專利名稱：光學(xué)透鏡及具有其的光學(xué)封裝件、背光組件和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)透鏡、一種具有該光學(xué)透鏡的光學(xué)封裝件、一種具有該光學(xué)透鏡的背光組件、以及一種具有該光學(xué)透鏡的顯示裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠覆蓋大屏幕的混合型光學(xué)透鏡、以及一種具有該光學(xué)透鏡的光學(xué)封裝件、一種具有該光學(xué)透鏡的背光組件、以及一種具有該光學(xué)透鏡的顯示裝置。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示(LCD)裝置利用液晶的光學(xué)和電學(xué)特性來顯示圖像。LCD裝置是一種非發(fā)光(non-emissive)型顯示裝置，其需要光源。LCD裝置利用外部提供的光或者從LCD裝置中的光源提供的光來顯示圖像。
典型的光源包括冷陰極熒光燈(CCFL)、平面熒光燈(FFL)、和發(fā)光二極管(LED)等。
LED本質(zhì)上是一種亮度均勻性差的點(diǎn)光源。為了提高LED的亮度均勻性，將光學(xué)透鏡覆蓋LED。
用于覆蓋LED的光學(xué)透鏡可以分為頂部發(fā)光(top illumination)型光學(xué)透鏡和側(cè)部發(fā)光(side illumination)型光學(xué)透鏡。當(dāng)將頂部發(fā)光型光學(xué)透鏡覆蓋LED時(shí)，提高了光源的亮度。但是，降低了具有頂部發(fā)光型光學(xué)透鏡的光源的亮度均勻性。當(dāng)將側(cè)部發(fā)光型光學(xué)透鏡覆蓋LED時(shí)，提高了光源的亮度。但是，LED所產(chǎn)生的一部分光可從側(cè)部發(fā)光型光學(xué)透鏡中泄漏。
隨著LCD裝置屏幕尺寸的增加，發(fā)光二極管的數(shù)量也隨之增加。然而，當(dāng)發(fā)光二極管的數(shù)量增加時(shí)，LCD裝置的功耗和制造成本也隨之增加。
此外，由于發(fā)光二極管數(shù)量的增加，LCD裝置的尺寸和厚度也隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種能夠覆蓋大屏幕的混合型光學(xué)透鏡。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種具有上述光學(xué)透鏡的光學(xué)封裝件。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種具有上述光學(xué)透鏡的背光組件。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種具有上述光學(xué)透鏡的顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)透鏡折射和反射光，以增強(qiáng)光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度。該光學(xué)透鏡包括中心部分和邊緣部分。中心部分具有凸起形狀。邊緣部分具有凹陷形狀。邊緣部分圍繞中心部分。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)封裝件包括發(fā)光件和光學(xué)透鏡。發(fā)光件產(chǎn)生光。光學(xué)透鏡折射并反射光，以增強(qiáng)光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度。該光學(xué)透鏡包括中心部分和邊緣部分。中心部分具有凸起形狀。邊緣部分具有凹陷形狀。邊緣部分圍繞中心部分。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背光組件包括基板、發(fā)光二極管、光學(xué)透鏡、和反射板。發(fā)光二極管位于基板上，以產(chǎn)生光。光學(xué)透鏡折射并反射光，以增強(qiáng)光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度。該光學(xué)透鏡包括中心部分和邊緣部分。中心部分具有凸起形狀。邊緣部分具有凹陷形狀。邊緣部分圍繞中心部分。反射板介于發(fā)光二極管與光學(xué)透鏡之間，以反射從光學(xué)透鏡泄漏出的一部分光。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置包括顯示面板和背光組件。顯示面板利用光來顯示圖像。背光組件包括發(fā)光二極管和光學(xué)透鏡。發(fā)光二級(jí)管產(chǎn)生光。光學(xué)透鏡折射和反射光，以增強(qiáng)光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度。光學(xué)透鏡包括凸起形狀的中心部分和凹陷形狀的邊緣部分。
