CN104062803B - 显示装置的背光单元 - Google Patents

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Abstract

公开了显示装置的背光单元，其包括光源和透镜单元，光源安装在与漫射光的光漫射器的中心区域隔开预定距离的位置，以将光照射到光漫射器，透镜单元安装在光漫射器与光源之间并具有面向光源的表面，透镜单元的面向光源的表面包括反射区域和透射区域，反射区域涂覆有反射材料并反射从光源照射的光的一部分，透射区域透射从光源照射的光的另一部分。还公开了具有该背光单元的显示装置，该显示装置可以通过透镜单元的结构的改进来消除因背光单元的阴影而在显示面板上产生的暗区。

Description

显示装置的背光单元
技术领域
下面的描述涉及一种具有将光照射到显示面板的背光单元的显示装置。
背景技术
在显示装置中常见的使用液晶显示器（LCD）的显示面板不直接发光。因此，在显示面板的后面设置背光单元，并且在显示面板和背光单元之间安装光漫射器或者导光板，使得从背光单元照射的光可以通过光漫射器或导光板被漫射以均匀地分布到整个显示面板。
根据背光单元的位置，显示装置分为直下式和边光式。直下式显示装置具有如下结构：多个发光二极管宽范围地布置在显示面板的后面，因此将光直接照射到显示面板。边光式显示装置具有如下结构：多个发光二极管布置在显示面板的边缘，并且从多个发光二极管照射的光被导光板漫射，然后透射到显示面板。
在上述传统的直下式显示装置中，如果显示面板和背光单元之间的距离过短，则从各发光二极管照射的光会在显示面板上形成热点。为了防止热点的形成，显示面板和背光单元之间的距离应该是足够的，因此增加了显示装置的厚度并且限制了产品的轻薄化。与直下式显示装置相比，边光式显示装置在显示装置的轻薄化方面可以是有利的，但额外地需要导光板以将从显示面板的边缘处的发光二极管照射的光引导至显示面板的中心区域，因而在价格竞争力方面会是不利的。
发明内容
因此，下面的描述涉及一种使用显示面板的显示装置，在该显示装置中，将光照射到显示面板的背光单元安装在显示面板的后表面的中心区域以减少背光单元的光学元件的数量，并且/或者改善了背光单元的透镜单元的结构以消除因背光单元的阴影而形成在显示面板上的暗区。
本发明的附加方面将部分地在下面的描述中进行阐述，并部分地根据该描述将是明显的，或者可以通过本发明的实践而习得。
根据本公开的一方面，显示装置的背光单元包括光源和透镜单元，光源安装在与漫射光的光漫射器的中心区域隔开预定距离的位置，以将光照射到光漫射器，透镜单元安装在光漫射器与光源之间并具有面向光源的表面，透镜单元的面向光源的表面包括反射区域和透射区域，反射区域涂覆有反射材料并反射从光源照射的光的一部分，透射区域未涂覆有反射材料并且透射从光源照射的光的另一部分。
光源可以包括多个光学元件，所述多个光学元件可以以长条形与光漫射器平行地布置，透镜单元可以沿着多个光学元件的布置形状以长条形布置。
所述多个光学元件可以在光漫射器的竖直方向和水平方向中的一个方向上布置。
所述多个光学元件可以在光漫射器的竖直方向上以两个平行条的形状布置，透镜单元可以沿着所述多个光学元件的布置形状以两个平行条的形状布置。
所述多个光学元件可以在光漫射器的竖直方向上以两个平行条的形状布置，两个平行条的形状的所述多个光学元件可以排列成之字形图案。
透镜单元可以具有面向光源的表面，透射区域可以在透镜单元的面向光源的表面的纵向方向上沿着中心轴形成，以具有预定的宽度和长度，反射区域可以形成在透射区域的两侧。
反射区域可以包括通过透射区域彼此分开的第一反射区域和第二反射区域，第一反射区域和第二反射区域可以彼此对称地倾斜。
第一反射区域和第二反射区域可以向光漫射器的方向倾斜。
在透镜单元的面向光源的表面上的反射区域可以具有预定的曲率。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面可以是平的。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面的一些部分可以是凹的。
所述凹的部分的位置可以与光源的多个光学元件的位置一致。
所述凹的部分的尺寸可以与光源的多个光学元件的尺寸一致。
所述凹的部分的尺寸可以大于或小于光源的多个光学元件的尺寸。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面的一些部分可以是凸的。
所述凸的部分的位置可以与光源的多个光学元件的位置一致。
所述凸的部分的尺寸可以与光源的多个光学元件的尺寸一致。
