CN101514789A - 背光单元 - Google Patents
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Abstract
公开了一种背光单元。该背光单元包括产生光的光源单元、在光源单元侧面的光束轮廓改变装置、在光束轮廓改变装置下方的反射板以及设在光束轮廓改变装置和反射板上的光学薄膜。光束轮廓改变装置包括面对光源单元的入射面和设在平行于入射面的方向上的出射面。反射板包括具有第一反射区域的第一反射面和具有第二反射区域的第二反射面。第二反射面从第一反射面的末端向上倾斜。
Description
本申请要求享受于2008年2月22日提交的韩国专利申请10-2008-016494的优先权,其内容在这里全部引入作为参考。
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种背光单元,尤其是涉及一种重量易于减轻的背光单元。
背景技术
液晶显示器因其诸如小巧、纤薄和低功耗这样的优点已被用于笔记本个人电脑、办公室自动化设备、音频/视频设备等设备中。
液晶显示器包括液晶显示模块和背光单元。背光单元根据光源的位置可分为边缘型背光单元和直下型背光单元。
边缘型背光单元包括光源单元、导光板、反射板、和光学薄膜。
光源单元包括诸如至少一个冷阴极荧光灯(CCFL)和至少一个外电极荧光灯(EEFL)这样的光源,以及光源设在其上的光源反射板。
光源产生具有预定波长的光,例如白光。光源反射板反射光源产生的光。
导光板设在光源单元的侧面以获得均匀的光。导光板使得来自光源单元的光朝着液晶显示模块传播。
导光板由临界角度大约为42°和折射率大约为1.5的丙烯酸材料制成。导光板为板状,具有上表面、下表面和4个侧面。
因而,在光经过导光板的面对光源单元的侧面(也即入射面)时,方位角小于临界角的光就从导光板的上表面发射出去,而方位角等于或者大于临界角的光被全反射并漫射在导光板的整个表面上。
反射板设在导光板的下表面,以反射在导光板内部空间的泄漏光。导光板的下表面可以具有散射性图案。
光学薄膜包括漫射片、棱镜片和保护片。漫射片设在导光板上并且可以包括下漫射片、漫射片支承单元和上漫射片。
漫射片利用分布在漫射片内的珠子使从导光板传播来的光发生漫射。
棱镜片设在漫射片上并且包括基膜和棱镜。棱镜片将漫射片所漫射的光聚焦。
保护片将棱镜片所聚焦的光漫射以将被漫射的光提供给液晶显示模块。
除上述结构的光学薄膜之外,光学薄膜还可以使用各种片的组合,以漫射和聚焦从导光板传播来的光。
在边缘型背光单元中,用喷射模塑法或者挤压模塑法形成导光板。具体地,用喷射模塑法或者挤压模塑法形成基底、然后通过诸如热固化法的固化工艺在基底的下表面形成散射图案来形成导光板。导光板的重量占了该边缘型背光单元总重量的大部分。
因而,为了减轻背光单元的重量和液晶显示器的重量,有必要减小导光板的厚度。然而,因光的利用效率之故,导光板厚度的减小受到限制。最终,背光单元重量的减小已面临技术的限制。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种重量易于减小的背光单元。
本发明示例性实施例的附加特征和优点将在随后的描述中加以阐述,并且这些附加特征和优点的部分将从该描述中是显而易见的,或者可通过应用本发明的这些示例性实施例而获悉。本发明示例性实施例的目的和其它优点将通过书面的说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
一方面,一种背光单元包括产生光的光源单元,设在该光源单元侧面的光束轮廓改变装置,该光束轮廓改变装置包括面对着该光源单元的入射面和位于与该入射面平行的方向上的出射面,设在该光束轮廓改变装置下的反射板,该反射板包括具有第一反射区域的第一反射面和具有第二反射区域的第二反射面,第二反射面从第一反射面的末端向上倾斜,以及设在该光束轮廓改变装置和该反射板上的光学薄膜。
该光束轮廓改变装置沿着该光源单元的纵向延伸,并且在宽度方向具有楔形截面。
