CN1617026A - 液晶显示器的背光组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种LCD的背光组件。该背光组件包括用于发光的灯，设置在灯一侧用于导光的导光板，以及设置在导光板上的扩散片和棱镜片，其用于提升从导光板输出的光的效率，其中棱镜片包括主体部和多个突出部，每一个都具有所述主体部上形成的凹倾斜表面。

Description

液晶显示器的背光组件
本申请要求2003年11月12日提交的韩国专利申请No.2003-79740的权利，在此全文并入以供参考。
发明背景
发明领域
本发明涉及非发光平板显示装置，尤其涉及具有改进了的光学片的液晶显示器的背光组件。
相关技术描述
近来，开发了各种平板显示器以减小重量和体积(这是阴极射线管(CRT)的缺点)。这种平板显示器包括液晶显示器(LCD)、场致发光显示器、等离子体显示器板(PDP)、电致发光器(EL)等等。正在积极地进行提升显示质量和增加平板显示器的屏幕尺寸的研究。
在这种平板显示器中，LCD具有几种优点：纤细、重量轻和功耗低。特别是，LCD利用液晶分子的电光属性显示信息。LCD本身是非发光装置，它使用诸如灯的光源显示图像。换句话说，与CRT不同，LCD基本需要分开的单元用于发光，即背光组件，因为注入薄膜晶体管(TFT)基板和彩色滤光片基板之间的液晶分子不会独自发光。
通常，背光组件包括具有接纳空间的铸模框架，安装在接纳空间的最底表面上用于向液晶显示板反射光的反射器，设置在反射器上用于导光的导光板，设置在导光板和接纳空间的侧壁之间用于发光的灯单元，堆叠在导光板上用于扩散和聚焦光的光学片，以及设置在铸模框架上并从液晶显示板的边缘的预定部分到铸模框架的侧部分的密封液晶显示器的顶部机壳。
光学片包括用于扩散光的扩散片，设置在扩散片上用于聚焦扩散光和将聚焦光传递到液晶显示板的棱镜片，以及用于保护扩散片和棱镜片的保护片。
图1是相关技术LCD的剖视图。
参考图1，相关技术的LCD包括用于发光的背光组件50和接收来自背光组件50的光并显示图像的显示单元40。背光组件50包括用于发光的灯单元51和用于将灯单元51产生的光导向液晶显示板10的导光单元。
显示单元40包括液晶显示板10，以及分别设置在液晶显示板10的上表面和下表面上的上偏振器30和下偏振器20。液晶显示板10包括TFT基板11和彩色滤光片基板12，它们上都形成了电极。
特别地，灯单元51包括用于发光的灯51a和密封灯51a的灯反射器51b。灯51a产生的光入射到导光板52中，这将在以下进行描述。灯反射器51b将灯51a产生的光向导光板52反射，从而增加了向导光板52的入射光量。
导光单元包括反射板54、导光板52和光学片53。导光板52设置在灯单元51的一端以引导从光单元51发射的光，从而从灯单元51发射的光入射到LCD板10。
反射板54设置在导光板52的下面并将从导光板52漏过的光再次反射向导光板52。
多个光学片53设置在导光板52上以提升光通过导光板52的效率。特别是，光学片53包括扩散片53a、棱镜片53b和保护片53c，并被顺序地堆叠在导光板52上。
扩散片53a将从导光板52入射的光散射，从而使得光的亮度分布均匀。棱镜片53b包括其上表面上重复形成的多个棱镜并将由扩散片53a扩散的光聚焦在垂直于LCD板10平面的方向上。因此，通过棱镜片53b的光多数在垂直于LCD板10平面的方向上前进，从而获得均匀的分布。
设置在棱镜片53b上的保护片53c不仅用来保护棱镜片53b的上表面，还用来扩散光从而使得从棱镜片53b入射的光的分布均匀。
图2A和2B分别是图1所示的棱镜片的剖视图和透视图。
参考图2A和2B，相关技术的棱镜片200包括主体部210，通过该主体部210初始引入由导光板和扩散片扩散的光，以及按等腰三角形棱镜成形的突出部220，它用于不变地保持扩散光的路径。突出部220具有以条纹形式线性排列的多个等腰三角形棱镜。
按等腰三角形棱镜成形的突出部220具有范围从几十μm到几百μm的间距，且顶角α从60度到130度。当顶角α是锐角时，亮度增加但视角减小。
