CN111290168A - 背光单元和显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种背光单元和显示装置。在实施方式中，背光单元包括印刷电路、在印刷电路上的发光器件、以及包括全息膜的透明膜。所述全息膜包括与发光器件交叠并修改由发光器件发射的光的一部分的角度的至少一个光学图案。背光单元还包括光输出图案，其中，具有修改后的角度的光的所述部分朝着显示面板穿过光输出图案。光输出图案的折射率可以大于透明膜的折射率，使得离开光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入光输出图案的光的所述部分的入射角。

Description

背光单元和显示装置

技术领域

本发明实施方式涉及背光单元和显示装置。

背景技术

随着信息化社会的发展，对显示图像的显示装置的需求已经增加，并且诸如液晶显示装置和有机发光显示装置的各种类型的显示装置已经被广泛使用。

这样的显示装置中的液晶显示装置包括显示面板和向显示面板提供光的诸如背光单元的光源装置。

因此，显示装置的厚度会由于背光单元而增加。当背光单元的厚度减小时，存在不能确保光源和显示面板之间的足够的光学间隙并且因此图像质量将降低的问题。

发明内容

在各种实施方式中，背光单元包括印刷电路、在所述印刷电路上的发光器件、以及透明膜，所述透明膜包括在该透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的全息膜。所述全息膜包括与所述发光器件交叠并修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度的至少一个光学图案。所述背光单元还包括在所述透明膜的上表面上的光输出图案，具有修改后的角度的光的该部分朝着所述显示面板穿过所述光输出图案。所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

在一个实施方式中，所述显示装置还包括在所述透明膜上的涂层，该涂层的折射率小于所述透明膜的折射率。

在一个实施方式中，所述光学图案修改由所述发光器件发射的光的其它部分的角度，所述涂层朝着所述透明膜的所述底表面反射具有修改后的角度的光的其它部分。

在一个实施方式中，所述涂层与所述光输出图案交叠。

在一个实施方式中，穿过所述光输出图案的具有修改后的角度的光的部分还穿过所述涂层。

在一个实施方式中，所述涂层的上表面是平坦的。

在一个实施方式中，所述全息膜还包括位于所述透明膜的所述底表面和所述光学图案之间的基膜，该基膜的折射率小于所述光学图案的折射率。

在一个实施方式中，多个光学图案以网格形状设置在所述基膜的底表面上。

在一个实施方式中，所述基膜的折射率等于或小于所述透明膜的折射率。

在一个实施方式中，所述光学图案是衍射图案，所述光学图案的折射率大于所述透明膜的折射率。

在一个实施方式中，所述光输出图案具有椭圆形状。所述椭圆形状的半长轴可以等于所述椭圆形状的半短轴。在另一实施方式中，所述椭圆形状的半长轴大于所述椭圆形状的半短轴。

在一个实施方式中，所述光输出图案的上表面平行于所述光输出图案的下表面。所述光输出图案可以具有梯形形状。

在一个实施方式中，所述显示装置还包括在所述印刷电路下方的底盖，以及将所述印刷电路结合到所述底盖的粘合带。

在一个实施方式中，所述全息膜包括在与所述发光器件交叠的区域中的第一多个光学图案和在与发光器件之间的空间交叠的另一区域中的第二多个光学图案，所述第一多个光学图案的密度大于所述第二多个光学图案的密度。

在一个实施方式中，所述显示装置还包括反射膜，该反射膜暴露所述发光器件，所述反射膜具有大于所述发光器件的高度的高度，并且被配置为反射从所述发光器件发射的光。

在各种实施方式中，背光单元包括印刷电路、在所述印刷电路上的发光器件、以及透明膜，所述透明膜包括在所述透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的光学图案，所述光学图案与所述发光器件交叠并且修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度。所述背光单元还包括在所述透明膜上的扩散膜和在所述透明膜的上表面上且在所述扩散膜下方的光输出图案，具有修改后的角度的光的所述部分朝着所述扩散膜穿过所述光输出图案，所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

在一个实施方式中，所述背光单元还包括位于所述透明膜和所述扩散膜之间的涂层，所述涂层的折射率小于所述透明膜的折射率。

在一个实施方式中，所述背光单元还包括在所述扩散膜上的颜色转换片和在所述颜色转换片上的一个或多个光学片。

在各种实施方式中，背光单元包括设置在印刷电路上的多个光源。所述背光单元还包括反射膜，该反射膜设置在所述印刷电路上的与设置有所述多个光源的另一区域不同的至少一个区域中。所述背光单元还包括设置在所述多个光源和所述反射膜上的光源保护部分。所述背光单元还包括设置在所述光源保护部分上的透明膜。所述背光单元还包括多个光阻挡图案，所述多个光阻挡图案设置在所述透明膜的底表面上的与多个光源对应的位置处，其中，在所述多个光阻挡图案和所述光源保护部分之间存在空气间隙。

在一个实施方式中，所述多个光阻挡图案中的至少一个光阻挡图案中的中央部分的厚度大于所述至少一个光阻挡图案中的周边部分的厚度。

在一个实施方式中，所述多个光阻挡图案包括设置在显示面板的周边区域中的第一光阻挡图案和设置在所述显示面板的中央区域中的第二光阻挡图案，并且其中，所述第一光阻挡图案的厚度小于所述第二光阻挡图案的厚度或者所述第一光阻挡图案的面积小于所述第二光阻挡图案的面积。

在一个实施方式中，所述背光单元还包括设置在所述光源保护部分和所述透明膜之间的粘合层，其中，所述粘合层设置在与设置有所述多个光阻挡图案的另一区域不同的至少一个区域中，并且所述多个光阻挡图案中的每一个光阻挡图案的边缘与所述粘合层隔开。

