本發明涉及控制從發光裝置發射的光的光學構件。

背景技術：

液晶顯示器(LCD)是以下裝置：其將從各種類型的裝置中產生的各種類型的電信息轉換成視覺信息，并且利用液晶透光率隨所施加的電壓的變化來顯示該視覺信息。

因為LCD并非自發光，所以LCD設置有背光單元(BLU)，其用作向顯示圖像的液晶面板的背面提供光的發光裝置。

可以基于整體用作光源的發光二極管(LED)的位置而將BLU分成側光式或直下式。

在側光式BLU中，光源LED設置在導光板的側表面處，并且導光板利用來自LED的光通過全內反射等來照射液晶面板。

直下式BUL使用擴散板而非導光板，并且LED設置在液晶面板后方。因此，液晶面板的背面被LED光照射。

近來，對用于降低成本、減少功耗以及輕量化的直下式BLU的研究在積極進行中。作為研究任務，正在開發能夠使用較少的光源來覆蓋寬的區域的反射式透鏡。

然而，當BLU的厚度為10mm或小于10mm時，透鏡的中心變亮，導致產生Mura的問題。

技術實現要素：

技術問題

本發明涉及提供一種減小Mura以增強亮度均勻性的光學構件以及包括該光學構件的背光單元。

解決方案

本發明的一個方面提供了一種光學構件，其包括：透鏡，其具有第一光學表面、面對第一光學表面的第二光學表面、以及連接第一光學表面和第二光學表面的第三光學表面；以及蓋，其設置在第二光學表面上并且具有在5％至30％的范圍內的透光率。

本發明的一個方面提供了一種背光單元，其包括：驅動基板、設置在驅動基板上的多個發光裝置、以及控制從多個發光裝置發射的光的分布的多個光學構件，其中，光學構件包括：透鏡，其具有從發光裝置發射的光入射在其上的第一光學表面、面對第一光學表面的第二光學表面、以及連接第一光學表面和第二光學表面的第三光學表面；以及蓋，其設置在第二光學表面上并且具有在5％至30％的范圍內的透光率。

有益效果

根據本發明，通過在透鏡上設置蓋來減少光集中在透鏡的中心部上的現象，并且從而可以實現亮度均勻性。

因此，可以使被一個發光裝置和光學構件覆蓋的區域增加。

附圖說明

圖1是根據本發明的一種實施方式的光學構件的概念圖；

圖2是用于描述根據本發明的一種實施方式的蓋的透光率的適合范圍的視圖；

圖3是根據本發明的一種實施方式的蓋的概念圖；

圖4是根據本發明的一種實施方式的擴散圖案的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；

圖5是用于描述根據本發明的一種實施方式的測量擴散圖案的表面光澤度的方法的視圖；

圖6是用于描述根據本發明的一種實施方式的蓋的粘合層的視圖；

圖7是用于描述根據本發明的一種實施方式的通過應用光學構件來減少Mura效應的視圖；

圖8是根據本發明的一種實施方式的蓋的修改示例；

圖9是根據本發明的一種實施方式的液晶顯示器的分解透視圖；以及

圖10是沿線A-A’截取的根據本發明的一種實施方式的背光單元的截面圖。

具體實施方式

由于本發明適用于實施方式的各種修改和替選形式，所以將結合附圖描述某些具體實施方式。然而應當理解，本發明不限于所述具體實施方式，而是涵蓋落入本發明的技術精神和范圍內的所有修改、等同內容、以及替選方案。

雖然術語“第一”、“第二”等可以用于描述各種元件，但是這些元件不受這些術語限制。這些術語僅用來區分一個元件與另一元件。例如，在不脫離示例性實施方式的范圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。術語“以及/或者”包括關聯列舉項中的一個或更多個的任意以及所有組合。

另外，給出或可互換地使用以下描述中使用的添加至元件的包括“模塊”和“單元”的詞尾術語僅用于方便地描述說明書，并且其自身不具有可區別的含義或作用。

應當理解，當提及一個元件被“連接”或“耦接”至另一元件時，其可以直接連接或耦接至另一元件，或者可以存在中間元件。相比之下，當提及一個元件被“直接連接”或“直接耦接”至另一元件時，不存在中間元件。

本文中用來描述本發明的實施方式的術語非意在限制本發明的范圍。如本文中所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式“a”、“an”和“the”意在包括復數形式。還應理解，詞語“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”當在本文中被使用時，指明存在所陳述的特征、整數、步驟、操作、元件、部件、和/或它們的組合，但不排除存在或添加一個或更多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組合。

