發(fā)光單元及背光組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)光單元和具有該發(fā)光單元的背光組件。該背光組件包括發(fā)光單元、反射片和底蓋。該發(fā)光單元包括發(fā)射光的光源和光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)在發(fā)光單元發(fā)射的光最初行進(jìn)的方向上與該光源間隔開(kāi)。該光學(xué)系統(tǒng)具有彎曲形狀，該彎曲形狀反射光源發(fā)射的光的一部分并透射光源發(fā)射的光的剩余部分。該反射片設(shè)置在該發(fā)光單元之下，以再次反射被光學(xué)系統(tǒng)反射的光。該底蓋容納該發(fā)光單元和反射片。于是，該發(fā)光單元的光擴(kuò)散角變寬。
【專利說(shuō)明】發(fā)光單元及背光組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種發(fā)光單元，更具體地說(shuō)，涉及一種具有大的光擴(kuò)散角的發(fā)光單元，具有該發(fā)光單元的背光組件，以及具有該背光組件的顯示設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如液晶顯示設(shè)備、電泳顯示設(shè)備、電潤(rùn)濕顯示設(shè)備等的非自發(fā)光顯示設(shè)備利用單獨(dú)的背光組件來(lái)產(chǎn)生光，用于觀看顯示設(shè)備上顯示的圖像。
[0003]背光組件可以是邊緣照明型背光組件或直接照明型背光組件，所述邊緣照明型背光組件中，顯示面板從其側(cè)邊緣被照明，而在所述直接照明型背光組件中，顯示面板從后面被照明。
[0004]直接照明型背光組件不需要用于邊緣照明型背光組件的導(dǎo)光板和熱排放部件，因此直接照明型背光組件的制造成本相對(duì)低。另外，直接照明型背光組件中的光損失可以小于邊緣照明型背光組件中的光損失，使得對(duì)于給定的背光功率水平，直接照明型背光組件可以提供比邊緣照明型背光組件的亮度水平更高的亮度水平。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)提供一種能夠增大光擴(kuò)散角并且具有降低的制造成本的發(fā)光單元。
[0006]本公開(kāi)提供一種具有該發(fā)光單兀的背光組件。
[0007]本公開(kāi)提供一種具有該背光組件的顯示設(shè)備。
[0008]本發(fā)明概念的多個(gè)實(shí)施方式提供了一種發(fā)光單兀，該發(fā)光單兀包括光源和光學(xué)系統(tǒng)，該光源發(fā)射光。所述光學(xué)系統(tǒng)在從所述光源發(fā)射的光行進(jìn)的方向上與所述光源間隔開(kāi)設(shè)置，并且所述光學(xué)系統(tǒng)具有彎曲形狀，其反射從所述光源發(fā)射的光的一部分并透射從所述光源發(fā)射的光的剩余部分。
[0009]相對(duì)于所述光自所述光源行進(jìn)的方向，所述光學(xué)系統(tǒng)具有凹陷形狀。所述發(fā)光單元具有等于或大于約150度且小于或等于約180度的光擴(kuò)散角。所述發(fā)光單元的光擴(kuò)散角和正面出光率被獨(dú)立地控制。
[0010]本發(fā)明概念的多個(gè)實(shí)施方式提供了一種背光組件，該背光組件包括發(fā)光單元、反射片和底蓋。所述發(fā)光單兀包括發(fā)射光的光源和光學(xué)系統(tǒng)。
[0011]所述光學(xué)系統(tǒng)沿著所述光從所述光源行進(jìn)的方向與所述光源間隔開(kāi)設(shè)置，并且所述光學(xué)系統(tǒng)具有彎曲的形狀，其反射從所述光源發(fā)射的光的一部分并透射從所述光源發(fā)射的光的剩余部分。所述反射片設(shè)置在所述發(fā)光單元之下，再次反射由所述光學(xué)系統(tǒng)反射的光。所述底蓋容納所述發(fā)光單元和所述反射片。
[0012]所述反射片包括彎曲部分，當(dāng)在平面圖中觀察時(shí)，所述彎曲部分覆蓋所述發(fā)光單元；且所述彎曲部分相對(duì)于光自所述光源行進(jìn)的方向具有凸起形狀。
[0013]所述底蓋包括底部和從所述底部豎直延伸的側(cè)壁。所述底部包括支撐所述彎曲部分的突起部分，并且所述突起部分相對(duì)于所述光自所述光源行進(jìn)的方向具有凸起形狀。
[0014]本發(fā)明概念的多個(gè)實(shí)施方式提供了一種顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備包括顯示圖像的顯示面板和向所述顯示面板提供光的背光組件。所述背光組件包括上述發(fā)光單元、反射片和底蓋。
[0015]根據(jù)上述，由于發(fā)光單元的光擴(kuò)散角變寬，所需要的發(fā)光單元的數(shù)量減少，由此降低發(fā)光單元和背光組件的制造成本。
