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CN101315439B - 导光板、包括该导光板的背光组件和液晶显示装置 - Google Patents

导光板、包括该导光板的背光组件和液晶显示装置 Download PDF

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CN101315439B CN2008101081763A CN200810108176A CN101315439B CN 101315439 B CN101315439 B CN 101315439B CN 2008101081763 A CN2008101081763 A CN 2008101081763A CN 200810108176 A CN200810108176 A CN 200810108176A CN 101315439 B CN101315439 B CN 101315439B
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Abstract

本公开公开了一种导光板、包括该导光板的背光组件和液晶显示装置，这种导光板可均匀地保持亮度均匀性并防止龟纹现象。根据本公开的导光板包括：入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括按照半圆形形成的漫射图案；发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；相对表面，与发射表面相对地形成，包括方向改变图案，光的方向通过该方向改变图案被改变为朝着发射表面。

Description

导光板、包括该导光板的背光组件和液晶显示装置
本申请要求于2007年5月30日在韩国知识产权局提交的第10-2007-0052799号韩国专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用包含于此。 
技术领域
本公开涉及一种液晶显示(LCD)装置，更具体地讲，涉及一种导光板、包括该导光板的背光组件以及包括该背光组件的LCD装置。 
背景技术
通常，显示装置被分成发射显示装置和非发射显示装置。发射显示装置包括阴极射线管(CRT)、场致发光(EL)装置、等离子体显示面板(PDP)等，非发射显示装置包括液晶显示(LCD)装置等。 
具有各种优点(例如，尺寸小、重量轻、屏幕大、分辨率高、驱动电压低以及功耗较低)的LCD装置被广泛用于各种工业领域(例如，计算机工业、电子工业和信息技术工业)。另一方面，由于LCD装置是一种从外部接收光来显示图像的非发射显示装置，所以，它包括具有光源的背光组件。 
LCD装置的光源包括冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)等。目前，CCFL已经被非常广泛地使用，并且LED的使用也日益增加。此外，针对开发LED的广泛研究一直持续发展，从而满足LCD装置的纤细和轻巧的需求。因此，根据LED的厚度，导光板已经被开发成具有纤细和平坦的形状。由于导光板形成为具有纤细和平坦的形状，所以光不会被均匀地传播到LCD面板上，因此，亮度均匀性降低，会出现龟纹现象(moire phenomenon)。 
发明内容
因此，本公开提供一种导光板、一种包括该导光板的背光组件以及一种包括该背光组件的液晶显示装置，该导光板包括漫射图案和方向改变图案，以保持亮度均匀性并防止龟纹现象。 
根据本公开的一方面，提供一种导光板，该导光板包括：入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括按照半圆形形状形成的漫射图案；发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；相对表面，与发射表面相对地形成，包括方向改变图案，光的方向通过该方向改变图案改变为朝着发射表面，其中，相对表面还可包括与第一棱镜图案对称地形成的第二棱镜图案，光通过该第二棱镜图案漫射。 
方向改变图案可相对于相对表面按照凹雕图案形成。 
相对表面可包括形成在方向改变图案之间的连接部分。 
连接部分可相对于底表面按照大约0.1°至大约1.0°的角度倾斜。 
相对表面可包括相对于相对表面按照山脊图案形成的山脊图案。 
连接部分可与虚构的水平面隔开一定距离形成，所述一定距离等于所述山脊图案的高度。 
山脊图案的高度可以是大约0.1μm至大约1.2μm。 
