液晶显示装置 【技术领域】
本发明涉及一种液晶显示装置,并尤其涉及一种用于增强轴向亮度并实现轻薄LCD的液晶显示装置(LCD)。
背景技术
近年来,信息处理装置得到迅速地发展,具有各种形式、功能和更快的信息处理速度。这样的信息处理装置需要一种显示处理过的信息的显示器。
典型的做法是采用CRT(阴极射线管)型显示器做为显示装置,但近来开发出了重量和体积均小于CRT型显示器的液晶显示装置,并从而成为最流行的计算机监视器、室内壁挂的电视机以及用于其它信息处理装置的显示装置。
一般地,液晶显示装置对具有特定分子排列的液晶施加电压,从而将特定分子排列转变成另一种分子排列。然后,液晶显示装置将根据液晶分子排列而发光的液晶盒的光学特性、如双折射、光学旋光度、二向色性和光散射特性的变化转变成视觉的变化,并利用液晶盒的光调制来显示信息。
因为液晶显示装置是一种自身不能够发光的被动光照明元件,所以液晶显示装置要通过安装在液晶面板后面的背光组件来显示图像。
为了处于竞争地前沿,现今已经开发出了多种结构来实现轻薄的LCD。特别是,考虑到LCD主要用在便携式计算机等中,将重量轻的LCD做为更重要的因素来对待。
在这种液晶显示装置中,液晶显示装置的尺寸以及光效率根据背光组件的结构而变化,并且背光组件的结构影响液晶显示装置的总体机械/光学特性。于是,背光组件的角色和功能逐渐具有重要的任务。
图1是示出传统液晶显示装置的分解透视图,图2是示出图1所示液晶显示装置的截面图。
参见图1和2,液晶显示装置50包括一个用于发光的背光组件30和一个用于接收光线以显示图像的液晶显示面板40。
背光组件30包括:光源部分10,该光源部分10设置有产生第一光线的灯12和覆盖灯12的一侧的灯罩14;和用于将第一光线导向液晶显示面板40的光导板20。主要将冷阴极管用作灯12,从灯12产生的第一光线入射到光导板20的横向表面。在灯罩14的内表面上形成一个光反射件,灯罩14把第一光线反射向光导板20一侧,由此提高第一光线的利用效率。
光导板20允许来自灯12的第一光线朝向安装在光导板20上部的液晶显示面板40行进。为了执行此操作,在光导板20的下表面上印制各种图案(未示出),如细小的点图案。这样的各种图案把第一光线的方向转向液晶显示面板40。
同时,在光导板20的下面安装反射板22。在光导板20上依次叠置扩散片32、第一棱镜片34、第二棱镜片36和保护片38。
反射板22将泄漏出来而没有被光导板20的印制图案反射的第二光线反射向光导板20,于是反射板22防止损失入射到液晶显示面板40的第三光线。
扩散片32扩散从光导板20入射的第三光线,从而防止从扩散片32发出的第四光线出现部分聚集的现象。
在第一和第二棱镜片34和36的上表面上分别形成多个三角形棱镜。第一和第二棱镜片34和36通过使扩散片32扩散的第四光线的象角变窄而提高轴向亮度。换言之,第一和第二片34和36把从扩散片32入射的第四光线会聚到第一和第二方向D1和D2,这两个方向在平行于液晶面板40的液晶的显示平面的平面上彼此正交,由此发射具有增强的轴向亮度的第五光线。
保护片38保护第二棱镜片36的表面,并防止由第一和第二棱镜片34和36引发的莫尔现象和虹彩现象。
由灯12产生并穿过上述多个光学片的第五光线借助于液晶显示面板40显示成为图像。
如上所述的传统液晶显示装置50包括扩散并汇集被光导板20导向的光线、从而提高在向前方向上的亮度的多个光学片32、34、36和38。虽然这种结构可以提高液晶显示装置的显示特性,但它需要多个光学片32、34、36和38。液晶显示装置50的组装方法因此变得复杂,并且液晶显示装置50的总体尺寸和重量增加。
【发明内容】
因此,本发明的目的在于提供一种增强了轴向亮度并实现了轻、薄LCD的液晶显示装置。
为了实现本发明的上述目的,提供了一种液晶显示装置,包括:i)产生第一光线的光源;ii)光导板,它包含用于接收第一光线的入射面,用于导引透过入射面的第一光线、从而输出第三光线的第一出射面,和与第一出射面相对的用于输出经第一出射面入射的第二光线的第二出射面,iii)反射板,其设置在光导板的第一出射面下侧以下,具有多个从与第一出射面相对的反射面伸出的凸起部分,用于反射第三光线并对光导板提供具有增强的轴向亮度的第二光线;iv)液晶显示面板,用于接收来自光导板的第二光线以显示图像。
