CN107450226A - 边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置，本发明能够通过从背光单元去除导光板而使包括反射板、漫射板和棱镜片的其他光学组件能够执行导光功能。根据本发明的这种边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置通过去除导光板进行配置，使得具有可减少组件的数量和降低制造成本、并可使显示装置的上端变薄以提高外观品质的效果。背光单元包括：漫射板，具有平板形状并且配置成扩散光；光源，设置成与漫射板的一侧的下部相邻；和反射板，设置成面对漫射板并且在反射板与漫射板之间插入光源，反射板设置有笔直部分和倾斜部分，笔直部分相对于漫射板保持均匀间隙，倾斜部分随着远离光源相对于漫射板的间隙变窄。

Description

边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置
技术领域
本发明涉及一种边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置，尤其涉及一种能够通过去除导光板而使其他光学组件能够执行导光功能的边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置。
背景技术
平板显示(FPD)装置广泛用在诸如电视、移动电话、笔记本、平板电脑等之类的设备中，FPD装置包括等离子体显示面板(PDP)装置、液晶显示(LCD)装置、有机发光显示(OLED)装置、电泳显示装置等。
这种FPD装置设置有其上显示图像的显示面板，LCD面板因为自身不产生光，所以应当设置有给LCD面板提供光的背光单元。
背光单元根据光源的位置可分为边缘光型(边缘型)背光单元和直下光型背光单元，已主要使用条形式的冷阴极荧光灯作为光源，近年来的趋势是大量使用发光二极管(LED)作为光源。
因为边缘光型背光单元接收从设置在边缘光型背光单元的侧部的光源提供的光，所以使用了用于在显示面板方向上引导来自侧部的光的导光板。近年来，正在开发不使用导光板而使用其他光学组件向着显示面板传输光的技术。
图1是图解设置有典型的边缘型背光单元的显示装置的构造图，图2是图解沿图1的A-A’线截取的显示装置的剖面图。
参照图1和2，典型的显示装置包括显示面板10和设置在显示面板10的后表面处的背光单元20。
在此，背光单元20包括导光板23、设置在导光板23的一个表面处的光源21、设置在导光板23的后表面处的反射板22、以及设置在导光板23的上表面处的漫射片24和棱镜片25。
导光板23用于在朝向显示面板10的方向上引导来自背光单元20的侧表面的光。
漫射片24或棱镜片25设置在导光板23的上部。
此外，反射板22设置在导光板23的下部，以将发射到导光板23的下表面的光返回传输到导光板23的上部。
从光源21发射的光在入射到导光板23上之后在导光板23的内部反射，被引导至导光板23的上部并且通过导光板23的上部发射。
漫射片24用于扩散从导光板23发射的光，棱镜片25用于将从导光板23发射的光或在漫射片24处被扩散的光聚集在与显示面板10的平面垂直的方向上。
可在棱镜片25的上部设置用于保护棱镜片25免受外部冲击的保护片(未示出)。
显示面板10和背光单元20通过上盖40、引导面板30和底盖26被模块化。
发明内容
本发明是提供一种边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置，即使当从这种边缘型背光单元去除相关技术的导光板23时，本发明的边缘型背光单元仍能够通过使包括漫射板、反射板、棱镜片等的其他组件能够执行导光功能来提供等同水平的平面光。
本发明的一个目的是从边缘型背光单元和包括边缘型背光单元的显示装置去除导光板，由此减小产品的重量及其制造成本。
此外，本发明的另一个目的是通过去除在背光单元中占相对较高重量的导光板并且通过给其他光学组件赋予导光功能或改善导光功能，使得即使当从背光单元去除导光板时，仍能够提供与设置导光板时的水平等同水平的平面光。
