專利名稱：背光組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠減小體積并降低制造成本的背光組件。
背景技術：
通常，顯示設備包括產生光的背光組件和利用該光顯示圖像的顯示面板。對于液晶面板本身不發(fā)光的液晶顯示(LCD)裝置尤其是這樣。最近已經開發(fā)了應用發(fā)光二極管作為其光源的背光組件。發(fā)光二極管通常具有比替換形式的照明(例如冷陰極熒光燈(CCFL)等)優(yōu)良的發(fā)光效率，從而降低驅動顯示設備所需的電功率。然而，由于發(fā)光二極管的價格與CCFL相比較貴，所以當背光組件使用發(fā)光二極管作為其光源時，背光組件的制造成本增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的示例性實施例提供一種能夠減小體積并降低制造成本的背光組件。本發(fā)明的示例性實施例提供一種具有該背光組件的顯示設備。根據示例性實施例，一種背光組件包括光源，包括發(fā)光表面，光穿過發(fā)光表面出射；光學構件，包括鄰近光源設置的第一表面和設置成基本上背對第一表面的第二表面，其中，光學構件覆蓋光源并引導光穿過光學構件。在一個示例性實施例中，光學構件包括入射表面，光入射到所述入射表面，入射表面連接到第一表面并對應于光源；光學圖案，設置在第二表面上并與光源對應，光學圖案利用全內反射來反射穿過入射表面入射光中的第一光；導光圖案，設置在第一表面上，其中，導光圖案引導反射的第一光出射到光學構件的外部。


通過參照下面結合附圖考慮的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點將變得易于清楚，在附圖中圖1是示出根據本發(fā)明的背光組件的示例性實施例的分解透視圖；圖2A是沿圖1的線1-1’截取的剖視圖；圖2B和圖2C是示出根據本發(fā)明的光學構件的示例性實施例的透視圖；圖3是示出利用圖2A的光學構件的示例性實施例引導光的原理的剖視圖；圖4是示出圖3的第一光學圖案的結構的放大剖視圖；圖5是示出圖4的光學構件的最大厚度與第一角之間的相互關系的曲線圖；圖6是示出根據本發(fā)明的光學構件的另一示例性實施例的第二光學圖案的放大剖視圖7是示出根據本發(fā)明的顯示設備的示例性實施例的分解透視圖。
具體實施例方式在下文中，現在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實施，且不應被理解為局限于在此提出的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。相同的標號始終表示相同的元件。應該理解的是，當元件或層被稱作“在”另一元件或層“上”、“連接到”或“結合到”另一元件或層時，該元件或層可以直接在另一元件或層上、直接連接或直接結合到另一元件或層，或者可以存在中間元件或中間層。相反，當元件被稱作“直接在”另一元件或層 “上”、“直接連接到”或“直接結合到”另一元件或層時，不存在中間元件或中間層。相同的標號始終表示相同的元件。如在這里使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項的任意和所有組合。應該理解的是，盡管在這里可使用術語第一、第二等來描述不同的元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應該受這些術語的限制。這些術語僅是用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此，在不脫離本發(fā)明的教導的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可被命名為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。為了方便描述，在這里可使用空間相對術語，如“在...之下”、“在...下方”、“下面的”、“在...上方”、“上面的”等，用來描述在圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關系。