CN107884983B - 背光单元 - Google Patents

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Abstract

公开了一种背光单元，该背光单元包括用于产生光的光源和用于在向上方向上引导光的导光板，导光板的顶表面包括在第一方向上延伸的多个第一透镜图案和第二透镜图案，第一透镜图案和第二透镜图案在与第一方向交叉的第二方向上交替地布置，并且第一透镜图案的在第二方向上的宽度沿着第一方向重复地从第一宽度逐渐增大到大于第一宽度的第二宽度并且然后从第二宽度逐渐减小到第一宽度。

Description

背光单元
本申请要求于2016年9月30日提交的第10-2016-0127046号韩国专利申请的优先权以及由该韩国专利申请产生的所有权益，该韩国专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及背光单元及包括该背光单元的显示设备，并且更具体地，涉及可增强光汇聚效率和光发射效率的背光单元以及包括该背光单元的显示设备。
背景技术
通常，显示设备可包括用于使用光来显示图像的显示面板以及用于产生光并将所产生的光提供至显示面板的背光单元。显示面板可包括其中设置有多个像素的第一衬底、面对第一衬底的第二衬底以及设置在第一衬底和第二衬底之间的图像显示层。可将在显示设备的侧面上产生光的边缘式背光单元用作背光单元。
通常，图像显示层可通过像素来驱动，并且从背光单元提供至显示面板的光的透射率可通过图像显示层来调整以显示图像。图像显示层可以是液晶层、电润湿层或电泳层。
通常，边缘式背光单元可包括用于产生光的光源、用于在向上的方向上朝向设置在其上方的显示面板引导从光源提供的光的导光板、以及光学片，光学片设置在导光板和显示面板之间并且漫射和汇聚从导光板提供的光以将所漫射和汇聚的光提供至显示面板。
发明内容
用于边缘式背光单元的具有平坦顶表面的导光板可能具有低光发射效率。本发明的示例性实施方式针对可增强光汇聚效率和光发射效率的背光单元以及包括该背光单元的显示设备。
本发明的示例性实施方式提供背光单元，该背光单元包括：光源，配置为产生光；以及导光板，配置为在向上方向上引导从光源提供的光。导光板的顶表面包括配置为在第一方向上延伸的多个第一透镜图案和第二透镜图案，以及第一透镜图案中的每个和第二透镜图案中的每个在与第一方向交叉的第二方向上交替地布置。第一透镜图案中的每个的在第二方向上的宽度沿着第一方向重复地从第一宽度逐渐增大到大于第一宽度的第二宽度并且然后从第二宽度逐渐减小到第一宽度。
在示例性实施方式中，光源可设置成与导光板的在第一方向上彼此面对的两个侧面中的任一侧面相邻。
在示例性实施方式中，第一透镜图案和第二透镜图案中的每个的沿与第二方向垂直的第一平面截取的截面可具有在向上方向上突出的多个山形图案。
在示例性实施方式中，第一透镜图案中的每个和第二透镜图案中的每个可设置成在第二方向上间隔开预定的间隔，并且该间隔可以从约5微米至约10微米。
在示例性实施方式中，第一透镜图案中的每个可包括在第一方向上布置且互相联接的多个第一透镜单元，第二透镜图案中的每个可包括多个第二透镜单元，该多个第二透镜单元具有与第一透镜单元相同的形状，在第二方向具有与第一透镜单元的宽度互补的宽度，并且在第一方向布置且互相联接，以及第一透镜单元和第二透镜单元中的每个的沿着与第一方向垂直的第二平面截取的截面可具有在向上方向上凸状突出的凸透镜形状。
在示例性实施方式中，第一透镜单元中的每个的在第二方向上的宽度可沿着第一方向在第一段内从第一宽度逐渐增大到第二宽度，并且可沿着第一方向在从第一段延续的第二段内从第二宽度逐渐减小到第一宽度，以及沿着第一方向，第二透镜单元中的每个的在第二方向上的宽度可在第一段内从第二宽度逐渐减小到第一宽度并且在第二段内从第一宽度逐渐增大到第二宽度。
在示例性实施方式中，第一段的长度和第二段的长度可相等，并且在第一段和第二段内，第一透镜单元和第二透镜单元中的每个的截面可具有相同的形状。
在示例性实施方式中，第一透镜单元和第二透镜单元中的每个的沿着关于第一透镜单元和第二透镜单元中的每个的凸透镜形状的最高点与第二方向垂直的第一平面截取的截面可具有山形图案。
在示例性实施方式中，第一透镜单元中的每个的山形图案的高度可沿着第一方向在第一段内从第一高度逐渐增大到大于第一高度的第二高度，并且可沿着第一方向在第二段内从第二高度逐渐减小到第一高度，以及第二透镜单元中的每个的山形图案的高度可沿着第一方向在第一段内从第二高度逐渐减小到第一高度，并且沿着第一方向在第二段内从第一高度逐渐增大到第二高度。
在示例性实施方式中，第一透镜单元和第二透镜单元中的每个的山形图案的倾斜表面可相对于第一方向具有预定的角度，并且该角度可大于0度且小于或等于5度。
在示例性实施方式中，第一透镜单元中的每个的在第二方向上彼此面对的两个侧面和第二透镜单元中的每个的在第二方向上彼此面对的两个侧面可在第一段和第二段内以直线形状延伸并且在第一段和第二段的边界处弯曲。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且并入且构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的示例性实施方式，并且与描述一起用来描述本发明的原理。在附图中：
图1是示出了显示设备的示例性实施方式的分解立体图；
图2示出了图1中示出的像素配置的示例性实施方式；
图3是示出了从图1中所示的导光板的顶部观察时的导光板的示例性实施方式的平面图；
图4是示出了图3中示出的区域‘A1’的示例性实施方式的放大立体图；
