CN109283740B - 透镜、光源装置、背光单元和电子装置 - Google Patents

透镜、光源装置、背光单元和电子装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及透镜、光源装置、背光单元和电子装置。具体地，本文公开的实施方式涉及同时提供光扩散特性和光反射特性的透镜，以及包括该透镜的光源装置、背光单元以及电子装置。通过使用包括具有光扩散特性的下层部分和具有光反射特性的上层部分的透镜，使从光源装置的光源发射的光具有光扩散性和光方向性两者，可以改善光源装置的发光特性，并且当由于背光单元的厚度减小而减小光学间隙时，可以改善背光单元的图像质量。

Description

透镜、光源装置、背光单元和电子装置
相关申请的交叉应用
本申请要求于2017年7月21日提交的韩国专利申请第10-2017-0093024号的优先权，其全部内容如同在本文中完全阐述一样通过引用并入本文以用于所有目的。
背景技术
1.技术领域
本文中公开的实施方式涉及透镜、光源装置、背光单元和电子装置。
2.相关技术的描述
随着社会已经发展成为基于信息的社会，用户对用于显示图像的显示装置的各种需求正在增加，并且正在使用诸如液晶显示装置、等离子体显示装置和有机发光显示装置的各种类型的显示装置。
在这样的显示装置中，液晶显示装置通过在显示面板中布置液晶并根据施加到液晶的电压改变液晶的布置来表现颜色和灰度级。在此，液晶显示装置可以包括诸如背光单元的结构，该背光单元被配置成将光发射到布置在显示面板中的液晶。
背光单元可以包括发射光的光源装置，并且光源装置可以根据背光单元的类型设置在显示面板的一侧(边缘型)或者显示面板的下侧(直下型)。
在此，当背光单元是直下式时，设置在显示面板下方的光源装置包括光源和设置在光源上的透镜，使得从光源发射的光经由扩散板等到达显示面板。
此时，随着对薄型显示装置的需求增加，背光单元的厚度减小，并且因此背光单元的光源装置与扩散板之间的距离需要减小。
因此，当为了显示装置的薄型设计而使得背光单元也变薄时，用于光源装置的透镜需要具有更优异的发光特性(例如，光扩散特性和光方向特性)。
然而，在用于传统光源装置的透镜的情况下，在背光单元的光源装置和扩散板之间的距离短的情况下，光可能不会均匀地传输到显示面板的下部正面。
也就是说，在背光单元的光源装置和扩散板之间的距离短的薄型设计环境中，常规光源装置和包括该光源装置的背光单元不具有用于向显示面板的整个区域均匀地提供光的发光性能(例如，光扩散性能和/或光方向性能)。
因此，存在使用从背光单元提供的光在显示面板上显示的图像的质量或均匀性大大劣化的问题。
发明内容
本文公开的实施方式的一个方面是提供一种透镜、光源装置、背光单元和电子装置，其中即使由于显示装置的薄型化(slim down)而导致背光单元的厚度减小，也能够确保优异的图像质量。
本文公开的实施方式的另一方面是提供具有用于表现复杂的光发射特性的结构的透镜、以及包括这种透镜的光源装置、背光单元和电子装置。
本文公开的实施方式的又一方面是提供具有优异的光扩散性和高光方向性的透镜、以及包括这种透镜的光源装置、背光单元和电子装置。
在一个方面，本文公开的实施方式提供了一种背光单元，其包括：光源；以及透镜，该透镜在其底表面上包括其中设置有光源的第一凹部并且，该透镜在其顶表面上包括第二凹部，所述透镜被配置成在高度方向上在第一点和第二点之间的区域中折射从光源发射的光以被扩散到外部，并且在高度方向上在第二点和第三点之间的区域中反射从光源发射的光的至少一部分以将该部分发送到外部，其中，在高度方向上在第一点和第二点之间的所述区域对应于包括第一凹部的透镜的下层部分，而在高度方向上在第二点和第三点之间的所述区域对应于包括第二凹部的透镜的上层部分；扩散板，设置在透镜上以与透镜间隔开；以及盖底，被配置成在其中容纳光源、透镜和扩散板。
在另一方面，本文公开的实施方式提供了一种光源装置，其包括：光源；和透镜，该透镜在其底表面上包括其中设置有光源的第一凹部，并且该透镜在其顶表面上包括第二凹部，所述透镜被配置成在高度方向上在第一点和第二点之间的区域中折射从光源发射的光以扩散到外部，并且在高度方向上在第二点和第三点之间的区域中反射从光源发射的光的至少一部分以将该部分发送到外部，其中，在高度方向上述第一点和第二点之间的所述区域对应于包括第一凹部的透镜的下层部分，而在高度方向上在第二点和第三点之间的所述区域对应于包括第二凹部的透镜的上层部分。
