专利名称：光导板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对在其中穿行的光束导向的板，更具体地说，涉及一种提供均匀的亮度分布的光以用于液晶显示装置的光导板和制造该光导板的方法。
背景技术：
光导板通常用在光学设备或背光单元中将光束导向图像显示装置中的显示设备。在诸如液晶显示装置(LCD)的显示装置中，采用光导板引导并调节从光源发出的光的光路，从而产生具有均匀的亮度分布的光。因为LCD装置中的液晶不发光，所以由光源发光并再经光导板提供给液晶。
LCD装置通常有一个用于显示图像的装置、用于控制液晶的装置和用于提供光束的装置。液晶控制装置通过对液晶分子施加电场来控制液晶中光的透射。换言之，对液晶分子施加的电场将根据电流的电压不同程度地负扭转(untwiste)液晶分子。LCD装置利用这种液晶是因为液晶分子可以预见地受电流作用以控制光的通过。
光供给装置向液晶提供亮度均匀的光束。光供给装置有一个光源和一个用于产生光束的光导板。典型地情况是光供给装置中的光源产生具有非均匀光分布的线性光。然后，光导板将此光转变成具有均匀光分布的平面光以提供给液晶。但是，常规的光导板具有诸如降低LCD装置中显示板上的亮度的缺点。
为了提高亮度，开发了各种光导板，如现有技术中已知的在其反射面上具有散射点以增大光导板的光出射量的光导板。
另外，在光导板中穿行的光可以被光导板的一个表面反射并从光导板的另一个表面出射。在此情况下，遵循斯涅尔折射定理，从光导板发出的光不具有垂直于光导板的光发射面的出射角。这导致LCD装置显示板上的亮度降低。
为了使光出射角变大(即接近90°)，常规的光供给装置在光导板上应用各种类型的光学片。例如，在光导板上设置散射片以增大光出射角，并且还在散射片上设置棱镜片以增大光从散射片发出的出射角。
虽然散射片和棱镜片可以提高LCD装置的显示板上的亮度，但它们也造成这样的问题，即增大LCD装置的总体重量和体积，并且因为有额外的组件加入，还增大了LCD装置的制作成本。
因此，存在着对在不增加LCD装置的组件数量的前提下能够使LCD装置显示板上的亮度最大化的光导板的需要。另外，提供一种以较简单的工艺和批量生产工艺制作光导板的方法。
发明内容
通过本发明的光导板以及采用该光导板的LCD装置克服或消除了现有技术的上述及其它缺点和不足。在一个实施例中，本发明的光导板包括一个光入射面，用于接收光束；第一和第二光发射面，用于以相对于第一和第二光发射面第一光发射角地发射发出光束；和一种光反射图案，形成在第一光发射面上，用于将光束反射向第二光发射面。从光反射图案反射的光以相对于第二光发射面第二光发射角地出射第二光发射面。优选第二光发射角大于第一光发射角。
另外，光反射图案可以包括多个在其表面上有棱镜图案的点。这些点可以有不同的大小，使得离光入射面越远的点越大。在第一光发射面上的不同区域处反射图案可以有不同的点密度，使得光反射图案离光入射面越近的区域，点的密度越大。每个点具有在一个选定的方向延伸的光反射面，其中相邻的光发射面在彼此延伸的边缘相遇，从而在相邻的反射面之间形成一个角度。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于提供具有均匀亮度的光束的背光组件，它包括上述的光导板；用于向光导板的光入射面提供光束的光源；和用于容放光导板和光源的接收容器。背光组件也可以包括一个第二光源，用于向光导板的第二光入射面提供光束。在此情况下，光反射图案的点可以有不同的大小，使得离光入射面越近的点越小。
在另一实施例中，提供了一种用于显示图像的LCD装置。该LCD装置包括上述背光组件；用于接收来自背光组件的光束以显示图像的显示板；和用于固定显示板与背光组件的底座。
在另一实施例中，提供了一种用于制作光导板的模制装置。该模制装置包括一个具有多个凹点的下模具，其中每个凹点的形状对应于光反射图案的点的形状；一个具有侧壁的上模具，侧壁将与下模具的边缘结合，从而在上下模具内形成一个空间；和一个出口，用于把硬结材料注入到所述空间中的入口。
本发明还提供了一种制造上述光导板的方法。本方法包括步骤制备光导板的主体，该主体具有包括光入射面和光发射面的表面；将一个图案掩模放置在第一光发射面上，其中掩模图案具有多个开口；用具有流动性的材料填充开口；首次固化所述的材料；去除图案掩模以形成多个首次固化的材料点；在首次固化材料点的表面上形成图案；以及，再次固化首次固化的材料点以形成带有图像的固体点。本方法还可包括步骤切刮设置在图案掩模上的材料以调平该材料与图案掩模的表面；以及以不同的尺寸形成图案掩模的开口，使得开口的大小与开口和主体的光入射面之间的距离成反比。
在本发明的另一方面，制作光导板的方法包括步骤制备光导板的主体，该主体具有包括光入射面和光发射面的表面；为设置于主体第一光发射面上的滚筒形成带有图案的凹陷；用具有流动性的材料填充凹陷；首次固化具有流动性的材料；向前转动滚筒、使得首次固化的材料与凹陷分离，并且在第一光发射面上形成多个首次固化的材料点；和再次固化首次固化的材料点以形成带有图案的固体点。本方法还可包括步骤在点的表面形成棱镜状的延伸表面，棱镜状的延伸表面将来自光入射面的光朝向第二光发射面反射。
通过利用本发明的光导板的上述特点，在本发明的LCD装置中不再需要一个或多个常规LCD装置中所需的棱镜片，并且在本发明的LCD装置中有效地消除了常规LCD装置中由于棱镜片和显示板之间的光束干涉、如莫尔现象所致的显示质量劣化，因为本发明的LCD装置不需要棱镜片。
下面参考附图详细描述本发明的实施例，其中图1是根据本发明实施例的光导板的截面图；图2A和2B是根据本发明实施例的光导板的光反射图案的简图；图3是图2A和2B中B部分的放大视图；图4是图3中棱镜点的截面图；