图5是示出了从图4中所示的区域‘A1’的顶部观察时的区域‘A1’的示例性实施方式的平面图；
图6是沿着图5的线I-I'截取的剖视图；
图7是沿着图5的线II-II'截取的剖视图；
图8是沿着图5的线III-III'截取的剖视图；
图9是沿着图5的线IV-IV'截取的剖视图；
图10示出了光在导光板的顶表面的第一透镜单元和第二透镜单元处的折射的示例性实施方式；
图11示出了光在导光板的顶表面相对于第一方向是平坦的情况下的折射的示例性实施方式；
图12示出了光在导光板的顶表面的山形图案处的折射的示例性实施方式；
图13是示出了在导光板的示例性实施方式中从导光板发射的光的亮度(nit)与从导光板的提供光的侧面到导光板的距离(毫米：mm)的曲线图；
图14是示出了显示设备的透镜图案的示例性实施方式的平面图；
图15是沿着图14的线V-V'截取的剖视图；
图16是示出了显示设备的透镜图案的另一示例性实施方式的平面图；
图17是沿着图16的线VI-VI'截取的剖视图；以及
图18是沿着图16的线VII-VII'截取的剖视图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式，以阐明益处、特性、以及如何实现它们。然而，本发明可以以不同的形式实施，且不应被视为限于本文中阐述的示例性实施方式。更确切地，这些示例性实施方式被提供以使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求或等同限定。在本说明书全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
将理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，其可直接在另一元件或层上，或者可存在介于其间的元件或层。另一方面，将理解，当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”时，不存在介于其间的元件或层。如在本文中使用的，措辞“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任意及所有组合。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，并且不旨在进行限制。如本文中所使用的，除非内容另外清楚地指示，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”旨在包括复数形式，包括“至少一个”。“至少一个”不应被视为限制“一(a)”或“一(an)”。还将理解的是，当措辞“包含”和/或“包含有”或“包括”和/或“包括有”在本说明书中使用时，指定所叙述的特征、区、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、区、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。
为便于描述，在本文中可使用诸如“在……下方(below)”、“在……下面(beneath)”、“下(lower)”、“在……上方(above)”、“上(upper)”等的空间相对措辞来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件(多个元件)或特征(多个特征)的关系。将理解，除附图中描绘的定向外，空间相对措辞旨在包含装置在使用或在操作时的不同定向。
如本文使用的“约”或“近似”包括所叙述的值以及如由本领域普通技术人员鉴于所讨论的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)而确定的特定值的偏差的可接受范围内的平均值例如，“约”可表示在一个或多个标准偏差内，或在所叙述的值的±30％、±20％、±10％或±5％内。
将理解，虽然措辞第一、第二等可在本文中用于描述各种元件、组件和/或段，但是这些元件、组件和/或段不应受这些措辞限制。这些措辞仅用于将一个元件、一个组件或一个段与另一元件、另一组件或另一段区分开。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文所论述的第一元件、第一组件或第一段可被称为第二元件、第二组件或第二段。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有如由本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非在本文中明确地如此限定，否则诸如常用辞典中限定的术语的术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的语境中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义解释。
将参照诸如平面图和剖视图的示意性视图描述本发明的示例性实施方式。示例性视图的形状可因制造技术、容许误差等而被改变。因此，本发明的示例性实施方式不限于所示出的具体形状，而是包括根据制造方法而产生的、形状的改变。因此，附图中示出的区具有示意性的属性，并且附图中所示出的区的形状旨在示出元件的区的具体形状，并且不旨在限制本发明的范围。
在下文中，以下将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。
图1是示出了显示设备的示例性实施方式的分解立体图。
参照图1，根据本发明的示例性实施方式的显示设备100可包括显示面板110、栅极驱动单元120、印刷电路板130、数据驱动单元140和背光单元BLU。显示面板110可具有在第一方向DR1上的短边和在与第一方向DR1交叉的第二方向DR2上的长边。
