CN103890647A - 光学组件、具有该光学组件的背光单元及其显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学组件、一种具有该光学组件的背光单元，及其一种显示设备，并且该光学组件包括：发光装置；和设置在发光装置之上的透镜，并且该透镜具有：下表面部分，从发光装置发射的光通过下表面部分向内侧行进；上表面部分，向侧面向下全反射通过下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和侧部，通过侧部向外侧放出从上表面部分全反射的光。

Description

光学组件、具有该光学组件的背光单元及其显示设备
技术领域
本发明涉及一种光学组件、一种具有该光学组件的背光单元，及其显示设备。
背景技术
随着信息社会发展，对于显示设备的需求正在以各种方式增加，并且为了满足这些需求，诸如LCD（液晶显示器装置）、PDP（等离子体显示板）、ELD（电致发光显示器）和VFD（真空荧光显示器）的各种显示设备已经得到研究和使用。
设备中的LCD的液晶面板包括液晶层、在其间带有液晶层的、彼此相对的TFT基板和滤光片基板，并且能够使用从背光单元提供的光来显示图像，因为LCD无任何自发光能力。
发明内容
技术问题
本发明已经在尝试提供一种能够改进显示图像的质量的光学组件。
此外，本发明已经在尝试提供一种使用该光学组件的背光单元及其显示设备。
技术方案
本发明的一个示例性实施例提供一种包括多个光源的背光，其中该光源包括：发光装置；和透镜，该透镜设置在发光装置之上，并且该透镜具有：下表面部分，从发光装置发射的光通过所述下表面部分向内侧行进；上表面部分，该上表面部分向侧面向下全反射通过下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和侧部，通过该侧部向外侧放出从上表面部分全反射的光。
本发明的另一个示例性实施例提供一种显示设备，包括：背光单元，该背光单元包括多个光源；和显示板，该显示板设置在背光单元上，其中背光单元的多个光源中的至少一个包括：发光装置；和透镜，该透镜设置在发光装置之上，并且该透镜具有：下表面部分，从发光装置发射的光通过该下表面部分向内侧行进；上表面部分，该上表面部分向侧面向下全反射通过所述下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和侧部，通过该侧部向外侧放出从上表面部分全反射的光。
本发明另一个示例性实施例提供一种光学组件，包括：发光装置；和透镜，该透镜设置在发光装置之上，并且该透镜具有：下表面部分，从发光装置发射的光通过该下表面部分向内侧行进；上表面部分，该上表面部分向侧面向下全反射通过所述下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和侧部，通过该侧部向外侧放出从上表面部分全反射的光。
本发明的有益效果
根据本发明的示例性实施例，可以减小背光单元的厚度，并且相应地可以改进包括背光单元的显示设备的外观。
此外，因为背光单元的光源设置有向侧面向下全反射从发光装置发射的光的透镜结构，所以可以改进光效率和亮度均匀性，并且相应地，可以改进在显示设备上显示的图像的质量。
附图简要说明
图1是显示设备的后透视图。
图2是示出显示设备的配置的一个示例性实施例的分解透视图。
图3是示出背光单元的配置的一个示例性实施例的视图。
图4是示出图3所示的光源的配置的截面视图。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的显示模块的配置的截面视图。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的光学组件的配置的截面视图。
图7是图示图6所示的透镜的功能的视图。
图8到10是示出透镜的下表面部分的形状的示例性实施例的视图。
图11到13是示出透镜的上表面部分的形状的示例性实施例的视图。
图14是示出根据透镜的上表面部分的形状的照明分布的改变的曲线图。
图15和16是示出透镜的上表面部分的形状的其它示例性实施例的视图。
图17到19是示出透镜的侧部的形状的示例性实施例的视图。
图20是示出根据透镜的侧部的形状的照明分布的改变的视图。
图21是示出具有根据本发明的示例性实施例的形状的透镜的发光分布的视图。
图22是示出光屏蔽层的配置的一个示例性实施例的视图。
图23是示出在透镜的侧部上形成的突出图案的配置的一个示例性实施例的视图。
图24是示出在透镜中分布的扩散颗粒的配置的一个示例性实施例的视图。
图25是示出在透镜的上表面部分上形成的发光图案的配置的一个示例性实施例的视图。
图26是示出设置在透镜的下侧处的扩散层的配置的一个示例性实施例的视图。
图27和28是示出反射片的配置的示例性实施例的视图。
图29和30是示出在透镜上形成以支撑光学片的突起的示例性实施例的视图。
图31是示出光屏蔽层的配置的另一个示例性实施例的视图。
图32是示出形成光屏蔽层的方法的一个示例性实施例的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。以下示例性实施例可以以其它方式被修改并且示例性实施例的范围不限于以下描述的示例性实施例。提供示例性实施例从而更加完全地向本领域技术人员解释本发明。因此，为了解释更加清楚，在图中的组件的形状和尺寸可能被夸大。