[0016]另外，所述發(fā)光單元的光擴(kuò)散角和正面出光率可以彼此獨(dú)立地被控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]本公開(kāi)的上述和其他方面將通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述并在結(jié)合附圖考慮時(shí)變得更容易理解，圖中:
[0018]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的背光組件的分解透視圖；
[0019]圖2是沿著圖1的線Ι-1'截取的橫截面圖；
[0020]圖3是曲線圖，其示出作為根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的發(fā)光單元的光發(fā)射角的函數(shù)的亮度；
[0021]圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)一示例性實(shí)施方式的背光組件的橫截面圖；以及
[0022]圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的顯示設(shè)備的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]將理解到:當(dāng)一元件或?qū)颖环Q為“在”另一元件或?qū)印吧稀?、“連接至”另一元件或?qū)?、或“?lián)接至”另一元件或?qū)訒r(shí)，它可以直接在所述另一元件或?qū)由?、直接連接至所述另一元件或?qū)?、或直接?lián)接至所述另一元件或?qū)?，或者可以存在居間元件或?qū)?。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相同的附圖標(biāo)記可以標(biāo)示相同的元件。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一個(gè)或更多個(gè)的任意和所有組合。
[0024]下面，將參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
[0025]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的背光組件1000的分解透視圖，圖2是沿圖1的線1-1’截取的橫截面圖。
[0026]參照?qǐng)D1和2，背光組件1000包括發(fā)光單元100、反射片200、底蓋300和光學(xué)片400。
[0027]發(fā)光單兀100包括發(fā)射光的光源110、光學(xué)透鏡120和光學(xué)系統(tǒng)130。
[0028]光源110響應(yīng)從外部源(未示出)施加的驅(qū)動(dòng)電壓而發(fā)射光。光源110可以是但不局限于發(fā)光二極管。發(fā)光單元100包括至少一個(gè)光源110。為了提供簡(jiǎn)單視圖的目的，在圖1和2中僅僅示出了一個(gè)光源110。光源110相對(duì)于垂直于光源110的光軸LZ以預(yù)定角度發(fā)射光。在本發(fā)明的一不例性實(shí)施方式中，光源I1可以主要在一方向上發(fā)射光,該方向可以是例如光軸LZ的方向。
[0029]光學(xué)透鏡120設(shè)置在光源110和光學(xué)系統(tǒng)130之間。自光源110發(fā)射的光入射到光學(xué)透鏡120中。光學(xué)透鏡120具有如圖1和2所示的相對(duì)于光軸LZ對(duì)稱的形狀，具有均勻的厚度，并且具有半球形形狀，該半球形形狀中上表面和下表面具有彼此不同的曲率半徑。但是，發(fā)光單元100的構(gòu)造不局限于所示示例。
[0030]光學(xué)透鏡120拓寬了從光源110發(fā)射的光的擴(kuò)散角。例如，光學(xué)透鏡120可以用于在更大的角度上擴(kuò)散從其發(fā)出的光。光學(xué)透鏡120折射從光源110發(fā)出的光的一部分。被折射的光以與光軸LZ的角度實(shí)質(zhì)不同的角度行進(jìn)。在從光源110發(fā)射的光中，在不同于光軸LZ的方向上行進(jìn)的光LI在穿過(guò)光學(xué)透鏡120的同時(shí)被折射。在這種情況下，在從光源發(fā)射的光中，在與光軸LZ —致的方向上行進(jìn)的光Lc持續(xù)沿著光軸LZ的方向行進(jìn)，而不會(huì)被光學(xué)透鏡120折射。光學(xué)透鏡120可以由折射率等于或大于I的透明材料形成。
[0031]光學(xué)透鏡120設(shè)置在與光源110相同的層上,但是沿著光軸LZ的方向光學(xué)透鏡120設(shè)置成與其上設(shè)置光源110的層(例如圖1和2中的反射片200)間隔開(kāi)。在這種情況下，透鏡支架(未示出)可以設(shè)置在光學(xué)透鏡120和反射片200之間，以支撐光學(xué)透鏡120。