为了实现上述目的，提供一种背光单元，包括：漫射板，所述漫射板具有平板形状并且配置成扩散光；光源，所述光源设置成与所述漫射板的一侧的下部相邻；和反射板，所述反射板设置成面对所述漫射板并且在所述反射板与所述漫射板之间插入所述光源，并且所述反射板设置有笔直部分和倾斜部分，所述笔直部分相对于所述漫射板保持均匀间隙，所述倾斜部分随着远离所述光源相对于所述漫射板的间隙变窄。
为了实现上述目的，还提供一种显示装置，包括：显示面板；设置在所述显示面板的下部的棱镜片；设置在所述显示面板的下部的漫射板；光源，所述光源设置成与所述漫射板的一侧的下部相邻；和反射板，所述反射板设置成面对所述漫射板并且在所述反射板与所述漫射板之间插入所述光源，并且所述反射板设置有笔直部分和倾斜部分，所述笔直部分相对于所述漫射板保持均匀间隙，所述倾斜部分随着远离所述光源相对于所述漫射板的间隙变窄。
本发明的目的不限于上述目的，所属领域技术人员能够从下面的描述理解到其他目的和优点。此外，将很容易理解到，能够通过所附权利要求书中所述的手段及其组合实施本发明的目的和优点。
根据本发明的一个方面，根据本发明的边缘型背光单元提供了一种能够代替导光板而通过反射板传输光并且通过使用漫射板和棱镜片调整亮度均匀性的结构。
为此，反射板优选设置有相对于漫射板保持均匀间隙的笔直部分、以及随着远离光源，相对于漫射板的间隙变窄的倾斜部分。
漫射板的上表面的表面粗糙度Ra优选小于或等于大约10微米(μm)，并且其下表面的表面粗糙度Ra优选小于或等于大约1μm。
棱镜片的山角具有在大约95到135度的范围内的角度，使得可减少周围的暗部。
当光源设置在设置有根据本发明的边缘型背光单元的显示装置的下部时，具有可使显示装置的上端变薄并提高外观品质的效果。
附图说明
图1是设置有典型边缘型背光单元的显示装置的构造图。
图2是沿图1的A-A’线截取的显示装置的剖面图。
图3是根据本发明一实施方式的设置有边缘型背光单元的显示装置的剖面图。
图4图解了通过将光源设置在大约55英寸的面板的下端并且改变反射板的笔直部分的长度，大约55英寸的面板的上端与下端之间的亮度比的测量结果。
图5是根据本发明另一实施方式的反射板的剖面图。
图6图解了通过改变根据本发明一实施方式的背光单元的反射板的倾斜部分的曲率半径，拐点部处的亮部和暗部的变化的测量结果。
图7图解了通过改变其中笔直部分的长度是大约280毫米(mm)的反射板的表面的光泽度，上端与下端之间的光总量的比率的测量结果。
图8图解了根据漫射板的上表面和下表面的表面粗糙度，上端与下端之间的亮度比。
图9图解了根据棱镜片的山角的变化，亮度均匀性的变化的测量结果。
具体实施方式
本说明书和权利要求书中使用的术语和文字不应解释为限于普通或字典含义，应当基于发明人是为了以最佳的方式解释本发明而适当定义术语的概念的原则，按照本发明的技术精神解释它们的含义和概念。此外，在此描述的实施方式和附图中图解的构造仅仅是本发明最优选的实施方式，不代表本发明的所有技术精神，因而应当理解，对于提交本申请时的技术精神，各种等同物和修改是可替换的。
图3是根据本发明一实施方式的设置有边缘型背光单元的显示装置的剖面图。
如图中所示，根据本发明的设置有边缘型背光单元的显示装置包括配置成实现图像的显示面板100、以及背光单元200，背光单元200设置在显示面板100的后表面处并且配置成向着显示面板100提供平面光。
背光单元200包括设置在显示面板100的后表面处的棱镜片250、设置在棱镜片250的后表面处的漫射板240、设置在漫射板240的后表面处的反射板220、以及设置在漫射板240与反射板220之间的空间的一侧处的光源210。漫射板240具有平板形状，并且光源210设置成与漫射板240的一侧的下部相邻。光源210可设置在显示面板100的屏幕的下侧。
在根据本发明的显示面板100中，当如图中所示光源210设置在显示装置的下端时，反射板220的上部(即，与光源210相对的一侧)与漫射板240之间的间隙变窄，使得显示装置的上部的厚度可变薄。底盖260耦接至反射板220的外侧，底盖260的形状配置成对应于反射板220的形状。当然，当底盖260的形状配置成容纳反射板220的长方体形状的形式时，显示装置具有整体均匀的厚度。
此外，当在底盖260的外侧进一步包括单独的盖(未示出)并且该单独盖的形状也配置成对应于反射板220的形状时，显示装置的上部的厚度可变薄。该单独的盖可用于形成显示装置的后表面的外观。
