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CN101078836A - 光学板、其制造方法、及使用它的液晶显示设备 - Google Patents

光学板、其制造方法、及使用它的液晶显示设备 Download PDF

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CN101078836A
CN101078836A CNA2007101292543A CN200710129254A CN101078836A CN 101078836 A CN101078836 A CN 101078836A CN A2007101292543 A CNA2007101292543 A CN A2007101292543A CN 200710129254 A CN200710129254 A CN 200710129254A CN 101078836 A CN101078836 A CN 101078836A
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light
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light guide
pattern
liquid crystal
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宋珉永
金辰洙
朱炳润
河周和
白晶旭
崔震成
李相勋
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明涉及光学板、其制造方法、及使用它的液晶显示装置。一种制造光学板的方法包括通过向基膜上喷射包含液态树脂的墨在基膜上形成突起，使导光板与突起接触，以及固化与导光板接触的突起。

Description

光学板、其制造方法、及使用它的液晶显示设备
技术领域
本发明涉及光学板、其制造方法、及使用它的液晶显示装置。
背景技术
平板显示器，例如，液晶显示器(LCDs)，等离子体显示面板(PDPs)和有机发光二极管(OLEDs)已经被开发来代替阴极射线管(CRTs)。
例如，一LCD通常包括液晶显示面板，该液晶显示面板包括薄膜晶体管基板、滤色器基板和设置在薄膜晶体管基板与滤色器基板之间的液晶层。由于液晶显示面板本身并不发射光，需要在薄膜晶体管基板后面设置一背光单元以发射光。由背光单元发射的光的透射量根据液晶层中的液晶的取向(alignment)控制。
背光单元根据光源的位置被分为边缘型和直射型。例如，边缘型背光单元具有光源设置在导光板的侧面的结构，并且主要应用于小尺寸的液晶显示装置，例如，便携式或桌上型电脑中。边缘型背光单元具有良好的光均匀性、耐久性，并且在LCD中占用很小的空间。
在边缘型背光单元中，导光板用于将光从侧面引导至液晶显示面板。另外，多个光学片设置在导光板和液晶显示面板之间，以收集和漫射由导光板传来的光。
然而，传统的背光单元要求导光板和多个光学片是分离的，从而导致了结构的复杂化并且增加了制造成本。
发明内容
因此，本发明的示例实施例提供了一光学板(optical plate)，其同时引导并收集光，以及制造该光学板的方法。
此外，本发明的示例实施例提供了一液晶显示装置，其包括一同时引导并收集光的光学板。
根据本发明的示例实施例，提供了一制造光学板的方法。该方法包括通过向基膜(base film)上喷射含有液态树脂(liquid resin)的墨在基膜上形成突起，使导光板与突起接触，并且固化与导光板接触的突起。
根据本发明的示例实施例，突起包括光收集图案(light collecting pattern)。
根据本发明的示例实施例，液态树脂包括紫外(UV)固化树脂，并且光收集图案通过紫外线固化。
根据本发明的示例实施例，在将导光板设置在基膜上的状态下使光收集图案与导光板接触。
根据本发明的示例实施例，光收集图案在将导光板设置在基膜上的状态下被固化。
根据本发明的示例实施例，光收集图案具有条形状。
根据本发明的示例实施例，提供多个光收集图案。多个光收集图案彼此平行设置。
根据本发明的示例实施例，固化了的光收集图案与基膜的接触面积比与导光板的接触面积大。
根据本发明的示例实施例，基膜包括多个光漫射珠(light diffusing bead)。
根据本发明的示例实施例，光收集图案以点图案的形式提供。
根据本发明的示例实施例，提供一光学板。所述光学板包括导光板、设置在导光板上的基膜，以及将导光板与基膜部分连接的光收集图案。
