侧向发光装置、背光单元以及液晶显示器设备转让专利
申请号 : CN200510126019.1
文献号 : CN100582893C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 卢知焕 , 金东河
申请人 : 三星电子株式会社
摘要 :
一种侧向发光装置，包括：发光装置，用于产生光；和侧向发射器，用于将从所述发光装置入射的光沿侧向方向发射，所述侧向发射器包括：第一反射面，用于反射从所述发光装置发射进入所述侧向发射器的光；第二反射面，形成于所述侧向发射器的与所述发光装置接触的部分上，用于沿所述侧向方向反射从所述第一反射面反射的第一光；和折射面，用于折射第二光和所述第一光以使所述第二光和所述第一光沿侧向方向从所述侧向发射器出射，所述第二光由所述第一反射面反射然后直接传播向所述折射面，所述第一光从所述第一反射面反射到所述第二反射面然后再次由所述第二反射面反射。
权利要求 :
1、一种侧向发光装置，包括：
点光源，用于产生光；和
侧向发射器，用于将从所述点光源入射的光沿侧向方向发射，所述侧向 发射器包括：透明体；
第一反射面，是所述透明体的上表面，用于反射从所述点光源发射进 入所述侧向发射器的光；
第二反射面，是所述透明体的面向所述点光源的下表面，用于沿所述 侧向方向反射从所述第一反射面反射的第一光；和折射面，是所述透明体的侧表面，用于折射第二光和所述第一光以使 所述第二光和所述第一光沿侧向方向从所述侧向发射器出射，所述第二光由 所述第一反射面反射然后直接传播向所述折射面，所述第一光从所述第一反 射面反射到所述第二反射面然后由所述第二反射面反射。
2、如权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二反射面的至少一个 涂覆有反射涂层。
3、如权利要求1所述的装置，其中，所述第一反射面包括以侧向发光装 置的中心轴为中心的圆锥形表面，用于以远离所述中心轴的方向反射入射光。
4、如权利要求3所述的装置，其中，所述第二反射面包括凹的圆锥形表 面，所述第二反射面所包括的圆锥形表面与所述第一反射面有距离，随着所 述第二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴所述距离增加。
5、如权利要求4所述的装置，还包括：
凸块，位于所述第二反射面的底部中心部分。
6、如权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二反射面以相反的方 向相对于与侧向发光装置的中心轴垂直的轴倾斜。
7、如权利要求6所述的装置，其中，所述第一和第二反射面中的一个或 更多关于侧向发光装置的中心轴对称。
8、如权利要求6所述的装置，其中，所述第二反射面的倾斜程度小于所 述第一反射面的倾斜程度。
9、如权利要求3所述的装置，其中，所述第二反射面是平面。
10、如权利要求1所述的装置，其中，所述折射面不与侧向发光装置的 中心轴平行。
11、一种背光单元，包括：
如权利要求1到权利要求10中的任何一个所述的侧向发光装置的阵列， 所述阵列位于基板上；
反射漫射板，位于所述侧向发光装置的下部，用于将向下传播的入射光 反射和漫射；
第一透射漫射板，位于所述侧向发光装置上方，用于将向上传播的入射 光透射和漫射。
12、如权利要求11所述的背光单元，其中，所述侧向发光装置的阵列包 括交替布置的分别用于发射红色、绿色和蓝色光束的侧向发光装置和发射白 光的多个侧向发光装置中的一种。
13、如权利要求11所述的背光单元，还包括：光学板；和
多个反射镜，位于所述光学板的一个表面上，用于反射从与所述反射镜 对应的侧向发光装置直接向上发射的光。
14、如权利要求13所述的背光单元，其中，所述光学板包括透明聚甲基 丙烯酸甲酯和第二透射漫射板之一。
15、如权利要求11所述的背光单元，还包括亮度增强膜和偏振增强膜中 的至少一个，所述亮度增强膜用于改进穿过所述第一透射漫射板的光的方向 性，所述偏振增强膜用于提高偏振的效率。
16、一种液晶显示器设备，包括：
液晶面板；和
如权利要求11所述的背光单元，用于将光发射到所述液晶面板。
17、如权利要求16所述的设备，其中，所述侧向发光装置的阵列包括交 替布置的分别用于发射红色、绿色和蓝色光束的侧向发光装置和多个用于发 射白光的侧向发光装置中的一种。
18、如权利要求16所述的设备，其中，所述背光单元还包括：光学板；和
反射镜，位于所述光学板的一个表面上，用于反射从与所述反射镜相应 的侧向发光装置直接向上发出的光。
19、如权利要求18所述的设备，其中，所述光学板包括透明聚甲基丙烯 酸甲酯和第二透射漫射板之一。
20、如权利要求16所述的设备，其中，所述背光单元还包括亮度增强膜 和偏振增强膜中的至少一个，所述亮度增强膜用于改进穿过所述第一透射漫 射板的光的方向性，所述偏振增强膜用于提高偏振的效率。
说明书 :
技术领域
本发明总体构思涉及一种侧向发光装置、将所述侧向发光装置用作光源 的背光单元以及采用所述背光单元的液晶显示器(LCD)设备。
背景技术
LCD是一种被动平板显示器，其使用外部光源再现图像。背光单元用作 该外部光源，位于LCD之后，并且发射光。
根据光源的位置，背光单元可分成直下型背光单元或边光型背光单元。 在直下型背光单元中，多个光源位于LCD之后用于直接地将光照射到液晶面 板上。在边光型背光单元中，光源沿着导光板(LGP)的侧壁布置，用于经由 LPG来将光照射到液晶面板上。
直下型背光单元可以使用发光二极管(LED)作为点光源来发射朗伯 (Lambertian)光。为了防止当从LED发出的彩色光由漫射板漫射时从LED发 出的彩色光在漫射板上方直接看见，并且为了照亮液晶面板，使用侧向发射 LED来引导由LED发出的光使其沿稍稍侧向的方向传播到漫射板。
第6679621号美国专利提供了一种侧向发射LED，所述侧向发射LED 被如此设计，即通过传统的侧向发射器由LED结产生的光从其侧部发出。
在上述引证的参考文献中建议的传统的侧向发射器包括全反射部分和折 射部分。即，传统的侧向发射器包括：漏斗形状的反射面，相对于所述侧向 发射器的中心轴倾斜；第一折射面，相对于所述中心轴倾斜成角，用于折射 从所述反射面反射的光；和第二折射面，以凸曲线或锯齿形状从所述传统侧 向发射器的底面延伸到第一折射面。
然而，制造传统的侧向发射器的锯齿形状侧部分是困难的。图1示出了 传统侧向发射器1(上述的)。
对照图1，传统的侧向发射器1包括：漏斗形状的反射面3，相对于中心 轴C’倾斜；第一折射面5，相对于中心轴C’倾斜成角，用于折射从反射面3 反射的光；和第二折射面7，以凸曲线从底面9延伸到第一折射面5。
从LED(未示出)发出的光传播进入传统侧向发射器1，入射到反射面3 上。所述光由反射面3反射到第一折射面5，并且由第一折射面5折射，从 而基本上沿侧向方向从传统侧向发射器1出射。
图2示出了从侧向发射LED中的传统的侧向发射器1发出的光的强度分 布。如图2所示，在传统的侧向发射器1中，不是所有的光平行于水平轴发 出，沿着向上与水平轴大约成10°的路径传播的光具有最高强度。为了获得纤 细的背光单元和均匀的屏幕亮度，光必须漫射到较宽的区域。然而，具有传 统的侧向发射器1的侧向发射LED不满足这个要求。
具有传统的侧向发射器1的侧向发射LED的另一缺点在于由于包括反射 面3、第一折射面5和第二曲线形折射面7的复杂的结构导致很难制造。
