具体实施方式
下文中,将参照附图详细描述本发明的示例性实施例,其中,贯穿说明书及附图,相同的标号可以指相同或基本相同的元件。
图1是示意性示出根据本发明示例性实施例的背光组件的分解透视图。图2是示意性示出图1的导光模块的分解透视图。图3是沿图2的I-I’线截取的一部分的剖视图。
参照图1至图3,根据本发明示例性实施例的背光组件包括光源300、导光模块10、容器400。导光模块10包括导光板(LGP)100和形成在LGP100的光入射表面上的第一薄膜层200。背光组件还包括光学片500。在背光组件中可以包括多个光学片。
光源300包括使用外部驱动功率来产生光的多个发光二极管(LED)。LED产生不具有沿一个方向的方向性的点光源式的光。即,LED产生近似于从一点发散的光。背光组件还包括电连接到LED的第一表面以向LED供电的光源驱动膜(未示出)。光源驱动膜可以是柔性印刷电路板(FPCB)。
LGP100将具有点光源或线光源的光学分布的入射光11转换为具有面光源的光学分布的出射光12。LGP100包括光入射表面110和光出射表面120。光入射表面110形成在LGP100的第一侧上,以接收入射光。光源300(即,LED)设置在光入射表面110处。光出射表面120从光入射表面110的上部延伸,以出射光。例如,光出射表面120与光入射表面110基本垂直。
第一薄膜层200形成在光入射表面上。第一薄膜层200具有在与光源300相对的表面上的凹凸图案210。
容器400具有矩形框的形状。容器400容纳光源300和导光模块10。
光学片500设置在光出射表面120的上部上。光学片500可以增强通过光出射表面出射的光的亮度特性。
下文中,将详细描述导光模块10。
导光模块10包括LGP100和形成在LGP100的光入射表面上的第一薄膜层200。
第一薄膜层200形成在LGP100的光入射表面上。根据示例性实施例,第一薄膜层200可以含有胶体二氧化硅(SiO2)。第一薄膜层200的折射率nR大于空气的折射率nair并小于LGP100的折射率nL。折射率nair为大约1,LGP100的折射率nL可以为大约1.4至大约1.5。例如,当LGP100含有聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)时,LGP100的折射率为大约1.49。
当第一薄膜层200形成在LGP100的光入射表面上时,入射光的入射形式与在没有形成第一薄膜层时的入射形式不同。
例如,从光源发射的光在穿过折射率不同的介质时被部分折射并被部分反射。例如,入射光11在穿过第一薄膜层200时被第一薄膜层200部分折射并部分反射。已经穿过第一薄膜层200的被折射的入射光又被光入射表面110部分折射并部分反射。
被第一薄膜层200反射的光束R1和被LGP的光入射表面110反射的光束R2根据它们的相位和周期而彼此重叠并彼此相长干涉或彼此相消干涉。当光束R1和R2具有彼此相反的相位时,光束R1和R2可以彼此抵消。因此,当薄膜层形成在折射率不同的介质之间时,在入射光束中的被介质反射的光束和被薄膜层反射的光束因相消干涉而彼此抵消,因而,降低整个入射光束的反射率。降低的反射率可以使得透射通过介质的光的量得到增加。此外,来自光源的新到来的光束较少与反射的光束干涉,因此使来自光源的入射光的总透射率增加。可以通过使用下面的式子来得到用于使反射的光最小化的薄膜层的折射率。
当光束穿过折射率不同的介质时,可以通过下面的式1来得到在介质之间的边界表面处反射的光束的反射系数A:
[式1]
当光束从空气入射到LGP时,n0表示空气的折射率,n1表示LGP的折射率。
当光束从具有第一折射率的第一介质入射到具有大于第一折射率的第二折射率的第二介质时,在第一介质和第二介质之间的边界处反射的光束的相位与入射光束的相位相反。当光束顺序穿过折射率顺序增加的三种介质时,在介质之间的边界表面处反射的光束彼此干涉。通过下面的式2来表示用于使反射最小化的所述三种介质的折射率之间的关系。在式2中,假设光的波长为λ,第一薄膜层200的厚度为λ/4。
[式2]
这里,nair表示空气的折射率,nL表示导光板100的折射率,nR表示第一薄膜层200的折射率。
假设入射光的波长λ为作为可见光的中间波长的大约550nm。当空气的折射率为大约1且LGP100的折射率为大约1.49时,可以通过使用式2来得到第一薄膜层200的折射率nR(其中,在第一薄膜层200处出现反射的光束之间的干涉)。满足式2的第一薄膜层200的折射率nR为大约1.225。
