CN105738982B - 光学透镜以及包括该光学透镜的显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光学透镜以及包括该光学透镜的显示装置。一种光学透镜包括：具有圆形横截面形状的第一表面、与所述第一表面相对的第二表面以及被配置为连接所述第一表面和所述第二表面的第三表面。所述第三表面包括从所述第一表面的边界延伸的直面以及从所述直面延伸至所述第二表面的第一曲面。所述直面和所述第一曲面在介于所述第一表面与所述第二表面之间的路径中延伸。所述第二表面包括在所述第一表面的方向上凹进的凹陷，并且所述凹陷包括第二曲面。穿过所述第二凹面的光随着所述光穿过第一曲面而改变路径，使得能够有效地控制光路。

Description

光学透镜以及包括该光学透镜的显示装置
技术领域
本公开涉及光学透镜以及包括该光学透镜的显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展，对显示装置的各种需求增加。近来已研究了诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)和真空荧光显示器(VFD)的各种显示装置并且用来满足对显示装置的各种需求。
LCD的液晶面板包括液晶层以及相对的薄膜晶体管(TFT)基板和滤色器基板，液晶层夹在TFT基板和滤色器基板之间，LCD的液晶面板可利用从背光单元提供的光来显示图像。
在适合于附加或替代细节、特征和/或技术背景的适当教导的地方，以上引用通过引用并入本文。
发明内容
本公开提供了一种可有效地控制光路的光学透镜以及包括该光学透镜的背光单元。
本公开的示例性实施方式提供了一种光学透镜，该光学透镜包括：第一表面，其具有圆形横截面形状；第二表面，其与第一表面相对；以及第三表面，其被配置为连接第一表面和第二表面，其中，第三表面在介于第一表面和第二表面之间的路径处包括从第一表面的边界延伸的至少部分直面以及从直面延伸到第二表面的至少部分曲面。
所述直面可从第一表面和第三表面的边界形成，所述曲面可从所述直面的端部到第二表面的边界形成。
第二表面可包括凹部，第二表面的中心区域在第一表面的方向上凹陷。
凹部可包括：第一区域，其从第二表面的中心点在第二表面的外周方向上倾斜地延伸，所述中心点是第一凹部的最大凹陷点；第二区域，其从第一区域基本上平行于第二表面延伸；以及第三区域，其从第二区域延伸到第二表面。
第三区域可包括所述至少部分曲面。
所述曲面可在第二表面的中心方向上弯曲。
第一表面可包括在第二表面的方向上凹陷的凹部。
所述凹部可从第一表面的中心点(是凹部的最大凹陷点)到第一表面和第三表面的边界形成。
所述凹部可形成曲面，该曲面具有从第一表面的中心点(是凹部的最大凹陷点)到第一表面和第三表面的边界逐渐凹陷的减小的深度。
第一表面的半径可大于第二表面的半径。
光源可位于第二表面侧。
本公开的另一实施方式提供了一种背光单元，该背光单元包括：光学片；基板，其被分离地设置在距光学片的预定距离处；以及光组件，其被设置在基板上，其中，所述光组件包括光源和光学透镜，所述光学透镜位于所述光源的一侧并且包括具有圆形横截面形状的第一表面、与第一表面相对的第二表面以及被配置为连接第一表面和第二表面的第三表面，其中，第三表面在介于第一表面和第二表面之间的路径处包括从第一表面的边界延伸的至少部分直面以及从所述直面延伸到第二表面的至少部分曲面。
基板可设置在框架上并且可在框架的水平方向和垂直方向中的至少一个方向上设置在至少一条线上。
可存在多个光组件，并且包括在所述多个光组件中的透镜可具有相同的形式。
可存在多个光组件，并且包括在所述多个光组件中的透镜中的至少两个可具有不同的形式。
根据本公开的至少一个示例性实施方式，可有效地控制光路。
附图说明
将参照以下附图详细描述实施方式，其中相似的标号指代相似的元件，附图中：
图1和图2是示出根据本公开的示例性实施方式的显示装置的立体图；
图3至图7是示出根据本公开的示例性实施方式的显示装置的配置的示图；
图8和图9是示出根据本公开的示例性实施方式的光源的示图；
图10是示出包括图9的光源的光组件的示图；
图11和图12是示出根据构成光组件的透镜的差异的示图；
图13和图14是示出根据本公开的示例性实施方式的透镜的示图；
图15至图19是示出图13的透镜的第二区域的示图；
图20至图22是示出图13的透镜的第三表面的示图；
图23和图24是示出图13的透镜的第一区域的示图；
图25是示出根据图13的透镜的光路的示例的示图；
图26至图31是示出根据本公开的其它示例性实施方式的透镜的示图；以及
图32和图33是示出根据本公开的其它示例性实施方式的光组件的设置的示图。
具体实施方式
以下，作为显示面板，以液晶面板为例，但是可应用于本公开的显示面板不限于液晶面板，而是可以是等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)和有机发光显示器(OLED)。另外，显示面板110可包括第一长边(LS1)、与LS1相对的第二长边(LS2)、与LS1和LS2相邻的第一短边(SS1)以及与SS1相对的第二短边(SS2)。