该光束轮廓改变装置包括上全反射面和下全反射面,从该入射面的一个边缘(edge)延伸出来且平行于该光束轮廓改变装置的厚度的中线的第一直线和连接该入射面的一个边缘至该出射面的一个边缘的第二直线之间的角度满足4°到20°。该上全反射面和该下全反射面是曲率半径在50mm到300mm之间的曲面。
该上全反射面和该下全反射面的曲率半径与该入射面的厚度成比例地增加或者减小。该上全反射面和该下全反射面关于该光束轮廓改变装置的厚度的中线上下对称。当然,该上全反射面和该下全反射面可以关于该光束轮廓改变装置的厚度的中线上下不对称。
该光束轮廓改变装置的该出射面是与该光束轮廓改变装置的厚度的中线垂直的平面,或者是曲率半径等于或者小于100mm的曲面。
如果该出射面是平面,该反射板的该第一反射面就是与该光束轮廓改变装置的厚度的中线平行的平的表面,或者是与该光束轮廓改变装置的该下全反射面一样的曲面。
如果该出射面是曲率半径等于或者小于100mm的曲面,该反射板的该第一反射面就是与该光束轮廓改变装置的厚度的中线平行的平的表面。
该第一反射区域的尺寸与该光束轮廓改变装置的厚度成比例地增加或者减小。确定该第二反射面的倾斜角以使第二反射面的末端位于该光束轮廓改变装置的厚度的范围内。
在具有上述结构的背光单元中,因为该光束轮廓改变装置能够起到导光板的作用,因此,背光单元能够在无需导光板的情况下获得均匀的亮度。因而,背光单元的重量能够显著减小。
应该理解,前面一般性的描述和后面具体的描述都是示例性和解释性的,并且意欲对要求保护的本发明的实施例提供进一步的解释。
附图说明
被包括来提供对本发明的进一步的理解、被结合到本说明书中并构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例并与说明书一起起解释本发明的原理的作用。附图中:
图1是示意性地示出根据本发明第一示例性实施例的包括边缘型背光单元的液晶显示器结构的截面图;
图2是用在背光单元中的光束轮廓改变装置的透视图;
图3是解释光束轮廓改变装置的准直性和方向性的概念图;
图4是解释光束轮廓改变装置的准直性和方向性的曲线图;
图5是示意性地示出根据本发明第二示例性实施例的包括边缘型背光单元的液晶显示器结构的截面图;
图6是示意性地示出根据本发明第三示例性实施例的包括边缘型背光单元的液晶显示器结构的截面图。
具体实施方式
以下,将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例,以使这里所公开的内容透彻、完整而充分地把本发明的构思全部传递给本领域技术人员。然而,本发明可以通过不同的形式来具体实施,并且不应认为被这里阐述的实施例所限制。
在图中,为清楚起见,将层和区域的厚度扩大了。为了便于理解,对图中共用的那些相同元件尽可能地用相同的标号来表示。还要理解,当称一层在另一层或者另一基底上时,其可能是直接在另一层或者另一基底之上,或者还可能存在中间层。
<第一示例性实施例>
将参照图1到图4详细地描述根据本发明第一示例性实施例的液晶显示器。
图1是示意性地示出根据本发明第一示例性实施例的包括边缘型背光单元的液晶显示器结构的截面图,图2是用在背光单元中的光束轮廓改变装置的透视图。
图3是解释光束轮廓改变装置的准直性和方向性的概念图,图4是解释光束轮廓改变装置的准直性和方向性的曲线图。
作为例子,第一示例性实施例描述了使用诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或者外电极荧光灯(EEFL)这样的线光源的边缘型背光单元。当然,可以用诸如发光二极管(LED)这样的点光源代替线光源。
如图1所示,根据第一示例性实施例的边缘型背光单元包括光源单元110。
光源单元110包括用于产生具有预定波长的光、例如白光的线光源112和用于反射线光源112所产生的光的光源反射板114。
光源单元110被固定在用作下罩面的反射板120的一端。尽管图1示出的是一个光源单元110安装在反射板120的一端的情形,但是光源单元110可以安装在反射板120的两端。
光束轮廓改变装置130安装在光源112的侧面。
