专利名称：背光组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够减小体积并降低制造成本的背光组件。
背景技术：
通常，显示设备包括产生光的背光组件和利用该光显示图像的显示面板。对于液晶面板本身不发光的液晶显示(LCD)装置尤其是这样。最近已经开发了应用发光二极管作为其光源的背光组件。发光二极管通常具有比替换形式的照明(例如冷阴极荧光灯(CCFL)等)优良的发光效率，从而降低驱动显示设备所需的电功率。然而，由于发光二极管的价格与CCFL相比较贵，所以当背光组件使用发光二极管作为其光源时，背光组件的制造成本增加。
发明内容
本发明的示例性实施例提供一种能够减小体积并降低制造成本的背光组件。本发明的示例性实施例提供一种具有该背光组件的显示设备。根据示例性实施例，一种背光组件包括光源，包括发光表面，光穿过发光表面出射；光学构件，包括邻近光源设置的第一表面和设置成基本上背对第一表面的第二表面，其中，光学构件覆盖光源并引导光穿过光学构件。在一个示例性实施例中，光学构件包括入射表面，光入射到所述入射表面，入射表面连接到第一表面并对应于光源；光学图案，设置在第二表面上并与光源对应，光学图案利用全内反射来反射穿过入射表面入射光中的第一光；导光图案，设置在第一表面上，其中，导光图案引导反射的第一光出射到光学构件的外部。
通过参照下面结合附图考虑的详细描述，本发明的上述和其它优点将变得易于清楚，在附图中图1是示出根据本发明的背光组件的示例性实施例的分解透视图；图2A是沿图1的线1-1’截取的剖视图；图2B和图2C是示出根据本发明的光学构件的示例性实施例的透视图；图3是示出利用图2A的光学构件的示例性实施例引导光的原理的剖视图；图4是示出图3的第一光学图案的结构的放大剖视图；图5是示出图4的光学构件的最大厚度与第一角之间的相互关系的曲线图；图6是示出根据本发明的光学构件的另一示例性实施例的第二光学图案的放大剖视图7是示出根据本发明的显示设备的示例性实施例的分解透视图。
具体实施例方式在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应被理解为局限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，且将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。相同的标号始终表示相同的元件。应该理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、直接连接或直接结合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接在”另一元件或层 “上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。相同的标号始终表示相同的元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。为了方便描述，在这里可使用空间相对术语，如“在...之下”、“在...下方”、“下面的”、“在...上方”、“上面的”等，用来描述在图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中的装置被翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上方”。因而，示例性术语“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并对在这里使用的空间相对描述符做出相应的解释。这里使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/ 或它们的组。除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确如此定义，否则术语(例如在通用的字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的环境中它们的意思一致的意思，而不将理想地或者过于正式地解释它们的意思。在此参照作为本发明的理想实施例的示意图的剖视图来描述本发明的示例性实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，本发明的实施例不应该被理解为局限于在此示出的区域的特定形状，而将包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出为或描述为平坦的区域通常可具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，示出的尖角可以被倒圆。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意图示出区域的精确形状，也不意图限制本发明的范围。