SS1可被称作第一侧边区域，SS2可被称作与第一侧边区域相对的第二侧边区域，LS1可被称作与第一侧边区域和第二侧边区域相邻并且位于第一侧边区域与第二侧边区域之间的第三侧边区域，LS2可被称作与第一侧边区域和第二侧边区域相邻、位于第一侧边区域与第二侧边区域之间并且与第三侧边区域相对的第四侧边区域。
为了描述方便，描述了LS1和LS2的长度比SS1和SS2的长度长，但是LS1和LS2的长度可近似与SS1和SS2的长度相同。
第一方向(DR1)可以是与显示面板100的LS1和LS2平行的方向，第二方向(DR2)可以是与显示面板110的SS1和SS2平行的方向。第三方向(DR3)可以是与DR1和/或DR2垂直的方向。DR1和DR2可被称作水平方向。另外，DR3可被称作垂直方向。
图1和图2是示出根据本公开的示例性实施方式的显示装置的立体图。根据本公开的示例性实施方式的显示装置100可包括显示面板110以及显示面板110的背面的后盖150。
后盖150可在从LS1朝着LS2的方向上(即，在DR2上)利用滑动方法连接到显示面板110。换言之，后盖150可利用滑动方法从显示面板110的SS1、与SS1对应的SS2以及与SS1和SS2相邻并且位于SS1和SS2之间的LS1***。为了利用滑动方法将后盖150连接到显示面板110，后盖150和/或与其相邻的其它结构可包括突出部分、滑动部分和联接器。
图3至图7是示出根据本公开的示例性实施方式的显示装置的配置的示图。
如图3所示，根据本公开的示例性实施方式的显示装置100可包括前盖105、显示面板110、背光单元120、框架130和后盖150。
前盖105可覆盖显示面板110的前表面和侧表面的至少部分区域。前盖105可具有中心中空的四边形框架形状。由于前盖105具有中空的中心，所以显示面板110的图像可被显示给外部。
前盖105可被分成前表面盖和侧表面盖。即，前盖105可被分成位于显示面板110的前表面一侧的前表面盖以及位于显示面板110的侧表面一侧的侧表面盖。前表面盖和侧表面盖可分开形成。前表面盖和侧表面盖的任一侧可被省略。例如，为了增强设计的目的，前表面盖可不存在，可仅存在侧表面盖。
显示面板110被设置在显示装置100的前表面处并且可显示图像。显示面板110可将图像分成多个像素以通过调节每像素的颜色、亮度和色度来输出图像。显示面板110可被分成显示图像的有效区域和不显示图像的无效区域。显示面板110可包括相对的前基板和后基板，液晶层被夹在前基板和后基板之间。
前基板可包括由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素组成的多个像素。前基板可根据控制信号来生成与红色、绿色或蓝色对应的图像。
后基板可包括开关元件。后基板可对像素电极进行开关。例如，像素电极可根据从外部施加的控制信号来改变液晶层的分子排列。液晶层可包括多个液晶分子。液晶分子可与像素电极与公共电极之间出现的电压差对应地改变排列。液晶层可将从背光单元120提供的光传送至前基板。
背光单元120可位于显示面板110的后表面侧。背光单元120可包括多个光源。背光单元120的光源可按照直下型或边光型来设置。当背光单元120是边光型背光单元120时，还可包括导光面板。
背光单元120可联接到框架130的前表面侧。例如，多个光源可被设置在框架130的前侧，这可被称作直下型背光单元。背光单元120可利用完整驱动方法或者部分驱动方法(例如，局部调光和脉冲)来驱动。背光单元120可包括光学片125和光学层123。
光学片125可使得光源的光能够被均匀地传送至显示面板110。光学片125可形成有多层。例如，光学片125可包括至少一个棱镜片和/或至少一个漫射片。
在光学片125中，可存在至少一个联接器125d。联接器125d可联接到前盖105和/或后盖150。即，联接器125d可直接联接至前盖105和/或后盖150。另选地，联接器125d可联接至被联接到前盖105和/或后盖150上的结构。即，联接器125d可间接地联接到前盖105和/或后盖150。
光学层123可包括光源。将在对应部分中描述光学层123的详细配置。
框架130可执行支撑显示装置100的组成元件的功能。例如，背光单元120的配置可联接到框架130。框架130可由诸如铝合金的金属材料制成。
后盖150可位于显示装置100的后表面。后盖150可保护内部配置免受外部影响。后盖150的至少一部分可联接到框架130和/或前盖105。后盖150可以是由树脂材料制成的注塑材料。
图4是示出光学片125的配置的示图。如图4的(a)所示，在框架130的上部，可设置光学片125。光学片125可在框架130的边缘处联接到框架130。光学片125可被直接接纳在框架130的边缘处。即，光学片125可由框架130支撑。光学片125的边缘的上表面可被第一引导面板117包封。例如，光学片125可位于框架130的边缘与第一引导面板117的凸缘117a之间。
