CN111722436A - 显示用背光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示装置用背光装置，其特征在于，包括：光源模块，在基板上安装多个光源，用于向上述光源模块的上部射出光；第一导光部，密封上述光源并与上述基板相结合，用于提取并透射上述光源的光，且由透明材料制成；多个反射图案，在与上述光源的位置相对应的位置形成于上述第一导光部的上部面，使得上述光源的垂直成分的光向倾斜方向反射；以及反射片，介于上述基板和上述第一导光部之间，使得从上述反射图案射的光得到反射，并向上述导光部的上部面射出。

Description

显示用背光装置
技术领域
本发明涉及显示用背光装置。
背景技术
一般情况下，显示装置作为接收影像信号来进行显示的装置，包括电视机(TV)或显示器，而作为用于显示影像的机构，正在利用液晶显示装置(LCD：Liquid CrystalDisplay Device)、有机发光装置(OLED：Organic Light Emitting Display)、等离子显示装置(PDP：Plasma Display Panel)等多种装置。
不同于其他显示装置，液晶显示装置(LCD)其本身无法进行发光，因而如果想要显示高品质的图像，就必须设置额外的外部光源。因此，液晶显示装置除了液晶板之外，还需要包括面光源的背光单元，使得背光单元向液晶面板均匀地供给高亮度的光源，从而体现图像。像这样，背光单元是指液晶显示装置之类的用于实现显示装置的图像的表面照明装置，并且，根据配置光源的位置，分为直接照明类型(Direct Lighting type)或边缘照明类型(Edge Lighting type)背光单元。作为背光单元的光源，主要使用具有小型、低耗电、高可靠性等优点的发光二极管(Light Emitting Diode，以下称之为“LED”)。
图1为表示现有的直接照明类型背光装置的主要结构的剖视图。
如图所示，直接照明类型背光装置在基板11上安装有多个LED元件12，在与LED元件12相隔开的上部配置有透光部件13，并在透光部件13的下部面中，在与LED元件12相对应的位置形成有反射图案14。反射图案14可以由多种材料的反射物质印刷在透光部件13来形成，或者透光部件13的表面以具有反射功能的方式实现图案化来形成。并且，在LED元件12的上部，扩散镜头15与基板11相结合。
在此，透光部件13可以由折射率为约1.65的透明材料构成，扩散镜头15可以由折射率为约1.5的透明材料构成。
在如上所述结构的背光装置中，从LED元件12射出的点光源的光一边经过扩散镜头15，一边得到第一次扩散，并经由透光部件13向上侧射出。并且，从LED元件12向接近垂直的上侧方向射出的光借助反射图案14向下侧反射，而向下侧反射的光重新借助反射片16来向上侧反射。因此，从LED元件12射出的光在向上下侧方向反复进行反射的过程中通过透光部件13来向上侧射出，背光装置提供具有整体均匀的亮度的面光源的光。
另一方面，在现有的背光装置中，空气层A介于LED元件12和透光部件13之间，从LED元件12射出的光一边经由具有不同折射率的异质材料的区域，一边射出。当通过折射率不同的异质材料时，LED元件12的光在其边界面发生由于折射率的差异引起的全反射。这种全反射导致光损耗，从而降低光提取效率。
即，在现有的背光装置中，具体观察光的行进路径如下：在从折射率为约1.8的LED元件12射出后，依次向折射率n为约1.0的第一空气层A、折射率n2为约1.5的扩散镜头15、折射率n为约1.0的第二空气层A、折射率n3为约1.65的透光部件13及折射率n为约1.0的第二空气层A行进。因此，现有的背光装置经过折射率不同的异质材料相遇的多个边界面，因此，在高折射率材料和低折射率材料相连的边界面中发生由全反射引起的光损耗，最终存在光提取效率具有局限性的问题。
(现有技术文献)
(专利文献)