同样，当等腰三角形棱镜的突出部220被安装成指向LCD平板的前侧时，棱镜片200聚焦通过将扩散光向前侧折射而被引入主体部210的扩散光，但被引入突出部220的倾斜表面的光不有助于前部亮度的提升并由于内部全反射而损耗。
为了克服该缺点，可以将棱镜片排列成突出部220指向导光板。然而，这种排列提升了前部亮度，但减小了视角，这与需要宽视角的平板显示器的使用(诸如家用电视机)相背。
发明内容
因此，本发明针对一种LCD的背光组件，它基本消除了由于相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供一种具有改善了的棱镜片的背光组件，该棱镜片具有其一侧上形成的具有凹倾斜表面的多个突出部。
在以下描述中将阐述本发明的其它优点、目的和特点，且通过本技术领域内普通技术人员的审查和对本发明的实施将使其变得显而易见。通过所书写的描述及其权利要求书以及附图中特殊地指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
通过所书写的描述及其权利要求书以及附图中特殊地指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，根据本发明，如这里体现和广泛描述的，提供了一种LCD的背光组件，它包括：用于发光的灯；设置在灯一侧的导光板，用于导光；以及设置在导光板上的扩散片和棱镜片，用于提升从导光板输出的光的效率；其中，棱镜片包括主体部和多个突出部，每一个都具有主体部上形成的凹倾斜表面。
每个突出部的倾斜表面都是当两个具有相同半径“r”的圆柱体相互重叠时形成的圆弧表面，且每个突出部的顶点“a”都是相互重叠的两个圆柱体的两个接触点之一，且其位置等于或低于圆柱体的横截面的中心“O”的位置。
多个突出部可以从主体部的一端延伸到与主体部的这一端相对的主体部的另一端并基本上线性地相互平行地形成。
棱镜片可以由透明树脂材料制成。透明树脂材料是丙烯或聚碳酸酯。
与主体部的平面平行的第一线和连接两个圆柱体中的任一个的中心“O”与突出部的顶点“a”的第二线之间的角度“θ”具有0°≤θ≤90°的关系。突出部的相邻顶点之间的距离等于或小于这两个圆柱体中任一个的半径的(cosθ+1)倍。
突出具有小于约300μm的高度。背光组件可以进一步包括设置于所述棱镜片上的重新处理片，用于重新处理从棱镜片入射的光。
设置棱镜片，从而突出部面向扩散片。或者，设置棱镜片，从而主体部面向扩散片。
棱镜片可以包括每一个都具有突出部的两个棱镜片，它们相对于彼此以0度到90度的角度设置。
在本发明的另一个方面中，提供了一种LCD的背光组件，它包括：用于发光的灯；设置在灯的一侧用于导光的导光板；以及设置在导光板上的扩散片，它用于散射从导光板入射的光以使光的亮度分布均匀；设置于扩散片上的棱镜片，它具有含凹倾斜表面并按条纹形式排列的多个突出部；以及设置于棱镜片上的重新处理片，它用于重新处理从棱镜片入射的光。
可以理解，本发明的前述一般描述和以下的详细描述是实例性和说明性的并旨在提供所要求的本发明的进一步的说明。
附图概述
用于提供本发明的进一步理解并结合在本申请中构成其一部分的附图说明了本发明的实施例并与描述内容一起用来说明本发明的原理。在附图中：
图1是相关技术的LCD的剖视图；
图2A和2B分别是图1所示的棱镜片的剖视图和透视图；
图3A、3B和3C是根据本发明的LCD的背光组件的剖视图；
图4是入射到凹透镜的光的折射的示意图；
图5是根据本发明实施例的LCD的背光组件的透视图；以及
图6A和6B是图3所示的棱镜片的剖视图和透视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其实例在附图中示出。
图3A、3B和3C是根据本发明的LCD的背光组件的剖视图。参考图3A和3B，每一个背光组件300都包括用于发光的灯单元310和用于将灯单元310产生的光导向液晶显示器面板的导光单元。
在本发明中，应注意，在导光单元中设置的光学片340中，棱镜片由诸如丙烯、聚碳酸酯等的透明树脂材料构成，并具有按条纹形式(即线性形式)排列的多个突出部，每一个突出部都具有其一个表面上形成的凹的倾斜表面。
