光单元及具有该光单元的显示装置的制作方法
专利名称：光单元及具有该光单元的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光单元及具有该光单元的显示装置。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电流转化为光的半导体发光器件。LED能够产生具有高亮度的光，因此LED已被奢侈地用作显示器件、汽车或照明器件的光源。另外，通过发光材料或通过组合具有各种颜色的LED，LED能够表现出具有优良光效的白光。
发明内容
本发明提供一种包括设置在多个发光器件上的半圆柱体透镜的光单元以及具有该光单元的显示装置。本发明提供一种包括半圆柱体透镜的光单元，该半圆柱体透镜具有在接收从多个发光器件发出的光的部件处形成的图案，本发明还提供一种具有该光单元的显示装置。根据本发明，光单元包括透镜、多个发光器件及基底，该透镜包括出光部(light exit part)和具有第一图案的入光部；所述多个发光器件在透镜的入光部之下排成阵列； 发光器件安装在该基底上。其中，透镜的入光部包括平表面，透镜的长度与透镜的宽度不同，并且透镜的入光部的第一图案布置在入光部的中心部，该第一图案沿透镜的长度形成且具有凹面形状。根据本发明，光单元包括基底、沿第一方向设置在基底上的多个发光二极管、发光二极管上的透镜、以及基底与透镜之间的粘接构件。透镜包括具有沿第一方向的第一图案的入光部、和发射通过入光部入射的光的出光部。其中透镜的入光部包括平表面，透镜的长度与透镜的宽度不同，并且透镜的入光部的第一图案布置在入光部的中心部，该第一图案沿透镜的长度形成且具有凹面形状。根据本发明，显示装置包括多个发光器件、具有沿第一方向的发光器件阵列的基底、发光器件上的透镜、包括位于透镜一侧上的导光板和光学片中的至少之一的光学构件、 以及光学构件上的显示面板。透镜包括发光器件上的入光部、具有圆柱体形并沿入光部的第一方向布置的图案、以及输出通过入光部入射的光的出光部。根据本发明的光单元及具有该光单元的显示装置，由于透镜通过出光部能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均勻性。
图1是示出根据第一实施例的发光模块的立体图；图2是示出图1的透镜的立体图；图3是示出图1的透镜的出光的示例的视图；图4是沿图1的线A-A截取的剖视图；图5是沿图1的线B-B截取的剖视图6是示出根据第二实施例的光单元的立体图；图7是示出根据第三实施例的光单元的立体图；图8是示出根据第四实施例的光单元的立体图；图9是示出根据第五实施例的光单元的立体图；图10是示出包括图9的另一发光模块的显示装置的立体图；图11是示出包括根据实施例的发光模块的显示装置的立体图；图12是示出包括根据另一实施例的发光模块的显示装置的立体图；图13是图12的侧剖视图；以及图14是示出包括根据实施例的发光模块的显示装置的立体图。
具体实施例方式在对实施例的描述中，应当理解的是，当指层(或膜)、区域、图案或结构在另一基底、另一层(或膜)、另一区域、另一垫、或另一图案“之上”或“之下”时，意指能够“直接”或 “间接”位于另一基底、层(或膜)、区域、垫或图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。 层的该位置将参考附图进行描述。为了方便描述和清楚的目的，图中所示的每层的厚度或尺寸被夸大、省略或示意性示出。而且，元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。图1是示出根据第一实施例的发光模块的立体图，图2是示出图1的透镜的立体图。图3是示出图1的透镜的出光的示例的视图，图4是沿图1的线A-A截取的剖视图。图 5是沿图1的线B-B截取的剖视图。参考图1至图5，发光模块101包括多个发光器件100和具有预定长度的透镜150。 透镜可包括半圆柱体透镜。发光器件100包括发出红光、绿光、UV(紫外线)、白光的器件中的至少一个器件。 从发光器件100发出的光可包括从发光二极管发出的光，或者与另一彩色光混合的光。发光器件100沿透镜150的X轴方向在透镜150之下排成阵列。透镜150的X轴方向可定义为透镜150的纵向。发光器件100可按均勻的间隔排列，或者可按不规则的间隔排列。透镜150在发光器件100之上且透镜的长度覆盖发光器件100。透镜150的外形例如为半球形或半圆柱体透镜形。发光器件100可设置在一个支撑构件或多个支撑构件之上。支撑构件可包括基底或热辐射板，但是本发明不限于此。发光器件100安装在基底上，并彼此串联和/或并联连接。参考图4和图5，发光器件100包括本体10、引线电极11和13、发光二极管20、 和树脂构件30。本体10可包括硅(Si)、铝(Al)、氮化铝(AlN)、AlOx, PSG(光敏玻璃)、蓝宝石(A1203)、氧化铍(BeO)、PCB (印制电路板)或各种树脂材料(例如PPA)，但是本发明不限于此。如果本体10包括导电材料，则在本体10的表面上形成绝缘层(未示)，由此防止本体10相对于其它框架短路。可以设置一个引线电极或多个引线电极。引线电极11、13 可包括表现出导电性的金属材料。例如，引线电极11、13可包括选自由钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、铬(Cr)、钽(Ta)、钼(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)、磷(P)、铝(Al)、铟(In)、钯(Pd)、 钴(Co)、硅(Si)、锗(Ge)、铪(Hf)、钌(Ru)和铁(Fe)组成的组中的至少一种，或由它们的合金组成。第一引线电极11和第二引线电极13可具有单层结构或多层结构，但本发明不限于此。引线电极11、13可通过本体10的注射成型工艺形成。在这种情况下，引线电极11、 13可穿透本体10。在本体10的上部可形成腔体30，引线电极11、13的一部分可设置在腔体30中。 在腔体30中，发光二极管20可电连接到引线电极11、13。腔体30可独立于本体10形成， 或者也可不独立于本体10形成。另外，腔体30可具有多腔体结构而不是单层腔体结构。腔体30的侧表面可倾斜，但本发明不限于此。发光二极管20上形成有树脂构件。当发光二极管20设置在腔体30中时，树脂构件可模制在腔体30中。