根据本发明的边缘型背光单元200的特性在于，即使当去除导光板时，仍能使包括反射板220、漫射板240、棱镜片250等的其他组件执行导光板的光传输功能。
下面首先将描述反射板220。
如图中所示，根据本发明的背光单元200的反射板220设置有配置成相对于漫射板240均匀地保持间隙的笔直部分(straight section)222、以及随着远离光源210，相对于漫射板240的间隙变窄的倾斜部分224。
换句话说，为了增加在远离光源210的区域处朝向显示面板100的光的量，设置倾斜部分224。
在此，倾斜部分224可以以直面或曲面形成。
当反射板220设置有笔直部分222和倾斜部分224时，如图中所示，光源210设置为邻近于笔直部分222，并且倾斜部分224具有随着远离光源210，相对于漫射板240的间隙变窄的形式。
在光源210设置在屏幕的下部的情形中，当笔直部分222的长度L2相对于反射板220的总长度L1的比率增加时，屏幕的下端(即，下部的50％区域)和其上端(即，上部的50％区域)之间的亮度比产生不对称，使得屏幕质量降低。
图4图解了通过将光源设置在大约55英寸的面板的下端并且改变反射板的笔直部分的长度，大约55英寸的面板的上端与下端之间的亮度比的测量结果。
在被测量亮度的55英寸面板中，上端和下端每一个的长度L1是大约700毫米(mm)。
参照图4，当笔直部分的长度(即，图3的L2)是大约380mm时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约106％；当笔直部分的长度L2是大约330mm时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约105％；并且当笔直部分的长度L2是大约280mm时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约101％。
在上端与下端之间具有100％的亮度比是指上端和下端的亮度彼此对称，上端与下端之间的亮度比超过100％是指上端的亮度大于下端的亮度，上端与下端之间的亮度比未超过100％是指上端的亮度小于下端的亮度。
同时，假设当笔直部分的长度L2是大约380mm时中心亮度为100％，则当笔直部分的长度L2是大约330mm时中心亮度被测量为大约105％，并且当笔直部分的长度L2是大约280mm时中心亮度被测量为大约118％。
即使在通过将单个画面划分为九个画面来测量9P亮度均匀性的情形中，能够看出通过将笔直部分的长度L2变为具有大约380mm、330mm和280mm，亮度均匀性可分别被控制为大约58％、61％和61％。
总结这些结果能够看出，随着笔直部分的长度L2减小，上端与下端之间的亮度比减小且中心亮度增加。
因为面板的上端长度和下端长度的每一个是700mm，所以在转换为百分比时笔直部分的长度L2对应于总长度L1的大约54％的情形中，画面的上端和下端的每一个的亮度呈现为均匀的。
因此，通过去除导光板而使用反射板可均匀地调整画面的上端和下端的亮度，为此，反射板的笔直部分的长度L2优选在反射板的总长度L1的50％到60％的范围内。
然而，当适当设置笔直部分的长度L2时，上端和下端每一个的亮度如上所述可以是均匀的，但存在一限制，即，在笔直部分222和倾斜部分224彼此相遇的位置(即，拐点)处局部出现暗部。
为了解决在笔直部分222和倾斜部分224彼此连接的位置处出现暗部的问题，本发明提出在倾斜部分224处设置弯曲部分。
图5是根据本发明另一实施方式的反射板的剖面图。
如图中所示，当倾斜部分224R的起始部分由具有与笔直部分222接触的弯曲部分的曲面构成，而不是倾斜部分224仅由平坦表面构成时，能够看出可减轻在笔直部分222与倾斜部分224R之间的边界处出现的暗部。
图6图解了通过改变根据本发明一实施方式的背光单元的反射板的倾斜部分的曲率半径，拐点部处的亮部和暗部的变化的测量结果。
参照图6，能够看出当倾斜部分224R仅由平坦表面构成时在拐点部处显著出现亮部和暗部之间的边界，但当给与笔直部分222接触的倾斜部分224R应用曲率时亮部和暗部之间的边界变得模糊而消失。
