專利名稱：具有凹陷控制圖案的導(dǎo)光板及使用其的背光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板和一種背光單元。特別是，本發(fā)明涉及一種具有凹陷控制圖案的導(dǎo)光板，其能通過控制形成在導(dǎo)光板上的光學(xué)圖案的凹陷來提高效率并維持從背光單元射出的光的均勻性。
背景技術(shù)：
背光源是一種安裝在IXD背后的發(fā)光組件。背光源用于提高小型顯示器的易讀性。它也用于從計算機顯示器或IXD電視發(fā)光，如同CRT—樣。背光源一直以來都被視為是低技術(shù)性的組件，因為制造背光源與用于筆記本電腦或監(jiān)視器的其它LCD組件是相對容易地。背光源的重要性逐漸的增加，然而，當(dāng)今它被認為是影響LCD市場發(fā)展的關(guān)鍵組件。高質(zhì)量的背光源可以大大改善圖像質(zhì)量及色彩再現(xiàn)性。因此，可以說背光源是LCD電視的進步的關(guān)鍵。背光源的類型包括冷陰極熒光燈(CCFL, cold cathode fluorescent lamp)、外部電極突光燈(EEFL, external electrodefluorescent lamp)、發(fā)光二極管(LED, light emitting diode)和平面突光燈(FFL, flatfluorescent lamp)。

圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)邊式(edge-type)背光單元的剖視圖。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)光式背光單元中，從光源110發(fā)出的光經(jīng)由進行全反射的導(dǎo)光板140傳播。全反射的臨界角通過傳播介質(zhì)的折射率與空氣層的折射率的比率確定，可以由Snell’ s定律計算得至IJ。以小于臨界角的角度碰到介質(zhì)邊界的光線用最小的能量損失來傳播，除非光打到使光反射得比臨界角更大的結(jié)構(gòu)。在印刷導(dǎo)光板的情況下，光線透過白點圖案130的產(chǎn)生擴散和傳送。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題上述的白點圖案130可以通過注射成形、印刷、激光處理以及沖壓而制成。注射成形過程與印刷法相比簡單，但不適于批量生產(chǎn)、容易彎曲以及難以達到高收益率。通過采用印刷法可減少開發(fā)研制周期和生產(chǎn)周期，同時也可提供良好的再現(xiàn)性；然而，制造過程復(fù)雜且需要許多額外的制造設(shè)備，并且可能面臨大量的不良品的狀況。就開發(fā)研制周期和生產(chǎn)周期而言，激光處理也是優(yōu)異的，但是同時，會形成坑進而降低光效率(將降低至等同于印刷方式的效率)。沖壓法提供優(yōu)異的再現(xiàn)性且簡化了相關(guān)制造過程而適于批量生產(chǎn)；然而，當(dāng)生產(chǎn)模式改變時，整個開發(fā)周期將會更長。具體地，白點圖案導(dǎo)致光損失，且由于填充因子的限制而無法使光線有較佳的使用。填充因子表示白點圖案排列的空間密度。上述的白點圖案彼此之間應(yīng)當(dāng)保持預(yù)定的距離，因此不能隨意地增加白點圖案的數(shù)量。另一方面，需要白點圖案保持充足的數(shù)量以控制光線發(fā)射至外部的角度和控制光線射出的區(qū)域。然而，由于上述填充因子的限制，光射出的角度和區(qū)域并不能以理想的方式來控制。
技術(shù)方案本發(fā)明旨在提供一種具有凹陷控制圖案的背光單元，其通過消除在制造白點圖案時的缺點和克服填充因子的限制而可以簡易地控制光的效率和均勻性。為了解決所述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的結(jié)構(gòu)，包括:形成在導(dǎo)光板的側(cè)面的光源；以及形成在所述導(dǎo)光板的下表面的多個光學(xué)圖案，所述多個光學(xué)圖案的凹陷隨著所述光學(xué)圖案遠離所述光源而增大。此時，考慮光的效率和均勻性，所述光學(xué)圖案優(yōu)選為凹面圖案；在這種情況下，所述多個光學(xué)圖案中的每個光學(xué)圖案可以實現(xiàn)為具有相同的直徑。同時，所述多個光學(xué)圖案可均勻地排列，由此增大填充因子。另外，可以使所述光學(xué)圖案的凹陷滿足0.01到0.3的范圍。具體地，所述光學(xué)圖案可以實現(xiàn)為使得其直徑在I μ m到500 μ m的范圍內(nèi)。