在各种实施方式中，显示装置包括显示面板和如上所述的背光单元。

附记1.一种背光单元，该背光单元包括：

印刷电路；

发光器件，该发光器件在所述印刷电路上；

透明膜，该透明膜包括在所述透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的全息膜，该全息膜包括与所述发光器件交叠并且修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度的至少一个光学图案；以及

光输出图案，该光输出图案在所述透明膜的上表面上，具有修改后的角度的光的所述部分朝着显示面板穿过所述光输出图案，所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

附记2.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

在所述透明膜上的涂层，该涂层的折射率小于所述透明膜的折射率。

附记3.根据附记2所述的背光单元，其中，所述光学图案修改由所述发光器件发射的光的其它部分的角度，所述涂层朝着所述透明膜的底表面反射具有修改后的角度的光的所述其它部分。

附记4.根据附记2所述的背光单元，其中，所述涂层与所述光输出图案交叠。

附记5.根据附记4所述的背光单元，其中，穿过所述光输出图案的具有修改后的角度的光的所述部分还穿过所述涂层。

附记6.根据附记4所述的背光单元，其中，所述涂层的上表面是平坦的。

附记7.根据附记1所述的背光单元，其中，所述全息膜还包括：

基膜，该基膜位于所述透明膜的底表面和所述光学图案之间，所述基膜的折射率低于所述光学图案的折射率。

附记8.根据附记7所述的背光单元，其中，所述光学图案以网格形状设置在所述基膜的底表面上。

附记9.根据附记7所述的背光单元，其中，所述基膜的折射率等于或小于所述透明膜的折射率。

附记10.根据附记7所述的背光单元，其中，所述光学图案是衍射图案，所述光学图案的折射率大于所述透明膜的折射率。

附记11.根据附记1所述的背光单元，其中，所述光输出图案具有椭圆形状。

附记12.根据附记11所述的背光单元，其中，所述椭圆形状的半长轴等于所述椭圆形状的半短轴。

附记13.根据附记11所述的背光单元，其中，所述椭圆形状的半长轴大于所述椭圆形状的半短轴。

附记14.根据附记1所述的背光单元，其中，所述光输出图案的上表面平行于所述光输出图案的下表面。

附记15.根据附记14所述的背光单元，其中，所述光输出图案具有梯形形状。

附记16.根据附记1所述的背光单元，其中，所述全息膜还包括与所述发光器件之间的空间交叠的其它光学图案，与所述发光器件交叠的光学图案的密度大于与所述发光器件之间的空间交叠的光学图案的密度。

附记17.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

反射膜，该反射膜暴露所述发光器件，所述反射膜的高度大于所述发光器件的高度，并且被配置为反射从所述发光器件发射的光。

附记18.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

光源保护部分，该光源保护部分设置在所述发光器件上。

附记19.根据附记1所述的背光单元，其中，设置在与光源之间的区域相邻的区域中的光输出图案的密度大于设置在与所述光源相邻的区域中的光输出图案的密度。

附记20.根据附记1所述的背光单元，其中，所述光学图案的面积在朝着所述印刷电路的方向上减小，并且所述光学图案的中央部分的厚度大于所述光学图案的周边部分的厚度。

附记21.根据附记1所述的背光单元，其中，所述光学图案设置成使得所述光学图案的厚度从所述背光单元的中央区域到所述背光单元的周边区域逐渐减小或者所述光学图案的最厚部分的面积从所述背光单元的中央区域到所述背光单元的周边区域逐渐减小。

附记22.根据附记1所述的背光单元，其中，设置在所述背光单元的周边区域中的发光器件之间的间隙小于设置在所述背光单元的中央区域中的发光器件之间的间隙。

附记23.一种背光单元，该背光单元包括：

印刷电路；

发光器件，该发光器件在所述印刷电路上；

透明膜，该透明膜包括在所述透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的光学图案，该光学图案与所述发光器件交叠并且修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度；

扩散膜，该扩散膜在所述透明膜上；以及

光输出图案，该光输出图案在所述透明膜的上表面上并且在所述扩散膜下方，具有修改后的角度的光的所述部分朝着所述扩散膜穿过所述光输出图案，所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

附记24.根据附记23所述的背光单元，所述背光单元还包括：

涂层，该涂层位于所述透明膜和所述扩散膜之间或者在所述光输出图案的外表面上，所述涂层的折射率小于所述透明膜的折射率。

附记25.根据附记24所述的背光单元，所述背光单元还包括：

在所述扩散膜上的颜色转换片；以及

在所述颜色转换片上的一个或多个光学片。

附记26.一种背光单元，该背光单元包括：

多个光源，所述多个光源设置在印刷电路上；

反射膜，该反射膜设置在所述印刷电路上的与设置有所述多个光源的另一区域不同的至少一个区域中；

光源保护部分，该光源保护部分设置在所述多个光源和所述反射膜上；

透明膜，该透明膜设置在所述光源保护部分上；以及

多个光阻挡图案，所述多个光阻挡图案设置在所述透明膜的底表面上的与所述多个光源对应的位置处，

其中，在所述多个光阻挡图案与所述光源保护部分之间存在空气间隙。

附记27.根据附记26所述的背光单元，其中，所述多个光阻挡图案中的至少一个光阻挡图案中的中央部分的厚度大于所述至少一个光阻挡图案中的周边部分的厚度。

附记28.根据附记26所述的背光单元，

其中，所述多个光阻挡图案包括设置在显示面板的周边区域中的第一光阻挡图案和设置在所述显示面板的中央区域中的第二光阻挡图案，并且

其中，所述第一光阻挡图案的厚度小于所述第二光阻挡图案的厚度，或者所述第一光阻挡图案的面积小于所述第二光阻挡图案的面积。

附记29.根据附记26所述的背光单元，所述背光单元还包括：

粘合层，该粘合层设置在所述光源保护部分和所述透明膜之间，

其中，所述粘合层设置在与设置有所述多个光阻挡图案的另一区域不同的至少一个区域中，并且所述多个光阻挡图案中的每一个光阻挡图案的边缘与所述粘合层隔开。

附记30.一种显示装置，该显示装置包括：

显示面板；以及

根据附记1至29中的任一项所述的背光单元。

附记31.根据附记30所述的显示装置，所述显示装置还包括：

底盖，该底盖在所述印刷电路下方；以及

粘合带，该粘合带将所述印刷电路结合到所述底盖。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明实施方式的显示装置的配置的图。