在光学片125的前表面侧，可设置显示面板110。显示面板110的边缘可联接到第一引导面板117。即，显示面板110可由第一引导面板117支撑。
显示面板110的前表面的边缘区域可被前盖105包封。例如，显示面板110可位于第一引导面板117与前盖105之间。
如图4的(b)所示，根据本公开的示例性实施方式的显示装置100还可包括第二引导面板113。光学片125可联接到第二引导面板113。即，第二引导面板113可联接到框架130，光学片125可联接到第二引导面板113。第二引导面板113可由不同于框架130的材料制成。框架130可包封第一引导面板117和第二引导面板113。
如图4的(c)所示，在根据本公开的示例性实施方式的显示装置100中，前盖105可不覆盖显示面板110的前表面。即，前盖105的一个端部可位于显示面板110的侧表面处。
参照图5和图6，背光单元120可包括基板122、至少一个光组件124、包括反射片126和漫射板129的光学层123以及位于光学层123的前表面侧的光学片125。
基板122可按照在第一方向上延伸并且在与第一方向正交的第二方向上分离开预定间隙的多个横条形式形成。
在基板122中，可安装至少一个光组件124。在基板122中，可形成用于连接适配器和光组件124的电极图案。例如，在基板122中，可形成用于连接光组件124和适配器的碳纳米管电极图案。
基板122可由对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚碳酸酯(PC)和硅中的至少一个制成。基板122可以是安装有至少一个光组件124的印刷电路板(PCB)。
在基板122中，可设置在第一方向上具有预定间隙的光组件124。光组件124的直径可大于基板122的宽度。即，光组件124的直径可大于基板122的第二方向长度。
光组件124可以是发光二极管(LED)芯片或者包括至少一个LED芯片的发光二极管封装。光组件124可利用发射诸如红色、蓝色和绿色的颜色中的至少一种颜色的彩色LED或者白色LED来形成。彩色LED可包括红色LE、蓝色LED和绿色LED中的至少一个。
包括在光组件124中的光源可为板上芯片(COB)型。COB型光源可直接将作为光源的LED芯片联接至基板122。因此，工艺可简化。另外，电阻可降低，因此由于热而损失的能量可减少。即，光组件124的功率效率可提高。COB型光源可提供更亮的照明。与传统情况相比，COB型光源可按照更小的厚度和更轻的重量来实现。
在基板122的前表面侧，可设置反射片126。反射片126可位于除了形成有基板122的光组件124的区域以外的区域上。即，在反射片126中，可形成多个通孔235。
反射片126可将从光组件124发射的光向前表面侧反射。反射片126可将从导光板129反射的光再次反射。反射片126可包括金属和金属氧化物(是反射材料)中的至少一个。例如，反射片126可包括具有高反射率的金属和/或金属氧化物，例如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)和二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
反射片126可通过在基板上沉积和/或涂覆金属或金属氧化物来形成。在反射片126中，可印刷包括金属材料的油墨。在反射片126中，可形成使用真空沉积方法(例如，热沉积方法)、蒸发方法或溅射方法的沉积层。在反射片126中，可形成使用印刷方法、凹版涂覆方法或者丝网印刷方法的涂层和/或印刷层。
反射片126与漫射板129之间可有气隙。气隙可执行使从光组件124发射的光广阔地散布的缓冲功能。树脂可被沉积在光组件124和/或反射片126上。树脂可执行将从光组件124发射的光漫射的功能。漫射板129可将从光组件124发射的光向上漫射。
光学片125可位于漫射板129的前表面侧。光学片125的后表面可与漫射板129紧密接触，光学片125的前表面可与显示面板110的后表面紧密接触。光学片125可包括至少一个片。具体地讲，光学片125可包括至少一个棱镜片和/或至少一个漫射片。包括在光学片125中的多个片可处于接合状态和/或紧密接触状态。
光学片125可利用具有不同功能的多个片来形成。例如，光学片125可包括第一光学片125a至第三光学片125c。第一光学片125a可具有漫射片的功能，第二光学片125b和第三光学片125c可具有棱镜片的功能。漫射片和棱镜片的数量和/或位置可改变。例如，光学片125可包括作为漫射片的第一光学片125a以及作为棱镜片的第二光学片125b。
漫射片防止从漫射板129发射的光部分地聚集，从而使光的亮度能够更均匀。棱镜片将从漫射片发射的光聚集以使得光能够被垂直地施加到显示面板110。