更具體地，所述背光單元可以包括:導(dǎo)光板，用于接收從光源發(fā)射出的光并引導(dǎo)所述光至前方，所述導(dǎo)光板包括配備有一個發(fā)光表面和與該發(fā)光表面相對的另一表面，所述另一表面配備有一個或多個·光學(xué)圖案，其中凹陷隨著所述光學(xué)圖案遠離光源而增大。此外，多個光源構(gòu)成所述光源且可形成在所述導(dǎo)光板的兩個側(cè)面或更多側(cè)面上。所述光學(xué)圖案的形狀可以通過使用微透鏡、棱鏡、錐體以及柱狀透鏡中的一個或多個形成；并且同時可以采用無需修改的導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)。同時，包括具有凹陷控制圖案的導(dǎo)光板的背光單元可以進一步包括分別形成在所述導(dǎo)光板的上表面和下表面上的擴散層和反射層。發(fā)明的有益效果通過控制形成在導(dǎo)光板中的光學(xué)圖案的凹陷，可以提高從背光單元發(fā)射出的光的效率，并保持光的均勻性。并且，因為通過增加光學(xué)圖案的數(shù)量(通過提高填充因子)，可以控制光學(xué)圖案的凹陷，從而可以容易地控制光的效率和均勻性。附圖簡要說明下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)邊式背光單元的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的形成在具有凹陷控制圖案的背光單元中圖案的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的平面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元光學(xué)功能的剖視圖；以及圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的光學(xué)特征的圖形。
具體實施例方式本發(fā)明通過實現(xiàn)配備有導(dǎo)光板的背光單元而提高發(fā)光效率、容易控制光的均勻性以及減少制造時間和成本，所述導(dǎo)光板具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中多個光學(xué)圖案被布置為使得光學(xué)圖案的凹陷從光的入射面逐漸增大。以下，將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的優(yōu)選實施例進行詳細說明。同時，如果公知的相關(guān)功能或結(jié)構(gòu)的具體描述可能會不必要地造成對本發(fā)明的主旨模糊時，則省略對應(yīng)的描述。并且，為了描述方便，附圖中各個元件的尺寸可以被夸大，其不影響對應(yīng)元件的實際尺寸。圖2是剖視圖，示出形成在具有凹陷控制圖案的導(dǎo)光板中或包含該導(dǎo)光板的背光單元中的光學(xué)圖案的形狀。參考圖2，本發(fā)明通過利用形成在導(dǎo)光板或包括導(dǎo)光板的背光單元中的光學(xué)圖案(如:微透鏡、棱鏡、錐體、或柱狀透鏡，控制傳播至導(dǎo)光板的光的反射角或反射范圍。此時，所述光學(xué)圖案可根據(jù)導(dǎo)光板的設(shè)計原理而采用單個圖案或圖案組合。在本文中，假定光學(xué)圖案米用微透鏡(micro lens)。微透鏡片是一種薄片(薄板)，在微透鏡片里，非常小的微米級的透鏡排列成規(guī)則圖案。通過使用用于導(dǎo)光板的薄片，本發(fā)明在導(dǎo)光板上形成微透鏡光學(xué)圖案。具體地，如圖2所示，作為用來定義透鏡的形狀的術(shù)語，凹陷可用如下表示:凹陷(sag)=高度(h) /直徑⑶。詳細地，對于形成在導(dǎo)光板中的整個微透鏡陣列來說，透鏡的空間周期都相同。然而，通過控制每個透鏡的尺寸，即控制凹陷，也可同時控制光的發(fā)射角度及均勻性。詳細的描述下面參照圖3對以上進行詳細描述。圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的包含導(dǎo)光板的背光單元的剖視圖。參照圖3可看出，形成在導(dǎo)光板140中的微透鏡145的光學(xué)圖案的凹陷隨著該圖案遠離光源110而增大。換句話說，當(dāng)所述微透鏡的直徑D保持在相同長度時，凹陷隨著微透鏡145距離光源110的高度h增加而增加。此時，優(yōu)選的是直徑D固定為從5 μ m到3_范圍內(nèi)的任意值，并且隨著從光源量測起的高 度h增加，凹陷增加的范圍在0.05至0.5之間；該變化范圍不需要如上限定，而是可根據(jù)導(dǎo)光板140的厚度和尺寸而改變。