CN102338904B - 导光板以及包括该导光板的背光单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导光板以及包括该导光板的背光单元，该导光板具有用于使暗区的产生最小化的图案。所述导光板包括凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，所述凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，其中，所述凹纹图案的密度与所述主轴直径、次轴直径以及深度成正比，并且与所述第一距离和第二距离成反比，其中，所述凹纹图案在与光源相邻的第一区域中具有最小密度，并且在与光源相距最远的第二区域中具有最大密度，以及其中，所述最大密度与最小密度的密度比为900。

Description

导光板以及包括该导光板的背光单元

本申请要求2010年7月16日提交的韩国专利申请No.P2010-0068961的优先权，这里通过参考将其并入本文，就如同在此全部阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种导光板以及包括该导光板的背光单元，该导光板将从位于其角落的光源照射出的光转换成平面光。

背景技术

由于信息技术的进步，用于视觉呈现包含信息的电信号的显示器件已得到快速发展。随着显示器件的发展，多种具有诸如外形薄、重量轻以及耗电少等优良特性的平板显示器件已经被开发出来并且正在取代传统的阴极射线管（CRT）。

平板显示器件的具体实例包括液晶显示（LCD）器件、有机发光显示（OLED）器件、电泳电子纸显示（EPD）器件、等离子体显示面板（PDP）器件、场致发光显示（FED）器件、电致发光显示（ELD）器件、以及电润湿显示（EWD）器件。所有以上提及的平板显示器件共同地包括作为必要部件的用于显示图像的平板显示面板。将平板显示面板配置为使得一对基板彼此相面对地接合，其间***确定发光材料或者偏振材料层。

在以上提及的平板显示器件中，液晶显示器件通过调整从位于其底部的背光单元（BLU）发出的光的强度来显示图像。具体而言，液晶显示器件包括用于调整光强度的液晶显示面板，但是液晶显示面板是非发光部件。因此，必须将背光单元布置在液晶显示面板下方来使得光照射到液晶显示面板上。

根据提供光源的位置，将背光单元分成直光式背光单元和侧光式背光单元。在直光式背光单元中，多个光源在液晶显示面板的下表面上以预定距离彼此分隔开。包括直光式背光单元的液晶显示器件可具有在对应于显示区域的多个位置处布置多个光源所需的厚外形，但是可适用于高亮度显示。在侧光式背光单元中，至少一个光源位于液晶显示面板的下表面的至少一个边缘上。包括侧光式背光单元的液晶显示器件由于光源布置在非显示区域中而可具有薄外形，但是由于能够设置在非显示区域中的光源数目有限而不可适用于高亮度显示。

同时，背光单元一般还包括导光板，其将从光源照射出的光转换成适用于平面显示区域的平面光。在直光式背光单元的情形下，多个光源在显示区域下方并行布置，使得导光板与多个光源中的每一个之间的距离相对恒定，从而使得提供到导光板的光量有可能相对恒定。另一方面，在侧光式背光单元的情形下，光源布置在显示区域的边缘处，使得导光板的部分区域靠近光源而另一部分区域远离光源。因此，靠近光源的导光板的部分区域接收到大量的光，但是远离光源的另一部分区域接收到较少量的光。这使得导光板不可能从其整个表面均匀地发射光，导光板的部分区域可比其它区域更亮或者更暗，由此导致暗区的产生。

为了解决上述问题，已经提出了在传统导光板的背面上形成突出图案来将光均匀地提供到甚至远离光源的部分区域。

图1为根据现有技术的具有突出图案的传统导光板的发光图，图2为根据现有技术的图1示出的导光板的发光图像。

如图1所示，从光源10发出的光通过透入导光板11的内部而前进到导光板11的远离光源10的区域中。在这种情形下，形成在导光板11背面的突出图案12用于改变透入导光板11内部的光的反射角度，使得在导光板11中全反射的至少一部分光被发射到外部。这可减少限制在导光板11中的光量。而且，有可能通过控制突出图案的密度来控制基于每一发光表面区域从导光板11发出的光量，从而由于光源10与不同发光表面区域之间的距离差而减少暗区的产生。然而，由于突出图案12是使用掩模形成而必须具有预定面积，因而突出图案12的密度仅可利用图案的尺寸和间隔来调节，由此限制了对突出图案12的密度的调节。即，不太可能增大在对应于靠近光源10的部分区域的突出图案12与对应于远离光源10的另一部分区域的突出图案12之间的密度差。从而，在包括突出图案12的传统导光板11的情形下，如图2所示，远离光源10的导光板11的右侧会比靠近光源10的导光板11的左侧明显黑些。所产生的暗区可使得背光单元的亮度变差，同时还使得显示器件的对比度变差。