树脂材料包括例如环氧树脂或硅的透光树脂材料(transmissive resin material) 0树脂构件可包括透光材料，该透光材料具有将发光二极管20发出的光引导至外部的低折射率(e. g.，n < 2. 3)。树脂构件的表面(即出光面)可包括凹面形状、 平面形状和凸面形状中的至少一种，但本发明不限于此。发光器件100的出光面的宽度D3可等于或小于透镜150的宽度Dl (见图1)，使得发光器件100的出光面发出的大部分光能够没有光损失地入射到透镜150。发光器件100 沿Y轴方向的长度可小于或大于透镜150的宽度D1，但本发明不限于此。发光器件100可彼此串联连接，或者若干个发光器件100可彼此并联连接，但本发明不限于此。如图1至图4所示，透镜150可具有半圆柱体形状、半球形形状或透镜150沿X轴方向的长度D2大于透镜150沿Y轴方向的宽度Dl的多边形形状。X轴方向垂直于Y轴方向，Z轴方向垂直于X轴方向或Y轴方向，由此形成输出光的方向。透镜150的长度D2可以是透镜150的宽度Dl的两倍，或者是若干个阵列的发光器件100的长度。透镜150可包括塑料材料或玻璃材料。而且，透镜150可包括树脂材料，或者折射率约等于树脂构件的折射率的透光材料。参考图2和图3，透镜150包括入光部151、在入光部151的预定区域沿X轴方向形成的图案152和输出光的出光部153。透镜150的入光部151接收光，图案152折射或扩散光。图案152具有圆柱形，并可在入光部151的平表面上以凹面形状形成。出光部153设置成与入光部151相对，以将入射光聚集到入光部151和图案152上。入光部151的面积比出光部153的面积更窄。例如，入光部151实际具有平表面形状，而出光部153具有半球形形状。透镜150的入光部151接收入射光，图案152将入射光扩散到透镜中。出光部153 聚集通过入光部151和图案152入射的光。入光部151的尺寸小于出光部153的尺寸。入光部151形成为近似平面形状，而出光部153形成为近似半球形形状。参考图1和图4，透镜150的图案152设置为基本上垂直于发光器件100的发光二极管20。空气可填充图案152与发光器件100的出光面之间的区域Pl (见图4)，或者另一透光树脂层可设置在图案152与发光器件100的出光面之间的区域Pl (见图4)。透镜150的入光部151可使用粘接剂粘接到发光器件100的顶部表面上，粘接剂可包括例如硅或环氧树脂的透光粘接剂。透光粘接剂将通过发光器件100的出光面输出的光没有损失地传输到透镜150。在这种情况下，能够减少发光器件100的出光面上的反射。 透镜150的入光部151可接触发光器件100的出光面，或者也可不接触发光器件100的出光面。在这种情况下，虽然设置在透镜150下方的发光器件100之间的间隔T不恒定，但是发光器件100发出的光由透镜150扩散和折射并聚集在预定的光照射范围内。因此，从发光器件100发出的光入射到透镜150，并由透镜150聚集，因此能够减小光损失。光照射范围可根据透镜150的直径或宽度而改变。透镜150通过出光部153能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均勻性。图6是示出根据第二实施例的发光模块102的视图。参考图5，发光模块102包括具有不同的形状并在透镜150的入光部上形成的图案 152、151A。图案152、151A包括具有半圆柱体形状的第一图案152，和在第一图案152两侧的、具有多边棱柱形状的第二图案151A。具有多边棱柱形状的第二图案151A排列成凹面图案的形状，例如斩波或锯齿波形状。在第二图案151A中，凹面图案和凸面图案以均勻间隔或不规则间隔彼此交替排列。而且，第二图案151A可沿向外方向以逐渐变窄或变宽的间隔排列。第一图案152和第二图案151A的长度可等于透镜150的长度。透镜150的入光部将入射光扩散到第一图案152，并通过第二图案151A改变光的临界角，以减少反射光。这样，由于透镜150通过出光部153能够聚集以任意角度入射的光，所以能够改进光的强度和色度的均勻性。图7是示出根据第三实施例的发光模块103的立体图。参考图7，在发光模块103中，多个发光器件20A在基底50上排成阵列，而透镜150 设置在发光器件20A上。基底50可包括含有电路图案(未示)的PCB(印制电路板)。基底50可包括 MCPCB (金属核PCB)，或者FPCB (柔性PCB)，或者典型的PCB，但本发明不限于此。发光器件20A包括设置在基底50上的发光二极管或者发光二极管封装，如图4所示。发光器件20A对应于透镜150的第一图案152以均勻间隔或不规则间隔排成阵列。透镜150包括支撑部154，支撑部巧4设置在透镜150的两侧。支撑部154比入光部151B向下伸出更多。支撑部154设置在基底50的两侧。粘接构件155设置在透镜150的入光部151B与基底50之间。粘接构件155包括透光粘接剂或树脂构件。图8是示出根据第四实施例的发光模块104的立体图。参考图8，发光模块104包括发光器件100之上的、覆盖发光器件100的透镜150A。透镜150A可具有半圆柱体形状。透镜150A的出光部153A可具有多侧面 (many-sided)结构，例如六侧面结构。透镜150A的出光部153A将通过入光部入射的光扩散到其两侧。图9是示出根据第五实施例的发光模块105的立体图。参考图9，发光模块105包括位于发光器件100上的、覆盖发光器件100的透镜150B。透镜150B包括具有半球形形状的出光部15!3B。出光部15 设置在透镜150B的中心部，且具有沿透镜150B的纵向形成的凹槽153C，凹槽153C中设置有反光构件160。反光构件160可将入射光扩散到两侧或传输一部分光。反光构件160可包括选自由包括铝(Al) 或银(Ag)的金属材料、光致抗蚀剂、和例如TiO2的金属氧化物组成的组中的至少一种材料。反光构件160可包括与透光性相比表现出更高反射性的材料。透镜150B可将来自发光器件100的入射光扩散到两侧。根据本发明的发光模块适用于光单元。光单元适用于图10至图13所示的显示装置。而且，光单元适用于照明、信号灯、汽车头灯和电子显示板。图10是示出图9的另一发光模块105的立体图。参考图10，发光模块105包括发光器件100上的、覆盖发光器件100的透镜150B。 出光部15 设置在透镜150B的中心部，且具有沿透镜150B的纵向形成的凹槽153C，凹槽 153C中设置有多个反射构件160。