根據(jù)本發(fā)明，紐扣型光學(xué)透鏡是一種具有頂部發(fā)光型和側(cè)部發(fā)光型的混合型光學(xué)透鏡，在其中增大了LED所覆蓋的區(qū)域。因此，盡管顯示裝置具有很大的屏幕，但還是降低了背光組件的功耗和制造成本。


通過參照附圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其他優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紐扣型光學(xué)透鏡的透視圖；圖2是示出了通過圖1所示的光學(xué)透鏡的光路徑的橫截面圖；圖3是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的曲率的橫截面圖；圖4是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的大小的橫截面圖；圖5A至5C是示出了厚度不同的光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像；圖6是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡翼高(height of a wing)與光提取率(light extraction)之間關(guān)系的曲線圖；圖7是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的定向角與光提取率之間關(guān)系的曲線圖；圖8示出了當(dāng)光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)約為20mm時(shí)圖1所示的光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的碗型光學(xué)透鏡的透視圖；圖10示出了圖9所示的光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像；圖11示出了當(dāng)光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)約為40mm時(shí)圖1所示的光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像；
圖12是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的厚度與光提取率之間關(guān)系的曲線圖；圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背光組件的局部分割(partial cutout)的透視圖；以及圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
下文中將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，而不能認(rèn)為局限于文中所述的實(shí)施例。
以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紐扣型光學(xué)透鏡的透視圖，圖2是示出了通過圖1所示的光學(xué)透鏡的光路徑的橫截面圖。
參照?qǐng)D1和2，紐扣型光學(xué)透鏡10包括中心部分12和邊緣部分14。凹口(recess)16形成在中心部分12的底面上，以容納諸如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光元件。凹口16具有與發(fā)光元件相對(duì)應(yīng)的形狀。發(fā)光元件所產(chǎn)生的光入射到光學(xué)透鏡10中，以使中心光從中心部分12的表面射出，并使邊緣光從邊緣部分14的表面射出。入射到光學(xué)透鏡10中的光被折射并被反射，其中，中心光的強(qiáng)度減弱，而邊緣光的強(qiáng)度增強(qiáng)，從而提高了亮度均勻性。也就是說，光學(xué)透鏡10增強(qiáng)了頂部方向上的亮度并減弱了在水平方向上的亮度。當(dāng)光學(xué)透鏡10的尺寸增大時(shí)，光學(xué)透鏡10所覆蓋的區(qū)域也增大。
中心部分12具有沿頂部方向(z方向)突出的凸起形狀。當(dāng)在一平面(x-y平面)上觀察時(shí)，中心部分12的形狀基本上為圓形。中心部分12由多個(gè)具有不同曲率的曲面所限定。中心部分12可起到凸透鏡的作用。中心部分12的等高線可基本上彼此平行。可選地，中心部分12的等高線可向預(yù)定的方向移動(dòng)。也就是說，等高線的一部分可比等高線的剩余部分密。
邊緣部分14具有凹陷形狀，以容納中心部分12并圍繞中心部分12。特別地，邊緣部分14沿頂部方向(z方向)具有凹陷形狀。邊緣部分14可基本上成環(huán)形，當(dāng)在平面(x-y面)上觀察時(shí)，其圍繞中心部分12。邊緣部分14由多個(gè)不同曲率的曲面所限定。邊緣部分14可起到凹透鏡的作用。邊緣部分14的等高線可基本上彼此平行?？蛇x地，邊緣部分14的等高線可以向預(yù)定的方向移動(dòng)。也就是說，等高線的一部分可比等高線的剩余部分密。