图2是示出根据本发明实施方式的显示装置中包括的背光单元的结构的示例的图。

图3A至图3E是示出图2所示的背光单元的示例的图。

图4是示出根据本发明实施方式的背光单元的结构的实施方式的图。

图5A和图5B是示出通过包括在图4中示出的背光单元中的光修改图案的位置的结构的示例的图。

图6是示出根据本发明实施方式的背光单元的结构的实施方式的示图。

图7是示出布置有衍射图案和光输出图案并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜的结构的示例的图。

图8是示出布置有衍射图案和光输出图案并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜的结构的另一示例的图。

图9是示出布置有衍射图案和光输出图案并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜的结构的另一示例的图。

图10是示出包括在图6所示的背光单元中的光输出图案的结构的示例的图。

图11是示出包括在图6所示的背光单元中的光输出图案的布置结构的示例的图。

图12是示出根据本发明实施方式的背光单元之间的模拟图像和光效率的比较结果的示例的图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的一些实施方式。在参照附图描述本发明时，相同的元件将由相同的附图标记或符号表示，而与附图编号无关。当确定对本发明涉及的已知配置或功能的详细描述会使得本发明的要点模糊时，将不对其进行详细描述。

诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语可用于描述本发明的元件。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开，并且元件的本质、次序、顺序、数量等不限于这些术语。如果提到元件“链接”、“联接”或“连接”到另一元件，则应当理解，该元件可以直接联接或连接到另一元件，或者可以在其间“插入”又一元件，或者这些元件可以利用插入其间的又一元件彼此“链接”、“联接”或“连接”。

图1是示意性地示出根据本发明实施方式的显示装置100的配置的图。

参照图1，根据本发明实施方式的显示装置100包括显示面板110、选通驱动电路120、数据驱动电路130以及用于驱动显示面板110的控制器140，显示面板110包括有源区域A/A和无源区域N/A。

在显示面板110中布置有多条选通线GL和多条数据线DL，并且在选通线GL和数据线DL彼此交叉的区域中布置有子像素SP。

选通驱动电路120由控制器140控制，并且通过顺序地向布置在显示面板110中的多条选通线GL输出扫描信号来控制多个子像素SP的驱动定时。

选通驱动电路120包括一个或多个选通驱动器集成电路GDIC，并且可以根据驱动模式定位在显示面板110的仅一侧或两侧上。

每个选通驱动器集成电路GDIC可以在带式自动接合(TAB)系统或玻璃上芯片(COG)系统中连接到显示面板110的接合焊盘，或者可以在面板中选通(GIP)系统中实现并直接设置在显示面板110中。在一些情况下，每个选通驱动器集成电路GDIC可以集成并设置在显示面板110中。每个选通驱动器集成电路GDIC可以在膜上芯片(COF)系统中实现，在该COF系统中，选通驱动器集成电路GDIC安装在连接到显示面板110的膜上。

数据驱动电路130从控制器140接收图像数据，并将图像数据转换为模拟类型的数据电压。然后，在扫描信号被施加到选通线GL的定时时，数据驱动电路130将数据电压输出到数据线DL，使得子像素SP表示与图像数据对应的亮度。

数据驱动电路130可以包括一个或多个源极驱动器集成电路SDIC。

每个源极驱动器集成电路SDIC可以包括移位寄存器、锁存电路、数模转换器和输出缓冲器。

每个源极驱动器集成电路SDIC可以在带式自动接合(TAB)系统或玻璃上芯片(COG)系统中连接到显示面板110的接合焊盘，或者可以直接设置在显示面板110中。在一些情况下，源极驱动器集成电路SDIC可以集成并设置在显示面板110中。每个源极驱动器集成电路SDIC可以在膜上芯片(COF)系统中实现。在这种情况下，每个源极驱动器集成电路SDIC可以安装在连接到显示面板110的膜上，并且经由膜上的连线与显示面板110电连接。

控制器140将各种控制信号提供给选通驱动电路120和数据驱动电路130，并控制选通驱动电路120和数据驱动电路130的操作。

控制器140可以安装在印刷电路板、柔性印刷电路等上，并且经由印刷电路板、柔性印刷电路等与选通驱动电路120和数据驱动电路130电连接。

控制器140使选通驱动电路120根据在每帧中实现的定时输出扫描信号，将从外部接收到的图像数据转换为在数据驱动电路130中使用的数据信号格式，并将转换后的图像数据输出到数据驱动电路130。

除了来自外部(例如，主机系统)的图像数据之外，控制器140还接收包括垂直同步信号VSYNC、水平同步信号HSYNC、输入数据使能信号DE和时钟信号CLK的各种定时信号。

控制器140可以使用从外部接收到的各种定时信号来生成各种控制信号，并且将生成的控制信号输出到选通驱动电路120和数据驱动电路130。

例如，控制器140可以输出包括选通启动脉冲GSP、选通移位时钟GSC和选通输出使能信号GOE的各种选通控制信号GCS，以控制选通驱动电路120。

本文中，选通启动脉冲GSP控制选通驱动电路120的一个或多个选通驱动器集成电路GDIC的操作启动定时。选通移位时钟GSC是共同输入到一个或多个选通驱动器集成电路GDIC并控制扫描信号的移位定时的时钟信号。选通输出使能信号GOE指定一个或多个选通驱动器集成电路GDIC的定时信息。