图5是图4中C部分的放大视图；图6是根据本发明实施例的光反射图案的简图；图7是光在光导板主体中穿行的路径简图；图8是根据本发明实施例的光反射图案的简图；图9是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图；图10是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图；图11A是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图；图11B是图11A中棱镜点的截面图；图11C是根据本发明另一实施例的棱镜点的截面图；图12是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图；图13A是光导板主体和置于其上的图案掩模的简图；图13B是图13A中图案掩模的顶视图；图13C表示在图案掩模上设置材料的过程；图13D表示用材料填充图案掩模的开口的过程；图13E表示首次固化开口中材料的过程；图13F表示去除图案掩模的过程；图13G表示在首次固化的材料点上形成图案的过程；图14A表示根据本发明另一实施例的制备光导板的方法；图14B是图14A中图案形成单元的正视图；图15A和15B是用于制备本发明光导板的模制装置的截面图；图16是根据本发明实施例的背光组件的简图；图17A和17B是在图16中的光导板上测得的亮度的曲线；图18是可应用于图16中所示背光组件的光导板的简图；图19是根据本发明另一实施例的背光组件的简图；图20是根据本发明另一实施例的背光组件的简图；和图21是根据本发明另一实施例的液晶显示(LCD)装置的分解透视图。
具体实施例方式
在此描述本发明的详细的图示实施例。但是，出于描述本发明优选实施例的目的，在此描述的具体结构和功能细节只是示例性说明。
图1是根据本发明实施例的光导板的截面图。光导板700有一个具有多个表面的主体710，表面的数量取决于主体的形状。换言之，主体710可以是带三个侧面(除上下表面)的三角形板状、带有四个侧面的矩形板状或是带有五个或更多个侧面的多边形板状。
在此实施例中，主体710为一个六边形，包括彼此面对的第一和第二表面714、716和一个其上被入射外界光的侧面712。施加到光入射面712上的光在主体710中穿行并主要经可以平行或不平行的第一和第二表面714、716出射。光在主体710中有各种穿行路径，每一种路径在满足光折射的斯涅尔定理条件时最终经第一和第二表面714、716出射。经第一或第二表面714、716出射的光相对于第一和第二表面714、716中的一个可以有各种角度。例如，光以相对于第一或第二表面714、716的发射角θ1出射光导板700。光发射角θ1是决定被光导板700导向的光的效率的其中一个因素。
通过包括计算机模拟的试验，已经证明，当经第一或第二表面出射的光变得垂直于对应表面(即，光发射角θ1变得接近90°)时采用光导板700的显示装置的亮度增大。相反，当出射光变得平行于对应表面(即，光发射角θ1变得接近0°)时显示装置处的亮度减小。
光导板700还有一种用于调节光在主体710中的光路和光发射角的图案720。换言之，该图案720设计成反射来自光入射面712的光，并且反射的光以大于发射角θ1的发射角从第二表面716出射。假设光导板没有此图案720并且显示板设置在第二表面716之上，则从没有用于显示的第二表面出射的光不可避免的存在损失。在本发明中，因为光导板700具有起着反射光线并调节光路的作用的图案720，所以采用光导板700的显示装置的光效率有利地提高。
在此实施例中，如图1所示，图案720具有形成在第一表面714上的棱镜点形状721。应该注意，假设显示板(未示出)设置在第二表面716的侧边。以同样的方式，假设显示板设置在第一表面714的侧边，光反射图案将形成在第二表面716上。
经光入射面712提供的光被光反射图案反射，并且经第二表面716出射的反射光相对于第二表面716具有光发射角θ2。为了便于描述，被第一表面714反射并经第二表面716出射的光的发射角θ1被称作“第一光发射角θ1”，并且被光反射图案720反射并经第二表面716出射的光的发射角θ2被称作“第二光发射角θ2”。光反射图案720的每个棱镜点721都具有光反射面，在每个点的表面上形成一个或多个棱镜。光反射图案720的此种棱镜设计成在反射光束时使第二光发射角θ2大于第一光发射角θ1。换言之，第二光发射角θ2通过光反射图案720调节到使出射第二表面716的光的效率最大。下面详细描述光反射图案720。
图2A是根据本发明实施例的光反射图案的简图。光反射图案720形成在光导板700的第一表面714上并具有多个棱镜点721，每个棱镜点都具有选定厚度的平板形状。棱镜点721也可以有不同的形状，如圆形、矩形或多边形。在此实施例中，例如棱镜点721为圆形。
在此实施例中，棱镜点721基本上具有一致的大小并以不同的密度形成在第一表面714上的不同区域。此处，“密度”一词定义为在单位面积上形成的棱镜点的累计面积的大小(图2A中的a×b)。因此，单位面积上棱镜点的数量越多，单位面积上棱镜点的密度就越大。
在图2A所示的实施例中，单位面积中棱镜点721的数量依据测量区域的位置而变。单位面积上棱镜点721的数量与到达测量区域的光量成反比。换言之，光反射图案720在接近光入射面712的区域处单位面积的棱镜点721较少(即，较小的密度)，而在越远离光入射面712的区域处单位面积的棱镜点721较多(即，较大的密度)。例如在图2中，接近光入射面712的单位面积(a×b)中有单个棱镜点721，而在远离光入射面712的相同单位面积(a×b)中有四个或更多的棱镜点721。另外，棱镜点721的数量依据光从光入射面712到达的区域的位置而逐渐变化，使得从第二表面716出射的光具有均匀的亮度。