用于本发明的模式
图1是示出显示设备的配置的一个示例性实施例的后透视图。
参考图1，显示设备1可以包括显示图像的显示单元10；控制模块20，控制模块20设置在显示单元10外侧，靠着地板支撑显示单元10并且产生用于显示单元10的操作的电力和图像信号；和显示设备缆线30，显示设备缆线30向显示单元10传输由控制模块20产生的电力和图像信号。
在这种配置中，控制模块20可以包括供电单元（未示出），该供电单元从外侧接收电力并且将电力转换成用于驱动显示单元10的驱动电力；和主控制单元（未示出），该主控制单元产生用于驱动显示单元10的图像信号。此外，控制模块20与显示单元10分离地被配置并且能够靠着地板支撑显示单元10。
例如，根据本发明的示例性实施例的显示单元10没有设置有独立供电单元或者用于处理图像信号的独立主控制单元，而是包括显示图像的显示模块和固定并且保护显示模块的保护性部件，使得可以减小显示单元10的厚度。
图2是示出显示设备的配置的一个示例性实施例的分解透视图。
参考图2，显示单元10可以包括显示图像的显示板12；和背光单元15，背光单元15设置在显示板12后面并且为显示板12提供光源。
此外，显示单元10可以包括覆盖显示板12的前边缘的前框架11和多个光学片13和14，例如设置在背光单元15和显示板12之间并且扩散或者处理从背光单元15朝向显示板12发射的光的扩散片13和棱镜片14。
同时，显示单元10可以包括：第一后盖16，第一后盖16覆盖背光单元15的后侧并且形成显示单元10的后外部形状；和子控制单元191、192和193，子控制单元191、192和193固定到第一后盖16的后下侧并且通过使用从控制模块20接收的供应电力和图像信号来驱动显示单元10。在这种配置中，控制单元框架18提供子控制单元191、192和193的固定位置，并且子控制单元191、192和193可以被固定到第一后盖16的后侧的第二后盖17覆盖。
上述显示板12、光学片13和14和背光单元15可以构成设置在显示设备1中的显示模块。在此情形中，第一后盖16固定到显示模块的后侧并且前框架11可以形成为覆盖显示模块的前边缘。因此，前框架11形成是显示设备1的非显示区域的边缘，即，边框区域的前外部形状，并且前框架11的宽度可以是边框区域的宽度。
另一方面，显示板12例如可以包括彼此结合并且相对使得均匀单元间隙得以保持的上基板和下基板和设置在该两个基板之间的液晶层。多条栅极线和与栅极线交叉的多条数据线在下基板上形成，并且TFT（薄膜晶体管）可以在栅极线和数据线的交叉点处形成。
此外，背光单元15使用发射光的光源为显示板12提供背景光，并且作为光源，可以包括冷阴极荧光灯（此后，CCFL）或者多个发光二极管（此后，LED）。
当多个LED被用作光源时，背光单元15可以以如此方式设置，使得从LED发射的光的方向朝向显示板12形成，或者以如此方式设置，使得从LED发射的光的方向与显示板12平行地形成并且光被折射使得发射的光的光路朝向显示板12形成。
在示例性实施例中，例如，光被以如此方式发射，使得从LED发射的光的方向朝向显示板12形成，并且背光单元15可以作为其中在具有预定图案的阵列中布置多个LED的、具有预定幅度的弹性的膜类型的基板来提供。
另一方面，子控制单元191、192和193被提供以控制在显示板12上显示的图像和背光单元15，并且可以包括：定时控制器，该定时控制器接收从控制单元20输入的图像信号，调节图像信号的数据的量，并且驱动显示板12；和驱动背光单元15的背光单元驱动单元192和193。
在此情形中，子控制单元191、192和193可以形成为具有用于接收图像信号并且驱动显示板12和背光单元15的最小尺寸并且设置在第一和第二后盖16和17之间。
如参考图1和2描述地，显示设备1的配置仅仅是本发明的一个实例并且本发明不限于此。
图3是示出背光单元的配置的一个示例性实施例的视图并且更加详细地示出图2所示的背光单元15的配置。
参考图3，可以通过在位于后盖16的上部处的第一层151上形成多个光源200而配置背光单元15。
第一层151可以是在此处安装光源200的基板，其中可以形成供应电力的适配器（未示出）和连接光源200的电极图案（未示出）。例如，连接光源200的碳纳米管电极图案（未示出）和适配器（未示出）可以在基板的上表面上形成。
同时，第一层151可以是由聚对苯二甲酸乙二酯、玻璃、聚碳酸酯和硅制成并且在此处安装光源200的PCB（印刷电路板），并且可以作为膜类型形成。光源200能够以围绕特定方向的预定方向角度发射光并且该特定方向可以是布置光源200的发光表面的方向。
作为本发明的一个示例性实施例，光源200可以通过LED（发光二极管）实现并且可以包括多个LED。例如，由发光二极管配置的光源13能够围绕布置发光表面的方向以大约120度的方向角度发射光。
更加详细地，构成光源200的LED封装可以根据布置发光表面的方向被划分成顶视类型和侧视类型，并且可以通过其中发光表面形成为面对上侧的顶视类型和其中发光表面形成为朝向侧面的侧视类型中的至少一种实现根据本发明的示例性实施例的光源200。
此外，光源200可以由呈现诸如红、蓝和绿的颜色中的至少一种颜色的彩色LED或者白色LED配置。此外，彩色LED可以包括红色LED、蓝色LED和绿色LED中的至少一种，并且可以在示例性实施例的范围中改变发光二极管和发射光的布置。