此处,反射板具有i)支撑层;ii)具有多个凸起部分的会聚层,每个凸起部分从支撑层的一个表面凸起,从而具有棱柱形状,凸起部分从支撑层的第一端部到支撑层的第二端部重复地形成在支撑层的表面上,第二端部与第一端部相对;iii)反射层,其覆盖会聚层的整个表面并形成为具有在会聚层上恒定的预定厚度。
为了实现本发明的上述及其它目的,液晶显示装置包括由下列部件组成的液晶显示装置:i)产生第一光线的光源;ii)光导板,它包含用于接收第一光线的入射面,具有用于导引透过入射面的第一光线、从而输出第三光线的多个光导图案的第一出射面,和与第一出射面相对的用于输出经第一出射面入射的第二光线的第二出射面,iii)反射板,它设置在光导板的第一出射面下侧以下,具有多个从与第一出射面相对的反射面伸出的凸起部分,用于反射第三光线并对光导板提供具有增强的轴向亮度的第二光线;iv)液晶显示面板,用于接收来自光导板的第二光线以显示图像。
此时,光导图案以具有预定高度的点状形式伸向反射板,用于将第一光线导向反射板一侧。
根据本发明,反射板的表面有一种三角形棱柱的形状,使得通过光导板导向反射板的第三光线被会聚,并且具有增强的轴向亮度的第二光线被反射向液晶显示面板一侧。因此,液晶显示装置能够通过反射板提高轴向亮度,并使整体尺寸和重量最小化。
根据本发明,自光源产生的第一光线向光导板入射。然后,第一光线的光路被改变,第三光线从光导板发出并被导向光导板。之后,第三光线由具有三角形棱柱形状的面结构的反射板会聚,并且经反射的第三光线、即第二光线具有提高的轴向亮度。液晶显示面板被提供具有提高的轴向亮度的第二光线以显示图像。
结果,具有棱柱形状的反射板可以提高液晶显示装置的轴向亮度。另外,反射板用作常规的棱镜片,从而减小了液晶显示装置中所需的光学片数量,因此可以使液晶显示装置的尺寸和重量最小化。
【附图说明】
通过下面参考附图对优选实施例的详细描述,本发明的上述目的及其它优点将变得更加清晰,其中:
图1是传统液晶显示装置的透视图;
图2是图1所示液晶显示装置的截面图;
图3是根据本发明一个优选实施例的液晶显示装置的分解透视图;
图4是示出图3的液晶显示装置的截面图;
图5A到5C是表示根据本发明第一优选实施例的制造如图4所示反射板的方法的横截面图;
图6是图5所示反射板结构的透视图;
图7和8表示根据本发明第二优选实施例的反射板的结构;
图9表示根据本发明第三优选实施例的反射板的结构;
图10表示根据本发明第四优选实施例的反射板的结构;
图11A和11B是表示根据本发明第五优选实施例的制造反射板的方法横截面图;
图12A到14C是解释反射板的结构的透视图;
图15是表示图3所示光导板的截面图;
图16是表示图15中所标识的部分A的放大视图;
图17是表示图15所示的光导板的后平面的平面图;
图18是表示图17中的局部放大的B部分和C部分的放大视图;和
图19是示出根据本发明一个优选实施例的背光组件光路的透视图。
【具体实施方式】
下面参考附图详细描述本发明。
图3是示出根据本发明一个优选实施例的液晶显示装置的分解透视图,图4是图3所示液晶显示装置的截面图。
参见图3和4,液晶显示装置600包括一个用于显示图像的液晶显示面板500和一个用于对液晶显示面板500提供均匀的光线的背光组件450。
液晶显示面板500具有一个形成有开关元件和像素电极等的TFT基底(未示出)、一个形成有RGB像素和公共电极的彩色滤光片基底(未示出)、以及设置在TFT基底和彩色滤光片基底之间的液晶(未示出)。
因为液晶显示装置600是一种本身不能够发光的被动发光装置,所以液晶显示装置600还包括一个安装到液晶显示面板500后表面的背光组件450,以便向液晶显示面板500提供光线。
背光组件450包括一个光源部分100和一个光导部分,光源部分设置有用于产生第一光线L1的灯120和用于覆盖灯120的横向表面的灯罩140,而光导部分用于通过改变从光源部分100发出的第一光线L1的光路而向液晶显示面板500提供具有增强的轴向亮度的第二光线L2。