在另一方面，本文公开的实施方式提供了一种用于光源装置的透镜，其包括：下层部分，其具有被配置成使得从光源发射的光入射在其上的光入射部分和凸外表面；以及位于下层部分上并且具有凹的外表面的上层部分，所述上层部分具有在顶表面的一部分或全部上向内倾斜或凹入的反射表面。
在另一方面，本文公开的实施方式提供了一种用于光源装置的透镜，所述透镜包括：光入射部分，设置在透镜的底表面上并且被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及外表面，被配置成使得入射在光入射部分上的光通过所述外表面发射。所述外表面包括具有凸形状的第一外表面和具有凹形状的第二外表面。
在另一方面，本文公开的实施方式提供了一种用于光源装置的透镜，其包括：光入射部分，设置在透镜的底表面上并且被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及外表面，被配置成使得入射在光入射部分上的光通过所述外表面发射。所述外表面包括具有第一曲率的第一外表面和具有与第一曲率不同的第二曲率的第二外表面。
在另一方面，本文公开的实施方式提供了一种电子装置，该电子装置包括显示面板和被配置成向显示面板的下部提供光的背光单元。背光单元包括光源和透镜，所述透镜被配置成使得从光源发射的光入射在所述透镜上并且通过所述透镜发射。所述透镜包括：光入射部分，设置在透镜的底表面上并且被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及外表面，被配置成使得入射在光入射部分上的光通过所述外表面发射。所述外表面包括具有凸形状的第一外表面和具有凹形状的第二外表面。
根据本文公开的实施方式，可以提供一种透镜，该透镜包括被配置成使光扩散性最大化的下层部分和被配置成使光方向性最大化的上层部分，使得可以提供具有优异的光扩散性和高光方向性的透镜和光源装置。
根据本文公开的实施方式，通过使用包括具有优异的光扩散性和高光方向性的透镜的光源装置，使得即使背光单元的厚度减小也能够改善背光单元的图像质量，由此提供优异的图像质量。
附图说明
根据结合附图的下面的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施方式的显示装置的示意性配置的图；
图2是示出根据本公开的实施方式的背光单元的截面的示例的图；
图3是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光反射特性的透镜结构的示例的图；
图4是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光扩散特性的透镜结构的示例的图；
图5是示出根据本公开的实施方式的背光单元的截面的示例的图；
图6是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光反射特性和光扩散特性的透镜结构的示例的图；
图7是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光反射特性和光扩散特性的透镜结构的第一实施方式的图；
图8是示出根据第一实施方式的从光源发射的光通过透镜而移动所通过的路径的示例的图；
图9是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光反射特性和光扩散特性的透镜结构的第二实施方式的图；
图10是示出根据第二实施方式的从光源发射的光通过透镜而移动所通过的路径的示例的图；
图11是示出根据本公开的实施方式的光源装置中的具有光反射特性和光扩散特性的透镜结构的第三实施方式以及从光源发射的光移动所通过的路径的示例的图；
图12至图14是示意性地示出根据本公开的实施方式的透镜的光发射特性的图；
图15至图17是各自示出当使用根据本公开的实施方式的透镜时背光单元的光学模拟结果的图；以及
图18至图20是各自示出当使用根据本公开的实施方式的透镜时评估背光单元的图像质量的结果的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细描述本公开的一些实施方式。在用参考标记表示附图的元件时，相同的元件将由相同的附图标记表示，尽管在不同的附图中示出。此外，在本公开的以下描述中，当可能使得本公开的主题相当不清楚时，将省略并入本文的已知功能和构造的详细描述。