第一棱镜图案和第二棱镜图案可按照半圆形形状形成。 
根据本发公开的另一方面，提供一种背光组件，该背光组件包括：导光板，将从光源产生的光转换成表面光源；光学片，设置在导光板的顶部；反射片，设置在导光板的底部。其中，导光板可包括：入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括按照半圆形形状形成的漫射图案；发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；相对表面，与发射表面相对地形成，包括方向改变图案和第二棱镜图案，光的方向通过该方向改变图案向着发射表面改变，第二棱镜图案与第一棱镜图案对称地形成。 
光学片可形成为两片。也就是说，光学片可包括：棱镜片，用于改变光的方向；保护片，用于防止棱镜片自由移动。光学片可由一片形成。 
根据本公开的另一方面，提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：液晶显示面板，用于显示图像；光学片，设置在液晶显示面板的底部；导光板，形成在光学片的底部，并将从光源入射的光向着液晶显示面板引导。其中，导光板包括：入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括按照半圆形形成的漫射图案；发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；相对表面，与发射表面相对地形成，包括方向改变图案和第二棱镜图案，光的方向通过该方向改变图案改变为朝着发射表面，第二棱镜图案与第一棱镜图案对称地形成。 
附图说明
将参照结合附图对本公开的特定示例性实施例进行的描述来披露本公开的上述和其它特点，其中： 
图1是根据本公开示例性实施例的液晶显示装置的分解透视图； 
图2是沿着图1的I-I′线截取的截面视图； 
图3是根据本公开第一实施例的导光板的透视图； 
图4A至图4D是示出由漫射图案、第一棱镜图案、第二棱镜图案和方向改变图案引起的光的方向改变的截面视图； 
图5是根据本公开第二实施例的导光板的透视图； 
图6是图5的连接部分的放大截面视图； 
图7是设置在图5的导光板的底部的反射片的放大截面视图； 
图8是根据本公开第三实施例的导光板的透视图； 
图9是图8的连接部分的放大截面视图； 
图10是设置在图8的导光板的底部的反射片的放大截面视图； 
图11是根据本公开的另一示例性实施例的液晶显示装置的分解透视图。 
具体实施方式
现在对本公开的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本公开。 
图1是根据本公开示例性实施例的液晶显示装置的分解透视图，图2是沿着图1的I-I′线截取的截面视图。 
参照图1和图2，液晶显示(LCD)装置200包括顶部机壳10、LCD面板20、驱动电路、模框架60、背光组件和底部机壳160。 
顶部机壳10设置在LCD面板20的顶部，以保护LCD面板20和背光组件不受外部冲击的影响，并且顶部机壳10具有形成在其中部的开口，以暴露LCD面板20的显示区域。 
LCD面板20包括滤色器基底21、薄膜晶体管(TFT)基底23和液晶。 
滤色器基底21包括：黑矩阵，形成在下基底(例如，矩形形状的玻璃或者塑料)上，用于防止漏光；红色、绿色和蓝色滤光器，形成在由黑矩阵限 定的像素区域中。此外，滤色器基底21包括：共用电极，向液晶供应共用电压；上取向层，形成在共用电极上，用于液晶取向。 
TFT基底23包括：数据线和栅极线，形成在下基底(例如，玻璃或者塑料)上，栅极绝缘层置于数据线和栅极线之间；TFT，连接到数据线和栅极线。TFT基底23包括：像素电极，向液晶供应像素电压；下取向层，形成在像素电极上，用于液晶取向。TFT包括：栅电极，连接到栅极线；源电极，连接到数据线，并覆盖漏电极的一部分；漏电极，面对源电极，并连接到像素电极。 
驱动电路包括：栅极驱动器集成电路(IC)43，用于驱动LCD面板20的栅极线；数据驱动器IC 53，用于驱动LCD面板20的数据线。此外，驱动电路包括定时控制器(timing controller)、功率单元(power unit)和各种电路元件，并产生显示图像所需要的各种信号。定时控制器、功率单元和各种电路元件安装在印刷电路板(PCB)45和55上。 
安装在栅极PCB 45和数据PCB 55上的各种电路元件通过栅极带载封装(TCP)41和数据TCP 51电连接到栅极线和数据线。 
模框架60容纳LCD面板20和光学片70，并且模框架60由浇铸材料(mold material)形成，其上表面敞开以容纳LCD面板20。 
