光导部件和包含光导部件的背光单元转让专利
申请号 : CN200710128706.6
文献号 : CN101101351B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 李東昊 , 赵元基 , 黄荘焕
申请人 : 三星移动显示器株式会社
摘要 :
一种引导从光源发出的光入射其上的光导部件，该光导部件包括在光导部件第一侧上多条沿着第一方向延伸的第一槽沟，在光导部件第一侧上多条沿着第二方向延伸的第二槽沟，第一方向与第二方向相交以使第一槽沟和第二槽沟在该光导部件的第一侧上形成矩阵图案，其中在第二槽沟的每两个相邻的槽沟和相应的第一槽沟的两个相邻的槽沟之间形成一多边形的成形突起。
权利要求 :
1.由包括显示面板的显示设备使用的背光单元(BLU)，所述背光单元包括：光导部件，包括：
在所述光导部件的第一侧上沿着第一方向延伸的多条第二槽沟；以及在所述光导部件的第一侧上沿着第二方向延伸的多条第三槽沟，所述第二方向不同于所述第一方向；
在与所述第一侧相对的所述光导部件的第二侧上沿着第三方向延伸的多条第一槽沟；
光源，用于提供至所述光导部件的光，其中所述光源的光在位于所述光导部件的第一侧和第二侧之间的所述光导部件的一侧被接收；
光学部件，具有第一侧，被设置来接收来自所述光导部件的所述第二侧的光，所述光学部件包括在所述第一侧上的槽沟。
2.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，由所述第一槽沟的两个内侧形成的顶角为约85°到约120°。
3.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，由所述第二槽沟的两个内侧形成的顶角为约130°到约150°。
4.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，每条所述第二槽沟具有两个内侧，并且所述两个内侧中的一侧长于所述两个内侧中的另一侧。
5.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，靠近光源的每条第二槽沟的内侧和沿着第一、第二方向延伸的平面形成的角度为约1°到约3°。
6.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，由所述第三槽沟的两个内侧形成的顶角为约120°到约160°。
7.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。
8.如权利要求1所述的光导部件，其特征在于，所述第二方向平行于所述第三方向。
9.如权利要求1所述的背光单元(BLU)，其特征在于，所述光源包括冷阴极荧光管和LED中的至少一个。
10.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光学部件只包括一个棱镜片。
11.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光学部件不包括漫射片。
说明书 :
发明领域
本发明涉及光导部件和包含光导部件的背光单元。本发明尤其涉及一种对其中传播的光进行引导并提供均匀分布的光的光导部件，以及采用这种光导部件的背光单元。
背景技术
人们可以采用用于如显示设备中的照明器件的光导部件来接收来自照明器件的光源所发出的光，并引导所接收到的光，从而向显示设备的显示屏提供照度均匀分布的光。例如，像液晶显示器(LCD)这类平板显示设备可包含如具有光导部件的背光单元(BLU)之类的照明器件。
在诸如信息和通讯产业中都有改进显示设备的需求。尤其是对于高分辨率、轻而薄和/或低功耗的显示设备的需求。开发这类改进的显示设备的一种可能的途径是提供更薄、更轻的BLU和/或能提供具有更均匀的照度分布的光的改进了的光导部件。
例如，当今广泛采用的一种类型的平板显示器是薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)。这种TFT-LCD可包括：在两个基板之间提供液晶的液晶显示屏、设置在液晶显示屏下部用作照明器件的BLU以及用来驱动液晶显示屏的液晶显示器(LCD)驱动器IC(LDI)。该BLU单元可包括：诸如光源、光导部件和包含漫射片和棱镜片的光学片。
该光源可以想光导部件提供非均匀分布的线性光。一般说来，光导部件会修改非均匀分布的线性光，并输出具有均匀光学分布的平面光。然而，常规光导部件不能很好地输出均匀分布的线性光。例如，与光导部件设置在大体沿各光源的零度辐射角的部分相比，位于照明器件的光源间并接近该光源的光导部件的部分提供的光线可能不足，即显得较暗。
特别地，一般当光源出射的光的辐射角增大时，辐射光的光强减小。光的漫反射在光导部件贴近光源的部分一般也较弱。于是，在以相对较大的辐射角和/或超过光的某一辐射角从光源接收光的光导部件的那些部分处，从光导部件出射的光的强度会具有不均匀的照度分布。这种不均匀性的结果是，光导部件出射的光的照度分布会包含亮线、亮区和/或例如接近光源处的暗区，即，一种亮线/亮区效应。在跟光源单元的各光源不重叠或不排在一行上的光导部件的那些部分，这种亮线/亮区效应会特别显著。当把具有不均匀照度分布的光提供给显示设备时，该显示设备的图像质量就会受到影响。
鉴于光导部件的这些缺点，采用这类光导部件的BLU会包含多个光学片，例如漫反射片和棱镜片，以试图使得为显示设备提供的光具有更均匀分布的照度。然而，不得不提供的额外光学片也会增加BLU的诸如成本、重量和/或尺寸。
在诸如信息和通讯产业中都有改进显示设备的需求。尤其是对于高分辨率、轻而薄和/或低功耗的显示设备的需求。开发这类改进的显示设备的一种可能的途径是提供更薄、更轻的BLU和/或能提供具有更均匀的照度分布的光的改进了的光导部件。
