CN1967295A - 导光板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够将从光源入射的光束分布到其整个表面的导光板。导光板具有形成在入射光束路径中的至少两个通孔，以预定间隔远离光入射面。垂直于入射光束的路径形成通孔，并沿导光板的光入射面排列。根据本发明的导光板在不增加光源的数量或大小的情况下可提高入射光的均匀性，从而以更宽的角度分布入射光，并减小光混合区域。以简单的制造工艺生产导光板，降低了制造成本。

Description

导光板

优先权要求

本申请要求于2005年11月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-110403号的优先权，将该专利申请公开的内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种导光板，并且更具体地，涉及一种能够将来自光源的入射光束均匀地分布到其整个表面的导光板。

背景技术

时至今日，已经具有了各种类型的薄板显示装置，其中，主流就是液晶显示器(LCD)。

LCD被应用到包括薄板壁挂式电视、笔记本电脑、台式计算机的显示器、导航装置、个人数字助理(PDA)、移动电话、和游戏***的各种装置。构成LCD显示装置的液晶不能独立发光，并且响应于接收的电信号简单地传输或遮挡光。

因此，为了在LCD上显示信息，需要一种称作背光件的独立表面发光装置，用于从背面照射LCD。这种背光件需要以高亮度均匀地照射LCD，并形成均匀的表面光源，这是产品质量的一个重要方面。

传统背光件包括光源、导光板、扩散片、棱镜、和保护片。对于它的光源，通常使用诸如冷阴极荧光灯(CCFL)的荧光灯或者LED(由于其重量轻且尺寸小，所以LED被广泛用于小型显示装置)。导光板用于将来自光源的光束均匀地向上引导。扩散片散射光，以实现均匀的亮度。棱镜垂直和水平地折射光来收集光，从而提高亮度。保护片防止外界物质进入棱镜的槽并且防止刮伤其表面。

此外，导光板具有安装在其下表面的反射片，用于反射照射到导光板底部的光，从而提高光效率。这些组件被安装到框架中的LCD基板处。

这里，光源朝向导光板的一侧发射光，并且导光板通过其一侧接收来自光源的光，以使光向前发射。

现在，在下文中将参照附图解释传统的导光板。

图1是示出具有在导光板旁边设置LED的传统导光板的正视图，以及图2是示出光从LED到导光板的路径的放大视图。

图1和图2示出的导光板10具有在其下部边缘附近设置的多个LED(点光源之一)。由于空气和导光板10之间的折射率差异，所以以预定的角度折射从LED 20入射并引导到导光板10的侧端的光束，从而使光束入射到导光板10中。结果，来自LED 20的入射光束形成了分布，其中，垂直(沿法线)入射到导光板的光入射部的光束具有最大的密度(concentration)，并且密度随着入射角相对法线在左侧和右侧向90度角增加而降低。即，在相同平面上导光板10垂直于LED 20的部分比从LED 20向垂直角度的左侧或右侧偏移的其他部分更亮。

图3是具有从多个LED入射的光束的传统导光板的正视图。

LED 20比导光板10的宽度小很多，因此为了照射导光板10的整个部分，在导光板10的一侧以预定的间隔设置多个LED 20。

当向每个LED 20供电，并且光束入射到导光板10时，与每个LED 20最接近的部分(即，直接垂直于LED 20的部分)形成亮点12，而离每个LED 20最远的部分(即，在左侧和右侧倾斜远离LED的部分)形成暗点14。

交替的亮点12和暗点14影响了作为背光件的重要品质之一的均匀性。通过这种导光板制造出的LCD具有亮度不均匀的混合区域，指的是从光入射面到光束均匀混合的部分所形成的区域，因此其不适于使用。混合区域越大导致屏幕的可用部分越小。

不必说，与导光板下端具有相同宽度的LED 20将解决这种不均匀的问题。然而，很难制造具有与导光板10下端宽度相对应的宽度的LED。可选地，可沿光入射面密集地设置更大量的LED 20，然而这样增加了制造成本。

为了克服这些问题，在韩国专利申请第10-0484536号中提供了一种在其光入射部分处具有凹透镜形式的凹陷部以散射入射光束的导光板。

然而，难以在导光板的侧面形成每一个均具有相同尺寸的多个凹陷部。这种结构扩宽了入射光束的入射角，但使其难以将入射光束折射到导光板的宽度方向。因此，传统技术也局限于提高入射到导光板的光束的均匀性。

发明内容

本发明用于解决现有技术的上述问题，因此本发明特定实施例的目的在于提供一种导光板，其可以改进入射光束的均匀性，而不增加LED的尺寸或数量，以更宽的角度分布入射光，以及需要降低制造成本的简单制造工艺。

根据用于实现该目的的本发明的一个方面，提供了一种导光板，其包括在入射光束的路径中形成的至少一个通孔(throughhole)，其在导光板的侧面以预定间隔远离光入射面。