参见图2B，形成在光反射图案720a上的棱镜点721a依据在第一表面714上的区域的位置而有不同的大小。棱镜点的大小不同，使得单位面积的密度越大，该单位面积离光入射面712越远，并且按照同样的方式，单位面积的密度越小，该单位面积越接近光入射面712。在此实施例中，因为棱镜点的密度通过形成不同大小的棱镜点来控制，所以远离光入射面712的区域有较大的棱镜点，离光入射面712较近的区域有较小的棱镜点。
因此，在图2A和2B所示的光反射图案720、720a中，单位面积中棱镜点的密度和到达该单位面积的光量相关地改变。接收更多光量的区域有较小的棱镜点密度，并且接收较少光量的区域有较大的棱镜点密度。
图3是图2A和2B中B部分的放大视图。图4是图3中的棱镜点沿A-A’的截面图。下面参见图1至图4对光反射图案的棱镜点作详细的描述。棱镜点721具有一个或多个光反射面725以将来自光入射面712的光反射向第二表面716。被光反射面725反射并经第二表面716出射的光具有大于被第一表面714(没有棱镜点721)反射并经第二表面716出射的光的第一光发射角θ1的第二光发射角θ2。
光反射面725形成锯齿形棱镜，每个棱镜具有如图5、图4中的放大C部所示的第一和第二光反射面722、724。第一和第二光反射面722、724彼此相遇，具有θ3的角度。在第一和第二光反射面722、724之间的角θ3处于大约80°～120°的地方，第二光发射角θ2大于第一光发射角θ1。特别是，当角θ3处于大约82°～84°(更具体地说，约为82.5°)时，第二光发射角θ2变为大约90°，使得显示板处的亮度变为最大。另外，光反射面725上形成有一种规则的图案，使得锯齿形棱镜具有一定范围内基本上相同的间距(即相邻棱镜之间的距离)，如大约20μm～200μm。因此，根据本发明的带有光反射图案720的光导板700提供一种显示板，光基本上垂直于光导板700的表面，使得无需额外的散射和/或棱镜片地提高了光效率和显示板处的亮度。
一般地，出于提高光效率和显示板处亮度的目的，用光导板中的棱镜片和散射片调节从光导板出射的光的路径。在本发明中，因为从光导板700的第二表面716出射的光通过光反射图案720的调节而具有约等于90°的光发射角θ2，所以不再需要棱镜和/或散射片来提高接收来自光导板700的光的显示板处的亮度和/或光效率。
图6是根据本发明实施例的光反射图案的简图。在光反射图案726中，光反射面725的排列方向以及入射到表面712上的光的入射方向是决定显示板处亮度的因素。在光从X方向入射到表面712、并且光反射面725在Y方向延伸的情形下亮度增大。换言之，当光反射图案726具有带光反射面725的棱镜点时，其中光反射面725在基本垂直于提供给光入射面712的光的方向的方向上排列，接收来自具有光反射图案726的光导板700的光的显示板处亮度增大。
图7是光在光导板主体710中穿行的路径简图。入射到侧表面712上的光从第一和第二表面714、716以及包括光入射面712的多个侧面反射，使得光在主体710中有不同的穿行路径。关于这些不同的光路，有一些不到达棱镜点，使得具有不被棱镜点反射到第二表面716的光。这些不被棱镜点反射的光导致光的损耗，这造成显示板处亮度的降低。这种光损耗可以通过采用光导板来避免，其中该光导板具有光反射图案726，图案带有在平行于光入射面712的方向排列的光反射面725。
图8是根据本发明实施例的光反射图案的简图。光反射图像728基本上具有两种类型，即第一光反射图案620和第二光反射图案630。第一光反射图案620包括棱镜点，每个棱镜点具有平行于光入射面712延伸并排齐的光反射面625。第一光反射面620把经光入射面提供的光以第二光发射角θ2反射向第二表面716(参见图1)。
第二光反射图案630包括棱镜点，每个棱镜点具有非平行于光入射面712延伸并排齐的光反射面635。第二光反射图案630向第二表面反射不被第一光反射图案620反射的光。第二光反射图案630的光反射面635可以在选定的方向规则地排列，或在不同的方向无规则地排列。
所以，例如，第一和第二光反射图案620、630排列成使第一光反射图案620的光反射面625平行于光入射面712地排列，并且第二光反射图案630的光反射面635与光入射面712的方向无关地随机排列。另外，第一光反射图案620的棱镜点均匀地分布成矩阵形式，并且第二光反射图案630的棱镜点分布成使第二光反射图案630的棱镜点设置在第一光反射图案620的相邻棱镜点之间。结果，这些光反射图案620、630可以产生相同的效果，如同除了光导板之外还采用了多个棱镜片一样。
图9是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图。光反射图案729也有两种类型的图案620、632。第一光反射图案620与图8所示实施例中的相同。即，第一光反射图案620具有平行于光入射面712排列的光反射面625。本实施例的第二光反射图案632包括的棱镜点具有基本上垂直于光入射面712延伸并排齐的光反射面637。换言之，第二光反射图案632的光反射面637在X方向对齐，而第一光反射图案620的光反射面625在Y方向对齐。因而，第一和第二光反射图案620、632的光反射面625、637的排列方向基本上彼此垂直。这样就可以提供和采用两个棱镜片且棱镜片排列成各个棱镜片的棱镜彼此垂直时相同的效果。
在此实施例中，第一光反射图案620的棱镜点排列成矩阵形式，并且每个第二光反射图案632的棱镜点夹在第一光反射图案620的相邻棱镜点之间。第一和第二光反射图案620、632的棱镜点可以有相同的大小或不同的大小。例如，第二光反射图案632的棱镜点小于第一光反射图案620的棱镜点，如图9所示。