如在图3中所示，可以以完全驱动类型和诸如局部变暗和脉冲性的局部驱动类型驱动背光单元15。背光单元15的驱动类型可以根据电路设计被以各种方式改变而不限于此。相应地，可以增加颜色对比度并且清楚地表达屏幕的明亮部分和黑暗部分的图像，使得图像质量得以改进。
即，背光单元被划分并且在多个划分的驱动区域中操作，并且可以通过经由连接划分的驱动区域的亮度与图像信号的亮度而降低图像的黑暗部分的亮度并且增加明亮部分的亮度来改进对比度和清晰度。
例如，可以仅仅各自地驱动图3所示的光源200中的一些光源以向上发射光，并且为此操作，在背光单元15中包括的光源200可以被各自地控制。同时，显示板12的区域可以被划分成两个或者更多区块，并且可以对于每一个区块分开地驱动显示板12和背光单元15。
图4是示出光源的配置的截面视图并且详细地示出图3所示的背光单元15的部分“A”。
参考图4，光源200可以由诸如顶视类型的LED封装的包括发射光的发光装置201和设置在发光装置201之上的透镜202的光学组件配置。从发光装置201发射的光在经过透镜202之后被以预定方向角度向上发射。
在此情形中，背光单元15的厚度H应该是在发光装置201之间的间隙P的0.3倍或者更多倍，以便保持从背光单元发射的光的均匀性，并且由于这个限制可能难以制造带有小的厚度的背光单元15。
根据本发明的示例性实施例，可以通过向侧面向下全反射从发光装置201发射的光而实现具有小的厚度的和高的光效率的背光单元15。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的显示模块的配置的截面视图，并且显示模块M包括显示板12、光学片13和14、和背光单元15。
参考图5，显示板12包括彼此结合并且相对以保持单元间隙的滤光片基板和设置在滤光片基板之下的TFT（薄膜晶体管）基板。
彩色滤光片基板包括由红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）子像素构成的多个像素，并且当受光时能够产生与红色、绿色或者蓝色颜色相对应的图像。同时，虽然像素可以由红色、绿色和蓝色子像素构成，但是像素并不一定限制于此并且可以以各种组合被配置，诸如当红色、绿色、蓝色和白色（W）子像素构成一个像素时。
TFT基板是开关装置并且能够切换像素电极（未示出）。例如，公共电极（未示出）和像素电极能够根据从外侧施加的预定电压来改变液晶层中的分子的排列。
液晶层由多个液晶分子构成并且液晶分子根据在像素电极和公共电极之间产生的电压差改变排列。因此，从背光单元15提供的光能够根据液晶层的分子排列的改变行进到彩色滤光片基板中。
此外，显示板12可以进一步包括设置在TFT基板的下侧上的下偏振器和位于滤光片基板的上表面上的上偏振器。
此外，背光单元15可以进一步包括放置在显示板12之下的光学片13和14。详细地，光学片13和14可以包括扩散从背光单元15向上发射的光的扩散板131、聚集由扩散板131扩散的光的棱镜片141和142、和再次扩散由棱镜片141和142聚集的光的扩散片132。在一些情形中，替代扩散片132地，保护片（未示出）可以放置在扩散片132的上表面上。
例如，有必要通过使用扩散板131防止其中局部地聚集从光源200发射的光的热斑。此外，扩散板131还用来将行进到棱镜片141和142的光的方向转向成竖直方向。
棱镜片141和142可以包括具有横向起皱表面的第一棱镜片141和具有纵向起皱表面的第二棱镜片142。第一棱镜片141在前后方向上聚集朝向第二棱镜片142行进的光，并且第二棱镜片142在左右方向上聚集朝向扩散片132行进的光。相应地，从扩散板131行进到扩散片132的光能够竖直地转向并且保持行进。
此外，在经过扩散片131时，光在显示板12的整个表面上均匀地分布，使得亮度不仅变得均匀，而且得到改进。
同时，背光单元15可以包括通过PCB基板实现的第一层151、安装在第一层151的上表面上的光源200、放置在第一层151的上表面上的第二层152和放置在第二层152的上表面上的导光板153。
导光层153被提供以覆盖光源200并且能够通过朝向显示板12透射并且扩散从光源200发射的光而允许将从光源200发射的光均匀地提供给显示板12。例如，导光层153可以是空气层，或者可以填充有光透射性材料，诸如硅或者压克力基树脂。
此外，第二层152是用于向显示板12提取或者反射从光源200发射的光的层并且还是所谓的光提取层或者反射层。光提取图案可以在第二层152的上表面上形成，使得从光源200发射并且击中（hit）的光被有效地提取到显示板12。因为光提取图案具有允许向相邻光源以均匀的亮度扩散从光源200发射的光的功能，所以它还被称作扩散图案。
此外，光源200可以是发光二极管（LED）芯片或者配备有至少一个发光二极管芯片的发光二极管的封装中的一个。示例性实施例示例了发光二极管的封装被提供为光源200。
如在图5中所示，根据本发明的示例性实施例的光源200向透镜中侧面向下全反射从发光装置发射的光，并且向侧面向下反射的光可以从第二层152被反射。
使用根据上述本发明示例性实施例的、侧向下发光类型的光源200，可以减小背光单元15的厚度并且改进光效率和亮度均匀性。
在下文中，将参考图6到32详细描述根据本发明的示例性实施例的光学组件的配置。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的光学组件的结构的截面视图并且示出包括如参考图1到5描述的发光装置和透镜的光源的截面结构。