能够看出，即使当倾斜部分224R设置有具有2000mm的曲率半径的曲面部或者设置有具有6000mm的曲率半径的曲面部时，亮部和暗部之间的边界也比当倾斜部分224R仅设置有平坦表面时更模糊；当倾斜部分224R设置有具有4000mm的曲率半径的曲面部时，亮部和暗部之间的边界最模糊。曲面部的切线可与笔直部分222连接。
因为检查的是具有大约700mm的总长度L1的反射板220，所以4000mm的曲率半径是与反射板220的长度的约5.7倍对应的曲率半径。
基于这种结果，本发明提出倾斜部分设置有与笔直部分接触的曲面部，并且曲面部的曲率半径是在反射板长度的5.5到6.0倍的范围内的曲率半径。
同时，用于改善反射板220的导光功能的另一特性包括光泽度(gloss)。
光泽度是进行光的规则反射(regularreflection)的材料表面特性，通过将针对以具体角度入射的光的规则反射的光量与针对基准表面的光量进行比较获得的百分比来表示光泽度。
下文中，光泽度是针对以60度的角度入射的光的光泽度。
图7图解了通过改变其中笔直部分的长度是大约280mm的反射板的表面的光泽度，上端与下端之间的光总量的比率的测量结果。
如图中所示，上端与下端之间的光总量的比率根据光泽度而变化。
查看结果，当光泽度是10％时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约39％的水平；当光泽度是27％时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约47％的水平；并且当光泽度是45％时，上端与下端之间的亮度比被测量为大约41％的水平。
总结这些结果得出，反射板220的光泽度优选等于或大于大约20％，从而减小画面的上端与下端之间的亮度差。
同时，可通过在反射板220处设置珠粒(bead)来调节从反射板220反射的光的散射率。
随着每个珠粒的直径减小，亮度分布率(brightness distribution rate)增大。
为了使亮度分布均匀，每个珠粒的直径优选小于或等于10微米(μm)。
当每个珠粒的直径超过10μm时，散射率较小，因而导致局部亮度差增加的问题。
下面将接着描述根据本发明一实施方式的背光单元的漫射板。
图8图解了根据漫射板的上表面和下表面的表面粗糙度，上端与下端之间的亮度比。
如图中所示，亮度比还根据漫射板的上表面(即，面向显示面板的表面)与下表面(即，面向反射板的表面)的表面粗糙度而变化。
在典型的漫射板的情形中，上表面的表面粗糙度Ra具有大约1μm的水平，下表面的表面粗糙度Ra具有10μm的水平。
然而，当使用这种典型的漫射板时，能够看出上端与下端之间的亮度比大约为55％，因而很难发挥导光功能。
当与典型的漫射板相比增加上表面的表面粗糙度Ra并且减小下表面的表面粗糙度Ra时，能够看出将下端的光朝向上端传输的导光功能得到改善。
如图中所示，能够看出当上表面的表面粗糙度Ra设为大约10μm且下表面的表面粗糙度Ra设为大约1μm时，上端与下端之间的亮度比提高至大约69％；并且当上表面的表面粗糙度Ra设为大约0.01μm且下表面的表面粗糙度Ra设为大约1μm时，上端与下端之间的亮度比提高至大约93％。
此外，就亮度均匀性而言，9P亮度均匀性从大约23％的水平提高至大约53％的水平。
下面将接着描述棱镜片。
为了提高光聚集效果，山角(mountain angle)设为90度而应用于典型的棱镜片。
图9图解了根据棱镜片的山角的变化，亮度均匀性的变化的测量结果。
如图9中所示，通过使用大约1.53折射率的材料并改变山角来测量光透射率和光反射率。
当棱镜具有90度的山角时，光透射率被测量为大约19.3％并且光反射率被测量为大约25.9％，证实了随着棱镜的山角增加，光透射率增加。
光反射率呈现出随着棱镜的山角增加而增加的趋势，然后在大约112到114度山角的范围附近显示出大约30.3％的最大值，并且之后显示出随着山角在超出大约112到114度的范围增加的越多，光反射率越小的趋势。
作为测量结果，当棱镜的山角是大约114度时，显示出光透射率是大约30.2％并且光反射率是大约30.3％的最佳结果。
此外，就屏幕质量而言，证实了由于光透射率和光反射率的增加，减小了在侧表面处暗部的发生。
这是因为由于棱镜内部的总反射率增加，光导效果增强。
根据本发明，证实了在具有大约1.45到1.60折射率的棱镜片的情形中通过将棱镜的山角设为钝角(优选是在95到135度范围内的角度)，可改善亮度分布。棱镜片的折射率更优选在1.51至1.58的范围内。