中心部分12可以與邊緣部分14一體形成。例如，光學(xué)透鏡10包括基于聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)的樹脂。該基于PMMA的樹脂的折射率約為1.5。
再次參照?qǐng)D2，中心部分12中示出第一光路徑PATH1和第二光路徑PATH2。中心部分12引導(dǎo)第一和第二光路徑PATH1和PATH2，使得光從中心部分12的表面射出。
特別地，第一光路徑PATH1的第一出射角(exiting angle)θ1t大于第一光路徑PATH1的第一入射角θ1i。根據(jù)斯涅耳定律(Snell’slaw)，中心部分12具有大于空氣折射率的折射率，從而將第一光路徑PATH1折射，以使光從中心部分12的表面射出，從而增大了第一出射角θ1t。
此外，第二光路徑PATH2的第二出射角θ2t大于第二光路徑PATH2的第二射入角θ2i。
LED中心部分所產(chǎn)生的光的亮度大于LED邊緣部分所產(chǎn)生的光的亮度。為了增加亮度均勻性，調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡10的形狀，以減弱LED中心部分所產(chǎn)生的光的亮度，并且增強(qiáng)LED邊緣部分所產(chǎn)生的光的亮度。在圖2中，中心部分12具有V形凹口，以減弱LED中心部分所產(chǎn)生的光的亮度，并增強(qiáng)LED邊緣部分所產(chǎn)生的光的亮度。
穿過第三光路徑PATH3的光被邊緣部分14的凹陷表面完全反射，并從光學(xué)透鏡10的側(cè)面射出。也就是說，當(dāng)光以第三入射角θ3i照射到邊緣部分14的凹陷表面上時(shí)，該光隨后被邊緣部分14的凹陷表面以與第三入射角θ3i基本上相同的反射角θ3r完全反射。被反射的光以第四入射角θ4i照射到光學(xué)透鏡10的側(cè)面上，從而以第四出射角θ4t從側(cè)面上射出。
第一和第二光路徑PATH1和PATH2對(duì)應(yīng)于頂部發(fā)光型光學(xué)透鏡。第三光路徑PATH3對(duì)應(yīng)側(cè)部發(fā)光型光學(xué)透鏡。因此，圖1和2中的光學(xué)透鏡10是具有頂部發(fā)光型透鏡和側(cè)部發(fā)光型透鏡的混合型光學(xué)透鏡。
圖3是示出了圖1所示的示例性光學(xué)透鏡的曲率的橫截面圖。
參照?qǐng)D1至3，凸起形狀的中心部分12在中心部分12中心上具有凹口。具有凹口的凸起由不同曲率的曲面限定。
例如，中心部分12包括第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、和第五曲面。第一曲面位于中心部分12的中心上并具有約2.76mm的第一曲率半徑。第一曲率半徑的中心位于第一曲面之下。也就是說，第一曲面向光學(xué)透鏡10的正面突出。第二曲面靠近第一曲面并連接至第一曲面，而且具有約1.98mm的第二曲率半徑。第二曲率半徑的中心位于第二曲面之下。第三曲面靠近第二曲面并連接至第二曲面，而且具有約2.15mm的第三曲率半徑。第三曲率半徑的中心位于第三曲面之下。第四曲面靠近第三曲面并連接至第三曲面，而且具有約4.07mm的第四曲率半徑。第四曲率半徑的中心位于第四曲面之上。也就是說，第四曲面向光學(xué)透鏡10的背面突出。第五曲面靠近第四曲面并連接至第四曲面，而且具有約22.97mm的第五曲率半徑。第五曲率半徑的中心位于第五曲面之上。第一、第二、第三、第四、和第五曲面限定了具有凹口的凸起形狀。值得注意的是，本段中出現(xiàn)的半徑是示例性的，并不具有局限性，而且其它曲率半徑也包括在本發(fā)明實(shí)施例的范圍中。
邊緣部分14包括第六曲面和第七曲面。第六曲面靠近第五曲面并連接至第五曲面，而且具有約13.74mm的第六曲率半徑。第六曲率半徑的中心位于第六曲面之上。第七曲面靠近第六曲面并連接至第六曲面，而且具有約2.70mm的第七曲率半徑。第七曲率半徑的中心位于第七曲面之上。第六和第七曲面限定了凹陷形狀。值得注意的是，本段中出現(xiàn)的半徑是示例性的，并不具有局限性，而且其它曲率半徑也包括在本發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。
在圖1至圖3中，凹口成在中心部分12的中心上?？蛇x地，凹口可不形成在中心部分12的中心上。
在圖1至圖3中，一個(gè)LED對(duì)應(yīng)一個(gè)光學(xué)透鏡10。可選地，多個(gè)發(fā)光二極管可對(duì)應(yīng)一個(gè)光學(xué)透鏡。
圖4是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的橫截面圖，該光學(xué)透鏡的大小是示例性的，并不具有局限性。