棱镜片的上表面上形成的每个突出部的倾斜表面基本上是当两个半径“r”相同的圆柱体相互重叠时形成的圆弧表面，且每个突出部的顶点“a”是相互重叠的两个圆柱体的两个接触点之一，并位于等于或低于圆柱体的横截面的中心“O”。
以上，介绍了圆柱体以便设计突出部的形状而并非设置在实际的棱镜片上。
将Snell定律应用于通过具有凹倾斜表面的突出部结构的光折射。结果，入射入该凹倾斜表面的光以如下方式被折射：如图4(示出凹透镜中光的折射)所示，光400从虚焦点“F”分布。
即，通过凹地形成棱镜片上设置的突出部的倾斜表面，可以以预定角度折射入射入棱镜片的光，从而在较宽范围内获得均匀的光学特性。
同样，灯单元310包括用于发光的灯312以及包围灯312的灯反射器314。灯312产生的光入射入导光板320。灯反射器314将灯312产生的光反射到导光板320，从而增加到导光板320的入射光量，这与一般的灯单元相同。
导光单元包括反射板330、导光板320和光学片340。导光板320设置于灯单元310的一端以便引导从灯单元310发出的光，从而从灯单元310发出的光入射入LCD面板。
反射板330设置于导光板320之下并将从导光板320漏出的光再次反射向导光板320。
多个光学片340设置于导光板320上，以增强通过导光板320的光的效率。特别是，光学片340包括扩散片342、棱镜片344和保护/延迟片346，它们有序地堆叠在导光板320上。
扩散片342将从导光板320入射的光散射，从而使得光的亮度分布均匀。
同样，设置棱镜片344，从而具有凹倾斜表面的突出部面向扩散片342，如图3A所示，或者从而没有突出部的那面面向扩散片342，如图3B所示。
在图3C所示的实施例中，多个突出部321形成于导光板320’的上表面上，从而约80％的入射入导光板320’的光以范围从约60°到80°的角度发出。
如图3C所示，设置本发明的棱镜片344，从而形成了突出部的表面与扩散片342相对，如图3B所示。这样，以特定角度入射的光通过棱镜片344的凹倾斜表面以各种角度折射，从而可以获得较宽范围内的均匀光学特性。
棱镜片344上设置的延迟片346不仅用来保护棱镜片344的上表面，还用来延迟从棱镜片344入射的光。
在对由灯312产生并通过导光板320、扩散片342和棱镜片344的入射光的重新处理中，延迟片延迟或迟延初波(或冲击波(push wave))和次波(或振荡波(shakewave))之一，从而初波和次波之一被转换成另一个，从而提升亮度。应注意，如必要，可以除去延迟片。
图5是根据本发明实施例的LCD的背光组件的透视图。只要可能，与图3A和3B中相同的标号将用于图5中以表示相同或相似的部分，并将省去它们的重复描述。
参考图5，根据本发明实施例的LCD的背光组件300’与图3A和3B所示的背光组件300的基本构成相同，但其特征在于设置和排列了两个棱镜片344和344’，从而这两个棱镜片的突出部形成范围从约0度到90度的相对于彼此的偏角。这更有效地聚焦由扩散片320扩散的光，从而提升了亮度和LCD面板的视角。
虽然图5所示的两个棱镜片344和344’被设置成其突出部面向扩散片320，但它们可以被设置成棱镜片344和344’的主体部面向扩散片320，如图3B所示。此外，虽然未示出，具有多个突出部的图3C所示的导光板可以结合入具有两个棱镜片的图5的配置中。
图6A和6B是图3所示的棱镜片的剖视图和透视图。
参考图6A和6B，根据本发明的棱镜片500包括主体部510和多个突出部520，其具有凹倾斜表面524形成于主体部510的上表面上。每个突出部的倾斜表面524基本上是当两个半径“r”相等的圆柱体522相互重叠时形成的圆弧表面，且每个突出部的顶点“a”是相互重叠的两个圆柱体522的两个接触点之一，且位置等于或低于圆柱体的横截面的中心“O”。
虽然图6A和6B实例性地示出倾斜表面524通过重叠具有相等半径“r”的两个圆柱体形成，但这种结构仅仅是一个实施例，因此，本技术领域内的熟练技术人员显而易见的是，这两个圆柱体522可以具有不同的半径。
突出部520重复地与半径“r”的圆柱体522一起从顶点“a”起形成具有相等曲率的倾斜表面。
以上，介绍了圆柱体522，以便设计突出部520的形状，但并非设置于实际的棱镜片上。