具體地，如果導(dǎo)光板的凹陷范圍確定在0.01到0.3,則全反射減到最小，因此可以提聞光效率。上述排列不僅是保持通過導(dǎo)光板發(fā)出的光的均勻性所需的，也是易于控制光的分布所需的。此外，形成在導(dǎo)光板140中的微透鏡145的光學(xué)圖案可以是凸面光學(xué)圖案和凹面光學(xué)圖案。然而，孔型微透鏡145的光學(xué)圖案在亮度(也被稱為光效率或光總量)和均勻性方面有更優(yōu)異的性能。圖4為根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的平面圖。參考圖4，圖4(a)示出微透鏡145的光學(xué)圖案的空間排列為不規(guī)則時的結(jié)構(gòu)。更詳細地，靠近光源110的區(qū)域的密度低，而當(dāng)越遠離光源110時，區(qū)域的密度變得越高。同時，圖4(b)示出這樣的結(jié)構(gòu)，其中微透鏡145的光學(xué)圖案的空間排列在整個導(dǎo)光板140上是規(guī)則的且當(dāng)凹陷隨著該光學(xué)圖案遠離光源110而增大。這種排列方式能提供與圖4(a)相同的均勻程度，同時也可以提高發(fā)光效率。圖5是剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的光學(xué)功能。圖5顯不由于形成在導(dǎo)光板140中的微透鏡145,從光源110射出光的傳播路徑的改變情況。如果從導(dǎo)光板140傳播的光碰上微透鏡145，則光沿著二條不同路徑中的個來傳播。所述兩條路徑中的一條路徑引導(dǎo)已穿過微透鏡145的光碰到位于底部的反射層120。當(dāng)在底部反射的光再次傳播至微透鏡145的表面時，該光的入射角超出臨界角且該光穿過擴散層150而發(fā)射至外部。另一路徑則是引導(dǎo)碰到微透鏡145的光直接從微透鏡145的表面反射且該反射角立刻超出該臨界角。反射角超出臨界角的光從導(dǎo)光板140的上表面射出。上述光傳播路徑可以通過控制微透鏡145的凹陷來實現(xiàn)。換句話說，通過根據(jù)與光源145的距離控制微透鏡145的凹陷，射出至外部的光線的角度和光射出至外部的區(qū)域可受控制，并且因此可以同時控制光的均勻性與光效率。圖6是圖表，示出根據(jù)本發(fā)明的具有凹陷控制圖案的背光單元的光學(xué)特征。參考圖6，圖6(a)示出背光單元的光學(xué)特征，其中白點圖案和擴散片形成在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)光板中。圖6(b)示出背光單元的光學(xué)特征，其中微透鏡145的圖案形成在根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板中。圖6(c)示出背光單元的光學(xué)特征，其中微透鏡145的圖案和擴散片150形成在根據(jù)本發(fā)明之的導(dǎo)光板中。如果從圖中考察光分布，圖6 (a)、6 (b)和6 (C)顯不出彼此間的光分布略有不同。在圖中，綠色線和紅色線代表光照射的方向；綠色線代表南北方向，紅色線代表東西方向。光的分布呈現(xiàn)出這樣的圖案，使得它在圖6(b)中寬而在圖6(c)中窄，因此通過控制微透鏡145的凹陷，可進一步地控制所述分布的寬度變化。同時，若考察光的均勻性，圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)都顯不出滿意的圖案。然而，在圖6(a)的情況下,光的總量是58%,表明光的效率非常低。另一方面，圖6(b)和圖6(c)分別提供光的總量為77%和74%，表明光的效率大幅提高。另外，就視角而言，圖6(b)和圖6(c)可確保比圖6(a)更寬的視角。通過控制形成在導(dǎo)光板中的光學(xué)圖案的凹陷，可以提高背光單元發(fā)出的光的效率，并且可以保持光的均勻性。同時，由于通過增加光學(xué)圖案的數(shù)量(通過提高填充因子)，可以控制光學(xué)圖案的凹陷，從而能容易地控制光的效率和均勻性。并且，與常規(guī)的制造白點圖案的方法相比，在開發(fā)時間與成本上可以更有效地制造出白點圖案。在本發(fā)明的詳細描述中已經(jīng)描述了具體實施例。然而，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以對其進行各種改進。