专利名称：色混合透镜及具有该色混合透镜的液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种色混合透镜，以及一种具有该色混合透镜的液晶显示设备，所述 色混合透镜能够改善色彩再现性、被制成薄型、并能调整反射图案。
背景技术：
一般而言，液晶显示设备是一种通过利用液晶来显示图像的平板显示设备，液晶 显示设备由于其与其他平板显示设备相比更薄、更轻并具有低驱动电压和低功耗的优点而 在各行业中广泛使用。由于为显示图像而提供的液晶显示设备的液晶面板是不发光的器件，即其本身不 发光，因此需要用于提供光的光源。作为光源来说，使用产生白光的白色发光二极管。白色发光二极管是通过在蓝色 发光二极管的表面上涂覆红色和绿色荧光层而形成的。虽然制造简单且成本低，但是白色 发光二极管具有色彩均勻性、色彩再现性和光效率都很差的缺点。为了解决这些问题，提出了一种通过利用红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝 色发光二极管作为光源来产生白色的技术。也就是说，将红色发光二极管、绿色发光二极管 和蓝色发光二极管分别发射的红光、绿光和蓝光混合来产生白光。然而，为了将红色发光二 极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管分别发射的红光、绿光和蓝光混合，由于背光单元 需要具有5 IOcm的厚度并且需要诸如漫射膜之类的多个光学片，因此该技术难以用于平 板显示设备的光源。此外，由于需要单独地驱动红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发 光二极管，因此难以控制这些发光二极管。
发明内容
因此，本发明涉及一种色混合透镜以及一种具有该色混合透镜的液晶显示设备。本发明的目的在于提供一种色混合透镜以及一种具有该色混合透镜的液晶显示 设备，所述色混合透镜能够改善色彩再现性、被制成薄型、并能调整发射图案。本发明的额外的优点、目的和特点将在随后的描述中部分地进行阐述，而部分将 通过对下文的研究变得对于本领域技术人员来说是显而易见的，或者可以通过实践本发明 而获悉。本发明的目的和其他优点可以通过所撰写的说明书及其权利要求以及附图中特别 指出的结构而实现和获得。为了实现这些目的和其他优点并且依照本发明的目标，如本文具体描述和概括描 述的，一种色混合透镜包括光接收部分，其具有位于侧面的用于发射颜色彼此不同的光的 至少两个发光二极管，和用于在其中分别放置所述发光二极管的光接收凹槽；色混合部分，其在该光接收部分上形成，用于将该发光二极管发出的光混合成白色的光；以及发光部分， 其在该色混合部分上形成，用于经由其侧面而发射来自该色混合部分的白光。 该光接收凹槽具有设置在其中的光入射面，其相对于水平轴形成锐角并且具有曲率。该光接收凹槽的线宽大于发光二极管的直径。色混合透镜进一步包括光反射层，其形成在除了该光接收部分的位于光接收凹槽 内的光入射面以及发光部分的侧面之外的光接收部分、色混合部分和发光部分上。或者可选择的是，色混合透镜进一步包括光反射层，其形成在除了光接收部分的 位于光接收凹槽内的光入射面之外的光接收凹槽上以及发光部分的前侧和后侧上。或者可选择的是，色混合透镜进一步包括光反射层，其形成在除了光接收部分的 位于光接收凹槽内的光入射面之外的光接收凹槽上以及发光部分的前侧上，该色混合透镜 还包括光反射结构，其被形成为在除了与光接收部分的光接收凹槽连接的那一部分之外的 光接收部分、色混合部分和发光部分均与该光反射结构分隔开的状态下，该光反射结构围 绕该光接收部分、该色混合部分和该发光部分。色混合部分具有多层结构，其中该多层的至少一层具有倾斜表面，该倾斜表面的 宽度随着其高度从下部到上部增高而变小。或者可选择的是，色混合部分具有单层结构，其具有倾斜表面，该倾斜表面的宽度 随着其高度从下部到上部增高而变小。发光部分具有直径大于该色混合部分的圆柱结构。发光部分在前面和侧面都具有曲率。在本发明的另一方面，一种液晶显示设备包括用于发射白色的光的色混合透镜和 液晶面板，该液晶面板通过利用从该色混合透镜产生的白色的光来产生画面，其中该色混 合透镜包括光接收部分，其具有位于侧面的用于发射颜色彼此不同的光的至少两个发光二 极管，和用于在其中分别放置所述发光二极管的光接收凹槽；色混合部分，其在该光接收部 分上形成，用于将该发光二极管发出的光混合成白色的光；以及发光部分，其在该色混合部 分上形成，用于经由其侧面发射来自该色混合部分的白光。应当理解，本发明前面的概述和后面的详述都是示范性的和解释性的，并且用于 提供对所要求保护的发明的进一步的解释。