因此,当第一薄膜层200的折射率为大约1.225时,可以使反射的光束之间的干涉最大化。因此,可以减小入射光的反射率,可以使LGP100的效率最大化。
根据示例性实施例,假设被第一薄膜层200反射的光束的反射系数是A1,被LGP100反射的光束的反射系数是A2。当第一薄膜层200的折射率为大约1.225时,由式1得到A1=-0.101123、A2=-0.097605。可以通过式3来得到与反射的光的量对应的反射强度I:
[式3]
I=A2
当第一薄膜层200形成在光入射表面110上时,反射的光束具有与入射光束的相位相反的相位,通过式1得到的反射的光束的反射系数为负值。因此,可以通过下面的式4来得到除了在介质之间的边界表面处反射的将彼此干涉的光之外的反射的光的总量:
[式4]
Itot=(A1-A2)2(在具有中间薄膜层(即,第一薄膜层)的情况下)
当第一薄膜层200形成在LGP上时,通过式4得到的反射的量Itot为大约0.0000123。具有第一薄膜层200的导光模块10具有大约0.00123%的反射率。当第一薄膜层200没有形成在LGP上时,通过式1和式3得到的反射的量为大约0.038725。不具有第一薄膜层200的导光模块具有大约3.87%的反射率。因此,与不具有第一薄膜层200的导光模块相比,根据示例性实施例的导光模块10可以将反射率降低了大约3.8%(即,3.87%-0.00123%)。下面的表1示出具有第一薄膜层的导光模块和不具有中间薄膜层的导光模块的反射率。
[表1]
通过使用上面的值来得到穿过第一薄膜层200的光的透射率。当入射光的量为1时,可以通过从1减去反射的量来得到光透射率。当导光模块不具有第一薄膜层200时,可以通过从1减去反射的量0.038725来得到光透射率。因为在导光模块不具有第一薄膜层200时的透射的量为大约0.9613,所以光透射率为大约96.13%。根据示例性实施例,当导光模块具有第一薄膜层200时,如下面的式5所述,通过从1减去Itot来得到光透射率:
[式5]
TRM=1-(A1-A2)2
这里,TRM是光透射的量。
根据示例性实施例,通过式5得到的光的透射率的量为大约0.998,光透射率为大约99.8%。当导光模块不具有第一薄膜层200时,光透射率为大约96%。当第一薄膜层200的厚度为λ/4且第一薄膜层200的折射率为大约1.225时得到大约99.8%的光透射率。当在光束之间不存在干涉且导光模块具有第一薄膜层时,通过下面的式6来得到光透射率:
[式6]
TRM=(1-A1 2)×(1-A2 2)
在LGP上形成有第一薄膜层200时,通过式6得到的光透射率为大约0.9803。与当在LGP上未形成第一薄膜层200时相比,光透射率被增强。根据示例性实施例,如可以从式5的得到的值看出,因为反射的光束彼此相消干涉,所以使总反射率最小化,因此增强了光透射率。当第一薄膜层200的厚度是λ/4并且第一薄膜层200的折射率为大约1.225时,导光模块10具有最大的光透射率。下面的表2示出了得到的光透射率。
[表2]
下文中,将描述用于形成折射率为大约1.225的第一薄膜层200的方法。
通常,胶体二氧化硅(SiO2)的折射率为大约1.4。将凹凸图案210形成在薄膜层200的光入射表面上以改变光的折射形式,从而调节第一薄膜层200的平均折射率。在第一薄膜层200的第一表面上形成均匀的凹凸图案210,以将第一薄膜层200的平均折射率降低至大约1.225。
第一薄膜层200具有在面对光源300的表面上的凹凸图案210。第一薄膜层200可以因凹凸图案210而降低平均折射率。具有凹凸图案的第一薄膜层200的平均折射率neff小于不具有凹凸图案的第一薄膜层200的折射率nR。第一薄膜层200的平均折射率neff为大约1.225,如上所述。例如,可以将第一薄膜层200形成为具有在大约1.213至大约1.237的范围内的平均折射率。凹凸图案210从第一薄膜层200均匀地突出,从而降低了第一薄膜层200对于入射光的平均折射率。因此,减少了入射光的反射并增加了穿过LGP100的光的量。因此,增加了总的光透射率,并提高了效率。
根据示例性实施例,第一薄膜层200包括胶体二氧化硅(SiO2)。当形成第一薄膜层200时,执行光固化工艺,使得第一薄膜层200可以包含具有光固化性能(light-curableproperty)的胶体二氧化硅(SiO2)。例如,第一薄膜层200可以包含含有丙烯酸盐或丙烯酸酯(acrylate)(例如,丙烯酸酯低聚物(acrylateoligomer)、甲基丙烯酸烯丙酯(allylmethacrylate)和丙烯酸酯(acrylateester))的胶体二氧化硅(SiO2)。当第一薄膜层200包含胶体二氧化硅(SiO2)时,折射率对应于大约1.4。当第一薄膜层200的厚度为λ/4时,第一薄膜层200的厚度为与可见光相关的大约110nm至大约170nm。为了在第一薄膜层200的条件下得到1.225的平均折射率,可以通过下面的式7来得到凹凸图案210的周期。根据实施例,假设第一薄膜层200的凹凸图案210具有正弦波的形状。