另外，当描述本公开的部件时，可以在本文中使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于区分一个部件与其他部件，并且相应部件的属性、次序、顺序等不受对应术语的限制。在描述某个结构元件“连接至”、“耦接至”或“接触”另一结构元件的情况下，应该解释为另一结构元件可以“连接至”、“耦接至”或“接触”该结构元件，以及该结构元件直接连接至另一结构元件或与另一结构元件直接接触。
图1是示出根据本公开的实施方式的显示装置100的示意性配置的图。
参照图1，根据本实施方式的显示装置100可以包括：被配置成显示图像的显示面板110，被配置成向显示面板110发光的背光单元，被配置成紧固显示装置100的每个部件的底盘单元等。
显示面板110可以包括其上设置有薄膜晶体管(TFT)、各种信号线等的第一基板111，其上设置有滤色器的第二基板112等。
背光单元可以包括设置在显示面板110下方并且被配置成向显示面板110发射光的光源装置140。
背光单元可以是其中光源装置140位于显示面板110下方的直下型或者其中光源装置140设置在显示面板110的一侧上的边缘型。
图1示出背光单元是直下型的情况，其中包括光源和透镜的光源装置140可以设置在显示面板110下方。
当背光单元是边缘型时，光源装置140被设置在显示面板110的一侧，并且可以包括导光板(未示出)，该导光板被配置成将从光源装置140发射的光引导到显示面板110。
背光单元可以包括诸如光源装置140的透镜或用于将光扩散到导光板的上部的扩散片的至少一个片(或扩散板)120，并且可以包括用于增加光源装置140或导光板下的光效率的反射器(未示出)等。
底盘单元可以用于紧固或保护显示面板110的部件、背光单元等，并且可以包括引导面板(未示出)、盖底130等。
图2示出当根据本实施方式的显示装置100中背光单元是直下型时背光单元的结构的示例。
参照图2，根据本实施方式的背光单元可以包括光源装置140、设置成与光源装置140隔开的扩散板120、以及被配置成容纳光源装置140和扩散板120的盖底130。
另外，为了提高从光源装置140发射的光的光效率，在盖底130的顶表面上可以设置有反射器(未示出)。
在此，扩散板120和反射器之间的距离也可以被称为光学间隙，并且图2示出光学间隙为30.5mm的示例。
光源装置140可以包括被配置成发射光的光源和被设置成包围光源并且被配置成调整从光源发射的光的路径的透镜。
在此，作为光源，可以使用电致发光(EL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、发光二极管(LED)等。
包括在光源装置140中的透镜调整从光源发射的光的移动路径，使得从光源发射的光经由扩散板120到达显示面板110。
作为这样的透镜，可以使用具有光反射特性的反射型透镜或具有光扩散特性的扩散型透镜。
图3和图4示出了根据本实施方式的背光单元的光源装置140的结构的示例，其中图3示出了使用具有光反射特性的反射型透镜的光源装置140，并且图4示出了使用具有光扩散特性的扩散型透镜的光源装置140。
参照图3，根据本实施方式的光源装置140包括光源141和设置在光源141上的透镜142。
具有光反射特性的透镜142在其底表面上包括其中设置有光源141的凹部，并且在其顶表面上可以包括用于光反射的凹部。
另外，具有光反射特性的透镜142的外表面可以具有线性形状，而在高度方向上不弯曲。
从光源141发射的光可以通过透镜142的外表面被发送到外部，或者可以被位于透镜142的顶表面上的凹部反射并且可以被发送到外部。
当在光源装置140中使用具有这种光反射特性的透镜142时，可以改善从光源141发射的光的方向性。然而，从光源141发射的光的扩散性减弱，并且因此从背光单元发射到显示面板110的光的亮度可能劣化。
图4示出了能够防止从背光单元发射到显示面板110的光的亮度劣化的光源装置140的示例。
参照图4，光源装置140可以包括被设置成包围光源141并且具有光扩散特性的透镜142。
具有光扩散特性的透镜142可以在其底表面上包括其中设置有光源141的凹部。
另外，具有光扩散特性的透镜142的外表面可以具有在垂直方向上弯曲的形状。在一个示例中，具有光扩散特性的透镜142可以具有半球形状。
从光源141发射的光可以通过透镜142的外表面被发送到外部，并且可以被折射并且从透镜142的外表面发送出。因此，从光源141发射的光通过在透镜142的外表面处折射而被扩散，使得从光源141发射的光的扩散性能得到改善。