光束轮廓改变装置130由折射率为1.49的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成,沿着光源112的纵向延伸,并且在垂直于纵向的宽度方向上具有楔形截面。当然,光束轮廓改变装置130可由各种除聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)外的材料制成。
光束轮廓改变装置130安装在反射板120内部空间的位置。在光束轮廓改变装置130中,面对光源112的入射面132和发射经过入射面132的光的出射面134被设置成彼此平行,如图3所示。
更具体地,尽管没有示出,但是可在光束轮廓改变装置130的沿该光束轮廓改变装置130纵向的一端形成一个单独的固定单元,用以使入射面132和光源112对准。
光束轮廓改变装置130除具有入射面132和出射面134外,还具有上全反射面136和下全反射面138。上全反射面136和下全反射面138调整经过入射面132的入射光的全反射角,以使从出射面134出射的光准直。
为此,上全反射面136和下全反射面138是曲率半径恒定的曲面。
根据本申请发明人所做试验的结果,光束轮廓改变装置130的上全反射面136和下全反射面138最好是曲率半径在50mm到300mm间的曲面,在该范围内,与光束轮廓改变装置130的厚度的中线L1平行的直线L2和连接入射面132的末端至出射面134的末端的直线L3之间的角度θ1满足4°到20°,最好是6°到10°。
当角度θ1不在上述4°到20°的范围内时,从上全反射面136和下全反射面138被全反射的光的折射率减小。
上全反射面136和下全反射面138的曲率半径与入射面132的厚度成比例地增加或者减小。根据本申请发明人所做试验的结果,当入射面132的厚度大约为3mm时,上全反射面136和下全反射面138最好是曲率半径大约为120mm的曲面。当入射面132的厚度超过3mm时,上全反射面136和下全反射面138最好是曲率半径大约为120mm到300mm的曲面。当入射面132的厚度小于3mm时,上全反射面136和下全反射面138最好是曲率半径大约为50mm到120mm的曲面。
在第一示例性实施例中,上全反射面136和下全反射面138关于厚度中线L1上下对称,但是不限于此。上全反射面136和下全反射面138可以关于厚度中线L1上下不对称。
然而,考虑设计和制造的容易性以及入射光的准直性和方向性,最好使上全反射面136和下全反射面138关于厚度中线L1上下对称。
经过入射面132的光在上全反射面136和下全反射面138上全反射,然后从出射面134发射出去。出射面134和入射面132都是平面。
图4是示出了依赖于视角而的光强的曲线图。如图3和4所示,当在所有角度都均匀出射的朗伯(lambertian)光从光束轮廓改变装置130的出射面134出射时,该出射光在预定范围内的视角具有高强度。
因而,光束轮廓改变装置130能够有效地准直并传播光源所产生的光。
视角是假定观众眼睛的位置在厚度中线L1上时的视角。从图4可以看出,从光束轮廓改变装置130的出射面134出射的光的强度在大约-20°到20°之间的视角内是高的。
在图4中,正角表示厚度中线L1的上部,负角表示厚度中线L1的下部。因而,从光束轮廓改变装置130出射的光能够以20°的角度分别准直且导向厚度中线L1的上部和下部。
反射板120具有第一反射面122和第二反射面124。第一反射面122具有第一反射区域R1,第二反射面124具有第二反射区域R2。第二反射面124从第一反射面122的末端以一个不变的角度向上倾斜。
第一反射区域R1的尺寸与光束轮廓改变装置1 30的厚度T成比例地增加或者减小。确定第二反射面124的倾斜角θ2以使第二反射面124的端部位于光束轮廓改变装置130的厚度T的范围内。
在第一反射面122和/或第二反射面124的表面上可以形成诸如散射图案的附加的图案,以改善反射的性能。
光学薄膜140设在光束轮廓改变装置130和反射板120上,并且液晶显示模块150设在光学薄膜140上。
光学薄膜140可以使用诸如棱镜片、漫射片和保护片的各种片的组合。
在具有上述结构的液晶显示器中,光源112产生的光经光束轮廓改变装置130准直且引导,在反射板120的第一反射面122和第二反射面124上反射,并且向着光学薄膜140传播。光被光学薄膜140漫射和聚焦,由此在液晶显示模块150上显示图象。