联接器125d可形成在光学片125的至少一个拐角中。联接器125d可形成在第一光学片125a至第三光学片125c中的至少一个中。联接器125d可形成在光学片125的长边的拐角处。形成在第一长边处的联接器125d和形成在第二长边处的联接器125d可不对称。例如，第一长边的联接器125d和第二长边的联接器125d的位置和/或数量可不同。
参照图7，在第一方向上延伸并且利用在与第一方向正交的第二方向上分离开预定间隙的多个横条形成的基板122可被设置在框架130上。多个基板122的一侧端部可连接到接线电极232。
接线电极232可在第二方向上延伸。接线电极232可在第二方向上按照恒定间隙连接到基板122的一侧端部。基板122可通过接线电极232电连接到适配器(未示出)。
光组件124可在第一方向上按照预定间隙安装在基板122上。光组件124的直径可大于基板122的第二方向的宽度。因此，光组件124的外侧区域可延伸到未设置基板122的区域。
图8和图9是示出根据本公开的示例性实施方式的光源的示图。如图8所示，光源203可为COB型。COB型光源203可包括发光层135、第一电极147和第二电极149以及荧光层137中的至少一个。
发光层135可位于基板122上。发光层135可发射蓝色、红色和绿色中的任何一种颜色。发光层135可包括吡啶甲酰合铱(Firpic)、(CF3ppy)2Ir(pic)、9，10-二(2-萘基)蒽(AND)、苝、二苯乙烯联苯(distyrybiphenyl)、PVK、OXD-7、UGH-3(蓝)中的任一种及其组合。
第一电极147和第二电极149可位于发光层135的下表面的两侧。第一电极147和第二电极149可将外部的驱动信号传送给发光层135。
荧光层137可覆盖发光层135以及第一电极147和第二电极149。荧光层137可包括将发光层135中出现的光谱的光转换成白光的荧光材料。在荧光层137的上部，发光层135的厚度可均匀。荧光层137可具有1.4至2.0的折射率。
根据本公开的示例性实施方式的COB型光源203可被直接安装在基板122上。因此，光组件124的尺寸可减小。
光源203位于基板122上以具有优异的热释放性能，因此可利用高电流来驱动光源203。因此，确保相同的光量所需的光源203的数量可减少。由于光源203被安装在基板122上，所以可不需要引线接合工艺。因此，由于工艺的简化，可节省成本。
如图9所示，可在第一发光范围EA1内执行根据本公开的示例性实施方式的光源203的光发射。即，可在包括第二发光范围EA2(是前表面侧)以及第三发光范围EA3和第四发光范围EA4(是侧表面侧)的区域中发射光。不同之处在于，包括POB型的传统光源在第二发光范围EA2中发射光。即，根据本公开的示例性实施方式的光源203可在包括光源203的侧表面的宽范围内发射光。
图10是示出包括图9的光源的光组件的示图。根据本公开的示例性实施方式的多个光组件124可沿着基板122分开设置。光组件124可包括光源203以及位于光源203的一侧的透镜300。光源203可以是发射光的各种源。例如，光源203可以是上述COB型LED。
透镜300可位于光源203上。光源203的至少部分区域可与透镜300交叠。例如，光源203可被***到透镜300内部的凹槽中。另选地，从光源203实质发射光的区域可被***到透镜300的下侧中。例如，当透镜300中存在桥结构时，光源203的上侧的一部分可被***到透镜300的下侧中。
透镜300可反射从光源203发射的光的一部分并且折射其一部分。例如，透镜300可以是反射和折射透镜或者反射透镜。光源203的光可通过透镜300的部分区域中的反射和/或其部分区域中的折射而全方位均匀地散布。
***到透镜300中的光源203可与透镜300紧密接触。例如，透镜300和光源203可通过粘合剂来接合。
透镜300可对应于各个光源203。例如，第一透镜300a至第三透镜300c可位于第一光源203a至第三光源203c的上部中。
透镜300可控制从光源203发射的光的路径。即，透镜300可使得光源203的光能够不聚集在特定点处。换言之，透镜300可使得光源203的光能够均匀地漫射。根据本公开的示例性实施方式的透镜300可有效地控制光源230的光路。根据本公开的示例性实施方式的透镜300可有效地控制光源230的侧表面光。
图11和图12是示出根据构成光组件的透镜的差异的示图。如图11和图12所示，根据本公开的示例性实施方式的光组件124可有效地控制光路。
图11是示出由于光路的控制而导致的显示面板110上的亮度差异的示图。如图11的(a)所示，当光路的控制无效时，可围绕与各个光源230对应的光斑(LS)形成暗区域(DA)。当LS的亮度和DA的明暗差异较大时，图像质量可劣化。
如图11的(b)所示，当有效地控制光路时，DA与各个光源230所对应的LS之间的明暗差异可相对较小。即，通过显示面板110感觉到的亮度差异可较小或者可不存在。
如图12的(a)所示，透镜300可对从LS发射的光的路径(LP)有影响。当透镜300是COB型光源时，如上所述，发射到光源的侧表面的光的量可大于传统情况。发射到光源的侧表面的光的LP可形成聚集区域(SF)。即，当没有有效地控制光源的侧表面光时，光的LP可能形成SF。SF可围绕光源形成明暗差异。
