具有顶角为90°～120°的三角形截面。
8.如权利要求1所述的导光板，其中所述条状棱镜的间距具有可变化的尺度。
9.如权利要求1所述的导光板，其中所述条状棱镜的每个具有范围为1∶1,000～1∶50,000的宽度对长度比。
10.如权利要求1所述的导光板，其中所述前棱镜的截面的形状选自三角形、梯形及具有预定曲率的倒沟槽形。
11.如权利要求1所述的导光板，其中所述前棱镜之间设置有预定的间隔平面。
12.如权利要求11所述的导光板，其中所述前棱镜的总面积与设置于所述前棱镜之间的间隔平面的总面积的比的范围为1∶0.5～1∶10。
13.如权利要求1所述的导光板，其中每个前棱镜具有范围为0.3～0.6的高度(h2)对宽度(w2)比。
14.如权利要求1所述的导光板，其还包括所述条状棱镜之间的空间中的附加棱镜。
15.一种背光单元，包括光源；及根据权利要求1的导光板。
全文摘要
这里公开了一种用于液晶显示器的背光组件的导光板。所述导光板具有优越的亮度、均匀度及可视度。所述导光板包括光入射于其上的侧表面、光从其发出的前表面及光于其上反射的后表面；其中，所述前表面形成有前棱镜，所述前棱镜每个具有预定截面，而所述后表面形成有条状棱镜，所述条状棱镜的每个的宽度随着该条状棱镜与光入射其上的所述侧表面的距离的增加而增加。
文档编号G02B6/00GK101038392SQ20061015640
公开日2007年9月19日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年3月17日
发明者金载翰, 池哲求, 金万硕, 郑伍溶 申请人:第一毛织株式会社