背光组件包括光学片70、多个发光二极管(LED)90、导光板100和反射片150。 
设置在导光板100的顶部的光学片70朝着LCD面板20改变从导光板100发出的光的方向。为此，光学片70包括棱镜片71和保护片73。棱镜片71将从导光板100入射的光改变为被垂直地发射。保护片73设置在棱镜片71上，以保护对灰尘或者刮擦敏感的光学片，并防止在背光组件运输期间光学片自由地移动。这里，由于光通过导光板100漫射，所以光学片70不需要漫射片。 
按照规则的间隔安装在电源板(power plate，未示出)上的多个LED 90布置在导光板100的入射表面111上，并且所述多个LED 90被从外部供电，以产生光。 
导光板100将从LED 90发出的点光源转换成面光源，并将面光源传播到LCD面板20。导光板100包括：入射表面111，从LED 90产生的光入射到该入射表面111；发射部分113，入射光通过该发射部分113发射；相对表 面115，与发射表面113相对。相对表面115包括：入射区域143，光入射到该入射区域143；改变区域145，光的方向在该改变区域145改变。 
反射片150利用具有高反射率的板将通过导光板100的相对表面115入射到该反射片150的光反射回导光板100，从而减少光损失。为此，反射片150的底部材料被具有高反射率的反射构件覆盖。 
底部机壳160容纳背光组件，并环绕背光组件的边缘部分。此外，底部机壳160容纳设置在底部机壳160内部的整个表面上的模框架60以及置于模框架60的顶部上的LCD面板20。 
接着，将更加详细地描述图1和图2中示出的导光板。 
图3是根据本公开第一实施例的导光板的透视图。 
参照图3，导光板100可由大约为0.5mm至大约1.5mm的厚度d的透明聚合物材料形成。如果导光板100的厚度d小于0.5mm，则导光板100变薄，使其难以进行图案形成工艺，从而降低亮度均匀性。如果厚度d超过1.5mm，则导光板100变厚，使得LCD显示器不能纤薄。因此，导光板100可按照约0.7mm至约1.2mm的厚度d形成，以确保LCD装置的纤薄和亮度均匀性。 
导光板100包括入射表面111、发射表面113和相对表面115。 
入射表面111包括漫射图案121，从LED产生的光入射到该入射表面111上。漫射图案121按照半圆形形状形成，更具体地讲，按照浮雕图案形成。由于从LED产生的光直接入射到漫射图案121上，所以漫射图案121可具有约100μm的宽度W1，以使光充分地漫射。 
发射表面113包括按照半圆形形状形成的第一棱镜图案123，以发射从入射表面111入射的光。第一棱镜图案123相对于发射表面113按照浮雕图案形成，以向LCD面板发光。第一棱镜图案123可具有约50μm的宽度W2。因此，第一棱镜图案123的宽度W2可以是漫射图案121的宽度W1的一半。 
与发射表面113相对的相对表面115包括：入射区域143，光入射到该入射区域143中；改变区域145，光的方向在该改变区域145中改变。入射区域143包括第二棱镜图案125，改变区域145包括方向改变图案131和连接部分133。 
第二棱镜图案125按照半圆形形状形成在入射区域143中。具体地讲，第二棱镜图案125相对于相对表面115按照浮雕图案形式与第一棱镜图案123对称地形成。 
方向改变图案131形成在改变区域145中，并连接到第二棱镜图案125。方向改变图案131沿着发射表面113的方向按照山脊形状形成。方向改变图案131的高度h1随着其远离入射表面111而增加。方向改变图案131可按照V形，例如，按照锯齿形或者按照三角形形状形成。由于方向改变图案131的间距P与LCD面板的像素的尺寸相同，所以能够防止龟纹现象。 
连接部分133形成在方向改变图案131之间。 
图4A至图4D是示出由漫射图案、第一棱镜图案、第二棱镜图案和方向改变图案引起的光的方向改变的截面视图。 
参照图4A，从LED 90产生的光通过漫射图案121入射到导光板100中。例如，LED 90，可以是白光LED。详细地讲，从LED 90产生的光通过形成在入射表面111上的漫射图案121漫射，以防止热点现象(hot-spotphenomenon)，从而LCD面板的屏幕被分散的白光照射，在热点现象中，光会聚成点。 
参照图4B，通过入射表面入射的光通过第一棱镜图案123发射。更具体地讲，通过入射表面入射的光通过形成在反射表面113上的第一棱镜图案123漫射，以均匀地保持LCD面板的亮度分布。 