反射构件160之间的间隔为规则间隔或不规则间隔。反光构件160可包括选自由包括铝(Al)或银(Ag)的金属材料、光致抗蚀剂、和例如TW2的金属氧化物组成的组中的至少一种材料。反光构件160可包括与透光性相比表现出更高反射性的材料。出光部15 的凹槽153C可形成多个。图11是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1000的视图。参考图11，显示装置1000包括导光板1041，向导光板1041提供光的发光模块 1031，设置在导光板1041下方的反光板1022，设置在导光板1041上方的光学片1051，设置在光学片1051上方的显示面板1061以及接纳导光板1041、发光模块1031和反光板1022 的底盖1011，但本发明不限于此。底盖1011、反光板1022、发光模块1031、导光板1041和光学片1051可限定为光单元 1050。导光板1041扩散光以产生平面光。导光板1041包括透明材料。例如，导光板1041 可包括选自由例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯基树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、PC(聚碳酸酯)树脂、C0C(环烯烃共聚物)树脂和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯) 树脂组成的组中的一种树脂。导光板1041的底部表面可具有反光图案，导光板1041的顶部表面可为没有图案的扁平结构或可具有棱柱图案。发光模块1031向导光板1041的入光部提供光。发光模块1031向导光板1041的至少一个侧表面提供光，以用作显示装置1000的光源。多个发光模块1031可排列在导光板1041的至少两个侧表面上。发光模块1031包括基底1033、多个发光器件100和透镜150。发光模块1031包括本发明公开的一种结构。透镜150可设置在发光器件100与导光板1041的一个侧表面之间。透镜150可嵌入发光模块1031，或者可与发光模块1031分开设置，但本发明不限于此。发光器件可安装在底盖1011的侧表面或者热辐射板上而不是基底1033上。在这种情况下，可省略基底1033。透镜150将发光器件100发出的光聚集到导光板1041的侧表面，由此减少导光板 1041与发光器件100之间的光泄漏损失。进入导光板1041的入射光被引导至导光板1041
并变成表面光。
透镜150的长度对应于导光板1041的一个侧表面的长度。发光器件100可直接或间接提供光到入光部，该入光部即为导光板1041的一个侧表面，但本发明不限于此。反光板1022可设置在导光板1041下方。反光板1022向上反射从导光板1041的底部表面入射的光，使得能够改进光单元1050的亮度。反光板1022可包括片，该片含有表现出高反射性的材料(例如Al或Ag)，或者反光板包括涂覆在底盖1011上的一表面，但本发明不限于此。底盖1011可接纳导光板1041、发光模块1031和反光板1022。为此，底盖1011可包括带有开口上部的、呈盒形的接纳部1012，但本发明不限于此。底盖1011可连接到顶盖， 但本发明不限于此。底盖1011可包括金属材料或树脂材料，并可通过冲压成型工艺或挤压成型工艺制造。底盖1011可含有表现出优良导热性的金属材料或非金属材料，但本发明不限于此。光学片1051设置在显示面板1061与导光板1041之间，并包括至少一个透光片。 例如，光学片1051可包括扩散片、水平和垂直棱镜片、发光片、和增亮片中的至少一个。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集到显示区域中，而增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。此外，保护片能够设置在显示面板1061上，但本发明不限于此。发光片含有表现出一种颜色或各种颜色的发光材料。另外，发光片可具有含有同质发光材料或异质发光材料的单层结构或多层结构。例如，显示面板1061是IXD面板，该IXD面板包括彼此相对的第一透明基底和第二透镜基底、以及插置在第一透镜基底与第二透镜基底之间的液晶层。极化板能够附连到显示面板1061的至少一个表面上，本发明不限于此。显示面板1061利用透过光学片1051 的光来显示信息。显示装置1000可应用到各种便携终端、监视器或便携式电脑以及电视机。作为光学构件，导光板1041和光学片1051能够设置在发光模块1031的光路上， 但本发明不限于此。图12是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1000A的立体图，以及图13 是示出图12的组件的侧剖视图。参考图12和图13，显示装置1000A包括底盖1011、反光板1020、发光模块1031、 导光板1041、光学片1051和显示面板1061。发光模块1031产生光并聚集光。导光板1041将来自发光模块1031的入射光变成表面光，并向显示面板1061提供表面光。导光板1041的底部表面可具有反光图案，导光板1041的顶部表面可为没有图案的扁平结构或可具有棱柱图案。发光模块1031可在底盖1011的一个内侧表面上连接反光板1020的一部分。反光板1020包括底部1023、侧部IOM和顶部1025。底部1023设置在底盖1011 的底部表面上，以反射通过导光板1041和发光器件100向下指引的光。侧部IOM从底部 1023的一端沿垂直方向弯曲，侧部IOM和底部1023限定开口 1(^6。开口 10 可沿发光器件100的阵列方向(即X轴方向)形成。发光器件100和透镜150可插入到开口 10 中。反光构件1020的侧部IOM可附接到基底1033，但本发明不限于此。顶部1025从
9侧部IOM向内弯曲，使得顶部1025设置成与底部1023的一个表面相对。在这种情况下，反光板1020的侧部IOM的高度可近似等于导光板1041的厚度， 或者可大于导光板1041的厚度。反光板1020的顶部1025可与导光板1041的顶表面的边