根据本发明的示例实施例，提供一液晶显示装置。所述液晶显示装置包括液晶显示面板和设置在液晶显示面板后面的光学板。所述光学板包括导光板、设置在导光板上的基膜，和将导光板与基膜部分地连接的光收集图案。所述液晶显示器还包括光源，其被设置在导光板的至少一侧。
根据本发明的示例实施例，光收集图案与基膜的接触面积比与导光板的接触面积大。
根据本发明的示例实施例，光收集图案包括紫外(UV)固化树脂。
根据本发明的示例实施例，光收集图案为条带型且设有多个。所述多个光收集图案彼此平行。
根据本发明的示例实施例，光源与光收集图案的延伸方向平行设置。
附图说明
通过下面的结合附图的详细描述，将更加详细的了解本发明的示例实施例，其中：
图1是根据本发明的示例实施例的液晶显示(LCD)装置的分解透视图；
图2是沿图1的II-II线的截面图；
图3显示了根据本发明的示例实施例的光学板上的光路；
图4A至5D示出了根据本发明的示例实施例的光学板上的光路的模拟结果；
图6A至6D示出了根据本发明的示例实施例的光学板的制造方法；
图7是根据本发明的示例实施例的光学板的截面图；及
图8和9是根据本发明的示例实施例的光学板的透视图。
具体实施方式
在下文中，将根据附图描述本发明的示例实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且尽量避免重复的描述。
将参照图1和2描述根据本发明的第一个示例实施例的液晶显示(LCD)装置。
参照图1和2，LCD装置1包括：LCD面板20，设置在LCD面板20后面的光学板30，设置在光学板30的相对侧的一对光源40，覆盖光源40的光源罩51，及设置在光学板30的下部的反射板52。前述的元件容纳于上壳10和下壳60之间。LCD面板20被稳定地安装于模70上。
LCD面板20包括薄膜晶体管形成于其上的薄膜晶体管基板21，以及面对薄膜晶体管基板21的滤色器基板22。液晶层设置在薄膜晶体管基板21和滤色器基板22之间。LCD面板20通过调整液晶层中的液晶的取向来显示图像。由于自身不能发射光，LCD面板20接收从光源40发出的光。驱动器25设置在薄膜晶体管基板21的侧部以提供驱动信号。驱动器25包括柔性印刷电路板(FPC)26、安装于FPC 26上的驱动芯片27、以及与FPC 26的侧部相连的印刷电路板(PCB)28。驱动器25为膜上芯片(COP)型，但不限于此。供选择地，驱动器25可包括其他公知的类型，例如，带载封装(TCP)或玻上芯片(COG)。驱动器25可安装于薄膜晶体管基板21上。
设置在LCD面板20后面的光学板30包括导光板310、基膜320、和光收集层330。基膜320面对LCD面板20，而导光板310面对反射板52。光收集层330设置在导光板310和基膜320之间从而将它们彼此连接。
导光板310通过发射表面312将入射到入射表面311的光引导至LCD面板20。导光板310将线光(linear light)转换成面光(surface light)。例如，导光板310可包括丙烯酸类树脂(acrylic resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。可在导光板310面对反射板52的反射表面313上形成各种的图案，以向LCD面板20反射光。所述图案可包括例如点图案、V形槽(v-cut groove)图案、棱形图案等等。
基膜320面对导光板310的发射表面312，并平行于发射表面312设置。基膜320包括基树脂(base resin)部分321和散布于基树脂部分321中的光漫射珠322，该基树脂部分321包括透明树脂的。基树脂部分321可包括，例如，聚碳酸酯树脂或聚氯乙烯树脂，其优选但不必需是透明的。
光漫射珠322可包括折射率与基树脂部分321的折射率不同的材料。光漫射珠322可包括例如聚乙烯对苯二酸酯(PET)。导光板310的发射表面321发出的光直接或通过光收集层330入射至基膜320。基膜320的光漫射珠322漫射提供给LCD面板20的入射光。
光收集层330设置在导光板310的发射表面312和基膜320之间。光收集层330包括以预定间隔平行设置的多个光收集图案331。光收集图案331具有条形式并且设置在光源40的延伸方向上。
光收集图案331与基膜320的接触面积比光收集图案331与导光板310的接触面积大。这是因为光收集图案331是通过喷墨方法形成于基膜320上的，这将在后面的内容中详细描述。根据制造工艺，光收集图案331的横截面可具有半圆形形状。
光收集图案331包括例如热固化树脂、紫外(UV)固化树脂或电子束固化树脂。前述的树脂在用紫外线和电子束加热时通过交联反应固化。