多个突出部520可以从主体部510的一端延伸到与主体部510的所述一端相对的主体部510的另一端，并按条纹形式相互平行地构成。
同样，期望多个突出部520与主体部510整体形成。换句话说，棱镜片500被设计成平坦膜的一个表面具有突出部520的形状。
如上所述，在光入射入棱镜片520的突出部520的凹倾斜表面524时，光在各种方向上折射，从而可以获得较宽范围内的均匀光学特性并可以确保较宽的视角特性。
换句话说，以三角形棱镜成形的相关技术的棱镜片中，随着顶点的锐角α减小，亮度增加但视角减小。然而，在本发明中，由于顶点“a”的锐角，可以获得高亮度，且由于突出机构520具有凹倾斜表面524，可以在各种方向上折射入射光，从而获得较宽的视角特性。
再次参考图6A，假定每个突出部520的高度是h，与棱镜片510的平坦表面平行的第一线之间的角度是“θ”，而凸起520之间的距离是间距(p)，p是相邻顶点“a”之间的距离。
在本发明中，角度“θ”的范围在约0度到约90度之间，高度“h”小于约300μm，而间距“p”小于或等于r*(cosθ+1)。以上定义由以下等式表示：
0°≤θ≤90°，
h＜300μm，且
p≤r*(cosθ+1)。
结果，在根据本发明的LCD的背光组件的棱镜片的制造中，通过调整棱镜片材料的折射率，与入射光的角度分布有关的θ值，圆柱体的半径和突出部之间的距离，就可以获得针对亮度和视角的合适的光学特性。
如上所述，根据LCD的创新背光组件，棱镜片的突出部的倾斜表面以凹结构形成，从而防止光效率降低并确保较宽的视角。
本技术领域内的熟练技术人员显而易见的是，本发明中可以进行各种修改和变化。因此，如果其落在所附权利要求书及其等效物的范围之内，本发明旨在覆盖本发明的修改和变化。

Claims (35)

1.一种LCD的背光组件，其特征在于，包括：
用于发光的灯；
设置在灯一侧的导光板，用于导光；以及
设置在所述导光板上的扩散片和棱镜片，用于提升从所述导光板输出的光的效率；
其中，所述棱镜片包括主体部和多个突出部，每一个都具有所述主体部上形成的凹倾斜表面。
2.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，每个所述突出部的倾斜表面都是当两个具有相同半径“r”的圆柱体相互重叠时所形成的圆弧表面，且每个突出部的顶点“a”都是相互重叠的两个圆柱体的两个接触点之一，且其位置等于或低于圆柱体的横截面的中心“O”。
3.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，所述多个突出部从所述主体部的一端延伸到所述主体部的另一端并基本上线性地相互平行地形成。
4.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，所述棱镜片由透明树脂材料制成。
5.如权利要求4所述的背光组件，其特征在于，所述透明树脂材料包括丙烯和聚碳酸酯之一。
6.如权利要求2所述的背光组件，其特征在于，与主体部的平面平行的第一线和连接两个圆柱体中的任一个的中心“O”与突出部的顶点“a”的第二线之间的角度“θ”具有0°≤θ≤90°的关系。
7.如权利要求6所述的背光组件，其特征在于，所述突出部的相邻顶点之间的距离等于或小于(cosθ+1)。
8.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，所述突出具有小于约300μm的高度。
9.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，进一步包括设置于所述棱镜片上的延迟片，用于延迟从所述棱镜片入射的光。
10.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，设置所述棱镜片使得所述突出部面向扩散片。
11.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，设置所述棱镜片使得所述主体部面向扩散片。
12.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于，所述棱镜片包括各自都具有突出部的两个棱镜片，它们相对于彼此以约0度到约90度的角度设置。