缘重叠。反光板1020的顶部1025和底部1023设置在发光器件100与导光板1041之间的顶部和底部，以反射从透镜150照射的光中泄漏的光。因此，能够减少从发光器件100发出的光的损失，使得能够改善总亮度。反光板1020的顶部1025挡住在导光板1041与基底1033之间向上泄漏的光，以防止漏光。因此，能够防止漏光，使得能够改善光单元1050的可靠性。图14是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1100的视图。参考图14，显示装置1100包括底盖1152、本发明公开的多个发光模块1060、光学构件1154和显示面板1155。发光模块1060包括基底1120、发光器件100和透镜150。光单元1050可包括底盖1152、发光模块1060和光学构件1巧4。底盖1152可包括接纳部1153，但本发明不限于此。发光模块1060包括设置在基底1120上的发光器件100和设置在如图1所示的发光器件100上的透镜150。透镜150能够聚集从发光器件100发出的光。因此，通过透镜 150执行聚光功能，能够改善光的强度。透镜150可按间隔T2排列，以防止显示面板1155 上产生的黑部。透镜150可与光学构件IlM分隔开，但本发明不限于此。光学构件IlM可包括导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及增亮片中的至少一个。导光板可包括PC材料或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料。可省略导光板。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集到显示区域中，并且增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。为了调整透镜150之间的间隔T2，分散剂可包含在透镜150中，或者可设置导光板与光学片的堆叠结构。因此，虽然透镜150之间的间隔T2增加了，但仍然能够改进光的均勻性。根据本发明的发光模块可适用于照明系统，例如灯、指示器和电信号板以及显示装置，但本发明不限于此。本说明书中提到的“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等指的是与该实施例相关描述的特殊特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。说明书各处出现的此类措辞未必都指的是相同的实施例。此外，当与任何实施例相关描述特殊的特征、结构或特性时，应当认为，在本领域技术人员的认知内，其他的一些实施例实施也可适用此类特征、结构或特性。虽然已经参考本发明的多个示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本领域技术人员能够设计出许多其他的将会落在本发明的原理的实质和范围内的改型和实施例。 更具体地，对说明书、附图和所附权利要求书的范围内的主题组合设置方案的零部件和/ 或排布进行各种变型和改型是可能的。除零部件和/或排布的变型和改型之外，替代使用对本领域技术人员而言也将是明显的。
权利要求
1.一种光单元，包括透镜，包括出光部和具有第一图案的入光部；多个发光器件，在所述透镜的所述入光部下方，所述发光器件排成阵列；以及基底，所述发光器件安装在所述基底上，其中所述透镜的所述入光部包括平表面，并且所述透镜的长度与透镜的宽度不同， 其中所述透镜的所述入光部的所述第一图案布置在所述入光部的中心部，并沿所述透镜的长度形成，所述第一图案具有凹面形状。
2.如权利要求1所述的光单元，其中所述透镜的所述出光部具有半圆柱体形状或多侧面结构。
3.如权利要求1或2所述的光单元，其中所述透镜的所述入光部包括第二图案，并且所述第二图案在所述透镜的所述入光部的表面上以彼此交替排列的凹面图案和凸面图案形成。
4.如权利要求1或2所述的光单元，其中所述透镜包括半圆柱体透镜，并且所述透镜的所述入光部包括第二图案，该第二图案具有设置在所述第一图案的中心部两侧的棱柱形状。
5.如权利要求4所述的光单元，其中所述透镜的所述出光部设置在所述透镜的中心部，且具有沿所述透镜的长度方向形成的凹槽，所述凹槽从设置于所述出光部的表面凹进。
6.如权利要求5所述的光单元，所述出光部的所述凹槽形成多个。
7.如权利要求5所述的光单元，还包括设置在所述出光部的所述凹槽中的反光构件。
8.如权利要求7所述的光单元，其中所述反光构件包括选自由金属材料、光致抗蚀剂和金属氧化物组成的组中的至少一种材料。
9.一种光单元，包括 基底；多个发光二极管，沿第一方向设置在所述基底上； 透镜，位于所述发光二极管上；以及粘接构件，位于所述基底与所述透镜之间，其中所述透镜包括具有沿所述第一方向的第一图案的入光部、和发射通过所述入光部入射的光的出光部，其中所述透镜的所述入光部包括平表面，并且所述透镜的长度与透镜的宽度不同， 其中所述透镜的所述入光部的所述第一图案布置在所述入光部的中心部，并沿所述透镜的长度形成，并且所述第一图案具有凹面形状。
10.如权利要求9所述的光单元，其中所述透镜的所述入光部的两侧接触所述基底。
11.如权利要求9所述的光单元，还包括设置在所述透镜的一侧的光学构件。
12.如权利要求9所述的光单元，其中所述粘接构件包括树脂构件。
13.一种显示装置，包括 多个发光器件；基底，具有沿第一方向排成阵列的所述发光器件； 透镜，位于所述发光器件上；光学构件，包括位于所述透镜一侧的、导光板和光学片中的至少一个；以及显示面板，位于所述光学构件上，其中所述透镜包括入光部，位于所述发光器件上；图案，具有圆柱形状并沿所述入光部的所述第一方向布置；以及出光部，输出通过所述入光部入射的光。
14.如权利要求13所述的显示装置，还包括 反光板，设置在所述光学构件的下方；以及底盖，设置在所述反光板的下方，以覆盖所述光学构件的周边部。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中所述反光板的一侧设置有侧部，以限定插入所述发光器件的开口。
全文摘要
本发明公开了一种光单元及具有该光单元的显示装置。该光单元包括透镜，透镜包括出光部和具有图案的平的入光部；位于透镜的入光部下方的多个发光器件；以及基底，发光器件安装在该基底上。根据本发明的光单元及具有该光单元的显示装置，由于透镜通过出光部能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均匀性。
文档编号G09F9/00GK102252224SQ20111008460