除非在此另外指出或上下文另外清楚地表明与之相矛盾，否则这里描述的所有方法能够以合适的顺序执行。除非另有声明，否则使用的任何示例和全部示例，或者示例性语言(例如“例如”)仅意图更好地解释本公开，而不意图限制本发明的范围。如在这里使用的，说明书的语言均不应理解为表示任何未声明的元件是实施实施例所必须的。在下文中，将参照附图详细解释本发明。图1是示出根据本发明的背光组件的示例性实施例的分解透视图，图2A是沿图1 的线1-1’截取的剖视图，图2B和图2C是示出光学构件的示例性实施例的透视图。参照图1和图2A，背光组件200包括容器10、反射板20、设置在反射板20上的多个光源50、光学构件100、漫射板130和光学片180。容器10包括底部11和从底部11延伸的侧壁12，以提供容纳反射板20、光源50、 光学构件100、漫射板130和光学片180的容纳空间。反射板20设置在底部11上。反射板20可包括反光材料，例如，聚对苯二甲酸乙二酯、铝或具有相似特性的其它材料。因此，反射板20反射从光源50产生的向底部11行进的光，反射板20反射的光是朝光学构件100反射。光源50发射光并且该光穿过每个光源50的发光表面输出。此外，光源50沿第一方向Dl和与第一方向Dl基本垂直的第二方向D2均勻地布置，以在整个反射板20范围内具有基本均勻的数量密度。在图1和图2A中示出的本示例性实施例中，光源50可以是点光源，例如，发光二极管、有机发光二极管和各种其它相似的装置。光学构件100可包括折射率为大约1. 2至大约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。光学构件100设置在反射板20上以覆盖光源50， 并将光源50提供的光引导到漫射板130。光学构件100包括容纳凹陷111、第一光学图案110和导光图案102。在下文中， 将参照图2B和图2C详细描述容纳凹陷111和第一光学图案110。图2B示出了光学构件100的第一表面106，图2C示出了光学构件100的第二表面 107。参照图2A、图2B和图2C，光学构件100包括邻近反射板20的第一表面106和背对第一表面106的第二表面107，容纳凹陷111形成在第一表面106中，例如，通过去除第一表面106的与光源50对应的一部分来形成容纳凹陷111。由于光源50中的一个光源容纳在容纳凹陷111中，所以所述一个光源发射的光穿过光学构件100的与第一表面106连接的内表面入射到光学构件100中。相应地，光学构件100的内表面包括第一入射表面105A和第二入射表面105B。如图2B所示，可通过去除第一表面106以形成圆锥形状来形成限定容纳凹陷111 的内表面，因此第一入射表面105A可与第二入射表面105B连接。然而，为了便于解释，第一入射表面105A和第二入射表面105B将被称作具有相对于发光表面55的中心的倾斜形状，如图2A所示。第一光学图案110通过全内反射来反射穿过第一入射表面105A和第二入射表面 105B入射并提供到第一光学图案110的光。将参照图3和图4详细描述第一光学图案110。导光图案102形成在第一表面106上并被设置为邻近光源50 (例如，在两个相邻的光源之间)。导光图案102改变从光学构件100通过全内反射反射的光的光路，使得通过全内反射反射的光从光学构件100出射。漫射板130设置在光学构件100上。漫射板130使从光学构件100出射的光漫射。 在图1和图2A中示出的本示例性实施例中，漫射板130可与光学构件100分开，同时在漫射板130与光学构件100之间插入有气隙部分AG。可选的示例性实施例包括省略了气隙部分AG的构造。光学片180设置在漫射板130上。光学片180可包括棱镜片，会聚穿过漫射板 130的光以提高前视亮度；漫射片，使穿过漫射板的光漫射；反射偏振片，根据光的振动方向来选择性地透射穿过漫射板130的光。可选的示例性实施例包括光学片180具有多个光学片的构造以及省略了光学片180的构造。图3是示出利用图2A的光学构件100来引导光的原理的剖视图。同时，在光学构件100中设置多个容纳凹陷111并设置多个第一光学图案110以与多个光源50分别对应， 然而，多个容纳凹陷111具有相同的结构和功能，并且多个第一光学图案110具有相同的结构和功能。因此，将在图3中描述一个容纳凹陷111和一个第一光学图案110，并将省略对其余的容纳凹陷111和光学图案Iio的详细描述。此外，将描述布置在反射板20上的多个光源50中的一个光源50作为代表示例。参照图3，光学构件100包括容纳凹陷111和第一光学图案110。光源50容纳在容纳凹陷111中，第一光学图案110位于与容纳凹陷111和光源50对应的位置。容纳在容纳凹陷111中的光源50发射光，光源50包括面对第一光学图案110的发光表面55。在本示例性实施例中，通过去除第一表面106的一部分成为凹面形状来形成容纳凹陷111，光学构件100的内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与第二入射表面105B在第一交叉点IPl (例如，由容纳凹陷111形成的锥体的顶点)相交，第一入射表面105A和第二入射表面105B相对于发光表面55倾斜。