應該理解的是，空間相對術語意在包含除了在附圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附圖中的裝置被翻轉，則描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件隨后將被定位為“在”其它元件或特征“上方”。因而，示例性術語“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”兩種方位。所述裝置可被另外定位(旋轉90度或者在其它方位)，并對在這里使用的空間相對描述符做出相應的解釋。這里使用的術語僅為了描述特定實施例的目的，而不意圖限制本發(fā)明。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式。還應理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/ 或它們的組。除非另有定義，否則這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員所通常理解的意思相同的意思。還將理解的是，除非這里明確如此定義，否則術語(例如在通用的字典中定義的術語)應該被解釋為具有與相關領域的環(huán)境中它們的意思一致的意思，而不將理想地或者過于正式地解釋它們的意思。在此參照作為本發(fā)明的理想實施例的示意圖的剖視圖來描述本發(fā)明的示例性實施例。這樣，預計會出現例如由制造技術和/或公差引起的圖示的形狀的變化。因此，本發(fā)明的實施例不應該被理解為局限于在此示出的區(qū)域的特定形狀，而將包括例如由制造導致的形狀偏差。例如，示出為或描述為平坦的區(qū)域通常可具有粗糙的和/或非線性的特征。此外，示出的尖角可以被倒圓。因此，在圖中示出的區(qū)域實際上是示意性的，它們的形狀并不意圖示出區(qū)域的精確形狀，也不意圖限制本發(fā)明的范圍。除非在此另外指出或上下文另外清楚地表明與之相矛盾，否則這里描述的所有方法能夠以合適的順序執(zhí)行。除非另有聲明，否則使用的任何示例和全部示例，或者示例性語言(例如“例如”)僅意圖更好地解釋本公開，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。如在這里使用的，說明書的語言均不應理解為表示任何未聲明的元件是實施實施例所必須的。在下文中，將參照附圖詳細解釋本發(fā)明。圖1是示出根據本發(fā)明的背光組件的示例性實施例的分解透視圖，圖2A是沿圖1 的線1-1’截取的剖視圖，圖2B和圖2C是示出光學構件的示例性實施例的透視圖。參照圖1和圖2A，背光組件200包括容器10、反射板20、設置在反射板20上的多個光源50、光學構件100、漫射板130和光學片180。容器10包括底部11和從底部11延伸的側壁12，以提供容納反射板20、光源50、 光學構件100、漫射板130和光學片180的容納空間。反射板20設置在底部11上。反射板20可包括反光材料，例如，聚對苯二甲酸乙二酯、鋁或具有相似特性的其它材料。因此，反射板20反射從光源50產生的向底部11行進的光，反射板20反射的光是朝光學構件100反射。光源50發(fā)射光并且該光穿過每個光源50的發(fā)光表面輸出。此外，光源50沿第一方向Dl和與第一方向Dl基本垂直的第二方向D2均勻地布置，以在整個反射板20范圍內具有基本均勻的數量密度。在圖1和圖2A中示出的本示例性實施例中，光源50可以是點光源，例如，發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管和各種其它相似的裝置。光學構件100可包括折射率為大約1. 2至大約1. 8的材料，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或具有相似特性的其它材料。光學構件100設置在反射板20上以覆蓋光源50， 并將光源50提供的光引導到漫射板130。光學構件100包括容納凹陷111、第一光學圖案110和導光圖案102。在下文中， 將參照圖2B和圖2C詳細描述容納凹陷111和第一光學圖案110。圖2B示出了光學構件100的第一表面106，圖2C示出了光學構件100的第二表面 107。參照圖2A、圖2B和圖2C，光學構件100包括鄰近反射板20的第一表面106和背對第一表面106的第二表面107，容納凹陷111形成在第一表面106中，例如，通過去除第一表面106的與光源50對應的一部分來形成容納凹陷111。