更具体地说,光导部分具有一个用于导引第一光线L1的光导板200和一个接收被光导板200导向的第三光线L3、从而反射第三光线L3的反射板300。被反射的光线L3是相对于液晶显示面板500具有提高的轴向亮度的第二光线L2。
灯120主要采用冷阴极管,并且第一光线L1经光导板200的横向表面、即:配置有灯120的入射面210入射。反射件形成在灯罩140的内表面上,把由灯120在径向产生的第一光线L1反射向光导板200的入射面210,由此提高第一光线L1的利用效率。
光导板200是一种具有一定厚度的平坦型板件,该厚度从配置有光源部分100的一个横边到与这一个横边相对的另一横边均匀。此时,光导板200的形状不限于平坦型,而是可以应用于楔形光导板。因此,光导板的厚度随着远离配置有光源部分100的一个横边变薄,即,它在具有光源部分100的一个横边处最厚,而在与这一个横边相对的另一横边处最薄。
光导板200一般由具有很高的强度的轻且透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)族制成,因而不容易破裂或变形。因此,光导板200由折射率为1.49的材料制成。
光导板200具有入射面210、第一出射面220和出射面230。入射面210位于安装光源部分100的横向表面处并接收第一光线L1。第一出射面220面对反射板300,将第一光线L1导向反射板300并发射第三光线L3。出射面230面对液晶显示面板500,并向液晶显示面板500透射被反射板300反射的第二光线L2。
第一出射面220具有多个用以将第一光线L1导向反射板300的光导图案221。下面将参考附图描述光导图案221。
反射板300设置在光导板200的下部。此时,在反射板300的表面上形成多个具有三角棱柱形状的凸起部分,其中反射板的该表面与光导板200的第一出射面220相对。因此,反射板300把被光导板200导引的第三光线L3转变成具有增强的轴向亮度的第二光线L2,并且把第二光线L2反射向液晶显示面板500。
另一方面,虽然图中未示出,但还可以在光导板和液晶显示面板之间设置扩散片或保护片。
下面参考图5A到9B详细描述根据本发明的反射板的结构。
图5A到5C是表示根据本发明第一优选实施例的制造图4所示反射板的方法的截面图,图6是图5所示反射板结构的透视图。
参见图5A到5C,反射板300通过在第一会聚层320上形成第一反射层330而得以实现,第一会聚层320在支撑层310上具有多个第一凸起部分325a。
当如图5A所示,在设置了由聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称作“PET”)族构成的支撑层310时,在支撑层310上如图5B所示涂覆由丙烯酸树脂构成的第一会聚层320。第一会聚层320是一个在支撑层310上形成有多个三角形第一凸起部分325a的层。
每个第一凸起部分325a由第一斜面321a和第二斜面322a形成,第一斜面321a与支撑层310的表面形成第一角度A1,而第二斜面322a与支撑层310的一个表面形成第二角度A2。第一斜面321a的第一端部和第二斜面322a的第二端部形成第一顶点(pitch)323a。此时,第一顶点323a是一个尖峰形状。
优选地,第一和第二角度A1和A2处于30°~45°之间。因此,由第一斜面321a和第二斜面322a形成的第一顶点323a的角度处于90°~120°之间,该角度可以通过从三角形的三个角度之和减去第一和第二角度A1和A2之和而获得。另外,优选地,多个第一凸起部分325a的第一角度A1与多个第一凸起部分325a的第二角度A2相等。
下面参考附图描述将第一和第二角度A1和A2设置在30°~45°之间的原因。