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者朴准奭 申请人:Lg伊诺特有限公司
技术领域：
本发明涉及光单元及具有该光单元的显示装置。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电流转化为光的半导体发光器件。LED能够产生具有高亮度的光，因此LED已被奢侈地用作显示器件、汽车或照明器件的光源。另外，通过发光材料或通过组合具有各种颜色的LED，LED能够表现出具有优良光效的白光。
发明内容
本发明提供一种包括设置在多个发光器件上的半圆柱体透镜的光单元以及具有该光单元的显示装置。本发明提供一种包括半圆柱体透镜的光单元，该半圆柱体透镜具有在接收从多个发光器件发出的光的部件处形成的图案，本发明还提供一种具有该光单元的显示装置。根据本发明，光单元包括透镜、多个发光器件及基底，该透镜包括出光部(light exit part)和具有第一图案的入光部；所述多个发光器件在透镜的入光部之下排成阵列； 发光器件安装在该基底上。其中，透镜的入光部包括平表面，透镜的长度与透镜的宽度不同，并且透镜的入光部的第一图案布置在入光部的中心部，该第一图案沿透镜的长度形成且具有凹面形状。根据本发明，光单元包括基底、沿第一方向设置在基底上的多个发光二极管、发光二极管上的透镜、以及基底与透镜之间的粘接构件。透镜包括具有沿第一方向的第一图案的入光部、和发射通过入光部入射的光的出光部。其中透镜的入光部包括平表面，透镜的长度与透镜的宽度不同，并且透镜的入光部的第一图案布置在入光部的中心部，该第一图案沿透镜的长度形成且具有凹面形状。根据本发明，显示装置包括多个发光器件、具有沿第一方向的发光器件阵列的基底、发光器件上的透镜、包括位于透镜一侧上的导光板和光学片中的至少之一的光学构件、 以及光学构件上的显示面板。透镜包括发光器件上的入光部、具有圆柱体形并沿入光部的第一方向布置的图案、以及输出通过入光部入射的光的出光部。根据本发明的光单元及具有该光单元的显示装置，由于透镜通过出光部能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均勻性。
图1是示出根据第一实施例的发光模块的立体图；图2是示出图1的透镜的立体图；图3是示出图1的透镜的出光的示例的视图；图4是沿图1的线A-A截取的剖视图；图5是沿图1的线B-B截取的剖视图6是示出根据第二实施例的光单元的立体图；图7是示出根据第三实施例的光单元的立体图；图8是示出根据第四实施例的光单元的立体图；图9是示出根据第五实施例的光单元的立体图；图10是示出包括图9的另一发光模块的显示装置的立体图；图11是示出包括根据实施例的发光模块的显示装置的立体图；图12是示出包括根据另一实施例的发光模块的显示装置的立体图；图13是图12的侧剖视图；以及图14是示出包括根据实施例的发光模块的显示装置的立体图。
具体实施例方式在对实施例的描述中，应当理解的是，当指层(或膜)、区域、图案或结构在另一基底、另一层(或膜)、另一区域、另一垫、或另一图案“之上”或“之下”时，意指能够“直接”或 “间接”位于另一基底、层(或膜)、区域、垫或图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。 层的该位置将参考附图进行描述。为了方便描述和清楚的目的，图中所示的每层的厚度或尺寸被夸大、省略或示意性示出。而且，元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。图1是示出根据第一实施例的发光模块的立体图，图2是示出图1的透镜的立体图。图3是示出图1的透镜的出光的示例的视图，图4是沿图1的线A-A截取的剖视图。图 5是沿图1的线B-B截取的剖视图。参考图1至图5，发光模块101包括多个发光器件100和具有预定长度的透镜150。 透镜可包括半圆柱体透镜。发光器件100包括发出红光、绿光、UV(紫外线)、白光的器件中的至少一个器件。 从发光器件100发出的光可包括从发光二极管发出的光，或者与另一彩色光混合的光。发光器件100沿透镜150的X轴方向在透镜150之下排成阵列。透镜150的X轴方向可定义为透镜150的纵向。发光器件100可按均勻的间隔排列，或者可按不规则的间隔排列。透镜150在发光器件100之上且透镜的长度覆盖发光器件100。透镜150的外形例如为半球形或半圆柱体透镜形。发光器件100可设置在一个支撑构件或多个支撑构件之上。支撑构件可包括基底或热辐射板，但是本发明不限于此。发光器件100安装在基底上，并彼此串联和/或并联连接。参考图4和图5，发光器件100包括本体10、引线电极11和13、发光二极管20、 和树脂构件30。本体10可包括硅(Si)、铝(Al)、氮化铝(AlN)、AlOx, PSG(光敏玻璃)、蓝宝石(A1203)、氧化铍(BeO)、PCB (印制电路板)或各种树脂材料(例如PPA)，但是本发明不限于此。如果本体10包括导电材料，则在本体10的表面上形成绝缘层(未示)，由此防止本体10相对于其它框架短路。可以设置一个引线电极或多个引线电极。引线电极11、13 可包括表现出导电性的金属材料。例如，引线电极11、13可包括选自由钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、铬(Cr)、钽(Ta)、钼(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)、磷(P)、铝(Al)、铟(In)、钯(Pd)、 钴(Co)、硅(Si)、锗(Ge)、铪(Hf)、钌(Ru)和铁(Fe)组成的组中的至少一种，或由它们的合金组成。第一引线电极11和第二引线电极13可具有单层结构或多层结构，但本发明不限于此。引线电极11、13可通过本体10的注射成型工艺形成。在这种情况下，引线电极11、 13可穿透本体10。在本体10的上部可形成腔体30，引线电极11、13的一部分可设置在腔体30中。 在腔体30中，发光二极管20可电连接到引线电极11、13。腔体30可独立于本体10形成， 或者也可不独立于本体10形成。另外，腔体30可具有多腔体结构而不是单层腔体结构。腔体30的侧表面可倾斜，但本发明不限于此。发光二极管20上形成有树脂构件。当发光二极管20设置在腔体30中时，树脂构件可模制在腔体30中。