背光单元BLU产生并且汇聚光以向显示面板110提供光。显示面板110使用从背光单元BLU提供的光来显示图像。
显示面板110可包括第一衬底111、面对第一衬底111的第二衬底112、以及设置在第一衬底111和第二衬底112之间的液晶层LC。在第一衬底111中，可设置有多个像素PX、多个栅极线GL1至GLm和多个数据线DL1至DLn。“m”和“n”是自然数。为便于描述，图1中示出了单个像素PX。然而，事实上，第一衬底111中设置有多个像素PX而不是单个像素PX。
栅极线GL1至GLm和数据线DL1至DLn可设置成彼此交叉，但是彼此绝缘。栅极线GL1至GLm在第二方向DR2上延伸以连接至栅极驱动单元120。数据线DL1至DLn在第一方向DR1上延伸以连接至数据驱动单元140。
像素PX可设置在由栅极线GL1至GLm和与栅极线GL1至GLm交叉的数据线DL1至DLn划分的区中。像素PX可布置成矩阵形式以分别连接至栅极线GL1至GLm和数据线DL1至DLn。
栅极驱动单元120可设置在第一衬底111的例如与第一衬底111的在第一方向DR1上的短边相邻的预定区中。在示例性实施方式中，栅极驱动单元120可通过与用于像素PX的晶体管的过程相同的过程来同时提供，使得栅极驱动单元120和像素PX的晶体管可以以例如非晶硅TFT栅极驱动器电路(“ASG”)或氧化硅TFT栅极驱动器电路(“OSG”)的形式安装在第一衬底111上。
然而，栅极驱动单元120不限于此，且可包括多个驱动芯片，并且可安装在柔性印刷电路板上以通过例如带载封装(“TCP”)技术连接至第一衬底111。在另一示例性实施方式中，栅极驱动单元120可包括通过例如玻璃上芯片(“COG”)技术安装在第一衬底111上的多个驱动芯片。
时序控制器(未示出)可设置在印刷电路板130上。时序控制器可以以集成电路芯片的形式安装在印刷电路板130上，以连接至栅极驱动单元120和数据驱动单元140。时序控制器可输出栅极控制信号、数据控制信号和图像数据。
栅极驱动单元120可通过控制线CL从时序控制器接收栅极控制信号。栅极驱动单元120可响应于栅极控制信号而生成多个栅极信号，并且顺序地输出所生成的栅极信号。栅极信号可通过栅极线GL1至GLm提供至布置成行的像素PX。因此，像素PX可以以逐行为基础进行驱动。
数据驱动单元140可包括多个源驱动芯片141。源驱动芯片141可安装在连接至印刷电路板130上的预定区且在第一衬底111的在第二方向DR2上的长边上的柔性印刷电路板142上。也就是说，数据驱动单元140可通过例如TCP技术连接至第一衬底111和印刷电路板130。然而，数据驱动单元140的源驱动芯片141不限于此，并且可通过COG技术安装在第一衬底111上。
数据驱动单元140可从时序控制器接收图像数据和数据控制信号。数据驱动单元140可响应于数据控制信号生成并输出呈与图像数据对应的模拟形式的数据电压。数据电压可通过数据线DL1至DLn提供至像素PX。
像素PX响应于分别通过栅极线GL1至GLm提供的栅极信号通过数据线DL1至DLn接收数据电压。图像可通过显示与数据电压对应的灰度的像素PX来显示。
背光单元BLU可以是边缘式背光单元。背光单元BLU可包括光学构件150、导光板160、光源LS和反射片170。光学构件150、导光板160和反射片170可以是具有在第一方向DR1上的短边和在第二方向DR2上的长边的矩形板。
光学构件150可设置在显示面板110下面，导光板160设置在光学构件150下面，并且反射片170设置在导光板160下面。在示例性实施方式中，光源LS可在第二方向DR2上延伸，并且可设置成例如与导光板160的在第一方向DR1上彼此面对的两个侧面中的任一侧面相邻。
导光板160可包括玻璃，但不限于此。在另一示例性实施方式中，导光板160可包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)的塑性材料。可将导光板160的设置成与光源LS相邻的一个侧面定义为光入射表面。在光源LS处产生的光可提供至导光板160的光入射表面。导光板160朝向设置在其上方的显示面板110在向上的方向上引导从光源LS提供的光。
导光板160的顶表面161包括在第一方向DR1上延伸且在第二方向DR2上布置的多个透镜图案LP。可通过透镜图案LP汇聚和发射从光源LS到达导光板160的光。可通过透镜图案LP提高已从光源LS到达导光板160的光的光发射效率。随后将给出透镜图案LP的详细描述。
光源LS可包括在第二方向DR2上延伸的光源衬底SUB和安装在光源衬底SUB上的多个光源单元LSU。光源单元LSU可在第二方向DR2上以固定的间隔布置。光源单元LSU可设置成面对导光板160的作为光入射表面的一个侧面。光源单元LSU产生光，并且由光源单元LSU产生的光被提供至导光板160的作为光入射表面的一个侧面。
反射片170可在设置显示面板110的向上方向上反射行进至导光板160的底表面的光。光学构件150可包括漫射片(未示出)和设置在漫射片上方的棱镜片(未示出)。漫射片可漫射从导光板160提供的光。
在下文中，为便于描述，将基平面定义为由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面，将第一平面定义为与第二方向DR2垂直的平面，并且将第二平面定义为与第一方向DR1垂直的平面。
