专利名称：用于制造导光板的装置和具有该导光板的背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造可以提高光效率和亮度的导光板的装置以及一种具有该导光板的背光单元。
背景技术：
一般而言，作为利用液晶来显示图像的一种平板显示设备，液晶显示设备被广泛用于各行各业中，这是由于液晶显示设备相对于其他显示设备具有更薄、更轻并且具有更低的驱动电压和更低的功耗的优点。因为液晶显示设备的用于显示图像的液晶板是不能对液晶板自身发光的非发光器件，所以液晶板需要背光单元来供应光。参照图1A，背光单元的导光板12的表面上印刷有墨水图案(ink pattern) 16。墨水图案16使在导光板12内部全反射并行进的光发生散射，以发射到导光板12的外部，并且反射片14或扩散片使光散射或会聚以增强光的亮度。在该实例中，因为从导光板12发射的角度为65° 85°，该角度由于导光板12和空气之间折射率的差异而非常大，所以难以调整该角度。如图IB中所示，为了通过汇聚光而使得以该大角度发射的光的亮度更高， 要使用扩散片和棱镜片来调整光分布，使得亮度在零度光发射角处很高。因此，现有技术的背光单元的问题在于由于仅用导光板12难以进行光发射分布调整，所以需要依赖于散射片和棱镜片来改变光分布，从而导致了由于提供扩散片和棱镜片而造成的背光单元的成本增加和总厚度增加的问题。此外，现有技术的导光板12上几微米的非常低的墨水图案16使得光发射角度的
调整非常困难。
发明内容
因此，本发明致力于一种用于制造导光板的装置和具有该导光板的背光单元。本发明的目的在于提供一种用于制造导光板的装置和具有该导光板的背光单元， 所述导光板可以提高光效率和亮度。将在下文的描述中部分阐述本公开的另外的优点、目的和特征，并且所述另外的优点、目的和特征在本领域技术人员查阅了下文后将部分变得显而易见，或者可以从本发明的实践获知。可以通过说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得本发明的目的和其他优点。为了实现这些目的和其他优点，并且根据如本文所实施和广泛描述的本发明的目的，一种背光单元包括光源，其用于生成光；以及导光板，其用于引导从所述光源入射到其上的光，所述导光板具有形成在其正面用于将由此引导的光向上发射的上部图案，和形成在其背面用于反射或折射光的下部图案，其中，所述导光板的下部图案被形成为两个斜面以对顶角(vertical angle)相交的凹雕图案(intaglio pattern)，并且所述两个斜面中的那个来自光源的光入射到的一个斜面具有45° 55°的角度。
所述下部图案通过将激光束导向至挤压板而被形成为具有光滑且平坦的表面。所述下部图案的长度为600 800 μ m,宽度为50 300 μ m,高度为50 150 μ m。所述下部图案的所述斜面被布置为垂直于光在所述导光板中的行进方向，并且所述下部图案的长度方向平行于所述光源的布置方向。所述上部图案被形成为垂直于所述下部图案的长度方向的透镜形状，并且具有 0. 06 0. 99的高宽比。所述下部图案被形成为具有随所述下部图案远离所述光源而变得更高的密度。在所述光源位于所述导光板的一侧的情况下，所述下部图案的间隔(spacing)随着所述下部图案从所述导光板的光入射部分到所述导光板的光面对部分而变得更小，而在所述光源位于所述导光板的相反侧的情况下，所述下部图案的间隔随着所述下部图案从所述导光板的该相反侧去往所述导光板的中间部分而变得更小。所述背光单元还包括位于所述导光板的正面(front)的棱镜片，其中，所述棱镜片包括基膜；以及形成在所述基膜的正面的棱镜部分，其具有对顶角均为85 95°的连续布置的山图案和谷图案。所述山图案具有尖形峰或圆形峰。所述棱镜部分包括至少两个形状彼此不同的山图案。所述棱镜部分由液体折射率为1. 55 1. 65的光固化(photo-setting)树脂形成。所述山图案的两个斜面中的至少任意一个被形成为与所述上部图案的斜面中的至少任意一个成0 45°的角。所述山图案和所述谷图案被布置为平行于所述上部图案。本发明的另一方面提供了一种用于制造导光板的装置，所述导光板弓I导从光源入射到其上的光，并且将由此引导的光向上发射，该装置包括上部图案形成单元，用于在所述导光板的正面形成上部图案；以及激光机器，用于将激光束导向所述导光板的背面，以形成对光进行反射或折射的下部图案，其中，所述下部图案被形成为两个斜面以对顶角相交的凹雕图案，并且所述两个斜面中的来自所述光源的光入射到上面的一个斜面具有45 55°的角度。所述下部图案通过将激光束导向至挤压板而被形成为具有平坦且光滑的表面，并且所述下部图案的所述斜面被布置为垂直于光在所述导光板中的行进方向，并且所述下部图案的长度方向平行于所述光源的布置方向。所述上部图案被形成为垂直于所述下部图案的长度方向的透镜形状，并且，所述上部图案形成单元是具有凹部的挤压辊或印制模，所述凹部具有所述上部图案的倒置形状 (inverted shape)0应当理解，前文对本发明的一般性描述和后文对本发明的详细描述均是示例性和解释性的，并且意图提供对要求保护的发明的进一步的解释。