根据光源的位置，背光单元可分成直下型背光单元或边光型背光单元。 在直下型背光单元中，多个光源位于LCD之后用于直接地将光照射到液晶面 板上。在边光型背光单元中，光源沿着导光板(LGP)的侧壁布置，用于经由 LPG来将光照射到液晶面板上。
直下型背光单元可以使用发光二极管(LED)作为点光源来发射朗伯 (Lambertian)光。为了防止当从LED发出的彩色光由漫射板漫射时从LED发 出的彩色光在漫射板上方直接看见，并且为了照亮液晶面板，使用侧向发射 LED来引导由LED发出的光使其沿稍稍侧向的方向传播到漫射板。
第6679621号美国专利提供了一种侧向发射LED，所述侧向发射LED 被如此设计，即通过传统的侧向发射器由LED结产生的光从其侧部发出。
在上述引证的参考文献中建议的传统的侧向发射器包括全反射部分和折 射部分。即，传统的侧向发射器包括：漏斗形状的反射面，相对于所述侧向 发射器的中心轴倾斜；第一折射面，相对于所述中心轴倾斜成角，用于折射 从所述反射面反射的光；和第二折射面，以凸曲线或锯齿形状从所述传统侧 向发射器的底面延伸到第一折射面。
然而，制造传统的侧向发射器的锯齿形状侧部分是困难的。图1示出了 传统侧向发射器1(上述的)。
对照图1，传统的侧向发射器1包括：漏斗形状的反射面3，相对于中心 轴C’倾斜；第一折射面5，相对于中心轴C’倾斜成角，用于折射从反射面3 反射的光；和第二折射面7，以凸曲线从底面9延伸到第一折射面5。
从LED(未示出)发出的光传播进入传统侧向发射器1，入射到反射面3 上。所述光由反射面3反射到第一折射面5，并且由第一折射面5折射，从 而基本上沿侧向方向从传统侧向发射器1出射。
图2示出了从侧向发射LED中的传统的侧向发射器1发出的光的强度分 布。如图2所示，在传统的侧向发射器1中，不是所有的光平行于水平轴发 出，沿着向上与水平轴大约成10°的路径传播的光具有最高强度。为了获得纤 细的背光单元和均匀的屏幕亮度，光必须漫射到较宽的区域。然而，具有传 统的侧向发射器1的侧向发射LED不满足这个要求。
具有传统的侧向发射器1的侧向发射LED的另一缺点在于由于包括反射 面3、第一折射面5和第二曲线形折射面7的复杂的结构导致很难制造。
发明内容
本发明总体构思提供一种侧向发光装置、纤细背光单元和液晶显示器设 备，所述侧向发光装置容易制造，并使光扩散到宽的范围；所述纤细背光单 元使用所述侧向发光装置作为光源；所述液晶显示器设备采用所述背光单元。
本发明总体构思的另外的方面的一部分将在接下来的说明书中阐述，一 部分从说明书看是显而易见的，或者可由总体构思的实践而得知。
本发明总体构思的上述和/或其它方面通过提供一种侧向发光装置而实 现，所述侧向发光装置包括：发光装置，用于产生光；和侧向发射器，用于 将从所述发光装置入射的光沿侧向方向发射。所述侧向发射器包括：第一反 射面，用于反射从所述发光装置发射进入所述侧向发射器的光；第二反射面， 形成于所述侧向发射器的与所述发光装置接触的部分上，用于在所述侧向方 向上反射从所述第一反射面反射的第一光；和折射面，用于折射第二光和所 述第一光以使所述第二光和所述第一光沿侧向方向从所述侧向发射器出射， 所述第二光由所述第一反射面反射然后直接传播向所述折射面，所述第一光 从所述第一反射面反射到所述第二反射面然后再次由所述第二反射面反射。
所述第一和第二反射面的至少一个可以涂覆有反射涂层。所述第一反射 面可以包括以所述侧向发光装置的中心轴为中心的圆锥形表面，用于以远离 所述中心轴的方向反射入射光。所述第二反射面也可以包括圆锥形表面，所 述第二反射面包括的圆锥形表面与所述第一反射面有距离，随着所述第二反 射面延伸远离所述中心轴所述距离改变和增加。所述第一和第二反射面可以 以相反的方向相对于与中心轴垂直的轴倾斜。所述第一或第二反射面可以关 于所述侧向发光装置的中心轴对称。所述第二反射面可以小于所述第一反射 面的倾斜程度。所述第二反射面可以是平面。所述折射面可以不与所述侧向 发光装置的中心轴平行。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括侧向发射器，所述边缘发射器具有中心轴、反 射面和圆柱形折射面，所述反射面在内侧端以360度从所述中心轴开始相对 于与所述中心轴垂直的侧向轴倾斜延伸，所述折射面在外侧端以360度连接 到所述反射面，所述折射面基本上与所述垂直轴平行，用于接收从所述反射 面反射的光束然后将这些反射的光束沿着所述侧向轴透射出所述侧向发射 器。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括点光源；和侧向发射器，所述侧向发射器具有 第一和第二反射面，所述第一和第二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中 心轴并且在所述第一和第二反射面之间具有预定的距离，随着所述第一和第 二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴所述预定的距离增加。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种可使用在侧向发 光装置中的侧向发射器来实现，所述侧向发射器包括透明体，所述透明体具 有基本上圆柱形状的侧面边界和基本上圆锥形状的上部边界，所述圆锥形状 的上部边界向下延伸进入所述圆柱形状的侧面边界，从而使得所述侧向发射 器从位于所述透明体下面的点光源将光接收进入所述圆锥形状的上部边界的 顶点周围的区域。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括侧向发射器，所述侧向发射器包括：透明体， 所述透明体的上部由第一反射面限制，所述透明体的下部由第二反射面限制， 以使所述第一和第二反射面在所述透明体的中心轴相交并且相对于侧向轴分 别具有第一和第二倾斜，所述透明体的外侧部分由平面折射面限制，所述平 面折射面用于将所述第一和第二反射面连接，所述第一和第二反射面关于所 述中心轴相对。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种背光单元来实现， 所述背光单元包括：所述侧向发光装置(上述的)的阵列，所述阵列位于基板上； 反射漫射板，位于所述侧向发光装置的下部，用于将向下传播的入射光反射 和漫射；第一透射漫射板，位于所述侧向发光装置上方，用于将向上传播的 入射光透射和漫射。
所述侧向发光装置的阵列可以包括交替布置的分别用于发射红色、绿色 和蓝色光束的侧向发光装置和发射白光的多个侧向发光装置中的一种。
所述背光单元还可以包括：光学板；和多个反射镜，位于所述光学板的 一个表面上，用于反射从与所述反射镜对应的侧向发光装置直接向上发射的 光。所述光学板可以包括透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和第二透射漫射板 之一。