韩国公开专利10-2017-0066974号(2017年06月15日申请公开，光扩散板及包括其的显示装置)
发明内容
所要解决的问题
本发明为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，提供显示用背光装置，上述显示用背光装置可沿着从LED元件射出的光的路径去除空气层，从而将在经过不同折射率的异质材料的过程中出现的全反射及光损耗最小化，由此提高光提取效率。
解决问题的手段
用于实现如上所述的目的的本发明的背光装置的特征在于，包括：光源模块，在基板上安装多个光源，用于向上述光源模块的上部射出光；第一导光部，密封上述光源并与上述基板相结合，用于提取并透射上述光源的光，且由透明材料制成；多个反射图案，在与上述光源的位置相对应的位置形成于上述第一导光部的上部面，使得上述光源的垂直成分的光向倾斜方向反射；以及反射片，介于上述基板和上述第一导光部之间，使得从上述反射图案反射的光得到反射，并向上述导光部的上部面射出。
并且，本发明的背光装置的特征在于，还包括第二导光部，上述第二导光部一边覆盖上述反射图案，一边形成于上述第一导光部的上部面。
并且，本发明的特征在于，上述第一导光部由折射率低于上述光源的折射率的透明材料构成。
并且，本发明的特征在于，上述反射图案呈具有倾斜结构的反射面的立体形状，用于向倾斜方向反射垂直成分的光。
并且，本发明的特征在于，上述反射图案填充于上述第一导光部的上部面的凹版腔或涂敷于上述第一导光部的上部面的凹版腔。
发明的效果
如上所述结构的导光部对LED元件进行密封而无法沿着光的路径形成空气层，从而将在经过不同折射率的异质材料的过程中出现的光的全反射和光损耗最小化，由此提高光提取效率。
并且，在本发明中，反射图案呈3D立体结构，从而将从LED元件射出的光的反射过程最小化来减少光损耗，由此提高光提取效率。
附图说明
图1为表示现有的直接照明类型背光装置的主要结构的剖视图。
图2为表示本发明第一实施例的背光装置的剖视图。
图3为表示本发明第二实施例的背光装置的剖视图。
图4为表示本发明第三实施例的背光装置的剖视图。
附图标记的说明
100：光源模块；110：基板；120：LED元件；200：导光部；
210：第一导光部；220：第二导光部；300：反射片；
400：反射图案；410：反射面
具体实施方式
本发明及通过实施本发明来实现的技术问题将通过以下所述的多个优选的实施例来变得明确。参照以下所附的附图来详细观察本发明的优选的实施例。
后述的本实施例的差异应被理解为互不排斥的事项。即，需要理解的是，在不脱离本发明的技术思想及范围的情况下，所记载的特征形状、结构及特性可以涉及一实施例来体现为其他实施例，各个所公开的实施例内的个别结构要素的位置或配置可以发生变更，并且，在附图中，类似的附图标记在多个方面指称相同或类似的功能，长度、面积、厚度等以及其形态可以为了便于说明而以夸张的方式表达。在本实施例的说明中，第一、第二、内、外、上、下等表达作为相互表示相对性的顺序或位置、方形等的，其技术含义不应局限于词典上的含义。
图2为表示本发明第一实施例的背光装置的剖视图。
参照图2，第一实施例的背光装置包括：光源模块100，在基板110上安装有多个LED元件120；导光部200，对LED元件120进行密封，并在基板110上以规定的厚度形成；反射片300，介于基板110和导光部200之间；以及反射图案400，形成于导光部200的上部面。并且，虽然未图示，但背光装置还包括配置于导光部200的上部的光学片，并且在光学片的上部配置液晶面板来构成显示装置。
在如上所述结构的背光单元中，从LED元件120射出的点光源的光一边经过导光部200，一边得到扩散及散射，并借助导光部200的上部的反射图案400来向下侧反射，之后重新反复进行在下侧的反射片300得到反射的过程，并转换为整体均匀的面光源的光，从而从导光部200的上部面的出光面200a射出。