[式7]
这里,A是凹凸图案210的周期,λ是入射光的波长,θ是入射光的入射角,Φ是入射光的方位角,n0是空气的折射率,nR是薄膜层的折射率。
根据式7,当凹凸图案210具有正弦波的形状且凹凸图案210的周期与大约200nm至大约300nm对应时,第一薄膜层200的平均折射率为大约1.225。
已经描述了为了简化式7而具有正弦波的形状凹凸图案。然而,本发明的实施例不限于此。即使凹凸图案210具有不同的形式,也可以通过改变凹凸图案210的周期来调节平均折射率。
当凹凸图案210的周期是大约200nm至大约300nm时,第一薄膜层200的平均折射率可以为大约1.225。
图4是示出图2的导光模块10的入射光的反射率(由曲线ARCOATED表示)与不具有第一薄膜层200的导光模块的入射光的反射率(由曲线ARUNCOATED表示)之间的比较的曲线图。
参照图4,当在LGP100上形成有第一薄膜层200时,与当在LGP上没有形成第一薄膜层200时相比,增强了光反射率。与在LGP上没有形成薄膜层200时相比,当第一薄膜层200具有凹凸图案210时,在包括在与可见光对应的波长范围内的大约400nm至大约600nm的波长范围中,入射光的反射率降低大约3%至大约4%。与在LGP上没有形成薄膜层200时相比,光透射率增强了大约3.8%。
图5是沿图2的I-I’线截取的放大剖视图。
参照图2和图5,凹凸图案210具有形状和高度相同的多个突出部分。根据实施例,凹凸图案210可以具有形状和高度相同的突出部分,或者突出部分可以具有不同的形状或高度。凹凸图案210的截面具有正弦波的形状。第一薄膜层200可以因凹凸图案210而具有降低的平均折射率。因为在第一薄膜层200上形成有凹凸图案210,所以第一薄膜层200的平均折射率neff实质上小于在第一薄膜层200上没有形成凹凸图案210的情况下第一薄膜层200的折射率nR。根据实施例,平均折射率neff为大约1.225。例如,根据实施例,可以将第一薄膜层200形成为具有在大约1.213至大约1.237的范围内的平均折射率neff。
根据示例性实施例,凹凸图案210的突出部分的截面可以具有诸如半圆形和椭圆形的各种形状并可以具有不同的高度。根据实施例,凹凸图案210的周期可以变化,从而可以调节所述平均折射率。
图6是示出图2的导光模块10的制造方法的流程图。图7是示出在图6的制造方法中的在LGP100的光入射表面上涂覆薄膜的方法的流程图。图8A至图8C是示出图2的导光模块10的制造方法的剖视图。图9是示出在图7的制造方法中的布置多个LGP的方法的平面图。
参照图6和图8,将LGP100设置为LGP100的表面面朝上,然后在该表面上涂覆薄膜层的材料(步骤S10)。第一薄膜层200包含具有光固化性能的胶体二氧化硅(SiO2)。例如,根据实施例,第一薄膜层200可以包含含有丙烯酸盐或丙烯酸酯(acrylate)(例如,丙烯酸酯低聚物(acrylateoligomer)、甲基丙烯酸烯丙酯(allylmethacrylate)和丙烯酸酯(acrylateester))的胶体二氧化硅(SiO2)。
准备具有与凹凸图案210对应的图案的模具30。凹凸图案210具有以大约200nm至大约300nm的周期重复的多个突出部分。突出部分的截面具有正弦波的形状。在经涂覆得的第一薄膜层200的上部按压该模具(步骤S20)。
将经按压的薄膜层200形成为具有大约110nm至大约170nm的厚度。然后,在按压模具的同时执行光固化工艺(步骤S30)。随着光固化工艺的进行,经涂覆得的薄膜层200被固化为具有与模具的图案对应的形状。
当完成光固化工艺时,去除模具30。在去除了模具之后,与LGP100的厚度对应地切割薄膜层200,然后分离LGP100(步骤S40)。
使用光固化工艺来在LGP100上形成具有均匀的凹凸图案的薄膜层。
当LGP100的形成有薄膜层的表面是LGP100的光入射表面时,可以在将薄膜层200形成在LGP100的光入射表面上的同时进一步执行布置多个LGP的步骤。
参照图6至图9,布置多个LGP100使得LGP100的光出射表面120彼此平行。当布置LGP100时,将LGP的光入射表面110布置为朝向相同的方向。