参见图5C,第一反射层330在第一会聚层320上形成有均匀的厚度。此时,第一反射层330由氧化铝(Al2O3)构成,它是通过蒸发技术形成在第一会聚层320上。因为第一反射层330在第一会聚层320上形成有均匀的厚度,所以它具有与第一会聚层320相同的表面结构。换言之,第一反射层330具有第一反射面331a和第二反射面332a,第一反射面331a与支撑层310形成第一角度(A1),第二反射面332a与支撑层310形成第二角度(A2)。此时,第一反射面331a的第三端部和第二反射面332a的第四端部形成第二顶点333a,该第二顶点是尖峰形状。
如图6所示,从反射板300的一个端部到与这个端部相对的另一个端部反复形成多个第一凸起部分325a。此时,每个第一凸起部分325a彼此平行地连续形成。更具体地说,多个第一凸起部分325a延伸到灯的纵向,从而与灯形成平行的关系。
因此,灯产生的第一光线L1可以在第一凸起部分325a的第一和第二反射面331a和332a上反射,从而朝向光导板200出射。
图7和8是表示根据本发明第二优选实施例的反射板的结构的视图。
参见图7,第二会聚层327具有多个由第一斜面321b和第二斜面322b形成的第二凸起部分325b。第二凸起部分325b具有通过连接第一和第二斜面321b和322b而形成的第一顶点323b,并且第一顶点323b具有倒圆的形状。此时,第二反射层335设置成在第二会聚层327上有均匀的厚度。因此,第二反射层335由第一反射面331b和第二反射面332b形成,第二反射层335具有第二顶点333b。第二顶点333b通过连接第一和第二反射面331b和332b形成,并且第二间距333b具有倒圆的形状。
如上所述,反射板300的第二顶点333b具有倒圆的形状,与具有尖峰形状的第二顶点333b相比,消除了施加到反射板300的外部冲击。
如图8所示,从反射板300的一个端部到与该端部相对的另一个端部重复形成多个第二凸起部分327。此时,多个第二凸起部分325b分别彼此平行地连续形成,更具体地说,多个第二凸起部分325b在灯的纵向延伸成与灯成平行的关系。
因此,由灯产生的第一光线L1可以在第一和第二反射面331b和332b上反射,从而向光导板200出射。
参见图9和10,图中示出了在反射层上具有保护层370的反射板300。因为图9和10所示的元件与图5C所示的相同,所以对于图9和10的元件采用与图5c所示相同的附图标记,省去对图9和10所示元件的任何进一步解释。
图9表示根据本发明第三实施例的反射板的结构。
参见图9,反射板300包括支撑层310、在支撑层310上具有多个第一凸起部分325a的会聚层320、均匀地形成在会聚层320顶部的反射层330和在反射层330上具有均匀的厚度并保护反射层330的保护层370。
保护层370优选地由低折射率的透明材料组成,使得在反射层330上反射并从中出射的第三光线L3可以没有阻碍地前行。保护层370保护反射层330。优选地,保护层370由ITO(氧化铟锡)或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)构成。
保护层370具有与反射层330相同的表面轮廓,这是因为保护层370具有均匀的厚度并形成在反射层330上。
反射层330可以通过在其顶部上形成保护层370而免遭外部冲击。保护层370可以厚到足以保护反射层370。LCD的厚度依据保护层370厚度的增加而增加。因而不希望保护层太厚。
图10示出根据本发明第四优选实施例的反射板的结构。
参见图10,反射板300包括支撑层310、在支撑层310上具有多个第一凸起部分325a的会聚层320、均匀地形成在会聚层320顶部的反射层330、和保护层380。在反射层330的顶部形成用以保护反射层330的保护层380,并且保护层380的上表面是平坦的。
保护层380具有平坦的上表面,无论反射层330的结构如何,因此保护层380可以吸收外部冲击并由此更安全地保护反射层330。
图11A和11B是表示根据本发明第五优选实施例的制造反射板的方法截面图;
参见图11A和11B,在由PET构成的支撑层310上直接形成第三反射层340,第三反射层340形成有多个第三凸起部分345。更具体地说,多个第三凸起部分345具有第三反射面341和第四反射面342,第三反射面341与支撑层310的表面形成第一角度A1,而第四反射面342与支撑层310的表面形成第二角度A2。此时,第三反射面341的第五端部和第四反射面342的第六端部相互连接而形成第三顶点343。