13.如权利要求10所述的背光组件，其特征在于，设置于扩散片之下的所述导光板具有形成于其上表面上的多个突出部。
14.一种LCD的背光组件，其特征在于，包括：
用于发光的灯；
设置在所述灯的一侧用于导光的导光板；以及
设置在导光板上的扩散片，它用于散射从导光板入射的光以使光的亮度分布均匀；
设置于扩散片上的棱镜片，它具有含凹倾斜表面并按条纹形式排列的多个突出部；以及
设置于棱镜片上的延迟片，它用于延迟从棱镜片入射的光。
15.如权利要求14所述的背光组件，其特征在于，所述延迟片延迟初波和次波之一，从而初波和次波之一被转换成另一个。
16.如权利要求14所述的背光组件，其特征在于，设置所述棱镜片使得所述突出部与扩散片相对。
17.如权利要求16所述的背光组件，其特征在于，设置于扩散片之下的所述导光板具有形成于其上表面上的多个突出部。
18.一种LCD的背光组件，其特征在于，包括：
用于发光的灯；
设置于所述灯附近的导光板；以及
设置在所述导光板上的棱镜片，其中，所述棱镜片包括主体部和所述主体部上的多个突出部，每一个所述突出都具有至少一个凹倾斜表面。
19.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，每一个所述突出部的所述至少一个凹倾斜表面是圆弧表面。
20.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，每一个突出部都包括两个凹倾斜表面，其具有由分别具有半径“r1”和“r2”的两个虚构圆柱体限定的圆弧表面，其中该虚构圆柱体相互重叠，且每一个突出部的顶点“a”是相互重叠的两个虚构圆柱体的两个接触点之一，且其位置等于或低于所述圆柱体的横截面的中心“O”。
21.如权利要求20所述的背光组件，其特征在于，r1＝r2。
22.如权利要求20所述的背光组件，其特征在于，r1≠r2。
23.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，所述多个突出部从所述主体部的一端延伸到所述主体部的另一端并基本上相互平行。
24.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，所述棱镜片由透明树脂材料制成。
25.如权利要求24所述的背光组件，其特征在于，所述透明树脂材料包括丙烯和聚碳酸酯之一。
26.如权利要求20所述的背光组件，其特征在于，与主体部的平面平行的第一线和连接两个圆柱体中的任一个的中心“O”与突出部的顶点“a”的第二线之间的角度“θ”具有0°≤θ≤90°的关系。
27.如权利要求26所述的背光组件，其特征在于，突出部的相邻顶点之间的距离等于或小于r1(cosθ+1)。
28.如权利要求26所述的背光组件，其特征在于，所述突出部的相邻顶点之间的距离等于或小于r2(cosθ+1)。
29.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，所述突出具有小于约300μm的高度。
30.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，进一步包括设置在棱镜片上的延迟片，它用于延迟从所述棱镜片入射的光。
31.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，进一步包括导光板和棱镜片之间的扩散片。
32.如权利要求31所述的背光组件，其特征在于，设置所述棱镜片，从而所述突出部面向所述扩散片。
33.如权利要求31所述的背光组件，其特征在于，设置所述棱镜片，从而所述主体部面向所述扩散片。
34.如权利要求31所述的背光组件，其特征在于，设置于所述扩散片之下的所述导光板具有其上表面上形成的多个突出部。
35.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于，所述棱镜片包括各自都具有突出部的两个棱镜片，它们以相对于彼此从约0度到约90度的角度设置。
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