参考图6，光源200可以包括主体部分210、安装在主体部分210的上表面上的发光装置220、设置在发光装置220之上的透镜240、和放置在透镜240的上表面上的光屏蔽层250。
例如，构成主体部分210的底架基板由透明材料制成，并且可以由诸如玻璃、透明陶瓷或者包含树脂的透明聚合物的材料制成。此外，如上所述，发光装置220可以是LED装置。
同时，透镜240可以具有抛物形发光表面以通过诱导从发光装置220发射的光的全反射而向侧面发送光。例如，透镜240的中心部分可以从发光装置220的上部凹进至小的距离，使得从中心部分到边缘的部分描画了抛物形。
因此，由于在抛物形透镜240的上表面部分处介质折射率的差异，从发光元件220发射并且行进到透镜240中的光的一些光通过全反射向侧面向下反射并且分散到导光层113中。此外，从透镜240行进的光的其它部分在抛物形透镜240的上表面部分处折射并且行进到显示板12。
此外，从透镜240向侧面向下全反射的光可以从第二层152朝向显示板12向上反射。
同时，在发光装置220和透镜240之间的空间230可以是空气层。根据本发明的另一个示例性实施例，在发光装置220和透镜240之间的空间230可以是另一个透镜，并且设置在空间230中的透镜可以通过模制由与在发光装置220的上表面上的荧光体混合的树脂制成。
同时，带有光屏蔽图案的光屏蔽层250可以放置在透镜240的上表面上，并且可以由包括具有高反射率的银或者铝的金属片配置。
经过透镜240的光行进到光屏蔽层250中，并且行进到光屏蔽层250中的光的一部分通过光屏蔽层250朝向显示板12行进。此外，光的其它部分可以从光屏蔽层250向侧面向下反射。
即，通过在光屏蔽层250处形成执行光反射功能的光屏蔽图案，可以防止在光源周围产生热斑并且使得背光单元15是明亮的。此外，通过允许经过透镜240的光的一些光经过光屏蔽层250，可以防止在光源200的上表面上形成黑暗部分。
如在图6中所示，作为根据本发明的示例性实施例的光学组件的光源200可以包括发光装置220和透镜240，透镜240设置在发光装置220之上并且向侧面向下全反射从发光装置220发射的光的至少一些光。
参考图7描述透镜240的结构，透镜240可以具有下表面部分241，从发光装置220发射的光经过该下表面部分241向内侧行进；上表面部分242，该上表面部分242向侧面向下全反射通过下表面部分242向内侧行进的光的至少一些光；和侧部243，通过该侧部243向外侧放出从上表面部分242全反射的光。
透镜240的下表面部分241可以具有上凹以覆盖发光装置220的形状，并且下表面部分241的至少一部分可以具有直线、三角形、圆形和椭圆形中的任何一种截面形状。
此外，透镜240的最上端的宽度大于最下端的宽度，并且可以具有关于中心轴线向上并且向外的弯曲形状。例如，从发光装置220放出的光行进到透镜240的下表面部分241中，并且入射光可以被下表面部分241折射并且行进到上表面部分242。
同时，从发光装置220放出的光可以根据上凹的下表面部分241的形状利用凹透镜效应向外分散，使得可以减少在透镜240的上表面上可能产生的泛黄（yellowish）现象。
透镜240的上表面部分242可以具有在中心部分处下凹的形状，并且上表面部分242的至少一部分可以具有抛物形、圆形、椭圆形和倾斜直线中的任何一种截面形状。例如，由透镜240的下表面部分241折射的光的至少一些光可以被从上表面部分242全反射，并且不被全反射的其它部分可以通过上表面部分242向上放出。
在由透镜240的下表面部分241折射的光中其相对于上表面部分的入射角是临界入射角θc的光被下表面部分241向侧面向下反射并且朝向侧部243行进，并且其入射角小于临界入射角θc的光可以通过上表面部分242向上放出。同时，临界入射角θc可以由透镜240的物质的折射率等确定。
侧部可以形成为朝向透镜240的内侧以预定角度倾斜，并且可以具有直线、圆形、抛物形和椭圆形中的任何一种截面形状。例如，从透镜240的上表面部分242全反射的光可以被侧部243以大于入射角的角度折射并且然后被放出。
通过侧部243向侧面向下放出的光被从由反射片配置的第二层152反射，并且然后可以朝向显示板12向上放出或者可以向侧面行进。
即，根据本发明的示例性实施例，从发光装置220放出的光具有以下光路，光通过该光路从具有小折射率的物质（诸如空气）行进到具有大折射率的透镜240中并且然后从具有大折射率的透镜240放出返回到具有小折射率的物质（诸如空气）。
同时，不从透镜240的上表面部分全反射而是向上折射的光的亮度得到设置在透镜240之上的光屏蔽层250调节并且能够防止根据发光装置220的位置产生热斑或者黑暗部分。
图8到10是示出透镜240的下表面部分241的形状的示例性实施例的截面视图。
参考图8，当透镜240的下表面部分241具有平坦并且笔直的截面形状时，从下表面部分241向内侧行进的光的小部分可以被从上表面部分242向侧面向下全反射并且通过侧部243放出。
在此情形中，从发光装置220放出的光的大部分通过透镜240的上表面部分242向上放出，使得可以在发光装置220所位于的区域周围产生强的热斑。