例如，当今广泛采用的一种类型的平板显示器是薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)。这种TFT-LCD可包括：在两个基板之间提供液晶的液晶显示屏、设置在液晶显示屏下部用作照明器件的BLU以及用来驱动液晶显示屏的液晶显示器(LCD)驱动器IC(LDI)。该BLU单元可包括：诸如光源、光导部件和包含漫射片和棱镜片的光学片。
该光源可以想光导部件提供非均匀分布的线性光。一般说来，光导部件会修改非均匀分布的线性光，并输出具有均匀光学分布的平面光。然而，常规光导部件不能很好地输出均匀分布的线性光。例如，与光导部件设置在大体沿各光源的零度辐射角的部分相比，位于照明器件的光源间并接近该光源的光导部件的部分提供的光线可能不足，即显得较暗。
特别地，一般当光源出射的光的辐射角增大时，辐射光的光强减小。光的漫反射在光导部件贴近光源的部分一般也较弱。于是，在以相对较大的辐射角和/或超过光的某一辐射角从光源接收光的光导部件的那些部分处，从光导部件出射的光的强度会具有不均匀的照度分布。这种不均匀性的结果是，光导部件出射的光的照度分布会包含亮线、亮区和/或例如接近光源处的暗区，即，一种亮线/亮区效应。在跟光源单元的各光源不重叠或不排在一行上的光导部件的那些部分，这种亮线/亮区效应会特别显著。当把具有不均匀照度分布的光提供给显示设备时，该显示设备的图像质量就会受到影响。
鉴于光导部件的这些缺点，采用这类光导部件的BLU会包含多个光学片，例如漫反射片和棱镜片，以试图使得为显示设备提供的光具有更均匀分布的照度。然而，不得不提供的额外光学片也会增加BLU的诸如成本、重量和/或尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光导部件和包含这种光导部件的背光单元，它们基本上克服因现有技术的局限和缺点所引起的一种或多种问题。
因此，本发明各实施例的一个特征是要提供一种光导部件，它相对于常规的光导部件能够引导出射光具有更加均匀的照度分布。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供只采用一个棱镜片作为光学部件的BLU。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供一种光导部件，它能够引导出射光具有完全均匀的照度分布。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供一种更薄和/或更轻的BLU。
可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供一种光导部件而用来引导从光源入射在其上的光，该光导部件包括在其第一侧上多条沿第一方向延伸的第一槽沟和在其第一侧上多条沿第二方向延伸的第二槽沟，第一方向不同于第二方向。
光导部件可以包括在其第二侧上多条沿第三方向延伸的第三槽沟，其中第三方向可以不同于第二方向。由该第三槽沟的两个内侧形成的顶角是约85°到约120°。由该第一槽沟的两个内侧形成的顶角是约130°到约150°。第一槽沟的两个内侧中的一侧可以长于另一侧。由更靠近光源的第一槽沟的每一个的内侧和沿第一、第二方向延伸的平面所形成的角度可以是约1°到约3°。由第二槽沟的两个内侧形成的顶角是约120°到约160°。第一方向可以与第二方向正交。第二方向可以与第三方向平行。
还可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供一种光导部件而用来引导从光源入射在其上的光，该光导部件包括在其第一侧上多条沿第一方向延伸的第一槽沟和在其第一侧上多条沿第二方向延伸的第二槽沟，第一方向与第二方向相交以使得第一槽沟和第二槽沟在光导部件的第一侧上形成由多个相同形状的区域限定的矩阵图案，其中多个基本相同形状的区域包括在相应的一个第一槽沟与第二槽沟之间形成的多边形突起。
第一方向可以垂直于第二方向。第一方向可以与光源的出射光的零度辐射角基本平行。由第一槽沟的两个内侧形成的顶角为约130°到约150°。由靠近光源的内侧和沿第一、第二方向延伸的平面形成的角度为约1°到约3°。由第二槽沟的两个内侧形成的顶角为约120°到约160°。光导部件可以包括在其第二侧上的多条第三槽沟，其中第二侧可以与第一侧相对而第三槽沟沿第三方向延伸。该多边形突起可以是金字塔形状的突起。
还可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供用于包括显示屏的显示设备的背光单元(BLU)，该背光单元包括光源、光学部件、以及被配置为接收光源的出射光并为光学部件提供所引导光的光导部件，该光导部件包括在其第一侧上沿第一方向延伸的多条第一槽沟、在其第二侧上沿第二方向延伸的多条第二槽沟，第二方向不同于第一方向、以及在其第二侧上沿第三方向延伸的多条第三槽沟，第三方向不同于第二方向。
光源可以包括冷阴极荧光管和LED中的至少一个。光学部件可以只包括棱镜片。光学部件可以不包括漫射片。
因此，本发明各实施例的一个特征是要提供一种光导部件，它相对于常规的光导部件能够引导出射光具有更加均匀的照度分布。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供只采用一个棱镜片作为光学部件的BLU。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供一种光导部件，它能够引导出射光具有完全均匀的照度分布。
因此，本发明各实施例的另一个特征是要提供一种更薄和/或更轻的BLU。
可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供一种光导部件而用来引导从光源入射在其上的光，该光导部件包括在其第一侧上多条沿第一方向延伸的第一槽沟和在其第一侧上多条沿第二方向延伸的第二槽沟，第一方向不同于第二方向。