可选的示例性实施例包括通过其它方法(例如，通过将光学构件100铸造为包括容纳凹陷111) 形成容纳凹陷111的构造。如参照图1所描述的，光学构件100的折射率为大约1. 2至大约1. 8，未被光源50 填充的空间可称作空气层，空气层的折射率为大约1. 0。因此，从发光表面55出射并穿过第一入射表面105A和第二入射表面105B入射到光学构件100中的光沿包括第一方向Dl和第三方向D3作为其分量的矢量限定的方向行进，这是由第一入射表面105A和第二入射表面105B的倾斜形状以及空气层的折射率和光学构件100的折射率之间的差异造成的。如从剖视图可见的，第一光学图案110包括从中心点PO至第一点Pl限定的第一直线、从第一点Pl至第二点P2限定的第一曲线、从第二点P2至第三点P3限定的第二直线、 从中心点PO至第四点P4限定的第三直线、从第四点P4至第五点P5限定的第二曲线以及从第五点P5至第六点P6限定的第四直线。穿过第一入射表面105A入射的光利用从PO至Pl的第一直线、从Pl至P2的第一曲线和从P2至P3的第二直线通过全内反射在光学构件100中反射。相似地，穿过第二入射表面105B入射的光利用从PO至P4的第三直线、从P4至P5的第二曲线和从P5至P6的第四直线通过全内反射在光学构件100内反射。例如，当假设第一光Li、第二光L2和第三光L3穿过在第一入射表面105A上的第七点P7入射到光学构件100中时，第一光Ll被第一光学图案110的第一直线全内反射，第二光L2被第一光学图案110的第一曲线全内反射，第三光L3被第一光学图案110的第二直线全内反射。相似地，当假设第四光L4、第五光L5和第六光L6穿过在第二入射表面105B 上的第八点P8入射到光学构件100中时，第四光L4被第一光学图案110的第三直线全内反射，第五光L5被第一光学图案110的第二曲线全内反射，第六光L6被第一光学图案110 的第四直线全内反射。如上所述，为了使穿过第七点P7入射到光学构件100中的光被光学图案110全内反射，在光和光学图案110之间需要特定的临界角具体地说，当假设在第一入射表面 105A上限定的与发光表面55最接近的点被称作第九点P9时，穿过第九点P9入射到光学构件100中的光以第九点P9为基准以辐射的方式传播。在这种情况下，当穿过第九点P9的光中在最外面传播的光被定义为第七光L7时，第七光L7与第二表面107的法线之间的夹角θ ^可以是引起光在光学构件100中的全内反射的特定临界角Θ —因此，由于法线和穿过第九点Ρ9入射到光学构件100中的光之间的夹角大于角 θ Q，所以穿过第九点Ρ9入射到光学构件100中的光可被光学图案110全内反射，因此，不仅穿过第九点Ρ9入射到光学构件100中的光，而且穿过整个第一入射表面105Α入射到光学构件100中的光可被光学图案110全内反射。另外，由于光学图案110相对于垂直穿过光源50的轴具有大体对称的凹面形状， 所以穿过第二入射表面105Β入射到光学构件100中的光可被光学图案110全内反射。同时，光学构件100包括形成在第一表面106上的导光图案102。在图3中示出的本示例性实施例中，通过连续地去除第一表面106来形成导光图案102，使得导光图案102 的表面相对于第一表面106倾斜。导光图案102改变在光学构件100内部被全内反射的光的光路，使得光可从光学构件100出射。可选的示例性实施例包括可利用其它方法(例如将光学构件100铸造成包括导光图案10 形成导光图案102的构造。如图3所示，在本示例性实施例中，如从俯视平面图观察的，导光图案102不与第一光学图案110叠置，然而本发明不限于此。即，导光图案102可邻近容纳凹陷111使得导光图案102与第一光学图案110叠置。图4是详细示出图3的第一光学图案110的结构的剖视图。如上参照图3所述， 第一光学图案110包括在光源50的右侧的第一直线、第一曲线、第二直线并包括在光源50 的左侧的第三直线、第二曲线和第四直线，包括第一直线、第一曲线和第二直线的线与包括第三直线、第二曲线和第四直线的线关于中心点PO对称。因此，将省略对包括第三直线、第二曲线和第四直线的线的详细描述。虽然本详细描述针对剖视图，但是本领域普通技术人员应该理解，如图2B和图2C所示，第一光学图案110和容纳凹陷111实际上具有基本上的锥形。另外，由于第一光学图案110的中心点PO和容纳凹陷111的第一交叉点IPl之间的距离较小并且对理解本设备是相对无关紧要的，因此在图4中省略了中心点PO和第一交叉点IPl之间的距离。参照图4，为了将连接中心点PO和第一点Pl的第一直线、连接第一点Pl和第二点 P2的第一曲线以及连接第二点P2和第三点P3的第二直线限定为等式，将与发光表面55基本平行的方向称作χ轴，将发光表面阳的法线称作y轴。此外，发光表面55的法线和第一入射表面105A之间的夹角称作第一角Q1，第一直线和发光表面阳之间的夹角称作第二角