控制器140输出包括源极启动脉冲SSP、源极采样时钟SSC和源极输出使能信号SOE的各种数据控制信号DCS，以控制数据驱动电路130。

本文中，源极启动脉冲SSP控制数据驱动电路130的一个或多个源极驱动器集成电路SDIC的数据采样启动定时。源极采样时钟SSC是用于控制一个或多个源极驱动器集成电路SDIC中的数据采样定时的时钟信号。源极输出使能信号SOE控制数据驱动电路130的输出定时。

显示装置100还可以包括电源管理集成电路，该电源管理集成电路向显示面板110、选通驱动电路120、数据驱动电路130等提供各种电压或电流，或者控制要提供的各种电压或电流。

每个子像素SP通过一条选通线GL和一条数据线DL的交叉进行限定，并且可以根据显示装置100的类型在每个子像素SP中设置液晶或发光元件。

例如，当显示装置100是液晶显示装置时，显示装置100包括向显示面板110发射光的诸如背光单元的光源装置，并且液晶设置在显示面板110的子像素SP中。通过使用通过向子像素SP施加数据电压而形成的电场来调整液晶的取向，可以表现与图像数据对应的亮度并显示图像。

图2是示出根据本发明实施方式的显示装置100中包括的背光单元的结构的示例的图。

参照图2，根据本发明实施方式的显示装置100包括显示面板110和设置在显示面板110下方并向显示面板110提供光的背光单元。

可以在背光单元和显示面板110之间设置各种结构。例如，可以使用引导面板400、泡沫垫500等将显示面板110固定到背光单元，但是本发明不限于此。

背光单元可以包括容纳构成背光单元的光学元件等的底盖201。

印刷电路202可以设置在底盖201上，并且多个光源203可以设置在印刷电路202上。

印刷电路202可以具有板形状，并且反射膜204可以设置在印刷电路202上的未设置光源203的区域中的至少一些区域中。反射膜204可以是反射板。

光源保护部分205可以设置在多个光源203和反射膜204上。光源保护部分205可以保护多个光源203，并且提供使从光源203发射的光扩散的功能。即，光源保护部分205可以直接接触光源203，并且保护光源203并提供引导光的功能。

在光源保护部分205上设置透明膜300，并且可以在透明膜300的底表面和透明膜300的顶表面中的至少一个表面上设置多个光学图案310。

本文中，多个光学图案310可以是光控制图案。并且多个光学图案310可以设置在透明膜300的底表面上的与多个光源203对应的位置处。可选地，多个光学图案310可以设置在透明膜300的顶表面上的与多个光源203对应的位置处。例如，多个光学图案310中的每一个可以被设置为与形成在反射膜204中的孔对应。在一些情况下，光学图案310的面积可以与反射膜204的孔的面积相同。光学图案310可以通过散射、反射或衍射从光源203垂直发射的部分光来增强背光单元的图像质量。而且，光学图案310可以透射从光源203发射的部分光。并且光学图案310可以是能够透射部分光的光控制图案。

即，通过将光学图案310设置在从光源203发射的光的强度最高的区域中，可以减小设置有光源203的区域(光强度高的区域)和光源203之间的区域(光强度低的区域)之间的亮度偏差等。

使从下方入射的光扩散的扩散膜206可以设置在透明膜300上。扩散膜206可以是扩散板。

颜色转换片207或一个或多个光学片208可以设置在扩散膜206上。

图3A至图3E是示出图2所示的背光单元的具体结构的示例的图。

参照图3A，多个光源203设置在印刷电路202上。

每个光源203可以是例如发光二极管(LED)、微型发光二极管(mini LED)或微发光二极管(μLED)。因此，光源203能够以芯片的形式安装和布置在印刷电路202上，从而减小背光单元的厚度。而且，光源203可以是倒装芯片类型。

每个光源203可以发射白色波长带的光，或者可以发射特定波长带(例如，蓝色波长带)的光。

参照图3B，反射膜204可以设置在印刷电路202上的除了设置有光源203的区域之外的区域中的至少一些区域中。

该反射膜204被形成为使得对应于光源203的区域是开放的，并且可以被设置和布置在印刷电路202上。反射膜204将从光源203发射的光朝着背光单元的前表面反射，以提高背光单元的光效率。

当光源203以芯片的形式设置时，每个光源203的尺寸较小，因此反射膜204的高度可以大于光源203的高度。

因此，从光源203横向发射的光可以被反射膜204的侧表面反射并被发射到背光单元的前表面，由此可以进一步提高背光单元的光效率。

在一些情况下，涂覆的反射膜可以设置在印刷电路202上。

即，印刷电路202的前表面(面对显示面板110)或者除了设置有光源203的区域之外的区域可以涂覆有反射膜以提高光效率。

在这种情况下，印刷电路202所涂覆的反射膜可以用作反射膜204，或者可以与反射膜204一起设置以提供反射功能。

参照图3C，光源保护部分205可以设置在多个光源203和反射膜204上。

光源保护部分205可以包括例如树脂。

当光源保护部分205包括树脂时，光源保护部分205可以通过在印刷电路202外部或在设置有多个光源203的区域的周边区域中设置分隔壁并且在分隔壁中施加树脂来形成。

光源保护部分205执行保护设置在印刷电路202上的多个光源203的功能，并且可以用于使从光源203发射的光扩散并且提供引导光的功能。

即，光源保护部分205使得从光源203发射的光能够更均匀地扩散到光源保护部分205的顶表面。

在本发明实施方式中，通过在光源保护部分205上的对应于光源203的位置处设置具有光学特性的光学图案310，可以减小背光单元的厚度并且进一步提高图像的均匀性。

参照图3D，可以在光源保护部分205上设置透明膜300，并且可以在透明膜300的底表面上设置多个光学图案310。而且，多个光学图案310可以设置在透明膜300的顶表面上。透明膜300可以利用插入在透明膜300和光源保护部205之间的粘合层209结合到光源保护部205上。粘合层209可以是光学透明粘合剂OCA。透明膜300可以包括例如PET，但是本发明实施方式不限于此。