如图12的(b)所示，根据本公开的示例性实施方式的透镜300可有效地控制从LS发射的光的路径。具体地讲，根据本公开的示例性实施方式的透镜300可有效地控制侧表面光(从LS发射到侧表面的光)的路径(SLP)。例如，如COB型光源中一样，当朝着侧表面传播的光出射时，通过使对应侧表面光的SLP在各种方向上分布，由于侧表面光而引起的明暗差异可被最小化。
如上所述，透镜300可以是反射和折射透镜或者反射透镜。例如，发射到透镜300的上侧的光的至少一部分可通过第一凹部A1的形状被折射或反射。通过由于第一凹部A1而引起的折射或反射，光可被均匀地辐射到透镜300的外部。这种形式的透镜300可表现出不同于通常使用光的折射的传统透镜类型的效果。
图13和图14是示出根据本公开的示例性实施方式的透镜的示图。根据本公开的示例性实施方式的透镜300可具有特定形状。
如图13所示，透镜300可包括第一表面S1、与第一表面S1相对的第二表面S2以及连接第一表面S1和第二表面S2的第三表面S3。
第一表面S1可以是透镜300的上侧表面。根据本公开的示例性实施方式的透镜300的第一表面S1的至少部分区域可具有凹陷形式。第一表面S1上的凹陷形式可按照从透镜300的中心朝着外侧的弯曲形式来形成。例如，第一凹部A1可形成在第一表面S1上。
第一表面S1的最上面的区域可以是顶表面(TS)。第一表面S1可具有圆形横截面形状。向光源203的上边发射的光可通过第一表面S1向上发射。
第二表面S2可以是透镜300的下侧表面。即，第二表面S2可以是与第一表面S1(上侧表面)相对的表面。根据本公开的示例性实施方式的透镜300的第二表面S2的至少部分区域可具有凹陷形式。例如，第二凹部A2可形成在第二表面S2上。
第二表面S2上的第二凹部A2的半径可为R2。第二凹部A2的半径R2可比联接到透镜300的光源203大1.5至4倍。
第二表面S2的最下面的区域是底表面(BS)。第二表面S2可具有圆形横截面形状。光源203可联接到第二表面S2。如上所述，光源203的部分区域可被***到第二表面S2中。
第二表面S2的半径可为R2+R3。第一表面的半径R1可比第二表面S2的半径R2+R3大1至3倍。即，TS的宽度可大于BS的宽度。第二表面S2的半径R2+R3可比第二凹部A2的半径R2大2至4倍。
第三表面S3可以是连接第一表面S1和第二表面S2的表面。即，透镜300的第三表面S3可以是连接上侧表面和底表面的侧表面。第一表面S1和第二表面S2的横截面形状为圆形，第三表面S3形成连接第一表面S1和第二表面S2的外表面，因此透镜300可具有高度H的圆柱体形式的轮廓。然而，按照圆柱体形式，第一表面S1至第三表面S3的至少部分区域可改变。
图15至图19是示出图13的透镜的第二区域的示图。为了有效地控制发射到侧表面的光的路径，根据本公开的示例性实施方式的透镜300的第二表面S2可具有固有形状。即，在第二表面S2的中心处，可形成第二凹部A2。
图15示出围绕透镜300的中心的第二凹部A2的半部分。如图15所示，第二凹部A2可包括中心点A2T、从中心点A2T在第二表面S2的外周方向上倾斜地延伸的第一区域A2S、从第一区域A2S基本上与第二表面S2的BS平行延伸的第二区域A2U以及从第二区域A2U延伸到第二表面S2的BS的第三区域A2R。
中心点A2T可以是透镜300的中心点和/或第二凹部A2的中心点。中心点A2T可以是第二凹部A2中形成有最高和/或最深凹槽的点。第二凹部A2可具有从中心点A2T降低的形式。第一区域A2S可具有凹槽从中心点A2T以倾斜形式降低的形式。第二区域A2U可以是从第一区域A2S延伸的区域。第二区域A2U可平行于BS。例如，第二区域A2U可具有相对于BS维持高度H2的形式。
光源203的至少一部分可位于第二区域A2U、第一区域A2S和/或中心点A2T中。例如，从光源203发射光的区域可与透镜203的内部交叠。
第三区域A2R可以是从第二区域A2U延伸的部分。从第二区域A2U延伸的第三区域A2可延伸到BS。在第三区域A2R中，可形成第二表面A2的中心方向的曲面。即，第二区域A2U和第三区域A2R的边界区域可具有圆形形式。
第三区域A2R可以是从光源203发射的侧表面光所穿过的区域。第三区域A2R的圆形形状可使从光源203发射的侧表面光分布。
当第三区域A2R利用直线形式的水平区域A2H和垂直区域A2V形成时，侧表面光可被发射向第一分布角AG1的路径。例如，从光源203发射的光当中的相对向上传播的光可被水平区域A2H的内侧表面全反射从而不向上发射。
当根据本公开的示例性实施方式，第三区域A2R按照圆形形状形成时，侧表面光可沿着圆形形状分布。即，第三区域A2R具有比第一分布角AG1大的第二分布角AG2，并且在第三区域A2R中，光可被发射到外部。由于侧表面光可被分布，所以可减少由于光的聚集而出现的明暗。
如图16所示，由于第二凹部A2的形状，侧表面光可被分布。即，侧表面光可按照比传统第一分布角AG1宽的第二分布角AG2的形式分布。即，可减轻光的聚集现象。