以下参考图12A~14C详细解释将第三凸起部分345的第一和第二角度A1和A2设置成30°~40°之间的任意角度的原因。因为光导板200由PMMA物质构成,所以光导板200的折射率约为1.49。此处参考下面的实例对光导板进行描述,实例中第三光线L3从光导板200的光导图案221以50°、60°和70°的出射角出射。下面将参考附图描述以50°、60°和70°做为从光导板200出射的第三光线L3的出射角为例的原因。
图12A~14C是解释反射板的结构的透视图。
此处,将入射角定义为由入射光和入射面的法线形成的角度,出射角由出射光与支撑层310的一个横向表面的延长线形成的角度来定义。另外,反射角由反射光和反射面的法线形成的角度定义,折射角由折射后出射的光线与折射面的法线形成的角度定义。另外,角度中使用的负号“-”表示以第三反射面341的法线做为基准线,与支撑层310相同的方向,角度中使用的加号“+”表示以第三反射面341的法线做为基准线与液晶显示面板500相同的方向。
如图12A到12C所示,第三反射层340由第三反射面341和第四反射面343形成,第三反射面341与支撑层310形成第一角度A1,第四反射面342与支撑层310形成第二角度A2。此时,通过如下实例进行描述,实例中第三光线L3从光导图案221以第一出射角θ1、第二出射角θ2和第三出射角θ3出射。
首先,参见图12A,第三反射面341与支撑层310形成第一角度A1,即30°。第三光线L3从光导图案221以第一出射角θ1、即70°出射并入射到第三反射面341。此时,第三光线L3以第一入射角α1、即-40°入射,其中该第一入射角α1由第一角度A1和第一出射角θ1决定。之后,第三光线L3以与第一入射角α1相等的第一反射角β1、即+40°角反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
参见图12B,第三反射面341以相对于支撑层310第一角度A1、即30°倾斜。第三光线L3以第二出射角θ2、即60°从光导图案221出射,并入射到第三反射面341。此时,第三光线L3以第二入射角α2、即-30°入射,其中该第二入射角α2由第一角度A1和第二出射角θ2决定。之后,第三光线L3以与第二入射角α2相等的第二反射角β2、即+30°角从第三反射面341反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
参见图12C,第三反射面341以相对于支撑层310以第一角度A1、即30°倾斜。第三光线L3以第三出射角θ3、即50°从光导图案出射,并入射到第三反射面341。此时,第三光线L3以第三入射角α3、即-20°入射,其中该第三入射角α3由第一角度A1和第三出射角θ3决定。之后,第三光线L3以与第三入射角α3相等的第三反射角β3、即+20°角从第三反射面341反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
如图12A、12B和12C所示,最好调节第三光线L3的出射角,以使得当反射板300的第三和第四反射面341和342以30°角从支撑层310倾斜时允许第三光线L3从光导板200以60°角出射。因此,在反射板300上反射的第二光线L2可以相对于光导板在向前方向行进。
另一方面,如图13A、13B和13C所示,第四反射层350由第五反射面351和第六反射面352形成,第五反射面351与支撑层310形成第三角度B1,第六反射面352与支撑层310形成第四角度B2。此时,通过下面的实例进行描述,实例中第三光线L3以第一出射角θ1、第二出射角θ2和第三出射角θ3从光导图案221出射。