设置在透明膜300的底表面上的多个光学图案310可以对应于设置在印刷电路202上的多个光源203。

即，考虑到光的扩散特性，每个光学图案310的至少一部分可以设置为与对应的光源203交叠，并且每个光学图案310可以设置为与包括设置有对应光源203的区域的区域交叠。

这些光学图案310具有一定的反射率。并且光学图案310可以散射、反射、衍射或透射从光源203发射的部分光。

例如，每个光学图案310可以散射从对应光源203垂直(或近似垂直)发射的光，并且在垂直方向和倾斜方向上输出光。可选地，光学图案310可以通过反射从光源203垂直发射的光并允许反射膜204再次反射光而使光能够输出到光源203之间的区域。

以这种方式，通过使用光学图案310调整从光源203垂直发射的光的发射方向，可以提高背光单元的图像质量。即，因为从光源203发射的光被光学图案310散射、反射、衍射或透射，所以可以提高背光单元的亮度均匀性。

参照图3E，可以在透明膜300上设置扩散膜206，并且可以在扩散膜206上设置颜色转换片207。一个或多个光学片208可以设置在颜色转换片207上。

本文中，设置扩散膜206和颜色转换片207的位置可以互换。

扩散膜206使经由透明膜300发射的光扩散。

颜色转换片207可以响应于入射到其上的光而发射特定波长带的光。

例如，当光源203发射第一波长带的光(例如，蓝光)时，颜色转换片207可以响应于入射到其上的光而发射第二波长带的光(例如，绿光)和第三波长带的光(例如，红光)。

在一些情况下，颜色转换片207可以设置在扩散膜206上的仅一些区域上。

例如，当光源203发射蓝色波长带的光时，颜色转换片207可以仅设置在显示面板110的除了与设置有蓝色子像素SP的区域对应的区域之外的区域中。即，可以使未穿过颜色转换片207的光到达显示面板110的蓝色子像素SP。

根据光源203，可以不必设置颜色转换片207。

例如，当光源203发射白色波长带的光或者发射蓝色波长带的光的光源203的发射表面涂覆有发射绿色波长带的光和红色波长带的光的颜色转换膜时，可以不设置颜色转换片207。

以这种方式，在本发明实施方式中，通过允许背光单元包括包含设置在与光源203和各种光学元件对应的位置处的光学图案310的透明膜300，可以减小背光单元的厚度并提高背光单元的图像质量。

下面将描述设置在透明膜300上的光学图案310的具体示例和本发明实施方式。

图4是示出根据本发明实施方式的背光单元的结构的实施方式的示图。

参照图4，在底盖201上设置有印刷电路202。印刷电路202可以通过设置在底盖201和印刷电路202之间的粘合带210结合。

多个光源203设置在印刷电路202上，并且反射膜204设置在除了设置有光源203的区域之外的区域中的至少一些区域上。

本文中，每个光源203可以是例如发光二极管(LED)，并且包括发光部分203a和电极部分203b，发光部分203a包括n型半导体层、有源层和p型半导体层。

光源保护部分205设置在多个光源203和反射膜204上。

在对应于光源203的位置处设置有光学图案310的透明膜300设置在光源保护部分205上。本文中，设置在透明膜300的底表面上的光学图案310可以是光修改图案311。

扩散膜206、颜色转换片207、光学片208等可以设置在透明膜300上。

设置在透明膜300的底表面上的光修改图案311可以通过在透明膜300上印制具有光阻挡特性的材料来实现，并且光修改图案311可以例如使用在透明膜300上印制TiO₂油墨的方法来设置。当光修改图案311使用TiO₂时，如果光修改图案311设置成一层，则光修改图案311的反射率可以是60％～70％。而且，光修改图案311的吸收率/透射率可以是30％～40％。

设置在透明膜300的底表面上的光修改图案311可以设置成一层或者设置成多层结构。例如，光修改图案311可以设置成两层。并且如果光修改图案311设置成两层，则光修改图案311的反射率可以是70％～80％。而且，光修改图案311的吸收率/透射率可以是20％～30％。但是，光修改图案311的反射率不限于上述示例，如果包括在光修改图案311中的TiO₂的含量增加或者光修改图案311的层的厚度变得更大，则光修改图案311的反射率会增加并且光修改图案311的透射率会降低。

即，如图4所示，设置在透明膜300的底表面上的每个光修改图案311可以包括三层。

这种光修改图案311可以使用在透明膜300上印制光修改材料(例如，印刷三次)的方法来实现，并且所印制的光修改材料的面积可以逐渐减小。通过将设置有光修改图案311的透明膜300翻转并将翻转的透明膜300设置在光源保护部分205上，可以将光修改图案311设置在光源203上。

因此，在透明膜300中，每个光修改图案311的面积可以向下减小，并且光修改图案311的中央部分的厚度可以大于其周边部分的厚度。

即，因为从每个光源203垂直发射的光的强度最高，所以每个光修改图案311的中央部分可以具有更大的厚度。

以这种方式，通过在光源203上布置光修改图案311，可以修改或阻挡从每个光源203垂直发射的光，并且可以防止或减轻在设置有光源203的区域中出现热点现象。

可以使用粘合层209将设置有光修改图案311的透明膜300结合到光源保护部分205上。

本文中，粘合层209可以设置在透明膜300的底表面上的除了设置有光修改图案311的区域之外的区域中的至少一些区域中。

因此，粘合层209不设置在设置有光修改图案311的区域中，并且在光修改图案311和光源保护部分205之间可以存在空气间隙。

每个光修改图案311的侧面部分和粘合层209可以彼此分离。

由于在光修改图案311和光源保护部分205之间存在空气间隙，所以从每个光修改图案311横向发射的光可以被空气间隙反射。

即，从每个光修改图案311横向发射的光可以由具有低折射率的空气层以大的折射角发射，或者可以由空气层反射。被空气层反射的光被反射膜204再次反射然后被发射，可以在辅助光修改图案311的光修改或阻挡功能的同时提高光效率。