被包括来提供对本公开的进一步理解并被并入本申请构成本申请的一部分的附图例示了本公开的实施方式，并且与说明书一起用来解释本公开的原理。在附图中
图IA图示了现有技术背光单元的截面。图IB图示了示出使用现有技术中的扩散片和棱镜片进行光分布调整处理的示意图。图2图示了根据本发明优选实施方式的背光单元的立体图。图3图示了图2中的上部图案和下部图案的立体图。图4A和4B分别图示了图3中由线“ I-I，，和“ II-II，，截取的截面。图5图示了根据本发明优选实施方式的背光单元的下部图案的细节的立体图。图6图示了排布不同于图5中的下部图案的下部图案的立体图。图7A和7B分别图示了用于解释图6中的下部图案的倾斜平面角的截面。图8A和8B图示了示出图3中的下部图案的变型的图。图9A-9C分别图示了用于解释根据激光加工工艺的工艺条件而调整的本发明的下部图案的倾角、宽度和长度的图。图10图示了本发明的逐段驱动的背光单元的图。图11图示了示出来自根据本发明第一优选实施方式的导光板的光的视角相对于亮度的特性的图。图12图示了根据本发明第二优选实施方式的背光单元的立体图。图13图示了图12中的背光单元的截面。图14图示了示出图12中的棱镜片内的棱镜部分的对顶角度相对于亮度的特性的图。图15图示了示出图12中的棱镜片的变型的截面。图16A-16D分别图示了示出包括扩散层的棱镜片的截面。图17A和17B图示了示出用于制造根据本发明第一优选实施方式的导光板的方法的步骤的立体图。图18A-18C图示了示出用于制造根据本发明第二优选实施方式的导光板的方法的步骤的立体图。图19图示了现有技术中的通过对板进行铸造而形成的导光板的截面。图20图示了应用了图12中的背光单元的液晶显示设备。
具体实施例方式现在将详细参照本发明的具体实施方式
，在附图中图示了本发明的实施例。只要可能，在整个附图中将使用相同的标号来指代相同或相似的部分。图2图示了根据本发明优选实施方式的背光单元的立体图。参照图2，背光单元110包括光源120、导光板130和反射片160。光源120被安装到被施加了电力的光源电路板140上从而产生光。光源120是发光二极管LED、冷阴极荧光灯CCFL和外部电极荧光灯EEFL中的任何一种。从光源120发射的光直接入射到导光板130内部，或者在围绕光源120形成的光源壳体(未示出)处被反射并入射到导光板130内部。并且，光源120被形成为面对导光板130的至少一侧。例如，光源120形成在2个垂直结构中，使得光源120面对导光板130的相对端面，以降低功耗并节省成本。
6
反射片160被布置在导光板130下方，以将来自光源120的通过导光板130的背面射向导光板130外侧的一些光朝向导光板130反射。导光板130被布置为面对光源120，以引导从光源120入射到其上的光，并扩散和会聚由导光板130自身引导的光从导光板130的前表面发射。如图3、4A和4B所示，导光板130具有基层132、上部图案134和下部图案136。基层132、上部图案134和下部图案 136由相同材料形成为一体。例如，基层132、上部图案134和下部图案136由通过激光束而熔化的挤压板材形成，例如折射率大于空气的有机玻璃PMMA。基层132引导来自光源120的光，以将光均勻地分布在基层132的整个内部。下部图案136被形成为布置成与上部图案134垂直的Z字形(如图5中所示)，或者布置成在一条线上(如图6中所示)。下部图案136具有以图7A中所示的圆对顶角或者以图7B中所示的尖对顶角凹雕在导光板130的背面的棱镜部分。并且，下部图案136被形成为具有随着下部图案136远离光源120而变得更高的密度。即，如图8A中所示，当光源120位于导光板130的一侧时，下部图案136的密度随着下部图案136从导光板130的光入射部分去往导光板130的光面对(facing)部分而变得更高。导光板130的光面对部分与导光板130的光入射部分是相对的。据此，导光板130 的与光面对部分相邻的下部图案136的间隔比导光板130的与光入射部分相邻的下部图案 136之间的间隔要小(dl < d2)。参照图8A，在光源120位于导光板130的相对侧的情况下，下部图案136的密度随着下部图案136从导光板130的相对侧去往导光板130的中间部分而变得更高。据此，位于中间部分的下部图案136的间隔比与导光板130的相对侧上的光入射部分相邻的下部图案136之间的间隔要小(dl < d2)。密度随下部图案136变得远离光源120而更高的下部图案136防止了在上部图案 132的长度方向上行进的光泄漏到除了导光板130的光发射表面之外的其他表面(例如，光反射部分)，由此防止了光损失。下部图案136是通过激光加工形成的。在该实例中，可以通过调整激光束的焦点位置、加工头移动时间段、激光功率输出、透镜的孔径和焦距，来形成下部图案136的斜面的角度θ、下部图案136的长度L以及下部图案136的宽度W。具体而言，如图9Α中所示， 通过改变激光加工条件，可以调整下部图案136的斜面的角度。在该实例中，如表1中所示， 为了使垂直于导光板130的亮度分量最大，将来自光源120的光入射到其上的斜面的角度 θ形成为45° 55°。表 1