[0032]此外，當(dāng)光源110發(fā)射的光的擴(kuò)散角自身足夠大時(shí)，可以省略光學(xué)透鏡120。
[0033]光學(xué)系統(tǒng)130設(shè)置在光源110和光學(xué)透鏡120之上并與光源110和光學(xué)透鏡120間隔開(kāi)。光學(xué)系統(tǒng)130反射入射到其上的光的一部分，并且透射入射到其上的光的剩余部分。光學(xué)系統(tǒng)130可以由半透明材料形成。被光學(xué)系統(tǒng)130反射的光L2自光學(xué)系統(tǒng)130向下行進(jìn)，并且被反射片200第二次反射。穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)130透射的光在自光源110出射的光行進(jìn)的方向上行進(jìn)。
[0034]光學(xué)系統(tǒng)130可以具有彎曲的形狀和均勻的厚度。光學(xué)系統(tǒng)130的上表面對(duì)應(yīng)于具有第一曲率半徑的球的表面的一部分，而光學(xué)系統(tǒng)130的下表面對(duì)應(yīng)于具有第二曲率半徑的球的表面的一部分，所述第二曲率半徑不同于第一曲率半徑。光學(xué)系統(tǒng)130相對(duì)于從光源110發(fā)射的光行進(jìn)的路徑具有凹陷形狀。于是，當(dāng)假設(shè)基本上平行于光軸LZ的第一基準(zhǔn)線LZl是基準(zhǔn)軸時(shí)，入射到光學(xué)系統(tǒng)130上的光相對(duì)于第一基準(zhǔn)線LZl的反射角Θ 2大于入射到光學(xué)系統(tǒng)130上的光相對(duì)于第一基準(zhǔn)線LZl的入射角Θ I。
[0035]自光源110發(fā)出的光的一部分穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)130透射，并且從光學(xué)系統(tǒng)130向上行進(jìn)，而從光源I1發(fā)射的光的剩余部分在被光學(xué)系統(tǒng)130反射之后，自光學(xué)系統(tǒng)130向下行進(jìn)。
[0036]從光源110發(fā)射的光的光擴(kuò)散角被光學(xué)系統(tǒng)130和反射片200擴(kuò)大。
[0037]發(fā)光單兀100還包括光學(xué)系統(tǒng)支架140。光學(xué)系統(tǒng)支架140設(shè)置在反射片200和光學(xué)系統(tǒng)130之間?？梢允褂枚鄠€(gè)光學(xué)系統(tǒng)支架。光學(xué)系統(tǒng)支架140支撐光學(xué)系統(tǒng)130，并且將光學(xué)系統(tǒng)130與光源110和光學(xué)透鏡120分離。圖1和2示出四個(gè)光學(xué)系統(tǒng)支架140，每個(gè)光學(xué)系統(tǒng)支架140具有柱狀，但是光學(xué)系統(tǒng)支架140的數(shù)量和形狀不局限于在此圖示和描述的構(gòu)造。同時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)支架140和光學(xué)系統(tǒng)130可以彼此一體地形成。
[0038]反射片200設(shè)置在底蓋300的內(nèi)表面上，并且位于光源110的下部。反射片200反射入射于其上的光的大部分。尤其是，反射片200反射由光學(xué)系統(tǒng)130反射的光，以允許光向上行進(jìn)。
[0039]反射片200包括彎曲部分210，當(dāng)在平面圖中觀察時(shí)，該彎曲部分210覆蓋發(fā)光單元100。發(fā)光單元100設(shè)置成與彎曲部分210重疊。例如，當(dāng)在平面圖中觀察時(shí)，彎曲部分210具有比光學(xué)系統(tǒng)130的面積大的面積。
[0040]相對(duì)于從光源110發(fā)射的光行進(jìn)的方向，所述彎曲部分210具有凸起形狀。被光學(xué)系統(tǒng)130反射的光L2被彎曲部分210再次反射。當(dāng)假設(shè)基本上平行于光軸LZ的第二基準(zhǔn)線LZ2是基準(zhǔn)軸時(shí)，被光學(xué)系統(tǒng)130反射的光L2相對(duì)于第二基準(zhǔn)線LZ2的反射角Θ 4大于被光學(xué)系統(tǒng)130反射的光L2相對(duì)于第二基準(zhǔn)線LZ2的入射角Θ 3。
[0041]從光源110發(fā)射的光的光擴(kuò)散角被彎曲部分210擴(kuò)大。
[0042]反射片200可以包括通過(guò)將白色顏料添加到樹(shù)脂(例如聚酯)中而形成的膜或者其中分布有氣泡的膜。但是，反射片可以具有其他布置。
[0043]底蓋300內(nèi)具有容納空間，并且發(fā)光單元100和反射片200被構(gòu)造成容納在該容納空間中。