除非另有定義，否則本文中所使用的包括技術術語和科學術語的所有術語的含義均與本發明所屬技術領域普通技術人員通常理解的含義相同。還應當理解，諸如在常用字典中定義的術語應當被解釋為含義均與其在相關技術的上下文中的含義一致，而不應當被解釋為理想化或過于正式的意義，除非在本文中清楚地這樣定義。

下文中，將參照附圖詳細描述本發明的實施方式。在參照附圖的描述中，將使用相同的附圖標記表示相同的元件而不管附圖編號，并且將省略重復的描述。

圖1是根據本發明的一種實施方式的光學構件的概念圖，圖2是用于描述根據本發明的一種實施方式的蓋的透光率的適合范圍的視圖。

參照圖1，根據本發明的光學構件200包括光學透鏡210以及設置在光學透鏡210的上部上的用于控制朝向光學透鏡210的上部發射的光量的蓋220。

光學透鏡210包括第一光學表面211、面對第一光學表面211的第二光學表面212、以及連接第一光學表面211和第二光學表面212的第三光學表面213。

第一光學表面211可以是從發光裝置100發射的光入射的光入射表面。第一光學表面211可以具有平面表面或彎曲表面。第一光學表面211的形狀沒有特別限制。

第二光學表面212是沿光軸(OA)的方向與第一光學表面211分開設置的頂表面，并且可以通過使入射光的一部分朝向第三光學表面213反射來控制光學路徑。第二光學表面212可以包括朝向第一光學表面211凹陷的中心部212a、連接至第三光學表面213的邊緣部212c、以及連接中心部212a和邊緣部212c的彎曲部212b。

彎曲部212b可以使移動路徑相對于OA的角度等于或大于預定角度的光L1朝向第三光學表面213反射，并且使移動路徑相對于OA的角度等于或小于預定角度的光L2透過。彎曲部212b可以具有適合的曲率以具有要求的透光率。然而，其不必限于此，并且彎曲部212b可以使從所有角度入射的光透過。

邊緣部212c連接彎曲部212b和第三光學表面213，并且可以具有通過其可以固定蓋220的平面表面。為了提供足夠的粘合空間，邊緣部212c的平面表面的寬度W的范圍可以是約0.5mm至1mm。然而，其不一定限于此，并且還可以形成從邊緣部212c和第三光學表面213接合在一起的點向外突出的凸緣(未示出)，以提供蓋的接觸表面。

從第一光學表面211突出的支承部214形成可以在第一光學表面211下方設置發光裝置100的間隙。支承部214可以與透鏡210的第一光學表面211一體形成但不一定限于此，并且支承部214可以被分開制造并且附接至第一光學表面211。

第一光學表面211可以包括可以容納發光裝置100的凹槽。這樣的透鏡可以是發光裝置100的一部分容納在透鏡210中的集成光學透鏡(IOL)型。

當穿過第二光學表面212的光L2的量變大時，產生熱點，并且亮度均勻性劣化。因此，蓋220通過吸收、反射、或折射從透鏡210的第二光學表面212入射的光L2的一部分來控制發射光L21的量。因此，防止了光集中在透鏡200的中心區的現象。

相對于穿過第二光學表面212的光L2為100％，蓋220可以將穿過其的光L21控制成僅5％至30％。參照圖2(A)，當蓋220的透光率小于5％時，發生在透鏡210的中心P處觀察到暗色區域的問題，并且參照圖2(B)，當透光率超過30％時，發生在透鏡210的中心P處產生熱點的問題。當蓋220的透光率被控制在5％至30％的范圍內時，Mura減小，并且亮度均勻性可以得到提高。

圖3是根據本發明的一種實施方式的蓋的概念圖，圖4是根據本發明的一種實施方式的擴散圖案的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，并且圖5是用于描述根據本發明的一種實施方式的測量擴散圖案的表面光澤度的方法的視圖。

參照圖3，蓋220包括基底基板221、形成在基底基板221的光入射表面221b上的粘合層222、以及設置在基底基板221的發光表面221a上的擴散圖案223。

基底基板221可以是通過使聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)等硬化而獲得的膜。還可以根據需要形成單獨的涂覆層以增強基底基板221的強度。