棱镜片可在垂直于基平面的向上方向上折射在漫射片处漫射的光。虽然未示出，但是棱镜片可包括在第二方向DR2上延伸且在第一方向DR1上布置的多个棱镜图案。棱镜图案中的每个的沿着第一平面截取的截面具有倒三角形形状。经过棱镜片的光可在向上方向上传播，从而以均匀亮度分布提供至显示面板110。显示面板110可使用从光学构件150提供的光来显示图像。
图2示出了图1中所示的像素配置的示例性实施方式。
为便于描述，在图2中示出了连接至栅极线GLi和数据线DLj的像素PX的示例性实施方式。虽然未示出，但是显示面板110的其它像素PX的配置可与图2中所示的像素PX的配置相同。
参照图2，像素PX可包括连接至栅极线GLi和数据线DLj的晶体管TR、连接至晶体管TR的液晶电容器Clc、以及与液晶电容器Clc并联连接的存储电容器Cst。存储电容器Cst可省略。“i”和“j”是自然数。
晶体管TR可设置在第一衬底111中。晶体管TR可包括连接至栅极线GLi的栅电极、连接至数据线DLj的源电极、以及连接至液晶电容器Clc和存储电容器Cst的漏电极。
液晶电容器Clc可包括设置在第一衬底111中的像素电极PE、设置在第二衬底112中的公共电极CE、以及设置在像素电极PE和公共电极CE之间的液晶层LC。液晶层LC用作电介质。像素电极PE连接至晶体管TR的漏电极。像素电极PE和晶体管TR设置在数据线DLj和数据线DLj+1之间。
在图2中，像素电极PE具有无隙缝结构，但是像素电极PE的结构不限于此。在另一示例性实施方式中，像素电极PE可具有包括十字形基线和从基线径向地延伸的多个分支的缝隙结构。
公共电极CE可全部设置在第二衬底112上。然而，公共电极CE的设置不限于此。公共电极CE可设置在第一衬底111上。在这种情况下，像素电极PE和公共电极CE中的至少一个可包括缝隙。
存储电容器Cst可包括像素电极PE、从存储线(未示出)分出的存储电极(未示出)、以及设置在像素电极PE和存储电极之间的绝缘层。存储线可设置在第一衬底111中，并且可在与栅极线GL1至GLm相同的层上同时设置。存储电极可与像素电极PE部分地重叠。
在示例性实施方式中，像素PX还可包括具有例如红色、绿色和蓝色之一的滤色器CF。如示例性实施方式，如图2中所示，滤色器CF可设置在第二衬底112中。然而，滤色器CF的设置不限于此。在另一示例性实施方式中，滤色器CF可设置在第一衬底111中。
晶体管TR可响应于通过栅极线GLi提供的栅极信号而导通。通过数据线DLj接收到的数据电压通过导通的晶体管TR提供至液晶电容器Clc的像素电极PE。公共电压被施加至公共电极CE。
可通过数据电压和公共电压之间的电压电平差而在像素电极PE和公共电极CE之间产生电场。液晶层LC的液晶分子的布置可通过像素电极PE和公共电极CE之间产生的电场而被驱动。可通过由电场驱动的液晶分子来调整光通过液晶层LC的透射率以显示图像。
具有恒定电压电平的存储电压可施加至存储线。然而，施加至存储线的电压不限于此。在另一示例性实施方式中，例如，公共电压可施加至存储线。存储电容器Cst可用于补偿液晶电容器Clc中充电的电压。
图3是示出了从图1中所示的导光板的顶部观察时的导光板的示例性实施方式的平面图。图4是示出图3中所示的区域‘A1’的示例性实施方式的放大立体图。图5是示出从图4中所示的区域‘A1’的顶部观察时的区域‘A1’的示例性实施方式的平面图。
参照图3，在示例性实施方式中，光源单元LSU可设置成与导光板160的在第一方向DR1上彼此面对的两个侧面中的任一侧面相邻。透镜图案LP包括在第一方向DR1上延伸且在第二方向DR2上布置的多个第一透镜图案LP1和多个第二透镜图案LP2。第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2可在一一对应的情况下交替地布置。
在下文中，将第一透镜图案LP1中的每个的宽度定义为第一透镜图案LP1中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面之间的距离，并且将第二透镜图案LP2中的每个的宽度定义为第二透镜图案LP2中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面之间的距离。第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2可具有相同的形状，并且设置成彼此互补。
第一透镜图案LP1中的每个的宽度沿着第一方向DR1重复地逐渐增大并且然后逐渐减小。第二透镜图案LP2中的每个的宽度沿着第一方向DR1重复地逐渐增大并且然后逐渐减小。由于第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2设置成彼此互补，所以第二透镜图案LP2的宽度随着第一透镜图案LP1的宽度逐渐增加而逐渐减小，并且第二透镜图案LP2的宽度随着第一透镜图案LP1的宽度逐渐减小而逐渐增加。
参照图4和图5，第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2可设置成在第二方向DR2上以预定的间隔GP互相间隔开。在示例性实施方式中，在彼此相邻的两个第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2之间的间隔GP可从约5微米(μm)至约10μm。
第一透镜图案LP1中的每个的宽度重复地从第一宽度W1逐渐增加到大于第一宽度W1的第二宽度W2，并且从第二宽度W2逐渐减小到第一宽度W1。第二透镜图案LP2中的每个的宽度与第一透镜图案LP1中的每个的宽度是互补的。