图10是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图。本实施例的光反射图案730包括的每个棱镜点具有在不同方向延伸并排齐的光反射面735。每个光反射面735，例如，至少有一个弯曲部分。特别是，光反射图案730的每个棱镜点都有一种截面形的图案，使得每个光反射面735被弯曲成L形，并且L形光反射面735连续地设置在棱镜点的每个象限中。应该注意，图10中的棱镜点作为一个实施例，具有L形光反射面735，并且棱镜点可以有不同形状的光反射面，如Z字反射面或它们的组合。
在此实施例中，有利的是可以与光反射面和光入射面之间的方向关系无关地分布棱镜点。当把光提供给主体710的四个侧面时，带有弯曲的光反射面735的光反射图案730有效地将光反射向显示板。换言之，被光反射图案730反射的光以接近90°的增大的光发射导向角从光导板向显示板出射。这是因为光反射图案730的每个点具有排列在垂直于对应的一个光入射方向的方向上的光反射面735。
图11A是根据本发明另一实施例的光反射图案的简图。本实施例的光反射图案740包括具有光反射面745的棱镜点，光反射面具有同心圆形状。例如，每个棱镜点有多个光反射面745，它们是同心圆环，如图11A所示。因为光反射面745为圆形(即连续弯曲的形状)，所以它们反射均匀分布的光，与光入射面712提供的光的方向无关。因此，光反射图案740提高了光效率和在显示板处的亮度。
图11B是图11A中棱镜点沿D-D’的截面图。在此实施例中，每个棱镜点具有以凸形形成在第一表面714上的光反射面。另外，每个棱镜点可以有一个以凹形形成在第一表面714上的光反射面746，如图11C所示。
上述光反射图案整体地形成在第一表面714上。带有光反射面的棱镜点整体与光导板的主体连接。下面描述形成光反射图案的方法。相反，光反射图案可以分层地形成，并且将分层的光反射图案附连到光导板的一个表面上。
图12是根据本发明另一实施例的、附连到光导板上的光反射图案的简图。光反射图案760单独地形成如图1至图11C中其中一种所述的形状。换言之，光反射图案760具有带光反射面的棱镜点，其中光反射面的形状与上述实施例中的一种相同。分离的光反射图案760例如利用黏合剂附连到光导板主体710的第一表面上。
光反射图案760具有基本上与光导板主体710一致的折射率。例如，光反射图案760和主体710可以有相同的折射率“1.4”。
在上述实施例中，描述了本发明的光导板的各种结构构成。下面详细描述本发明光导板的制作。
要制作光导板，首先需要制备光导板的主体。形成的光导板具有例如彼此相对的第一和第二表面的表面以及入射光的至少一个侧面。第一和第二表面与至少一个侧面连结，形成三维主体。这种结构的主体可以通过模制由合成树脂制成。在第一和第二表面中的一个上形成如图1至12所示的光反射图案。
图13A是其上放置有图案掩模761的光导板主体710的简图。图案掩膜761具有用于在主体710的表面上形成光反射图案的特定图案。在此实施例中，因为光反射图案形成在第一表面714上，所以主体710放置在基底717上，第二表面716与其面对。然后，将图案掩膜761设置在第一表面714上。
图13B是图13A中图案掩模761的俯视图。图案掩膜761具有一个掩膜体761a和多个形成在掩膜体761a上的开口761b。掩膜体761a具有对应于光反射图案的大小和形状，并且每个开口761b具有对应于光反射图案的点的大小、形状和位置。例如，开口761b可以具有相同的大小或考虑到入射到光导板上的光之后变化而具有不同大小。
将图案掩膜761放置到主体710的第一表面714上后，如图13C所示地将光反射图案的材料762设置在图案掩膜761上。光反射图案的材料762例如是通过接受UV光束的照射而固化的UV(紫外线)固化材料。UV固化材料762也可以具有流动性和黏附性等特性。
图13D表示用UV固化材料762填充开口761b的过程。用刮具763延展所设置的UV固化材料762，用分散形成的UV固化材料762填充开口761b。刮具763沿图案掩膜761的上表面移动，使得填充到开口中的UV固化材料762a与图案主体761a的上表面齐平。
在完成了用UV固化材料762a填充所有开口761b的过程之后，用UV光束照射图案掩膜761的带有UV固化材料762a的表面，如图13E所示。UV光束使UV固化材料固化，以致于开口761b被填充第一固化材料762b。UV光束照射图案掩膜761达到这样的程度，即首次固化材料762b足以获得在从主体710的表面去除图案掩膜时不变形的固体性。
形成首次固化材料762b之后，从主体710的第一表面714上剥去图案掩膜761。结果，剩余在第一表面714上的首次固化材料762b在第一表面714上形成多个点，如图13F所示。首次固化材料点762c由于其经受首次UV光束照射而获得的固体性而无变形地保留在第一表面714上。
图13G表示在首次固化材料点762c上形成图案的过程。在此实施例中，采用图案印制机763把棱镜图案印制到各个点762c的上表面上。图案印制机763有一个在其表面上具有棱镜图案763c的滚筒763a、用于转动滚筒763a的旋转器763b和用于照射UV光束的UV光束照射器763d。形成在滚筒763a表面上的棱镜图案763c构造成具有锯齿状截面的棱镜。
当被旋转器763b转动时，滚筒763a与图案印制机763一起向前行进，同时压合首次固化材料点762c的上表面与棱镜图案763c。结果，每个首次固化的点762c在其上表面上具有相同的棱镜图案。每个点的棱镜图案可以有多个棱镜，每个棱镜具有在选定的方向延伸排齐的侧表面。这些侧表面变成光反射图案的棱镜点的光反射面(参见图1，3-5)。
与图案印制机763一起移动的UV光束照射器763d向仍然具有流动性的棱镜图案的首次固化点上照射UV光束。经过UV光束照射后，具有棱镜图案的首次固化点变得具有固体性。结果，在主体710的表面714上形成固体棱镜点760。每个棱镜点760具有棱镜状光反射面，棱镜点760的大小和位置可以依据图案掩膜761的开口而变化(参见图13B)。