所包括的附图提供对本发明的进一步的理解，附图合并到本申请中并构成本申请 的一部分，用于图解说明本发明的(多个)实施例，并且连同文字描述一起用来解释本发明 的原理。在附图中图1图解说明了依照本发明优选实施例的色混合透镜的截面图和透视图。图2详细地图解说明了图1中的色混合透镜的透视图。图3详细地图解说明了图1中的色混合透镜的截面。图4A至4C分别图解说明了放在图2所示的光接收凹槽中的发光二极管的变型。图5详细地图解说明了图2或3中所示的光接收部分。图6A和6B图解说明了用于解释依据在本发明的光接收部分的光入射面与水平轴之间的角度所得到的光路的图。 图7图解说明了用于解释图3或4中的发光二极管发出的光朝着光接收部分的行 进路径的截面。图8A和8B分别图解说明了发光二极管发出的光和进入到光接收部分的光的发光 图案的图表。图9图解说明了图2或3中的色混合部分的透视图。图IOA至IOC分别图解说明了图9中的色混合部分的变型。图IlA和IlB均图解说明了图2或3中的发光部分的变型的截面图。图12A和12B均是示出图1中的光反射层的变型的图。图13A和13B图解说明了分别由图IlA和IlB中的色混合透镜所产生的白光的发 光图案的图。图14图解说明了将色混合透镜用作光源的液晶显示设备的截面。
具体实施例方式现在详细地参考本发明的实施例，附图中图解说明了本发明的例子。在任何可能 的情况下，全部附图中所用的相同的附图标记指的是相同或相似的部件。图1图解说明了依照本发明优选实施例的色混合透镜110的截面图和透视图，该 色混合透镜Iio包括光接收部分120、色混合部分130、发光部分140和光反射层150。图2详细地图解说明了显示出图1中的色混合透镜的光接收部分120、色混合部分 130和发光部分140的透视图。参见图3，光接收部分120接收从发光二极管124发出的光。为此，光接收部分120 具有包括多个光接收凹槽122的侧面，每个光接收凹槽122都具有放在其中的发光二极管 124。在这种情况下，如图4A(图4A图解说明了将发光二极管124放在光接收凹槽122中 之前的状态)中所示，光接收凹槽122的尺寸与发光二极管124的尺寸相同(Wl = W2)，或 者如图4B和4C中所示，光接收凹槽122的尺寸大于发光二极管124的尺寸。此外，如图4A 和4B中所示，放在光接收凹槽122中的发光二极管124是具有导线的封装型发光二极管 124，或者如图4C中所示，是芯片形的发光二极管124。而且，如图4B和4C中所示，发光二 极管124被形成为与位于光接收凹槽122最内侧的光入射面126间隔开，或者如图7中所 示，发光二极管124被形成为与光入射面126相接触。这样，由于发光二极管124位于光接收部分120的侧面，从而使光从发光二极管 124进入到色混合透镜110中并沿螺旋形状行进，因此本发明的色混合透镜与在光接收部 分的后侧的下部设有发光二极管的现有技术色混合结构相比，能够在相对较低的高度内将 色彩混合，从而能够降低色混合部分130的高度。参考图5，光接收部分120是由光吸收率低的材料制成的圆柱，其直径为Din，高度 为Hin，所述材料如PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)或PET (聚对苯二甲酸乙二 醇酯)。发射彼此不同颜色的光的至少两个发光二极管124被分别放在多个光接收凹槽 122中。例如，考虑到发光效率，该多个光接收凹槽122可以是3个，用于分别在其中放置红 色R发光二极管、绿色G发光二极管和蓝色发光二极管124 ；或者可以是4个，用于分别在其中放置两个绿色G发光二极管124、一个红色R发光二极管124和一个蓝色发光二极管 124。