CN104048213A - 发光单元及背光组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光单元和具有该发光单元的背光组件。该背光组件包括发光单元、反射片和底盖。该发光单元包括发射光的光源和光学系统。该光学系统在发光单元发射的光最初行进的方向上与该光源间隔开。该光学系统具有弯曲形状，该弯曲形状反射光源发射的光的一部分并透射光源发射的光的剩余部分。该反射片设置在该发光单元之下，以再次反射被光学系统反射的光。该底盖容纳该发光单元和反射片。于是，该发光单元的光扩散角变宽。

Description

发光单元及背光组件

技术领域

本公开涉及一种发光单元，更具体地说，涉及一种具有大的光扩散角的发光单元，具有该发光单元的背光组件，以及具有该背光组件的显示设备。

背景技术

诸如液晶显示设备、电泳显示设备、电润湿显示设备等的非自发光显示设备利用单独的背光组件来产生光，用于观看显示设备上显示的图像。

背光组件可以是边缘照明型背光组件或直接照明型背光组件，所述边缘照明型背光组件中，显示面板从其侧边缘被照明，而在所述直接照明型背光组件中，显示面板从后面被照明。

直接照明型背光组件不需要用于边缘照明型背光组件的导光板和热排放部件，因此直接照明型背光组件的制造成本相对低。另外，直接照明型背光组件中的光损失可以小于边缘照明型背光组件中的光损失，使得对于给定的背光功率水平，直接照明型背光组件可以提供比边缘照明型背光组件的亮度水平更高的亮度水平。

发明内容

本公开提供一种能够增大光扩散角并且具有降低的制造成本的发光单元。

本公开提供一种具有该发光单元的背光组件。

本公开提供一种具有该背光组件的显示设备。

本发明概念的多个实施方式提供了一种发光单元，该发光单元包括光源和光学系统，该光源发射光。所述光学系统在从所述光源发射的光行进的方向上与所述光源间隔开设置，并且所述光学系统具有弯曲形状，其反射从所述光源发射的光的一部分并透射从所述光源发射的光的剩余部分。

相对于所述光自所述光源行进的方向，所述光学系统具有凹陷形状。所述发光单元具有等于或大于约150度且小于或等于约180度的光扩散角。所述发光单元的光扩散角和正面出光率被独立地控制。

本发明概念的多个实施方式提供了一种背光组件，该背光组件包括发光单元、反射片和底盖。所述发光单元包括发射光的光源和光学系统。

所述光学系统沿着所述光从所述光源行进的方向与所述光源间隔开设置，并且所述光学系统具有弯曲的形状，其反射从所述光源发射的光的一部分并透射从所述光源发射的光的剩余部分。所述反射片设置在所述发光单元之下，再次反射由所述光学系统反射的光。所述底盖容纳所述发光单元和所述反射片。

所述反射片包括弯曲部分，当在平面图中观察时，所述弯曲部分覆盖所述发光单元；且所述弯曲部分相对于光自所述光源行进的方向具有凸起形状。

所述底盖包括底部和从所述底部竖直延伸的侧壁。所述底部包括支撑所述弯曲部分的突起部分，并且所述突起部分相对于所述光自所述光源行进的方向具有凸起形状。

本发明概念的多个实施方式提供了一种显示设备，所述显示设备包括显示图像的显示面板和向所述显示面板提供光的背光组件。所述背光组件包括上述发光单元、反射片和底盖。

根据上述，由于发光单元的光扩散角变宽，所需要的发光单元的数量减少，由此降低发光单元和背光组件的制造成本。

另外，所述发光单元的光扩散角和正面出光率可以彼此独立地被控制。

附图说明

本公开的上述和其他方面将通过参照下面的详细描述并在结合附图考虑时变得更容易理解，图中：

图1是示出根据本公开的一示例性实施方式的背光组件的分解透视图；

图2是沿着图1的线I-I'截取的横截面图；

图3是曲线图，其示出作为根据本公开的一示例性实施方式的发光单元的光发射角的函数的亮度；

图4是示出根据本公开一示例性实施方式的背光组件的横截面图；以及

图5是示出根据本公开的一示例性实施方式的显示设备的透视图。

具体实施方式

将理解到：当一元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接至”另一元件或层、或“联接至”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、直接连接至所述另一元件或层、或直接联接至所述另一元件或层，或者可以存在居间元件或层。在整个说明书中，相同的附图标记可以标示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个的任意和所有组合。