图14A表示根据本发明另一实施例制备光导板的方法和设备。图14B是图14A中沿“A“方向的实施例正视图。参见图14A和14B，在放置于基底717上的光导板主体710的上表面上设置一个图案形成单元775。图案形成单元775有一个与主体710的表面接触的滚筒775a，一个用于在滚筒775a的表面上排放UV固化材料770a的UV固化材料分配器775b，一个用于延展并调平UV固化材料770a的刮具775c，用于产生第一UV光束的第一UV光束照射器775d和用于产生第二UV光束的第二UV光束照射器775e。
滚筒775a例如由塑料材料制成并具有多个具有棱镜形底部的凹陷775f。换言之，每个棱镜图案凹陷775f在其底部有一种包含一个或多个棱镜的棱镜图案。形成在棱镜图案凹陷775f上的棱镜图案的每个棱镜具有在选定方向延伸并排齐的侧面。棱镜的这些侧面对应于光反射图案棱镜点的光反射面形成(参见图1和3～5)。
当滚筒775向前转动到主体710时，UV固化材料分配器775b释放UV固化材料770以填充滚筒775a表面上的棱镜图案凹陷。挨着UV固化材料分配器设置的刮具775c有一个端部与滚筒775a的表面接触，使得刮具775c刮去散布并堆积在滚筒775a表面上的UV固化材料770a。结果，棱镜图案凹陷775f中被填充UV固化材料770b，其表面水平与滚筒775a的相同。散布在滚筒775a上但没有填充到凹陷775f中的UV固化材料770a被刮具775c从滚筒775a的表面除去。
棱镜图案凹陷775f中的UV固化材料770b经过第一UV光束照射器775d产生的第一UV光束照射。首次UV固化材料770c经过第一UV光束的照射后获得固体性并丧失流动性，达到具有粘结特性的程度。
当滚筒775a向前转动时，棱镜图案凹陷775f中的第一UV固化材料770c与主体710的表面714接触。因为首次固化材料770c具有黏性，所以首次UV固化材料770c与凹陷775f分离并附着到主体710的表面714上。应该注意，首次固化材料770c通过经受第一UV光束照射而获得粘结特性达到了这样的程度，即，首次固化材料770c与主体710之间接触面的黏附力大于首次固化材料770c与棱镜图案凹陷775f之间接触面的黏附力。因而，当首次固化材料770c变得与主体710的表面714接触时，首次固化材料770c与凹陷775f的接触面分离，并且首次固化材料770c的上表面黏附到主体710的表面上。
然后，黏附到主体710表面上的UV固化材料771经受第二UV光束照射器775e产生的第二UV光束照射。经过第二UV光束照射后，主体上的UV固化材料771获得更大的固体性，变为固体棱镜点770。因而，光导板主体710在其表面上具有带棱镜点770的光反射图案，每个棱镜点770都具有光反射面。在本实施例中，经单次过程将光反射图案有利地制作在光导板主体710上。
图15A和15B是根据本发明的另一实施例用于制备光导板的模制过程的简图。本发明的模制装置包括一个上模具782和一个下模具784。上下模具782、784合在一起在其中形成一个空间。该空间由分别用于形成光导板主体和光导板的棱镜点的第一和第二凹部785、786组成。换言之，第一凹部785具有与光导板主体相同的形状和大小，第二凹部786具有带有棱镜图案的凹陷，其中棱镜图案与光导板的光反射图案一致。
如图15B所示，模制装置中的第一和第二凹部785、786用经模制装置的入口788提供的硬结材料787、如合成树脂填充。一旦该树脂完全填充到凹部785、786中，上下模具782、784即分开，产生一个带有光反射图案的光导板。因为第二凹部786的凹陷具有棱镜图案，所以由下模具784模制的光导板的棱镜点在其表面上具有相同的棱镜图案。
在本实施例中具有这样的优点，使得本发明的模制过程能够批量生产光导板并进行具有高度复杂形状的光反射图案的光导板的制作。
图16是根据本发明实施例的背光组件的简图。在图16中，与图1所示等同的部件用相同的标号表示并省去其的描述以免重复。
背光组件800有一个带有主体710和光反射图案720的光导板，一个光源810和一个接收容器820。用于向光导板700提供光线的光源例如是发光二极管或放电灯管。在该实施例中，采用柱状的冷阴极荧光灯为光导板700提供光线。接收容器820可以有任何适于接收光导板700和光源810于其中的形状。接收容器820具有连结到底部的侧面以提供接收空间，光导板700和光源810可以固定地安置其中。
背光组件800还可以包括一个位于光导板700下面的反射片830和/或位于光导板上面的散射片840以提高光的利用率。反射片830把从光导板700的第一表面714泄漏的光反射向光导板700。散射片840使得来自光导板700第二表面716的光均匀分布，以为显示板(未示出)提供均匀分布的光。但是应该注意，本发明的背光组件甚至在没有散射片840的情况下也可以提供基本上均匀分布的光，因为从本发明的光导板出射的光由于光反射图案720而基本上垂直于第二表面716。
图17A和17B是图16中光导板700的第二表面716上的亮度曲线。在光导板上X方向(参见图6)测得的亮度示于图17A，在光导板上Y方向(参见图6)测得的亮度示于图17B。该亮度与视角值和棱镜点光反射面722、724的角度θ3相关地变化(参见图5)。
在图17A和17B中，垂直轴代表亮度值，水平轴代表视角值，每条不同的曲线代表棱镜点的光反射面之间不同的角度。在此情况下，光反射面之间的角度在80°～120°范围内变化，并且82°～84°范围内的角度时亮度变为最大。在光反射面之间的角度小于约80°或大于120°的情况下，亮度变得太低而不能用于适当的显示。
图17A和17B中的曲线表示不同的视角(即，图17B中的视角小于图17A中的视角)。但是，如果光导板采用图8至图11A所示的光反射图案，则视角将变得基本上相同。