参照图4C，通过入射表面入射的光通过第二棱镜图案125漫射。更详细地讲，通过入射表面入射的光通过形成在相对表面115上的第二棱镜图案125漫射，以均匀地保持LCD面板的亮度分布。 
参照图4D，通过入射表面入射的光的方向被方向改变图案131改变。更详细地讲，通过入射表面入射的光被形成在相对表面115上的方向改变图案131的侧面(lateral side)反射，使得光的方向改变为朝着发射表面。也就是说，由于被方向改变图案131反射的光向着LCD面板传播，所以能够增加光效率。 
图5是根据本公开第二实施例的导光板的透视图。 
参照图5，导光板100包括入射表面111、发射表面113和与发射表面113相对的相对表面115。 
相对表面115包括：入射区域143，光入射到该入射区域143，并具有第二棱镜图案；改变区域145，光的方向通过该改变区域145被改变，并且改变区域145具有方向改变图案131和连接部分133。 
连接部分133形成在方向改变图案131之间。如图6所示，连接部分133 可相对于底表面170倾斜角度θ，例如，倾斜大约0.1°至大约1.0°。这里，当反射片设置在导光板100的底部时，形成的底表面170是虚拟表面。在连接部分133按照小于0.1°的角度θ倾斜的情况下，导光板100的连接部分133可以与反射片紧密接触，从而会泄漏光。然而，在连接部分133的角度θ超过1.0°的情况下，连接部分133可使光的方向改变到另一方向，即，不朝着发射表面113的方向，从而降低亮度。因此，如图7所示，由于连接部分133与反射片150隔开地形成，所以能够防止光泄漏。 
由于根据本公开第二实施例的入射表面111和发射表面113具有与图3中示出的入射表面111和发射表面113相同的结构和功能，所以将省略对其的详细描述。 
图8是根据本公开第三实施例的导光板的透视图。 
参照图8，导光板包括入射表面111、发射表面113和与发射表面113相对的相对表面115。 
相对表面115包括：入射区域143，光入射到该入射区域143，并具有第二棱镜图案；改变区域145，光的方向通过该改变区域145被改变，并具有方向改变图案131、连接部分133和山脊图案135。 
山脊图案135相对于相对表面115按照浮雕图案形成。山脊图案135沿着反射片的方向形成。此外，山脊图案135可按照半圆形形状形成，并可连接到方向改变图案131。 
连接部分133形成在方向改变图案131之间。如图9所示，连接部分133相对于底表面170与山脊图案135隔开山脊图案135的高度h2形成。山脊图案135的高度h2可以在大约0.1μm至大约1.2μm的范围内。这里，当反射片设置在导光板100的底部时，形成的底表面170是虚拟表面。在山脊图案135的高度h2小于0.1μm的情况下，导光板100的连接部分133可以与反射片紧密接触，从而产生热点现象。然而，在山脊图案135的高度h2超过1.2μm的情况下，光可能不入射到反射片上，而可能发射到外部，从而降低亮度。如图10所示，由于导光板100与反射片150隔开山脊图案135的高度h2，所以能够防止导光板100与反射片150接触，从而减少可被裸眼观察到的光泄漏。 
由于根据本公开第三实施例的入射表面111和发射表面113具有与图3中示出的入射表面111和发射表面113相同的结构和功能，所以将省略对其 的详细描述，其中，从LED产生的光入射到入射表面111，入射光通过发射表面113被发射。 
图11是根据本公开另一示例性实施例的液晶显示装置的分解透视图。 
参照图11，LCD装置200包括顶部机壳10、LCD面板20、驱动电路、模框架60、背光组件和底部机壳160。 
背光组件包括光学片70、多个发光二极管(LED)90、导光板100和反射片150。 
由于设置在导光板100的顶部的光学片70引导从导光板100发出的光，使其入射到LCD面板20，所以光效率提高了。光学片70使来自导光板100的入射光漫射，以使光的方向改变成竖直方向。此外，光学片70保护其圆形形状不受灰尘污染。由于光学片70由一片形成，所以与由几片形成的光学片相比，其降低制造成本的效果提高了。 
由于LED 90、导光板100和反射片150具有与图1和图2中示出的LED90、导光板100和反射片150相同的结构和功能，所以将省略对其的详细描述。 
顶部机壳10设置在LCD面板20的顶部上，以保护LCD面板20和背光组件不受外部冲击的影响。 
LCD面板20包括滤色器基底21、薄膜晶体管(TFT)基底23。由于LCD面板20具有与图1和图2中示出的LCD面板相同的结构，所以将省略对其的详细描述。 
此外，驱动电路驱动LCD面板20，由于驱动电路具有与图1和图2中示出的驱动电路相同的结构，所以将省略对其的详细描述。 