以这种方式，通过使用光修改图案311和空气间隙设置在对应于每个光源203的位置处的结构，可以防止热点现象并且提高背光单元的光效率。

此时，设置在透明膜300的底表面上的光修改图案311可以根据它们设置的位置而以不同的结构设置。

图5A和图5B是示出通过包括在图4所示的背光单元中的光修改图案的位置的结构的示例的图。

图5A示出了根据光修改图案311的结构由背光单元呈现的亮度的示例，其中，<EX1>示出了当光修改图案311以恒定结构设置时测量的亮度的示例，<EX2>示出了当光修改图案311以通过位置的不同结构设置时测量的亮度的示例。

如图5A的<EX1>所示，当设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311a和设置在背光单元的的中央区域(被周边区域围绕)中的光修改图案311d具有相同的结构时，背光单元的周边区域的亮度会较低。

即，由于向背光单元的周边区域提供光的光源203的数量与向中央区域提供光的光源203的数量相比相对较小，所以当在两个区域中设置具有相同光修改或阻挡特性的光修改图案311时，背光单元的周边区域中的亮度会低于背光单元的中央区域中的亮度。

因此，如图5A的<EX2>所示，通过在背光单元的周边区域和中央区域中设置具有不同结构的光修改图案311a和光修改图案311d，可以防止或减轻背光单元的周边区域中的亮度降低，并且使得亮度整体上更均匀。

例如，光修改图案311可以设置为使得设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311a的厚度T1小于设置在背光单元的中央区域中的光修改图案311d的厚度T2。

可选地，光修改图案311可以设置为使得与背光单元的周边区域相邻设置的光修改图案311b的最厚部分的面积W1小于光修改图案311d的最厚部分的面积W2。即，可以将设置在背光单元的周边区域或与周边区域相邻的区域中的光修改图案311a或311b中的具有高光修改或阻挡特性的部分的区域设置得更小。

光修改图案311可以设置为使得光修改图案311的厚度从背光单元的中央区域到周边区域逐渐减小，或者光修改图案311的最厚部分的面积从背光单元的中央区域到周边区域逐渐减小。

在一些情况下，可以不同地设置光修改图案311，使得光源203的数量或者背光单元的中央区域和周边区域中的光源203之间的间隙不同。

将参照图5B描述光修改图案311设置在透明膜300的底表面上的结构的另一示例。

本文中，设置在背光单元的周边区域中的光源203之间的间隙可以小于设置在背光单元的中央区域中的光源203之间的间隙。即，光源203可以更密集地设置在背光单元的周边区域中，使得亮度在背光单元的中央区域和周边区域中更均匀或恒定。

由于设置在透明膜300的底表面上的光修改图案311被设置为对应于光源203，所以设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311之间的间隙可以不同于设置在中央区域中的光修改图案311之间的间隙。

例如，设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311之间的在第一方向上的间隙D1可以小于设置在中央区域中的光修改图案311之间的在第一方向上的间隙D2。设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311之间的在第二方向的间隙D3可以小于设置在中央区域中的光修改图案311之间的在第二方向的间隙D4。

本文中，设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311的尺寸、厚度等可以与设置在背光单元的中央区域中的光修改图案311的尺寸、厚度等不同。

例如，如图5B所示，设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311e和311f的尺寸S1可以小于设置在背光单元的中央区域中的光修改图案311g的尺寸S2。

可选地，光修改图案311可以具有如上所述的多层结构。在这种情况下，设置在背光单元的周边区域或其最厚部分的区域中的光修改图案311e和311f的厚度可以小于设置在背光单元的中央区域或其最厚部分的区域中的光修改图案311g的厚度。

即，通过减小设置在背光单元的周边区域中的光修改图案311e和311f的尺寸，可以将光修改图案设置为与以小间隙设置的光源203对应。因此，可以防止或减轻在背光单元的周边区域中的与光源203对应的位置处出现热点。

通过降低从光源203发射的光在背光单元的周边区域中被修改或阻挡的水平，可以增加发射的光强度，以防止或减轻背光单元的周边区域中的亮度降低，并且使得背光单元的整个区域呈现出更均匀的亮度。

以这种方式，通过根据背光单元的面积以不同的结构设置光修改图案311，可以防止或减轻背光单元的周边区域中的亮度降低，并提高亮度均匀性。

可以通过调整设置有光修改图案311的结构来防止或减轻背光单元中的热点并提高亮度均匀性。

在本发明实施方式中，可以提供一种能够通过衍射从光源203垂直发射的光来提高背光单元的图像质量和提高光效率的方法。

图6是示出根据本发明实施方式的背光单元的结构的实施方式的图。

参照图6，通过粘合带210结合到底盖201的印刷电路202设置在底盖201上，并且在印刷电路板202上设置有多个光源203。反射膜204设置在除了在印刷电路202上设置有光源203的区域之外的区域中的至少一些区域中。