参考图9和10，当透镜240的下表面部分241具有三角形、圆形或者椭圆形截面并且具有诸如棱形或者非球形表面的上凹的形状时，与图8所示情形相比，从下表面部分241向内侧行进的光的大部分可以从上表面部分242向侧面向下全反射。
在图9和10所示情形中，可以减少在发光装置220所位于的区域周围产生的热斑。
虽然如上参考图8到10描述了透镜240的下表面部分241的形状的示例性实施例，但是本发明不限于此，并且下表面部分241可以考虑到亮度均匀性和图像质量而被以各种形状改变。
图11到13是示出透镜240的上表面部分242的形状的示例性实施例的截面视图。
参考图11，通过透镜240的下表面部分241向内侧行进的光的一些光可以被从上表面部分242向侧面向下全反射，并且从上表面部分242全反射的光可以朝向侧部243在透镜240中平行地行进。
例如，当透镜240由具有大约1.58的折射率的聚碳酸酯制成时，根据斯涅尔定律，用于利用上表面部分242的全反射的临界入射角θc可以是大约42度。相应地，由聚碳酸酯配置的透镜240的上表面部分242的形状可以如此形成，使得通过下表面部分241向内侧行进的光的入射角大于42度。
同时，从上表面部分242向内侧行进的光的入射角可以由上表面部分242的深度H1、作为从上表面部分242的中心到端部的距离的间距L1和上表面部分242的形状确定。
例如，当上表面部分的间距L1是6.5mm并且上表面部分的深度H1是1.3mm（H1/L1=0.2）时，从发光装置220放出的光的大部分通过透镜240的上表面部分242向上放出，使得可以在发光装置220所位于的区域周围产生强的热斑。
参考图12，当上表面部分的间距L1是6.5mm并且上表面部分是深度H1是1.95mm（H1/L1=0.3）时，从发光装置220放出的光的大部分被从透镜240的上表面部分242全反射并且可以通过侧部243向侧面放出。
此外，参考图13，当上表面部分的间距L1是6.5mm并且上表面部分的深度H1是2.6mm（H1/L1=0.4）时，从发光装置220放出的光的大部分被从透镜240的上表面部分242全反射并且可以通过侧部243向侧面放出。即，随着上表面部分的深度H1与上表面部分的间距L1的比率增加，上表面部分242对于光的全反射可以增加。
相反，随着上表面部分的深度H1与上表面部分的间距L1的比率降低，具有小于临界入射光θc的入射光的光增加并且通过上表面242向上放出的光增加，使得强的热斑产生并且光效率可能变差。
因此，根据本发明的示例性实施例，透镜240的上表面部分242的形状可以如此设计，使得上表面的深度H1与上表面的间距H1的比率具有预定的值或者更大。
在以下说明中透镜240的上表面部分242的H/P值可以由通过将上表面的深度H1除以上表面的间距L1获得的值定义。
图14是示出根据透镜240的上表面部分242的形状的亮度分布的改变的曲线图。
参考图14，能够看到透镜240的上表面242的HP值降低，在透镜240的上部处的热斑的尺寸增加，使得光的损失增加。
因此，如上所述，上表面部分242的H/P值可以被设定为预定值或者更大，以便最小化光的损失并且在期望方向上均匀地扩散从发光装置220放出的光。
[表1]
H/P0.40.30.2
光的损失（%）5.80%14.50%37%
参考表1，能够看到随着上表面部分242的H/P增加，热斑减少并且光的损失减小，并且当H/P是0.2时，光的损失是37%，这是非常大的。同时，当H/P是0.3时，光的损失是14.5%，并且当H/P降低至0.3以下时，光的损失快速地增加，使得上表面部分242的H/P值可以被设定为0.3或者更大。
即，上表面部分242的形状可以如此设计，使得透镜240的上表面部分242的深度H1是从上表面部分242的中心部分到端部的距离L1的0.3倍或者更大，以便最小化光的损失并且减小背光单元15的厚度。
图15和16是示出透镜240的上表面部分242的形状的其它示例性实施例的视图，即，示出当上表面部分242的截面形状分别地是倾斜直线和圆形时的情形。
比较当上表面部分242的截面形状如在图13中所示是抛物形时与当如在图15和16中所示截面形状是直线或者圆形时，能够看到光被以直线形状分散、平行光被以抛物形形状放出并且光被以圆形形状聚集。
当从透镜240的上表面部分242全反射的光平行地行进时，光能够被进一步发送并且亮度的均匀性能够得以保持，使得根据本发明的示例性实施例的透镜240的上表面部分242可以具有抛物形截面形状。
另一方面，当上表面部分242具有抛物形截面形状时，并且假设发光装置220的发光表面是非常小的并且是点光源，从抛物形的焦点发出的光被抛物面反射并且作为平行光发出，使得可以根据距上表面部分242和发光装置220的距离和位置来调节抛物形的形状使得被全反射的光的分布是平行的。
详细地，具有预定表面曲率的图形的形状可以由以下等式确定，
其中等式中的变量和常量意指如下的值。
Z：图形的横轴值（图13中的横轴值）
Y：图形的纵轴值（图13中的纵轴值）
C：图形的表面曲率
K：圆锥常量，当图形是抛物形时K=-1，并且当图形是圆形时K=0
在图13所示示例性实施例中，因为当图形是抛物形时K=-1，所以等式如下地确定。
在该等式中，当与透镜240的上表面部分242的截面形状相对应的抛物形的表面曲率是1/4到4时，光平行地全反射，亮度的均匀性能够得以确保。
虽然以上参考图11到16描述了透镜240的上表面部分242的形状的示例性实施例，但是本发明不限于此并且下表面部分241可以考虑到亮度的均匀性和图像质量地被以各种形状改变。