即，在光源装置140中使用具有光扩散特性的透镜142的情况下，从光源141发射的光的方向性劣化，但扩散性提高，因此从背光单元发射到显示面板110的光的亮度可以得到改善。
另一方面，随着对显示装置100的薄型化的要求增加，包括在应用了薄型化的显示装置100中的背光单元的厚度减小。
图5示出了根据本实施方式的当对背光单元应用薄型化时的背光单元的截面的示例。
参照图5，随着背光单元的厚度减小，扩散板120与反射器之间的距离在背光单元中减小。图5示出了光学间隙为15.0mm的情况。
当如上所述减小光学间隙时，当光源装置140使用具有光扩散特性的透镜142时，存在光方向性弱并且背光单元的图像质量劣化的问题。
根据本实施方式的光源装置140可以通过使用能够同时提供光扩散性和光学方向性的透镜142来改善其中光学间隙减小的背光单元的图像质量。
在根据本实施方式的光源装置140使用同时提供光扩散性和光方向性的透镜200(在下文中，称为“混合透镜”)的情况下，图6示出了混合透镜200的结构的示例。
参照图6，根据本实施方式的混合透镜200可根据其发光特性被分成下层部分210和上层部分220。
下层部分210在其底表面中包括其中设置有光源141的第一凹部(或光入射部分211)，并且上层部分220在其上表面中包括用于反射光的第二凹部(或反射表面221)。
下层部分210的外表面和上层部分220的外表面可以是凸的或凹的。例如，下层部分210的外表面可以具有凸形状并且上层部分220的外表面可以具有凹形状。
由于上层部分220和下层部分210的相应外表面的凸形状(或凸方向、凹形状或凹方向)彼此不同，因此在上层部分220的外表面上的发光特性可以与下层部分210的外表面上的发光特性不同。
同时，上层部分220和下层部分210可以根据其外表面的凸形状彼此区分，可以通过一体地形成。
可选地，上层部分220和下层部分210可以是分离的部分，其在透镜制造期间连接在一起。
在这种情况下，上层部分220可以是具有第一折射率的第一材料，并且下层部分210可以是具有第二折射率的第二材料。
在此，第一材料和第二材料可以彼此相同或不同。
当第一材料和第二材料相同时，第一折射率和第二折射率相同。
当第一材料和第二材料彼此不同时，第一折射率和第二折射率可以相同，并且第一折射率和第二折射率可以彼此不同。
当第一折射率和第二折射率彼此不同时，上层220的外表面上的光折射特性可以与下层210的外表面上的光折射特性不同。
通过不同地选择具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二材料，可以控制上层部分220的外表面上的光折射特性和下层部分210的外表面上的光折射特性。
如上所述，根据本实施方式的混合透镜200可以具有凸形状改变一次(例如，向外凸出->向内凸出)的外表面。
同时，为了以各种方式控制发光特性，根据本实施方式的混合透镜200可以具有其凸形状改变两次或更多(例如，向外凸出→向内凸出→向外凸出)的外表面。
在下文中，将参照图7至图11描述根据本实施方式的混合透镜200的具体实施方式。为了便于解释，上层部分220和下层部分210被单独示出。然而，如上所述，上层部分220和下层部分210可以由相同材料或不同材料制成，或者可以以各种形式形成，诸如可分离型和整体型。
图7示出在根据本实施方式的光源装置140使用同时提供光扩散性和光方向性的混合透镜200的情况下的混合透镜200的结构的第一示例。
参照图7，根据第一实施方式的混合透镜200包括具有光扩散特性的下层部分210和具有光反射特性的上层部分220。
具有光扩散特性的下层部分210在其底表面上包括其中设置有光源141的第一凹部211，并且具有光反射特性的上层部分220在其顶表面上包括用于光反射的第二凹部221。
在此，混合透镜200的最低点将被称为“第一点P1”，并且与下层部分210和上层部分220之间的边界相对应的部分将被称为“第二点P2“，并且混合透镜200的最高点将被称为“第三点P3”。
即，根据第一实施方式的混合透镜200在高度方向上在第一点P1和第二点P2之间的区域中通过具有光扩散特性的下层部分210发送光，并且在第二点P2和第三点P3之间的区域中通过具有光反射特性的上层220发送光。
混合透镜200的下层部分210可以具有在其外表面上具有恒定曲率的凸形状。
例如，如图7所示，下层210的外表面在形状上可以从第一点P1到第二点P2凸弯曲，通过该弯曲，从光源141发射的光可以在下层部分210的外表面上折射和扩散。
