專利名稱：提高光效的背光組件及設有該背光組件的顯示器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種背光組件及設有該背光組件的顯示器件，尤其涉及一種設有改良棱鏡片的背光組件及設有該背光組件的顯示器件，以提高光效。
背景技術：
近來，隨著半導體技術的快速發展，對具有更高性能的小尺寸輕型顯示器件的需求已經顯著增長。
液晶顯示(LCD)器件通常具有小尺寸輕型低能耗的性質。因此，LCD器件作為現有陰極射線管(CRT)的替代品而倍受關注。目前，LCD器件被廣泛用于幾乎所有需要顯示器件的信息處理裝置中。
在通常的LCD器件中，通過向特定分子排列施加電壓使之改變成另一種分子排列，然后液晶盒光學特性的改變，諸如雙折射、光旋轉功率、二向色性、光散射等，被轉換成視覺變化。即，通常的LCD器件為光接收型顯示器件，其基于液晶盒的光調制而顯示信息。
LCD器件在接收背光組件的光之后在LCD面板上顯示圖像。從背光組件內包含的燈發出的光經由導光板(LGP，light guiding plate)被導向并穿過位于LGP上的光學片，然后被提供到LCD面板，此時具有增強的亮度。包含在光學片內的棱鏡片將來自所有方向的入射光沿LCD面板方向聚集。然而，當棱鏡片上沾有顆粒或棱鏡片被損時，光聚集效率會降低，由此LCD器件顯示質量變差。
通常，在LCD器件中，兩棱鏡片以各偏振面互相成直角的方式疊置。這樣，盡管所有方向的入射光可被聚集，但由于穿過該兩棱鏡片的透射而使得亮度降低。尤其是，當光沿垂直于下棱鏡片的棱鏡構成方向的方向傳播時，可能會使光返回下棱鏡片而沒有穿過上棱鏡片。從而，LCD器件的顯示質量因光損失而變差。
發明內容
本發明提供一種設有能夠高效聚集光的棱鏡片的背光組件。
另外，本發明提供一種設有該背光組件的顯示器件。
根據本發明的背光組件包括發光光源，引導從光源發出的光的LGP，以及位于LGP上用于收集由光源發出的光的棱鏡片。在一個實施例中，在棱鏡片上沿一個方向不連續地形成有多個棱鏡。在另一個實施例中，各棱鏡沿著其寬度方向的橫截面的上表面部形成一個弧形。
在這些棱鏡中，第一棱鏡的高度與相鄰的第二棱鏡的高度不同。第一和第二棱鏡的高度比可在大約2.5至大約4.0的范圍內。第一和第二棱鏡之間的高度差可在大約10微米至大約25微米的范圍內。
入射在第一和第二棱鏡上的大約85％至大約95％的光由第一棱鏡發出，剩下的由第二棱鏡發出。
在一個實施例中，理想的是棱鏡高度向棱鏡的兩端遞減。在另一個實施例中，還理想的是棱鏡寬度向棱鏡的兩端遞減。在又一個實施例中，棱鏡垂角大致為直角。
在一個實施例中，顯示器件包括顯示圖像的面板單元，及向面板單元提供光的背光組件。背光組件包括發光光源，引導光源發出的光的LGP，及位于光導板上的棱鏡片。從光源發出的光被LGP引導之后，被棱鏡片收集。在一個實施例中，在棱鏡片上沿一個方向不連續地形成有多個棱鏡。在另一個實施例中，當棱鏡的橫截面沿棱鏡寬度方向截取時，棱鏡橫截面的上表面部形成一個弧形。
在多個棱鏡中，第一棱鏡的高度可與相鄰第一棱鏡的第二棱鏡的高度不同。第一和第二棱鏡的高度比可在大約2.5至大約4.0的范圍內。第一和第二棱鏡之間的高度差可在大約10微米至大約25微米的范圍內。
入射在第一和第二棱鏡上的大約85％至大約95％的光由第一棱鏡發出，而剩下的由第二棱鏡發出。
在一個示例性實施例中，理想的是棱鏡高度向棱鏡兩端遞減。在另一個實施例中，還理想的是棱鏡寬度向棱鏡兩端遞減，其中，棱鏡垂角大致為直角。面板單元可以是LCD面板。
本發明上述及其它特征與優點將在參照附圖對其示例性實施例的詳細描述中變得清晰，其中圖1是本發明一個示例性實施例中設有背光組件的顯示器件的剖視圖；圖2是本發明一個示例性實施例中的圖1的顯示器件組裝透視圖；圖3是本發明一個示例性實施例中的沿圖2的線III-III截取的橫截面圖；圖4是本發明一個示例性實施例中的包括在背光組件中的棱鏡片的示意簡圖；圖5是本發明一個實施例中的沿圖4的線V-V截取的橫截面圖；圖6A和6B分別是本發明實驗性實施例與現有技術比較例亮度分布的圖解表示圖。