[0044]底蓋300包括底部310和從底部310的邊緣豎直延伸的側(cè)壁320。在圖1和2中，側(cè)壁320的內(nèi)表面和外表面相對(duì)于底部310豎直延伸。但是，可以使用其他結(jié)構(gòu)的底蓋。例如，側(cè)壁320的內(nèi)表面可以相對(duì)于底部310傾斜。
[0045]底部310包括突起部分311，該突起部分311具有對(duì)應(yīng)于彎曲部分210的形狀。
[0046]當(dāng)在平面圖中觀察時(shí)，突起部分311具有與彎曲部分210的面積相等的面積。另夕卜，突起部分311相對(duì)于從光源110發(fā)射的光行進(jìn)的方向具有凸起形狀。該突起部分311支撐彎曲部分210。
[0047]側(cè)壁320包括形成在其上端部分的臺(tái)階部分，光學(xué)片400設(shè)置在側(cè)壁320的臺(tái)階部分上。
[0048]光學(xué)片400包括依次堆疊的擴(kuò)散片410、聚光片420和保護(hù)片430。擴(kuò)散片410擴(kuò)散入射于其上的光。聚光片420提高由擴(kuò)散片410擴(kuò)散的光的亮度。保護(hù)片430保護(hù)聚光片420并確保視角。圖1和2中，光學(xué)片400包括三個(gè)片，但是片的數(shù)量不局限于三個(gè)。
[0049]圖3是曲線圖，其示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的發(fā)光單元的作為光發(fā)射角的函數(shù)的亮度和替代的發(fā)光單元的作為光發(fā)射角的函數(shù)的亮度。
[0050]在圖3中，替代的發(fā)光單元的亮度被細(xì)實(shí)線表示，而根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的發(fā)光單元的亮度由粗實(shí)線表示。
[0051]當(dāng)假設(shè)從光源沿著光軸方向行進(jìn)的光的角度基本上等于零時(shí)，分別具有最大亮度Amax的兩個(gè)角之間的角范圍被稱為光擴(kuò)散角，即峰值至峰值(P2P)，并且以零度角發(fā)射的光的亮度Al和A2相對(duì)于最大亮度Amax的比被稱為正面出光率，即中心對(duì)峰值(C2P)。
[0052]光擴(kuò)散角和正面出光率可用于測(cè)試背光組件的性能。當(dāng)光擴(kuò)散角大時(shí)，被一個(gè)發(fā)光單元所覆蓋的區(qū)域變得更寬，并且所需要的發(fā)光單元的數(shù)量減少。于是，背光組件可以以更低的成本制造。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式為此提供了更寬的光擴(kuò)散角。正面出光率表示以垂直角發(fā)射的光相對(duì)于從光源發(fā)射的光的比率，因此正面出光率被適當(dāng)設(shè)計(jì)以在光擴(kuò)散角的范圍內(nèi)提供均勻的亮度。
[0053]在替代的發(fā)光單元的情況下，存在對(duì)從光源發(fā)射的光能夠被折射的限制。例如，替代的光發(fā)射被限制至小于約150度的光擴(kuò)散角。另外，光擴(kuò)散角和正面出光率(Al/Amax)不是獨(dú)立控制的。結(jié)果，當(dāng)光擴(kuò)散角被設(shè)計(jì)成具有最大范圍時(shí)，正面出光率(Al/Amax)被確定為具有與基準(zhǔn)值分離的值，而相反，當(dāng)正面出光率(Al/Amax)被設(shè)計(jì)成具有基準(zhǔn)值時(shí)，光擴(kuò)散角被確定成具有小于最大范圍的范圍。
[0054]在根據(jù)本示例性實(shí)施方式的發(fā)光單元的情況下，由于被光學(xué)系統(tǒng)130和具有彎曲部分210的反射片200控制，光擴(kuò)散角具有等于或大于約150度且小于或等于約180度的范圍。另外，光擴(kuò)散角被光學(xué)系統(tǒng)和反射片的反射和再反射確定，且正面出光率(A2/Amax)由光學(xué)系統(tǒng)的光透射率確定。因此，根據(jù)本示例性實(shí)施方式的發(fā)光單元可以獨(dú)立地控制光擴(kuò)散角和正面出光率(A2/Amax)。
[0055]圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的背光組件的橫截面圖。在圖4中，相同的附圖標(biāo)記可以標(biāo)識(shí)圖2中相同的元件，因此將省略對(duì)相同元件的詳細(xì)描述。
[0056]參照?qǐng)D4，背光組件1100包括反射片250和底蓋350。底蓋350包括底部351和側(cè)壁352。
[0057]反射片250和底部351形成為具有平坦形狀。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施方式，雖然反射片250和底部351具有平坦形狀，但是由于光學(xué)系統(tǒng)130和反射片250,從光源發(fā)射的光的光擴(kuò)散角變寬。