也就是说，根据第一实施方式的混合透镜200的下层部分210提供光扩散性，使得可以提高使用混合透镜200的光源装置140的光扩散性。
混合透镜200的上层部分220可以具有在其外表面上具有恒定曲率的凹形状。
例如，如图7所示，上层部分220的外表面在形状上可以从第二点P2到第三点P3凹弯曲。
因此，与下层部分210和上层部分220之间的边界相对应的第二点P2可以是如箭头601所示曲率变化的点。
混合透镜200的上层部分220可以在其顶表面上包括用于反射光的第二凹部221。
包括在上层部分220中的第二凹部221可以被配置成使得第二凹部221的最低点可以位于第二点P2与第三点P3之间，并且凹部221的整个表面可以位于比第三点P3低的位置。
由包括在上层部分220中的第二凹部221从光源141发射的光被第二凹部221反射并且被发送到外部。
也就是说，混合透镜200的上层部分220被配置成使得第二凹部221的最低点位于比作为与下层210的边界的第二点P2高的位置处，使得混合透镜200的下层部分210可以提供光扩散特性并且上层部分220可以提供光反射特性。
另外，第二凹部221的整个表面的位置低于第三点P3，使得可以增加光反射面积，由此改善光反射特性。
因此，使用根据第一实施方式的混合透镜200的光源装置140能够使从光源141发射的光同时具有扩散性和方向性，使得具有减小的光学间隙的背光单元的图像质量可以得到改善。
图8示出从使用根据第一实施方式的混合透镜200的光源装置140中的光源141发射的光的移动路径的示例。
参照图8，从光源装置140的光源141发射的光通过混合透镜200传输到外部。
当从光源141发射的光通过混合透镜200的第一点P1和第二点P2之间的外表面被发送到外部时，即，当光仅通过对应于混合透镜200的下层部分的区域被发送到外部时，光通过混合透镜200的外表面上的折射(折射光线)而扩散。
另外，当从光源141发射的光通过与混合透镜200的下层部分210和上层部分220相对应的区域被发送到外部时，光的至少一部分从上层部分220的第二凹部221反射并且通过上层部分220的外表面发射到外部(反射光线)。
因此，通过一个混合透镜200发送到外部的光能够具有取决于混合透镜200中光通过的区域的光扩散性或光方向性。
由于从光源装置140发射的光具有光扩散性和光方向性，所以即使当背光单元的光学间隙减小时，也可以改善背光单元的图像质量。
图9示出当根据本实施方式的光源装置140使用混合透镜200时的混合透镜200的结构的第二实施方式。
参照图9，使用根据第二实施方式的混合透镜200的光源装置140包括光源141和设置成包围光源141的混合透镜200。
混合透镜200包括具有光扩散特性的下层部分210和具有光反射特性的上层部分220。
具有光扩散特性的下层部分210的外表面可以具有恒定曲率的凸形状，并且具有光反射特性的上层部分220的外表面可以具有恒定曲率的凹形状。
在此，根据第二实施方式的混合透镜200的上层部分220可以包括在其外表面上曲率变化的点。
即，外表面的曲率变化的点可以存在于第三点P3和与下层210和上层220之间的边界相对应的第二点P2之间，并且在第二点P2和第三点P3之间其中外表面的曲率变化的点的位置可以高于上层部分220的第二凹部221的最低点。
因此，在根据第二实施方式的混合透镜200中，如图9中的箭头801所示，外表面的曲率在第二点P2处改变，并且外表面的曲率改变的点可以被包括在第二点P2和第三点P3之间，如箭头802所示。
通过在提供光反射特性的混合透镜200的上层部分220的外表面上包括曲率变化的点，可以进一步改善通过上层部分220发送到外部的光的光方向性。
图10示出从使用根据第二实施方式的混合透镜200的光源装置140中的光源141发射的光的移动路径的示例。
参照图10，根据第二实施方式的混合透镜200包括具有光扩散特性的下层部分210和具有光反射特性的上层部分220。
当从光源141发射的光仅通过与混合透镜200的下层部分210相对应的区域被发送到外部时，光通过在下层部分210的外表面上的折射而被扩散(折射光线)。
当从光源141发射的光通过与混合透镜200的下层部分210和上层部分220相对应的区域被发送到外部时，光从上层部分220的第二凹部221反射并被发射到外部(反射光线)。
在此，通过在上层部分220的外表面上包括曲率变化的点，可以进一步改善通过上层部分220的外表面发送到外部的光的方向性。