图17到19是示出透镜240的侧部243的形状的示例性实施例的视图。
参考图17，透镜240的侧部243可以朝向透镜240的内侧以预定角度θ倾斜。当侧部243的倾斜角度θ大于0度（例如，25度）时，从透镜240的上表面部分242全反射的光能够被侧部243以大于入射角的角度折射并且被远离光源200地均匀地分散。
参考图18，当侧部243的倾斜角度θ是0度时，因为光被以小于入射角的出射角折射，所以如与图17所示情形相比较，光可以不被分散。
同时，如在图19中所示，当透镜240的侧部243从透镜240向外倾斜时，即，当侧部243的倾斜角度θ小于0度（例如，25度）时，从上表面部分242全反射的光的一些光不能被侧部243折射并且可以被全反射到透镜240中。然而，从上表面部分242全反射的光的其它部分可以分散到外侧，并且如与当侧部243的倾斜角度θ是0度时相比较，光能够远离光源200地分散。
为了向远处均匀地发送从发光装置220放出的光，朝向内侧或者从透镜240向外倾斜的透镜240的侧部243的倾斜角度θ可以是0度到45度。
图20示出根据透镜240的侧部243的形状的亮度分布的改变，其中（a）示出当侧部243的倾斜角度θ是14度时，（b）示出当侧部243的倾斜角度θ是0度时，并且（c）示出当侧部243的倾斜角度θ是-14度时。
参考图20，能够看到随着侧部243的倾斜角度θ增加，光向远处均匀地分散。然而，侧部243的倾斜角度θ可以具有根据在发光装置220和背光单元15的光学厚度H之间的距离H而被优化的上限值。
虽然以上参考图17到20描述了透镜240的侧部243的形状的示例性实施例，但是本发明不限于此并且侧部243可以考虑到亮度的均匀性和图像质量地被以各种形状改变。例如，除了图17到20所示直线形状之外，侧部243的截面形状可以具有各种形状，诸如圆形、椭圆形或者抛物形。
此外，透镜240的侧部243的一部分可以具有外凸的形状，并且其它部分可以具有外凹的形状。
图21示出根据本发明的示例性实施例的透镜的发光分布，即，当在发光装置220之间的距离H是65mm并且背光单元15的光学厚度H是8.5mm时，具有被优化的形状的透镜的发光分布。
参考图21，当如上所述透镜240具有被优化的形状时，大部分的光可以接近水平方向地被向下放出，并且可以不被向上放出。
图22是示出设置在透镜240之上的光屏蔽层250的配置的一个示例性实施例的视图。
参考图22，可以通过在基片251上形成多个图案252来配置光屏蔽层250。例如，基片251可以是白色反射片并且图案252可以通过打孔（punch）基片251而形成。
在此情形中，在光屏蔽层250上形成的图案252透射通过透镜240的上表面部分242向上发射的光，并且可以通过根据位置调节图案252的密度而调节向显示板12的发光。
如在图22中所示，图案252在光屏蔽层250的中心部分处以高的密度形成，并且可以如此形成，使得朝向外侧密度降低。因此，与光屏蔽层250的边缘部分相比，通过透镜240的上表面部分242向上折射的光可以通过中心部分进一步向上发射，使得可以在与透镜240的中心部分相对应的位置处减少黑暗部分的产生。
同时，可以通过将阻挡光的图案252印刷到基片251上而配置光屏蔽层250。
根据本发明的示例性实施例，可以通过根据位置调节光屏蔽层250的图案252的密度而向显示板12提供均匀的光。
图23示出透镜240的侧部243的形状的一个示例性实施例。
参考图23，向外突出的突出图案242可以在透镜240的侧部243处形成。例如，从透镜240的上表面242全反射的光能够被在侧部243处形成的突出图案252更加均匀地分散到侧面。
在侧部243处形成的突出图案242可以由与透镜240的材料相同的材料一体地制成，但是本发明不限于此并且突出图案242可以分开地在侧部243处由不同于透镜240的材料制成。
参考图24，分散光的多个颗粒245在透镜240中分布，使得能够在透镜240的上部处改进亮度的均匀性。通过分散或者折射入射光，扩散颗粒245可以允许行进到透镜240中的光更加广泛地在其中分散。
扩散颗粒245可以由具有与透镜240的材料的折射率不同的折射率的材料制成，更加详细地，所述材料是具有比透镜240的硅基或者丙烯酸基树脂高的折射率的材料，以便分散或者折射行进到透镜240中的光。例如，扩散颗粒245可以由光敏聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物（MS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、硅、二氧化钛（TiO2）或者二氧化硅（SiO2），或者这些物质的组合制成。然而，扩散颗粒245的物质不限于上述物质，并且可以使用各种大分子物质或者无机颗粒。
参考图25，具有上凸的形状的多个发光图案246可以在透镜240的上表面部分242上形成。
因为在上表面部分242中光不在形成发光图案246的位置处全反射，所以通过调节发光图案246的位置和密度而减少了由于上表面部分242的全反射引起的黑暗部分的产生。此外，在透镜240的上部处改进亮度的均匀性的特定的第二透镜可以设置于在透镜240和光屏蔽层250之间的空间247中。
参考图26，扩散光的扩散层260可以设置在透镜240的下侧上。扩散层260可以通过混合被透镜240颜色分离的光而改进可以通过颜色分离产生的黄色环（yellow ring）或者辉岩（pyroxenite）部分。