基底基板221的厚度可以在100μm至1000μm的范圍內。由于透鏡210的第二光學表面212的中心通常凹陷并且直徑為約10mm至30mm，所以當基底基板221的厚度小于100μm時可能難以保持平坦性。另外，當厚度超過1000μm時，根據減薄的趨勢難以滿足背光單元(BLU)的可允許厚度，并且制造成本可能增加。

粘合層222形成在基底基板221的光入射表面221b上，使得蓋220可以附接至第二光學表面212的邊緣部212c或凸緣。

擴散圖案223可以形成在基底基板221的發光表面221a上。擴散圖案223可以直接形成在基底基板221上，或者分立地形成為附接至基底基板221。參照圖4，擴散圖案223可以隨機設置成使入射光擴散和/或散射。

多種擴散圖案形狀可以應用于擴散圖案223，包括微透鏡形狀、浮凸形狀、多邊形形狀等。替選地，可以附接另外的擴散膜。

在其上形成擴散圖案223的蓋220的表面光澤度可以在1％至30％的范圍內。當表面光澤度滿足1％至30％的范圍時，入射至蓋220的光可以被充分擴散，并且亮度均勻性可以得到提高。

參照圖5，可以通過以下方式來計算表面光澤度：當設置與法線S成第一角度θ1的虛擬線上的光照明器1用光照射擴散圖案223的表面時，測量入射在設置在與法線S成第二角度θ2的虛擬線上的光接收器2上的光的量。此處，第一角度θ1和第二角度θ2相對于法線S彼此相同(θ1＝θ2)。因此，表面光澤度中1％的含義可以被定義為：在光接收器2處收集的光是從光照明器1發射的光的1％。

圖6是用于描述根據本發明的一種實施方式的蓋的粘合層的視圖，圖7是用于描述根據本發明的一種實施方式的通過應用光學構件來減小Mura的效應的視圖，并且圖8是根據本發明的一種實施方式的蓋的修改示例。

參照圖6，粘合層222包括樹脂222a和透光率調節顆粒224。樹脂222a可以是丙烯酸類粘合樹脂。此處，粘合層222的粘合力可以是6牛頓/英寸或大于6牛頓/英寸。當粘合力小于6牛頓/英寸時，發生蓋220與透鏡210分開的問題。粘合力可以在6牛頓/英寸至100牛頓/英寸的范圍內。

透光率調節顆粒224可以通過吸收、反射、或折射入射光來調節蓋220的透光率。透光率調節顆粒224可以是炭黑顆粒。然而，其不一定限于此，并且可以使用能夠吸收、反射、或折射光的任何顆粒(例如，藍色顏料等)。

樹脂222a和透光率調節顆粒224可以以1:0.01至1:0.1的重量比范圍混合。例如，可以將0.04g至0.4g范圍內的透光率調節顆粒224與4.0g的樹脂222a混合。當樹脂222a與透光率調節顆粒224的重量比小于1:0.01時，蓋220的透光率變高，導致在透鏡210的中心部中產生熱點的問題(參見圖2(B))，并且當重量比超過1:0.1時，發生在透鏡210的中心部中產生暗色區域的問題(參見圖2(A))。

參見圖7，當樹脂222a和透光率調節顆粒224的重量比被調節成使得透光率為8％時，可以看出中心部212a的峰P1具有與相鄰區域類似的光量。因此，當使用根據本發明的蓋220時，具有可以去除在透鏡210的中心部處產生的Mura的優點。

然而，蓋220的結構不限于以上描述，并且可以進行多種修改。參照圖8，可以使用其中散射顆粒225和透光率調節顆粒224均勻分散的基底基板221來形成蓋220。替選地，散射顆粒225和/或透光率調節顆粒224可以分散在粘合層222中。

圖9是根據本發明的一種實施方式的液晶顯示器的分解透視圖，并且圖10是沿線A-A’截取的根據本發明的一種實施方式的背光單元的截面圖。

參照圖9和圖10，液晶顯示器(LCD)包括背光單元(BLU)10和液晶面板20。

液晶面板20是LCD的顯示部分，并且可以包括薄膜晶體管(TFT)基板、濾色器基板、以及置于這兩個基板之間的液晶層。TFT基板包括多個柵極線、與多個柵極線交叉的多個數據線、以及形成在柵極線和數據線的每個交叉處的TFT。