同时，发光二极管124的数量和光接收凹槽122的数量并不限于3个或4个，而是可 以依据光学特性而改变。参考图5，光接收凹槽122具有在内表面上形成的光反射层150。在这种情况下， 光反射层150并没有在位于光接收凹槽122最内侧的光入射面126上形成。光反射层150 由光反射率高的材料形成，如铝、银或金，用以将发光二极管124发出的光无损失地引导到 色混合透镜110。此外，光接收部分120的光入射面126形成为与发光二极管124的发光表 面相面对。如图5和6A中所示，光入射面126与水平轴成角θ i倾斜，用以防止光由于邻 近的发光二极管124和光接收凹槽122而受到损失。详细的说，如图6B中所示，如果光入 射面126不倾斜(即倾斜角0i=9O° )，那么从发光二极管124发出的大部分光会由于 邻近的发光二极管124和光接收凹槽122而行经不期望的光路，从而使色混合透镜110内 的光受到损失。与此相反，如图6A中所示，如果光入射面126倾斜，那么由于从发光二极管 124发出的大部分光不会朝着邻近的发光二极管124和光接收凹槽122行进，因此，能够防 止该光经由邻近的发光二极管124而朝不期望的光路行进。此外，参考图7，光接收部分120的位于光接收凹槽122最内侧的光入射面126具 有一定的曲率。从发光二极管124发出的光在进入光接收部分120时在光入射面126处被 准直。例如，当从发光二极管124发出的光如图8A中所示，在20°的最大值的一半处具有 半宽度时，那么从发光二极管124发出并经由光入射面126而进入到光接收部分120中的 光如图8B中所示，在10°的最大值的一半处具有半宽度。因此可知，经由具有曲率的光入 射面126而进入到光接收部分120的光被准直。
参考图9，色混合部分130包括在光接收部分120上形成的第一混合部分132和 在第一混合部分132上形成的第二混合部分134。色混合部分130在光接收部分120上形 成，并由光吸收率低的材料构成，所述材料如PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)或 PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。色混合部分130通过与光接收部分120相同的材料形成， 并且与光接收部分120形成为一个部件，或者分别地形成它们。第一混合部分132调整光的行进方向，以便能够在较低的高度将经由光接收部分 120进入的红光、绿光和蓝光混合。由于第一混合部分132被形成为其宽度随着高度从下部 到上部增高而逐步变小，因此该第一混合部分132具有倾斜表面。第二混合部分134没有倾斜表面，其将来自第一混合部分132的光进行混合，并且 将该光引导到发光部分140。同时，虽然已经以第一混合部分132具有倾斜表面而第二混合部分134没有倾斜 表面为例描述了色混合部分130，但是除此之外，色混合部分130也可以具有图IOA至IOC 中所示的任一种结构。图IOA中所示的色混合部分130包括具有与光接收部分120相同的 线宽但不具有倾斜表面的第一混合部分132，以及在第一混合部分132上形成并具有倾斜 表面的第二混合部分134。图IOB中所示的色混合部分130包括具有与光接收部分120相 同的线宽但不具有倾斜表面的第一混合部分132、在第一色混合部分132上形成并具有倾 斜表面的第二混合部分134、以及在第二混合部分134上形成并且不具有倾斜表面的第三 混合部分136。图IOC中所示的色混合部分130形成为在整个色混合部分130上都具有倾斜表面。这样， 进入到色混合透镜110并在色混合部分130内部的侧面行进的光满足全反 射条件，以便使其在具有相对较低高度的色混合部分中充分地混合。发光部分140将来自色混合部分130的白光发射到色混合透镜110的外面。发光 部分140在色混合部分130上形成，并由光吸收率低的材料构成，所述材料如PMMA (聚甲基 丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)或PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)。