下面，将参照附图详细解释本发明的示例性实施方式。

图1是示出根据本公开的一示例性实施方式的背光组件1000的分解透视图，图2是沿图1的线I-I'截取的横截面图。

参照图1和2，背光组件1000包括发光单元100、反射片200、底盖300和光学片400。

发光单元100包括发射光的光源110、光学透镜120和光学系统130。

光源110响应从外部源（未示出）施加的驱动电压而发射光。光源110可以是但不局限于发光二极管。发光单元100包括至少一个光源110。为了提供简单视图的目的，在图1和2中仅仅示出了一个光源110。光源110相对于垂直于光源110的光轴LZ以预定角度发射光。在本发明的一示例性实施方式中，光源110可以主要在一方向上发射光，该方向可以是例如光轴LZ的方向。

光学透镜120设置在光源110和光学系统130之间。自光源110发射的光入射到光学透镜120中。光学透镜120具有如图1和2所示的相对于光轴LZ对称的形状，具有均匀的厚度，并且具有半球形形状，该半球形形状中上表面和下表面具有彼此不同的曲率半径。但是，发光单元100的构造不局限于所示示例。

光学透镜120拓宽了从光源110发射的光的扩散角。例如，光学透镜120可以用于在更大的角度上扩散从其发出的光。光学透镜120折射从光源110发出的光的一部分。被折射的光以与光轴LZ的角度实质不同的角度行进。在从光源110发射的光中，在不同于光轴LZ的方向上行进的光L1在穿过光学透镜120的同时被折射。在这种情况下，在从光源发射的光中，在与光轴LZ一致的方向上行进的光Lc持续沿着光轴LZ的方向行进，而不会被光学透镜120折射。光学透镜120可以由折射率等于或大于1的透明材料形成。

光学透镜120设置在与光源110相同的层上，但是沿着光轴LZ的方向光学透镜120设置成与其上设置光源110的层（例如图1和2中的反射片200）间隔开。在这种情况下，透镜支架（未示出）可以设置在光学透镜120和反射片200之间，以支撑光学透镜120。

此外，当光源110发射的光的扩散角自身足够大时，可以省略光学透镜120。

光学系统130设置在光源110和光学透镜120之上并与光源110和光学透镜120间隔开。光学系统130反射入射到其上的光的一部分，并且透射入射到其上的光的剩余部分。光学系统130可以由半透明材料形成。被光学系统130反射的光L2自光学系统130向下行进，并且被反射片200第二次反射。穿过光学系统130透射的光在自光源110出射的光行进的方向上行进。

光学系统130可以具有弯曲的形状和均匀的厚度。光学系统130的上表面对应于具有第一曲率半径的球的表面的一部分，而光学系统130的下表面对应于具有第二曲率半径的球的表面的一部分，所述第二曲率半径不同于第一曲率半径。光学系统130相对于从光源110发射的光行进的路径具有凹陷形状。于是，当假设基本上平行于光轴LZ的第一基准线LZ1是基准轴时，入射到光学系统130上的光相对于第一基准线LZ1的反射角θ2大于入射到光学系统130上的光相对于第一基准线LZ1的入射角θ1。

自光源110发出的光的一部分穿过光学系统130透射，并且从光学系统130向上行进，而从光源110发射的光的剩余部分在被光学系统130反射之后，自光学系统130向下行进。