透镜300的底表面半径可为R4。第二凹部A2的半径可为R2。R4可比R2大2至4倍。
图17和图18示出第二凹部A2的第三区域A2R的形状。如图17所示，第三区域A2R可为曲面。曲面的第三区域A2R可沿着圆形轨迹形成。曲面的第三区域A2R可沿着椭圆形轨迹形成。
确定第三区域A2R的形状的椭圆形的第一圆圈C1可使用特定点作为焦点F。例如，当第二凹部A2的半径为R2时，焦点F可位于R2的1/2和1/4之间。即，第三区域A2R可沿着椭圆形轨迹形成，其中焦点F存在于焦点区域(FD)内的特定点处。第三区域A2R的形状可根据FD内的焦点F的位置而改变。
如图18所示，第三区域A2R可通过使用介于R2(是第二凹部A2的半径)的1/2与1/4之间的部分作为中心点C的圆形状来确定。即，第三区域A2R可根据使用中心点C作为中心的虚拟圆的圆弧的形状来确定。
如图19所示，第三区域A2R可位于距BS的恒定区域内。预定区域可以是距BS的角度SD内的部分。角度SD可为45°。例如，第三区域A2R可基于介于0°和45°之间的角度SD1来确定。
图20至图22是示出图13的透镜的第三表面的示图。根据本公开的示例性实施方式的第三表面S3可存在于预定区域内。
如图20所示，第三表面S3可位于TS与BS之间。第三表面S3可相对于垂直线按照恒定角度完整地倾斜。恒定角度可在相对于在第一表面S1与第三表面S3之间的边界点TSE处开始的垂直线的角度S3D的范围内。角度S3D可介于0°和60°之间。例如，第三表面S3可根据小于角度S3D的角度S3D1来形成。
如图21所示，第三表面S3可包括直面S31和曲面S32。直面S31可从边界点TSE延伸到第二表面S2侧。曲面S32可位于直面S31与第二表面S2之间。即，与直面S31相比，曲面S32可更邻近于第二表面S2。
曲面S32可形成在与预定范围内的虚拟圆或椭圆形状对应的位置处。例如，可使用第二凹部A2的第二区域A2U和第三区域A2R的边界作为起点A2UE来设定在透镜300的高度H的1/4和3/4之间连接的假想线L1。在第三表面S3处，可设定虚拟水平线HL1、HL2和HL3。曲面S32可按照与使用假想线L1与水平线HL1、HL2和HL3的交点F1、F2和F3中的一个作为焦点的虚拟椭圆相切的弧所对应的形状来设定。
如图22所示，可使用交点F作为焦点来设定与虚拟第三椭圆C3的一部分相切的曲面S32。当改变假想线L1、水平线HL1、HL2和HL3以及交点F1、F2和F3中的至少一个时，曲面S32的形状可改变。
曲面S32的曲率可不同于第三区域A2R的曲率。即，第二凹部A2的侧表面的曲率和第三表面S2的侧表面的曲率可不同。由于透镜300的内侧的曲率与其外侧的曲率不同，所以来自光源的光的路径可更多样。即，来自光源的光没有聚焦到特定点或区域，而是可均匀地分散。
图23和图24是示出图13的透镜的第一区域的示图。
在根据本公开的示例性实施方式的透镜300的第一表面S1处，可形成第一凹部A1。
第一凹部A1可具有第一表面S1在第二表面S2的方向上凹陷的形式。例如，透镜300的中心部分可最深地凹陷，透镜300的凹陷水平可随着向外周区域前进而降低。
当形成在透镜300中的第二区域A2的高度为H1时，第一凹部A1的最大凹陷点可以是除了H1以外的一个区域。即，在高度H3的一个点处可存在第一凹部A1的最大凹陷点。
第一凹部A1可具有曲面形式。例如，第一凹部A1可按照恒曲面的形式来提供，如第一a凹部A11和第一b凹部A12中那样。
如图24所示，在根据本公开的示例性实施方式的透镜300的第一表面S1处，可形成直线形式的第一凹部A1。例如，第一表面S1可具有深度从最大凹陷点不断地减小的第一c凹部A13至第一e凹部A15的形式。
图25是示出根据图13的透镜的光路的示例的示图。根据本公开的示例性实施方式的透镜300控制LP以使得均匀的光能够被传送至光学片125。具体地讲，根据本公开的示例性实施方式的透镜300可改变发射到侧表面的LP。
发射到侧表面的光可主要在第二凹部A2中漫射。即，如上所述，由于第二凹部A2的第三区域A2R的形状，LP可被漫射。
在第二凹部A2的侧表面处漫射的LP可经由第三表面S3的曲面S32再次被漫射。穿过第二凹部A2的LP的至少一部分可在第一凹部A1中被折射和/或反射。因此，可防止LP被聚集到特定点的现象，结果可使光均匀地分布在光学片125上。
图26至图31是示出根据本公开的其它示例性实施方式的透镜的示图。本公开可包括各种示例性实施方式的透镜300的形式。
如图26所示，第三表面S3的曲面S33可向透镜300的外侧突出。例如，可形成与第三表面S3的外表面相切的虚拟第四圆C4所对应的曲面S32。曲面S33可相对于第二表面S2延伸EA1。
如图27所示，多个光源203可对应于一个透镜300。例如，第一光源203A和第二光源203B可位于第二凹部A2内。
光源203可具有相对小的尺寸。光源203可具有高输出的性能。因此，第一光源203a和第二光源203b可对应于一个透镜300。