參照?qǐng)D4，光學(xué)透鏡10的半徑L1可約為6mm，并且光學(xué)透鏡10的最大高度T1可約為3.6mm。此外，中心部分12的最大高度T2可約為3mm。
中心部分12的半徑L2可約為3.5mm。中心部分12與邊緣部分14之間的邊界的高度T3可約為2.1mm。邊界的高度T3是光學(xué)透鏡10的最小高度。中心部分12的最大高度T2小于光學(xué)透鏡10的最大高度T1。
邊緣部分14的最外側(cè)部分的高度為光學(xué)透鏡10的最大高度T1?？梢愿淖児鈱W(xué)透鏡10的尺寸。光學(xué)透鏡10的半徑L1和最大高度T1、中心部分12的半徑L2和最大高度T2、以及邊界的高度T3可基本上彼此成比例。例如，當(dāng)光學(xué)透鏡10的尺寸增加時(shí)，光學(xué)透鏡10的半徑L1和最大高度T1、中心部分12的半徑L2和最大高度T2、以及邊界的高度T3也可隨之增加。
圖5A至5C示出了具有不同厚度的示例性光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像。圖5A所示的光學(xué)透鏡的最大厚度可約為3.7mm。圖5B所示的光學(xué)透鏡的最大厚度可約為4.1mm。圖5C所示的光學(xué)透鏡的最大厚度可約為4.5mm。
參照?qǐng)D5A至5C，最大厚度約為3.7mm的光學(xué)透鏡與最大厚度約為4.1mm的光學(xué)透鏡具有基本上相同的光學(xué)分布(opticaldistribution)。但是，當(dāng)光學(xué)透鏡的最大厚度大于約4.5mm時(shí)，光學(xué)透鏡中心的光提取率降低，從而減弱了光學(xué)透鏡中心的亮度。
圖6是示出了圖1所示的示例性光學(xué)透鏡的中心部分最大高度與光提取率之間關(guān)系的曲線圖。圖6中示出了頂部方向(z方向)和側(cè)向(x-y方向)上的光提取率。
參照?qǐng)D6，當(dāng)中心部分的最大高度約為3.0mm時(shí)，頂部方向和側(cè)向上的光提取率分別為約84％和約12％，并且光學(xué)透鏡的平均光提取率約為96％。當(dāng)中心部分的最大高度約為3.55mm時(shí)，頂部方向和側(cè)向上的光提取率分別為約83.56％和約13.61％，并且光學(xué)透鏡的平均光提取率約為97.17％。
在圖6中，光學(xué)透鏡的光泄漏不大于約3％，從而光學(xué)透鏡可適用于背光組件。
當(dāng)中心部分的最大高度約為4.5mm時(shí)，頂部方向和側(cè)向上的光提取率分別為約77.91％和約16.2％，并且光學(xué)透鏡的平均光提取率約為94.11％。
當(dāng)中心部分的最大高度約為4.5mm時(shí)，光學(xué)透鏡仍可用于背光組件，盡管光學(xué)透鏡的光泄漏約為5.89％(可忽略)。
當(dāng)中心部分的最大高度約為3.7mm時(shí)，可使光提取率最大化。在圖6中，可以忽略中心部分最大高度不大于3.7mm的光學(xué)透鏡的光提取率的變化。
圖7是示出了圖1所示的示例性光學(xué)透鏡的定向角與光提取率之間關(guān)系的曲線圖。特別地，圖7示出了頂部方向和水平方向上的定向角。
參照?qǐng)D7，光學(xué)透鏡在頂部方向上的定向角在約-60°至約+60°之間。碗型光學(xué)透鏡頂部方向上的定向角在約-50°至約+50°之間。因此，相比于碗型光學(xué)透鏡，圖1所示的光學(xué)透鏡使光散射的范圍更寬。
光學(xué)透鏡在側(cè)向上的定向角在約-80°至約+80°之間。當(dāng)，從側(cè)向射出光學(xué)透鏡的光可具有與對(duì)應(yīng)定向角在約-50°或約+50°之間的頂部方向射出的光基本上相同的亮度。
光沿頂部方向和側(cè)向穿過圖1所示的紐扣型光學(xué)透鏡，從而光學(xué)透鏡可以為混合型光學(xué)透鏡。
圖8示出了當(dāng)光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)約為20mm時(shí)圖1所示的示例性光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像。圖8中示出了頂部方向和水平方向上的光提取率。
參照?qǐng)D8，光學(xué)透鏡覆蓋半徑約為38mm的區(qū)域。當(dāng)碗型光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)約為20mm時(shí)，碗型光學(xué)透鏡約為20mm。因此，圖1示出的光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域的半徑比碗型光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域的半徑要大約90％。
以下，將描述碗型光學(xué)透鏡。
圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的碗型光學(xué)透鏡的透視圖。圖10示出了圖9所示的光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像。碗型光學(xué)透鏡與光敏元件之間的距離約為40mm，并且感應(yīng)光的角度約為70°。
參照?qǐng)D9和10，碗型光學(xué)透鏡20的中心凸起。參考標(biāo)號(hào)22和24分別表示碗型光學(xué)透鏡20的翼部和導(dǎo)向部。凹口26形成在導(dǎo)向部24上，以容納LED。
再次參照?qǐng)D10，碗型光學(xué)透鏡20光學(xué)上覆蓋了半徑約為42mm的區(qū)域。未被碗型光學(xué)透鏡20覆蓋的剩余區(qū)域的亮度迅速減弱。此外，碗型光學(xué)透鏡20的中心部分的亮度小于碗型光學(xué)透鏡20的邊緣部分的亮度。
圖11示出了當(dāng)光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)約為40mm時(shí)，圖1所示的示例性光學(xué)透鏡的光學(xué)模擬的圖像。圖11示出了頂部方向和水平方向上的亮度。
參照?qǐng)D11，圖1所示的光學(xué)透鏡光學(xué)上覆蓋了半徑約為83mm的區(qū)域。圖1示出的光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域比圖9示出的光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域要大約97％。此外，圖9所示的光學(xué)透鏡的半徑約為20mm，而圖1所示的光學(xué)透鏡的半徑約為6mm。也就是說，雖然圖1所示光學(xué)透鏡的半徑減小了，但是圖1所示光學(xué)透鏡的所覆蓋的區(qū)域增大了。
因此，圖1所示的紐扣型光學(xué)透鏡光學(xué)上覆蓋了較大區(qū)域，從而大屏幕顯示裝置可包括圖1所示的紐扣型光學(xué)透鏡。
圖12是示出了圖1所示的光學(xué)透鏡的厚度與光提取率之間關(guān)系的曲線圖。
參照?qǐng)D12，圖1所示的紐扣型光學(xué)透鏡的最大高度約為3.7mm。當(dāng)光學(xué)透鏡的最大高度不大于約3.7mm時(shí)，可忽略光提取率。也就是說，光學(xué)透鏡的最大高度可改變至不大于約3.7mm。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，紐扣型光學(xué)透鏡是具有側(cè)部發(fā)光型和頂部發(fā)光型的混合型光學(xué)透鏡。也就是說，紐扣型光學(xué)透鏡的光提取率和亮度均勻性均得到了提高。
此外，紐扣型光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域比碗型光學(xué)透鏡所覆蓋的區(qū)域要大約97％。紐扣型光學(xué)透鏡的光泄漏和碗型光學(xué)透鏡的光泄漏基本上相同，從而可以忽略紐扣型光學(xué)透鏡的光泄漏。
圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背光組件的局部分割的透視圖。
參照?qǐng)D13，背光組件100包括光學(xué)封裝件110、電源基板120、容納容器130、反射板140、和光混合件(light-mixing member)150。電源基板120支撐光學(xué)封裝件110。容納容器130支撐電源基板120。反射板140介于電源基板120和光學(xué)封裝件110之間。光混合件150位于光學(xué)封裝件110上。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光學(xué)封裝件110包括發(fā)光二極管(LED)112和紐扣型光學(xué)透鏡114。紐扣型光學(xué)透鏡114包括中心部分和邊緣部分。光學(xué)透鏡114的中心部分具有凸起形狀。中心部分和邊緣部分限定出紐扣形狀。LED 112所產(chǎn)生的光入射到光學(xué)透鏡114，以使中心光從光學(xué)透鏡114的中心部分的表面射出，而邊緣光從邊緣部分的表面射出。入射到光學(xué)透鏡114的光被折射和反射，從而中心光的強(qiáng)度減弱而邊緣光的強(qiáng)度增強(qiáng)，這樣就提高了亮度均勻性。
電源基板120支撐光學(xué)封裝件110，以向LED 112提供電力。
容納容器130容納光學(xué)封裝件110、電源基板120、和光混合件150。容納容器130可具有底板和側(cè)壁。
反射板140介于電源基板120和光學(xué)封裝件110之間。從光學(xué)透鏡114泄漏的一部分光從反射板140反射向光混合件150。反射板140可為固定板(solid plate)。可選地，反射板140也可為軟片(flexible sheet)。
光混合件150位于光學(xué)封裝件110上，以增強(qiáng)從頂部方向觀察時(shí)的亮度和亮度均勻性。光混合件150可包括多個(gè)擴(kuò)散粒子。
圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置的分解透視圖。
參照?qǐng)D14，顯示裝置包括背光組件100、顯示單元200、頂盤300、后蓋400、和前蓋500。
背光組件100包括多個(gè)光學(xué)封裝件110、電源基板120、容納容器130、反射板、光混合件150、和光學(xué)片160。電源基板120支撐光學(xué)封裝件110。容納容器130支撐電源基板120。反射板140介于電源基板120與光學(xué)封裝件110之間。光混合件150位于光學(xué)封裝件110上。圖14所示的背光組件與圖13中所示的背光組件相同。因此，相同的參考標(biāo)號(hào)用于表示與圖13中所示的相同或者類似的部分，并且省略上述元件的任何進(jìn)一步的描述。
光學(xué)封裝件110位于電源基板120上。例如，每個(gè)光學(xué)封裝件110均產(chǎn)生白光。可選地，光學(xué)封裝件110也可分別產(chǎn)生紅光、綠光、和藍(lán)光，或者它們的組合。
光學(xué)封裝件110所產(chǎn)生的一部分光從反射板140反射向光混合件150。
光混合件150位于光學(xué)封裝件110上。將光學(xué)封裝件110所產(chǎn)生并被反射板140反射的光通過光學(xué)封裝件110混合在光學(xué)封裝件110上的空氣層中。例如，光混合件150可混合光學(xué)封裝件110所產(chǎn)生的紅光、綠光、和藍(lán)光。
光學(xué)片160包括散射片162和棱鏡片164。散射片162散射穿過光學(xué)封裝件110的光。棱鏡片164可增強(qiáng)從頂部方向觀察時(shí)的亮度。棱鏡片164可包括增亮膜(BEF)和發(fā)射式偏光增亮膜(DBEF)。
容納容器130包括底板132和側(cè)壁134。底板132具有開口。側(cè)壁134從底板132的側(cè)面突出。具有光學(xué)封裝件110的電源基板120、反射板140、光混合件150、和光學(xué)片160被容納在容納容器130的底板132上。
顯示單元200包括液晶顯示(LCD)面板210、數(shù)據(jù)帶載封裝件(tape carrier package，TCP)220、柵極TCP 230和集成印刷電路板(PCB)240。顯示單元200可進(jìn)一步包括多個(gè)數(shù)據(jù)帶載封裝件和多個(gè)帶載封裝件。
LCD面板210包括陣列基板212、濾色器基板214、和液晶層(未示出)。陣列基板212包括多個(gè)像素。濾色器基板214對(duì)應(yīng)陣列基板212。液晶層(未示出)介于陣列基板212和濾色器基板214之間。
數(shù)據(jù)帶載封裝件220附著到陣列基板212的源極側(cè)。柵極帶載封裝件230附著到陣列基板212的柵極側(cè)。數(shù)據(jù)帶載封裝件220和柵極帶載封裝件230向LCD面板210施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)和定時(shí)信號(hào)，以控制LCD面板210。
每個(gè)數(shù)據(jù)帶載封裝件220的一個(gè)端部均附著到陣列基板212的源極側(cè)，而每個(gè)數(shù)據(jù)帶載封裝件220的另一端部均附著到集成PCB240，其中LCD面板210通過數(shù)據(jù)帶載封裝件220電連接至集成PCB240。柵極帶載封裝件230附著到陣列基板212的柵極側(cè)，其中LCD面板210通過柵極帶載封裝件230電連接至集成PCB 240。集成PCB240基于外部提供的電信號(hào)向數(shù)據(jù)帶載封裝件220和柵極帶載封裝件230施加信號(hào)。
數(shù)據(jù)帶載封裝件220和柵極帶載封裝件230沿容納容器190的側(cè)壁194向后彎曲，以使集成PCB 240位于容納容器190的底板192的背面上。
頂盤300位于LCD面板210上，以將LCD 210安裝到容納容器190。頂盤300包括開口，通過該開口露出LCD面板210的中心部分。將頂盤300與容納容器190組合，以將顯示單元200安裝到容納容器190。
背光組件100、顯示單元200、和頂盤300由后蓋400所容納。前蓋500位于頂盤300上。將后蓋400與前蓋500組合，以形成顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，紐扣型光學(xué)透鏡是一種具有頂部發(fā)光型和側(cè)部發(fā)光型的混合型光學(xué)透鏡，在其中增大了LED所覆蓋的區(qū)域。此外，光學(xué)透鏡的中心部分可具有包括凹入中心的凸起形狀。因此，盡管顯示裝置具有很大的屏幕，但還是可降低背光組件的功耗和制造成本。