斜面的角度30度50度70度亮度16%100%24% 详细来讲，参照图8Α，在光源120位于导光板一侧的情况下，下部图案136的两个斜面中面对光源120的一个具有40° 55°的角度，而如图8Β中所示，在光源120位于导光板130的相对侧的情况下，下部图案136的两个斜面都具有40° 55°的角度，因为这两个斜面分别面对光源120，以使得彼此相邻的斜面的长度相同。并且，下部图案136和导光板130的背面所形成的角度为135 140°。并且，参照图9B，下部图案136的长度L被形成为比其宽度W要大，并且下部图案 136的高度与下部图案136的宽度W之比H/W被形成为0. 2 0. 5。例如，下部图案136的长度L为600 800 μ m,宽度W为50 300 μ m,高度H为10 150 μ m。参照图9C，因为下部图案136是通过激光加工而形成的，所以下部图案136的斜面也具有光滑且平坦的表面。因此，从光源120入射到导光板130上并且经基层132引导的光在下部图案136 的斜面处被反射或折射，并且经反射或折射的光由此朝上部图案134行进。上部图案134会聚由基层132引导的光，并且由此向上发射由上部图案134会聚的光。为此，如图4A和4B中所示，多个上部图案134被分别形成为排布在光源120的排布方向上(即，Y轴方向)的透镜形状。上部图案134可以通过将导光板130的光发射角度形成为垂直于导光板130，即垂直于上部图案134的布置方向，来提高亮度。因为通过上部图案134入射在导光板130上的光在上部图案134的长度方向径直地行进，所以对导光板130进行分段驱动是可能的。S卩，如图10中所示，导光板130被分段成多个导光区域Al、A2和A3，以对位于背光单元正面上侧的液晶板进行分段驱动。并且，上部图案134的高度小于上部图案134的宽度。例如，上部图案134的高度与上部图案134的宽度之比被形成为0. 06 0. 99。如果满足以上条件，则因为与由于总反射条件的破坏而导致发射光的现有技术的导光板相比，入射在导光板130的光入射部分上的光通过光反射部分泄漏而造成的光损失程度降低，所以从导光板130的光发射部分发射的光的质量可以得到提高。如果高度变得高于以上条件而未能满足以上条件，则光发射质量的提高变得不显著。图11图示了示出来自根据本发明第一优选实施方式的导光板的光的视角相对于亮度的特性的图。参照图11，本发明的导光板130在0度视角处(垂直于导光板130的正面)表现出了最大的亮度分布，这类似于具有散射片和棱镜片的现有技术背光单元的光发射角度。 因此，因为本发明的导光板130即使没有现有技术的散射片和棱镜片也在0度视角处表现出了最大的亮度分布，所以可节省散射片和棱镜片的成本，并且因为背光单元的总厚度可以减小，所以制造更薄且更轻的液晶显示设备变为可能。此外，与其上堆叠有两片散射片的背光单元相比，本发明的导光板130的亮度平均提高了 15%。图12图示了根据本发明第二优选实施方式的背光单元的立体图。除了导光板130上的棱镜片102之外，图12中示出的背光单元具有与图2中示出的背光单元相同的部件。因此，将省略相同部件的详细描述。参照图12，棱镜片102包括基膜106和位于基膜上的棱镜部分104。参照图13，基膜106位于导光板130上，用于透射来自导光板130的光。为此，基膜106由透光材料形成，例如有机玻璃PMMA或聚乙二醇对苯二甲酸酯PET。棱镜部分104会聚来自导光板130的光，以增强亮度。棱镜部分104由折射率不同于空气而类似于玻璃的折射率的材料形成。例如，棱镜部分104由液体折射率为1. 55 1. 65的光固化树脂形成。棱镜部分104具有平行于导光板130的上部图案布置的山图案和谷图案。在该实例中，棱镜部分104的山图案的对顶角α被形成为85 95°。S卩，如图14中所示，可以知道，如果导光板130的光发射分布是垂直的，则当棱镜部分104的山图案的对顶角为85 95°时亮度最高。并且，如图2中所示，还可以知道，当导光板130的下部图案136的斜面的角度θ为40 55°时亮度最高，并且棱镜部分104的山图案具有90° 的对顶角
权利要求
1.一种背光单元，该背光单元包括光源，其用于生成光；以及导光板，其用于引导从所述光源入射到其上的光，所述导光板具有上部图案和下部图案，所述上部图案形成在所述导光板的正面、用于将由此引导的光向上发射，而所述下部图案形成在所述导光板的背面、用于对光进行反射或折射，其中，所述导光板的所述下部图案被形成为两个斜面以对顶角相交的凹雕图案，并且所述两个斜面中的来自所述光源的光入射到上面的一个斜面具有45° 55°的角度。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述下部图案通过将激光束导向至挤压板而被形成为具有光滑且平坦的表面。