[0059]圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的一示例性實(shí)施方式的顯示設(shè)備10的透視圖。
[0060]參照?qǐng)D5，顯示設(shè)備10包括背光組件1000和顯示面板2000。
[0061]背光組件1000為顯示面板2000提供光。由于背光組件1000已經(jīng)參照?qǐng)D1至3詳細(xì)描述過(guò)，因此省略對(duì)它的詳細(xì)描述。
[0062]顯示面板2000利用從背光組件1000提供的光來(lái)顯示圖像。顯示面板2000可以是非自發(fā)光顯示面板，諸如液晶顯示面板、電泳顯示面板、電潤(rùn)濕顯示面板等等。
[0063]雖然已經(jīng)在此描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施方式，但是要理解，本發(fā)明不應(yīng)局限于這些示例性實(shí)施方式，而是在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能做出各種變型和修改。
[0064]本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2013-0027935號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的內(nèi)容由此通過(guò)引用整體結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光單兀，包括: 光源，其主要在第一方向上發(fā)射光；以及 光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于所述第一方向與所述光源間隔開(kāi)，所述光學(xué)系統(tǒng)具有彎曲形狀，并且反射從所述光源發(fā)射的光的一部分并且透射從所述光源發(fā)射的光的剩余部分。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于所述第一方向具有凹陷形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元，還包括設(shè)置在所述光源和所述光學(xué)系統(tǒng)之間的光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡折射從所述光源發(fā)出的光的一部分，從而拓寬從所述光源發(fā)射的光的擴(kuò)散角。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元，其中，所述光源的光擴(kuò)散角和正面出光率彼此獨(dú)立地被控制。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括半透明材料。
6.一種背光組件，包括: 發(fā)光單兀，所述發(fā)光單兀包括主要在第一方向上發(fā)射光的光源和相對(duì)于所述第一方向與所述光源間隔開(kāi)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)具有彎曲形狀，并且反射從所述光源發(fā)射的光的一部分并透射從所述光源發(fā)射的光的剩余部分； 反射片，所述反射片設(shè)置在所述發(fā)光單元之下，以反射已經(jīng)被所述光學(xué)系統(tǒng)反射過(guò)的光；以及 底蓋，所述底蓋被構(gòu)造成容納所述發(fā)光單元和所述反射片。
7.如權(quán)利要求6所述的背光組件，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于所述第一方向具有凹陷形狀。
8.如權(quán)利要求6所述的背光組件，其中，所述發(fā)光單元還包括至少一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)支架，所述至少一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)支架設(shè)置在所述反射片上并支撐所述光學(xué)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求6所述的背光組件，其中，所述發(fā)光單元具有大于或等于150度且小于或等于180度的光擴(kuò)散角。
10.如權(quán)利要求6所述的背光組件，其中，所述發(fā)光單元的光擴(kuò)散角和正面出光率彼此獨(dú)立地被控制。
【文檔編號(hào)】F21V13/04GK104048213SQ201310460635
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】呂東珉, 芮相憲 申請(qǐng)人:三星顯示有限公司