已經(jīng)參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，明顯地，參考前述說明，許多可選的修改和改變對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在所附權(quán)利要求的精神和范圍中的所有這種修改和改變均涵蓋在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)透鏡，包括中心部分，具有凸起形狀；以及邊緣部分，具有凹陷形狀，所述邊緣部分圍繞所述中心部分，其中，所述光學(xué)透鏡用于調(diào)節(jié)由設(shè)置在所述光學(xué)透鏡背面的中心部分的點(diǎn)光源所產(chǎn)生的光的路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，所述中心部分和所述邊緣部分之間的邊界的高度為所述光學(xué)透鏡的最小高度，并且所述邊緣部分的最外側(cè)的高度為所述光學(xué)透鏡的最大高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中，所述邊緣部分的最小高度約為2.1mm，并且所述邊緣部分的最大高度約為3.6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中，所述邊緣部分的高度不大于約4.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中，所述邊緣部分的高度不大于約3.6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，所述凸起形狀的所述中心部分具有凹入的中心，以減弱頂部方向上的亮度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)透鏡，其中，所述凹入中心相對(duì)于所述光學(xué)透鏡底面的高度不大于約3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，每個(gè)所述中心部分和所述邊緣部分的折射率均約為1.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，每個(gè)所述中心部分和所述邊緣部分均包括基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，在從所述頂部方向觀察時(shí)，所述中心部分基本上為圓形，并且圍繞所述中心部分的所述邊緣部分基本上為環(huán)形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)透鏡，其中，所述邊緣部分的所述環(huán)形的寬度不小于所述中心部分的所述圓形的半徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，所述凸起形狀的所述中心部分包括多個(gè)具有不同曲率的曲面，并且所述凹陷形狀的所述邊緣部分包括多個(gè)具有不同曲率的曲面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)透鏡，其中，所述凸起形狀的所述中心部分具有凹入的中心，并且所述中心部分包括第一曲面，靠近所述凹入的中心，所述第一曲面具有約2.76mm的第一曲率半徑，所述第一曲率半徑的中心位于所述第一曲面之下；第二曲面，靠近所述第一曲面，所述第二曲面具有約1.98mm的第二曲率半徑，所述第二曲率半徑的中心位于所述第二曲面之下；第三曲面，靠近所述第二曲面，所述第三曲面具有約2.15mm的第三曲率半徑，所述第三曲率半徑的中心位于所述第三曲面之下；以及第四曲面，靠近所述第三曲面，所述第四曲面具有約22.97mm的第四曲率半徑，所述第四曲率半徑的中心位于所述第四曲面之上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)透鏡，其中，所述邊緣部分包括第五曲面，靠近所述中心部分，所述第五曲面具有約13.74mm的第五曲率半徑，所述第五曲率半徑的中心位于所述第五曲面之上；以及第六曲面，靠近所述第六曲面，所述第六曲面具有約2.70mm的第六曲率半徑，所述第六曲率半徑的中心位于所述第六曲面之下。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其中，所述中心部分的半徑約為3.5mm，并且所述邊緣部分的寬度約為2.5mm。
16.一種光學(xué)封裝件，包括發(fā)光件，用于產(chǎn)生光；以及光學(xué)透鏡，用于折射并反射所述光，以增強(qiáng)所述光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱所述光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度，所述光學(xué)透鏡包括中心部分，具有凸起形狀；以及邊緣部分，具有凹陷形狀，所述邊緣部分圍繞所述中心部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)封裝件，其中，所述發(fā)光件包括點(diǎn)光源。