在示例性实施方式中，例如，当第一透镜图案LP1中的每个的宽度从第一宽度W1逐渐增加到第二宽度W2时，第二透镜图案LP2中的每个的宽度从第二宽度W2逐渐减小到第一宽度W1。当第一透镜图案LP1中的每个的宽度从第二宽度W2逐渐减小到第一宽度W1时，第二透镜图案LP2中的每个的宽度从第一宽度W1逐渐增加到第二宽度W2。也就是说，第一宽度W1和第二宽度W2之间存在互补关系。
第一透镜图案LP1中的每个包括在第一方向DR1上布置且互相联接的多个第一透镜单元LU1，并且第二透镜图案LP2中的每个包括在第一方向DR1上布置且彼此联接的多个第二透镜单元LU2。第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2具有彼此互补的宽度，并且设置成彼此互补。
在下文中，将第一透镜单元LU1中的每个的宽度定义为第一透镜单元LU1中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面之间的距离，并且将第二透镜单元LU2中的每个的宽度定义为第二透镜单元LU2中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面之间的距离。
随着宽度的测量点在第一方向DR1上移动，第一透镜单元LU1中的每个的宽度在第一段ST1内从第一宽度W1逐渐增大到第二宽度W2，并且在从第一段ST1的端部起始的第二段ST2内从第二宽度W2逐渐减小到第一宽度W1。这里，第一段ST1和第二段ST2是空间概念，而非时间概念。第一段ST1和第二段ST2的总和等于第一透镜单元LU1中的每个的长度且等于第二透镜单元LU2中的每个的长度。
如图5中所示，在示例性实施方式中，第一段ST1和第二段ST2被设定成相同的值。然而，第一段ST1和第二段ST2的长度之间的关系不限于此。在另一示例性实施方式中，第一段ST1和第二段ST2可设定成彼此不同的值。
因为第二透镜单元LU2中的每个的宽度与第一透镜单元LU1中的每个的宽度是互补的，所以，在第一方向DR1上，第二透镜单元LU2中的每个的宽度在第一段ST1内从第二宽度W2逐渐减小到第一宽度W1，并且在第二段ST2内从第一宽度W1逐渐增加到第二宽度W2。
可将第一宽度W1定义为第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的最小宽度，并且可将第二宽度W2定义为第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的最大宽度。
第一段ST1和第二段ST2的总和对应于第一透镜图案LP1中的每个的周期T和第二透镜图案LP2中的每个的周期T。也就是说，在示例性实施方式中，例如，第一段ST1与第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2中的每个的周期T的半段对应，并且第二段ST2与第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2中的每个的周期T的剩余半段对应。
在下文中，将第一对角线方向DDR1定义为在基平面上与第一方向DR1和第二方向DR2交叉的方向，并且将第二对角线方向DDR2定义为在基平面上与第一方向DR1和第二方向DR2交叉的另一方向，并且第二对角线方向DDR2和第一对角线方向DDR1关于第一方向DR1对称。将第一透镜单元LU1中的每个的两个侧面和第二透镜单元LU2中的每个的两个侧面分别定义为第一透镜单元LU1中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面和第二透镜单元LU2中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面。
第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的两个侧面在第一段ST1和第二段ST2中以直线形状延伸，并且在第一段ST1和第二段ST2连接的边界处弯曲。
在示例性实施方式中，例如，如图5中所示，第一透镜单元LU1中的每个的从左至右的两个侧面在第一段ST1内分别在第二对角线方向DDR2和第一对角线方向DDR1上延伸。在第二段ST2内，在第一段ST1中已在第一对角线方向DDR1上延伸的一个侧面在第二对角线方向DDR2上延伸，并且在第一段ST1内已在第二对角线方向DDR2上延伸的另一侧面在第一对角线方向DDR1上延伸。
因为第二透镜单元LU2设置成与第一透镜单元LU1互补，所以第二透镜单元LU2中的每个的从左至右的两个侧面在第一段ST1内分别在第一对角线方向DDR1和第二对角线方向DDR2上延伸。在第二段ST2内，在第一段ST1内已在第二对角线方向DDR2上延伸的一个侧面在第一对角线方向DDR1上延伸，并且在第一段ST1内已在第一对角线方向DDR1上延伸的另一侧面在第二对角线方向DDR2上延伸。
图6是沿着图5的线I-I'截取的剖视图。图7是沿着图5的线II-II'截取的剖视图。图8是沿着图5的线III-III'截取的剖视图。图9是沿着图5的线IV-IV'截取的剖视图。
参照图6至图9，在示例性实施方式中，第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的沿着第二平面截取的截面可具有例如在向上方向上凸状突出的凸透镜形状。可将向上方向定义为与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的基平面相交且指向导光板160的顶部的第三方向DR3。