在液晶面板20的一側處，可以連接有驅動電路部30。

驅動電路部30包括向TFT基板的柵極線供應掃描信號的印刷電路板31、以及向TFT基板的數據線供應數據信號的印刷電路板32。

驅動電路部30通過膜上芯片(COF)、帶載封裝(TCP)等方法電連接至液晶面板20。

LCD還可以包括支承液晶面板20的面板引導器21、以及包圍液晶面板20的邊緣并且耦接至面板引導器21的上殼22。

BLU 10是耦接至液晶面板20的直下式，并且可以包括下蓋300、驅動基板110、多個發光裝置100、控制發光裝置100的光的光學構件200、以及多個光學片400。

下蓋300由金屬等形成，并且可以布置成上部開放的盒形狀。例如，金屬板等可以被彎折以形成下蓋300。

驅動基板110容納在通過彎折下蓋300而形成的空間中。另外，下蓋300執行支承光學片400和液晶面板20的功能。

驅動基板110具有板形狀，并且可以在驅動基板110上形成反射層。反射層執行反射從發光裝置100發射的光的功能以提高BLU 10的性能。

多個發光裝置100可以安裝在驅動基板110上。來自每個發光裝置100的光的分布由光學構件200控制。在圖9和圖10中，采用發光二極管(LED)作為發光裝置100的示例以供描述。

每個LED 100設置在驅動基板110上并且電連接至驅動基板110。LED 100根據從驅動基板110供應的驅動信號發光。

每個LED 100用作為點光源，并且在驅動基板110上被設置成間隔預定距離的LED 100的陣列可以形成表面光源。

每個LED 100可以布置成包括LED芯片的封裝LED的形式。每個LED 100可以發射白色光或者發射均勻分布的藍色光、綠色光、以及紅色光。

光學構件200執行以下功能：通過經由透鏡210和耦接至透鏡210的上部的蓋220控制從LED 100發射的光的光通量和透光率來提高BLU 10的亮度均勻性。

透鏡210執行以下功能：當從LED 100發射的光入射時，控制光通量以提高亮度均勻性。透鏡210可以與LED 100分開布置。另外，透鏡210可以布置成LED 100被容納在內部的IOL型。

蓋220接合至透鏡210以覆蓋透鏡210的上表面的至少一部分，并且布置成具有在5％至30％的范圍內的透光率。

蓋220使經由透鏡210入射在蓋220上的光的特定區域的光透過，即，使光的朝向對應于LED 100的中心部的區域移動的部分透過，從而可以減少光集中在對應于LED 100的中心部的區域中的現象。光學構件200的詳細配置和功能與以上描述相同。

同時，在圖9和圖10中，雖然示出了彼此分開并且以預定距離分開設置的光學構件200的實例作為示例，但是本發明的實施方式不限于此。根據本發明的實施方式，也可以實施以對應于耦接為一個結構的LED 100中的每個的預定距離布置的多個光學構件200。

光學片400包括擴散片410、第一棱鏡片420、第二棱鏡片430等，并且可以用于提高穿過光學片400的光的特性。

擴散片410使從光源部100入射的光面對液晶面板20的正面，廣泛擴散以具有均勻分布，并且照射液晶面板20。

第一棱鏡片420和第二棱鏡片430設置成彼此交叉以使擴散的光再次集中，并且將光發射至液晶面板20。

同時，需要在LED 100與透鏡210之間形成大于預定尺寸的空氣間隙，以充分實現BLU 10的亮度均勻性。另外，為了具有寬廣的亮度分布，通過減小LED 100的尺寸或擴大透鏡210的尺寸來實現亮度均勻性是必要的。

近來，隨著對非常薄的LCD的需求日益增加，一直嘗試減小LED 100與透鏡210之間的空氣間隙。然而，由于空氣間隙減小而在擴大透鏡210的尺寸方面存在限制，并且由此難以實現亮度均勻性。

特別地，當BLU 10的厚度被設計成小于10mm時，產生Mura，其中由于光集中在光源100的中心部上，所以中心部高度明亮，并且被一個光源覆蓋的區域變小。

因此，通過耦接阻擋集中在透鏡210的中心部上的光的一部分的蓋220，本發明的一種實施方式有效地減少了從LED 100發射的光集中在光學構件200的中心部上的現象，并且具有使被一個LED 100覆蓋的區域變寬的效果。

雖然結合示例性實施方式描述了本發明，但是本領域技術人員應理解，在不脫離如由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下可以對本發明進行各種變型和修改。