树脂材料包括例如环氧树脂或硅的透光树脂材料(transmissive resin material) 0树脂构件可包括透光材料，该透光材料具有将发光二极管20发出的光引导至外部的低折射率(e. g.，n < 2. 3)。树脂构件的表面(即出光面)可包括凹面形状、 平面形状和凸面形状中的至少一种，但本发明不限于此。发光器件100的出光面的宽度D3可等于或小于透镜150的宽度Dl (见图1)，使得发光器件100的出光面发出的大部分光能够没有光损失地入射到透镜150。发光器件100 沿Y轴方向的长度可小于或大于透镜150的宽度D1，但本发明不限于此。发光器件100可彼此串联连接，或者若干个发光器件100可彼此并联连接，但本发明不限于此。如图1至图4所示，透镜150可具有半圆柱体形状、半球形形状或透镜150沿X轴方向的长度D2大于透镜150沿Y轴方向的宽度Dl的多边形形状。X轴方向垂直于Y轴方向，Z轴方向垂直于X轴方向或Y轴方向，由此形成输出光的方向。透镜150的长度D2可以是透镜150的宽度Dl的两倍，或者是若干个阵列的发光器件100的长度。透镜150可包括塑料材料或玻璃材料。而且，透镜150可包括树脂材料，或者折射率约等于树脂构件的折射率的透光材料。参考图2和图3，透镜150包括入光部151、在入光部151的预定区域沿X轴方向形成的图案152和输出光的出光部153。透镜150的入光部151接收光，图案152折射或扩散光。图案152具有圆柱形，并可在入光部151的平表面上以凹面形状形成。出光部153设置成与入光部151相对，以将入射光聚集到入光部151和图案152上。入光部151的面积比出光部153的面积更窄。例如，入光部151实际具有平表面形状，而出光部153具有半球形形状。透镜150的入光部151接收入射光，图案152将入射光扩散到透镜中。出光部153 聚集通过入光部151和图案152入射的光。入光部151的尺寸小于出光部153的尺寸。入光部151形成为近似平面形状，而出光部153形成为近似半球形形状。参考图1和图4，透镜150的图案152设置为基本上垂直于发光器件100的发光二极管20。空气可填充图案152与发光器件100的出光面之间的区域Pl (见图4)，或者另一透光树脂层可设置在图案152与发光器件100的出光面之间的区域Pl (见图4)。透镜150的入光部151可使用粘接剂粘接到发光器件100的顶部表面上，粘接剂可包括例如硅或环氧树脂的透光粘接剂。透光粘接剂将通过发光器件100的出光面输出的光没有损失地传输到透镜150。在这种情况下，能够减少发光器件100的出光面上的反射。 透镜150的入光部151可接触发光器件100的出光面，或者也可不接触发光器件100的出光面。在这种情况下，虽然设置在透镜150下方的发光器件100之间的间隔T不恒定，但是发光器件100发出的光由透镜150扩散和折射并聚集在预定的光照射范围内。因此，从发光器件100发出的光入射到透镜150，并由透镜150聚集，因此能够减小光损失。光照射范围可根据透镜150的直径或宽度而改变。透镜150通过出光部153能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均勻性。图6是示出根据第二实施例的发光模块102的视图。参考图5，发光模块102包括具有不同的形状并在透镜150的入光部上形成的图案 152、151A。图案152、151A包括具有半圆柱体形状的第一图案152，和在第一图案152两侧的、具有多边棱柱形状的第二图案151A。具有多边棱柱形状的第二图案151A排列成凹面图案的形状，例如斩波或锯齿波形状。在第二图案151A中，凹面图案和凸面图案以均勻间隔或不规则间隔彼此交替排列。而且，第二图案151A可沿向外方向以逐渐变窄或变宽的间隔排列。第一图案152和第二图案151A的长度可等于透镜150的长度。透镜150的入光部将入射光扩散到第一图案152，并通过第二图案151A改变光的临界角，以减少反射光。这样，由于透镜150通过出光部153能够聚集以任意角度入射的光，所以能够改进光的强度和色度的均勻性。图7是示出根据第三实施例的发光模块103的立体图。参考图7，在发光模块103中，多个发光器件20A在基底50上排成阵列，而透镜150 设置在发光器件20A上。基底50可包括含有电路图案(未示)的PCB(印制电路板)。基底50可包括 MCPCB (金属核PCB)，或者FPCB (柔性PCB)，或者典型的PCB，但本发明不限于此。发光器件20A包括设置在基底50上的发光二极管或者发光二极管封装，如图4所示。发光器件20A对应于透镜150的第一图案152以均勻间隔或不规则间隔排成阵列。透镜150包括支撑部154，支撑部巧4设置在透镜150的两侧。支撑部154比入光部151B向下伸出更多。支撑部154设置在基底50的两侧。粘接构件155设置在透镜150的入光部151B与基底50之间。粘接构件155包括透光粘接剂或树脂构件。图8是示出根据第四实施例的发光模块104的立体图。参考图8，发光模块104包括发光器件100之上的、覆盖发光器件100的透镜150A。透镜150A可具有半圆柱体形状。透镜150A的出光部153A可具有多侧面 (many-sided)结构，例如六侧面结构。透镜150A的出光部153A将通过入光部入射的光扩散到其两侧。图9是示出根据第五实施例的发光模块105的立体图。参考图9，发光模块105包括位于发光器件100上的、覆盖发光器件100的透镜150B。透镜150B包括具有半球形形状的出光部15!3B。出光部15 设置在透镜150B的中心部，且具有沿透镜150B的纵向形成的凹槽153C，凹槽153C中设置有反光构件160。反光构件160可将入射光扩散到两侧或传输一部分光。反光构件160可包括选自由包括铝(Al) 或银(Ag)的金属材料、光致抗蚀剂、和例如TiO2的金属氧化物组成的组中的至少一种材料。反光构件160可包括与透光性相比表现出更高反射性的材料。透镜150B可将来自发光器件100的入射光扩散到两侧。根据本发明的发光模块适用于光单元。光单元适用于图10至图13所示的显示装置。而且，光单元适用于照明、信号灯、汽车头灯和电子显示板。图10是示出图9的另一发光模块105的立体图。参考图10，发光模块105包括发光器件100上的、覆盖发光器件100的透镜150B。 出光部15 设置在透镜150B的中心部，且具有沿透镜150B的纵向形成的凹槽153C，凹槽 153C中设置有多个反射构件160。