光导部件可以包括在其第二侧上多条沿第三方向延伸的第三槽沟，其中第三方向可以不同于第二方向。由该第三槽沟的两个内侧形成的顶角是约85°到约120°。由该第一槽沟的两个内侧形成的顶角是约130°到约150°。第一槽沟的两个内侧中的一侧可以长于另一侧。由更靠近光源的第一槽沟的每一个的内侧和沿第一、第二方向延伸的平面所形成的角度可以是约1°到约3°。由第二槽沟的两个内侧形成的顶角是约120°到约160°。第一方向可以与第二方向正交。第二方向可以与第三方向平行。
还可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供一种光导部件而用来引导从光源入射在其上的光，该光导部件包括在其第一侧上多条沿第一方向延伸的第一槽沟和在其第一侧上多条沿第二方向延伸的第二槽沟，第一方向与第二方向相交以使得第一槽沟和第二槽沟在光导部件的第一侧上形成由多个相同形状的区域限定的矩阵图案，其中多个基本相同形状的区域包括在相应的一个第一槽沟与第二槽沟之间形成的多边形突起。
第一方向可以垂直于第二方向。第一方向可以与光源的出射光的零度辐射角基本平行。由第一槽沟的两个内侧形成的顶角为约130°到约150°。由靠近光源的内侧和沿第一、第二方向延伸的平面形成的角度为约1°到约3°。由第二槽沟的两个内侧形成的顶角为约120°到约160°。光导部件可以包括在其第二侧上的多条第三槽沟，其中第二侧可以与第一侧相对而第三槽沟沿第三方向延伸。该多边形突起可以是金字塔形状的突起。
还可以这样来实现本发明上述的和其他的特征和优点中至少一个：提供用于包括显示屏的显示设备的背光单元(BLU)，该背光单元包括光源、光学部件、以及被配置为接收光源的出射光并为光学部件提供所引导光的光导部件，该光导部件包括在其第一侧上沿第一方向延伸的多条第一槽沟、在其第二侧上沿第二方向延伸的多条第二槽沟，第二方向不同于第一方向、以及在其第二侧上沿第三方向延伸的多条第三槽沟，第三方向不同于第二方向。
光源可以包括冷阴极荧光管和LED中的至少一个。光学部件可以只包括棱镜片。光学部件可以不包括漫射片。
附图说明
参考附图对示例性实施例的详细描述，将使得本发明上述的和其它的特征和优点对于本领域内的普通技术人员变得更显而易见，这些附图包括：
图1示出采用本发明的一个或多个方面的作为示例性器件的采用背光的示例性实施例和光导部件的示例性实施例的一个示例性液晶显示(LCD)器件一些部分的分解透视图；
图2A示出采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的顶部透视图；
图2B示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的A-A’线取得的截面示意图；
图2C示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的B-B’线取得的截面示意图；
图2D示出如图2A所示的示例性光导部件从图2A的箭头C方向观察的底部示意图；以及
图3示出采用本发明的一个或多个方面的示例性光导部件和光学部件的总的截面示意图。
图1示出采用本发明的一个或多个方面的作为示例性器件的采用背光的示例性实施例和光导部件的示例性实施例的一个示例性液晶显示(LCD)器件一些部分的分解透视图；
图2A示出采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的顶部透视图；
图2B示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的A-A’线取得的截面示意图；
图2C示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的B-B’线取得的截面示意图；
图2D示出如图2A所示的示例性光导部件从图2A的箭头C方向观察的底部示意图；以及
图3示出采用本发明的一个或多个方面的示例性光导部件和光学部件的总的截面示意图。
具体实施方式
对于2006年7月4日向韩国知识产权局提交的、韩国专利申请10-2006-0062727、名称为：“Light Guided Plate and Backlight Unit Having the Same(光导板和具有该光导板的背光单元)”的申请，在此引述其全部内容作为参考。
以下将参照各附图更详细地描述本发明，说明本发明的各示例性实施例。本发明尽管可用不同形式来实施，但不应解释为局限于这里给出的实施方案。提供这些实施方案是为了彻底全面地说明本发明，将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。
附图中的各层和各区的尺寸为便于清楚说明可能有所夸张。应当理解的是，当提到一个元件在另一个元件的“上面”时，它可直接在另一元件的上面，也可能有中介元件存在于其中间。此外，应当理解的是，当提到一个元件在另一个元件的“下面”时，它可直接在另一元件的下面，也可能有一个或多个中介元件存在于其中间。而且，还应理解，当提到一个元件在另外两个元件的“中间”时，它可以是在另外两个元件中间的唯一的元件，也可能有一个或多个中介元件存在于其中间。相同的附图标号在全文中指相同的元件。在以下叙述中，提到的“第一”、“第二”等仅仅用来区别不同的元件和/或不同元件的特征，除非另外规定，这些特征可以有也可没有相同的确切涵义。
图1示出采用本发明的一个或多个方面的作为示例性器件的采用背光的示例性实施例和光导部件的示例性实施例的一个示例性液晶显示(LCD)设备一些部分的分解透视图。
参照图1，LCD设备可以包括LCD屏100和背光单元(BLU)130。该BLU130为液晶屏100提供光，以使得图像可显示在液晶屏100上。