所述背光单元还可包括亮度增强膜(BEF)和偏振增强膜中的至少一个，所 述亮度增强膜用于改进穿过所述第一透射漫射板的光的方向性，所述偏振增 强膜用于提高偏振的效率。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种用于显示面板设 备的背光单元来实现，所述背光单元包括：基板；和多个侧向发光装置，位 于所述基板上用于发射光束。所述多个侧向发光装置中的每个包括：点光源， 和侧向发射器，所述侧向发射器具有第一和第二反射面，所述第一和第二反 射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴，并且，所述第一和第二反射面之 间具有预定距离，所述预定距离随着远离所述侧向发光装置的中心轴而逐步 增加。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种液晶显示器设备 来实现，所述液晶显示器设备包括：液晶面板；和背光单元(上述的)，用于将 光束照射到所述液晶面板。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种显示面板设备来 实现，所述显示面板设备包括：显示面板；和背光单元，与所述显示面板相 邻而置，用于向所述显示面板提供光。所述背光单元包括：基板和多个侧向 发光装置，所述多个侧向发光装置位于所述基板上方用于发射光束。所述多 个侧向发光装置中的每个具有点光源和具有第一和第二反射面的侧向发射 器，所述第一和第二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴并且在所述 第一和第二反射面之间具有预定距离，当所述第一和第二反射面延伸远离所 述侧向发光装置的中心轴时所述预定距离增加。
本发明总体构思的另外的方面的一部分将在接下来的说明书中阐述，一 部分从说明书看是显而易见的，或者可由总体构思的实践而得知。
本发明总体构思的上述和/或其它方面通过提供一种侧向发光装置而实 现，所述侧向发光装置包括：发光装置，用于产生光；和侧向发射器，用于 将从所述发光装置入射的光沿侧向方向发射。所述侧向发射器包括：第一反 射面，用于反射从所述发光装置发射进入所述侧向发射器的光；第二反射面， 形成于所述侧向发射器的与所述发光装置接触的部分上，用于在所述侧向方 向上反射从所述第一反射面反射的第一光；和折射面，用于折射第二光和所 述第一光以使所述第二光和所述第一光沿侧向方向从所述侧向发射器出射， 所述第二光由所述第一反射面反射然后直接传播向所述折射面，所述第一光 从所述第一反射面反射到所述第二反射面然后再次由所述第二反射面反射。
所述第一和第二反射面的至少一个可以涂覆有反射涂层。所述第一反射 面可以包括以所述侧向发光装置的中心轴为中心的圆锥形表面，用于以远离 所述中心轴的方向反射入射光。所述第二反射面也可以包括圆锥形表面，所 述第二反射面包括的圆锥形表面与所述第一反射面有距离，随着所述第二反 射面延伸远离所述中心轴所述距离改变和增加。所述第一和第二反射面可以 以相反的方向相对于与中心轴垂直的轴倾斜。所述第一或第二反射面可以关 于所述侧向发光装置的中心轴对称。所述第二反射面可以小于所述第一反射 面的倾斜程度。所述第二反射面可以是平面。所述折射面可以不与所述侧向 发光装置的中心轴平行。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括侧向发射器，所述边缘发射器具有中心轴、反 射面和圆柱形折射面，所述反射面在内侧端以360度从所述中心轴开始相对 于与所述中心轴垂直的侧向轴倾斜延伸，所述折射面在外侧端以360度连接 到所述反射面，所述折射面基本上与所述垂直轴平行，用于接收从所述反射 面反射的光束然后将这些反射的光束沿着所述侧向轴透射出所述侧向发射 器。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括点光源；和侧向发射器，所述侧向发射器具有 第一和第二反射面，所述第一和第二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中 心轴并且在所述第一和第二反射面之间具有预定的距离，随着所述第一和第 二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴所述预定的距离增加。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种可使用在侧向发 光装置中的侧向发射器来实现，所述侧向发射器包括透明体，所述透明体具 有基本上圆柱形状的侧面边界和基本上圆锥形状的上部边界，所述圆锥形状 的上部边界向下延伸进入所述圆柱形状的侧面边界，从而使得所述侧向发射 器从位于所述透明体下面的点光源将光接收进入所述圆锥形状的上部边界的 顶点周围的区域。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种侧向发光装置来 实现，所述侧向发光装置包括侧向发射器，所述侧向发射器包括：透明体， 所述透明体的上部由第一反射面限制，所述透明体的下部由第二反射面限制， 以使所述第一和第二反射面在所述透明体的中心轴相交并且相对于侧向轴分 别具有第一和第二倾斜，所述透明体的外侧部分由平面折射面限制，所述平 面折射面用于将所述第一和第二反射面连接，所述第一和第二反射面关于所 述中心轴相对。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种背光单元来实现， 所述背光单元包括：所述侧向发光装置(上述的)的阵列，所述阵列位于基板上； 反射漫射板，位于所述侧向发光装置的下部，用于将向下传播的入射光反射 和漫射；第一透射漫射板，位于所述侧向发光装置上方，用于将向上传播的 入射光透射和漫射。
所述侧向发光装置的阵列可以包括交替布置的分别用于发射红色、绿色 和蓝色光束的侧向发光装置和发射白光的多个侧向发光装置中的一种。
所述背光单元还可以包括：光学板；和多个反射镜，位于所述光学板的 一个表面上，用于反射从与所述反射镜对应的侧向发光装置直接向上发射的 光。所述光学板可以包括透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和第二透射漫射板 之一。
所述背光单元还可包括亮度增强膜(BEF)和偏振增强膜中的至少一个，所 述亮度增强膜用于改进穿过所述第一透射漫射板的光的方向性，所述偏振增 强膜用于提高偏振的效率。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种用于显示面板设 备的背光单元来实现，所述背光单元包括：基板；和多个侧向发光装置，位 于所述基板上用于发射光束。所述多个侧向发光装置中的每个包括：点光源， 和侧向发射器，所述侧向发射器具有第一和第二反射面，所述第一和第二反 射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴，并且，所述第一和第二反射面之 间具有预定距离，所述预定距离随着远离所述侧向发光装置的中心轴而逐步 增加。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种液晶显示器设备 来实现，所述液晶显示器设备包括：液晶面板；和背光单元(上述的)，用于将 光束照射到所述液晶面板。
本发明总体构思的上述和/或其它方面还通过提供一种显示面板设备来 实现，所述显示面板设备包括：显示面板；和背光单元，与所述显示面板相 邻而置，用于向所述显示面板提供光。所述背光单元包括：基板和多个侧向 发光装置，所述多个侧向发光装置位于所述基板上方用于发射光束。所述多 个侧向发光装置中的每个具有点光源和具有第一和第二反射面的侧向发射 器，所述第一和第二反射面延伸远离所述侧向发光装置的中心轴并且在所述 第一和第二反射面之间具有预定距离，当所述第一和第二反射面延伸远离所 述侧向发光装置的中心轴时所述预定距离增加。
附图说明
通过结合下面附图来描述本发明总体构思的实施例，本发明总体构思的 这些和/或其它方面将会变得清楚和更加容易理解，这些附图如下：
图1是示出侧向发射LED的传统的侧向发射器的截面视图；