所述凸的部分的尺寸可以大于或小于光源的多个光学元件的尺寸。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面的整体可以是凸的。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面的整体可以是凹的。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，长且凹的槽可以在透镜单元的纵向方向上形成在透镜单元的面向光漫射器的表面上。
透镜单元可以具有面向光漫射器的表面，长且凸的突起可形成在透镜单元的面向光漫射器的表面上。
透镜单元可以包括多个光学元件，光源可以被设置成对应于所述多个光学元件。
根据本公开的一方面，显示装置包括：显示面板，用于显示图像；光漫射器，安装在显示面板的后面以漫射光；底架，安装在光漫射器的后面，并且在底架的面向光漫射器的表面上设置有反射面；光源，安装在光漫射器和底架之间，以与光漫射器的中心区域隔开预定的距离，并将光照射到光漫射器；以及透镜单元，安装在光漫射器和光源之间并具有面向光源的表面，透镜单元的面向光源的表面包括反射区域和透射区域，反射区域涂覆有反射材料并且反射从光源照射的光的一部分，透射区域未涂覆有反射材料并且透射从光源照射的光的另一部分。
从光源照射的光的一部分可以被透镜单元的反射区域反射，然后被底架的反射面反射。
光源可以包括多个光学元件，所述多个光学元件可以以长条形与光漫射器的后表面平行地布置，透镜单元可以沿多个光学元件的布置形状以长条形布置。
透镜单元可以具有面向光源的表面，透射区域可以在透镜单元的面向光源的表面的纵向方向上沿着中心轴形成，以具有预定的宽度和长度，反射区域可以形成在透射区域的两侧。
透镜单元可以包括多个光学元件，光源可以被设置成对应于所述多个光学元件。
附图说明
根据下面结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面将变得明显和更易于理解，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的显示装置的透视图；
图2是根据本公开的实施例的显示装置的分解透视图；
图3是在图2中示出的显示模块的分解透视图；
图4是在图2中示出的显示模块的剖视图；
图5是根据本公开的实施例的显示模块的背光单元的分解透视图；
图6是示出根据本公开的实施例的显示模块的背光单元的详细形状和构造的视图；
图7是示出根据本公开的实施例的背光单元的光学特性的视图；
图8A至图8L是示出根据本公开的各种变型实施例的背光单元的透镜单元的视图；
图9是示出根据本公开的实施例的背光单元的视图；
图10是示出根据本公开的实施例的背光单元的视图；以及
图11是示出根据本公开的实施例的背光单元的视图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，本公开的实施例的示例在附图中被示出，其中，相同的附图标记始终指示相同的元件。
图1是根据本公开的实施例的显示装置的透视图。如在图1中示例性地示出的，显示装置100包括显示模块10与前壳体20F和后壳体20R，前壳体20F和后壳体20R形成显示装置100的外形并且支撑且保护显示模块10。
图2是根据本公开的实施例的显示装置的分解透视图。如在图2中示例性地示出的，根据本公开的实施例的显示装置100包括：显示模块10，显示图像；前壳体20F和后壳体20R，设置在显示模块10的前面和后面并且彼此结合；以及控制基底30，设置在显示模块10和后壳体20R之间，以向显示模块10供电并向显示模块10发送控制信号。
图3是在图2中示出的显示模块10的分解透视图，图4是在图2中示出的显示模块10的剖视图。如在图3和图4中示例性地示出的，根据本公开的实施例的显示装置100的显示模块10包括：显示面板11，包括液晶显示器并显示图像；背光单元12，设置在显示面板11的后面以与显示面板11隔开，并将光照射到显示面板11；光漫射器13，用于漫射从背光单元12照射的光；以及多个光学片14A和14B，设置在显示面板11的后面。
此外，显示模块10包括：中模15，支撑显示面板11和光漫射器13；顶架16，安装在中模15的前面并且维持显示面板11固定到中模15的固定状态；以及底架17，安装在中模15的后面，使得背光单元12被安装在底架17上。光学片14A和14B包括在垂直于显示面板11的方向上会聚光漫射器13漫射的光的棱镜膜14A和用于保护棱镜膜14A的保护膜14B。显示面板11设置在中模15的前面，光漫射器13设置在中模15的后面，并且显示面板11和光漫射器13被中模15支撑。顶架16包括覆盖显示面板11的前表面的边缘的边框部16a和从边框部16a的边缘向后弯曲的顶侧部16b。底架17包括：后表面部17a，形成为大约矩形的形状，使得背光单元12安放在后表面部17a上；以及底侧部17b，从后表面部17a的边缘向前延伸。