如图6至图8中所示，根据截面截取的位置，第一透镜单元LU1中的每个的截面尺寸和第二透镜单元LU2中的每个的截面尺寸可相等，第一透镜单元LU1中的每个的截面尺寸可大于第二透镜单元LU2中的每个的截面尺寸，或者第一透镜单元LU1中的每个的截面尺寸可小于第二透镜单元LU2中的每个的截面尺寸。然而，第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的曲率可在第一段ST1和第二段ST2内保持相同。
如图9中所示，第一透镜图案LP1中的每个的沿着线IV-IV'截取的截面具有在第三方向DR3上突出的多个山形图案P。因为第二透镜图案LP2具有与第一透镜图案LP1相同的形状，所以第二透镜图案LP2中的每个的沿着线IV-IV'截取的截面也具有在第三方向DR3上突出的多个山形图案P。
第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个可形成一个山形图案P。在示例性实施方式中，例如，第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个沿着线IV-IV'截取的截面具有山形图案P，其中，线IV-IV'与第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2中的每个的凸透镜形状的最高点相交。
如图9中所示，随着高度的测量点在第一方向DR1上移动，第一透镜单元LU1中的每个的山形图案P的高度可在第一段ST1内从第一高度H1逐渐增大到大于第一高度H1的第二高度H2，并且在第二段ST2内从第二高度H2逐渐减小到第一高度H1。将第一高度H1定义为在测量第一宽度W1的位置处导光板160的底表面162和导光板160的顶表面161之间的距离。将第二高度H2定义为在测量第二宽度W2的位置处导光板160的底表面162和导光板160的顶表面161之间的距离。
虽然未在图9中示出，但是随着高度的测量点在第一方向DR1上移动，设置成与第一透镜单元LU1互补的第二透镜单元LU2中的每个的山形图案P的高度可在第一段ST1内从第二高度H2逐渐减小到第一高度H1，并且可在第二段ST2内从第一高度H1逐渐增加到第二高度H2。
第一透镜单元LU1中的每个的宽度可在第一段ST1内逐渐增加且在第二段ST2内逐渐减小，使得第一透镜单元LU1中的每个具有山形图案P，并且第一透镜单元LU1中的每个的凸透镜形状在第一段ST1和第二段ST2内保持相同的曲率。
第二透镜单元LU2中的每个的宽度可在第一段ST1内逐渐减小并且在第二段ST2内逐渐增加，使得第二透镜单元LU2中的每个的凸透镜形状可在第一段ST1和第二段ST2内具有相同的曲率。
第一透镜单元LU1中的每个的山形图案P的倾斜表面SL可相对于第一方向DR1形成预定角度θs。在本发明的示例性实施方式中，第一透镜单元LU1中的每个的山形图案P的倾斜表面SL相对于第一方向DR1而具有的角度可例如大于0度且小于或等于5度。
图10示出了光在导光板的顶表面的第一透镜单元和第二透镜单元处的折射的示例性实施方式。图11示出了光在导光板的顶表面相对于第一方向是平坦的情况下的折射的示例性实施方式。图12示出了光在导光板的顶表面的山形图案处的折射的示例性实施方式。
为便于描述，图6的剖视图中的第一透镜单元LU1中的一个和第二透镜单元LU2中的一个在图10中被放大地示出。图12中示出了第一透镜单元LU1的山形图案P。
参照图10，光源LS中产生的光L被提供至导光板160，并且在导光板160中引导的光L通过导光板160的顶表面161发射。导光板160可通过导光板160的在第一方向DR1上彼此面对的两个侧面中的任一侧面来接收光源LS中产生的光L。第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2可具有具备相同曲率的凸透镜形状。光L可由具有凸透镜形状的第一透镜单元LU1或第二透镜单元LU2折射，并且然后汇聚成在向上方向上发射。第一透镜单元LU1和第二透镜单元LU2的凸透镜形状可主要折射光L中在第二方向DR2或与第二方向DR2相反的方向上的分量。因此，可提高光汇聚效率。
参照图11，在光源单元LSU'中产生的光L可提供至导光板160'，并且光L中相对于第一方向DR1以第一角度θ1传播的第一光L1和相对于第一方向DR1以第二角度θ2传播的第二光L2可提供至导光板160'的顶表面161'。导光板160'的顶表面161'可与第一方向DR1平行，并且第一角度θ1大于第二角度θ2。
在图11中，将光L对于表面的入射角定义为垂直于表面(例如，导光板160'的顶表面161')的第一法线NL1与光L传播的方向之间的角度。因此，以第二角度θ2传播的第二光L2的入射角大于以第一角度θ1传播的第一光L1的入射角。
全内反射现象定义为光在入射角大于临界角且光从具有较大折射率的介质向具有较小折射率的介质传播的情况下在介质的边界处被完全反射的现象。
在图11中，以第一角度θ1传播的第一光L1的入射角可小于在导光板160'中全内反射的临界角。因此，以第一角度θ1传播的第一光L1可穿透导光板160'的顶表面161'以发射到导光板160'的外部。然而，定义为以第二角度θ2传播的第二光L2的入射角的第三角度θ3可大于在顶表面161'上的全内反射的临界角。因此，以第二角度θ2传播的第二光L2可从导光板160'的顶表面161'反射、不发射到导光板160'的外部。因此，可能降低光的光发射效率。
参照图12，在光源单元LSU中产生的光L可提供至导光板160，并且以第一角度θ1传播的第一光L1和以第二角度θ2传播的第二光L2可提供至导光板160的顶表面161。
在图12中，第一光L1和第二光L2的入射角分别是与导光板160的顶表面161的倾斜表面SL垂直的第二法线NL2和第一光L1传播的方向之间的角度以及第二法线NL2和第二光L2传播的方向之间的角度。以第二角度θ2传播的第二光L2的入射角大于以第一角度θ1传播的第一光L1的入射角。