图2示出了从图1的侧向发射LED中的传统侧向发射器发出的光的强度 分布；
图3是示出根据本发明总体构思的实施例的侧向发光装置的示意截面 图；
图4A和图4B是示出图3的侧向发射器的透视图；
图5是示出根据本发明总体构思的另一个实施例的侧向发光装置的示意 截面图；
图6示出从图3到图4B的侧向发光装置中的侧向发射器发出的光的强 度分布；
图7示意性地示出根据本发明总体构思的实施例的具有侧向发光装置的 阵列的背光单元；
图8示意性地示出了包括图7的背光单元的液晶显示器设备。
图1是示出侧向发射LED的传统的侧向发射器的截面视图；
图2示出了从图1的侧向发射LED中的传统侧向发射器发出的光的强度 分布；
图3是示出根据本发明总体构思的实施例的侧向发光装置的示意截面 图；
图4A和图4B是示出图3的侧向发射器的透视图；
图5是示出根据本发明总体构思的另一个实施例的侧向发光装置的示意 截面图；
图6示出从图3到图4B的侧向发光装置中的侧向发射器发出的光的强 度分布；
图7示意性地示出根据本发明总体构思的实施例的具有侧向发光装置的 阵列的背光单元；
图8示意性地示出了包括图7的背光单元的液晶显示器设备。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明总体构思的实施方式，其例子显示在附图中， 其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下，通过参考附图来描述实施例 以解释本发明总体构思。
现在将对照附图来描述根据本发明总体构思的各种实施例的侧向发光装 置、使用所述侧向发光装置作为光源的背光单元以及采用所述背光单元的液 晶显示器(LCD)设备。
对照图3、图4A和图4B，根据本发明总体构思实施例的侧向发光装置 10包括发光装置30和侧向发射器50，所述发光装置30产生光，所述侧向发 射器50在侧向方向上发射从发光装置30入射的产生的光。
从发光装置30发射的光的理论传播方向基本上与侧向发光装置10的中 心轴C一致。所述侧向方向是与水平轴平行或基本平行并且与中心轴C垂直 的方向。这里，中心轴C是穿过发光二极管(LED)芯片31(以下描述)的中心和 侧向发射器50的中心的轴。
发光装置30包括用于产生朗伯光的LED芯片31，并且当LED芯片31 安装在基座35上时与侧向发射器50相结合。LED芯片31可以与侧向发射器 50紧密接触而置，以将由LED芯片31发射进入侧向发射器50的光量最大化。
侧向发射器50包括由诸如透明塑性材料的透明材料制造的透明体51、 反射入射光的第一和第二反射面53和57以及折射面55，所述折射面55将 从第一和第二反射面53和57反射的光折射使得所述折射的光沿侧向方向传 播。光入射到侧向发射器50上的范围由位于第二反射面57的中心的入射区 域54所限制。入射区域54具有预定的尺寸，并且位于侧向发光装置10的中 心轴C上。
第一和第二反射面53和57以及折射面55是透明体51的表面。
第一反射面53反射从发光装置30发射的并且入射到侧向发射器50的 光。如图3所示，当发光装置30位于侧向发射器50下面，相对于所述布置 相对逼真，第一反射面53对应于侧向发射器50的顶部表面并且可以是以中 心轴C为中心的圆锥形表面，从而使入射光沿远离中心轴C的方向反射。更 具体地讲，第一反射面53的圆锥形表面可以从水平轴向上倾斜。为了反射入 射光，第一反射面53可以是平面或凹面曲线，并且可以通过在侧向发射器 50的顶部表面上施加反射涂层而获得。
从发光装置30发射出并且以相对于中心轴C成小的入射角入射到第一 反射面上(即，第一反射面53的接近中心轴C的部分)的光被第一反射面53 向下反射。另一方面，以相对于中心轴C成大的入射角入射到第一反射面53 上(即，第一反射面53的远离中心轴C的部分)的光从第一反射面53反射向 折射面55。
第二反射面57与透明体51的第一反射面53相对而置，并且将由第一反 射面53向下反射的光反射到折射面55。即，第二反射面57形成于侧向发射 器50的与发光装置30接触的部分。
与第一反射面53相似，第二反射面57可以通过在侧向发射器50的底部 施加反射涂层，参见如图3所示的布置将相对逼真来获得。或者，第二反射 面57可形成为全内反射面，这是因为：如图3所示的光路I1所指示的，从第 一反射面53反射到第二反射面57的光的入射角能够足够大来满足全内反射 的条件。
为了将光反射到折射面55，第二反射面57可以是圆锥形状表面，从而 随着所述圆锥形状表面延伸远离侧向发光装置10的中心轴C，从第一反射面 53到第二反射面57的距离增大。更具体地讲，第二反射面57可以相对于水 平轴向下倾斜。即，第一和第二反射面53和57可以以相反方向相对于垂直 于侧向发光装置10的中心轴C的水平轴倾斜。第一反射面53和/或第二反射 面57可以关于中心轴C对称。如图3所示，第二反射面57相对于第一反射 面53可具有较小的倾斜度。
折射面55对应于侧向发射器50的侧表面，并且将入射的光折射使得所 述入射的光沿侧向方向出射。光可以直接从第一反射面53反射到折射面55， 或者可以在被第一反射面53反射以后，由第二反射面57反射到折射面55。
折射面55可以相对于中心轴C正向(+)或负向(-)轻微地倾斜。因此，由 于折射面55形成为与中心轴C不平行，所以侧向发射器50可以被容易地浇 铸。折射面55相对于中心轴C的角度可被设计为在宽范围的角度内，使得尽 可能多的光沿侧向方向从侧向发射器50出射，所述光然后漫射到宽的区域。 或者，折射面55可以与侧向发光装置10的中心轴C平行。
第一和第二反射面53和57以及折射面55的每个可以关于中心轴C对 称，从而侧向发射器50能够在侧向方向上均匀地发射从发光装置30入射的 光。
还可以在第二反射面57的中心位置上放置凸块52，所述凸块52用作发 光装置30和侧向发射器50之间的连接器。凸块52和入射区域54结合使用 来限制从发光装置30发射进入侧向发射器50的光的范围。具有预定厚度的 凸块52从入射区域54向下延伸。
凸块52使得光能够以宽的范围从发光装置30发射到侧向发射器50的第 一反射面53，并且使得光能够扩散到较大区域，而不用增加侧向发射器50 的整体总厚度。
即，由于从LED芯片31发射的光在所有方向上漫射，所以LED芯片 31必须与第一反射面53分离预定距离，从而增加入射在第一反射面53上的 光的范围。
当侧向发光装置10不包括凸块52时，LED芯片31和第一反射面53之 间的最小距离必须大于或等于凸块52的所述预定厚度，从而如期望以宽的范 围将光发射到第一反射面53上。对照图3，LED芯片31与入射区域54紧密 相邻而置，所述入射区域54形成在与第二反射面57相同的平面上。因此， 在这种情况下，入射区域54和第一反射面53之间的距离应该增加来如期望 以宽的范围将光发射到第一反射面53上，从而导致侧向发射器50的整个厚 度的增加。
相反，当侧向发光装置10包括凸块52时，可以在降低侧向发射器50 的整个厚度的同时以足够宽的范围来发射光，这是因为：如图3和4B所示， 凸块52能够位于由圆锥形的第二反射面57形成的空间内，所述第二反射面 57相对于水平轴向下倾斜。
尽管图3和4B示出侧向发光装置10包括第二反射面57和凸块52，所 述第二反射面57是相对于水平轴向下倾斜的圆锥形表面，但是如图5所示侧 向发光装置10也可以包括与中心轴C垂直的平面形的第二反射面77。在这 种情况下，可以如图5所示省略凸块52。