由于上述原因，需要这样一种具有图案的导光板，其能使得由于光源与不同发光表面区域之间的距离差而导致的暗区最小化。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种导光板以及包括该导光板的背光单元，其基本上避免了由于现有技术的局限和缺点所导致的一个或者多个问题。

本发明的一个目的在于提供一种可使暗区最小化的导光板以及包括该导光板的背光单元。

在下面的描述中将部分地列出本发明的其它的优点、目的和特点，这些优点、目的和特点的一部分对于所属领域普通技术人员来说通过研究下文将是显而易见的，或者可从本发明的实践中领会到。通过书面说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些目的和其他优点。

为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的用途，如在此所具体体现和广义描述地，一种导光板具有用于发射从位于其一侧的光源提供的光的发光表面，该导光板包括：凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，所述凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，其中，所述凹纹图案的密度与所述主轴直径、次轴直径以及深度成正比，并且与所述第一距离和第二距离成反比，其中，所述凹纹图案在与该光源相邻的背面的第一区域中具有最小密度，并且在与该光源相距最远的背面的第二区域中具有最大密度，以及其中，所述最大密度与最小密度的密度比为900。

根据本发明的另一方面，一种导光板具有用于发射从位于其一侧的光源提供的光的发光表面，该导光板包括：凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，所述凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，其中，所述凹纹图案的密度与所述主轴直径、次轴直径以及深度成正比，并且与所述第一距离和第二距离成反比，其中，所述凹纹图案在与该光源相邻的背面的第一区域中具有最小密度，并且在与该光源相距最远的背面的第二区域中具有最大密度，以及其中，所述最大密度与最小密度之间的密度差为107.88。

根据本发明的再一方面，一种用于将光照射到显示面板上的背光单元包括：用于提供光的光源；导光板，具有用于发射从位于其一侧的光源提供的光的发光表面；以及光学片，布置在该导光板的发光表面上以进行光的漫射或者聚集，其中，所述导光板包括凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，所述凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，其中，所述凹纹图案的密度与所述主轴直径、次轴直径以及深度成正比，并且与所述第一距离和第二距离成反比，其中，所述凹纹图案在与该光源相邻的背面的第一区域中具有最小密度，并且所述最小密度为0.12。

应当理解，本发明前面的概括性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

附图包含在本申请中构成本申请的一部分，用于给本发明提供进一步理解。附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1为根据现有技术的具有突出图案的传统导光板的发光视图。

图2为根据现有技术的图1所示的导光板的发光图像。

图3为本发明的背光单元的导光板的发光图像。

图4为根据本发明一个实施方式的导光板的背面透视图。

图5为根据本发明另一实施方式的导光板的背面透视图。

图6为根据本发明又一实施方式的导光板的背面透视图。

图7A至图7E为取决于凹纹图案的最小/最大密度变化的导光板发光图像。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的优选实施方式进行描述，附图中示出了这些实施方式的一些例子。尽可能地在整个附图中使用相同的参考标记表示相同或相似的部件。