模框架60和底部机壳160容纳LCD面板20、驱动电路和背光组件，以保护它们不受外部冲击的影响。 
如上所述，本公开提供一种导光板100、一种包括该导光板100的背光组件以及一种包括该背光组件的LCD装置，该导光板100包括漫射图案121、第一棱镜图案123和第二棱镜图案125、方向改变图案131和连接部分133。漫射图案121形成在导光板100的入射表面111上，以防止热点现象。第一棱镜图案123和第二棱镜图案125分别形成在发射表面113和与发射表面113相对的相对表面115上，并使从LED 90入射的点光源漫射，以均匀地保持LCD面板20的亮度分布。形成在相对表面115上的连接部分133与反射片 150隔开，以防止导光板100与反射片150接触，从而减少光泄漏。此外，由于方向改变图案131的间距可形成为与LCD面板20的像素相同的尺寸，所以能够防止龟纹现象。 
虽然已参照本公开的特定示例性实施例描述了本公开，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的精神或者范围的情况下，可以进行各种修改和更改。 

Claims (14)

1.一种导光板，包括：
入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括突起图案；
发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；
相对表面，与发射表面相对地形成，包括方向改变图案，光的方向通过该方向改变图案改变为朝着发射表面，
其中，相对表面还包括与第一棱镜图案对称地形成的第二棱镜图案以及相对于相对表面的山脊图案，
其中，方向改变图案相对于相对表面按照凹雕图案形成。
2.如权利要求1所述的导光板，其中，相对表面包括形成在方向改变图案之间的连接部分。
3.如权利要求2所述的导光板，其中，与虚构的水平面隔开一定距离形成连接部分，所述一定距离等于所述山脊图案的高度。
4.如权利要求1所述的导光板，其中，山脊图案的高度为0.1μm至1.2μm。
5.如权利要求1所述的导光板，其中，第一棱镜图案和第二棱镜图案的横截面按照半圆形形状形成。
6.一种背光组件，包括：
导光板，将从光源产生的光转换成表面光源；
光学片，设置在导光板的顶部；
反射片，设置在导光板的底部；
其中，导光板包括：
入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括突起图案；
发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；
相对表面，与发射表面相对地形成，包括：方向改变图案，光的方向通过该方向改变图案改变为朝着发射表面；第二棱镜图案，与第一棱镜图案对称地形成，
其中，所述相对表面包括向着反射片的方向突出的山脊图案，
其中，所述方向改变图案相对于相对表面按照凹雕图案形成。
7.如权利要求6所述的背光组件，其中，相对表面包括形成在方向改变图案之间的连接部分。
8.如权利要求7所述的背光组件，其中，连接部分与虚构的水平面隔开一定距离形成，所述一定距离等于所述山脊图案的高度。
9.如权利要求6所述的背光组件，其中，导光板形成的厚度为0.5mm至1.5mm。
10.如权利要求6所述的背光组件，其中，光学片由两片形成。
11.如权利要求10所述的背光组件，其中，光学片包括：棱镜片，用于改变光的方向；保护片，用于防止棱镜片自由移动。
12.如权利要求6所述的背光组件，其中，光学片由一片形成。
13.一种液晶显示装置，包括：
液晶显示面板，用于显示图像；
光学片，设置在液晶显示面板的底部；
导光板，形成在光学片的底部，并将从光源入射的光向着液晶显示面板引导；
其中，导光板包括：
入射表面，从光源产生的光入射到该入射表面上，包括具有半圆形横截面的漫射图案；
发射表面，光通过该发射表面发射，包括第一棱镜图案；
相对表面，与发射表面相对地形成，包括：方向改变图案，光的方向通过该方向改变图案改变为朝着发射表面；第二棱镜图案，与第一棱镜图案对称地形成，
其中，所述相对表面包括向着反射片的方向突出的山脊图案，
其中，所述方向改变图案相对于相对表面按照凹雕图案形成。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，方向改变图案的间距形成为与液晶显示面板的像素的尺寸相同。
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