首先,参见图13A,第五反射面351以相对于支撑层310第三角度B1、即45°倾斜。第三光线L3以第一出射角θ1、即70°从光导图案221出射,并入射到第五反射面351上。此时,第三光线L3以第四入射角α4、即-25°入射,其中该第四入射角α4由第三角度B1和第一出射角θ1决定。之后,第三光线L3以与第四入射角α4相同的第四反射角β4、即+20°角从第五反射面351反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
参见图13B,第五反射面351以相对于支撑层310第三角度B1、即45°倾斜。第三光线L3以第二出射角θ2、即60°从光导图案221出射,并入射到第五反射面351。此时,第三光线L3以第五入射角α5、即-15°入射,其中该第五入射角α5由第三角度B1和第二出射角θ2决定。之后,第三光线L3以与第五入射角α5相同的第五反射角β5、即+15°角从第五反射面351反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
参见图13C,第五反射面351以相对于支撑层310第三角度B1、即45°倾斜。第三光线L3以第三出射角θ3、即50°从光导图案221出射,并入射到第五反射面351。此时,第三光线L3以第六入射角α6、即-5°入射,其中该第六入射角α6由第三角度B1和第三出射角θ3决定。之后,第三光线L3以与第六入射角α6相等的第六反射角β6、即+5°角从第五反射面351反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
如图13A、13B和13C所示,虽然与被第三反射面反射相比,第二光线L2具有很小的可能性在向前方向行进,但大部分第二光线L2相对于设置有反射板300的液晶显示面板500在向前方向行进。
同时,如图14A、14B和14C所示,第五反射层360由第七反射面361和第八反射面362形成,第七反射面361相对于支撑层310以第五角度C1倾斜,第八反射面362相对于支撑层310以第六角度C2倾斜。此时,通过下面的实例进行描述,实例中第三光线L3以第一出射角θ1、第二出射角θ2和第三出射角θ3从光导图案221出射。
首先,参见图14A,第七反射面361相对于支撑层310以第五角度C1、即60°倾斜。第三光线L3以第一出射角θ1、即70°从光导图案221出射并入射到第七反射面361,此时第三光线L3以第七入射角α7,即-10°入射,该第七入射角α7由第五角度C1和第一出射角θ1决定。之后,第三光线L3以与第七入射角α7相等的第七反射角β7、即+10°角从第七反射面361反射,并做为第二光线L2向液晶显示面板500前行。
参见图14B,第七反射面361相对于支撑层310以第五角度C1、即60°倾斜。第三光线L3以第二出射角θ2、即60°从光导图案221出射,并入射到第七反射面361。此时,第三光线L3垂直入射到第七反射面3 16上。因此,由第三光线L3与第七反射面316形成的角度、即“90°减去第八入射角α8”成为90°,并且第八入射角α8成为0°。因此,第三光线L3再次以与第八入射角α8相等的角度β8反射。
参见图14C,第七反射面361相对于支撑层310以第五角度C1、即60°倾斜。第三光线L3以第三出射角θ3、即50°从光导图案221出射,并入射到第七反射面361。此时,第三光线L3以第九入射角α9、即+10°入射,其中该第九入射角α9由第五角度C1和第三出射角θ3决定。之后,第三光线L3以与第九入射角α9相等的第九反射角β9、即-10°角从第七反射面361反射,并成为第二光线L2。
如图14A、14B和14C所示,大部分第二光线L2相对于设置有反射板300的液晶显示面板500并不在向前方向行进。
如图12A~14C所示,当由支撑层310和反射面300形成的角度为30°或40°时,大部分第二光线L2相对于液晶显示面板500在向前方向行进。因此,优选地,支撑层310和反射面300形成的角度处于30°~45°之间。
图15是表示图3所示光导板的截面图,图16是表示图15中所示部分A的放大视图。
参见图15,光导板200包括入射面210、第一出射面220和出射面230。