从光源110发射的光的光扩散角被光学系统130和反射片200扩大。

发光单元100还包括光学系统支架140。光学系统支架140设置在反射片200和光学系统130之间。可以使用多个光学系统支架。光学系统支架140支撑光学系统130，并且将光学系统130与光源110和光学透镜120分离。图1和2示出四个光学系统支架140，每个光学系统支架140具有柱状，但是光学系统支架140的数量和形状不局限于在此图示和描述的构造。同时，光学系统支架140和光学系统130可以彼此一体地形成。

反射片200设置在底盖300的内表面上，并且位于光源110的下部。反射片200反射入射于其上的光的大部分。尤其是，反射片200反射由光学系统130反射的光，以允许光向上行进。

反射片200包括弯曲部分210，当在平面图中观察时，该弯曲部分210覆盖发光单元100。发光单元100设置成与弯曲部分210重叠。例如，当在平面图中观察时，弯曲部分210具有比光学系统130的面积大的面积。

相对于从光源110发射的光行进的方向，所述弯曲部分210具有凸起形状。被光学系统130反射的光L2被弯曲部分210再次反射。当假设基本上平行于光轴LZ的第二基准线LZ2是基准轴时，被光学系统130反射的光L2相对于第二基准线LZ2的反射角θ4大于被光学系统130反射的光L2相对于第二基准线LZ2的入射角θ3。

从光源110发射的光的光扩散角被弯曲部分210扩大。

反射片200可以包括通过将白色颜料添加到树脂（例如聚酯）中而形成的膜或者其中分布有气泡的膜。但是，反射片可以具有其他布置。

底盖300内具有容纳空间，并且发光单元100和反射片200被构造成容纳在该容纳空间中。

底盖300包括底部310和从底部310的边缘竖直延伸的侧壁320。在图1和2中，侧壁320的内表面和外表面相对于底部310竖直延伸。但是，可以使用其他结构的底盖。例如，侧壁320的内表面可以相对于底部310倾斜。

底部310包括突起部分311，该突起部分311具有对应于弯曲部分210的形状。

当在平面图中观察时，突起部分311具有与弯曲部分210的面积相等的面积。另外，突起部分311相对于从光源110发射的光行进的方向具有凸起形状。该突起部分311支撑弯曲部分210。

侧壁320包括形成在其上端部分的台阶部分，光学片400设置在侧壁320的台阶部分上。

光学片400包括依次堆叠的扩散片410、聚光片420和保护片430。扩散片410扩散入射于其上的光。聚光片420提高由扩散片410扩散的光的亮度。保护片430保护聚光片420并确保视角。图1和2中，光学片400包括三个片，但是片的数量不局限于三个。

图3是曲线图，其示出根据本公开的示例性实施方式的发光单元的作为光发射角的函数的亮度和替代的发光单元的作为光发射角的函数的亮度。

在图3中，替代的发光单元的亮度被细实线表示，而根据本发明的示例性实施方式的发光单元的亮度由粗实线表示。

当假设从光源沿着光轴方向行进的光的角度基本上等于零时，分别具有最大亮度Amax的两个角之间的角范围被称为光扩散角，即峰值至峰值（P2P），并且以零度角发射的光的亮度A1和A2相对于最大亮度Amax的比被称为正面出光率，即中心对峰值(C2P)。

光扩散角和正面出光率可用于测试背光组件的性能。当光扩散角大时，被一个发光单元所覆盖的区域变得更宽，并且所需要的发光单元的数量减少。于是，背光组件可以以更低的成本制造。本发明的示例性实施方式为此提供了更宽的光扩散角。正面出光率表示以垂直角发射的光相对于从光源发射的光的比率，因此正面出光率被适当设计以在光扩散角的范围内提供均匀的亮度。