3.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述下部图案的长度为600 800μ m,宽度为50 300 μ m,高度为50 150 μ m。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述下部图案的所述斜面被布置为垂直于光在所述导光板中的行进方向，并且所述下部图案的长度方向平行于所述光源的布置方向。
5.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述上部图案被形成为垂直于所述下部图案的长度方向的透镜形状，并且具有0. 06 0. 99的高宽比。
6.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述下部图案被形成为密度随所述下部图案远离所述光源而变得更高。
7.根据权利要求6所述的背光单元，其中，当所述光源位于所述导光板的一侧上时，所述下部图案的间隔随着所述下部图案从所述导光板的光入射部分到所述导光板的光面对部分而变得更小，并且当所述光源位于所述导光板的相反侧上时，所述下部图案的间隔随着所述下部图案从所述导光板的该相反侧到所述导光板的中间部分而变得更小。
8.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括位于所述导光板的正面的棱镜片，其中，所述棱镜片包括基膜；以及形成在所述基膜的正面的棱镜部分，其具有对顶角均为85 95°的连续布置的山图案和谷图案。
9.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述山图案具有尖形峰或圆形峰。
10.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述棱镜部分包括至少两个形状彼此不同的山图案。
11.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述棱镜部分由液体折射率为1.55 1.65的光固化树脂形成。
12.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述山图案的所述两个斜面中的至少任意一个被形成为与所述上部图案的所述斜面中的至少任意一个成0 45°的角。
13.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述山图案和所述谷图案被布置为平行于所述上部图案。
14.一种用于制造导光板的装置，所述导光板引导从光源入射到其上的光，并且将由此引导的光向上发射，该装置包括上部图案形成单元，其用于在所述导光板的正面上形成上部图案；以及激光机器，其用于将激光束导向所述导光板的背面，以形成对光进行反射或折射的下部图案，其中，所述下部图案被形成为两个斜面以对顶角相交的凹雕图案，并且所述两个斜面中的来自所述光源的光入射到上面的一个斜面具有45 55°的角度。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述下部图案通过将激光束导向至挤压板而被形成为具有平坦且光滑的表面，并且所述下部图案的所述斜面被布置为垂直于光在所述导光板中的行进方向，并且所述下部图案的长度方向平行于所述光源的布置方向。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述上部图案被形成为垂直于所述下部图案的长度方向的透镜形状，并且，所述上部图案形成单元是具有凹部的挤压辊或印制模，所述凹部具有所述上部图案的倒置形状。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造导光板的装置和具有该导光板的背光单元，该导光板可以提高光效率和亮度。该背光单元包括光源，其用于生成光；以及导光板，其用于引导从光源入射到其上的光，导光板具有上部图案和下部图案，上部图案形成在导光板的正面、用于将由此引导的光向上发射，而下部图案形成在导光板的背面、用于对光进行反射或折射，其中，导光板的下部图案被形成为两个斜面以对顶角相交的凹雕图案，并且这两个斜面中的来自光源的光入射到上面的一个斜面具有45°～55°的角度。
文档编号F21S8/00GK102313195SQ20101058677
公开日2012年1月11日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年7月6日
发明者吴荣植, 朴栽贤, 朴珉洙, 金善万, 金杞彬 申请人:乐金显示有限公司