图5是示出根据本发明总体构思另一个实施例的侧向发光装置10’的示 意性截面图。对照图5，与在图3的实施例中描述和示出的第二反射面57相 似，第二反射面77将由第一反射面53’向下反射的光反射到折射面55’。还可 以通过将反射涂层施加到侧向发射器50’的底部来获得第二反射面77，或者 由于如图5示出的光路I2所示，从第一反射面53’反射到第二反射面77的光 的入射角能够足够大来满足全内反射条件，所以第二反射面77可以是全内反 射面。
图5所示具有上述结构的侧向发光装置10’能够在侧向方向(即，水平轴 的方向)上发射大多数的光。
在背光单元中使用侧向发光装置10或10’作为点光源使得光以较宽区域 被发射，从而降低了背光单元的厚度。此外，由于侧向发光装置10(10’)具有 仅仅包括第一和第二反射面53(53’)和57(77)以及几乎平行于中心轴C的折射 面55(55’)的简单的结构，所以该侧向发光装置容易制造。
图6示出了从图3、4A、4B和5示出的侧向发光装置10(10’)中的侧向 发射器50发射的光的强度分布。如图6所示，在根据这些实施例的侧向发光 装置10(10’)中，沿几乎平行于水平轴的侧向方向传播的光具有最大强度，大 多数光分布在几乎平行于水平轴的侧向方向上。背光单元和采用所述背光单 元的LCD设备(以下描述)的各种实施例使用侧向发光装置10(10’)来引导光使 所述光扩散到足够宽的区域，从而允许将背光单元制造成具有小的厚度，允 许LCD具有均匀的屏幕亮度。
从图2和图6清楚地看出，在图1示出的侧向发射LED的传统侧向发射 器1中，沿着从水平轴向上大约10°的路径传播的光具有最大强度，而在本发 明总体构思的各种实施例的侧向发射器50(50’)中，沿水平轴方向传播的光具 有最大强度。
当具有传统侧向发射器1的侧向发射LED使用在直下型背光单元中时， 为了大范围地扩散光，侧向发射LED和透明漫射板之间的距离必须很大。即， 需要显著地增加背光单元的厚度来提供均匀的屏幕亮度。
相反，当本发明总体构思的各种实施例的具有侧向发射器50(50’)的侧向 发光装置10(10’)用在背光单元和采用所述背光单元的LCD设备时，由于侧 向发光装置10(10’)使光扩散到足够宽的区域，所以可以在将背光单元的厚度 保持最小的同时提供均匀的屏幕亮度。
图7示意性地示出了根据本发明总体构思实施例的背光单元100，所述 背光单元100具有侧向发光装置10(10’)的阵列(即，二维阵列)。对照图7，背 光单元100包括多个侧向发光装置10(10’)、反射漫射板110、和透射漫射板 140，所述多个侧向发光装置10(10’)以阵列形式布置在基板101上，所述反 射漫射板110位于所述多个侧向发光装置10(10’)的底端，用于反射和漫射从 侧向发光装置10(10’)发出的光，所述透射漫射板140位于侧向发光装置10(10’) 上方，用于透射和漫射入射的光。
基板101用作基底，在所述基底上以阵列形式布置了多个侧向发光装置 10(10’)。基板101可以是用于驱动侧向发光装置10(10’)的印刷电路板(PCB)。 或者，背光单元100可以分别包括基板101和用于驱动侧向发光装置10(10’) 的PCB。
侧向发光装置10(10’)可以是以上对照图3到图6描述的侧向发光装置， 用于引导从LED芯片31发射的大多数的朗伯光使得所述光由侧向发射器 50(50’)沿侧向方向发射，所述LED芯片31位于所述侧向发光装置的底部。
多个侧向发光装置10(10’)的所述阵列可以包括交替布置的每个用于发 射红(R)、绿(G)和蓝(B)颜色光束的侧向发光装置10(10’)。在这种情况下，每 个侧向发光装置10(10’)包括LED芯片31(见图3和图5)，所述LED芯片31 用于产生彩色光的R、G、和B颜色光束。
布置在基板101上的侧向发光装置10(10’)的二维阵列被细分成多行。布 置在每行上的用于每种颜色光的侧向发光装置10(10’)的数目根据从其发射的 该种颜色光束的量而变化。
从相应的LED芯片31发射的R、G、和B颜色光束的量可以彼此不同。 例如，从绿光LED芯片31发射的绿光的量通常可以分别低于从红光或蓝光 LED芯片31发射的红光或蓝光的量。因此，每行的红光发光装置30的数目 可以等于蓝光发光装置30的数目，而绿光发光装置30的数目可以是红光或 蓝光发光装置30的数目的两倍。可以以R、G、G、B或B、G、G、R的顺 序沿着每行布置红光、绿光和蓝光发光装置30。
或者，侧向发光装置10(10’)可以全部发射白光。在这种情况下，每个侧 向发光装置10(10’)包括产生白光的LED芯片31。
当背光单元100包括多个交替布置的每个包括用于产生R、G、和B颜 色光束的LED芯片31的发光装置10(10’)的阵列时，或者当背光单元100包 括多个具有用于产生白光的LED芯片31的发光装置10(10’)的阵列时，采用 所述背光单元100的LCD设备实现了彩色图像的显示。
反射漫射板110将入射光反射和漫射使得反射的光向上传播。反射漫射 基板110位于基板101上并且定位于侧向发光装置10(10’)的底端。因此，反 射漫射板110可以具有多个孔，在所述多个孔中可以放置相应的侧向发光装 置10(10’)。反射漫射板110可以放置在基板101上，同时侧向发光装置10(10’) 被插入到所述多个孔中。
这里，从侧向发光装置10(10’)中的侧向发射器50(50’)发射的大多数光传 播长距离然后入射到反射漫射板110。从侧向发射器50(50’)发出的光的一部 分传播长距离然后入射到位于侧向发光装置10(10’)上方的反射镜120(以下描 述)或者入射到位于反射镜120上方的透射漫射板140。
因此，光可以直接地从侧向发射器50(50’)发射到反射漫射板110或者可 以由反射镜120反射到反射漫射板110。
透射漫射板140与背光单元100的下部100a(即，侧向发光装置10(10’)、 反射漫射板110、反射镜120和光学板130)间隔预定距离“d”。透射漫射板140 将入射光透射和漫射。
在这个情况下，当透射漫射板140太接近侧向发光装置10(10’)时，放置 侧向发光装置10(10’)的区域显现出比剩余区域要亮，导致了亮度均匀性的下 降。此外，当透射漫射板140和侧向发光装置10(10’)之间的距离增加时，背 光单元100的厚度增加。因此，包括侧向发光装置10(10’)、反射漫射板110、 反射镜120和光学板130的背光单元100的下部100a与透射漫射板140之间 的距离“d”可以被最小化在一个范围内，在所述范围内光可以如期望被充分混 合。
与传统的背光单元相比，将光发射到宽的区域的侧向发光装置10(10’) 作为光源的背光单元100的厚度被降低，这是因为由于侧向发射器50(50’)的 光学特性，使得即使侧向发光装置10(10’)与透射漫射板140之间的距离减小， 光也能够被充分地混合。
尽管由侧向发光装置10(10’)中的发光装置30产生的大多数光由侧向发 射器50(50’)沿侧向方向发射，但是当侧向发射器50(50’)的第一反射面53(见 图3、4A和5)不是全反射面时，还存在在侧向发射器50(50’)中向上传播的光。 由于用于形成全反射面的涂层条件是很难满足的，所以涂层基本上形成于第 一反射面53上从而具有恰当的反射比。因此，一些光可以向上直接地传播通 过侧向发射器50(50’)。
由于向上传播通过侧向发射器50(50’)的光存在，导致可从背光单元100 上方看见与LED芯片31(见图3和图5)的位置相应的光点，所述LED芯片 31与发光装置30相应。此外，当用于发射每种颜色光的R、G、B LED芯片 31用于显示彩色图像时，可以从背光单元100上方看见LED芯片31的颜色。