发光部分140通过与光接 收部分120或色混合部分130相同的材料形成，并与光接收部分120或色混合部分130形 成为一个部件，或者分别地形成它们。如图IlA和IlB中所示，发光部分140形成为具有高度h。和大于色混合部分130 的直径D。，使得发光部分140无法再满足全发光条件，由此将白光发射到色混合透镜110的 外面。发光部分140具有前侧US，其形成为具有凹透镜的曲率从而使其边缘到色混合部 分130的距离大于其中心部分到色混合部分130的距离，因此使引导到发光部分140的前 侧的白光在发光部分140的前侧处，被反射朝向发光部分140的侧面。发光部分140具有侧面ES，其形成为具有向外突出的凸透镜以发射白光。发光部 分140具有后侧，其如图IlA中所示形成为相对于水平轴具有0度的倾斜，或者如图IlB中 所示形成为相对于水平轴具有θ b。度的倾斜。在这种情况下，能够根据后侧相对于发光部 分140的水平轴的倾斜，来调整侧面发射图案的发射区域。发光部分140具有光反射层150，该光反射层在除了发光部分140的侧面之外的前 侧和后侧上形成，使得发光部分140具有横向发射图案，其中所述光反射层150由光反射率 高的金属构成，如铝、银和金。详细来讲，光反射层150形成为具有图1、12A和12B中所示的任一种结构。参见图1，通过涂覆，在发光部分140的除了侧面之外的前侧和后侧上、除了光接 收部分120的光入射面126之外的光接收部分120上、以及色混合部分130上形成光反射 层150。光反射层150具有在分别与光接收部分120的光接收凹槽122相重叠的各区域处 的穿通孔154。穿通孔154用作发光二极管124以及金属线(未示出)的通道，所述发光二 极管124被放置在光接收凹槽122中，所述金属线用于将光源基板(未示出)连接到发光 二极管124，以便向发光二极管124提供驱动信号。参考图12A，通过涂覆，在除了光接收部分120的光入射面126之外的光接收部分 120上、以及在发光部分140的除了侧面之外的前侧和后侧上形成光反射层150。这是因为， 由于从光接收部分120和色混合部分130损失的光量很小，因此只要光接收部分120和色 混合部分130满足全反射条件，那么不在光接收部分120和色混合部分130上形成光反射 层150也没有关系。此外，由于没有在光接收部分120和色混合部分130上形成图12A中 所示的光反射层150，因此穿过光接收部分120和色混合部分130的光不会接触到光反射层 150。据此，由于防止了由光反射层150造成的光吸收，因此在满足全反射条件时，在光接收 部分120和色混合部分130行进的光不会受到损失。参见图12B，通过涂覆，在光接收部分120的除其光入射面126之外的光接收凹槽 122上、以及在发光部分140的前侧上形成光反射层150。此外，形成图12B中的光反射结 构152，其在发光部分140的后侧、光接收部分120和色混合部分130均与该光反射结构152分隔开的状态下，围绕该光接收部分120、色混合部分130和发光部分140。由于光反射结 构152由此与发光部分140的后侧、光接收部分120和色混合部分130分隔开，因此在满足 全反射条件时，在光接收部分120和色混合部分130行进的光不会接触到光反射结构152， 这防止了光反射结构152吸收该光，由此防止了光损失。此外，围绕发光部分140的后侧、 光接收部分120和色混合部分130而形成的光反射结构152不能满足使色混合透镜110发 射的光发生反射的全反射条件，使得该光再进入色混合透镜110中，由此提高了光学效率。同时，光反射结构152具有在与光接收部分120的光接收凹槽122相重叠的区域 中形成的穿通孔154，以及被形成为比光接收部分120和色混合部分130的最大直径更大的 容纳孔156，该容纳孔156用于容纳色混合部分110。在这种情况下，光反射结构152中的 穿通孔154用作将发光二极管124连接到光源基板(未示出)的线路(未示出)的通路， 所述发光二极管124被放置在光接收凹槽122中，所述光源基板用于向发光二极管124提 供驱动信号。此外，与光反射层150类似，光反射结构152由高反射率的金属构成，所述金 属如铝、银，或金。表1示出了本发明的色混合透镜110的模拟结果。表1中所示的值仅仅是本实施 例的值，而不是对这些值做出限制，并且这些值可以按用户要求改变。[表 1]