光源保护部分205设置在多个光源203和反射膜204上，并且在与光源203对应的位置处设置有光学图案310的透明膜300设置在光源保护部分205上。

透明膜300和光源保护部分205可以通过粘合层209结合。扩散膜206、颜色转换片207、光学片208等可以设置在透明膜300上。

本文中，设置在透明膜300的底表面上的光学图案310可以是衍射图案312。衍射图案312可以具有比透明膜300的折射率高的折射率。

因此，从每个光源203垂直发射的光可以被相应的衍射图案312衍射，并且以较大的折射角(例如，非垂直折射角)入射在透明膜300上。

即，因为穿过衍射图案312的光以光能够经受全内反射的折射角入射在透明膜300上，所以入射在透明膜300上的光可以经受全内反射并且在透明膜300中传播。

具有比透明膜300的折射率高的折射率的多个光输出图案320可以设置在透明膜300上。

因此，当在透明膜300中经受全内反射的光到达每个光输出图案320的底表面时，折射角小于入射角，因此光可以经由光输出图案320发射到外部。

以这种方式，由于从每个光源203垂直发射的光在通过衍射图案312调节其光路径的状态下入射在透明膜300上，所以减少或减轻了光损失。

由于在透明膜300中全反射的光从设置有光输出图案320的位置发射，因此可以基于设置有光输出图案320的位置来调节光在透明膜300上发射的面积或方向。

因此，可以减少或最小化从光源203发射的光的损失，以通过控制发射光的位置来改进背光单元的图像质量并提高光效率，并且降低背光单元的功耗。

图7是示出布置有衍射图案312和光输出图案320并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜300的结构的示例的图。

参照图7，在透明膜300的底表面上的对应于光源203的位置处设置有多个衍射图案312。多个光输出图案320设置在透明膜300的顶表面上。

本文中，基膜330设置在透明膜300和衍射图案312之间。基膜330和衍射图案312可以统称为全息膜。

即，衍射图案312可以设置在透明膜300的底表面上，并且基膜330可以设置在透明膜300和衍射图案312之间，以便于衍射图案312的布置或者增强光在透明膜300中的全内反射效应。

基膜330的折射率可以低于衍射图案312的折射率。因此，经由衍射图案312入射在基膜330上的光可以以全内反射角入射。

基膜330的折射率可以等于或基本接近透明膜300的折射率。本文中，当基膜330的折射率不同于透明膜300的折射率时，通过将透明膜300的折射率设定为至少稍大于基膜330的折射率，可以防止由于入射在透明膜300上的光的过度全内反射而导致光不从光输出图案320发射。

衍射图案312可以以特定结构在基膜330的底表面上重复的形式设置，并且可以例如以网格形式设置。衍射图案312可以以能够衍射光的各种形式设置。

即，衍射图案312的形式不限于特定形式，并且从光源203发射并穿过衍射图案312的光由于衍射图案312和基膜330与透明膜300之间的差异而在透明膜300中经受全内反射。

到达设置在透明膜300上并具有比透明膜300的折射率高的折射率的光输出图案320的光经由光输出图案320发射到外部。

例如，当以角度θ1入射在透明膜300上的光到达具有比透明膜300的折射率高的折射率的光输出图案320时，光以小于θ1的角度θ2入射，因此可以发射到光输出图案320的外部。

以这种方式，通过使用光输出图案320在没有光损失的情况下调节入射在透明膜300上的光的发射路径，可以提高光效率并提高整体亮度均匀性。

用于增强全内反射效应的层可以附加地设置在透明膜300上。

图8是示出布置有衍射图案312和光输出图案320并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜300的结构的另一示例的图。

参照图8，包括基膜330和衍射图案312的全息膜可以设置在透明膜300的底表面上的与光源203相对应的位置处。

光输出图案320可以设置在透明膜300上。

本文中，涂层340可以设置在透明膜300上的除了设置有光输出图案320的区域之外的区域中的至少一些区域中。光的一部分可被涂层340折射，而光的其它部分可被涂层340反射。涂层340的折射率可以小于透明膜300的折射率。

即，当在透明膜300中经受全内反射的光到达折射率小于透明膜300的折射率的涂层340时，光不能发射到透明膜300的外部，因此可以增强光在透明膜300中的全内反射效应。

当在透明膜300中经受全内反射的光到达光输出图案320时，光可以经由光输出图案320发射到外部。

因此，通过设置涂层340和光输出图案320，可以更精确地控制在透明膜300上发射光的区域。

涂层340可以进一步设置在光输出图案320的外表面上。

图9是示出布置有衍射图案312和光输出图案320并且包括在图6所示的背光单元中的透明膜300的结构的另一示例的图。

参照图9，可以在透明膜300的底表面上的对应于光源203的位置处设置全息膜，并且可以在透明膜300上设置光输出图案320。

折射率小于透明膜300的折射率的涂层340可以设置在透明膜300上，并且涂层340也可以设置在光输出图案320上。

即，因为入射在光输出图案320上的光以增大的入射角入射，所以即使具有低折射率的涂层340设置在光输出图案320上时，光也可以经由光输出图案320发射到外部。因此，涂层340可以执行在没有设置光输出图案320的区域中增强透明膜300的引导光的功能以及保护光输出图案320的功能。

涂层340可以以恒定高度设置在透明膜300和光输出图案320上，使得涂层340的上表面(在光输出图案320上方)平坦或者平行于透明膜300。

因此，扩散膜206等可以容易地设置在设置有光输出图案320的透明膜300上。

图10是示出包括在图6所示的背光单元中的光输出图案320的结构的示例的图。

参照图10，考虑到发射的光的特性，设置在透明膜300上的光输出图案320可以具有各种形状。

例如，每个光输出图案320可以具有水平半径和垂直半径相同的半球形形状。可以使用具有水平半径和垂直半径相同的半球形形状的光输出图案320来实现一般的视角。

可选地，每个光输出图案320可以具有半长轴大于半短轴的椭圆形状。例如，半短轴可以是半长轴的60％。可以使用具有半长轴大于半短轴的椭圆形状的光输出图案320来实现宽视角特性。

可选地，每个光输出图案320可以具有顶表面是平坦的并且顶表面比底表面窄的形状。这种光输出图案320的截面可以具有梯形形状。即，可以使用顶表面平坦(例如，平行于底表面)的光输出图案320的结构来实现窄视角特性，并且可以使用这种结构来增强正面亮度。