因此，为了防止由向上传播通过侧向发射器50(50’)的光的存在所导致的 问题，背光单元100还包括多个反射镜120，所述反射镜120位于光学板130 的一个表面上用于将从侧向发光装置10(10’)向上直接发出的光反射。与侧向 发光装置10(10’)的阵列相应的多个反射镜120的阵列布置在光学板130的表 面上。即，所述多个反射镜120的每个位于相应的侧向发光装置10(10’)上方 用于将光向下反射。
布置有所述多个反射镜120的光学板130可由透明聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)制造以将入射光透射。或者，光学板130可以是透射漫射板。
在这种情况下，所述多个反射镜120的每个可以与相应的侧向发光装置 10(10’)间隔预定距离。为了保持这个预定距离，光学板130可由支撑件135 支撑。支撑件135相对于反射漫射板110和/或基板101支撑光学板130。
与仅仅使用反射漫射板110和透射漫射板140相比，使用透射漫射板作 为光学板130使得光被更加有效地漫射，从而进一步降低了透射漫射板140 和侧向发光装置10(10’)之间的距离(即，透射漫射板140和背光单元100的下 部100a之间的距离“d”)。这使得背光单元100的厚度降低。
然而，当透射漫射板用作光学板130时，光的透射率要比当透明PMMA 用作光学板130时的透射率低。因此，可根据降低背光单元100的厚度是否 要比增加光的透射率重要来选择透射漫射板或透明PMMA作为光学板130。
背光单元100还可以包括亮度增强膜(BEF)150和偏振增强膜170。所述 BEF 150用于改进穿过透射漫射板140的光的方向性；所述偏振增强膜170 用于增加偏振效率。
BEF 150用于将穿过透射漫射板140的光束折射和聚焦，从而增加光的 方向性和亮度。偏振增强膜170透射一种偏振光(例如，p偏振光)同时反射另 一种偏振光(例如，s偏振光)，因此，使得入射到偏振增强膜170上的光的大 多数当该入射光离开偏振增强膜170时被转换成p偏振光。
图8示意性示出了包括背光单元100的LCD设备。对照图8，所述LCD 设备包括背光单元100和位于背光单元100上方的液晶面板200。本领域技 术人员应该知道，当一个线偏振光入射到液晶面板中的液晶层上时，通过施 加的电场，液晶指向矢的方向和光的偏振方向改变，从而使得图像信息能够 显示在液晶面板上。因此，液晶面板200被耦合到驱动电路。由于本领域技 术人员知道液晶面板200的详细结构和使用驱动电路的显示操作，所以将不 对其提供详细的描述。
由于当入射到液晶面板200上的光具有单一偏振时光利用效率增加，所 以在背光单元100中使用偏振增强膜170可以提高光效率。
如上所述，背光单元100包括侧向发光装置10(10’)的阵列(见图3、图5 和图7)，所述阵列作为点光源用于在侧向或近似侧向方向上发射多数光使得 光能够被广泛地漫射。具有上述结构的背光单元100尽管其厚度被充分减少， 但是在其整个表面上仍然提供均匀的光强度分布。尽管上述的各个实施例涉 及相对于背光单元100和侧向发光装置10(10’)的“向上”和“向下”方向， 但是应该明白，这些方向是参考方向，其意图不是限制本发明总体构思的范 围。例如，当背光单元100以用于观看的垂直方向被布置和安装在LCD设备 中时，向上和向下方向实际上可以是水平的。
因此，采用背光单元100的诸如LCD TV的LCD设备实现了高品质图像 的显示，同时在LCD设备的整个屏幕上具有均匀的光强度。
由于根据本发明总体构思各种实施例的侧向发光装置能够沿侧向方向发 射多数光，所以在背光单元中使用该侧向发光装置作为光源使光被更加均匀 地混合。
本发明总体构思的各种实施例提供了纤细的背光单元，所述背光单元使 用侧向发光装置作为点光源来提供在背光单元的整个表面上具有均匀的强度 分布的高品质光。本发明总体构思的各种实施例还提供了采用背光单元的 LCD设备，所述LCD设备用于产生高品质图像，同上所述高品质图像在LCD 设备的整个屏幕上具有均匀的亮度。另外，由于侧向发光装置具有简单结构 并且容易制造，所以可以以非常低的成本来制造包括该侧向发光装置的背光 单元和采用所述背光单元的LCD设备。
尽管显示和描述本发明总体构思某些实施例，但本领域的技术人员应该 理解，在不脱离本发明总体构思的原则和精神的情况下可以在这些实施例中 做出改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。
现在将对照附图来描述根据本发明总体构思的各种实施例的侧向发光装 置、使用所述侧向发光装置作为光源的背光单元以及采用所述背光单元的液 晶显示器(LCD)设备。
对照图3、图4A和图4B，根据本发明总体构思实施例的侧向发光装置 10包括发光装置30和侧向发射器50，所述发光装置30产生光，所述侧向发 射器50在侧向方向上发射从发光装置30入射的产生的光。
从发光装置30发射的光的理论传播方向基本上与侧向发光装置10的中 心轴C一致。所述侧向方向是与水平轴平行或基本平行并且与中心轴C垂直 的方向。这里，中心轴C是穿过发光二极管(LED)芯片31(以下描述)的中心和 侧向发射器50的中心的轴。
发光装置30包括用于产生朗伯光的LED芯片31，并且当LED芯片31 安装在基座35上时与侧向发射器50相结合。LED芯片31可以与侧向发射器 50紧密接触而置，以将由LED芯片31发射进入侧向发射器50的光量最大化。
侧向发射器50包括由诸如透明塑性材料的透明材料制造的透明体51、 反射入射光的第一和第二反射面53和57以及折射面55，所述折射面55将 从第一和第二反射面53和57反射的光折射使得所述折射的光沿侧向方向传 播。光入射到侧向发射器50上的范围由位于第二反射面57的中心的入射区 域54所限制。入射区域54具有预定的尺寸，并且位于侧向发光装置10的中 心轴C上。
第一和第二反射面53和57以及折射面55是透明体51的表面。
第一反射面53反射从发光装置30发射的并且入射到侧向发射器50的 光。如图3所示，当发光装置30位于侧向发射器50下面，相对于所述布置 相对逼真，第一反射面53对应于侧向发射器50的顶部表面并且可以是以中 心轴C为中心的圆锥形表面，从而使入射光沿远离中心轴C的方向反射。更 具体地讲，第一反射面53的圆锥形表面可以从水平轴向上倾斜。为了反射入 射光，第一反射面53可以是平面或凹面曲线，并且可以通过在侧向发射器 50的顶部表面上施加反射涂层而获得。
从发光装置30发射出并且以相对于中心轴C成小的入射角入射到第一 反射面上(即，第一反射面53的接近中心轴C的部分)的光被第一反射面53 向下反射。另一方面，以相对于中心轴C成大的入射角入射到第一反射面53 上(即，第一反射面53的远离中心轴C的部分)的光从第一反射面53反射向 折射面55。
第二反射面57与透明体51的第一反射面53相对而置，并且将由第一反 射面53向下反射的光反射到折射面55。即，第二反射面57形成于侧向发射 器50的与发光装置30接触的部分。
与第一反射面53相似，第二反射面57可以通过在侧向发射器50的底部 施加反射涂层，参见如图3所示的布置将相对逼真来获得。或者，第二反射 面57可形成为全内反射面，这是因为：如图3所示的光路I1所指示的，从第 一反射面53反射到第二反射面57的光的入射角能够足够大来满足全内反射 的条件。