即，由于由上层部分220的第二凹部221反射并被发送到外部的光的方向性根据上层部分220的外表面的曲率而变化，所以通过上层部分220的外表面发射的光的方向角的范围可以扩大。
因此，利用根据第二实施方式的混合透镜200，通过同时提供光扩散性和光方向性并进一步改善光方向性，可以防止在光学间隙减小的背光单元中使用由于透镜142缺乏光方向性而引起的图像质量的劣化。
同时，在根据本实施方式的混合透镜200中，用于提供光扩散性的下层部分210的外表面可以具有凸形状，但可以具有凹形状。
图11示出在根据本实施方式的光源装置140中使用的混合透镜200的结构的第三实施方式和光的移动路径。
参照图11，根据第三实施方式的混合透镜200包括具有光扩散特性的下层部分210和具有光反射特性的上层部分220。
下层部分210可以在其底表面上包括其中设置有光源141的第一凹部211，并且下层部分210外表面可以具有凹形状。
上层部分220可以在其顶表面上包括用于光反射的第二凹部221，并且上层部分220的外表面可以具有凹形状。
在此，下层部分210的外表面的曲率和上层部分220的外表面的曲率可以彼此不同。例如，上层部分220的外表面的曲率可以大于下层部分210的外表面的曲率。
当从光源141发射的光仅通过与下层部分210相对应的区域时，光通过在下层部分210的外表面上折射而扩散(折射光线)。
此时，由于下层部分210的外表面具有凹形状，所以从光源141发射的光可以通过与根据第一实施方式或第二实施方式的混合透镜200的情况不同的路径发送。
另外，当从光源141发射的光穿过与下层部分210和上层部分220相对应的区域时，光被上层部分220的第二凹部221反射并且被发送到外面(反射光线)。
在此，由于上层部分220的外表面具有凹形状，因此穿过上层220的外表面的光可以以恒定的方向性发送。
即，根据第三实施方式的混合透镜200包括具有光反射特性的上层220，使得具有光扩散特性的下层部分210的外表面可以具有凹形状。
因此，可以提供混合透镜200和光源装置140，其中具有光扩散特性的下层部分210的外表面和具有光反射特性的上层部分220的外表面能够被不同地配置，并且能够同时提供优异的光扩散性和光方向性。
图12至图14是各自示意性地示出根据本公开的实施方式的透镜的发光特性的图。
图12示出具有光反射特性的透镜142的发光特性，图13示出具有光扩散特性的透镜142的发光特性，并且图14示出混合透镜200的发光特性。
参照图12，具有光反射特性的透镜142反射从光源141发射的光以将光发送到外部。因此，该透镜142表现出优异的光方向角，但是光扩散性趋向于劣化。
参照图13，具有光扩散特性的透镜142折射从光源141发射的光以将光发射到外部，由此表现出优异的光扩散性。然而，当在光学间隙减小的背光单元中使用光方向角差且具有这样的光扩散特性的透镜142时，背光单元的图像质量可能劣化。
参照图14，混合透镜200在下层210中将从光源141发射的光折射以将光发送到外部，并且在上层220中将光反射以便将光发射到外。
因此，通过下层部分210的外表面发射的光表现出扩散特性，并且从作为上层部分220的反射表面的第二凹部221反射并且发射到外部的光表现出反射特性。
因此，如图14所示，当通过混合透镜200发射光时，光在光扩散性和光方向角方面表现出优异的特性。
图15至图17是各自示出使用根据本公开的实施方式的透镜的背光单元的光学模拟结果的图。
图15示出使用具有光反射特性的透镜142进行模拟的情况，图16示出使用具有光扩散特性的透镜142进行模拟的情况，并且图17示出使用混合透镜200进行的模拟结果。
参照图15，当使用具有光方向角优异但光扩散性差的光反射特性的透镜142时，所表现出的亮度较低并且光发射不均匀。
参照图16，当使用光扩散特性优异的透镜142时，所表现出的亮度较高。然而，由于光的方向角减小，所以在光学间隙减小的背光单元的结构中光表现不均匀。
参照图17，当使用混合透镜200进行光学模拟时，其在光扩散性和光方向角两者中均优异，可以看出，即使在具有减小的光学间隙的背光单元的结构的情况下，从光源装置140发射的光表现均匀。
图18至图20是各自示出测试使用根据本公开的实施方式的透镜的背光单元的图像质量的结果的图。
图18示出当具有30.5mm的光学间隙的背光单元中使用具有光扩散特性的透镜142时的屏幕质量的测量结果。
可以看出，当在具有大光学间隙的结构中使用具有光扩散特性的透镜142时，图像质量优异。