具体观察如下，光源模块100作为背光装置的光源，LED元件120以朝横向、竖向、对角线或任意方向形成规定间隔的方式在基板110上安装多个。在基板110印刷有规定的电路，LED元件120包括朝向上侧照射光的顶视图(top view)方式的元件。从各LED元件120射出的光向导光部200的内部入射。
导光部200一边对LED元件120进行密封，一边提取LED元件120的光，并且，在向导光部200的整个区域扩散所提取的光后，引导向上部面射出。导光部200可通过使用光源模块100作为插入物的注塑成型(injection molding)或点胶成型(dispensing molding)或热熔成型(hot melt molding)等工序与光源模块100形成为一体型。因此，从LED元件120射出的光无需经由空气层而直接向导光部200入射，从而还可以防止由折射率差异引起的光损耗。
并且，导光部200由具有高透明性的材料构成，使得内部的光损耗最小化，作为一例，可以由包含Glass、Sapphire、PMMA、PUA、PET、PI、PO、PVC、PC、PE、PP、PS、Si、SiOx、Al、Al2Ox、ZnO、POE、EVA、环氧基中的一种以上的透明材料构成(x为任意的自然数)。并且，导光部200由折射率低于LED元件120的透明材料构成，而本实施例的导光部200的折射率为1.33至1.7。
反射片300配置于基板110和导光部200之间，即，基板110的上部面，并且，分布于导光部200的内部或在反射图案400中重新向上侧反射向下侧反射的光，从而向导光部的上部面的出光面200a射出。反射片300可以由具有高反射率的薄片或膜与基板110的上部面相结合或由具有高反射率的物质涂敷于基板110的上部面来形成。
反射图案400阻断在LED元件120的上侧基于点光源的热点(hot spot)，并反射从LED元件120向垂直上侧射出的光，从而在导光部200的整个区域射出均匀亮度的光。反射图案400在与LED元件120相对应的位置形成于导光部200的上部面。即，反射图案400在以1:1的比例与各LED元件120相对应的位置位于LED元件120的垂直上部，并在导光部200的上部面朝横向、竖向、对角线或任意方向形成规定间隔来形成多个。
反射图案400可以由具有高反射率的物质涂敷于导光部200的上部面来形成。构成反射图案400的光反射物质可包含Ag、TiO2、ZnO、Si、SiO2、Al2O3、Al中的一种以上。
在如上所述结构的本发明中，从LED元件120射出的光不经过空气层(参照图1的“A”)而直接向导光部200入射，因而不会出现由LED元件120和空气层之间的折射率差异引起的光损耗。并且，在向导光部200入射的光因反射图案400而得到反射的过程中，不会经由导光部200和空气层(图1的“A”)而直接向反射片300反射，从而在导光部200和空气层之间也不会发生由折射率差异引起的光损耗。因此，本发明的背光装置可提高从LED元件120射出的光的提取效率。
图3为表示本发明第二实施例的背光装置的剖视图。
参照图3，第二实施例的背光装置包括：第一导光部210，由导光部200对LED元件120进行密封，并在上述第一导光部210的上部面形成反射图案400；以及第二导光部220，在第一导光部210的上部面保护反射图案400，光源模块100和反射片300形成与第一实施例相同的结构。
第一导光部210一边对LED元件120进行密封，一边提取LED元件120的光，并在向第一导光部210的整个区域第一次扩散所提取的光后，引导向上部面射出。第一导光部210可通过使用光源模块100作为插入物的注塑成型或点胶成型或热熔成型(hot melt molding)等工序与光源模块100形成为一体型。因此，从LED元件120射出的光无需经由空气层而直接向第一导光部210入射，从而还可以防止由折射率差异引起的空气层中的光损耗。
并且，第一导光部210由折射率低于LED元件120的透明材料构成，而本实施例的第一导光部210的折射率为1.33至1.7。