该LCD屏100可以包括两个彼此相对设置的基板，提供在两基板之间的液晶层和由在基板上依例如矩阵方式设置的多条门线(gate line)和数据线来限定的像素区(未示出)。在与基板上形成的门线和数据线(未示出)的交叉部分相对应的基板中之一的一部分上可以形成薄膜晶体管和像素电极。各像素电极可以连接到相应的薄膜晶体管，而每个薄膜晶体管可以控制分别提供给相应像素的信号。在其它基板上可以形成滤色器(未示出)和公共电极(未示出)。在各基板的外侧可提供极化膜(未示出)。
BLU 130可以包括：光导部件131、光源单元132、光学部件134和反射部件133。光导部件131的第一侧151，例如反射侧，可以面对BLU 130的反射部件133，而光导部件131的第二侧152，例如出射侧，可以面对光学部件134。光源单元132为光导部件131提供光。光导部件131可以改变由光源单元132所提供的光的分布。反射部件133可以将光反射回LCD屏100。
光导部件131可以改变所接收的光的分布，例如从光源单元132的一个或多个光源132a接收的光。特别是，光导部件131可以改变聚集在它上面多个小区域上的光的分布，从而对一个相对较大的区域提供均匀和/或基本均匀分布的光，该相对较大的区域对应于在例如光导部件131的第二侧152上的多个小区域和/或整个区域。光导部件131可以是薄片形状，例如立方体形。光导部件131可以包括例如透明树脂，诸如聚丙烯的或聚碳酸酯的树脂等。
光导部件131可以包括第一侧151、第二侧152、第三侧153和第四侧154。第一侧151跟第二侧152可以彼此相对，而第三侧153跟第四侧154可以彼此相对。特别是，第三侧153和第四侧154可以在第一侧151跟第二侧152之间延伸并把第一侧151跟第二侧152的相应部分连接到一起。
光源单元132可以放置在光导部件131的一侧或多侧上，例如其第三侧153上。点光源，例如发白光的发光二极管(LED)，可以用作光源132a，而取决于例如光导部件131的大小而设置一个或多个光源132a 。光源132a可以是例如冷阴极荧光灯(CCFL)和/或LED。对较大体积的显示设备一般采用CCFL，而对较小体积的显示设备一般常用LED。
在如图1所示的示例性实施例中，各光源132a设置在光导部件131的单一侧，即第三侧153处。就是说在本发明的一些实施例中，光导部件131仅从其一侧例如其第三侧153处接收光。然而，本发明的实施例并不限于这种设置。
光学部件134可以聚集并反射具有均匀照度分布的光，帮助增强显示设备的亮度和/或仅允许具有预定入射角的光通过。例如，光学部件134可包含一个棱镜片，该棱镜片仅允许基本上竖直方向例如z-方向的光通过，而将具有其它入射角的光在它们被再次反射回到光学部件134之前就反射到反射部件133，直到光竖直地通过光学部件134射往LCD屏100。
光学部件134可以包括棱镜片。在本发明的实施例中，光学部件134可以只包括一个棱镜片。在本发明的其它实施例中，光学部件134可以包括不止一个棱镜片，但不包括漫反射片。参照图1，光学部件134可以包括形成在其面对光导部件131的一侧139上的一条或多条槽沟135。光学部件134的棱镜片，通过漫射并聚集从光导部件131向LCD屏100射入的一个方向上的光，可以有助于改进竖直入射能力。
光导部件可以包括第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138。参照图1，在采用本发明的一个或多个方面的光导部件131的第一示例性实施例中，多条第一槽沟136可以形成于光导部件131的第二侧152上。第一槽沟136可以沿例如y-方向的第二方向延伸，该第二方向平行于由光源132a发出的光的零度辐射角。
图2A示出采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的顶部透视图；图2B示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的A-A’线的截面示意图；图2C示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的B-B’线的截面示意图；图2D示出从图2A的箭头C方向观察的如图2A所示的示例性光导部件底部示意图，该底部示意图还包括如图2D所示的示例性光导部件的圈出部分的放大示意图。
参照图2A至图2D，第二槽沟137可以沿光导部件131的第一侧151的例如x-方向的第一方向延伸。第一方向可以基本垂直于由光源132a发出的光的零度辐射角。第三槽沟138可以沿光导部件131的第一侧151的例如y-方向的第二方向延伸。第二方向可以基本平行于由光源132a发出的光的零度辐射角和/或基本垂直于例如x-方向的第一方向。各第一槽沟136和各第二槽沟137各自延伸的方向基本上彼此正交。各第一槽沟136和各第三槽沟138各自延伸的方向可以基本上彼此平行。在对光导部件131的一侧或几侧例如第三侧153提供光时，其第一、第二和/或第三槽沟136、137和/或138可以改变接收到的光的光路和分布。在本发明的实施例中，各第一、第二和第三槽沟136、137和138的延伸方向并不局限于附图所示的排列。
第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138可以基本上是V-形槽沟。尤其在本发明的各实施例中，不论第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138的深度和/或宽度，当沿着一条分别在第二方向和/或第一方向上延伸的直线来截取时，第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138的截面形状可以基本上是V-形。本发明的实施例并不限于这种结构。例如，第一槽沟136可形成在光导部件131的第二侧152上，而第二槽沟137和第三槽沟138可以形成在光导部件131的第一侧151上。