例如，UV固化树脂包括丙烯酰基聚氨酯树脂、UV固化聚酯丙烯酸酯树脂(polyester acrylate resin)、UV固化环氧丙烯酸酯树脂、UV固化多元醇丙烯酸树脂、UV固化环氧树脂等等。
光收集图案331还可包括光引发剂，其通过紫外线激活并引发聚合或交联反应。
一对光源40设置在导光板310的入射表面311上。光源40的延伸方向与光收集图案331的延伸方向平行。每个光源40包括灯主体41及设置在灯主体41相对两端上灯座42。所述灯座42具有六面体形状。灯座42围绕设置在灯主体41的相对两端的电极部分，并且由塑料制成。光源40可包括例如冷阴极荧光灯(CCFL)或外部电极荧光灯(EEFL)。供选择地，光源40可包括例如光发射二极管(LED)。
光源罩51覆盖光源40以向导光板310的入射表面311反射来自光源40的光。光源罩51可包括例如铝板或镀锌板。
反射板52设置在导光板310的下部并向导光板310的反射表面313反射光。例如，反射板52可包括塑料，例如聚乙烯对苯二酸酯(PET)或聚碳酸酯(PC)。
根据本发明的第一个示例实施例的导光板310上的光路将参照图3进行描述。
从光源40入射进导光板310的入射表面311的光在导光板310中全反射或通过导光板310的发射表面312发射。
根据本发明的示例实施例的导光板310的发射表面312与光收集图案331部分相连。
入射到发射表面312的不与光收集图案331接触的部分的光线(a)被全反射从而返回导光板310。只有当入射到发射表面312的入射角小于临界角时，才可能发生全反射。当入射角大于临界角时，光通过发射表面312发射。
入射到与光收集图案331接触的发射表面312的光线(b)在光收集图案331中传播。在光收集图案331中传播的光线(b)在光收集图案331的侧面被反射。通过该反射，光线(b)的传播方向被改变为垂直于LCD面板20的方向。
一部分传播方向被改变的光线被基膜320中的光漫射珠322漫射以提供给LCD面板20。
这样，由光源40发出的光由线光改变为面光，在通过导光板310时被收集并漫射。通过使用根据本发明的示例实施例的光学板30可以省略传统使用的部分或全部光学膜。
在下文中，将参照图4A至5D描述光学板的模拟结果。
图4A至4D说明了使用反射表面上具有点图案的传统的导光板时的模拟结果。图5A至5D说明了在使用根据本发明的第一个示例实施例的光学板30时的模拟结果。
首先，将参照图4A至4D描述传统的导光板的模拟结果。
如图4A所示，一光源设置在传统的导光板的侧面，并且在导光板的发射表面上形成虚半球(virtual hemisphere)。所述半球的中心位于导光板的发射表面上。在这种条件下，计算由从半球的中心发出的光在半球的表面上形成的亮度分布。
如图4B所示，圆的中心对应于图4A中半球的顶点，例如，表示在θ＝0的垂直方向上传播的光的亮度。离圆的中心越远，θ越大。圆的圆周表示在θ＝90的水平方向上传播的光的亮度。在图4B中，红色表示高亮度而绿色表示低亮度。
图4C和4D说明了基于图4B中的模拟结果，在图4A中x和y方向上的亮度变化。x方向与光源的排列平行，而y方向与光源的排列垂直。
如示出x方向上的亮度的图4C所示，亮度在垂直和水平方向低而在侧向方向(lateral direction)上高。
在图4B中y方向的亮度具有与x方向相同的模式但不同的绝对量。
即，传统的导光板在侧向方向上提供的亮度高于垂直方向上的亮度。因此，传统的导光板需要额外的光学膜例如棱镜膜以增加前方亮度。
参照图5A至5D，计算了在半球表面上的亮度分布，其中心位于基膜320的预定点。通过导光板310、光收集图案331和基膜320，光被提供给半球的表面。
该模拟类型与图4A至4D中的传统的导光板的相同。
如图5B所示，白色和紫色表示高亮度，而红色表示低亮度。高亮度区域和低亮度区域彼此被很清楚地区分。高亮度的区域在x方向上延伸。
图5C和5D示出了基于图5B，在图5A中的x和y方向上的亮度的变化。x方向与光源的排列以及光收集图案331平行。y方向与光源的排列垂直。
如图5C所示，显示了x方向上的亮度，所述亮度在水平方向上低，而在垂直和侧向方向上高。
如图5D所示，显示了y方向上的亮度，所述亮度只在垂直方向上高，而在水平和侧向方向上低。
即，根据本发明的示例实施例的导光板310在垂直方向上提供了高亮度而不需要额外的光学膜，例如棱镜膜。
在下文中，将参照图6A至6D描述根据本发明的第一示例实施例的光学板的制造方法。图6b是沿图6A中的VIb-VIb线的截面图。