通孔垂直于入射光束的路径延伸。

导光板至少包括两个通孔，以在每个光源的附近形成通孔组。

通孔组的通孔沿导光板的光入射面排列。

这里，每个通孔以0.1mm至1.0mm的间隔远离另一相邻通孔设置，并且每个包括通孔的通孔组以0.3mm至10.0mm的长度排列。

此外，通孔具有圆形或椭圆形的横截面，优选地，通孔具有0.1mm至1.5mm的直径。

此外，优选地，以0.1mm至3.03mm的间隔远离导光板的光入射面来形成通孔。

附图说明

本发明的上述和其他的目标、特征和其他优点将通过下面结合附图的详细描述而变得更加显而易见，在附图中：

图1是示出具有与导光板相邻设置的LED的传统导光板的正视图；

图2是示出入射到传统导光板的光束的光程的放大视图；

图3是示出具有来自多个LED的入射光束的传统导光板的正视图；

图4是示出根据本发明的导光板的光入射面的放大正视图；

图5是示出入射到根据本发明的导光板的光束路径的部分正视图；

图6是示出穿过根据本发明的导光板的通孔的光束路径的放大视图；

图7是示出传统导光板的仿真结果的图片；

图8是示出根据本发明的导光板的仿真结果的图片；以及

图9是示出在具有只在其一部分中形成的通孔的导光板中的入射光束的图片。

具体实施方式

下列描述将参照附图示出根据本发明的用于均匀分布入射光束的导光板的实施例。

图4是示出根据本发明的导光板的光入射面的放大正视图。

如图4所示，根据本发明的导光板100接收来自设置在侧面的多个LED 200的光束，并具有在入射光束的路径中形成的通孔(或至少一个通孔)110，其以预定间隔远离光束入射到其上的表面，即，光入射面102。在该实施例中，以预定间隔远离导光板100的下端设置LED 200，但LED 200不限于其相对于导光板100的位置。可选地，可根据其用法或用户的选择，将LED 200设置在导光板100的相对侧或上端。

此外，在该实施例中，LED 200被用作将光发射到导光板100的光源，但光源可包括能够发光的任意结构，例如，冷阴极荧光灯(CCFL)。

沿垂直于光束路径的导光板的厚度方向排列通孔110。在每个LED 200附近设置的至少两个通孔构成通孔组。通孔组的多个通孔可以如图4所示的沿导光板100的光入射面呈行排列，或者呈曲线(例如，弧形)或两个或多个行排列。

图5是示出入射到根据本发明的导光板100中的光束路径的部分正视图。

如图5所示，当对LED 200供电时，LED 200以预定角度向导光板100的光入射面102发射光束。此时，因为导光板100具有比空气更高的折射率，所以根据斯涅尔定律，穿过导光板100的光入射面102入射的每条光束L在形成较小入射角的方向(即，靠近垂直于光入射面的线)上折射。将光发射到根据本发明的导光板100的LED 200的结构与传统LED 20的结构相同。同样，穿过光入射面102的光束的折射以与传统导光板100相同的方式发生。因此，这里不提供进一步的解释。

随着穿过光入射面102入射到导光板100的光束L穿过通孔110并传播到导光板100的各个部分，光束L被折射以广泛地散布。入射到每个通孔110的光束具有不同的亮度分布，但随着光束穿过通孔110而广泛地散布，以到达导光板100的中心部分。因此，在穿过通孔110之后，高分布和低分布的光束被均匀地混合，从而在导光板100的各个部分均产生均匀的亮度。

由通孔110折射的光束广泛地分布到光束在与水平方向相反的方向上传播的范围，因此在每个LED 200之间不会形成暗点14。具体地，在从每个LED 200射出的光的颜色不同的情况下，本发明的导光板100对均匀混合光束尤其有效。

此外，当使用本发明的导光板100来制造显示装置时，混合区域小于使用传统导光板10的传统显示装置的混合区域，从而允许更大的显示屏幕。

下面，将参照图6详细解释随着来自LED 200的光束穿过通孔110而广泛分布的条件。

图6是示出当入射到导光板100时穿过通孔110的光束路径的放大视图。

当入射到通孔110时导向通孔110的光束被折射一次，并且当离开通孔110时其再次被折射。

此时，根据与光束接触的通孔110入射点的不同，，随着通过通孔110，光束的折射角也随之发生变化。如图6所示，当光束穿过通孔110圆周表面上的特定入射点时，在通孔110的中心部分，当进入通孔110和离开通孔110时，其相对于入射点的切线形成直角，因此不发生折射而直接向前传播。当进入通孔110和离开通孔110时，穿过通孔110的圆周左或右部的光束与圆周表面倾斜相交，因此被折射两次。

例如，指向通孔110左部的光束进入通孔110，到达低折射率的介质中，因此在逆时针方向以更大的角度折射到低折射率的介质(即，通孔110)中。

然后，离开通孔110的光束进入高折射率介质，因此以更小的角度折射到高折射率的介质(即，导光板100)中。这里，考虑到圆周表面的切线，逆时针折射使得光束以更小的角度入射。从而，当进入通孔110时通过通孔左部入射的光束被逆时针折射一次，并且当离开通孔110时被再次逆时针折射。