光输出图案320的这种结构可以根据显示装置100的特性以各种形式实现。在一些情况下，可以混合并设置具有不同视角特性的结构的光输出图案320。

可以根据光源203的位置来确定设置光输出图案320的位置、密度等。

图11是示出包括在图6所示的背光单元中的光输出图案320的布置结构的示例的图。

参照图11，在光源203上设置有衍射图案312，并且在衍射图案312上设置有透明膜300。光输出图案320设置在透明膜300上。

本文中，在与一个光源203相邻(例如，交叠)的区域中设置光输出图案320的密度可以小于在与光源203之间(例如，不交叠)的空间相邻的区域中设置光输出图案320的密度。

即，设置在与一个光源203相邻的第一区域Area1中的光输出图案320的数量可以小于设置在与光源203之间的空间相邻并且具有与第一区域Area1相同的面积的第二区域Area2中的光输出图案320的数量。

例如，光输出图案320设置在背光单元的中央区域中的密度可以大于光输出图案320设置在背光单元的周边区域中的密度。因此，可以防止或减轻具有相对小的光强度(与中央区域的光强度相比)的背光单元的周边区域的亮度降低。

以这种方式，通过根据光源的位置来调节在透明膜300上设置光输出图案320的位置，可以有效地控制从光源203发射的光的光路径，并且可以整体上提高背光单元的亮度均匀性和图像质量。

图12是示出根据本发明实施方式的背光单元之间的模拟图像和光效率的比较结果的示例的图。

参照图12，情况#1表示设置在与背光单元中的光源203对应的位置处的光学图案310是光修改图案311的情况，情况#2表示设置在背光单元中的光学图案310是衍射图案312的情况。

如图12所示，通过在与光源203对应的位置处设置诸如光修改图案311或衍射图案312的光学图案310，可以看出防止了热点并且提高了亮度均匀性。

当设置衍射图案312时，由于光学图案310引起的光损失减小，因此可以看出，光效率得到进一步提高。

根据本发明实施方式，可以通过在背光单元的光源203上设置散射、反射或衍射光的光学图案310来防止背光单元的热点并提高亮度均匀性。

因此，可以减小背光单元的厚度并提供高图像质量。

通过在透明膜300的底表面上设置具有比透明膜300的折射率高的折射率的衍射图案312，穿过衍射图案312的光在透明膜300中经受全内反射，从而防止或减轻了从光源203发射的光的损失。

通过使用设置在透明膜300上并具有比透明膜300的折射率高的折射率的光输出图案320来控制光的发射路径，可以提高背光单元的图像质量并提高光效率以降低功耗。

以上描述仅仅例示了本发明的技术构思，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的必要特征的情况下进行各种修改和改变。因此，本说明书中公开的实施方式不是用于限制本发明的技术构思，而是用于解释本发明的技术构思，因此本发明的技术构思的范围不限于此。本发明的范围由所附权利要求限定，并且在与其等同的范围内的所有技术构思应当被解释为属于本发明的范围。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月6日提交的韩国专利申请No.10-2018-0156352和于2019年10月28日提交的韩国专利申请No.10-2019-0134430的优先权，其出于所有目的通过引用包含于此，如同在此完全阐述一样。

Claims (10)

1.一种背光单元，该背光单元包括：

印刷电路；

发光器件，该发光器件在所述印刷电路上；

透明膜，该透明膜包括在所述透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的全息膜，该全息膜包括与所述发光器件交叠并且修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度的至少一个光学图案；以及

光输出图案，该光输出图案在所述透明膜的上表面上，具有修改后的角度的光的所述部分朝着显示面板穿过所述光输出图案，所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

2.根据权利要求1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

在所述透明膜上的涂层，该涂层的折射率小于所述透明膜的折射率。

3.根据权利要求2所述的背光单元，其中，所述光学图案修改由所述发光器件发射的光的其它部分的角度，所述涂层朝着所述透明膜的底表面反射具有修改后的角度的光的所述其它部分。

4.根据权利要求2所述的背光单元，其中，所述涂层与所述光输出图案交叠。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中，穿过所述光输出图案的具有修改后的角度的光的所述部分还穿过所述涂层。

6.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述涂层的上表面是平坦的。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述全息膜还包括：

基膜，该基膜位于所述透明膜的底表面和所述光学图案之间，所述基膜的折射率小于所述光学图案的折射率。

8.一种背光单元，该背光单元包括：

印刷电路；

发光器件，该发光器件在所述印刷电路上；

透明膜，该透明膜包括在所述透明膜的面向所述印刷电路的底表面上的光学图案，该光学图案与所述发光器件交叠并且修改由所述发光器件发射的光的一部分的角度；

扩散膜，该扩散膜在所述透明膜上；以及

光输出图案，该光输出图案在所述透明膜的上表面上并且在所述扩散膜下方，具有修改后的角度的光的所述部分朝着所述扩散膜穿过所述光输出图案，所述光输出图案的折射率大于所述透明膜的折射率，使得离开所述光输出图案的光的所述部分的折射角小于进入所述光输出图案的光的所述部分的入射角。

9.一种背光单元，该背光单元包括：

多个光源，所述多个光源设置在印刷电路上；

反射膜，该反射膜设置在所述印刷电路上的与设置有所述多个光源的另一区域不同的至少一个区域中；

光源保护部分，该光源保护部分设置在所述多个光源和所述反射膜上；

透明膜，该透明膜设置在所述光源保护部分上；以及

多个光阻挡图案，所述多个光阻挡图案设置在所述透明膜的底表面上的与所述多个光源对应的位置处，

其中，在所述多个光阻挡图案与所述光源保护部分之间存在空气间隙。

10.一种显示装置，该显示装置包括：

显示面板；以及

根据权利要求1至9中的任一项所述的背光单元。

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