本发明光导板上的亮度与常规光导板的情形比较如下表1
在表1中，“平均亮度”是在光导板上25个位置测得的亮度值的平均。如表1所示，本发明的光反射面之间夹角为82.5°的光导板中亮度远大于其它类型的光导板。这是因为被光反射图案反射的光以基本上垂直于光导板表面的发射角从光导板的表面出射。
图18是可应用于图16中所示背光组件的光导板的简图。图18中的光导板750有一个不同于图16中所示光反射图案720的光反射图案780。光反射图案780的棱镜点的大小和密度依据光导板750的面积而变化。在此实施例中，例如，棱镜点的大小改变，使得棱镜点离光源810越近、棱镜点越小，并且棱镜点离光源810越远、棱镜点越大。另外，光导板750上棱镜点的密度变化，使得当该区域的位置离光源810很远时，光导板750一个区域中的棱镜点的密度变大。换言之，棱镜点的大小正比于棱镜点和光导板750的光入射面之间的距离，并且光导板750一个区域中的棱镜点的密度也正比于该区域与光入射面之间的距离。
光反射图案780的这种结构减小了由光导板750提供的光的亮度变化。因此，光导板750有利地提供了均匀分布的光。
图19表示是根据本发明另一实施例的可应用于具有多个光源的背光组件的光导板。如图19所示，光导板900有两个光入射面902、904，由两个光源805、808提供的光线分别入射于其上。在此情况下，由第一和第二光源805、808供给的光量依据光导板900中区域的位置而变化。换言之，光导板900上一个区域离两个光源中的任一个越近，该区域的光量越大。同样的方式，光导板上一个区域离光导板的中心越近，该区域的光量越少。不同区域中光量的这种差异造成光导板900提供的光的亮度不同。
图19中的光导板900通过补偿亮度而避免了上述及类似的问题。光导板900有一个带有棱镜点的光反射图案920，棱镜点的大小和密度依据光反射图案920中的区域而变化。在此实施例中，例如棱镜点的大小变化使得棱镜点离第一或第二光源中的任何一个越近，棱镜点越小，并且棱镜点离第一和第二光源805、808二者都更远，则棱镜点越大。另外，光反射图案920的棱镜点的密度变化使得光反射图案920的一个区域离第一或第二光源中的任一个越近，棱镜点在该区域的密度越低。结果，在光源805、808之间中心处的棱镜点具有最大的尺寸和最高的密度。光反射图案920的这种结构避免或减少了光导板900的侧面和中心区之间的亮度变化。
图20是根据本发明另一实施例的背光组件。在此实施例中，设置两个光源806、807以对光导板930的所有侧面提供光线，并且在光导板930的表面上形成一个光反射图案940以优化来自光源806、807的光线。
第一和第二光源806、807每个都至少有一个弯曲部分(此处例如是L形弯曲部分)来覆盖光导板930的所有侧面。在光导板930有四个侧面时，第一光源806提供的光入射到光导板930的两个侧面，且第二光源807提供的光入射到光导板930的另外两侧面。假设光导板930没有光反射图案，则光导板930中的亮度不均匀。中心区的亮度低于光导板930边缘区的亮度。
光反射图案940构造成能够补偿光导板930中的这种亮度变化。如图20所示，光反射图案940的棱镜点具有不同的大小，使得棱镜点离其中一个侧面越近，棱镜点越小。同样，棱镜点离光导图案的中心越近，棱镜点越大。在光导板930的中心可以形成最大的点。因此，离光导板930中心较近区域的棱镜点的密度高于离第一或第二光源较近区域中的密度。光反射图案940防止或减小了光导板930的中心和边缘区之间的亮度变化。
图21是根据本发明实施例的液晶显示(LCD)装置的剖视图。LCD装置1000采用一个背光组件1800，该背光组件可以是图16至图20所示实施例中的任何一个。LCD装置1000还可以包括一个LCD板组件1600，一个光导板1700，一个接收容器1820，和一个散射片1840。接收容器1820容纳底座1825，该底座容纳光源1810和反射片1830。
LCD板组件1600设置在背光组件1800之上的中间框1500上，并包括一个LCD板1650和一个驱动模块1690。具有图像信息的电信号提供给LCD板组件1600，在LCD板1650上显示图像。为此图像显示，LCD板1650包括一个TFT(薄膜晶体管)衬底1610、一个液晶层1630和一个滤光片衬底1620，并且TFT衬底1610与驱动模块1690连结。
驱动模块1690包括一个印制电路板(PCB)1680和一个带载封装1670。PCB 1680具有把外部提供的信号转变成图像信号、通过LCD装置的组件显示在LCD板1650上的功能。例如，带载封装1670根据一定的时间安排向TFT衬底1610提供来自PCB 1680的计时信号。
LCD板1650以其可以相对于背光组件1800在垂直方向移动但在水平方向不可动的方式设置在中间框1500上。LCD板1650还包括一个会被外界撞击损坏的易碎衬底(如玻璃衬底)。因而可以在LCD装置中采用一个底座1300以保护LCD板1650免受外界撞击并确保背光组件1800上的LCD板1650。底座1300包括一个用于通过向下压LCD板1650的边而将LCD板1650固定到背光组件1800上的压面1310和一个用于把压面1310固定到接收容器1820上的固定面1320。例如，固定面1320通过挂钩连结与接收容器1820组装到一起。
虽然以上参考优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的前提下可以作各种变化并对本发明作等同的替换。另外，可以在不脱离本发明实质范围的前提下进行各种改型以适应特定的情形或材料。因此，本发明不限于在此公开的作为执行本发明最佳模式的具体实施例，并且本发明将包括所有落入权利要求范围内的实施例。
权利要求