θ 2。当限定第一直线的函数被称作f(x)时，函数f(x)可满足下面的等式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的直径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 ^表示参照图3描述的临界角。如图2Α所示，由于光学构件100与折射率为1. 0的空气层接触，所以可根据斯涅尔定律将涉及临界角的等式3限定如下。< 等式 3>Sin(^0)=-
η在等式3中，η表示光学构件100的折射率。当限定第一辅助直线150的函数被称作g(x)时，函数g(x)可满足下面的等式4。< 等式 4> = tan(《+ 氏)x (x -寻)
λ因此，可利用等式1至等式4获得第一点Pl的χ轴坐标&和y轴坐标如下面的等式5和等式6。< 等式 5>
权利要求
1.一种背光组件，所述背光组件包括光源和光学构件，光源包括发光表面，光穿过发光表面出射，光学构件包括设置成邻近光源的第一表面和设置成背对第一表面的第二表面， 光学构件覆盖光源并引导光穿过光学构件，其中，光学构件包括入射表面，光入射到入射表面，入射表面连接到第一表面并对应于光源；光学图案，设置在第二表面上并与光源对应，光学图案通过全内反射反射穿过入射表面入射的光中的第一光；导光图案，设置在第一表面上，其中，导光图案引导反射的第一光出射到光学构件的外部。
2.如权利要求1所述的背光组件，其中，光学构件设置有容纳凹陷，容纳凹陷形成在第一表面上以与光源对应，其中，光源容纳在容纳凹陷中，其中，当从剖视图观察时，限定容纳凹陷的表面与入射表面连接。
3.如权利要求2所述的背光组件，其中，当从剖视图观察时，入射表面朝发光表面的中心倾斜，穿过入射表面入射到光学构件的光朝光学图案行进。
4.如权利要求3所述的背光组件，其中，光学图案具有关于穿过光源的中心并与发光表面垂直的线对称的凹面形状。
5.如权利要求4所述的背光组件，其中，当从剖视图观察时，光学图案包括第一直线， 第一直线连接第一点和设置在光学构件与发光表面的法线相交的位置的中心点，当由入射表面和发光表面的法线限定的夹角被定义为第一角，光的临界角被定义为使得穿过入射表面入射到光学构件的光通过全内反射被反射，与发光表面平行的轴被定义为χ轴，与所述法线平行的轴被定义为y轴，相对于χ轴和y轴限定第一直线的函数被定义为f(x)时，利用下面的等式1和等式2来限定函数f(x)等式1
6.如权利要求5所述的背光组件，其中，光学图案还包括第一曲线，连接第一点和第二点，其中，第一曲线连接到第一直线；第二直线，连接第二点和第三点，其中，第二直线连接到第一曲线，第二直线与χ轴平行，其中，具有与光源的直径的一半对应的值作为X轴截距并与第一曲线相交的直线被定义为函数j (χ)，相对于X轴和y轴限定第一曲线的函数被定义为h(x)，函数j (χ)与函数 h(x)相交的交点处的倾斜度函数被定义为h’ 00，限定函数11’ (χ)的倾斜度的角被定义为第三角，利用下面的等式3和等式4来限定函数j(x)和函数h’ (χ)等式3
7.如权利要求4所述的背光组件，其中，穿过入射表面入射到光学构件的光中的第二光穿过光学图案出射到外部。
8.如权利要求7所述的背光组件，其中，当由入射表面和发光表面的法线限定的夹角被定义为第一角，光的临界角被定义为使穿过入射表面入射到光学构件的光通过全内反射被反射，与发光表面平行的轴被定义为χ轴，与所述法线平行的轴被定义为y轴时，光学图案包括第一直线，连接第一点和设置在光学构件与发光表面的法线相交的位置的中心点；第一曲线，将第一点连接到第二点，其中，第一曲线连接到第一直线；第二直线，连接第二点和第三点，其中，第二直线连接到第一曲线，当相对于χ轴和y轴限定第一直线的函数被定义为f(x)时，利用下面的等式6和等式7限定f(x)等式6
9.如权利要求1所述的背光组件，其中，设置多个光源，所述多个光源沿第一方向和与第一方向垂直的第二方向布置，同时彼此分隔开，光学构件覆盖所述多个光源并与所述多个光源对准。
10.如权利要求1所述的背光组件，其中，第一光在光学构件内部最初被光学图案通过全内反射而反射。
全文摘要
本发明公开了一种背光组件，所述背光组件包括光源和光学构件，光源包括发光表面，光穿过发光表面出射，光学构件包括设置成邻近光源的第一表面和基本上背对第一表面设置的第二表面，光学构件覆盖光源并引导光穿过光学构件，其中，光学构件包括入射表面，光入射到入射表面，入射表面连接到第一表面并对应于光源；光学图案，设置在第二表面上并与光源对应，光学图案通过全内反射反射穿过入射表面入射的光中的第一光；导光图案，设置在第一表面上，其中，导光图案向光学构件的外部引导反射的第一光。
文档编号F21V7/00GK102221163SQ20101057009
公开日2011年10月19日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年4月13日
发明者普罗德尼科夫·奥莱格, 郑炳昊, 金局炫 申请人:三星电子株式会社