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)封裝件，其中，所述發(fā)光件包括發(fā)光二極管。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)封裝件，其中，凹口形成在所述中心部分的底面上，以容納所述發(fā)光件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)封裝件，其中，所述發(fā)光件在所述凹口中與所述中心部分接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)透鏡，其中，所述發(fā)光件在所述凹口中與所述中心部分分離，以在所述發(fā)光件和所述中心部分之間形成空氣層。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)透鏡，其中，沿所述頂部方向穿過所述光學(xué)透鏡的所述光的定向角在約-60°至約+60°之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)透鏡，其中，沿側(cè)向穿過所述光學(xué)透鏡的所述光的定向角在約-80°至約+80°之間。
24.一種背光組件，包括基板；發(fā)光二極管，位于所述基板上，用于產(chǎn)生光；光學(xué)透鏡，用于折射和反射所述光，以增強(qiáng)所述光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱所述光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度，所述光學(xué)透鏡包括中心部分，具有凸起形狀；以及邊緣部分，具有凹陷形狀，所述邊緣部分圍繞所述中心部分；以及反射板，介于所述發(fā)光二極管和所述光學(xué)透鏡之間，以反射從所述光學(xué)透鏡中泄漏出的所述光的一部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的背光組件，其中，所述凸起形狀的所述中心部分具有凹入的中心，以減弱所述頂部方向上的亮度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的背光組件，其中，所述凸起形狀的所述中心部分包括多個(gè)具有不同曲率的曲面，并且所述凹陷形狀的所述邊緣部分包括多個(gè)具有不同曲率的曲面。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的背光組件，其中，所述中心部分包括第一曲面，靠近所述中心部分的中心，所述第一曲面具有約2.76mm的第一曲率半徑，所述第一曲率半徑的中心位于所述第一曲面之下；第二曲面，靠近所述第一曲面，所述第二曲率具有約1.98mm的第二曲率半徑，所述第二曲率半徑的中心位于所述第二曲面之下；第三曲面，靠近所述第二曲面，所述第三曲面具有約2.15mm的第三曲率半徑，所述第三曲率半徑的中心位于所述第三曲面之下；以及第四曲面，靠近所述第三曲面，所述第四曲面具有約22.97mm的第四曲率半徑，所述第四曲率半徑的中心位于所述第四曲面之上。
28.一種顯示裝置，包括顯示面板，利用光來顯示圖像；以及背光組件，包括發(fā)光二極管，用于產(chǎn)生光；以及光學(xué)透鏡，用于折射并反射所述光，以增強(qiáng)所述光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減弱所述光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度，所述光學(xué)透鏡包括凸起形狀的中心部分和凹陷形狀的邊緣部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示裝置，其中，所述背光組件進(jìn)一步包括散射板，用于散射穿過所述光學(xué)透鏡的所述光。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示裝置，其中，所述背光組件進(jìn)一步包括介于所述發(fā)光二極管與所述光學(xué)透鏡之間的反射板，以反射從所述光學(xué)透鏡中泄漏出的所述光的一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)透鏡，其折射并反射光，以增強(qiáng)光學(xué)透鏡的頂部方向上的亮度并減少光學(xué)透鏡的水平方向上的亮度。該光學(xué)透鏡包括中心部分和邊緣部分。中心部分具有凸起形狀。邊緣部分具有凹陷形狀。邊緣部分圍繞中心部分。因此，降低了顯示裝置的功耗和制造成本。
文檔編號(hào)F21S2/00GK1851500SQ200610066379
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者樸世起, 李相裕, 金基哲, 南錫鉉, 尹胄永 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社