第二凹部A2可具有椭圆形状。例如，第二凹部A2的宽度A2W可大于高度A2H。在通过按照椭圆形状形成第二凹部A2而确保的空间处，可设置多个光源203a和203b。
当多个光源230位于第二凹部A2内时，根据本公开的示例性实施方式的第二凹部A2和/或第三表面S3的曲面S32的形状可起到重要功能。即，由于在第一光源203a和第二光源203b中出现大量侧表面光，所以可能需要更有效的侧表面光控制。根据本公开，可通过第二凹部A2的侧表面的弯曲的第三区域A2R和/或第三表面S3的下侧的曲面S32来有效地分布侧表面光。
如图28所示，第二凹部A2的第三区域A2R可具有向外突出的曲面的形式。例如，第三区域A2R可具有在第二凹部A2的外侧与第三区域A2R相切的第五圆C5所对应的曲面的形式。在这种情况下，第二凹部A2的长度可延伸EA2。
如图29至图31所示，本公开甚至可被应用于其它形式的透镜300。如图29所示，第三表面S3可按照恒定角度倾斜。例如，第三表面S3可相对于垂直线向内倾斜角度S3D。第三表面S3可包括直面S31和曲面S32。曲面S32可连接到第二表面S2侧。
在第二凹部A2中，可形成第三区域A2R。即，在形成于第二凹部A2的下侧以延伸到BS的区域中，可形成曲面。由于存在第三区域A2R，所以从光源发射的光可被漫射。具体地讲，从光源的侧表面发射的光的均匀性可得以改进。
如图30所示，在第三表面S3与透镜300的BS相切的部分中，可形成恒曲面S32。在第二凹部A2中，可形成第三区域A2R1和A2R2。即，在第二凹部A2与BS相切的一部分区域中，可形成曲面。第三区域A2R1和A2R2可包括第三a A2R1和第三b A2R2。即，在与BS相切的部分中，可形成多个曲面。
如图31所示，在第三表面S3与透镜300的BS相切的区域中，可形成曲面S32。在第二凹部A2中，可形成作为曲面的第三区域A2R。
图32和图33是示出根据本公开的其它示例性实施方式的光组件的设置的示图。光组件124可被设置在框架130上。光组件124可根据位置按照各种形式来设置。光组件124可包括至少一个上述形式的透镜300。因此，可防止围绕透镜300出现明暗或热斑现象。
如图32的(a)所示，光组件124可被设置在框架130上。字母指示各个光组件124。即，光组件124可水平地和垂直地设置。光组件124可以是形式A的光组件124。例如，可设置包括特定形式的透镜300的光组件124。
如图32的(b)所示，光组件124可具有形式A和形式B。例如，可设置包括两种形式的透镜300的光组件124。在这种情况下，在光组件124的阵列的最外侧，可设置形式B的光组件124，在其内侧，可设置形式A的光组件124。
与内侧不同，在光组件124的阵列的最外侧，不设置光组件124。因此，为了光的均匀分布，设置在最外侧的光组件124可包括与内侧不同的形式的透镜300。
如图33的(a)和图33的(b)所示，光组件124可具有至少两种形式交替设置的形式。例如，包括形式A的透镜300的光组件12可被水平地或垂直地设置在一条线上，包括形式B的透镜300的光组件124可被水平地或垂直地设置在一条线上。
在本说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的任何引用意指结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施方式中。这些短语出现在说明书的各种地方未必全部指同一实施方式。另外，当结合任何实施方式描述特定特征、结构或特性时，认为本领域技术人员可以想到结合其它实施方式来实现这样的特征、结构或特性。
尽管参照多个例示性实施方式描述了实施方式，应该理解，本领域技术人员可以想到许多其它修改和实施方式，其将落入本公开的原理的精神和范围内。更具体地讲，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内，可对主题组合布置的组成部件和/或布置方式进行各种变化和修改。除了组成部件和/或布置方式方面的变化和修改以外，对于本领域技术人员而言，替代使用也将显而易见。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月29日提交的韩国申请No.10-2014-0192700的优先权，其全部公开以引用方式并入本文。

Claims (19)

1.一种光学透镜，该光学透镜包括：
第一表面，该第一表面具有圆形横截面形状；
第二表面，该第二表面与所述第一表面相对；以及
第三表面，该第三表面被配置为连接所述第一表面和所述第二表面，
其中，所述第三表面包括：
直面，该直面从所述第一表面的边界延伸；以及
第一曲面，该第一曲面从所述直面朝着所述第二表面的中心弯曲并延伸，
其中，所述直面和所述第一曲面在介于所述第一表面与所述第二表面之间的路径中延伸，并且其中，所述第一曲面是向外凸的，
其中，所述第二表面包括：
底表面，该底表面面对所述第一表面；以及