将LGP100设置为LGP100的光入射表面110面朝上(步骤S11)。在光入射表面110上涂覆薄膜层(步骤S12)。自将薄膜层涂覆在光入射表面110上之后的步骤与参照图6和图8描述的在LGP的表面上形成薄膜层的步骤S20至S40基本相同。
因此,通过在多个LGP上执行光固化工艺来形成具有均匀的凹凸图案的薄膜层,从而可以在一个工艺中制造多个导光模块。
图10是示意性示出根据本发明示例性实施例的背光组件的分解透视图。图11是示意性示出图10的导光模块的分解透视图。
参照图1、图2、图10、图11,根据本发明示例性实施例的背光组件包括光源300、导光模块20、容器400。导光模块20包括LGP100、形成在LGP100的光入射表面上的第一薄膜层200、形成在LGP100的光出射表面上的第二薄膜层220。背光组件还包括光学片500。根据实施例,可以设置多个光学片。除了第二薄膜层220形成在LGP100的光出射表面上之外,在图10和图11中示出的背光组件与在图1中示出的背光组件基本相同。
LGP100包括光入射表面110和光出射表面120。光入射表面110形成在LGP100的第一侧上。光出射表面120从光入射表面110的上侧延伸。例如,根据实施例,光出射表面120基本垂直于光入射表面110。光出射表面120是LGP100的上表面。光出射表面120面对显示面板(未示出)。通过光入射表面110入射的光通过光出射表面120出射到LGP100外。
第一薄膜层200形成在LGP100的光入射表面110上。第二薄膜层220形成在LGP100的光出射表面120上。第二薄膜层220与图2的第一薄膜层200基本相同。
如上所述,结合图2的导光模块10,当光束从LGP100出射时,一些光束被LGP100的光出射表面120反射,一些光束被第二薄膜层220的上表面反射,从而根据它们的相位和周期而彼此相长干涉或相消干涉。反射的光束彼此相消干涉从而彼此抵消。因此,可以降低从LGP100出射的光束的总反射率。也减小了在反射的光束和从LGP100新出射的光束之间的干涉。因此,增加了导光模块20的光透射率。
在第二薄膜层220的情况下,从LGP100出射的光束穿过第二薄膜层220,在第一薄膜层210的情况下,从第一薄膜层210出射的光束穿过LGP100。因此,通过式1得到的关于第二薄膜层220的反射系数A具有得到的关于第一薄膜层200的反射系数的正负号相反的正负号。例如,当对于第一薄膜层200来说反射系数具有负值时,得到的关于第二薄膜层220的反射系数A可以具有正值。然而,因为通过A2得到光反射率和光透射率,所以所得的反射率和透射率的值实质上没有差异。因此,与第一薄膜层200一样,第二薄膜层220可以增强光透射率。
第二薄膜层220在与接触LGP100的表面相对的表面上具有凹凸图案230。根据实施例,第二薄膜层220的平均折射率可以是大约1.225。例如,根据实施例,第二薄膜层220可以形成为具有在大约1.213至大于1.237的范围内的平均折射率neff。凹凸图案230从第二薄膜层220均匀地突出。根据实施例,凹凸图案230的截面可以具有正弦波的形状。突出的形状可以降低第二薄膜层230的平均折射率。从LGP100出射的光的反射因具有降低的平均折射率的第二薄膜层220而降低,并且从LGP100出射的光的量增加。结果,总的光透射率增加,效率提高。
因此,可以增加穿过光入射表面和光出射表面的光的量。因此,总的光效率提高,因此增加从光出射表面出射的光的亮度。
如上所述,根据本发明的示例性实施例,在LGP的光入射表面上形成具有凹凸图案的薄膜层,从而可以降低入射到LGP中的光的反射率。穿过LGP的光的量因降低的反射率而增加,因此增加了总的光透射率。因此,光的光透射效率提高,背光组件的亮度特性增强。
虽然本领域技术人员可以根据上面的实施例而理解到可以将第一薄膜层200和第二薄膜层220中的至少一个薄膜层设置在LGP100上,但是本发明的实施例不限于此。根据实施例,凹凸图案210和230可以分别直接形成在LGP100的光入射表面和光出射表面上,以具有与可以通过第一薄膜层200实现的效果和通过第二薄膜层220实现的效果相同的效果。
前述是本发明的实施例的举例说明,且不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的一些示例性实施例,但是本领域技术人员将容易理解,在不实质上脱离本发明的新颖性教导和优点的情况下,可以对示例性实施例中进行许多修改。因此,意图将所有这样的修改包括在如在权利要求中所限定的本发明的范围内。