入射面210设置在光源部分100处,接收第一光线L1。第一出射面220相对地面向反射板300的反射层330,将第一光线L1导向反射板300以发出第三光线L3。出射面230与第一出射面220相对地放置,并从中透射在反射板300上反射的第二光线L2。
第一出射面220具有朝向反射板300凸出的光导图案221,用于把第一光线L1导向反射板300。光导图案221以点状形状形成在第一出射面220上。此时,光导图案221在光导板200上形成一体。即,在形成光导板200时通过注模技术形成光导图案221。
如图16所示,光导图案221是六面体形状,并具有与第一出射面220接触的第一表面221a、与第一表面221a相对的第二表面221b以及四个侧面,即与第一表面221a和第二表面221b相邻的第一至第四侧面221c、221d、221e和221f。
此处,光导图案221形成为规则的六面体形状,其中第一表面221a、第二表面221b和第一至第四侧面221c、221d、221e和221f总的都一样。另外,光导板221可以成形为这样的六面体,其中第一表面221a和第二表面221b之间的距离d1长于四个侧面221c、221d、221e和221f中彼此相对的侧面之间的距离d2。即,当距离d1形成为比距离d2长1.4倍时,第二光线L2被导向反射板300的可能性增大。
此时,从第一表面221a到第二表面221b,四个侧面221c、221d、221e和221f中彼此相对的侧面之间的距离d2保持恒定。
如上所述,轴向亮度通过反射板300提高,通过在光导板200上一体地形成光导图案221、并通过保持距离d2恒定来防止经光导板200的第一出射面220入射的第二光线L2的光学特性发生变化。换言之,通过这样,可以最大限度地减少相对于液晶显示面板300在向前方向上行进的第二光线L2被光导图案221折射、使得第二光线L2不能在向前方向上行进的现象。
下面描述光导板200的光学特性以助于理解本发明。
如图15所示,因为光导板200由PMMA族物质组成,所以具有1.49的折射率。光导板200的临界角约为42.156°。
经光导板200的入射面210入射的第一光线L1向光导板200的出射面230行进,并入射到出射面230。此时,当第一光线L1与出射面230的法线形成的角度(以下称作第十入射角α10)大于临界角时,第一光线L1被反射。当第十入射角α10小于临界角时第一光线L1以预定的角度折射,从而出射。
首先,当第一光线L1经出射面230透射时,第一光线L1以大于第十入射角α10的第一折射角γ1在出射面230上折射,这是因为光导板200的折射率大于空气的折射率。
同时,当第一光线L1在出射面230上反射时,第一光线L1在出射面230上反射而成为第四光线L4。第四光线L4向光导板200的第一出射面220行进。此处,第一光线L1以与第十入射角α10相等的第十反射角β10反射。接下来,第四光线L4向第一出射面220行进,并入射到光导图案221的第二侧面221d上。此时,因为由第四光线L4和第二侧面221d的法线形成的角度(以下称作第十一角α11)小于光导板200的临界角,所以第四光线L4被折射并通过第二侧面221d透射。
即,因为光导图案221由与构成光导板200的材料相同的材料组成,所以光导图案221的折射率为1.49,并且临界角为与光导板200的临界角相同的42.156°。此处,因为第四光线L4的入射角小于临界角,所以第四光线L4被折射而通过第二侧面221d透射,并且第四光线L4以大于第十一入射角α11的第二折射角γ2向反射板330出射。
此处,第二折射角γ2由下列方程1限定:
N*SINα11=SINγ2 …(1)
其中,标号N表示光导板200的折射率,α11表示第十一入射角,γ2表示第二折射角。
如上所述,第十一角α11应小于光导板200的临界角,以便第三光线L3被折射以从光导板200向反射板300出射。为此原因,第十一入射角α11处于0°~42.156°之间。因此,根据上述方程1,第二折射角γ2具有大约0°~47.844°的范围。即,第三光线L3具有大约为42.156°和90°之间的第二出射角θ2。