另一方面，与上述原理相同，当进入通孔110时在通过通孔110右部入射的光束被顺时针折射一次，并且当离开通孔110时被再次以顺时针方向折射。通过通孔110右部入射的光束被折射两次的相同原理适用于通过通孔110左部入射的光束的情况，因此省略详细描述。

如上所述，穿过通孔110的光束在离开通孔110时比进入通孔110时被更广泛地散布。结果，在导光板100的整个部分中的照度均匀。

在具有形成在光入射面上的凹陷部(recess)的传统导光板的情况下，入射到导光板中的光束仅在凹陷部被折射一次。然而，在根据本发明的导光板100中，当进入通孔110时光束被第一次折射，以及当离开通孔110时该光束被第二次折射，从而显著地提高了光散布效率。

这里，如果每个通孔110之间的间隔太窄，则将破坏通孔110的形状，妨碍光束以预定的角度折射。如果通孔110之间的间隔太宽，则过多的光从相邻通孔110之间通过。因此，优选地，一个通孔110与另一个相邻通孔110之间具有0.1mm至1.0mm的间隔。

此外，具有在其中排列的通孔110的通孔组的长度W(见图4)过长会导致制造工艺很难，并具有破坏形成有通孔110的导光板的一部分的风险。相反地，具有在其中排列的通孔110的通孔组的长度W过短会使光的折射效应恶化。因此，优选地，通孔110以0.3mm至10.0mm的长度排列成通孔组。

在用户希望通过以特定的角度折射光束来得到特定的照明效果的情况下，可将在根据本发明的导光板中形成的通孔110设置为具有椭圆形或多边形的横截面。为了均匀分布入射光束，优选地，将通孔110设置为具有圆形横截面，即，如该实施例中的圆柱形。这里，通孔110的直径太大会使通孔110的数量减少，从而导致散布光的角度变窄。通孔110的直径太小会导致困难的制造工艺。因此，优选地，通孔110具有0.1mm至1.5mm的直径。

此外，通孔110与光入射面102之间的距离D(见图4)过长可导致更窄的可用面积。相反地，通孔110与光入射面102之间的距离D过短可导致通孔110连接到光入射面或者破坏光入射面102的平面度(flatness)。因此，优选地，以0.1mm至3.0mm的间隔距离光入射面102形成通孔110。

图7是示出具有入射到其中的光束的传统导光板仿真结果的图片，图8是示出根据本发明的具有入射到其中的光束的导光板仿真结果的图片，以及图9是入射到具有仅在其一部分中形成的通孔的导光板中的光束的图片。

如图7所示，在使用传统导光板10制造的显示装置中，随着光的入射，在显示屏幕上交替地形成亮点12和暗点14。相反地，在使用根据本发明的导光板100制造的显示装置中，随着光的入射，不管LED 200的数量和位置，显示屏幕均呈现均匀的亮度，表现出提高的产品质量。

通过使用显示装置所用的本发明的导光板100举例说明仿真，但本发明的导光板100不局限为用于显示装置，并且可应用到各种照明装置、发光装置、和显示装置。

如图9所示，只在导光板的一部分中形成通孔之后，通过运行装置使性能的区别更加明显。图9所示的导光板具有只在其右半部分中形成的通孔。因此，在导光板的左半部分中清晰地显示出亮点和暗点，而在具有其中形成有通孔的导光板的右半部分中亮点和暗点相对模糊，呈现出更小的混合光束的混合区域。

根据本发明的导光板能够在不增加光源的数量和大小的情况下提高入射到其中的光的均匀性，以更宽的角度分布入射光以减小混合区域，以及以简单的制造工艺生产以降低制造成本。

此外，根据本发明的导光板可制造更宽的显示屏幕，并通过调节通孔的形状来调节光的折射角，从而更简单地实现各种照明效果。

虽然已经参照优选实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，显而易见地在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以做出更改和改变。

Claims (9)

1.一种导光板，光束穿过所述导光板的一侧入射，其包括：

至少一个通孔，形成在所述入射光束的路径中，以预定间隔远离在所述导光板的所述侧面的光入射面。

2.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述通孔垂直于所述入射光束的所述路径延伸。

3.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述光束从至少两个光源入射到所述导光板中，以及

所述导光板包括至少两个通孔，所述至少两个通孔被配置以在每个所述光源的附近形成通孔组。

4.根据权利要求3所述的导光板，其中，所述通孔组的所述通孔沿所述导光板的所述光入射面排列。

5.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述通孔中的每一个均以0.1mm至1.0mm的间隔远离另一个相邻通孔设置。

6.根据权利要求1所述的导光板，其中，包括所述通孔的所述通孔组中的每一个均以0.3mm至10.0mm的长度排列。

7.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述通孔具有圆形或椭圆形的横截面。

8.根据权利要求7所述的导光板，其中，所述通孔具有0.1mm至0.5mm的直径。

9.根据权利要求1所述的导光板，其中，以0.1mm至3.0mm的间隔远离所述导光板的所述光入射面形成所述通孔。

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