以下将参照附图详细描述根据本发明实施方式的导光板以及包括该导光板的背光单元。

首先，参照图3来描述根据本发明实施方式的背光单元。

图3为本发明的背光单元的导光板的发光图像。

根据本发明实施方式的背光单元包括光源、导光板、反射板、以及至少一个光学片。光源位于非显示区域中并且提供光。导光板用于将从光源提供的光转换成对应于显示区域的平面光。反射板布置在导光板的背面并且用于反射前进到导光板的背面的光。光学片布置在导光板的前面并且对从导光板发出的光进行漫射和聚集。在此，导光板的背面与用于发射光的导光板的前面（在下文中，称作“发光表面”并且对应于导光板的上表面）相对，具有凹纹图案，并使得凹纹图案的密度与距光源的距离成比例地增大。凹纹图案可由具有半圆形或者半椭圆形横截面的半球凹部、或者具有多边形横截面的角锥凹部构成。并且，凹纹图案的密度可在适当的范围内逐渐变化。以下将参照图5、6以及7A至7E来描述形成在导光板中的凹纹图案。

光源可选自于热阴极荧光灯（HCFL）、冷阴极荧光灯（CCFL）、外部电极荧光灯（FEFL）、发光二极管（LED）等等。尽管未示出，但是背光单元还包括用于将驱动电压施加到光源的电源。

反射板由反射金属薄膜制成。

背光单元被配置为使得从光源发出的光照射到导光板的侧面以通过导光板的内部（所述光在下文被称作“内部光”）。入射角为确定临界角或更大角度的部分内部光被限制在导光板中，而其它部分内部光从导光板的发光表面发射到外部（所述光在下文被称作“发射光”）。即，具有等于或者大于引起全反射的确定临界角的入射角的部分内部光在导光板中被全反射，并且被限制在导光板中，而具有小于确定临界角的入射角的其它部分内部光（用虚线箭头表示）在导光板的发光表面与大气之间的界面被折射并且被发射到外部。

同时，形成在导光板的背面中的凹纹图案用于使内部光不规则反射。凹纹图案增大了提供具有小于确定临界角的入射角的内部光的可能性，从而增加发光量。

以下，将参照图4至6描述根据本发明实施方式的导光板。

图4为根据本发明一个实施方式的导光板的背面透视图，图5为根据本发明另一实施方式的导光板的背面透视图，图6为根据本发明又一实施方式的导光板的背面透视图。

如图4至图6所示，形成在导光板120、121或122的背面中的凹纹图案可由具有椭圆形横截面的半球形凹部构成。尽管未示出，该凹纹图案可由截锥形或者角锥凹部构成，或者由具有圆形或者多边形截面的柱状凹部构成。

如图4所示，根据本实施方式的导光板120的发光表面（对应于图4中导光板120的下表面）可为平坦的光滑表面。或者，为了防止光聚焦在发光表面的任一特定位置上，即，为了使来自发光表面的光漫射或者扩散反射，导光板的发光表面可具有凸形或者凹形图案。具体而言，如图5所示，根据本发明另一实施方式的导光板121的发光表面（对应于图5中导光板121的下表面）可被图案化以使得具有半圆形或者半椭圆形横截面的多个柱体彼此平行排列。或者，如图6所示，导光板122的发光表面（对应于图6中的导光板的下表面）可被图案化，以使得多个三角锥体彼此平行排列。

如图4至6所示，基于导光板120、121或122的背面，参考字符“L”表示凹纹图案的横截面的主轴直径，参考字符“W”表示凹纹图案的横截面的次轴直径，参考字符“D”表示凹纹图案的最大深度，参考字符“P1”表示凹纹图案在次轴方向上的两个相邻凹部之间的距离（以下称作基于次轴的距离），并且参考字符“P2”表示凹纹图案在主轴方向上的两个相邻凹部之间的距离（以下称作基于主轴的距离）。在这种情形下，可用以下等式1来定义凹纹图案的密度。

等式1

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{LWD}}{P1P2}$

如等式1所示，凹纹图案的密度ρ与横截面的主轴直径L、次轴直径W以及最大深度D成正比，并且与基于次轴的距离P1和基于主轴的距离P2成反比。

如上所述，通过导光板120内部的内部光可被导光板120的凹纹图案以小于确定临界角的角度反射，由此从导光板120发射出。可以理解到，光的发射由凹纹图案导致，由此，发光量与凹纹图案的密度成比例。从而，如果调节凹纹图案的密度来确保光从整个发光表面均匀发出，则可避免其中发光表面的某一区域比其它区域更暗的暗区的产生，或者避免发光表面的某一区域比其它区域更亮的光的聚集。

