CN105589116B - 删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置 - Google Patents

删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置，该透镜及显示装置通过第一非球面至第三非球面来减小波束角，以改善入光部的光集中现象及热斑。本发明的一实施例的透镜为在删除导光板的侧光式显示装置中使用的光源的透镜。所述透镜包括：第一非球面，相对于来自光源的光的行进方向凸出形成；第二非球面，相对于所述光的行进方向凸出形成，以使通过所述第一非球面的光被反射或通过；及第三非球面，使从所述第一非球面及所述第二非球面反射的光沿所述光的行进方向反射。此外，所述第一非球面、所述第二非球面及所述第三非球面形成为，通过所述第一非球面的光的至少一部分朝向所述第二非球面，在所述第一非球面反射的光的至少一部分朝向所述第三非球面，射入所述第二非球面的光的至少一部分被反射而朝向所述第三非球面，在所述第一非球面及所述第二非球面反射并射入所述第三非球面的光的至少一部分被反射而朝向沿所述光的行进方向的方向行进。

Description

删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示 装置
技术领域
本发明涉及一种删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置，更为具体地涉及一种通过第一非球面至第三非球面减小波束角，以改善入光部的光集中现象及热斑(hot spot)的删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置。
背景技术
平板显示(FPD；Flat Panel Display)装置被广泛应用于TV、手机、笔记本电脑和平板电脑等设备，具有等离子面板显示(PDP；Plasma Display Panel)装置、液晶显示(LCD；Liquid Crystal Display)装置、有机发光显示(OLED；Organic Light-Emitting Display)装置和电泳显示(electrophoretic display)装置等。
这种平板显示装置具备显示影像的显示面板，在如液晶显示面板的情况下，面板本身不能生成光，因此具备向面板供给光的背光单元。
背光单元根据光源的位置，可分为侧光式(edge light type)和直下式(directlight type)，光源多使用棒状的冷阴极荧光灯，最近的趋势是多使用LED(Light EmittingDiode)。
侧光式背光单元从配置在侧部的光源接收光，因此使用将来自侧部的光转换为朝向显示面板方向的导光板。近年来正在开发在不使用导光板的情况下通过反射板向显示面板输出光的技术。
图6a为以往的去除导光板的侧光式显示装置的示意性剖视图，图6b为表示LED 的波束角的曲线图，图6c为表示对图6a的显示面板的平面积光分布的图。
参照图6a，以往的侧光式显示装置100P包括显示面板10、光学片20、反射板30 和光源40。这些构件内置在上盖61及下盖62内，显示面板10和光学片20由塑胶框 63分离。
显示面板10例如为液晶显示面板，光学片20可由扩散片和棱镜片等层叠形成。
反射板30配置在光学片20的背面并形成内部空间S，内侧面构成为使射入的光反射。
光源40使用LED。在侧光式显示装置100P中光源40配置在显示面板10的侧面，并朝向中央部分照射光。从光源40照射的光被反射板30最终朝向显示面板10。由此，即使没有导光板，来自光源40的光能够被供给到显示面板10。
已知用作光源40的LED与其他光源相比波束角偏小，参照图6b，能看出LED 的波束角呈现为约120°左右。
由于这种LED的波束角特性，如图6c所示，在光源40附近会产生光集中现象，并且产生光被集中后向外发射的热斑(hot spot)。即产生来自光源40的光未能远距离行进到面板10的中央附近，而在光源40附近向外发射的问题。
为了克服这种光集中现象，提出有加大反射板30和光学片20之间间隙的方法，但这样会难以达到显示装置本身的薄型化，因此难以采取这种方法。此外，若保持以往的反射板30和光学片20之间的间隙，会因光源40的扩散距离不够，显示装置的大型化受限。
此外，通过边框来遮挡热斑，而以往的显示装置结构由于这种热斑，减小边框的大小具有局限性。
相关专利文献：韩国专利申请号10-2012-0026165
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明所要解决的技术课题是提供一种删除导光板的侧光式背光装置用光源的透镜及具备该透镜的显示装置，该透镜通过第一非球面至第三非球面减小波束角，以改善入光部的光集中现象及热斑。
本发明的技术课题并不局限于上述课题，本领域技术人员应能通过下面的记载明确地理解未提及的其他课题。