具體實施例方式
應當注意，在這里，術語“第一”、“第二”等并不表示任何順序或重要性，而是用于元件之間的區別，并且術語“該”、“一”、“一個”不并不表示對數量的限制，而是表示存在至少一個參考的部件。另外，這里公開的所有范圍都是包含端點的及，而且是可以獨立組合的。
以下，將參照圖1-圖5描述本發明的實施例。在附圖中，層、膜及區的厚度為了清楚起見而被夸大了。在整個說明中，相似的數字指的是相似的元件。應當理解，當諸如層、膜、區或基板的元件被稱作位于另一元件“之上”時，該元件可以直接位于其它元件之上或可存在插入元件。本發明的這些實施例僅僅用于解釋本發明而并非對本發明的限制。
圖1示出依照本發明的一個實施例，設有背光組件70的顯示器件1000的分解狀態。在圖1中顯示器件1000的結構只是用于解釋本發明，本發明并未限于此。因而，本發明還可適于具有其它結構的顯示器件。
圖1中示出的顯示器件包括提供光的背光組件70及接收光而顯示圖像的面板單元50。頂盤60將面板單元50固定到背光組件70上。
面板單元組件40包括面板單元50；驅動集成電路(IC)封裝43、44；及印刷電路板(PCB)42。驅動IC封裝可以是膜上芯片(COF)或載帶封裝(TCP)。
雖然面板單元50在圖1中顯示為LCD面板，但這只是用于解釋本發明，而并未限于此。因此，還可采用除LCD面板之外的其它面板。
面板單元50包括具有多個TFT的TFT(thin film transistor，薄膜晶體管)面板51、設置在TFT面板51之上的濾色器面板53、以及注入在該兩個面板之間包含液晶(未示出)的材料。設置在濾色器面板53的上部和TFT面板51下部的偏振器(未示出)使由背光組件70提供的光偏振化。
TFT面板51是一塊透明玻璃板，在其上，多個薄膜晶體管形成為矩陣狀，多條數據線分別連接到晶體管的各個源極端，及多條柵極線分別連接到晶體管的各個柵極端。另外，由導電材料如透明氧化銦錫(ITO，indium tinoxide)制成的像素電極連接到漏極端。
當電信號從PCB 42施加到面板單元50的數據線和柵極線時，電信號就被施加給TFT的源極端和柵極端。TFT依據該電信號可以以這種方式開啟或斷開，即使得利于從像素輸出所需的電信號通過TFT的漏極端輸出。
在一個實施例中，濾色器面板53設置于TFT面板51上并面對TFT面板51。濾色器面板53是一個其上放置有RGB(“紅、綠、藍”)像素的面板。當光入射到這些像素上時，與光的相互作用可以促進想要顏色的形成。這些像素采用例如薄膜加工法形成。濾色器面板53的整個表面涂有ITO制成的公共電極。當通過向TFT的柵極端和源極端施加電能而使薄膜晶體管開啟時，在濾色器面板53的像素電極和公共電極之間形成一個電場。該3電場改變TFT面板51和濾色器面板53之間注入的液晶分子的取向角。光的透射率根據該取向角而變化，以便獲得理想的像素輸出。
為了控制面板單元50液晶的取向角及控制獲得這樣一個取向角所需的時間，向TFT的柵極線和數據線施加驅動信號及時鐘信號。每個驅動IC封裝43、44確定數據驅動信號和柵極驅動信號的適用時間。
從面板單元50外部接收圖像信號并向數據線和柵極線施加驅動信號的PCB 42，連接到附著于面板單元50的驅動IC封裝44。PCB 42產生數據驅動信號及柵極驅動信號以驅動顯示器件1000。PCB 42還產生多個用于以定時方式施加這種信號的驅動信號，并分別向面板單元50的柵極線和數據線施加柵極驅動信號和數據驅動信號。
背光組件70設在面板單元組件40的下部之下，以向面板單元50供給均勻光。