特别是，光聚集主要出现在与光源相邻的区域（以下称作“最近区域”）中，并且暗区主要出现在最大程度远离光源的区域（以下称作“最远区域”）中。为了防止光的聚集或者暗区的产生，凹纹图案在导光板120、121或者122的背面的最近区域中具有最小密度，而在导光板120、121或者122的背面的最远区域中具有最大密度。根据不同区域与光源之间的距离，形成在导光板120、121或者122的背面的所有不同区域中的凹纹图案的密度在最近区域的最小密度和最远区域的最大密度之间逐渐变化。

以下，将基于42”显示区域来描述分别对应于最近区域和最远区域以使光的聚集和暗区的产生最小化的凹纹图案的最小密度和最大密度。

基于42”显示区域，考虑到具有其密度从最小密度到最大密度逐渐变化的凹纹图案的导光板，对应于最近区域的凹纹图案的最小密度ρ_MIN为0.12（通过等式2计算得到），并且对应于最远区域的凹纹图案的最大密度ρ_MAX为108（通过等式3计算得到）。

等式2

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{MIN}}=\frac{\mathrm{LWD}}{P1P2}=\frac{100X160X30}{2000X2000}=0.12$

等式3

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{MAX}}=\frac{\mathrm{LWD}}{P1P2}=\frac{4500X180X100}{500X1500}=108$

例如，基于42”显示区域，如果最大密度ρ_MAX与最小密度ρ_MIN的比率（以下称作“密度比”）为900，并且最大密度ρ_MAX与最小密度ρ_MIN之间的差值（以下称作“密度差”）为107.88，则可使光的聚集和暗区的产生最小化。这可从图7A至7E中看出。

图7A至图7E为取决于凹纹图案的最小/最大密度变化的导光板发光图像。

具体而言，图7A示出了在应用等式2和等式3计算出的凹纹图案的最小密度和最大密度，即，最近区域的最小密度为0.12而最远区域的最大密度为108的情形下导光板的发光图像。图7B和7C示出了在最近区域的最小密度分别为0.11和0.13而最远区域的最大密度为108的情形下导光板的发光图像。而且，图7D和7E示出了在最近区域的最小密度为0.12而最远区域的最大密度分别为105和107的情形下导光板的发光图像。

在以下表1中总结了图7A至7E的比较结果。

表1

如表1所示，通过比较形成在最近区域的凹纹图案的最小密度分别为0.12和0.11的图7A和图7B的发光图像，可以得知凹纹图案的最小密度为0.11的最近区域不可发出所需量的光，由此产生了暗区（参见图7A和图7B的左侧）。从而，凹纹图案的最小密度必须大于0.12的预定值。

另一方面，通过比较形成在最近区域的凹纹图案的最小密度分别为0.12和0.13的图7A和图7C的发光图像，可以得知凹纹图案的最小密度为0.13的最近区域可发出比最远区域更大量的光。在这种情形下，可在最远区域中出现暗区。

如表1所示，通过比较形成在最远区域中的凹纹图案的最大密度分别为108、105和107的图7A、图7D和图7E的发光图像，可以得知由于形成在最远区域中的凹纹图案将光反射到中心区域中，因而凹纹图案的最大密度为105或107的最远区域可引起光在中心区域上的聚集。

从而，必须确定凹纹图案的最小密度来确保光从最近区域发出。并且，为了增大最小密度与最大密度之间的密度比或者密度差，还必须考虑到显示区域的尺寸来确定凹纹图案的最大密度，使其具有最大值。特别是，基于42”显示区域，最小密度优选为0.12，并且最小密度与最大密度之间的密度比和密度差分别优选为900和107.88。

如上所述，根据本发明的导光板在其背面设置有凹纹图案，使得考虑到不同区域与光源之间的距离，凹纹图案的密度从对应于最近区域的最小密度0.12到对应于最远区域的最大密度108改变，从而使暗区的产生或者光的聚集最小化。这可实现导光板的发光表面的亮度的增强，由此实现使用从包括导光板的背光单元发射的光来显示图像的显示器件的对比度的增大。