为了解决上述课题，本发明的一实施例的透镜为在删除导光板的侧光式显示装置中使用的光源的透镜。所述透镜包括：第一非球面，相对于来自光源的光的行进方向凸出形成；第二非球面，相对于所述光的行进方向凸出形成，并且使通过所述第一非球面的光反射或透射；及第三非球面，使被所述第一非球面及所述第二非球面反射的光朝向所述光的行进方向反射。此外，所述第一非球面、所述第二非球面及所述第三非球面形成为，通过所述第一非球面的光的至少一部分朝向所述第二非球面，在所述第一非球面反射的光的至少一部分朝向所述第三非球面，射入所述第二非球面的光的至少一部分被反射而朝向所述第三非球面，在所述第一非球面及所述第二非球面反射并射入所述第三非球面的光的至少一部分被反射而朝向沿所述光的行进方向的方向行进。
根据本发明的另一特征，所述第一非球面及所述第二非球面以同轴形成。
根据本发明的又一特征，在所述第一非球面、所述第二非球面及所述第三非球面中的一个以上的表面上形成有用于使光散射的散射图案。
为了解决上述课题，本发明的一实施例的显示装置包括：显示面板；光学片，配置在所述显示面板的背面；反射板，配置在所述光学片的背面，与所述光学片一起形成内部空间，所述内部空间侧的表面构成为使光反射；光源，配置在所述显示面板的侧部，并且配置为向所述显示面板的中央部分照射光；及透镜，其中所述透镜配置为所述透镜的所述第一非球面与所述光源相对。
本发明的透镜及具备该透镜的显示装置，能够通过第一非球面至第三非球面减小波束角，以改善入光部的光集中现象及热斑。因此，即使删除导光板，也能提供薄型化的显示装置，能够大幅减小边框厚度。
附图说明
图1为本发明的一实施例的显示装置的示意性剖视图。
图2为图1所示透镜的剖视图。
图3a表示通过图2所示透镜的光的光路的模拟信息，图3b表示不具备透镜的光源的光的光路的模拟信息。
图4为表示在适用图2所示透镜的情况下的波束角的曲线图。
图5表示射入图1所示显示面板中的光量的平面积分布。
图6a为以往的去除导光板的侧光式显示装置的示意性剖视图，图6b为表示LED 的波束角的曲线图，图6c为表示对图6a所示显示面板的平面积光分布的图。
具体实施方式
若参照附图和详细后述的实施例，应能清楚地理解本发明的优点和特征、以及用于达到这些优点和特征的方法。但是，本发明并不局限于以下公开的实施例，而由各种不同的形式实现。本实施例只是用于完整地公开本发明，且为了向本领域的具有一般知识的人完整地告知发明范畴而提供的，本发明应由权利要求的范畴来定义。
所谓元件(elements)或层在另一元件或层的“上方(on)”，包括该元件(elements)或层直接设置在该另一元件或层的上方的情况和中间设置有其他层或其他元件的情况。
虽然第一、第二等表述为了描述不同的构件而使用，但毋庸置疑这些构件并不受限于这些用语。这些用语只是为了将一个构件与另一构件区别开而使用。因此，下面所提的第一构件在本发明的技术思想内毋庸置疑也可为第二构件。
在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的构件。
图中表示的各结构的大小和厚度是为了说明上的方便而图示的，本发明并不一定局限于所图示的结构的大小和厚度。
本发明的多个实施例的每一个特征可部分或整体地彼此结合或组合，如本领域技术人员能够充分理解，在技术上可进行多种联动及驱动，各实施例可彼此独立地进行实施，也可以通过关联关系来一起实施。
下面，参照附图对本发明的实施例的透镜及具备该透镜的显示装置进行详细说明。
图1为本发明的一实施例的显示装置的示意性剖视图；图2为图1所示透镜的剖视图；图3a表示通过图2所示透镜的光的光路的模拟信息，图3b表示不具备透镜的光源的光的光路的模拟信息；图4为表示在适用图2所示透镜的情况下的波束角的曲线图；图5表示射入图1所示显示面板中的光量的平面积分布。
首先，参照图1对安装有本发明的一实施例的透镜50的显示装置100的结构进行说明。
显示装置100为侧光式显示装置，包括显示面板10、光学片20、反射板30、光源40及透镜50。
显示面板10为通过电路的驱动信号形成图像的显示面板，例如可为液晶显示面板。这种显示面板10可以包括从背面接收光并在外部显示画面的所有面板。
光学片20可由扩散片和棱镜片等层叠而形成，此外，也可进一步层叠有对背面光赋予任何光学效果的任何片。
反射板30配置在光学片20的背面，与光学片20一起形成内部空间S。反射板30 的表面由用于使光反射的材质来构成，可进一步具有用于使光散射的功能。由此，射入反射板30的光可最终经过光学片20供给到显示面板10。反射板30优选具有用于将光均匀分散到上侧的显示面板10的形状，这可通过模拟光的行进方向来确定。
光源40配置在显示面板10的侧部，并且配置为向显示面板10的中央部分照射光。即，光源40配置为朝向内部空间S照射光。光源40例如可为LED。光源40固定在电路板41上，电路板41也可执行光源40的散热功能。
透镜50沿光源40的光照射方向配置。透镜50可以与光源40一体固定，也可以固定在反射板30。这种透镜50的固定方式可采用多种方式。
透镜50沿显示面板10的周围长长地形成，可由一个部件形成为一体，也可仅在附着有光源40的部分非连续地配置。