如图6A所示，通过喷墨喷嘴100，墨110被喷射至基膜320上形成光收集图案331。墨110包含UV固化树脂，且还可包含溶剂。UV固化树脂被液化以喷射至基膜320上。
由于光收集图案331通过喷墨方法形成，不需要额外的图案化工序。
光收集图案331的横截面可根据墨110对于基膜320的润湿性和墨110的粘性而改变。
如图6B所示，导光板310设置在基膜320之上并靠近基膜320。
图6C显示了与光收集图案331接触时的导光板310的发射表面312。为了使光收集图案331的横截面成形，可调节导光板310至基膜320之间的距离d1以及墨110对于导光板310的润湿性。墨110对于导光板310的润湿度优选地但不是必需地低于对于基膜320的润湿度。
此处，导光板310设置在基膜320上。因此，由于重力，光收集图案331与基膜320的接触面积比它与导光板310的大。
如图6D所示，光收集图案331通过紫外线固化，从而完成了光学板30。光收集图案(light collecting pattern)331在保持它的形状时固化。导光板310通过固化了的光收集图案331附着到基膜320上。
图7是根据本发明的第二示例实施例的光学板的截面图。
在第二个示例实施例中，光源40设置在板型导光板310的侧面。光收集图案331在远离光源40时变得密集。当光源40单独设置在导光板310的侧面时，在远离光源40的发射表面312亮度会降低。在第二个示例实施例中，通过调节光收集图案331的间隔，可均匀化亮度分布。
当光源40被单独设置在导光板310的侧面时，导光板310可具有楔形型，而不是板型。
在前面的示例实施例中，光收集图案331包括多个条形图案，但不限于此。在本发明的第三和第四示例实施例中将描述光收集图案331的其它图形。
图8和9分别是根据本发明的第三和第四示例实施例的光学板的透视图。
如图8所示，根据本发明的第三示例实施例的光收集图案331具有点状外形。根据第三示例实施例的光收集图案331显示了图5A中的x和y方向上的光收集效果。
如图9所示，根据本发明的第四示例实施例的光收集图案是彼此相连的。喷墨喷嘴100持续喷射墨110以形成根据本发明的第四示例实施例的光收集图案331。这可以防止喷墨喷嘴100由于不连续的喷墨而被墨110堵塞。
本发明的示例实施例提供了光学板的制造方法，所述光学板可同时引导并收集光。
此外，本发明的示例实施例提供了可以同时引导并收集光的光学板，以及包含该光学板的液晶显示装置。
在描述了本发明的示例实施例后，还需要注意，对本领域的技术人员来说容易理解，在不脱离由所附的权利要求的界限和范围限定的本发明的精神和范围内可作出各种修改。

Claims (16)

1.一种制造光学板的方法，包括：
通过向基膜上喷射含液态树脂的墨在所述基膜上形成突起；
将导光板与所述突起接触；及
固化与所述导光板接触的所述突起。
2.根据权利要求1的方法，其中所述突起包括光收集图案。
3.根据权利要求2的方法，其中所述液态树脂包括紫外UV固化树脂，且
其中所述光收集图案通过紫外线固化。
4.根据权利要求3的方法，其中在所述导光板位于所述基膜上的状态下使所述光收集图案与所述导光板接触。
5.根据权利要求3的方法，其中所述光收集图案在所述导光板位于所述基膜上的状态下被固化。
6.根据权利要求3的方法，其中光收集图案具有条形。
7.根据权利要求6的方法，其中所述光收集图案设置有多个，所述多个光收集图案彼此平行设置。
8.根据权利要求6的方法，其中所述固化的光收集图案与所述基膜的接触面积大于与所述导光板的接触面积。
9.根据权利要求8的方法，其中所述基膜包含多个光漫射珠。
10.根据权利要求2的方法，其中所述光收集图案设置为点状图案。
11.一种光学板，包括：
导光板；
位于所述导光板上的基膜；及
将所述导光板部分地连接至所述基膜的光收集图案。
12.一种液晶显示装置，包括
液晶显示面板；
设置在所述液晶显示面板后面的光学板，所述光学板包括导光板、设置在所述导光板上的基膜以及将所述导光板部分地连接至所述基膜的光收集图案；及
设置在所述导光板至少一侧的光源。
13.根据权利要求12的液晶显示装置，其中所述光收集图案与所述基膜的接触面积大于与所述导光板的接触面积。
14.根据权利要求12的液晶显示装置，其中所述光收集图案包括紫外UV固化树脂。
15.根据权利要求12的液晶显示装置，其中所述光收集图案为条形并且设置为多个，所述多个光收集图案彼此平行设置。
16.根据权利要求15的液晶显示装置，其中所述光源平行于所述光收集图案的延伸方向设置。
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