尽管根据本发明实施方式的导光板120被描述和图示为从位于导光板120一角的光源来接收光，但是应当理解，多个光源可布置在导光板的一对相对的角或者四个角处。在这种情形下，类似地，对应于与光源相邻的最近区域的凹纹图案的最小密度优选为0.12，并且优选将对应于与光源相距最远的最远区域的凹纹图案的最大密度确定为使得凹纹图案的最小密度与最大密度之间的密度比和密度差分别为900和107.88。此外，尽管本发明的实施方式采取42”显示区域作为例子，但是考虑到显示区域的面积和距光源的距离，可将42”显示区域的上述比值应用到甚至不同尺寸的显示区域中。

从上述描述可清楚看到，根据本发明的导光板在与其发光表面相对的背面处具有由多个凹部构成的凹纹图案。凹纹图案的每个凹部的横截面具有预定主轴直径预定、预定次轴直径以及预定深度。这些凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔，而在第二方向上以第二距离彼此分隔。在此，凹纹图案在与光源相邻的背面的第一区域中具有最小密度，而在与光源相距最远的背面的第二区域中具有最大密度，以防止暗区的产生。最小密度与最大密度之间的密度差为107.88，而最大密度与最小密度之间的密度比为900。即，根据本发明的导光板包括具有考虑到第一或第二区域与光源之间的距离而确定的最小密度和最大密度的凹纹图案，由此使暗区的产生或者光的聚集最小化。这可增大使用从包括导光板的背光单元发射的光来显示图像的显示器件的对比度。

在不脱离本发明的精神或范围的情况下，对本发明可进行各种修改和变化，这对于所属领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变化。

Claims (6)

1.一种导光板，具有用于发射从位于其一侧的光源提供的光的发光表面，该导光板包括：

凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，每个凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，

其中，所述凹部的密度用以下等式1来定义：

等式1

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{LWD}}{P1P2}$

其中，ρ表示所述凹部的密度，L表示主轴直径，W表示次轴直径，D表示深度，P1表示第一距离，P2表示第二距离，

其中，在与该光源相邻的背面的第一区域中形成的凹部具有最小密度，在与该光源相距最远的背面的第二区域中形成的凹部具有最大密度，以及

其中，所述最小密度为0.12，所述最大密度为108。

2.根据权利要求1所述的导光板，还包括：由形成在该发光表面上的多个柱体构成的图案，所述多个柱体彼此平行排列且具有多边形、半圆形或者半椭圆形横截面。

3.根据权利要求1所述的导光板，其中，根据所述主轴直径、次轴直径、深度、第一距离和第二距离的至少其中之一，所述凹部的密度在所述最小密度和最大密度之间逐渐变化。

4.一种用于将光照射到显示面板上的背光单元，包括：

用于提供光的光源；

导光板，具有用于发射从位于其一侧的光源提供的光的发光表面；以及

光学片，布置在该导光板的发光表面上以进行光的漫射或者聚集，

其中，所述导光板包括凹纹图案，该凹纹图案由在与该发光表面相对的导光板的背面中形成的多个凹部构成，每个凹部的横截面具有主轴直径、次轴直径以及一深度，所述凹部在第一方向上以第一距离彼此分隔开，并且在第二方向上以第二距离彼此分隔开，

其中，所述凹部的密度用以下等式1来定义：

等式1

$\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{LWD}}{P1P2}$

其中，ρ表示所述凹部的密度，L表示主轴直径，W表示次轴直径，D表示深度，P1表示第一距离，P2表示第二距离，

其中，在与该光源相邻的背面的第一区域中形成的凹部具有最小密度，在与该光源相距最远的背面的第二区域中形成的凹部具有最大密度，以及

其中所述最小密度为0.12，所述最大密度为108。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中，根据所述主轴直径、次轴直径、深度、第一距离和第二距离的至少其中之一，所述凹部的密度在所述最小密度和最大密度之间逐渐变化。

6.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述导光板还包括由形成在该发光表面上的多个柱体构成的图案，所述多个柱体彼此平行排列且具有多边形、半圆形或者半椭圆形横截面。