反射从背光单元12照射的光以使其向着光漫射器13行进的反射面408形成在后表面部17a和底侧部17b的内表面（即，面向光漫射器13的表面）上。为了这个目的，底架17的内表面涂覆有反射材料。以另外的方式，可以在底架17和背光单元12之间另外安装向着光漫射器13反射从背光单元12照射的光的反射板。背光单元12包括光源402和透镜单元404。光源402用于照射光，透镜单元404用于将从光源402照射的光均匀地透射到整个光漫射器13。在下面将参照图5和图6详细地描述这样的背光单元12的结构。
图5是根据本公开的实施例的显示模块的背光单元的分解透视图，图6是示出根据本公开的实施例的显示模块的背光单元的详细形状和构造的视图。
首先，如在图5中示例性地示出的，光源402安装在与光漫射器13的后表面隔开预定距离的位置，透镜单元404安装在光漫射器13和光源402之间。光源402包括多个光学元件（例如，多个发光二极管），并位于与光漫射器13的后表面隔开预定距离且对应于光漫射器13的中心部的位置。此外，光源402以长条形布置，该长条形在漫射器13的竖直方向上延伸并具有与光漫射器13的竖直长度相等的长度。根据光源402的布置形状，透镜单元404也以长条形布置，该长条形具有与光源402的长度相似的长度。这里，“竖直方向”指的是光漫射器13的水平长度和竖直长度中较短的长度的方向。
用于显示面板11的透镜单元404具有面向光漫射器13的表面和面向光源402的表面。透镜单元404的面向光源402的表面包括涂覆有反射材料以反射光的反射区域406和不涂覆反射材料以透射光的透射区域410。如在图5中示例性地示出的，透镜单元404的不涂覆反射材料的透射区域410在透镜单元404的面向光源402的表面的纵向方向上沿着中心轴形成，以具有预定的宽度和长度，涂覆有反射材料的反射区域406形成在透射区域410的两侧（即，透射区域410的周围）。反射区域406可以包括被透射区域410分开的第一反射区域406a和第二反射区域406b。反射区域406的第一反射区域406a和第二反射区域406b在光漫射器13的竖直方向上彼此对称地倾斜。
此外，如在图6中示例性地示出的，背光单元12的光源402包括：印刷电路板12a，设置有形成电路的导电图案并且布置在底架17上；多个发光二极管12b，安装在印刷电路板12a上以面向光漫射器13；以及保护盖12c，用于保护发光二极管12b。一个发光二极管12b和一个保护盖12c形成一个光学元件。
如在图6中示例性地示出的，如果将光源402所处的区域定义为底部并且将光漫射器13所处的区域定义为顶部，则背光单元12的透镜单元404的剖面形成为基本上的倒三角形。在透镜单元404的倒三角形剖面中，反射区域406形成在与斜边（3D形状的斜面）对应的部分。反射区域406未形成在透镜单元404的整个斜边上。也就是说，反射区域406未形成在透镜单元404的靠近光源402的中心部，即，透镜单元404的对应于透射区域410的部分。
从光源402照射的光的一部分通过透射区域410入射到透镜单元404，并且入射光的行进路径可以通过透镜单元404的作用而扩散。此外，从光源402照射的光的剩余部分被反射区域406反射，被形成在底架17的内表面上的反射面408（参照图3和图4说明）再次反射，然后到达光漫射器13。
透镜单元404的面向光源402的表面被划分为反射区域406和透射区域410的原因如下。如果透镜单元404未划分为反射区域406和透射区域410并且透镜单元404被构造为使得透镜单元404的面向光源402的整个表面涂覆有反射材料，则以大于临界角的角度入射的光被全反射，以小于临界角的角度入射的光被透射，全反射的光的量和透射的光的量根据透镜单元404的切削精度来确定，因此需要透镜单元404的精密加工，产品制造过程变得复杂，并且制造成本增加。
然而，与精密的透镜切削方法相比，如果如根据本公开的实施例的透镜单元404中那样，涂覆有反射材料的反射区域406和不涂覆反射材料的透射区域410形成在透镜单元404的面向光源402的表面上，则光的反射和透射可以更便利地实现。这可以简化制造工艺并减少加工时间，因此产品的制造成本可以大大减少。
尽管图5和图6示出了透镜单元404的面向光源402的表面形成为弯曲的形状，但考虑到光透射环境（例如背光单元12与光漫射器13之间的距离和光漫射器13的面积），反射区域406可以形成为球面形状、非球面形状或者平面以获得期望水平的光漫射特性。
图7是示出根据本公开的实施例的背光单元的光学特性的视图。在图7中，为了描述背光单元12的光学特性，省略了与在图3至图6中的元件相同的一些元件的附图标记。如在图7中示例性地示出的，从光源402照射的光的一部分可以通过反射区域406的反射和底架17的反射面408的反射经由各种路径透射到光漫射器13。此外，从光源402照射的光的剩余部分可通过透射区域410入射到透镜单元404，并且通过透镜单元404的作用经由各种路径透射到光漫射器13。