背光組件70的上部和下部分別被上模架62和下模架66牢固保持。背光組件70包括光源74、光源蓋76、LGP導光板78、反射片79、以及光學片72。這些元件容納在底座64中。
從光源74發出的光進入LGP 78的側面。光源蓋76覆蓋光源74并為其提供保護。進入LGP 78的光在LGP 78中均勻地漫射并被LGP 78導向到光學片72中。反射片79被設置在LGP 78的下面并反射光，由此使光損失最小化。光學片72增強了光的亮度并將其提供至面板單元50。
雖然在圖1中光源74為一個燈具，但這只是用于解釋本發明，而本發明不限于此。因此，其它除燈以外的光源也可以被采用，如果需要的話。
在底座64的后側安裝有變換器(未示出)和控制板(未示出)。變換器將外部功率(例如電功率)轉換為恒壓功率源并將其提供給光源。控制板連接到PCB 42并將模擬信號轉換為數字信號以將其提供到面板單元50。
光學片72包括保護片14、棱鏡片10、12及漫射片18。棱鏡片10、12包括上棱鏡片12和下棱鏡片10。被LGP 78引導并從其頂面射出的光通過漫射片18均勻地漫射，并在穿過棱鏡片10、12的同時收集。LGP 78的頂面面對著漫射片18。形成在各自棱鏡片10、12上的棱鏡具有三維結構，以使被漫射片18漫射的光可以被有效收集并可以被更均勻地漫射。保護片14設在上棱鏡片12上以保護包含于其中的棱鏡。
圖1中示出的光學片72的結構只用于解釋本發明，本發明并未限于此。因此，光學片72可改進為其它想要的結構。尤其是，如圖1所示，盡管棱鏡片10、12包括上棱鏡片12和下棱鏡片10，但這只用于解釋本發明，本發明并未限于此。因此，僅一個棱鏡片也可用來代替兩個棱鏡片。
圖1中示出的放大的圈是形成在下棱鏡片10上的棱鏡100的放大視圖。如圖1放大的圈所示，多個棱鏡100沿一個方向不連續地形成在下棱鏡片10上。各棱鏡100可具有一個形狀，其沿著Y方向并肩排列、沿X方向端對端排列。每個棱鏡100的高度(Z方向)向其兩端遞減，其為每個棱鏡100的寬度。多個棱鏡還可以相似的方式形成在上棱鏡片12上。于是，形成在上棱鏡片12上的棱鏡可以形成為三維橫跨下棱鏡片10的棱鏡。換言之，上棱鏡片12上的各棱鏡在X方向并肩而在Y方向端對端地延伸。本領域技術人員很容易理解形成這種棱鏡的方法。圖2示出了各部件組裝在一起時的顯示器件1000。
光在穿過棱鏡片后，被供給到面板單元50以顯示想要的圖像。即，使所有已經穿過棱鏡片的光在Z方向上傳播，因此顯示具有增強亮度的圖像。以下，將參照圖3詳細描述獲得具有增強亮度的圖像的原理。
圖3是沿著圖2的線III-III的橫截面圖。圖3顯示的是光被下棱鏡片10聚集并被射出的狀態。
如圖3放大的圈所示，棱鏡100形成在下棱鏡片10上。如圖3所示，每個棱鏡100的上表面部1011截面形成弧形。棱鏡100的截面通過沿著棱鏡100的寬度方向切割棱鏡100而形成。當棱鏡100的上表面部1011形成一個圓角狀時，光在棱鏡100內的損失可最小化。因此，如箭頭所示，棱鏡100中的光在上表面部1011會聚，由此向面板單元50平滑出射。入射到棱鏡100側面的一部分光被全反射并從另一個棱鏡100射出。
另外，互相鄰接的棱鏡101、103形成為不同高度，以此有效會聚光線。
以下，將參照圖4和圖5對本發明實施例中包括在背光組件中的棱鏡片進行說明。
圖4顯示出圖1所示的上棱鏡片12。圖4中放大的圈顯示形成在上棱鏡片12上的棱鏡120的結構。棱鏡120與下棱鏡片10(圖1所示)上所形成的棱鏡100相似。然而，上棱鏡片中的棱鏡120的形成方向與下棱鏡片中的棱鏡100的形成方向不同。在一個實施例中，上棱鏡片中的棱鏡120的形成方向與下棱鏡片中棱鏡100的形成方向大致成直角。在另一個實施例中，下棱鏡片的棱鏡120的寬度與下棱鏡片中棱鏡100的寬度成一個角度。優選地，該角度大致為直角。