因为第三光线L3以42.156°~90°之间的角度从光导板200出射,所以反射板300具有相对于支撑层310以在30°~45°范围内的角度倾斜的第一和第二反射面331和332。例如,当第三光线L3以60°角从光导板200出射时,第一和第二反射面331和332形成为相对于支撑层310以30°角倾斜。否则,当第三光线L3以90°角从光导板200出射时,第一和第二反射面331和332形成为相对于支撑层310以45°角倾斜。
于是,反射板300反射第三光线L3,并允许第二光线L2从反射板300相对于光导板200沿向前方向出射。
图17是表示图15的光导板后平面的平面图,而图18是表示图17所示局部放大的B部分和C部分的放大视图。
参见图17和18,光导板200的第一出射面220形成有多个光导图案221。光导图案221之间的间隔随着远离光源部分100而变窄。当比较邻近光源部分100的放大的C区与放大的B区时,其中B区与C区相对并具有与C区相同的面积,C区形成有四个光导图案221,而B区形成有九个光导图案221。换言之,随着远离光源部分100,单位面积上光导图案221的数量增多,从而增大光导图案221的密度。
下面将详细描述形成光导图案221的原因。
一般地,因为光源部分100放置在光导板200的一个侧面的旁边,所以在配置有光源部分100的那一侧亮度较高,而在与这一侧面相对的另一侧面亮度较低。换言之,随着远离光源部分100,亮度变得较低。为了补偿亮度差异,随着远离光源部分100,更紧密地形成光导图案221。
因此,向着与光源部分100相邻的C区中的反射板300行进的光量近似等于朝向比C区更远离光源部分100的B区中的反射板300行进的光量。
虽然图中未示出,但当每个光源部分放置在光导板的一个侧面以及与该侧面相对的另一个侧面时,光导图案之间的间隔随着远离这一个侧面及另一个侧面而变窄。即,光导图案的密度在光导板中间部分最高。因而,可以补偿在配置有光源部分的一个侧面和另一侧面处的亮度与中间部分的亮度之间的差异。
图19是根据本发明一个优选实施例的背光组件中光路的透视图。此处通过实例进行描述,实例中当来自光源部分100的第一光线L1以第十入射角α10入射到光导板200的出射面230时第十入射角α10为70°。
参见图19,从光源部分100发出的第一光线L1向光导板200的出射面230一侧行进,并入射到出射面230。第一光线L1以第十入射角α10、即70°入射到出射面230。此时,因为第十入射角α10大于光导板200的临界角、即42.156°,所以第一光线L1以与第十入射角α10相等的第十反射角β10向第一出射面220反射。
在出射面230上反射的第四光线L4向第一出射面220行进,并以第十一入射角α11入射到光导图案221的第二侧面221d。第三光线L3入射到第二侧面221d。此时,因为第二侧面221d垂直于出射面230,所以第十一入射角α11为20°。因为第十一入射角α11小于光导板200的临界角、即42.156°,所以第三光线L3相对于做为基准线的第二侧面221d的法线以大于第二光线L2的第十一入射角α11的第二折射角γ2向反射面300出射。此时,根据上述方程1,第二折射角γ2接近30°。
因此,第三光线L3以第二出射角θ2、即约为60°从第二侧面221d出射。之后,第三光线L3向反射板300行进并入射到反射板300的第三反射面341。此处,因为第三反射面341以第一角度A1、即30°相对于支撑层310倾斜,所以第三反射面341与第二侧面221d的延长线221g形成60°角。因此,当第三光线L3入射到第三反射面341时,第二入射角α2变为30°。即,第三光线L3与第三反射面341的法线形成-30°角。
此时,第三光线L3以与第二入射角α2相等的第二反射角、即+30°角从第三反射面341反射,并且第二光线L2出射,从而相对于光导板200的出射面230沿向前方向行进。因此,液晶显示面板500借助于具有增强的轴向亮度的第二光线L2显示图像。
虽然以上通过参考特定的实施例具体图示并描述了本发明,但本领域的技术人员应该理解,在不脱离本发明由权利要求限定的范围和实质的前提下,可以进行形式和细节上的各种变化。