在替代的发光单元的情况下，存在对从光源发射的光能够被折射的限制。例如，替代的光发射被限制至小于约150度的光扩散角。另外，光扩散角和正面出光率（A1/Amax）不是独立控制的。结果，当光扩散角被设计成具有最大范围时，正面出光率（A1/Amax）被确定为具有与基准值分离的值，而相反，当正面出光率（A1/Amax）被设计成具有基准值时，光扩散角被确定成具有小于最大范围的范围。

在根据本示例性实施方式的发光单元的情况下，由于被光学系统130和具有弯曲部分210的反射片200控制，光扩散角具有等于或大于约150度且小于或等于约180度的范围。另外，光扩散角被光学系统和反射片的反射和再反射确定，且正面出光率（A2/Amax）由光学系统的光透射率确定。因此，根据本示例性实施方式的发光单元可以独立地控制光扩散角和正面出光率（A2/Amax）。

图4是示出根据本公开的一示例性实施方式的背光组件的横截面图。在图4中，相同的附图标记可以标识图2中相同的元件，因此将省略对相同元件的详细描述。

参照图4，背光组件1100包括反射片250和底盖350。底盖350包括底部351和侧壁352。

反射片250和底部351形成为具有平坦形状。

根据本发明的一示例性实施方式，虽然反射片250和底部351具有平坦形状，但是由于光学系统130和反射片250，从光源发射的光的光扩散角变宽。

图5是示出根据本公开的一示例性实施方式的显示设备10的透视图。

参照图5，显示设备10包括背光组件1000和显示面板2000。

背光组件1000为显示面板2000提供光。由于背光组件1000已经参照图1至3详细描述过，因此省略对它的详细描述。

显示面板2000利用从背光组件1000提供的光来显示图像。显示面板2000可以是非自发光显示面板，诸如液晶显示面板、电泳显示面板、电润湿显示面板等等。

虽然已经在此描述了本发明的多个示例性实施方式，但是要理解，本发明不应局限于这些示例性实施方式，而是在本发明的主旨和范围内，本领域普通技术人员能做出各种变型和修改。

本申请要求2013年3月15日提交的韩国专利申请第10-2013-0027935号的优先权，该韩国专利申请的内容由此通过引用整体结合于此。

Claims (10)

1.一种发光单元，包括：

光源，其主要在第一方向上发射光；以及

光学系统，所述光学系统相对于所述第一方向与所述光源间隔开，所述光学系统具有弯曲形状，并且反射从所述光源发射的光的一部分并且透射从所述光源发射的光的剩余部分。

2.如权利要求1所述的发光单元，其中，所述光学系统相对于所述第一方向具有凹陷形状。

3.如权利要求1所述的发光单元，还包括设置在所述光源和所述光学系统之间的光学透镜，所述光学透镜折射从所述光源发出的光的一部分，从而拓宽从所述光源发射的光的扩散角。

4.如权利要求1所述的发光单元，其中，所述光源的光扩散角和正面出光率彼此独立地被控制。

5.如权利要求1所述的发光单元，其中，所述光学系统包括半透明材料。

6.一种背光组件，包括：

发光单元，所述发光单元包括主要在第一方向上发射光的光源和相对于所述第一方向与所述光源间隔开的光学系统，所述光学系统具有弯曲形状，并且反射从所述光源发射的光的一部分并透射从所述光源发射的光的剩余部分；

反射片，所述反射片设置在所述发光单元之下，以反射已经被所述光学系统反射过的光；以及

底盖，所述底盖被构造成容纳所述发光单元和所述反射片。

7.如权利要求6所述的背光组件，其中，所述光学系统相对于所述第一方向具有凹陷形状。

8.如权利要求6所述的背光组件，其中，所述发光单元还包括至少一个光学系统支架，所述至少一个光学系统支架设置在所述反射片上并支撑所述光学系统。

9.如权利要求6所述的背光组件，其中，所述发光单元具有大于或等于150度且小于或等于180度的光扩散角。

10.如权利要求6所述的背光组件，其中，所述发光单元的光扩散角和正面出光率彼此独立地被控制。