为了将光反射到折射面55，第二反射面57可以是圆锥形状表面，从而 随着所述圆锥形状表面延伸远离侧向发光装置10的中心轴C，从第一反射面 53到第二反射面57的距离增大。更具体地讲，第二反射面57可以相对于水 平轴向下倾斜。即，第一和第二反射面53和57可以以相反方向相对于垂直 于侧向发光装置10的中心轴C的水平轴倾斜。第一反射面53和/或第二反射 面57可以关于中心轴C对称。如图3所示，第二反射面57相对于第一反射 面53可具有较小的倾斜度。
折射面55对应于侧向发射器50的侧表面，并且将入射的光折射使得所 述入射的光沿侧向方向出射。光可以直接从第一反射面53反射到折射面55， 或者可以在被第一反射面53反射以后，由第二反射面57反射到折射面55。
折射面55可以相对于中心轴C正向(+)或负向(-)轻微地倾斜。因此，由 于折射面55形成为与中心轴C不平行，所以侧向发射器50可以被容易地浇 铸。折射面55相对于中心轴C的角度可被设计为在宽范围的角度内，使得尽 可能多的光沿侧向方向从侧向发射器50出射，所述光然后漫射到宽的区域。 或者，折射面55可以与侧向发光装置10的中心轴C平行。
第一和第二反射面53和57以及折射面55的每个可以关于中心轴C对 称，从而侧向发射器50能够在侧向方向上均匀地发射从发光装置30入射的 光。
还可以在第二反射面57的中心位置上放置凸块52，所述凸块52用作发 光装置30和侧向发射器50之间的连接器。凸块52和入射区域54结合使用 来限制从发光装置30发射进入侧向发射器50的光的范围。具有预定厚度的 凸块52从入射区域54向下延伸。
凸块52使得光能够以宽的范围从发光装置30发射到侧向发射器50的第 一反射面53，并且使得光能够扩散到较大区域，而不用增加侧向发射器50 的整体总厚度。
即，由于从LED芯片31发射的光在所有方向上漫射，所以LED芯片 31必须与第一反射面53分离预定距离，从而增加入射在第一反射面53上的 光的范围。
当侧向发光装置10不包括凸块52时，LED芯片31和第一反射面53之 间的最小距离必须大于或等于凸块52的所述预定厚度，从而如期望以宽的范 围将光发射到第一反射面53上。对照图3，LED芯片31与入射区域54紧密 相邻而置，所述入射区域54形成在与第二反射面57相同的平面上。因此， 在这种情况下，入射区域54和第一反射面53之间的距离应该增加来如期望 以宽的范围将光发射到第一反射面53上，从而导致侧向发射器50的整个厚 度的增加。
相反，当侧向发光装置10包括凸块52时，可以在降低侧向发射器50 的整个厚度的同时以足够宽的范围来发射光，这是因为：如图3和4B所示， 凸块52能够位于由圆锥形的第二反射面57形成的空间内，所述第二反射面 57相对于水平轴向下倾斜。
尽管图3和4B示出侧向发光装置10包括第二反射面57和凸块52，所 述第二反射面57是相对于水平轴向下倾斜的圆锥形表面，但是如图5所示侧 向发光装置10也可以包括与中心轴C垂直的平面形的第二反射面77。在这 种情况下，可以如图5所示省略凸块52。
图5是示出根据本发明总体构思另一个实施例的侧向发光装置10’的示 意性截面图。对照图5，与在图3的实施例中描述和示出的第二反射面57相 似，第二反射面77将由第一反射面53’向下反射的光反射到折射面55’。还可 以通过将反射涂层施加到侧向发射器50’的底部来获得第二反射面77，或者 由于如图5示出的光路I2所示，从第一反射面53’反射到第二反射面77的光 的入射角能够足够大来满足全内反射条件，所以第二反射面77可以是全内反 射面。
图5所示具有上述结构的侧向发光装置10’能够在侧向方向(即，水平轴 的方向)上发射大多数的光。
在背光单元中使用侧向发光装置10或10’作为点光源使得光以较宽区域 被发射，从而降低了背光单元的厚度。此外，由于侧向发光装置10(10’)具有 仅仅包括第一和第二反射面53(53’)和57(77)以及几乎平行于中心轴C的折射 面55(55’)的简单的结构，所以该侧向发光装置容易制造。
图6示出了从图3、4A、4B和5示出的侧向发光装置10(10’)中的侧向 发射器50发射的光的强度分布。如图6所示，在根据这些实施例的侧向发光 装置10(10’)中，沿几乎平行于水平轴的侧向方向传播的光具有最大强度，大 多数光分布在几乎平行于水平轴的侧向方向上。背光单元和采用所述背光单 元的LCD设备(以下描述)的各种实施例使用侧向发光装置10(10’)来引导光使 所述光扩散到足够宽的区域，从而允许将背光单元制造成具有小的厚度，允 许LCD具有均匀的屏幕亮度。
从图2和图6清楚地看出，在图1示出的侧向发射LED的传统侧向发射 器1中，沿着从水平轴向上大约10°的路径传播的光具有最大强度，而在本发 明总体构思的各种实施例的侧向发射器50(50’)中，沿水平轴方向传播的光具 有最大强度。
当具有传统侧向发射器1的侧向发射LED使用在直下型背光单元中时， 为了大范围地扩散光，侧向发射LED和透明漫射板之间的距离必须很大。即， 需要显著地增加背光单元的厚度来提供均匀的屏幕亮度。
相反，当本发明总体构思的各种实施例的具有侧向发射器50(50’)的侧向 发光装置10(10’)用在背光单元和采用所述背光单元的LCD设备时，由于侧 向发光装置10(10’)使光扩散到足够宽的区域，所以可以在将背光单元的厚度 保持最小的同时提供均匀的屏幕亮度。
图7示意性地示出了根据本发明总体构思实施例的背光单元100，所述 背光单元100具有侧向发光装置10(10’)的阵列(即，二维阵列)。对照图7，背 光单元100包括多个侧向发光装置10(10’)、反射漫射板110、和透射漫射板 140，所述多个侧向发光装置10(10’)以阵列形式布置在基板101上，所述反 射漫射板110位于所述多个侧向发光装置10(10’)的底端，用于反射和漫射从 侧向发光装置10(10’)发出的光，所述透射漫射板140位于侧向发光装置10(10’) 上方，用于透射和漫射入射的光。
基板101用作基底，在所述基底上以阵列形式布置了多个侧向发光装置 10(10’)。基板101可以是用于驱动侧向发光装置10(10’)的印刷电路板(PCB)。 或者，背光单元100可以分别包括基板101和用于驱动侧向发光装置10(10’) 的PCB。
侧向发光装置10(10’)可以是以上对照图3到图6描述的侧向发光装置， 用于引导从LED芯片31发射的大多数的朗伯光使得所述光由侧向发射器 50(50’)沿侧向方向发射，所述LED芯片31位于所述侧向发光装置的底部。
多个侧向发光装置10(10’)的所述阵列可以包括交替布置的每个用于发 射红(R)、绿(G)和蓝(B)颜色光束的侧向发光装置10(10’)。在这种情况下，每 个侧向发光装置10(10’)包括LED芯片31(见图3和图5)，所述LED芯片31 用于产生彩色光的R、G、和B颜色光束。
布置在基板101上的侧向发光装置10(10’)的二维阵列被细分成多行。布 置在每行上的用于每种颜色光的侧向发光装置10(10’)的数目根据从其发射的 该种颜色光束的量而变化。
从相应的LED芯片31发射的R、G、和B颜色光束的量可以彼此不同。 例如，从绿光LED芯片31发射的绿光的量通常可以分别低于从红光或蓝光 LED芯片31发射的红光或蓝光的量。因此，每行的红光发光装置30的数目 可以等于蓝光发光装置30的数目，而绿光发光装置30的数目可以是红光或 蓝光发光装置30的数目的两倍。可以以R、G、G、B或B、G、G、R的顺 序沿着每行布置红光、绿光和蓝光发光装置30。
或者，侧向发光装置10(10’)可以全部发射白光。在这种情况下，每个侧 向发光装置10(10’)包括产生白光的LED芯片31。