图27和28示出反射片的配置的示例性实施例，即，示出图5所示的第二层152的配置的示例性实施例。
参考图27，反射片152设置在光源200之下并且可以用来均匀地向上移动通过透镜240的侧部243向下引导到侧面的光。
同时，多个浮雕（embossed）或者凹雕（intagliated）图案154在反射片152上形成，使得可以调节光的均匀性。例如，向上突出的多个浮雕图案154可以在反射片152上形成，并且在被从光源200放出之后行进到图案154中的光可以被分散并且在行进方向上反射。
根据本发明的示例性实施例，随着图案154远离光源200地移动，即，更加靠近相邻光源201地移动，在反射片152上形成的图案154的密度可以增加。因此，可以在远离光源200地间隔的区域，即，靠近相邻光源201的区域处防止向上发射的光的减少，使得可以保持从背光单元15提供的光的亮度均匀。
此外，图案154可以由与反射片152的物质相同的物质制成，其中可以通过处理反射片152的上表面形成图案154。
不相似地，图案154可以由与反射片152的物质不同的物质制成，并且例如通过扩散或者将颗粒涂覆到反射片152的上表面上，图案152可以在反射片152的上表面上形成。
同时，图案154的形状不限于图27所示的形状，并且诸如棱形的各种形状可以是可能的，并且在反射片152上形成的图案154可以具有凹雕形状并且图案154仅仅可以在反射片152中的一些区域处形成。
参考图28，可以向上弯曲反射片152的一部分以在远离光源200地间隔的区域处防止减小向上放出的光的亮度。
参考图29，用于在上部处支撑光学片14的突起247可以在透镜240的上表面部分242处形成。
即，如参考图5描述地，通过形成用于在透镜240的上表面部分242处支撑并且固定扩散板131和132和棱镜片141和142的突起247，可以保持在背光单元15和光学片14之间的间隙。因此，用于固定光学片14的特殊支撑模具不是必要的。
参考图30，上述光屏蔽层250可以对于每一个透镜安装在透镜240上。此外，孔在光屏蔽层250中形成并且可以通过所述孔将光屏蔽层1250紧固并且固定到在透镜240的上表面部分242处形成的突起247。
同时，如在图31中所示，光屏蔽层250可以不对于每一个透镜安装在透镜450上，而是可以一般地设置在光源200和201之上。
图32示出形成光屏蔽层的方法的一个示例性实施例。
参考图32，如在（a）中所示，首先制备放置有用于形成光屏蔽层250的膜的夹具50。
此外，如在（b）中所示，利用在夹具50的上表面上的光屏蔽膜执行形成光屏蔽图案的过程。在图中，通过打孔光屏蔽膜形成光屏蔽图案。即，通过打孔形成的图案可以被考虑为透射经过透镜240的光的透射性图案。然而，可以以与所提供的方法相反的方式形成光屏蔽图案。
例如，透明光屏蔽图案位于夹具50上，并且反射性物质可以沉积或者印刷到光屏蔽膜的侧面上。如上所述，反射性物质可以是具有高反射性的物质，并且可以示例金属物质，诸如铝或者银。此外，多种光屏蔽物质可以类似点地沉积或者印刷到光屏蔽膜上以形成一个图案。
同时，当形成光屏蔽图案的处理完成时，如在（c）中所示，执行施加粘附剂40的处理。此外，当施加粘附剂40的处理完成时，如在（d）中所示，使得光源20，具体地，透镜240的上表面与施加了粘附剂40的光屏蔽膜的表面形成密切接触。
详细地，在夹具50保留的情况下，光源200反转使得透镜240的上表面面对施加了粘附剂40的表面。在这种状态中，通过向下移动光源200或者向上移动夹具50，透镜40和光屏蔽膜得以结合。
当这个过程完成时，如在（e）中所示，可以实现在透镜240的上表面上带有光屏蔽层250的光源。
工业适用性
根据本发明，可以减小背光单元的厚度并且相应地可以改进包括该背光单元的显示设备的外观，使得工业适用性是非常高的。
虽然以上参考示例性实施例描述了本发明，但是示例性实施例仅仅是实例而不限制本发明，并且本领域技术人员将会知道，在不偏离本发明的精神的情况下，本发明可以以以上未予例示的各种方式被改变和修改。例如，可以修改在本发明的示例性实施例中详细描述的构件。此外，涉及改变和修改的差异应该被理解为包括在由权利要求确定的本发明的范围中。

Claims (30)

1.一种包括多个光源的背光单元，
其中所述光源包括：
发光装置；和
透镜，所述透镜设置在所述发光装置之上，并且
所述透镜具有：
下表面部分，从所述发光装置发射的光通过所述下表面部分向内侧行进；
上表面部分，所述上表面部分向侧面向下全反射通过所述下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和
侧部，通过所述侧部向外侧放出从所述上表面部分全反射的光。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的下表面部分具有上凹以覆盖所述发光装置的形状。
3.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述透镜的下表面部分的至少一部分具有直线、三角形、圆形以及椭圆形中的任何一种截面形状。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的上表面部分具有在中心部分处下凹的形状。