本發(fā)明的技術(shù)原理和精神不限于本發(fā)明的上述實施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的技術(shù)原理和精神不僅由所附權(quán)利要求限定，而且，也由所附權(quán)利要求的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種具有凹陷控制圖案的導(dǎo)光板，包括: 一個發(fā)光表面和與該發(fā)光表面相對的另一表面，所述另一表面配備有一個或多個光學(xué)圖案，其中凹陷隨著所述光學(xué)圖案遠離光源而增大。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其中，所述光學(xué)圖案為形成在所述導(dǎo)光板的深度方向的凹面圖案。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板,其中,所述光學(xué)圖案中的每一個具有相同的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光板，其中，所述光學(xué)圖案均勻地布置。
5.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光板，其中，所述光學(xué)圖案的形狀通過使用微透鏡、棱鏡、錐體以及柱狀透鏡中的一個或多個而形成。
6.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光板,其中，所述光學(xué)圖案的凹陷在0.01到0.5的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)光板,其中,所述光學(xué)圖案的直徑在Iii m到3mm的范圍內(nèi)。
8.一種背光單兀，包括: 導(dǎo)光板，接收從光源發(fā)射出的光并引導(dǎo)所述光至前方，所述導(dǎo)光板包括一個發(fā)光表面和與該發(fā)光表面相對的另一表面，所述另一表面配備有一個或多個光學(xué)圖案，其中凹陷隨著所述光學(xué)圖案遠離光源而增大。
9.如權(quán)利要求8所述的背光單元，其中，所述光源形成在所述導(dǎo)光板的兩個或更多個側(cè)面上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案是形成在所述導(dǎo)光板的深度方向的凹面圖案。
11.如權(quán)利要求10所述的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案中的每一個具有相同的直徑。
12.如權(quán)利要求10所述的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案均勻地布置。
13.如權(quán)利要求11所述的具有凹陷控制圖案的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案的形狀通過使用微透鏡、棱鏡、錐體以及柱狀透鏡中的一個或多個而形成。
14.如權(quán)利要求11所述的具有凹陷控制圖案的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案的凹陷在0.01到0.3范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的具有凹陷控制圖案的背光單元，其中，所述光學(xué)圖案的直徑在I U m到500mm的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求10所述的背光單元，進一步包括分別形成在所述導(dǎo)光板的上面表和下面表上的擴散層和反射層。
全文摘要
本發(fā)明為一種具有凹陷控制圖案的背光單元，包括形成在導(dǎo)光板的側(cè)面的光源；以及形成在所述導(dǎo)光板的下表面上的多個光學(xué)圖案，其中所述光學(xué)圖案的凹陷隨著所述光學(xué)圖案遠離光源而增大。通過控制形成在導(dǎo)光板中的光學(xué)圖案的凹陷，可以提高背光單元發(fā)射出的光的效率并可以保持光的均勻性。并且，由于通過增加光學(xué)圖案的數(shù)量(通過增加填充因子)可以控制光學(xué)圖案的凹陷，能更容易地控制光的效率及均勻性。并且，與常規(guī)的制造白點圖案的方法相比，在開發(fā)時間與成本方面可更有效地制造出白點圖案。
文檔編號G02B6/00GK103221880SQ201180054147
公開日2013年7月24日 申請日期2011年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者李東炫, 成東默, 洪范善, 嚴(yán)俊弼 申請人:Lg伊諾特有限公司