由于光源50中的一個光源容納在容納凹陷111中，所以所述一個光源發(fā)射的光穿過光學構件100的與第一表面106連接的內表面入射到光學構件100中。相應地，光學構件100的內表面包括第一入射表面105A和第二入射表面105B。如圖2B所示，可通過去除第一表面106以形成圓錐形狀來形成限定容納凹陷111 的內表面，因此第一入射表面105A可與第二入射表面105B連接。然而，為了便于解釋，第一入射表面105A和第二入射表面105B將被稱作具有相對于發(fā)光表面55的中心的傾斜形狀，如圖2A所示。第一光學圖案110通過全內反射來反射穿過第一入射表面105A和第二入射表面 105B入射并提供到第一光學圖案110的光。將參照圖3和圖4詳細描述第一光學圖案110。導光圖案102形成在第一表面106上并被設置為鄰近光源50 (例如，在兩個相鄰的光源之間)。導光圖案102改變從光學構件100通過全內反射反射的光的光路，使得通過全內反射反射的光從光學構件100出射。漫射板130設置在光學構件100上。漫射板130使從光學構件100出射的光漫射。 在圖1和圖2A中示出的本示例性實施例中，漫射板130可與光學構件100分開，同時在漫射板130與光學構件100之間插入有氣隙部分AG?？蛇x的示例性實施例包括省略了氣隙部分AG的構造。光學片180設置在漫射板130上。光學片180可包括棱鏡片，會聚穿過漫射板 130的光以提高前視亮度；漫射片，使穿過漫射板的光漫射；反射偏振片，根據光的振動方向來選擇性地透射穿過漫射板130的光。可選的示例性實施例包括光學片180具有多個光學片的構造以及省略了光學片180的構造。圖3是示出利用圖2A的光學構件100來引導光的原理的剖視圖。同時，在光學構件100中設置多個容納凹陷111并設置多個第一光學圖案110以與多個光源50分別對應， 然而，多個容納凹陷111具有相同的結構和功能，并且多個第一光學圖案110具有相同的結構和功能。因此，將在圖3中描述一個容納凹陷111和一個第一光學圖案110，并將省略對其余的容納凹陷111和光學圖案Iio的詳細描述。此外，將描述布置在反射板20上的多個光源50中的一個光源50作為代表示例。參照圖3，光學構件100包括容納凹陷111和第一光學圖案110。光源50容納在容納凹陷111中，第一光學圖案110位于與容納凹陷111和光源50對應的位置。容納在容納凹陷111中的光源50發(fā)射光，光源50包括面對第一光學圖案110的發(fā)光表面55。在本示例性實施例中，通過去除第一表面106的一部分成為凹面形狀來形成容納凹陷111，光學構件100的內表面包括第一入射表面105A和第二入射表面105B。另外，第一入射表面105A與第二入射表面105B在第一交叉點IPl (例如，由容納凹陷111形成的錐體的頂點)相交，第一入射表面105A和第二入射表面105B相對于發(fā)光表面55傾斜?？蛇x的示例性實施例包括通過其它方法(例如，通過將光學構件100鑄造為包括容納凹陷111) 形成容納凹陷111的構造。如參照圖1所描述的，光學構件100的折射率為大約1. 2至大約1. 8，未被光源50 填充的空間可稱作空氣層，空氣層的折射率為大約1. 0。因此，從發(fā)光表面55出射并穿過第一入射表面105A和第二入射表面105B入射到光學構件100中的光沿包括第一方向Dl和第三方向D3作為其分量的矢量限定的方向行進，這是由第一入射表面105A和第二入射表面105B的傾斜形狀以及空氣層的折射率和光學構件100的折射率之間的差異造成的。如從剖視圖可見的，第一光學圖案110包括從中心點PO至第一點Pl限定的第一直線、從第一點Pl至第二點P2限定的第一曲線、從第二點P2至第三點P3限定的第二直線、 從中心點PO至第四點P4限定的第三直線、從第四點P4至第五點P5限定的第二曲線以及從第五點P5至第六點P6限定的第四直線。穿過第一入射表面105A入射的光利用從PO至Pl的第一直線、從Pl至P2的第一曲線和從P2至P3的第二直線通過全內反射在光學構件100中反射。相似地，穿過第二入射表面105B入射的光利用從PO至P4的第三直線、從P4至P5的第二曲線和從P5至P6的第四直線通過全內反射在光學構件100內反射。