1.一种光导板，包括光入射面，用于接收光束；第一和第二光发射面，用于相对第一和第二光发射面以第一光发射角发射出光束；和光反射图案，其形成在第一光发射面上，用于将光束反射向第二光发射面，其特征在于，从光反射图案反射的光相对第二光发射面以第二光发射角从第二光发射面出射。
2.如权利要求1所述的光导板，其特征在于，第二光发射角大于第一光发射角。
3.如权利要求2所述的光导板，其特征在于，光反射图案包括多个在其表面上有棱镜图案的点。
4.如权利要求3所述的光导板，其特征在于，在第一光发射面上的不同区域，光反射图案有不同的密度，使得在离光入射面越近的区域光反射图案的点的密度越低。
5.如权利要求4所述的光导板，其特征在于，所述的点可以具有不同的尺寸，使得离光入射面越远的点越大。
6.如权利要求4所述的光导板，其特征在于，所述的点可以有基本上相同的尺寸，并且离光入射面越近的单位面积中点的数量小于远离光入射面的单位面积中点的数量。
7.如权利要求3所述的光导板，其特征在于，每个点具有在选定方向上延伸的光反射面，其中，相邻的光发射面在其延伸边缘相遇，从而在相邻的反射面之间形成一个角度。
8.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，形成在每个点上的棱镜图案包括具有相邻光反射面的棱镜。
9.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，相邻光反射面之间的角度处于80°～120°的范围。
10.权利要求7所述的光导板，其特征在于，相邻光反射面之间的角度处于82°～84°的范围。
11.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，光反射面在与光入射面平行的方向上排齐。
12.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点。
13.如权利要求12所述的光导板，其特征在于，第一方向与光入射面平行，第一和第二方向彼此垂直。
14.如权利要求12所述的光导板，其特征在于，第一方向与光入射面平行，第二方向是与第一方向无关的一个随机方向。
15.如权利要求12所述的光导板，其特征在于，第一点分布成矩阵形式，每个第二点都夹在相邻的第一点之间。
16.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，每个光反射面至少有一个弯曲部分。
17.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，光反射面以凹形形成在点的表面上。
18.如权利要求7所述的光导板，其特征在于，光反射面以凸形形成在点的表面上。
19.如权利要求3所述的光导板，其特征在于，光反射图案的点整体地形成在第一光发射面上。
20.如权利要求3所述的光导板，其特征在于，光反射图案的点形成在附着于第一光发射面上的单个片上。
21.如权利要求1所述的光导板，其特征在于，光反射图案由折射率与光导板主体材料相同的材料制成。
22.一种用于提供具有均匀亮度的光束的背光组件，包括光导板，包括光入射面，用于接收光束；第一和第二光发射面，用于相对第一和第二光发射面以第一光发射角发射出光束；和光反射图案，其形成在第一光发射面上，用于将光束反射向第二光发射面，其特征在于，从光反射图案反射的光相对第二光发射面以第二光发射角从第二光发射面出射；用于向光导板的光入射面提供光束的光源；和用于容纳光导板和光源的接收容器。
23.如权利要求22所述的背光组件，其特征在于，第二光发射角大于第一光发射角，光反射图案包括多个在其表面上有棱镜图案的点。
24.如权利要求23所述的背光组件，其特征在于，反射图案在第一光发射面上的不同区域具有不同的密度，使得在离光入射面越近的区域光反射图案的点的密度越低。
25.如权利要求24所述的背光组件，其特征在于，所述的点有不同的尺寸，使得离光入射面越远的点越大。
26.如权利要求24所述的背光组件，其特征在于，所述的点有基本上相同的尺寸，且离光入射面较近的单位面积中点的数量小于远离光入射面的单位面积中点的数量。
27.如权利要求23所述的背光组件，其特征在于，每个点具有在选定方向上延伸的光反射面，其中，相邻的光发射面在其延伸的边缘相遇，从而在相邻的反射面之间形成一个角度，形成在每个点上的棱镜图案包括都具有相邻光反射面的棱镜。
28.如权利要求27所述的背光组件，其特征在于，相邻光反射面之间的角度处于80°～120°的范围。
29.如权利要求27所述的背光组件，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一方向与光入射面平行，第一和第二方向彼此垂直。
30.如权利要求27所述的背光组件，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一方向与光入射面平行，第二方向是与第一方向无关的一个随机方向。
31.如权利要求27所述的背光组件，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一点分布成矩阵形式，第二点夹在相邻的第一点之间。
32.如权利要求22所述的背光组件，其特征在于，光源弯曲以覆盖光导板的至少两个侧面，光反射图案的点具有不同的尺寸，使得在第一光发射面中心区域的点大于在第一光发射面边缘区的点。
33.如权利要求22所述的背光组件，其特征在于，光源弯曲以覆盖光导板的至少两个侧面，光反射图案的每个点都包括光反射面，每个光反射面至少有一个弯曲部分，使得弯曲的光反射面反射来自光源的光。
34.如权利要求22所述的背光组件，还包括用于向光导板的第二光入射面提供光线的第二光源，其中，光反射图案的点具有不同尺寸，使得离一个光入射面越近的点越小。