在图12中，以第一角度θ1传播的第一光L1的入射角可小于在倾斜表面SL上全内反射的临界角，并且以第一角度θ1传播的第一光L1可穿透导光板160的倾斜表面SL以发射到导光板160的外部。由于倾斜表面SL，所以定义为以第二角度θ2传播的第二光L2的在倾斜表面SL上的入射角的第四角度θ4可小于第三角度θ3，并且小于临界角。因此，具有第四角度θ4的入射角的第二光L2可穿透导光板160的倾斜表面SL。也就是说，以第二角度θ2传播的第二光L2可穿透导光板160的倾斜表面SL，而以同一角度θ2传播的相同光不能穿透导光板160'的顶表面161'。导光板160的倾斜表面SL可主要折射光L在第一方向DR1上的分量。因此，在图12的示例性实施方式中可提高光发射效率。
因此，根据本发明的示例性实施方式的背光单元BLU以及包括背光单元BLU的显示设备100可通过保持预定曲率且具有山形图案P的多个透镜图案LP来汇聚光L并且提高光发射效率。
图13是示出在导光板的示例性实施方式中从导光板发射的光的亮度(nit)与从导光板的提供光的侧面到导光板的距离(毫米：mm)的曲线图。
在图13中比较了三个导光板的示例性实施方式。对于第一导光板LGP1，倾斜表面SL的倾斜角是0度，并且第一导光板LGP1的顶表面与第一方向DR1基本平行。第二导光板LGP2的倾斜表面SL相对于第一方向DR1具有0.55度的角度，并且第三导光板LGP3的倾斜表面SL相对于第一方向DR1具有1.1度的角度。导光板LGP1、LGP2和LGP3中的每个的在第一方向DR1上的长度是800mm，并且亮度的单位是nit。
参照图13，第二导光板LGP2和第三导光板LGP3的亮度在同一距离的情况下高于第一导光板LGP1的亮度。也就是说，具有相对于第一方向DR1具有预定角度的倾斜表面的第二导光板LGP2和第三导光板LGP3可具有比第一导光板LGP1的光发射效率高的光发射效率。
图14是示出显示设备的透镜图案的示例性实施方式的平面图。图15是沿图14的线V-V'截取的剖视图。
为便于描述，将图14示出为对应于图5的平面图，并且将图15示出为对应于图12的剖视图。
参照图14，导光板160_1的顶表面161_1包括在第一方向DR1上延伸且在第二方向DR2上布置的多个透镜图案LP'。透镜图案LP'包括设置成彼此互补的第一透镜图案LP1'和第二透镜图案LP2'。第一透镜图案LP1'中的每个包括在第一方向DR1上布置的多个第一透镜单元LU1'，并且第二透镜图案LP2'中的每个包括在第一方向DR1上布置的多个第二透镜单元LU2'。第一透镜单元LU1'和第二透镜单元LU2'中的每个的在第二方向DR2上彼此面对的两个侧面在第一段ST1和第二段ST2内延伸成具有弯曲形状。
在示例性实施方式中，例如，第一透镜单元LU1'中的每个的从右至左的两个侧面在第一段ST1内分别相对于经过第一方向DR1的第一对角线方向DDR1和第二对角线方向DDR2以弯曲形状延伸。在第二段ST2内，已在第一段ST1内相对于第一对角线方向DDR1以弯曲形状延伸的一个侧面相对于第二对角线方向DDR2以弯曲形状延伸，并且已在第一段ST1内相对于第二对角线方向DDR2以弯曲形状延伸的另一侧面相对于经过第一方向DR1的第一对角线方向DDR1以弯曲形状延伸。
第二透镜单元LU2'中的每个的从右至左的两个侧面在第一段ST1内分别相对于第二对角线方向DDR2和第一对角线方向DDR1以弯曲形状延伸。在第二段ST2内，已在第一段ST1内相对于第二对角线方向DDR2以弯曲形状延伸的一个侧面相对于第一对角线方向DDR1以弯曲形状延伸，并且已在第一段ST1内相对于第一对角线方向DDR1以弯曲形状延伸的另一侧面相对于经过第一方向DR1的第二对角线方向DDR2以弯曲形状延伸。
参照图15，第一透镜单元LU1'和第二透镜单元LU2'中的每个的沿着线V-V'截取的截面具有山形图案P'。因为第一透镜单元LU1'和第二透镜单元LU2'中的每个的两个侧面在第一段ST1和第二段ST2内以弯曲形状延伸，所以山形图案P'的倾斜表面SL'可具有弯曲形状。
因为第一透镜图案LP1'和第二透镜图案LP2'的其他配置与图5中所示的第一透镜图案LP1和第二透镜图案LP2的配置基本相同，所以省略其描述。
图16是示出显示设备的透镜图案的另一示例性实施方式的平面图。图17是沿图16的线VI-VI'截取的剖视图。图18是沿图16的线VII-VII'截取的剖视图。
参照图16、图17和图18，导光板160_2的顶表面161_2包括在第一方向DR1上延伸且在第二方向DR2上布置的多个透镜图案LP"。与图5和图14中所示的第一透镜图案LP1、LP1'和第二透镜图案LP2、LP2'不同，透镜图案LP"在第二方向DR2方向上的宽度不改变。在第二方向DR2上彼此相邻的透镜图案LP"设置成以预定间隔GP间隔开。透镜图案LP"中的每个包括在第一方向DR1上布置的多个透镜单元LU"。
如图18中所示，透镜单元LU"中的每个可具有凸透镜形状。在示例性实施方式中，例如，透镜单元LU"中的每个的沿线VII-VII'截取的截面具有凸透镜形状。如图17中所示，透镜单元LU"中的每个的沿着线VI-VI'截取的截面可具有山形图案P"，并且山形图案P"的倾斜表面SL"可具有弯曲形状。
因为透镜图案LP"中的每个的在第二方向DR2上的宽度随着宽度的测量点在第一方向DR1上移动而保持相同，并且透镜单元LU"中的每个在第一方向DR1上具有山形图案P"，所以在第一方向DR1上透镜单元LU"的曲率可在第一段ST1和第二段ST2中根据透镜单元LU"的区域而改变。