根据本发明的边缘型背光单元可通过去除导光板进行配置，使得具有可减少构成边缘型背光单元的组件数量、可减小边缘型背光单元的总重量、并且可降低边缘型背光单元的制造成本的效果。
此外，根据本发明的边缘型背光单元可通过去除相对笨重的导光板进行配置，使得具有解决由于当震动或冲击施加至边缘型背光单元时发生的导光板与其他组件之间的碰撞和摩擦所导致的磨碎问题等的效果。
此外，根据本发明的边缘型背光单元可通过将与光源相对的一侧的厚度变薄进行配置，使得具有可提高外观品质的效果。
应当理解，上述实施方式在所有方面都是举例说明性的而不是限制性的，本发明的范围将由所附权利要求书而不是前述描述限定。此外，应当解释为从所附权利要求书的含义和范围得出的所有可变化的和可修改的形式以及其所有等同物都包含在本发明的范围内。
尽管参照其示例性实施方式具体显示和描述了本发明，但应当注意所属领域技术人员可进行很多替换和修改。因此，可理解到只要不背离本发明的范围，这些变化和修改应包含在本发明的精神和范围内
[参考标记的描述]
100：显示面板
200：背光单元
210：光源
220：反射板
222：笔直部分
224和224R：倾斜部分
240：漫射板
250：棱镜片
260：底盖

Claims (13)

1.一种背光单元，包括：
漫射板，所述漫射板具有平板形状并且配置成扩散光；
光源，所述光源设置成与所述漫射板的一侧的下部相邻；和
反射板，所述反射板设置成面对所述漫射板并且在所述反射板与所述漫射板之间插入所述光源，并且所述反射板设置有笔直部分和倾斜部分，所述笔直部分相对于所述漫射板保持均匀间隙，所述倾斜部分随着远离所述光源相对于所述漫射板的间隙变窄。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述漫射板包括发射光的上表面，所述上表面具有等于或大于大约10μm的表面粗糙度Ra。
3.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述漫射板包括下表面，所述下表面具有等于或大于大约1μm的表面粗糙度Ra。
4.根据权利要求1到3中的任意一项所述的背光单元，其中所述反射板的每个珠粒的平均粒子直径小于或等于大约10μm。
5.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述反射板的光泽度等于或大于大约20％。
6.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述笔直部分的长度相对于所述反射板的长度的比率在50％到60％的范围内。
7.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述倾斜部分在与所述笔直部分连接的部分处设置有曲面部，并且
所述曲面部的切线与所述笔直部分连接。
8.根据权利要求7所述的背光单元，其中所述曲面部的曲率半径是所述反射板的长度的大约5.5到6.0倍。
9.根据权利要求1所述的背光单元，还包括：
堆叠在所述漫射板的上部的棱镜片，
其中所述棱镜片的山角在大约95到135度的范围内。
10.根据权利要求9所述的背光单元，其中所述棱镜片的折射率在大约1.51到1.58的范围内。
11.一种显示装置，包括：
显示面板；
设置在所述显示面板的下部的棱镜片；
设置在所述显示面板的下部的漫射板；
光源，所述光源设置成与所述漫射板的一侧的下部相邻；和
反射板，所述反射板设置成面对所述漫射板并且在所述反射板与所述漫射板之间插入所述光源，并且所述反射板设置有笔直部分和倾斜部分，所述笔直部分相对于所述漫射板保持均匀间隙，所述倾斜部分随着远离所述光源相对于所述漫射板的间隙变窄。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述光源设置在所述显示面板的屏幕的下侧。
13.根据权利要求12所述的显示装置，还包括：
用于容纳所述反射板的底盖；以及用于形成所述显示装置的后表面的外观的盖，
其中所述底盖和所述盖的每一个具有与所述反射板一致的形状。
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