权利要求
1.一种色混合透镜，其包括光接收部分，其具有位于侧面的用于发射颜色彼此不同的光的至少两个发光二极管， 和用于在其中分别放置所述发光二极管的光接收凹槽；色混合部分，其在所述光接收部分上形成，用于将从所述发光二极管发出的光混合成 白色的光；以及发光部分，其在所述色混合部分上形成，用于经由其侧面发射来自所述色混合部分的 白光。
2.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述光接收凹槽具有设置在其中的光入射 面，该光入射面相对于水平轴形成锐角并且具有曲率。
3.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述光接收凹槽的线宽大于所述发光二极管 的直径。
4.如权利要求1所述的色混合透镜，进一步包括光反射层，其形成在除了所述光接收 部分的位于光接收凹槽内的光入射面以及所述发光部分的侧面之外的光接收部分、色混合 部分和发光部分上。
5.如权利要求1所述的色混合透镜，进一步包括光反射层，其形成在除了所述光接收部 分的位于光接收凹槽内的光入射面之外的光接收凹槽上以及所述发光部分的前侧和后侧上。
6.如权利要求1所述的色混合透镜，进一步包括光反射层，其形成在除了所述光接收部分的位于光接收凹槽内的光入射面之外的光接 收凹槽上以及所述发光部分的前侧上；以及光反射结构，其被形成为在除了与所述光接收部分的光接收凹槽连接的那一部分之外 的光接收部分、所述色混合部分、以及所述发光部分的后侧均与该光反射结构分隔开的状 态下，该光反射结构围绕所述光接收部分、所述色混合部分和所述发光部分。
7.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述色混合部分具有多层结构，其中该多层 的至少一层具有倾斜表面，该倾斜表面的宽度随着其高度从下部到上部增高而变小。
8.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述色混合部分具有单层结构，其具有倾斜 表面，该倾斜表面的宽度随着其高度从下部到上部增高而变小。
9.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述发光部分具有直径大于所述色混合部分 的圆柱结构。
10.如权利要求1所述的色混合透镜，其中所述发光部分在前面和侧面具有曲率。
11.一种液晶显示设备，其包括色混合透镜，其用于产生白色的光；以及液晶面板，其通过利用从所述色混合透镜产生的白色的光来产生画面，其中所述色混合透镜包括光接收部分，其具有位于侧面的用于发射颜色彼此不同的光的至少两个发光二极管， 和用于在其中分别放置所述发光二极管的光接收凹槽；色混合部分，其在所述光接收部分上形成，用于将所述发光二极管发出的光混合成白 色的光；以及发光部分，其在所述色混合部分上形成，用于经由其侧面发射来自所述色混合部分的 白光。
全文摘要
本发明提供一种色混合透镜以及一种具有该色混合透镜的液晶显示设备，所述色混合透镜能够改善色彩再现性、被制成薄型并调整发射图案。该色混合透镜包括光接收部分，其具有位于侧面的用于发射颜色彼此不同的光的至少两个发光二极管，和用于在其中分别放置所述发光二极管的光接收凹槽；色混合部分，其在该光接收部分上形成，用于将该发光二极管发出的光混合成白色的光；以及发光部分，其在该色混合部分上形成，用于经由其侧面发射来自该色混合部分的白光。
文档编号F21V5/04GK102042558SQ20101051232
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月9日 优先权日2009年10月22日
发明者姜信浩, 张庚根, 李宰豪, 林美贤, 赵民洙, 郑仁宰, 韩海旭, 黄圣庆 申请人:乐金显示有限公司, 浦项工科大学校产学协力团