参照图2B，由第一槽沟136的内侧136a和136b形成的顶角θ1为约85°到约120°。第一槽沟136的顶角θ1在光导部件131提供的光的均匀照度分布中扮演着重要的角色，从而也在显示屏所显示图像的图像质量中扮演着重要的角色。当第一槽沟136的顶角θ1小于约85°时，可以很容易地控制光的方向均匀性。然而，在这种情况下会产生亮线、亮区和/或暗区，并影响照度分布。当第一槽沟136的顶角θ1大于约120°时，光的照度分布可以基本和/或完全均匀。然而，在这种情况下光的方向均匀性很难控制。
在本发明的实施例中，当沿着一条例如第二方向延伸的直线来截取时，第一槽沟136的截面形状可以是等腰三角形。各第一槽沟136可以按规则的间隔来排列。
参照图2C，第二槽沟137的内侧137a和137b形成的顶角θ2为约130°到约150°。靠近第三侧153的内侧之一，例如137a，与沿x和y方向延伸的平面，例如x-y平面，形成的角度θ3为约1°到约3°。换言之，角度θ3可以与靠近光源132a的第二槽沟的内侧，例如137a，的角度相对应。在本发明的实施例中，形成角度θ3的内侧，即137a，相对于x-y平面可以具有比其他内侧，即137b，的长度更长的长度。第二槽沟可以按规则的间隔排列，第二槽沟137的深度、宽度和间距没有限制。
参照图2B，第三槽沟138的两个内侧138a和138b形成的顶角θ4可以为约120°到约160°。在本发明的实施例中，当沿着一条例如第一方向延伸的直线来截取时，第三槽沟138的截面形状可以是等腰三角形。在本发明的实施例中，第三槽沟可以具有基本与第一槽沟136相同的深度、宽度和/或间距。然而，本发明的实施例并不限于此种结构。即，在本发明的实施例中，第三槽沟138可以具有相对于第一槽沟136的深度、宽度和/或间距而不同的深度、宽度和/或间距。
表1提供了采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的示例性第一槽沟136、第二槽沟137和第三槽沟138中每一个的示例性深度、宽度、间距和顶角数值。表1仅仅提供示例性数值，并且本发明的实施例并不局限于其所提供的示例性数值。
表1
第一槽沟 第二槽沟 第三槽沟 深度(μm) 7.67 4 6 宽度(μm) 20 121.5 68.5 间距(μm) 30 121.5 68 角度(°) 105 148 160
参照图2D，第二槽沟137可以与第三槽沟138相交，并且可以在光导部件131的第一侧151上形成以多个细胞(cell)状的部分组成的矩阵形图案。可以在光导部件131的第一侧151的每个细胞状的部分上形成突起的多边形图案，例如金字塔形图案160。在本发明的实施例中，金字塔形图案160可以具有与第二、第三槽沟137和138的外部边缘接触部相对应的尖边161。金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第二槽沟137和第三槽沟138各自的底部相对应的共同边界部分。例如，沿例如x-方向的第一方向的金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第二槽沟137的底部140相对应的共同边界部分，以及沿例如y-方向的第二方向的金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第三槽沟138的底部141相对应的共同边界部分。
图3示出采用本发明的一个或多个方面的示例性光导部件和光学部件的总的截面示意图。以下参照图2和图3描述光导部件131的示例性操作。由光源单元132发出的光射往光导部件131。例如，光源单元132发出的光可以射往光导部件131的第一侧151。来自光源单元132的光然后通过采用本发明的一个或多个方面的光导部件131可以完全或基本完全地被反射和引导至LCD屏100。如果入射光的角度大于预定的临界角，入射光就可以通过光导部件131的第一侧151射出。
在本发明的实施例中，来自光导部件131的第二侧152的光的出射角E1相对于沿着第一、第二方向延伸的平面，例如x-y平面，可以为约74°到约76°。如图2和图3所示，光导部件131的第二侧152可以面向光学部件134，该光学部件包括例如倒置的棱镜片。当从光导部件131射出的光的出射角相对于例如x-y平面为约74°到约76°时，光可以在相对于例如z-方向的第三方向从例如倒置棱镜片的光学部件134上出射的出射角为约0°到约2°。第三方向可以基本垂直于第一和第二方向。参照图3，光的出射角E1可以取决于入射角β。
如上所述，在本发明的实施例中，两内侧137a和137b形成的顶角θ2为约130°到约150°，而靠近第三侧153的内侧之一，例如137a和沿x和y方向延伸的平面，例如x-y平面形成的角度θ3可以为约1°到约3°。即，角度θ3可以与靠近光源132a的第二槽沟137的内侧，例如137a，的角度相对应。因此，当第一侧151使光导部件131上的入射光反射至第N次时，可以使入射角β’增大到β+N＊θ3。
因此，在本发明的实施例中，每次入射光被反射时，入射角可以增加θ3，并且当入射角大于预定的临界角时，入射光可以一定的角度从光导部件131的第二侧152射出。
在本发明的实施例中，第三槽沟138的形状和第二槽沟137的形状可以有助于聚集入射其上的光，并且可以助于减小光的传播以有助于从光导部件131射出的光的照度分布。因此，本发明的实施例可以提供一种光导部件，它能够射出具有基本均匀和/或完全均匀的照度分布和基本均匀和/或完全均匀的方向的光。这样，可以减少和/或防止采用本发明的一个或多个方面的光导部件发出的光的照度分布上的亮区、亮线和/或暗区。
表2将常规BLU的照度分布和包括采用本发明的一个或多个方面的光导部件的背光单元的照度分布进行比较。
表2
照度 照度的升高率 常规的BLU 5,698cd/m2 1 包括采用本发明的一 个或多个方面的光导 部件的示例性BLU 10,000～11,000cd/m2 1.75～1.92