凹陷，该凹陷从所述底表面朝着所述第一表面凹进，
其中，所述凹陷被所述底表面包围，
其中，所述凹陷包括：
第一区域，该第一区域从所述凹陷的中心朝着所述底表面的外周倾斜地延伸，所述中心具有朝着所述第一表面的最大深度；
第二区域，该第二区域从所述第一区域延伸，所述第二区域与所述底表面平行；以及
第三区域，该第三区域从所述第二区域延伸到所述底表面，
其中，所述第三区域是向外凹的。
2.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述直面从所述第一表面和所述第三表面的边界形成，并且所述第一曲面从所述直面的端部到所述第二表面的边界形成。
3.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述第三区域包括向外凹的第二曲面。
4.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述第一表面包括朝着所述第二表面凹进的凹面。
5.根据权利要求4所述的光学透镜，其中，所述凹面延伸到所述第一表面和第三表面的边界并且在所述第一表面的中心点处具有朝着所述第二表面的最大深度。
6.根据权利要求4所述的光学透镜，其中，凹陷形成曲面，该曲面具有从所述第一表面的中心点到所述第一表面和所述第三表面的边界逐渐减小的深度。
7.根据权利要求3所述的光学透镜，其中，穿过所述第二曲面的光随着所述光穿过所述第一曲面而改变路径。
8.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述第一表面的第一半径大于所述第二表面的第二半径。
9.一种显示装置，该显示装置包括：
显示面板；
光学片，该光学片位于所述显示面板的后部处；
基板，所述基板位于所述光学片的后部处；以及
光组件，所述光组件在所述基板上，所述光组件包括光源和第一光学透镜，
其中，所述光源向所述光学片提供光，
其中，所述第一光学透镜覆盖所述光源，
其中，所述第一光学透镜包括具有圆形横截面形状的第一表面、与所述第一表面相对的第二表面以及被配置为连接所述第一表面和所述第二表面的第三表面，
其中，所述第三表面包括从所述第一表面的边界延伸的直面以及从所述直面朝着所述第二表面的中心弯曲并延伸的第一曲面，
其中，所述直面和所述第一曲面在介于所述第一表面和所述第二表面之间的路径中延伸，并且
其中，所述第一曲面是向外凸的，
其中，所述第二表面包括：
底表面，该底表面面对所述第一表面；以及
凹陷，该凹陷从所述底表面朝着所述第一表面凹进，
其中，所述凹陷被所述底表面包围，
其中，所述凹陷包括：
第一区域，该第一区域从所述凹陷的中心朝着所述底表面的外周倾斜地延伸，所述中心具有朝着所述第一表面的最大深度；
第二区域，该第二区域从所述第一区域延伸，所述第二区域与所述底表面平行；以及
第三区域，该第三区域从所述第二区域延伸到所述底表面，
其中，所述第三区域是向外凹的。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述基板包括多个基板，各个基板在水平方向上延伸并且在垂直方向上彼此分离。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述光组件包括多个光组件。
12.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述光组件包括多个光组件，所述光组件中的至少一个具有不同于所述第一光学透镜的第二光学透镜。
13.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述直面从所述第一表面和所述第三表面的边界形成，并且所述第一曲面从所述直面的端部到所述第二表面的边界形成。
14.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第三区域包括向外凹的第二曲面。
15.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一表面包括朝着所述第二表面凹进的凹面。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述凹面延伸到所述第一表面和第三表面的边界并且在所述第一表面的中心点处具有朝着所述第二表面的最大深度。
17.根据权利要求15所述的显示装置，其中，凹陷形成曲面，该曲面具有从所述第一表面的中心点到所述第一表面和所述第三表面的边界逐渐减小的深度。
18.根据权利要求14所述的显示装置，其中，穿过所述第二曲面的光随着所述光穿过所述第一曲面而改变路径。
19.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一表面的第一半径大于所述第二表面的第二半径。
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