如圖4所示，尺寸不同的棱鏡121、123互相鄰接。這樣的棱鏡121、123之間的關系將參照圖5進行描述。
圖5是沿著圖4中線V-V截取的橫截面圖，示出了沿著棱鏡121、123寬度方向截取的棱鏡121、123橫截面的頂面部。在該實施例中，棱鏡120的剖切面與上棱鏡片12的水平面之間的垂角(α)大致形成一個直角。
如圖5所示，第一棱鏡121和第二棱鏡123的高度互相不同，并且，第一棱鏡與第二棱鏡的高度比在大約2.5至大約4.0的范圍之內。此處，第一棱鏡121和第二棱鏡123為棱鏡120中相互鄰接的棱鏡。如果第一棱鏡121的高度h1與第二棱鏡123的高度h2的比小于2.5，則棱鏡片外觀不良。另外，如果第一棱鏡121的高度h1與第二棱鏡123的高度h2的比高于4.0，則棱鏡片12的表面將變得太不平坦從而使入射光難以聚集。
為了詳細說明第一棱鏡121的高度h1與第二棱鏡123的高度h2的關系，期望的是第一棱鏡121的高度h1與第二棱鏡123的高度h2之間的差在大約10微米至大約25微米的范圍之內。如果高度差小于大約10微米，則棱鏡高度沒有實質差別，然而由此導致的棱鏡片的外觀變差。另一方面，如果高度差大于大約25微米，則光線難以聚集。
如上所述，由于第一棱鏡121的高度h1與第二棱鏡123的高度h2具有特定關系，因此入射到第一棱鏡121及第二棱鏡123上的大約85％至大約95％的光只從第一棱鏡121射出，而剩下的光從第二棱鏡123射出。結果，光從棱鏡片12有效射出。
下面的實施例只是示例性的而非限定性的，用以說明此處描述的本發明的各種實施實施方式。盡管這些例子闡述本發明所選擇的實施方式，但應該注意本發明并未限于此。
實施例下面的實施例用于闡述包含此處描述的棱鏡片的背光組件與帶有由3M公司生產的作為比較的棱鏡片的背光組件之間的差別。由3M生產的棱鏡片具有若干連續形成在僅一個方向上的棱鏡。
關于3M生產的棱鏡片，形成在頂面上的棱鏡節距為50微米并且垂角為90°。和現有技術一樣，本發明背光組件中采用兩個棱鏡片。
本例子中，除棱鏡片外，包括在本發明背光組件內的大部分其它部件與現有技術比較例中采用的相似。圖6A和圖6B分別為示意性示出本發明實驗例和現有技術比較例的亮度分布的圖表。在圖6A和6B中，中心部(色圖中為紅色)顯示一個亮區而環繞部(色圖中為藍色)顯示暗區。每種色的亮度采用圖6A和6B右側所示的色帶表示。對于整個方向的亮度分布，對應于最大亮度的50％的點的角度，即，半值寬度在表1中示出。在圖6A和6B中，采用紅實線表示影響對比度的半值寬度。
表1
如表1所示，對本發明實驗例與現有技術比較例做比較發現，對于本發明的實驗例，垂直邊和水平邊的半值寬度在+向及-向延伸大約2°。這些結果顯示，本發明棱鏡片與3M生產的作為比較的棱鏡片相比在給定亮度的區域方面得以增加。這也可從圖6A和6B中看出，在圖6A中用實線圈出的區域比圖6B中實線圈出的區域要大些。因此，本發明棱鏡片可允許比3M生產的棱鏡片具有更廣的光視角。
如上所述，在包括本發明棱鏡片的背光組件中，棱鏡截面的頂面部形成一個弧形，由此使光損失最小化。
另外，由于這些棱鏡中第一棱鏡和第二棱鏡的高度互相不同，因此棱鏡片的外觀得到改善。
本發明棱鏡片以這種方式生產，即使得棱鏡高度向棱鏡兩端遞減、并且棱鏡寬度向棱鏡兩端遞減，從而不平坦棱鏡得以形成，由此有效收集光線。
在一個實施例中，由于第一和第二棱鏡的高度比在大約2.5至大約4的范圍內，因此亮度可大大提高。
在另一個實施例中，由于第一棱鏡和第二棱鏡的高度差在大約10微米到大約25微米的范圍內，因此亮度可大大提高。
在又一個實施例中，由于入射到第一和第二棱鏡的光的大約85％至大約95％只從第一棱鏡射出而剩下的從第二棱鏡射出，因此亮度可被大大提高并且光視角也可擴展。
在又一個實施例中，由于棱鏡的垂角大致為直角，因此光損失可基本上被最小化。