在上面的比较示例中，常规的BLU包括具有在其上形成常规漫射图案的光导部件、两个棱镜片和漫射片。采用本发明的一个或多个方面的示例性BLU采用了包括例如在其中一侧上的第二、第三槽沟137和138的相交槽沟的光导部件，和只包含一个棱镜片的光学部件。
根据表2，根据本发明的示例性实施例的光导部件的照度比常规光导部件的照度高。
以上结合示例性实施例描述了本发明的各个方面，然而，在不偏离本发明的精神和范围的条件下可以对其作出各种修改和变更。例如，可以改变每个图案的角度、图案的深度和宽度。另外，本领域的技术人员应当理解，对包括本发明的实施例中所描述的光导部件的背光单元的结构可以作出各种不同的修改和变更。
如上所述，采用本发明的一个或多个方面的光导部件和BLUs使具有更加均匀和/或完全均匀的照度分布和更加均匀和/或完全均匀的方向性的光从光导部件出射。通过提供光导部件和包括例如在该光导部件的同一侧上形成金字塔图案的相交槽沟的BLUs，相对于常规的光导部件和BLUs可以提高从光导部件发出的光的照度分布和方向的均匀性。这样，例如当在显示设备中采用光导部件时，本发明的实施例可以通过使光导部件上的入射光的反射特性最佳化来帮助提高显示的亮度。
通过例如减少和/或消除在BLU的光学部件中的漫射片的需要，本发明的实施例分别可以使得BLUs相对于常规的BLUs更轻、更薄和/或尺寸更小。
虽然该光导部件和背光单元的示例性实施例可以联系示例性LCD设备来描述，但是本发明的实施例并不限于采用LCD设备。此外，虽然引用了“背光单元”作为示例性照明装置，但一般称这类单元为“背光”单元是由于它们可被设置在显示屏的背后。然而，本发明的各方面并不限于这种设置和/或用法。
本发明的示例性实施例已经披露于此，虽然采用了特定的术语，但是这些术语的应用和解释只具有一般的和描述性的意义，不得用来限定。例如，虽然本发明的实施例描述了V-形槽沟，在光和波纹图案(wave pattern)间形成的角度可能比槽沟本身的形状更加重要。虽然V-形槽沟可能是实现所述波纹图案的最有效方式，但是这些槽沟可以是弯曲的和/或具有平底的，不是非要V-形的。因此，本领域的普通技术人员应该理解，在不偏离下述权利要求书中所提出的本发明的精神和范围的条件下，可以在形式和细节上作出各种变化。
以下将参照各附图更详细地描述本发明，说明本发明的各示例性实施例。本发明尽管可用不同形式来实施，但不应解释为局限于这里给出的实施方案。提供这些实施方案是为了彻底全面地说明本发明，将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。
附图中的各层和各区的尺寸为便于清楚说明可能有所夸张。应当理解的是，当提到一个元件在另一个元件的“上面”时，它可直接在另一元件的上面，也可能有中介元件存在于其中间。此外，应当理解的是，当提到一个元件在另一个元件的“下面”时，它可直接在另一元件的下面，也可能有一个或多个中介元件存在于其中间。而且，还应理解，当提到一个元件在另外两个元件的“中间”时，它可以是在另外两个元件中间的唯一的元件，也可能有一个或多个中介元件存在于其中间。相同的附图标号在全文中指相同的元件。在以下叙述中，提到的“第一”、“第二”等仅仅用来区别不同的元件和/或不同元件的特征，除非另外规定，这些特征可以有也可没有相同的确切涵义。
图1示出采用本发明的一个或多个方面的作为示例性器件的采用背光的示例性实施例和光导部件的示例性实施例的一个示例性液晶显示(LCD)设备一些部分的分解透视图。
参照图1，LCD设备可以包括LCD屏100和背光单元(BLU)130。该BLU130为液晶屏100提供光，以使得图像可显示在液晶屏100上。
该LCD屏100可以包括两个彼此相对设置的基板，提供在两基板之间的液晶层和由在基板上依例如矩阵方式设置的多条门线(gate line)和数据线来限定的像素区(未示出)。在与基板上形成的门线和数据线(未示出)的交叉部分相对应的基板中之一的一部分上可以形成薄膜晶体管和像素电极。各像素电极可以连接到相应的薄膜晶体管，而每个薄膜晶体管可以控制分别提供给相应像素的信号。在其它基板上可以形成滤色器(未示出)和公共电极(未示出)。在各基板的外侧可提供极化膜(未示出)。
BLU 130可以包括：光导部件131、光源单元132、光学部件134和反射部件133。光导部件131的第一侧151，例如反射侧，可以面对BLU 130的反射部件133，而光导部件131的第二侧152，例如出射侧，可以面对光学部件134。光源单元132为光导部件131提供光。光导部件131可以改变由光源单元132所提供的光的分布。反射部件133可以将光反射回LCD屏100。
光导部件131可以改变所接收的光的分布，例如从光源单元132的一个或多个光源132a接收的光。特别是，光导部件131可以改变聚集在它上面多个小区域上的光的分布，从而对一个相对较大的区域提供均匀和/或基本均匀分布的光，该相对较大的区域对应于在例如光导部件131的第二侧152上的多个小区域和/或整个区域。光导部件131可以是薄片形状，例如立方体形。光导部件131可以包括例如透明树脂，诸如聚丙烯的或聚碳酸酯的树脂等。
光导部件131可以包括第一侧151、第二侧152、第三侧153和第四侧154。第一侧151跟第二侧152可以彼此相对，而第三侧153跟第四侧154可以彼此相对。特别是，第三侧153和第四侧154可以在第一侧151跟第二侧152之间延伸并把第一侧151跟第二侧152的相应部分连接到一起。
光源单元132可以放置在光导部件131的一侧或多侧上，例如其第三侧153上。点光源，例如发白光的发光二极管(LED)，可以用作光源132a，而取决于例如光导部件131的大小而设置一个或多个光源132a 。光源132a可以是例如冷阴极荧光灯(CCFL)和/或LED。对较大体积的显示设备一般采用CCFL，而对较小体积的显示设备一般常用LED。