当背光单元100包括多个交替布置的每个包括用于产生R、G、和B颜 色光束的LED芯片31的发光装置10(10’)的阵列时，或者当背光单元100包 括多个具有用于产生白光的LED芯片31的发光装置10(10’)的阵列时，采用 所述背光单元100的LCD设备实现了彩色图像的显示。
反射漫射板110将入射光反射和漫射使得反射的光向上传播。反射漫射 基板110位于基板101上并且定位于侧向发光装置10(10’)的底端。因此，反 射漫射板110可以具有多个孔，在所述多个孔中可以放置相应的侧向发光装 置10(10’)。反射漫射板110可以放置在基板101上，同时侧向发光装置10(10’) 被插入到所述多个孔中。
这里，从侧向发光装置10(10’)中的侧向发射器50(50’)发射的大多数光传 播长距离然后入射到反射漫射板110。从侧向发射器50(50’)发出的光的一部 分传播长距离然后入射到位于侧向发光装置10(10’)上方的反射镜120(以下描 述)或者入射到位于反射镜120上方的透射漫射板140。
因此，光可以直接地从侧向发射器50(50’)发射到反射漫射板110或者可 以由反射镜120反射到反射漫射板110。
透射漫射板140与背光单元100的下部100a(即，侧向发光装置10(10’)、 反射漫射板110、反射镜120和光学板130)间隔预定距离“d”。透射漫射板140 将入射光透射和漫射。
在这个情况下，当透射漫射板140太接近侧向发光装置10(10’)时，放置 侧向发光装置10(10’)的区域显现出比剩余区域要亮，导致了亮度均匀性的下 降。此外，当透射漫射板140和侧向发光装置10(10’)之间的距离增加时，背 光单元100的厚度增加。因此，包括侧向发光装置10(10’)、反射漫射板110、 反射镜120和光学板130的背光单元100的下部100a与透射漫射板140之间 的距离“d”可以被最小化在一个范围内，在所述范围内光可以如期望被充分混 合。
与传统的背光单元相比，将光发射到宽的区域的侧向发光装置10(10’) 作为光源的背光单元100的厚度被降低，这是因为由于侧向发射器50(50’)的 光学特性，使得即使侧向发光装置10(10’)与透射漫射板140之间的距离减小， 光也能够被充分地混合。
尽管由侧向发光装置10(10’)中的发光装置30产生的大多数光由侧向发 射器50(50’)沿侧向方向发射，但是当侧向发射器50(50’)的第一反射面53(见 图3、4A和5)不是全反射面时，还存在在侧向发射器50(50’)中向上传播的光。 由于用于形成全反射面的涂层条件是很难满足的，所以涂层基本上形成于第 一反射面53上从而具有恰当的反射比。因此，一些光可以向上直接地传播通 过侧向发射器50(50’)。
由于向上传播通过侧向发射器50(50’)的光存在，导致可从背光单元100 上方看见与LED芯片31(见图3和图5)的位置相应的光点，所述LED芯片 31与发光装置30相应。此外，当用于发射每种颜色光的R、G、B LED芯片 31用于显示彩色图像时，可以从背光单元100上方看见LED芯片31的颜色。
因此，为了防止由向上传播通过侧向发射器50(50’)的光的存在所导致的 问题，背光单元100还包括多个反射镜120，所述反射镜120位于光学板130 的一个表面上用于将从侧向发光装置10(10’)向上直接发出的光反射。与侧向 发光装置10(10’)的阵列相应的多个反射镜120的阵列布置在光学板130的表 面上。即，所述多个反射镜120的每个位于相应的侧向发光装置10(10’)上方 用于将光向下反射。
布置有所述多个反射镜120的光学板130可由透明聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)制造以将入射光透射。或者，光学板130可以是透射漫射板。
在这种情况下，所述多个反射镜120的每个可以与相应的侧向发光装置 10(10’)间隔预定距离。为了保持这个预定距离，光学板130可由支撑件135 支撑。支撑件135相对于反射漫射板110和/或基板101支撑光学板130。
与仅仅使用反射漫射板110和透射漫射板140相比，使用透射漫射板作 为光学板130使得光被更加有效地漫射，从而进一步降低了透射漫射板140 和侧向发光装置10(10’)之间的距离(即，透射漫射板140和背光单元100的下 部100a之间的距离“d”)。这使得背光单元100的厚度降低。
然而，当透射漫射板用作光学板130时，光的透射率要比当透明PMMA 用作光学板130时的透射率低。因此，可根据降低背光单元100的厚度是否 要比增加光的透射率重要来选择透射漫射板或透明PMMA作为光学板130。
背光单元100还可以包括亮度增强膜(BEF)150和偏振增强膜170。所述 BEF 150用于改进穿过透射漫射板140的光的方向性；所述偏振增强膜170 用于增加偏振效率。
BEF 150用于将穿过透射漫射板140的光束折射和聚焦，从而增加光的 方向性和亮度。偏振增强膜170透射一种偏振光(例如，p偏振光)同时反射另 一种偏振光(例如，s偏振光)，因此，使得入射到偏振增强膜170上的光的大 多数当该入射光离开偏振增强膜170时被转换成p偏振光。
图8示意性示出了包括背光单元100的LCD设备。对照图8，所述LCD 设备包括背光单元100和位于背光单元100上方的液晶面板200。本领域技 术人员应该知道，当一个线偏振光入射到液晶面板中的液晶层上时，通过施 加的电场，液晶指向矢的方向和光的偏振方向改变，从而使得图像信息能够 显示在液晶面板上。因此，液晶面板200被耦合到驱动电路。由于本领域技 术人员知道液晶面板200的详细结构和使用驱动电路的显示操作，所以将不 对其提供详细的描述。
由于当入射到液晶面板200上的光具有单一偏振时光利用效率增加，所 以在背光单元100中使用偏振增强膜170可以提高光效率。
如上所述，背光单元100包括侧向发光装置10(10’)的阵列(见图3、图5 和图7)，所述阵列作为点光源用于在侧向或近似侧向方向上发射多数光使得 光能够被广泛地漫射。具有上述结构的背光单元100尽管其厚度被充分减少， 但是在其整个表面上仍然提供均匀的光强度分布。尽管上述的各个实施例涉 及相对于背光单元100和侧向发光装置10(10’)的“向上”和“向下”方向， 但是应该明白，这些方向是参考方向，其意图不是限制本发明总体构思的范 围。例如，当背光单元100以用于观看的垂直方向被布置和安装在LCD设备 中时，向上和向下方向实际上可以是水平的。
因此，采用背光单元100的诸如LCD TV的LCD设备实现了高品质图像 的显示，同时在LCD设备的整个屏幕上具有均匀的光强度。
由于根据本发明总体构思各种实施例的侧向发光装置能够沿侧向方向发 射多数光，所以在背光单元中使用该侧向发光装置作为光源使光被更加均匀 地混合。
本发明总体构思的各种实施例提供了纤细的背光单元，所述背光单元使 用侧向发光装置作为点光源来提供在背光单元的整个表面上具有均匀的强度 分布的高品质光。本发明总体构思的各种实施例还提供了采用背光单元的 LCD设备，所述LCD设备用于产生高品质图像，同上所述高品质图像在LCD 设备的整个屏幕上具有均匀的亮度。另外，由于侧向发光装置具有简单结构 并且容易制造，所以可以以非常低的成本来制造包括该侧向发光装置的背光 单元和采用所述背光单元的LCD设备。
尽管显示和描述本发明总体构思某些实施例，但本领域的技术人员应该 理解，在不脱离本发明总体构思的原则和精神的情况下可以在这些实施例中 做出改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。