反射构件160之间的间隔为规则间隔或不规则间隔。反光构件160可包括选自由包括铝(Al)或银(Ag)的金属材料、光致抗蚀剂、和例如TW2的金属氧化物组成的组中的至少一种材料。反光构件160可包括与透光性相比表现出更高反射性的材料。出光部15 的凹槽153C可形成多个。图11是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1000的视图。参考图11，显示装置1000包括导光板1041，向导光板1041提供光的发光模块 1031，设置在导光板1041下方的反光板1022，设置在导光板1041上方的光学片1051，设置在光学片1051上方的显示面板1061以及接纳导光板1041、发光模块1031和反光板1022 的底盖1011，但本发明不限于此。底盖1011、反光板1022、发光模块1031、导光板1041和光学片1051可限定为光单元 1050。导光板1041扩散光以产生平面光。导光板1041包括透明材料。例如，导光板1041 可包括选自由例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯基树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、PC(聚碳酸酯)树脂、C0C(环烯烃共聚物)树脂和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯) 树脂组成的组中的一种树脂。导光板1041的底部表面可具有反光图案，导光板1041的顶部表面可为没有图案的扁平结构或可具有棱柱图案。发光模块1031向导光板1041的入光部提供光。发光模块1031向导光板1041的至少一个侧表面提供光，以用作显示装置1000的光源。多个发光模块1031可排列在导光板1041的至少两个侧表面上。发光模块1031包括基底1033、多个发光器件100和透镜150。发光模块1031包括本发明公开的一种结构。透镜150可设置在发光器件100与导光板1041的一个侧表面之间。透镜150可嵌入发光模块1031，或者可与发光模块1031分开设置，但本发明不限于此。发光器件可安装在底盖1011的侧表面或者热辐射板上而不是基底1033上。在这种情况下，可省略基底1033。透镜150将发光器件100发出的光聚集到导光板1041的侧表面，由此减少导光板 1041与发光器件100之间的光泄漏损失。进入导光板1041的入射光被引导至导光板1041
并变成表面光。
透镜150的长度对应于导光板1041的一个侧表面的长度。发光器件100可直接或间接提供光到入光部，该入光部即为导光板1041的一个侧表面，但本发明不限于此。反光板1022可设置在导光板1041下方。反光板1022向上反射从导光板1041的底部表面入射的光，使得能够改进光单元1050的亮度。反光板1022可包括片，该片含有表现出高反射性的材料(例如Al或Ag)，或者反光板包括涂覆在底盖1011上的一表面，但本发明不限于此。底盖1011可接纳导光板1041、发光模块1031和反光板1022。为此，底盖1011可包括带有开口上部的、呈盒形的接纳部1012，但本发明不限于此。底盖1011可连接到顶盖， 但本发明不限于此。底盖1011可包括金属材料或树脂材料，并可通过冲压成型工艺或挤压成型工艺制造。底盖1011可含有表现出优良导热性的金属材料或非金属材料，但本发明不限于此。光学片1051设置在显示面板1061与导光板1041之间，并包括至少一个透光片。 例如，光学片1051可包括扩散片、水平和垂直棱镜片、发光片、和增亮片中的至少一个。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集到显示区域中，而增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。此外，保护片能够设置在显示面板1061上，但本发明不限于此。发光片含有表现出一种颜色或各种颜色的发光材料。另外，发光片可具有含有同质发光材料或异质发光材料的单层结构或多层结构。例如，显示面板1061是IXD面板，该IXD面板包括彼此相对的第一透明基底和第二透镜基底、以及插置在第一透镜基底与第二透镜基底之间的液晶层。极化板能够附连到显示面板1061的至少一个表面上，本发明不限于此。显示面板1061利用透过光学片1051 的光来显示信息。显示装置1000可应用到各种便携终端、监视器或便携式电脑以及电视机。作为光学构件，导光板1041和光学片1051能够设置在发光模块1031的光路上， 但本发明不限于此。图12是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1000A的立体图，以及图13 是示出图12的组件的侧剖视图。参考图12和图13，显示装置1000A包括底盖1011、反光板1020、发光模块1031、 导光板1041、光学片1051和显示面板1061。发光模块1031产生光并聚集光。导光板1041将来自发光模块1031的入射光变成表面光，并向显示面板1061提供表面光。导光板1041的底部表面可具有反光图案，导光板1041的顶部表面可为没有图案的扁平结构或可具有棱柱图案。发光模块1031可在底盖1011的一个内侧表面上连接反光板1020的一部分。反光板1020包括底部1023、侧部IOM和顶部1025。底部1023设置在底盖1011 的底部表面上，以反射通过导光板1041和发光器件100向下指引的光。侧部IOM从底部 1023的一端沿垂直方向弯曲，侧部IOM和底部1023限定开口 1(^6。开口 10 可沿发光器件100的阵列方向(即X轴方向)形成。发光器件100和透镜150可插入到开口 10 中。反光构件1020的侧部IOM可附接到基底1033，但本发明不限于此。顶部1025从
9侧部IOM向内弯曲，使得顶部1025设置成与底部1023的一个表面相对。在这种情况下，反光板1020的侧部IOM的高度可近似等于导光板1041的厚度， 或者可大于导光板1041的厚度。反光板1020的顶部1025可与导光板1041的顶表面的边