在如图1所示的示例性实施例中，各光源132a设置在光导部件131的单一侧，即第三侧153处。就是说在本发明的一些实施例中，光导部件131仅从其一侧例如其第三侧153处接收光。然而，本发明的实施例并不限于这种设置。
光学部件134可以聚集并反射具有均匀照度分布的光，帮助增强显示设备的亮度和/或仅允许具有预定入射角的光通过。例如，光学部件134可包含一个棱镜片，该棱镜片仅允许基本上竖直方向例如z-方向的光通过，而将具有其它入射角的光在它们被再次反射回到光学部件134之前就反射到反射部件133，直到光竖直地通过光学部件134射往LCD屏100。
光学部件134可以包括棱镜片。在本发明的实施例中，光学部件134可以只包括一个棱镜片。在本发明的其它实施例中，光学部件134可以包括不止一个棱镜片，但不包括漫反射片。参照图1，光学部件134可以包括形成在其面对光导部件131的一侧139上的一条或多条槽沟135。光学部件134的棱镜片，通过漫射并聚集从光导部件131向LCD屏100射入的一个方向上的光，可以有助于改进竖直入射能力。
光导部件可以包括第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138。参照图1，在采用本发明的一个或多个方面的光导部件131的第一示例性实施例中，多条第一槽沟136可以形成于光导部件131的第二侧152上。第一槽沟136可以沿例如y-方向的第二方向延伸，该第二方向平行于由光源132a发出的光的零度辐射角。
图2A示出采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的顶部透视图；图2B示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的A-A’线的截面示意图；图2C示出如图2A所示的示例性光导部件沿图2A中的B-B’线的截面示意图；图2D示出从图2A的箭头C方向观察的如图2A所示的示例性光导部件底部示意图，该底部示意图还包括如图2D所示的示例性光导部件的圈出部分的放大示意图。
参照图2A至图2D，第二槽沟137可以沿光导部件131的第一侧151的例如x-方向的第一方向延伸。第一方向可以基本垂直于由光源132a发出的光的零度辐射角。第三槽沟138可以沿光导部件131的第一侧151的例如y-方向的第二方向延伸。第二方向可以基本平行于由光源132a发出的光的零度辐射角和/或基本垂直于例如x-方向的第一方向。各第一槽沟136和各第二槽沟137各自延伸的方向基本上彼此正交。各第一槽沟136和各第三槽沟138各自延伸的方向可以基本上彼此平行。在对光导部件131的一侧或几侧例如第三侧153提供光时，其第一、第二和/或第三槽沟136、137和/或138可以改变接收到的光的光路和分布。在本发明的实施例中，各第一、第二和第三槽沟136、137和138的延伸方向并不局限于附图所示的排列。
第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138可以基本上是V-形槽沟。尤其在本发明的各实施例中，不论第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138的深度和/或宽度，当沿着一条分别在第二方向和/或第一方向上延伸的直线来截取时，第一槽沟136、第二槽沟137和/或第三槽沟138的截面形状可以基本上是V-形。本发明的实施例并不限于这种结构。例如，第一槽沟136可形成在光导部件131的第二侧152上，而第二槽沟137和第三槽沟138可以形成在光导部件131的第一侧151上。
参照图2B，由第一槽沟136的内侧136a和136b形成的顶角θ1为约85°到约120°。第一槽沟136的顶角θ1在光导部件131提供的光的均匀照度分布中扮演着重要的角色，从而也在显示屏所显示图像的图像质量中扮演着重要的角色。当第一槽沟136的顶角θ1小于约85°时，可以很容易地控制光的方向均匀性。然而，在这种情况下会产生亮线、亮区和/或暗区，并影响照度分布。当第一槽沟136的顶角θ1大于约120°时，光的照度分布可以基本和/或完全均匀。然而，在这种情况下光的方向均匀性很难控制。
在本发明的实施例中，当沿着一条例如第二方向延伸的直线来截取时，第一槽沟136的截面形状可以是等腰三角形。各第一槽沟136可以按规则的间隔来排列。
参照图2C，第二槽沟137的内侧137a和137b形成的顶角θ2为约130°到约150°。靠近第三侧153的内侧之一，例如137a，与沿x和y方向延伸的平面，例如x-y平面，形成的角度θ3为约1°到约3°。换言之，角度θ3可以与靠近光源132a的第二槽沟的内侧，例如137a，的角度相对应。在本发明的实施例中，形成角度θ3的内侧，即137a，相对于x-y平面可以具有比其他内侧，即137b，的长度更长的长度。第二槽沟可以按规则的间隔排列，第二槽沟137的深度、宽度和间距没有限制。
参照图2B，第三槽沟138的两个内侧138a和138b形成的顶角θ4可以为约120°到约160°。在本发明的实施例中，当沿着一条例如第一方向延伸的直线来截取时，第三槽沟138的截面形状可以是等腰三角形。在本发明的实施例中，第三槽沟可以具有基本与第一槽沟136相同的深度、宽度和/或间距。然而，本发明的实施例并不限于此种结构。即，在本发明的实施例中，第三槽沟138可以具有相对于第一槽沟136的深度、宽度和/或间距而不同的深度、宽度和/或间距。
表1提供了采用本发明的一个或多个方面的光导部件的示例性实施例的示例性第一槽沟136、第二槽沟137和第三槽沟138中每一个的示例性深度、宽度、间距和顶角数值。表1仅仅提供示例性数值，并且本发明的实施例并不局限于其所提供的示例性数值。
表1
第一槽沟 第二槽沟 第三槽沟 深度(μm) 7.67 4 6 宽度(μm) 20 121.5 68.5 间距(μm) 30 121.5 68 角度(°) 105 148 160