在示例性实施方式中，例如，透镜单元LU"的在周期T的起点和终点处的部分可具有半圆形的凸透镜形状。透镜单元LU"的在周期T的第一段ST1和第二段ST2之间的边界处的部分可具有椭圆形的凸透镜形状，并且可具有与透镜单元LU"的在周期T的起点和终点处的部分的曲率不同的曲率。
另外，透镜单元LU"的除了在周期T的起点和终点处的部分和在周期T的第一段ST1和第二段ST2之间的边界处的部分之外的部分可具有椭圆形的凸透镜形状，并且可具有与透镜单元LU"在周期T的起点和终点处的部分和透镜单元LU"在周期T的第一段ST1和第二段ST2之间的边界处的部分的曲率不同的曲率。
虽然本文已经描述了本发明的示例性实施方式，但是应理解，在由所附权利要求及其等同限定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员可做出各种改变和修改。此外，本公开中公开的示例性实施方式不旨在限制本公开的范围，并且在所附权利要求及其等同内的全部技术范围应被解释为包括在本公开的权利范围中。

Claims (15)

1.一种背光单元，包括：
光源，所述光源产生光；以及
导光板，所述导光板在向上方向上引导从所述光源提供的所述光，
其中，所述导光板的顶表面包括在第一方向上延伸的多个第一透镜图案和第二透镜图案，以及所述第一透镜图案中的每个和所述第二透镜图案中的每个在与所述第一方向交叉的第二方向上交替地布置，以及
其中，所述第一透镜图案中的每个的在所述第二方向上的宽度沿着所述第一方向以从第一宽度逐渐增大到大于所述第一宽度的第二宽度并且然后从所述第二宽度逐渐减小到所述第一宽度的变化方式为周期重复地变化。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述光源设置成与所述导光板的在所述第一方向上彼此面对的两个侧面中的任一侧面相邻。
3.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一透镜图案中的每个和所述第二透镜图案中的每个的沿着与所述第二方向垂直的第一平面截取的截面具有在所述向上方向上突出的多个山形图案。
4.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一透镜图案中的每个和所述第二透镜图案中的每个在所述第二方向上布置成间隔开预定的间隔。
5.如权利要求4所述的背光单元，其中，所述间隔从5微米至10微米。
6.如权利要求1所述的背光单元，其中
所述第一透镜图案中的每个包括在所述第一方向上布置且互相联接的多个第一透镜单元，
所述第二透镜图案中的每个包括多个第二透镜单元，所述多个第二透镜单元具有与所述第一透镜单元相同的形状，在所述第二方向上具有与所述第一透镜单元的宽度互补的宽度，并且在所述第一方向上布置且互相联接，以及
所述第一透镜单元中的每个和所述第二透镜单元中的每个的沿着与所述第一方向垂直的第二平面截取的截面具有在所述向上方向上凸状突出的凸透镜形状。
7.如权利要求6所述的背光单元，其中
所述第一透镜单元中的每个的在所述第二方向上的宽度沿着所述第一方向在第一段内从所述第一宽度逐渐增大到所述第二宽度，并且沿着所述第一方向在从所述第一段延续的第二段内从所述第二宽度逐渐减小到所述第一宽度，以及
沿着所述第一方向，所述第二透镜单元中的每个的在所述第二方向上的宽度在所述第一段内从所述第二宽度逐渐减小到所述第一宽度并且在所述第二段内从所述第一宽度逐渐增大到所述第二宽度。
8.如权利要求7所述的背光单元，其中，所述第一段的长度和所述第二段的长度相等。
9.如权利要求7所述的背光单元，其中，在所述第一段和所述第二段内，所述第一透镜单元中的每个和所述第二透镜单元中的每个的所述截面具有相同的形状。
10.如权利要求7所述的背光单元，其中，所述第一透镜单元中的每个和所述第二透镜单元中的每个的沿着关于所述第一透镜单元中的每个和所述第二透镜单元中的每个的所述凸透镜形状的最高点与所述第二方向垂直的第一平面截取的截面具有山形图案。
11.如权利要求10所述的背光单元，其中
所述第一透镜单元中的每个的所述山形图案的高度沿着所述第一方向在所述第一段内从第一高度逐渐增大到大于所述第一高度的第二高度，并且沿着所述第一方向在所述第二段内从所述第二高度逐渐减小到所述第一高度，以及
所述第二透镜单元中的每个的所述山形图案的高度沿着所述第一方向在所述第一段内从所述第二高度逐渐减小到所述第一高度，并且沿着所述第一方向在所述第二段内从所述第一高度逐渐增大到所述第二高度。
12.如权利要求10所述的背光单元，其中，所述第一透镜单元中的每个和所述第二透镜单元中的每个的所述山形图案的倾斜表面相对于所述第一方向具有预定的角度。
13.如权利要求12所述的背光单元，其中，所述角度大于0度且小于或等于5度。
14.如权利要求7所述的背光单元，其中，所述第一透镜单元中的每个的在所述第二方向上彼此面对的两个侧面和所述第二透镜单元中的每个的在所述第二方向上彼此面对的两个侧面在所述第一段和所述第二段内以直线形状延伸，并且在所述第一段和所述第二段的边界处弯曲。
15.如权利要求7所述的背光单元，其中，所述第一透镜单元中的每个的在所述第二方向上彼此面对的两个侧面和所述第二透镜单元中的每个的在所述第二方向上彼此面对的两个侧面在所述第一段和所述第二段中以弯曲形状延伸，以及所述第一透镜单元和所述第二透镜单元中的每个的沿着关于所述第一透镜单元和所述第二透镜单元中的每个的所述凸透镜形状的最高点与所述第二方向垂直的第一平面截取的截面具有山形图案，并且所述山形图案的倾斜表面具有弯曲形状。
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