5.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述上表面部分的深度是从所述上表面部分的中心部分到端部的距离的0.3倍或者更多倍。
6.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述透镜的上表面部分的至少一部分具有抛物形、圆形以及椭圆形中的任何一种截面形状。
7.根据权利要求6所述的背光单元，其中与所述上表面部分的截面形状相对应的抛物形的表面曲率是1/4到4。
8.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的上表面部分包括具有上凸的形状的多个发光图案。
9.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的侧部朝向所述透镜的内侧以预定角度倾斜。
10.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的侧部从所述透镜向外以预定角度倾斜。
11.根据权利要求9或者10所述的背光单元，其中所述透镜的侧部的倾斜角度是0度到45度。
12.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的侧部的至少一部分具有直线、圆形以及椭圆形中的任何一种截面形状。
13.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜的侧部包括外凸的多个突出图案。
14.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述透镜包括用于扩散光的多个颗粒。
15.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光源进一步包括设置在所述透镜的下侧处的扩散层。
16.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光源进一步包括第二透镜，所述第二透镜设置在所述透镜之上并且调节通过所述透镜的上表面部分放出的光。
17.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光源进一步包括设置在所述透镜之上的光屏蔽层，并且所述光屏蔽层包括用于透射或者阻挡通过所述透镜的上表面部分发射的光的多个图案。
18.根据权利要求1所述的背光单元，进一步包括反射片，所述反射片设置在所述光源之下并且具有多个浮雕或者凹雕图案。
19.一种显示设备，包括：
背光单元，所述背光单元包括多个光源；和
显示板，所述显示板设置在所述背光单元上，
其中所述背光单元的多个光源中的至少一个包括：
发光装置；和
透镜，所述透镜设置在所述发光装置之上，并且
所述透镜具有：
下表面部分，从所述发光装置发射的光通过所述下表面部分向内侧行进；
上表面部分，所述上表面部分向侧面向下全反射通过所述下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和
侧部，通过所述侧部向外侧放出从所述上表面部分全反射的光。
20.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述透镜的下表面部分具有上凹以覆盖所述发光装置的形状。
21.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述透镜的上表面部分具有在中心部分处下凹的形状。
22.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述透镜的侧部朝向所述透镜的内侧以预定角度倾斜。
23.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述透镜包括用于扩散光的多个颗粒。
24.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述光源进一步包括设置在所述透镜的下侧上的扩散层。
25.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述光源进一步包括第二透镜，所述第二透镜设置在所述透镜之上并且调节通过所述透镜的上表面部分放出的光。
26.根据权利要求19所述的显示设备，进一步包括设置在所述背光单元和所述显示板之间的光学片，
其中所述透镜进一步包括支撑所述光学片的至少一个突起。
27.一种光学组件，包括：
发光装置；和
透镜，所述透镜设置在所述发光装置之上，并且
所述透镜具有：
下表面部分，从所述发光装置发射的光通过所述下表面部分向内侧行进；
上表面部分，所述上表面部分向侧面向下全反射通过所述下表面部分向内侧行进的光的至少一些光；和
侧部，通过所述侧部向外侧放出从所述上表面部分全反射的光。
28.根据权利要求27所述的光学组件，其中所述透镜的下表面部分具有上凹以覆盖所述发光装置的形状。
29.根据权利要求27所述的光学组件，其中所述透镜的上表面部分具有在中心部分处下凹的形状。
30.根据权利要求27所述的光学组件，其中所述透镜的侧部朝向所述透镜的内侧以预定角度倾斜。
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