在根据本公开的实施例的背光单元12中，透镜单元404的反射区域406和透射区域410可以展示出如下效果。
首先，与背光单元12位于光漫射器13的边缘处时相比，当背光单元12位于光漫射器13的中心区域时，可以改善光漫射效果并且可以减少光学元件（例如，LED）的数量。然而，假设透镜单元404的面向光源402的整个表面形成反射区域而没有透射区域，反射区域阻挡从光源402照射的光并且在光漫射器13的中心区域形成阴影，并且由于该阴影而在显示面板11的中心区域产生暗区。这与显示面板需要均匀的光分布的条件相悖，因此会是不利的。
因此，通过在透镜单元404上设置透射区域410使得光通过反射区域406之间的透射区域410透射，如根据本公开的实施例的背光单元12中那样，通过透射区域410透射的光补偿反射区域406会形成的阴影，因此可以消除因反射区域406的阴影而产生的暗区。因为以这样的方式消除了当背光单元12位于光漫射器13的中心区域时会产生的暗区，所以可以充分地获得背光单元12位于光漫射器13的后表面的中心区域的情况下获得的优点（光漫射效率的改善和光学元件数量的减少）。
图8A至图8L是示出根据本公开的各种变型实施例的背光单元的透镜单元的视图。如在图8A至图8L中示例性地示出的，通过对透镜单元404的面向光漫射器13的表面进行各种变型，经透射区域410入射到透镜单元404的光可以更加广泛地漫射或者在某些区域更加集中。这样的光漫射和集中可以用于将光均匀地照射到显示面板11。
图8A和图8B分别是根据第一变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8A和图8B的第一变型实施例中，透镜单元404的面向光漫射器13的表面的某些部分是凹的，以改变光路和光漫射度。透镜单元404的凹部的位置可以对应于光源402的多个光学元件的位置。此外，透镜单元404的凹部的尺寸可以对应于光源402的多个光学元件的尺寸，或者可以大于或小于光源402的多个光学元件的尺寸。透镜单元404的凹部的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图8C和图8D分别是根据第二变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8C和图8D的第二变型实施例中，透镜单元404的面向光漫射器13的表面的某些部分是凸的，以改变光路和光漫射度。透镜单元404的凸部的位置可以对应于光源402的多个光学元件的位置，或者位于光源402的两个相邻的光学元件之间。此外，透镜单元404的凸部的尺寸可以对应于光源402的多个光学元件的尺寸，或者可以大于或小于光源402的多个光学元件的尺寸。透镜单元404的凸部的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图8E和图8F分别是根据第三变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8E和图8F的第三变型实施例中，透镜单元404的面向光漫射器13的整个表面是凸的，以改变光路和光漫射度。透镜单元404的面向光漫射器13的凸表面的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图8G和图8H分别是根据第四变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8G和图8H的第四变型实施例中，透镜单元404的面向光漫射器13的整个表面是凹的，以改变光路和光漫射度。透镜单元404的面向光漫射器13的凹表面的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图8I和图8J分别是根据第五变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8I和图8J的第五变型实施例中，长且凹的槽沿着透镜单元404的纵向方向形成在透镜单元404的面向光漫射器13的表面上，以改变光路和光漫射度。这种长且凹的槽的位置可以对应于光源402的多个光学元件的布置位置。此外，该长且凹的槽的宽度和长度可以对应于光源402的尺寸和布置长度。该凹槽的内表面的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图8K和图8L分别是根据第六变型实施例的背光单元的透镜单元的透视图和剖视图。在图8K和图8L的第六变型实施例中，长且凸的突起形成在透镜单元404的面向光漫射器13的表面上，以改变光路和光漫射度。这种长且凸的突起的位置可以对应于光源402的多个光学元件的布置位置。此外，该长且凸的突起的宽度和长度可以对应于光源402的尺寸和布置长度。该凸的突起的外表面的曲率可以根据期望的光漫射度和期望的光路来确定。