在液晶显示器的驱动中,第一反射面122仅仅在第一反射区域R1内反射光。
<第二示例性实施例>
参照图5下面描述本发明的第二示例性实施例。由于第二示例性实施例的结构和组件除了反射板之外与第一示例性实施例的都相同,因此有关描述只简要进行或者全部省去。
在第二示例性实施例中,反射板220的第一反射面222是与光束轮廓改变装置130的下全反射面一样的曲面。
在具有上述结构的反射板220中,在第一反射面222的第一反射区域R1和第二反射面224的第二反射区域R2两个区域内均能够获得均匀的亮度。
<第三示例性实施例>
参照图6下面描述本发明的第三示例性实施例。由于第三示例性实施例的结构和组件除了光束轮廓改变装置之外,与第一示例性实施例的都相同,因此有关描述只简要进行或者全部省去。
在第三示例性实施例中,光束轮廓改变装置230包括具有为曲面的出射面234,以调整从出射面234出射的光的传播路径。根据本申请发明人所做试验的结果,当出射面234的曲面具有等于或者小于100mm的曲率半径时,在整个区域上够能够获得均匀的亮度。
对本领域技术人员而言,在不脱离本发明精神或范围的情况下,能够对本发明的实施例进行各种修改和变化。因而,本发明的实施例意图覆盖这些修改和变化,只要他们落在所附权利要求及其等效物的范围内。
Claims (15)
1、一种背光单元,包括:
产生光的光源单元;
设在所述光源单元侧面的光束轮廓改变装置,所述光束轮廓改变装置包括面对所述光源单元的入射面和位于与所述入射面平行的方向上的出射面;
设在所述光束轮廓改变装置下的反射板,所述反射板包括具有第一反射区域的第一反射面和具有第二反射区域的第二反射面,第二反射面从第一反射面的末端向上倾斜;以及
设在所述光束轮廓改变装置和所述反射板上的光学薄膜。
2、根据权利要求1所述的背光单元,其中所述光束轮廓改变装置沿着所述光源单元的纵向延伸,并且在宽度方向上具有楔形截面。
3、根据权利要求2所述的背光单元,其中所述光束轮廓改变装置包括上全反射面和下全反射面,从所述入射面的一个边缘延伸出来且平行于所述光束轮廓改变装置的厚度的中线的第一直线和连接所述入射面的一个边缘至所述出射面的一个边缘的第二直线之间的角度满足4°到20°。
4、根据权利要求3所述的背光单元,其中所述上全反射面和所述下全反射面是曲率半径在50mm到300mm之间的曲面。
5、根据权利要求4所述的背光单元,其中所述上全反射面和所述下全反射面的曲率半径与所述入射面的厚度成比例地增加或者减小。
6、根据权利要求4所述的背光单元,其中所述上全反射面和所述下全反射面关于所述光束轮廓改变装置的厚度的中线上下对称。
7、根据权利要求1所述的背光单元,其中所述光束轮廓改变装置的所述出射面是与所述光束轮廓改变装置的厚度的中线垂直的平面。
8、根据权利要求7所述的背光单元,其中所述反射板的所述第一反射面是与所述光束轮廓改变装置的的厚度的中线平行的平的表面。
9、根据权利要求7所述的背光单元,其中所述反射板的所述第一反射面是与所述光束轮廓改变装置的所述下全反射面一样的曲面。
10、根据权利要求7所述的背光单元,其中所述第一反射区域的尺寸与所述光束轮廓改变装置的厚度成比例地增加或者减小。
11、根据权利要求7所述的背光单元,其中确定所述第二反射面的倾斜角以使所述第二反射面的末端位于所述光束轮廓改变装置的厚度的范围内。
12、根据权利要求1所述的背光单元,其中所述光束轮廓改变装置的所述出射面是曲率半径等于或者小于100mm的曲面。
13、根据权利要求12所述的背光单元,其中所述反射板的所述第一反射面是与所述光束轮廓改变装置的厚度的中线平行的平的表面。
14、根据权利要求13所述的背光单元,其中所述第一反射区域的尺寸与所述光束轮廓改变装置的厚度成比例地增加或者减小。
15、根据权利要求13所述的背光单元,其中确定所述第二反射面的倾斜角以使所述第二反射面的末端位于所述光束轮廓改变装置的厚度的范围内。
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