缘重叠。反光板1020的顶部1025和底部1023设置在发光器件100与导光板1041之间的顶部和底部，以反射从透镜150照射的光中泄漏的光。因此，能够减少从发光器件100发出的光的损失，使得能够改善总亮度。反光板1020的顶部1025挡住在导光板1041与基底1033之间向上泄漏的光，以防止漏光。因此，能够防止漏光，使得能够改善光单元1050的可靠性。图14是示出包括根据本发明的发光模块的显示装置1100的视图。参考图14，显示装置1100包括底盖1152、本发明公开的多个发光模块1060、光学构件1154和显示面板1155。发光模块1060包括基底1120、发光器件100和透镜150。光单元1050可包括底盖1152、发光模块1060和光学构件1巧4。底盖1152可包括接纳部1153，但本发明不限于此。发光模块1060包括设置在基底1120上的发光器件100和设置在如图1所示的发光器件100上的透镜150。透镜150能够聚集从发光器件100发出的光。因此，通过透镜 150执行聚光功能，能够改善光的强度。透镜150可按间隔T2排列，以防止显示面板1155 上产生的黑部。透镜150可与光学构件IlM分隔开，但本发明不限于此。光学构件IlM可包括导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及增亮片中的至少一个。导光板可包括PC材料或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料。可省略导光板。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集到显示区域中，并且增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。为了调整透镜150之间的间隔T2，分散剂可包含在透镜150中，或者可设置导光板与光学片的堆叠结构。因此，虽然透镜150之间的间隔T2增加了，但仍然能够改进光的均勻性。根据本发明的发光模块可适用于照明系统，例如灯、指示器和电信号板以及显示装置，但本发明不限于此。本说明书中提到的“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等指的是与该实施例相关描述的特殊特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。说明书各处出现的此类措辞未必都指的是相同的实施例。此外，当与任何实施例相关描述特殊的特征、结构或特性时，应当认为，在本领域技术人员的认知内，其他的一些实施例实施也可适用此类特征、结构或特性。虽然已经参考本发明的多个示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本领域技术人员能够设计出许多其他的将会落在本发明的原理的实质和范围内的改型和实施例。 更具体地，对说明书、附图和所附权利要求书的范围内的主题组合设置方案的零部件和/ 或排布进行各种变型和改型是可能的。除零部件和/或排布的变型和改型之外，替代使用对本领域技术人员而言也将是明显的。
权利要求
1.一种光单元，包括透镜，包括出光部和具有第一图案的入光部；多个发光器件，在所述透镜的所述入光部下方，所述发光器件排成阵列；以及基底，所述发光器件安装在所述基底上，其中所述透镜的所述入光部包括平表面，并且所述透镜的长度与透镜的宽度不同， 其中所述透镜的所述入光部的所述第一图案布置在所述入光部的中心部，并沿所述透镜的长度形成，所述第一图案具有凹面形状。
2.如权利要求1所述的光单元，其中所述透镜的所述出光部具有半圆柱体形状或多侧面结构。
3.如权利要求1或2所述的光单元，其中所述透镜的所述入光部包括第二图案，并且所述第二图案在所述透镜的所述入光部的表面上以彼此交替排列的凹面图案和凸面图案形成。
4.如权利要求1或2所述的光单元，其中所述透镜包括半圆柱体透镜，并且所述透镜的所述入光部包括第二图案，该第二图案具有设置在所述第一图案的中心部两侧的棱柱形状。
5.如权利要求4所述的光单元，其中所述透镜的所述出光部设置在所述透镜的中心部，且具有沿所述透镜的长度方向形成的凹槽，所述凹槽从设置于所述出光部的表面凹进。
6.如权利要求5所述的光单元，所述出光部的所述凹槽形成多个。
7.如权利要求5所述的光单元，还包括设置在所述出光部的所述凹槽中的反光构件。
8.如权利要求7所述的光单元，其中所述反光构件包括选自由金属材料、光致抗蚀剂和金属氧化物组成的组中的至少一种材料。
9.一种光单元，包括 基底；多个发光二极管，沿第一方向设置在所述基底上； 透镜，位于所述发光二极管上；以及粘接构件，位于所述基底与所述透镜之间，其中所述透镜包括具有沿所述第一方向的第一图案的入光部、和发射通过所述入光部入射的光的出光部，其中所述透镜的所述入光部包括平表面，并且所述透镜的长度与透镜的宽度不同， 其中所述透镜的所述入光部的所述第一图案布置在所述入光部的中心部，并沿所述透镜的长度形成，并且所述第一图案具有凹面形状。
10.如权利要求9所述的光单元，其中所述透镜的所述入光部的两侧接触所述基底。
11.如权利要求9所述的光单元，还包括设置在所述透镜的一侧的光学构件。
12.如权利要求9所述的光单元，其中所述粘接构件包括树脂构件。
13.一种显示装置，包括 多个发光器件；基底，具有沿第一方向排成阵列的所述发光器件； 透镜，位于所述发光器件上；光学构件，包括位于所述透镜一侧的、导光板和光学片中的至少一个；以及显示面板，位于所述光学构件上，其中所述透镜包括入光部，位于所述发光器件上；图案，具有圆柱形状并沿所述入光部的所述第一方向布置；以及出光部，输出通过所述入光部入射的光。
14.如权利要求13所述的显示装置，还包括 反光板，设置在所述光学构件的下方；以及底盖，设置在所述反光板的下方，以覆盖所述光学构件的周边部。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中所述反光板的一侧设置有侧部，以限定插入所述发光器件的开口。
全文摘要
本发明公开了一种光单元及具有该光单元的显示装置。该光单元包括透镜，透镜包括出光部和具有图案的平的入光部；位于透镜的入光部下方的多个发光器件；以及基底，发光器件安装在该基底上。根据本发明的光单元及具有该光单元的显示装置，由于透镜通过出光部能够聚集以任意角度入射的光，使得能够改进光的强度和色度的均匀性。
文档编号G09F9/00GK102252224SQ20111008460
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者朴准奭 申请人:Lg伊诺特有限公司
最新回复(0)