例如，當假設第一光Li、第二光L2和第三光L3穿過在第一入射表面105A上的第七點P7入射到光學構件100中時，第一光Ll被第一光學圖案110的第一直線全內反射，第二光L2被第一光學圖案110的第一曲線全內反射，第三光L3被第一光學圖案110的第二直線全內反射。相似地，當假設第四光L4、第五光L5和第六光L6穿過在第二入射表面105B 上的第八點P8入射到光學構件100中時，第四光L4被第一光學圖案110的第三直線全內反射，第五光L5被第一光學圖案110的第二曲線全內反射，第六光L6被第一光學圖案110 的第四直線全內反射。如上所述，為了使穿過第七點P7入射到光學構件100中的光被光學圖案110全內反射，在光和光學圖案110之間需要特定的臨界角具體地說，當假設在第一入射表面 105A上限定的與發(fā)光表面55最接近的點被稱作第九點P9時，穿過第九點P9入射到光學構件100中的光以第九點P9為基準以輻射的方式傳播。在這種情況下，當穿過第九點P9的光中在最外面?zhèn)鞑サ墓獗欢x為第七光L7時，第七光L7與第二表面107的法線之間的夾角θ ^可以是引起光在光學構件100中的全內反射的特定臨界角Θ —因此，由于法線和穿過第九點Ρ9入射到光學構件100中的光之間的夾角大于角 θ Q，所以穿過第九點Ρ9入射到光學構件100中的光可被光學圖案110全內反射，因此，不僅穿過第九點Ρ9入射到光學構件100中的光，而且穿過整個第一入射表面105Α入射到光學構件100中的光可被光學圖案110全內反射。另外，由于光學圖案110相對于垂直穿過光源50的軸具有大體對稱的凹面形狀， 所以穿過第二入射表面105Β入射到光學構件100中的光可被光學圖案110全內反射。同時，光學構件100包括形成在第一表面106上的導光圖案102。在圖3中示出的本示例性實施例中，通過連續(xù)地去除第一表面106來形成導光圖案102，使得導光圖案102 的表面相對于第一表面106傾斜。導光圖案102改變在光學構件100內部被全內反射的光的光路，使得光可從光學構件100出射?？蛇x的示例性實施例包括可利用其它方法(例如將光學構件100鑄造成包括導光圖案10 形成導光圖案102的構造。如圖3所示，在本示例性實施例中，如從俯視平面圖觀察的，導光圖案102不與第一光學圖案110疊置，然而本發(fā)明不限于此。即，導光圖案102可鄰近容納凹陷111使得導光圖案102與第一光學圖案110疊置。圖4是詳細示出圖3的第一光學圖案110的結構的剖視圖。如上參照圖3所述， 第一光學圖案110包括在光源50的右側的第一直線、第一曲線、第二直線并包括在光源50 的左側的第三直線、第二曲線和第四直線，包括第一直線、第一曲線和第二直線的線與包括第三直線、第二曲線和第四直線的線關于中心點PO對稱。因此，將省略對包括第三直線、第二曲線和第四直線的線的詳細描述。雖然本詳細描述針對剖視圖，但是本領域普通技術人員應該理解，如圖2B和圖2C所示，第一光學圖案110和容納凹陷111實際上具有基本上的錐形。另外，由于第一光學圖案110的中心點PO和容納凹陷111的第一交叉點IPl之間的距離較小并且對理解本設備是相對無關緊要的，因此在圖4中省略了中心點PO和第一交叉點IPl之間的距離。參照圖4，為了將連接中心點PO和第一點Pl的第一直線、連接第一點Pl和第二點 P2的第一曲線以及連接第二點P2和第三點P3的第二直線限定為等式，將與發(fā)光表面55基本平行的方向稱作χ軸，將發(fā)光表面陽的法線稱作y軸。此外，發(fā)光表面55的法線和第一入射表面105A之間的夾角稱作第一角Q1，第一直線和發(fā)光表面陽之間的夾角稱作第二角
θ 2。當限定第一直線的函數被稱作f(x)時，函數f(x)可滿足下面的等式1。〈等式1>/(χ) = tan(6>2) χ χ + °
2 χ tan(q )在等式1中，a表示光源50的直徑Dl。此外，可利用下面的等式2限定第一角Q1*第二角θ2。< 等式 2>
π6>2 = 2 χ ^0 + 6>,-—在等式2中，θ ^表示參照圖3描述的臨界角。如圖2Α所示，由于光學構件100與折射率為1. 0的空氣層接觸，所以可根據斯涅爾定律將涉及臨界角的等式3限定如下。< 等式 3>Sin(^0)=-
η在等式3中，η表示光學構件100的折射率。當限定第一輔助直線150的函數被稱作g(x)時，函數g(x)可滿足下面的等式4。< 等式 4> = tan(《+ 氏)x (x -尋)
λ因此，可利用等式1至等式4獲得第一點Pl的χ軸坐標&和y軸坐標如下面的等式5和等式6。< 等式 5>