参照图2D，第二槽沟137可以与第三槽沟138相交，并且可以在光导部件131的第一侧151上形成以多个细胞(cell)状的部分组成的矩阵形图案。可以在光导部件131的第一侧151的每个细胞状的部分上形成突起的多边形图案，例如金字塔形图案160。在本发明的实施例中，金字塔形图案160可以具有与第二、第三槽沟137和138的外部边缘接触部相对应的尖边161。金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第二槽沟137和第三槽沟138各自的底部相对应的共同边界部分。例如，沿例如x-方向的第一方向的金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第二槽沟137的底部140相对应的共同边界部分，以及沿例如y-方向的第二方向的金字塔形图案160的相邻图案可以具有与第三槽沟138的底部141相对应的共同边界部分。
图3示出采用本发明的一个或多个方面的示例性光导部件和光学部件的总的截面示意图。以下参照图2和图3描述光导部件131的示例性操作。由光源单元132发出的光射往光导部件131。例如，光源单元132发出的光可以射往光导部件131的第一侧151。来自光源单元132的光然后通过采用本发明的一个或多个方面的光导部件131可以完全或基本完全地被反射和引导至LCD屏100。如果入射光的角度大于预定的临界角，入射光就可以通过光导部件131的第一侧151射出。
在本发明的实施例中，来自光导部件131的第二侧152的光的出射角E1相对于沿着第一、第二方向延伸的平面，例如x-y平面，可以为约74°到约76°。如图2和图3所示，光导部件131的第二侧152可以面向光学部件134，该光学部件包括例如倒置的棱镜片。当从光导部件131射出的光的出射角相对于例如x-y平面为约74°到约76°时，光可以在相对于例如z-方向的第三方向从例如倒置棱镜片的光学部件134上出射的出射角为约0°到约2°。第三方向可以基本垂直于第一和第二方向。参照图3，光的出射角E1可以取决于入射角β。
如上所述，在本发明的实施例中，两内侧137a和137b形成的顶角θ2为约130°到约150°，而靠近第三侧153的内侧之一，例如137a和沿x和y方向延伸的平面，例如x-y平面形成的角度θ3可以为约1°到约3°。即，角度θ3可以与靠近光源132a的第二槽沟137的内侧，例如137a，的角度相对应。因此，当第一侧151使光导部件131上的入射光反射至第N次时，可以使入射角β’增大到β+N＊θ3。
因此，在本发明的实施例中，每次入射光被反射时，入射角可以增加θ3，并且当入射角大于预定的临界角时，入射光可以一定的角度从光导部件131的第二侧152射出。
在本发明的实施例中，第三槽沟138的形状和第二槽沟137的形状可以有助于聚集入射其上的光，并且可以助于减小光的传播以有助于从光导部件131射出的光的照度分布。因此，本发明的实施例可以提供一种光导部件，它能够射出具有基本均匀和/或完全均匀的照度分布和基本均匀和/或完全均匀的方向的光。这样，可以减少和/或防止采用本发明的一个或多个方面的光导部件发出的光的照度分布上的亮区、亮线和/或暗区。
表2将常规BLU的照度分布和包括采用本发明的一个或多个方面的光导部件的背光单元的照度分布进行比较。
表2
照度 照度的升高率 常规的BLU 5,698cd/m2 1 包括采用本发明的一 个或多个方面的光导 部件的示例性BLU 10,000～11,000cd/m2 1.75～1.92
在上面的比较示例中，常规的BLU包括具有在其上形成常规漫射图案的光导部件、两个棱镜片和漫射片。采用本发明的一个或多个方面的示例性BLU采用了包括例如在其中一侧上的第二、第三槽沟137和138的相交槽沟的光导部件，和只包含一个棱镜片的光学部件。
根据表2，根据本发明的示例性实施例的光导部件的照度比常规光导部件的照度高。
以上结合示例性实施例描述了本发明的各个方面，然而，在不偏离本发明的精神和范围的条件下可以对其作出各种修改和变更。例如，可以改变每个图案的角度、图案的深度和宽度。另外，本领域的技术人员应当理解，对包括本发明的实施例中所描述的光导部件的背光单元的结构可以作出各种不同的修改和变更。
如上所述，采用本发明的一个或多个方面的光导部件和BLUs使具有更加均匀和/或完全均匀的照度分布和更加均匀和/或完全均匀的方向性的光从光导部件出射。通过提供光导部件和包括例如在该光导部件的同一侧上形成金字塔图案的相交槽沟的BLUs，相对于常规的光导部件和BLUs可以提高从光导部件发出的光的照度分布和方向的均匀性。这样，例如当在显示设备中采用光导部件时，本发明的实施例可以通过使光导部件上的入射光的反射特性最佳化来帮助提高显示的亮度。
通过例如减少和/或消除在BLU的光学部件中的漫射片的需要，本发明的实施例分别可以使得BLUs相对于常规的BLUs更轻、更薄和/或尺寸更小。
虽然该光导部件和背光单元的示例性实施例可以联系示例性LCD设备来描述，但是本发明的实施例并不限于采用LCD设备。此外，虽然引用了“背光单元”作为示例性照明装置，但一般称这类单元为“背光”单元是由于它们可被设置在显示屏的背后。然而，本发明的各方面并不限于这种设置和/或用法。
本发明的示例性实施例已经披露于此，虽然采用了特定的术语，但是这些术语的应用和解释只具有一般的和描述性的意义，不得用来限定。例如，虽然本发明的实施例描述了V-形槽沟，在光和波纹图案(wave pattern)间形成的角度可能比槽沟本身的形状更加重要。虽然V-形槽沟可能是实现所述波纹图案的最有效方式，但是这些槽沟可以是弯曲的和/或具有平底的，不是非要V-形的。因此，本领域的普通技术人员应该理解，在不偏离下述权利要求书中所提出的本发明的精神和范围的条件下，可以在形式和细节上作出各种变化。