相比之下，图19示出了当在具有15.0mm的光学间隙的背光单元中使用具有光扩散特性的透镜142时的图像质量的测量结果，其中可以看出，图像质量随着光学间隙减小而劣化。
图20示出了当在具有15.0mm的光学间隙的背光单元中使用混合透镜200时测量的图像质量。
参照图20，可以看出，即使光学间隙减小到15.0mm，当使用混合透镜200时，背光单元也表现出比由具有30.5mm的光学间隙的背光单元测量的图像质量高的评估结果。
根据本公开的实施方式，使用混合透镜200的光源装置140设置有包括具有光扩散特性的下层部分210和具有光反射特性的上层部分220的混合透镜200，使得光源装置可以同时提供光扩散性和光方向性。
因此，即使在光学间隙减小的背光单元的情况下，也可以通过同时提供光扩散性和光方向性的光源装置140来改善背光单元的图像质量。
尽管已经描述了本公开的优选实施方式以用于说明的目的，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中所公开的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。因此，为了简洁和清楚起见，描述了本公开的示例性实施方式。应该基于所附权利要求书以以下方式解释本公开的范围：在与权利要求等同的范围以内包括的所有技术思想都属于本公开内容。

Claims (13)

1.一种背光单元，包括：
光源；
透镜，所述透镜在其底表面上包括其中设置有所述光源的第一凹部，并且所述透镜在其顶表面上包括第二凹部，所述透镜被配置成在高度方向上在第一点和第二点之间的区域中折射从所述光源发射的光以使光被扩散到外部，并且在高度方向上在所述第二点和第三点之间的区域中反射从所述光源发射的光的至少一部分以将该部分发送到外部，其中，在高度方向上在所述第一点和所述第二点之间的所述区域对应于包括所述第一凹部的所述透镜的下层部分，而在高度方向上在所述第二点和所述第三点之间的所述区域对应于包括所述第二凹部的所述透镜的上层部分；
扩散板，设置在所述透镜上以与所述透镜间隔开；以及
盖底，被配置成在其中容纳所述光源、所述透镜和所述扩散板，
其中，所述透镜被配置成使得所述透镜的外表面在所述第一点与所述第二点之间具有凸形状并且在所述第二点与所述第三点之间具有凹形状，
其中，所述透镜被配置成使得所述透镜的外表面的曲率在所述第二点处变化，并且所述透镜包括在所述第二点和所述第三点之间的所述外表面的曲率变化的点，
其中，所述透镜被配置成使得在所述第二点与所述第三点之间的所述外表面的曲率变化的点位于比所述第二凹部的最低点高的位置，以及
其中，所述透镜被配置成使得所述第二凹部中的最低点位于所述第二点与所述第三点之间。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述透镜被配置成使得所述第二凹部的整个表面位于比所述第三点低的位置。
3.一种光源装置，包括：
光源；和
透镜，所述透镜在其底表面上包括其中设置有所述光源的第一凹部，并且所述透镜在其顶表面上包括第二凹部，所述透镜被配置成在高度方向上在第一点和第二点之间的区域中折射从所述光源发射的光以使光被扩散到外部，并且在高度方向上在所述第二点和第三点之间的区域中反射从所述光源发射的光的至少一部分以将该部分发送到外部，其中，在高度方向上在所述第一点和所述第二点之间的所述区域对应于包括所述第一凹部的所述透镜的下层部分，而在高度方向上在所述第二点和所述第三点之间的所述区域对应于包括所述第二凹部的所述透镜的上层部分，
其中，所述透镜被配置成使得所述透镜的外表面在所述第一点与所述第二点之间具有凸形状并且在所述第二点与所述第三点之间具有凹形状，
其中，所述透镜被配置成使得所述透镜的外表面的曲率在所述第二点处变化，并且所述透镜包括在所述第二点和所述第三点之间的所述外表面的曲率变化的点，
其中，所述透镜被配置成使得在所述第二点与所述第三点之间的所述外表面的曲率变化的点位于比所述第二凹部的最低点高的位置，以及
其中，所述透镜被配置成使得所述第二凹部中的最低点位于所述第二点与所述第三点之间。
4.一种用于光源装置的透镜，所述透镜包括：
下层部分，其具有配置成使得从光源发射的光入射在其上的光入射部分，以及具有凸的外表面；以及
位于所述下层部分上并且具有凹的外表面的上层部分，所述上层部分具有在顶表面的一部分或全部上向内倾斜或凹入的反射表面，
其中，在所述下层部分的外表面和所述上层部分的外表面相交的点处，外表面的曲率改变，