權利要求
1.一種背光組件，所述背光組件包括光源和光學構件，光源包括發(fā)光表面，光穿過發(fā)光表面出射，光學構件包括設置成鄰近光源的第一表面和設置成背對第一表面的第二表面， 光學構件覆蓋光源并引導光穿過光學構件，其中，光學構件包括入射表面，光入射到入射表面，入射表面連接到第一表面并對應于光源；光學圖案，設置在第二表面上并與光源對應，光學圖案通過全內反射反射穿過入射表面入射的光中的第一光；導光圖案，設置在第一表面上，其中，導光圖案引導反射的第一光出射到光學構件的外部。
2.如權利要求1所述的背光組件，其中，光學構件設置有容納凹陷，容納凹陷形成在第一表面上以與光源對應，其中，光源容納在容納凹陷中，其中，當從剖視圖觀察時，限定容納凹陷的表面與入射表面連接。
3.如權利要求2所述的背光組件，其中，當從剖視圖觀察時，入射表面朝發(fā)光表面的中心傾斜，穿過入射表面入射到光學構件的光朝光學圖案行進。
4.如權利要求3所述的背光組件，其中，光學圖案具有關于穿過光源的中心并與發(fā)光表面垂直的線對稱的凹面形狀。
5.如權利要求4所述的背光組件，其中，當從剖視圖觀察時，光學圖案包括第一直線， 第一直線連接第一點和設置在光學構件與發(fā)光表面的法線相交的位置的中心點，當由入射表面和發(fā)光表面的法線限定的夾角被定義為第一角，光的臨界角被定義為使得穿過入射表面入射到光學構件的光通過全內反射被反射，與發(fā)光表面平行的軸被定義為χ軸，與所述法線平行的軸被定義為y軸，相對于χ軸和y軸限定第一直線的函數被定義為f(x)時，利用下面的等式1和等式2來限定函數f(x)等式1
6.如權利要求5所述的背光組件，其中，光學圖案還包括第一曲線，連接第一點和第二點，其中，第一曲線連接到第一直線；第二直線，連接第二點和第三點，其中，第二直線連接到第一曲線，第二直線與χ軸平行，其中，具有與光源的直徑的一半對應的值作為X軸截距并與第一曲線相交的直線被定義為函數j (χ)，相對于X軸和y軸限定第一曲線的函數被定義為h(x)，函數j (χ)與函數 h(x)相交的交點處的傾斜度函數被定義為h’ 00，限定函數11’ (χ)的傾斜度的角被定義為第三角，利用下面的等式3和等式4來限定函數j(x)和函數h’ (χ)等式3
7.如權利要求4所述的背光組件，其中，穿過入射表面入射到光學構件的光中的第二光穿過光學圖案出射到外部。
8.如權利要求7所述的背光組件，其中，當由入射表面和發(fā)光表面的法線限定的夾角被定義為第一角，光的臨界角被定義為使穿過入射表面入射到光學構件的光通過全內反射被反射，與發(fā)光表面平行的軸被定義為χ軸，與所述法線平行的軸被定義為y軸時，光學圖案包括第一直線，連接第一點和設置在光學構件與發(fā)光表面的法線相交的位置的中心點；第一曲線，將第一點連接到第二點，其中，第一曲線連接到第一直線；第二直線，連接第二點和第三點，其中，第二直線連接到第一曲線，當相對于χ軸和y軸限定第一直線的函數被定義為f(x)時，利用下面的等式6和等式7限定f(x)等式6
9.如權利要求1所述的背光組件，其中，設置多個光源，所述多個光源沿第一方向和與第一方向垂直的第二方向布置，同時彼此分隔開，光學構件覆蓋所述多個光源并與所述多個光源對準。
10.如權利要求1所述的背光組件，其中，第一光在光學構件內部最初被光學圖案通過全內反射而反射。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種背光組件，所述背光組件包括光源和光學構件，光源包括發(fā)光表面，光穿過發(fā)光表面出射，光學構件包括設置成鄰近光源的第一表面和基本上背對第一表面設置的第二表面，光學構件覆蓋光源并引導光穿過光學構件，其中，光學構件包括入射表面，光入射到入射表面，入射表面連接到第一表面并對應于光源；光學圖案，設置在第二表面上并與光源對應，光學圖案通過全內反射反射穿過入射表面入射的光中的第一光；導光圖案，設置在第一表面上，其中，導光圖案向光學構件的外部引導反射的第一光。
文檔編號F21V7/00GK102221163SQ20101057009
公開日2011年10月19日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年4月13日
發(fā)明者普羅德尼科夫·奧萊格, 鄭炳昊, 金局炫 申請人:三星電子株式會社