第二导光部220在第一导光部210的上部面具有规定的厚度，并与第一导光部210形成为一体。第二导光部220一边对反射图案400进行密封来实施保护，一边扩散经由第一导光部210来向上侧行进的光，从而从上部面的出光面200a射出更为均匀的光。
第一导光部210及第二导光部220由具有高透明性的材料构成，作为一例，可以由包含Glass、Sapphire、PMMA、PUA、PET、PI、PO、PVC、PC、PE、PP、PS、Si、SiOx、Al、Al2Ox、ZnO、POE、EVA、环氧基中的一种以上的透明材料构成(x为任意的自然数)。
图4为表示本发明第三实施例的背光装置的剖视图。
参照图4，在第三实施例的背光装置中，反射图案400呈立体结构，光源模块100、导光部200及反射片300形成与第一实施例或第二实施例相同的结构。
本实施例的反射图案400向侧面反射从LED元件120向垂直上侧射出的光，以便均匀地分布于导光部200的整个区域。反射图案400形成3D结构的立体形状来具有倾斜结构的反射面410。而优选地，用于此的反射图案400的纵向剖面呈倒锥体形状。其中，倒锥体形状是指越朝向下侧，直径越相对变窄，使得光能够朝向侧面倾斜方向反射的形状，顶角可呈具有规定曲率的弯曲形状，并包括半球形或半椭圆形。并且，反射图案400的横截面可呈圆形、四边形、多边形等多种形状。
这种反射图案400可以在导光部200的上部面以凹陷的方式形成凹版的空腔(cavity)210内填充光反射物质来形成。反射图案400可在空腔的内部的所有区域填充光反射物质，或者可沿着空腔的表面涂敷而成。
在具有立体结构的反射图案400的背光装置中，从LED元件120向垂直上侧射出的光L1在反射图案400的反射面410向倾斜方向反射之后L2，在反射片300重新得到反射，并向反射图案400之间的出光面200a射出L3。因此，本实施例的背光装置使从LED元件120向垂直上侧射出的光得到反射的过程实现最小化来射出，从而使反射过程中出现的光损耗最小化。
并且，由于本实施例的背光装置即使厚度变薄，也不会出现由反射引起的光损耗，因此，既有利于背光装置的超薄化，又可以呈现高的亮度。在本实施例的背光装置中，LED元件120和反射图案400可形成0.05mm至20mm的间隔。
如上所述，虽然示出本发明的例示性的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的普通技术人员可以实施多种变形和其他实施例。这种变形和其他实施例均被发明要求保护范围所考虑和包含，从而视为不脱离本发明的真正的宗旨和范围。

Claims (5)

1.一种显示用背光装置，其特征在于，包括：
光源模块，在基板上安装多个光源，用于向上述光源模块的上部射出光；
第一导光部，密封上述光源并与上述基板相结合，用于提取并透射上述光源的光，且由透明材料制成；
多个反射图案，在与上述光源的位置相对应的位置形成于上述第一导光部的上部面，使得上述光源的垂直成分的光向倾斜方向反射；以及
反射片，介于上述基板和上述第一导光部之间，使得从上述反射图案射的光得到反射，并向上述导光部的上部面射出。
2.根据权利要求1所述的显示用背光装置，其特征在于，还包括第二导光部，上述第二导光部一边覆盖上述反射图案，一边形成于上述第一导光部的上部面。
3.根据权利要求1所述的显示用背光装置，其特征在于，上述第一导光部由折射率低于上述光源的折射率的透明材料构成。
4.根据权利要求1所述的显示用背光装置，其特征在于，上述反射图案呈具有倾斜结构的反射面的立体形状，用于向倾斜方向反射垂直成分的光。
5.根据权利要求4所述的显示用背光装置，其特征在于，上述反射图案填充于上述第一导光部的上部面的凹版腔或涂敷于上述第一导光部的上部面的凹版腔。
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