在又一個實施例中，由于顯示器件包括上述棱鏡片，因此顯示質量顯著提高。
盡管上面已經描述了本發明，但對于那些本領域熟練技術人員來說，應當理解，可以對本發明作出各種沒有脫離其由所附權利要求限定的精神和范圍的變化和修改。
本申請要求于2004年8月13日提交的韓國專利申請No.2004-0064024的優先權，其全文內容引入此文作為參考。
權利要求
1.一種背光組件，包括一發光的光源；一引導該光源發出的光的導光板；及一位于該導光板上的棱鏡片，該棱鏡片收集所述光源發出的光；其中，在所述棱鏡片上沿一個方向不連續地形成有多個棱鏡，并且在沿著所述各棱鏡的寬度方向截取橫截面時，所述各棱鏡的橫截面的頂面部形成一弧形。
2.如權利要求1所述的背光組件，其中在所述多個棱鏡中，一第一棱鏡的高度與鄰接該第一棱鏡的一第二棱鏡的高度不同。
3.如權利要求2所述的背光組件，其中所述第一棱鏡和所述第二棱鏡的高度比在約2.5至約4.0的范圍內。
4.如權利要求2所述的背光組件，其中所述第一棱鏡和所述第二棱鏡之間的高度差在約10微米至25微米的范圍內。
5.如權利要求2所述的背光組件，其中入射到所述第一棱鏡和所述第二棱鏡的光的約85％至約95％從所述第一棱鏡射出，剩余的光從所述第二棱鏡射出。
6.如權利要求1所述的背光組件，其中所述棱鏡片的棱鏡高度向該棱鏡的兩端遞減。
7.如權利要求6所述的背光組件，其中所述棱鏡片的棱鏡寬度向該棱鏡的兩端遞減。
8.如權利要求1所述的背光組件，其中所述棱鏡片的棱鏡的垂角大致為直角，其中該垂角是指所述棱鏡片的橫截面的剖切面和水平面之間的角。
9.如權利要求1所述的背光組件，其中還包括另一鄰接所述棱鏡片而設的棱鏡片，該另一棱鏡片包括不連續形成在該另一棱鏡上的多個棱鏡，其中，所述棱鏡片中的棱鏡形成方向與所述另一棱鏡片中的棱鏡形成方向大致成直角。
10.一種顯示器件，包括一顯示圖像的面板單元，及一向該面板單元提供光的背光組件，其中該背光組件包括一發光的光源；一引導該光源發出的光的導光板；及一位于該導光板上的棱鏡片，該棱鏡片收集所述光源發出的光；其中，在所述棱鏡片上沿一個方向不連續地形成有多個棱鏡，在沿著所述各棱鏡的寬度方向截取橫截面時，所述各棱鏡的橫截面的頂面部形成一弧形。
11.如權利要求10所述的顯示器件，其中在所述多個棱鏡中，一第一棱鏡的高度與鄰接該第一棱鏡的一第二棱鏡的高度不同。
12.如權利要求11所述的顯示器件，其中所述第一棱鏡和所述第二棱鏡的高度比在約2.5至約4.0的范圍內。
13.如權利要求11所述的顯示器件，其中所述第一棱鏡和所述第二棱鏡之間的高度差在約10微米至25微米的范圍內。
14.如權利要求11所述的顯示器件，其中入射到所述第一棱鏡和所述第二棱鏡的光的約85％至約95％從所述第一棱鏡射出，剩余的光從所述第二棱鏡射出。
15.如權利要求10所述的顯示器件，其中所述棱鏡片的棱鏡的高度向該棱鏡的兩端遞減。
16.如權利要求15所述的顯示器件，其中所述棱鏡片的棱鏡的寬度向該棱鏡的兩端遞減。
17.如權利要求10所述的顯示器件，其中所述棱鏡片的棱鏡的垂角大致為直角，其中該垂角是指所述棱鏡片的橫截面的剖切面和水平面之間的角。
18.如權利要求10所述的顯示器件，其中所述面板單元為一液晶顯示面板。
全文摘要
本發明提供一種提高光效的背光組件及設有該背光組件的顯示器件。根據本發明的背光組件包括發光的光源；引導光源發出的光的導光板；位于導光板上的棱鏡片，其中該棱鏡片收集光源發出的光。在棱鏡片上沿一個方向不連續地形成有多個棱鏡，在沿著各棱鏡寬度方向截取橫截面時，各棱鏡的橫截面的頂面部形成弧形。
文檔編號G02F1/1335GK1769972SQ200510098200
公開日2006年5月10日 申請日期2005年8月15日 優先權日2004年8月13日
發明者金東勛, 樸鐘大, 崔震成 申請人:三星電子株式會社