图9是示出根据本公开的实施例的背光单元的视图。如在图9中示例性地示出的，多个背光单元12在光漫射器13的竖直方向上布置在与光漫射器13的后表面隔开预定距离并对应于光漫射器13的各等份的中心区域的位置，以具有与光漫射器13的竖直长度相等的长度。这里，“竖直方向”指的是光漫射器13的水平长度和竖直长度中较短的长度的方向。如果水平长度和竖直长度相同，则竖直长度可以是水平长度。
图10是示出根据本公开的实施例的背光单元的视图。如在图10中示例性地示出的，一个背光单元12在光漫射器13的水平方向上布置在与光漫射器13的后表面隔开预定距离并对应于光漫射器13的中心区域的位置，以具有与光漫射器13的水平长度相等的长度。这里，“水平方向”指的是光漫射器13的水平长度和竖直长度中较长的长度的方向。如果水平长度和竖直长度相同，则水平长度可以是竖直长度。
图11是示出根据本公开的又一变型实施例的背光单元的视图。如在图11中示例性地示出的，多个光学元件1102（每个光学元件包括发光二极管12b和保护盖12c）安装在印刷电路板12a上而形成背光单元12的光源402。这里，多个光学元件1102可以以之字形图案布置。如果以与图5中示出的背光单元12中布置成行的光学元件的数量相等的数量提供的光学元件1102被按照之字形图案布置，如在图11中示例性地示出的，则从背光单元12照射的光可以在光漫射器13的水平方向（水平长度和竖直长度中较长的长度的方向）上到达光漫射器13上更远的位置，并且图11的采用相同数量的光学元件1102的背光单元12可以在光漫射方面获得比图5的背光单元12更高的光透射特性。
如根据以上描述所清楚的，根据本公开的实施例的采用显示面板的显示装置包括背光单元，以将光照射到安装在显示面板的后表面的中心区域处的光漫射器，因此在不用导光板的情况下，仅使用少量的光学元件就可以将光照射到整个光漫射器。此外，显示装置可以通过透镜单元的反射区域和透射区域来消除背光单元的阴影的产生。
尽管已示出和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应理解的是，可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例作出改变，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (8)

1.一种显示装置的背光单元，包括：
光源，与光漫射器隔开指定距离，以将光照射到光漫射器；以及
透镜单元，安装在光漫射器与光源之间并具有面向光源的表面，透镜单元的面向光源的表面包括反射区域和透射区域，反射区域涂覆有反射材料并反射从光源照射的光的一部分，透射区域与光源隔开指定距离并透射从光源照射的光的另一部分，
其中，光源包括多个光学元件，所述多个光学元件以长条形与光漫射器平行地布置，透镜单元沿着所述多个光学元件的布置形状以长条形布置，
其中，透镜单元具有面向光漫射器的表面，透镜单元的面向光漫射器的表面的至少一部分是凸的，
其中，透射区域在透镜单元的面向光源的表面的纵向方向上沿着中心轴形成，反射区域形成在透射区域的周围。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光学元件在光漫射器的竖直方向和水平方向中的一个方向上布置。
3.根据权利要求1所述的背光单元，其中：
所述多个光学元件在光漫射器的竖直方向上以两个平行条的形状布置；以及
透镜单元沿着所述多个光学元件的布置形状以两个平行条的形状布置。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光学元件在光漫射器的竖直方向上按照之字形图案以两个平行条的形状布置。
5.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述反射区域包括通过透射区域彼此分开的第一反射区域和第二反射区域，第一反射区域和第二反射区域彼此对称地倾斜。
6.根据权利要求1所述的背光单元，其中，在透镜单元的面向光源的表面上的反射区域具有预定的曲率。
7.根据权利要求1所述的背光单元，其中，透镜单元的面向光漫射器的表面的其余部分是平的。
8.根据权利要求1所述的背光单元，其中，长且凸的突起形成在透镜单元的面向光漫射器的表面上。
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