其中，所述透镜具有所述上层部分的外表面的曲率改变的点，并且该点位于比所述反射表面的最低位置高的位置，以及
其中，所述反射表面的最低点位于所述上层部分中。
5.根据权利要求4所述的透镜，其中，所述下层部分被配置成折射通过所述光入射部分入射到所述下层部分的外表面上的光以向外扩散所述光，并且
所述上层部分被配置成从所述反射表面反射通过所述光入射部分入射的光的至少一部分以从所述上层部分的外表面发送出光。
6.根据权利要求4所述的透镜，其中，所述上层部分由具有第一折射率的第一材料制成，以及所述下层部分由具有与所述第一折射率不同的第二折射率的第二材料制成。
7.一种用于光源装置的透镜，所述透镜包括：
光入射部分，设置在所述透镜的底表面上并且被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；
设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及
外表面，被配置成使得入射在所述光入射部分上的光通过所述外表面发射；
其中，所述外表面包括具有凸形状的第一外表面和具有凹形状的第二外表面，
其中，在所述第一外表面和所述第二外表面相交的点处，所述外表面的曲率改变，
其中，所述透镜具有所述第二外表面的曲率改变的点，并且该点位于比所述反射表面的最低位置高的位置，以及
其中，所述反射表面的最低点位于在高度方向上与所述第二外表面对应的区域中。
8.根据权利要求7所述的透镜，其中，入射在所述光入射部分上的光的一部分从所述反射表面反射并通过所述第二外表面发射，并且入射到所述光入射部分上的光的另一部分通过所述第一外表面发射。
9.根据权利要求7所述的透镜，其中，所述透镜包括下层部分和上层部分，所述下层部分包括所述光入射部分以及所述上层部分包括所述反射表面，以及
其中，所述上层部分由具有第一折射率的第一材料制成，以及所述下层部分由具有与所述第一折射率不同的第二折射率的第二材料制成。
10.一种用于光源装置的透镜，所述透镜包括：
光入射部分，设置在所述透镜的底表面上并且被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；
设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及
外表面，被配置成使得入射在所述光入射部分上的光通过所述外表面发射；
其中，所述外表面包括具有第一曲率的第一外表面和具有与所述第一曲率不同的第二曲率的第二外表面，
其中，所述外表面还包括具有与所述第一曲率和所述第二曲率不同的第三曲率的第三外表面，
其中，所述第一外表面具有凸形状，所述第二外表面和所述第三外表面具有凹形状，
其中，所述第二外表面与所述第三外表面的交点位于比所述反射表面的最低位置高的位置，以及
其中，所述反射表面的最低点位于在高度方向上与所述第二外表面和所述第三外表面对应的区域中。
11.根据权利要求10所述的透镜，其中，入射在所述光入射部分上的光的一部分从所述反射表面反射并通过所述第二外表面发射，并且入射到所述光入射部分上的光的另一部分通过所述第一外表面发射。
12.根据权利要求10所述的透镜，其中，所述透镜包括下层部分和上层部分，所述下层部分包括所述光入射部分以及所述上层部分包括所述反射表面，以及
其中，所述上层部分由具有第一折射率的第一材料制成，以及所述下层部分由具有与所述第一折射率不同的第二折射率的第二材料制成。
13.一种电子装置，包括：
显示面板；和
背光单元，被配置成向所述显示面板的下部提供光，
其中，所述背光单元包括光源和透镜，所述透镜被配置成使得从所述光源发射的光入射在所述透镜上并且通过所述透镜发射，
其中，所述透镜包括：
光入射部分，设置在所述透镜的底表面上并被配置成使得从光源发射的光入射在所述光入射部分上；
设置在所述透镜的顶表面上以向内倾斜或凹入的反射表面；以及
外表面，被配置成使得入射在所述光入射部分上的光通过所述外表面发射；并且
其中，所述外表面包括具有凸形状的第一外表面和具有凹形状的第二外表面，
其中，在所述第一外表面和所述第二外表面相交的点处，所述外表面的曲率改变，
其中，所述透镜具有所述第二外表面的曲率改变的点，并且该点位于比所述反射表面的最低位置高的位置，以及
其中，所述反射表面的最低点位于在高度方向上与所述第二外表面对应的区域中。
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