至于透镜50的具体形状，在后面描述。
上述显示面板10、光学片20、反射板30、光源40和透镜50通过上盖61、下盖 62及塑胶框63固定，这种结构可由公知的多种方式实现，省略详细说明。
参照图2，对透镜50的形状进行具体说明。
透镜50包括第一非球面51、第二非球面52及第三非球面53。
第一非球面51相对于来自光源40的光的行进方向凸出形成。来自光源40的大部分的光射入第一非球面51。所射入的光通过第一非球面51的同时被分离为朝向后述的第二非球面52方向的光和朝向第三非球面53方向的光。
第二非球面52与第一非球面51同样地相对于光的行进方向凸出形成。第二非球面52形成为与第一非球面51相比远离光源40。通过第一非球面51的光射入第二非球面52，所射入的光朝向后述的第三非球面53方向反射光。
第三非球面53形成为使来自第一非球面51及第二非球面52的光朝向光的行进方向反射。第三非球面53形成为包覆光的行进方向的侧部。而且，第三非球面53优选朝向透镜50的外侧略微凸出形成，这样能够将光集中到中央部分。
当光从光源40射入第一非球面51后，光通过第一非球面51或者被第一非球面 51反射。即，部分光被折射而通过后朝向第二非球面52，部分光被反射后朝向第三非球面53。即，通过第一非球面51，光被分离。
然后，射入第二非球面52的光的一部分被折射而通过，部分光朝向第三非球面 53方向反射。由于被第一非球面51折射的光射入第二非球面52，因此第二非球面52 的宽度可以小于第一非球面51。
第三非球面53以包覆第一非球面51和第二非球面52的方式在外侧较大地形成，并被形成为在第一非球面51及第二非球面52反射的光能够射入。射入第三非球面53 的光大部分被反射后朝向与光轴平行的方向(换句话说，沿着光的行进方向)。
即，第一非球面51,第二非球面52及第三非球面53形成为，通过第一非球面51 的光的至少一部分朝向第二非球面52，在第一非球面51反射的光的至少一部分朝向第三非球面53，射入第二非球面52的光的至少一部分被反射而朝向第三非球面53，在第一非球面51及第二非球面52反射并射入第三非球面53的光的至少一部分被反射而朝向沿光的行进方向的方向行进。
参照图3a可知，通过透射透镜50，大部分的光朝向光的行进方向射出。图3b表示作为光源40的LED的光的行进，与此相比可知本发明中大部分光沿着光的行进方向行进。
此外，参照图4，未适用透镜50的光的波束角为约120°，与此相比，当适用透镜50时，光的波束角能够控制在约10°以下。即，通过透镜50能够大幅减小光的波束角，由此能够使光到达显示面板10的对光部。
参照图5可知，当适用透镜50时，与图6 c相比，大幅缓和在光源40附近的光集中现象，并且光到达远离光源40的部分。认为这种效果是通过减小透镜50的波束角来实现的。
由于这种效果，适用透镜50的显示装置100易于大型化，且由于能够减小内部空间S的厚度，因此有利于薄型化。此外，由于无需导光板，能够降低生产单价，能够进行更高水平的薄型化。此外，能够通过减小热斑来减小遮挡该热斑的边框的厚度。
另外，第一非球面51及第二非球面52优选以同轴形成，并且优选为左右对称。
此外，优选在第一非球面51、第二非球面52及第三非球面53中的一个以上的表面上形成有用于使光散射的散射图案。通过散射光，能够获得更加均匀的光分布。散射图案可无限制地采用多种形状。
上面参照附图说明了本发明的实施例，但在本发明所属技术领域中具有一般知识的人能够理解，在不改变本发明的技术思想或必要技术特征的情况下也能以其他具体形式实施本发明。因此，上述实施例在所有方面上是示意性的，而不是限定性的。
附图标记说明
10 显示面板 20 光学片
30 反射板 40 光源
50 透镜 51 第一非球面
52 第二非球面 53 第三非球面
100 本发明的显示装置

Claims (3)

1.一种显示装置，包括：
显示面板；
光学片，其配置在所述显示面板的背面；
反射板，其配置在所述光学片的背面，所述反射板构成为与所述光学片一起形成内部空间并使光反射；
光源，其配置在所述显示面板的侧部，并且配置为向所述显示面板的中央部分照射光；及
透镜，所述透镜包括：第一非球面，其相对于来自所述光源的光的行进方向凸出形成；第二非球面，其在与所述第一非球面同样的、相对于所述光的行进方向的方向上凸出形成，以使通过所述第一非球面的光被反射或通过；及第三非球面，其构造成使从所述第一非球面及所述第二非球面反射的光朝向所述光的行进方向反射，
其中所述透镜配置为设置在所述反射板之上。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第一非球面及所述第二非球面以同轴形成。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
在所述第一非球面、所述第二非球面及所述第三非球面中的一个以上的表面上形成有用于使光散射的散射图案。
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