35.如权利要求34所述的背光组件，其特征在于，光源弯曲以覆盖光导板的所有侧面，光反射图案的点具有不同尺寸，使得在第一光发射面中心区域的点大于在第一光发射面边缘区的点。
36.如权利要求35所述的背光组件，其特征在于，光反射图案的每个点都包括光反射面，每个光反射面至少有一个弯曲部分，使得该弯曲的光反射面反射来自两个光源的光。
37.如权利要求35所述的背光组件，其特征在于，光反射图案的每个点都包括光反射面，每个光反射面都有同心圆的形状。
38.如权利要求22所述的背光组件，还包括反射片，用于反射从光导板的第一光发射面泄漏的反射光。
39.如权利要求22所述的背光组件，还包括散射片，用于散射发自第二光发射面的光以使光均匀分布。
40.一种用于显示图像的LCD装置，包括背光组件，包括光导板，包括光入射面，用于接收光束；第一和第二光发射面，用于相对第一和第二光发射面以第一光发射角发射出光束；和光反射图案，其形成在第一光发射面上，用于将光束反射向第二光发射面，其特征在于，从光反射图案反射的光相对第二光发射面以第二光发射角从第二光发射面出射；用于向光导板的光入射面提供光束的光源；和用于容纳光导板和光源的接收容器。用于接收来自背光组件的光束以显示图像的显示板；和用于固定显示板与背光组件的底座。
41.如权利要求40所述的液晶显示装置，其特征在于，光反射图案包括多个点，在点的表面上具有棱镜图案，并且光反射图案在第一光发射面上的不同区域具有不同的点密度，使得在离光入射面越近的区域光反射图案的点的密度越低。
42.如权利要求40所述的液晶显示装置，其特征在于第二光发射角大于第一光发射角；光反射图案包括多个点，在点的表面上有棱镜图案；每个点都有在选定方向上延伸的光反射面，相邻的光反射面在其延伸的边缘相遇并形成一个夹角，该角度处于80°～120°的范围。
43.如权利要求42所述的液晶显示装置，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一方向与光入射面平行，第一和第二方向彼此垂直。
44.如权利要求42所述的光导板，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一方向与光入射面平行，第二方向是与第一方向无关的一个随机方向。
45.如权利要求42所述的光导板，其特征在于，光反射图案的点包括具有在第一方向上排齐的光反射面的第一点和具有在第二方向上排齐的光反射面的第二点，第一点分布成矩阵形式，第二点夹在相邻的第一点之间。
46.一种制造光导板的方法，包括制备光导板的主体，该主体具有包括光入射面和光发射面的表面；将图案掩模放置在第一光发射面上，该掩模图案具有多个开口；用具有流动性的材料填充开口；首次固化所述的材料；去除图案掩模以形成多个首次固化的材料点；在首次固化的材料点的表面上形成一种图案；和再次固化首次固化的材料点以形成带有图像的固体点。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述点的材料是UV(紫外线)固化材料，首次固化包括对填充于开口中的UV固化材料照射UV光束。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，再次固化包括对首次固化的材料点施加UV光束以达到使材料点变为固体的程度。
49.如权利要求47所述的方法，其特征在于，在首次固化中施加UV光束达到使开口中的材料获得足以在缺少图案掩模时不变形的固体性的程度。
50.如权利要求46所述的方法，其特征在于，用材料填充开口包括切刮设置在图案掩模上的材料以调平该材料与图案掩模的表面。
51.如权利要求46所述的方法，还包括以不同的尺寸形成图案掩模的开口，使得开口的大小与开口和主体的光入射面之间的距离成反比。
52.一种制备光导板的方法，包括制备光导板的主体，该主体具有包括光入射面和光发射面的表面；在设置于主体第一光发射面上的滚筒上形成带有图案的凹陷；用具有流动性的材料填充凹陷；首次固化具有流动性的材料；向前转动滚筒、使得首次固化的材料与凹陷分离，并且在第一光发射面上形成多个首次固化的材料点；和再次固化首次固化的材料点以形成带有图案的固体点。
53.如权利要求52所述的方法，其特征在于，点的材料是UV固化材料，首次固化包括对填充于开口中的UV固化材料照射UV光束。
54.如权利要求52所述的方法，其特征在于，再次固化包括对首次固化的材料点施加UV光束以达到使材料点变为固体的程度。
55.如权利要求52所述的方法，其特征在于，在首次固化中施加UV光束达到这样的程度，即第一固化材料与主体的接触面之间的黏附力大于第一固化材料与所述凹陷的接触面之间的黏附力。
56.如权利要求52所述的方法，其特征在于，用材料填充开口包括切刮设置在图案掩模上的材料以调平该材料与图案掩模的表面。
57.如权利要求52所述的方法，其特征在于，形成凹陷包括在各个凹陷的底部形成棱镜状的延伸表面，使得每个点具有棱镜状的延伸表面以用于将来自光入射面的光反射向第二光发射面。
全文摘要
本发明公开一种光导板，包括用于接收光束的光入射面；第一和第二光发射面，用于相对第一和第二光发射面以第一光发射角发射出光束；和一种光反射图案，其形成在第一光发射面上，用于将光束反射向第二光发射面，其特征在于，从光反射图案反射的光相对第二光发射面以第二光发射角从第二光发射面出射，并且第二光发射角大于第一光发射角。光反射图案包括多个在其表面上有棱镜图案的点和在选定方向延伸的光反射面。相邻的光反射面在其延伸边缘彼此相遇以形成棱镜状。
文档编号F21Y103/00GK1517724SQ200310102659
公开日2004年8月4日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年1月23日
发明者金东勋, 朴钟大, 金奎锡, 李正焕, 郑在皓 申请人:三星电子株式会社