CN103062705B - 大角度扩散的光学透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源上方，光学透镜中心与光源中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面、与底面一端连接的弧形出光面和与底面另一端连接的中部弧状凹形的入光面，底面为与弧状凹形入光面连接的环状凹形曲面，所述底面的环状凹形曲面上设有光扩散结构。本发明的光学透镜，在环状凹形曲面的底面上设置了光扩散结构，可使光源接收板上的光分布更加均匀；还可避免由于光学透镜与光源在封装时，由于封装公差导致接收面出现亮圈的问题，降低封装公差要求。本发明还可在出光面上设置光扩散结构，使光源接收面上的光分布更加均匀，可解决光源接收面上局部亮圈的问题。

Description

大角度扩散的光学透镜
技术领域
本发明涉及透镜结构，尤其涉及应用于大角度发光的发光装置，特别是采用点阵式背光源的背光模组中的大角度扩散的光学透镜。
背景技术
目前，平面显示器中所使用的液晶模组多采用TFT-LCD(薄膜场效应晶体管LCD)技术。TFT-LCD为非主动式发光显示，通常由白光背光模组(Backlight Module)提供均匀的系统亮度，再透过彩色滤光片(Color Filter)获得丰富的色彩显示。
如图1所示，现有的白光直下式背光模组包含光源及光学膜片组6。发光二极管4(LED)由于体积小、耗能少，因此成为液晶显示器背光模组使用的光源之一；LED4为朗伯分布光源，光源正上方的光斑较小，在背光模组的使用中需要较多的LED4。
如图2所示，目前已有在LED4上方增加一块二次透镜05，从而改变LED4的光分布，增加LED光的扩散角，降低混光强度。将设有二次透镜的LED4应用于直下式背光模组中，大大增加Film(薄膜)材6表面的光斑面积，有效降低LED4的使用数量，降低直下式背光模组的成本。
如图3所示，带二次透镜的直下式背光模组的工作原理为：光线A经过入光面3入射至出光面2时，部分光线反射至底面1，由底面1再反射回出光面2时光线朝向中心轴，引起中心轴附近光强较强，从而使光分布不均匀。
目前已经有对二次透镜的底面结构进行改进的技术方案，如图4所示，专利申请号为CN201210227219.6，专利名称为《底面为曲面结构的二次透镜》的中国发明专利中，将底面设计成中部为弧状凹形的入光面3，两侧为与该弧状凹形入光面3连接的环状凹形曲面1，从而扩大光源的扩散角，减弱中心轴附近的光强。但采用以上结构时，对二次透镜的加工精度要求非常高，当精度偏差大于0.01mm时就会产生亮圈；并且由于底面反射光线较集中于中心轴附近，当中心曲面设计稍有偏差或加工精度略有偏差时，就极易在中心轴附近出现亮圈，使光分布不均匀。
如图5所示，采用图4中的结构，二次透镜与光源封装时，由于封装公差的影响，光源与二次透镜间存在一定的间隙，部分光线经过底面产生亮圈。
如图6所示，光源4与光学透镜封装时会产生一定的公差，当光源4发光面与光学透镜底面的间隙(gap)大于0时，将导致部分光线c经过底面1产生亮圈，所述亮圈如图7所示。
如图8所示，部分光线a经过入光面3时向外折射，经过出光面2时再次向外折射，达到光扩散的目的。部分光线b到达出光面2时发生反射，至底面1曲面时，由于底面1曲面结构的影响光线向外反射,可降低透镜中心轴附近的光强，并使中心轴附近光源接收面6上的光均匀分布。
而光源4与透镜封装时同样会产生一定的公差(gap)，如图8所示,当光源4发光面与透镜底面1间隙(gap)大于0时，产生的现象与底面1为平面结构的透镜相似，即会导致部分光线c经过底面1产生亮圈如图9所示。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种加工精度要求低、光源扩散角大，可实现光分布均匀的大角度扩散的光学透镜。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源上方，光学透镜中心与光源中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面、与底面一端连接的弧形出光面和与底面另一端连接的中部弧状凹形的入光面，底面为与弧状凹形入光面连接的环状凹形曲面，所述底面的环状凹形曲面上设有光扩散结构。
采用以上结构，将光学透镜设于光源上方，便于达到光扩散的目的。
所述光学透镜为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或玻璃等透光率较好的材料制品。
所述底面的环状凹形曲面上设置了光扩散结构，部分光线到达入光面时发生反射，反射至底面的环状凹形曲面上时，由于环状凹形曲面上的光扩散结构，使光线向外反射，降低透镜中心轴附近的光强，使中心轴附近的光源接收面上的光分布均匀。同时，即使光学透镜与光源在封装时，由于封装公差两者间存在间隙，环状凹形曲面上的光扩散结构也可以有效解决光源接收面由于实际封装而产生的亮圈问题。
所述底面的光扩散结构为连续分布的凸点结构或凹点结构。
所述凸点或凹点的半径小于0.5mm。
所述光扩散结构还可以为咬花结构；其咬花结构为沙纹图案结构、绸缎图案结构、皮革纹路结构或波浪状线条错开排列的纹路结构等光扩散结构。
本发明还提供第二种大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源上方，光学透镜中心与光源中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面、与底面一端连接的弧形出光面和与底面另一端连接的中部弧状凹形的入光面，底面为平面或与弧状凹形入光面连接的环状凹形曲面，所述弧形出光面上设有至少一圈光扩散结构；此光扩散结构可解决接收面上的局部亮圈；当以透镜中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时，所述光扩散结构的位置为：xb＝xc-(h-yb)tanθ2，其中，xb为光扩散结构的水平坐标位置；xc为光源接收面上的亮圈的水平坐标位置，h为混光高度，yb为光扩散结构的垂直坐标位置，(xb、yb)符合透镜出光面的曲面方程；θ2为光线经过光学透镜出光面后的出射光角度，根据透镜的折射率及曲面方程可得。
第二种大角度扩散的光学透镜中，所述光扩散结构为凸点或凹点。所述凸点或凹点的半径小于0.6mm，凸点或凹点的半径优选小于0.4mm。
以上两种光学透镜中，所述底面外侧边缘设有至少三个支撑柱。将支撑柱设于光学透镜底面外径边缘，防止由于底面反射光线的散射，导致光源接收面产生支撑柱暗影。
所述支撑柱的截面形状为圆形、三角形、四边形、五边形或六边形等多边形结构。
本发明以上两种光学透镜中，所述入光面的高度大于其底面宽度，出光面的高度小于其底面的宽度；
当以透镜中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时，
出光面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足:x2+y2的值随|x|的增加而增加；
入光面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：x2+y2的值随|x|的增加而减小；
底面凹形曲面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：y先随着|x|增加而增加，当增大到底面凹形曲面的最高点后，y随|x|的增加而减少。
所述两种光学透镜的出光面中心设有一内凹面、平面或凸面。根据需求，将出光面中心形状与入光面配合，因入光面为弧状凹形，当光源接收面需求中心较亮的分布，则出光面中心可采用凸面设计；当光源接收面需求中心较暗或整个光斑均匀的分布，则出光面中心可采用凹面或平面设计。
所述光源可以为LED光源。
本发明所述的两种光学透镜均可应用于背光模组中。
本发明的光学透镜，在环状凹形曲面的底面上设置了光扩散结构，可使光源接收板上的光分布更加均匀；还可避免由于光学透镜与光源在封装时，由于封装公差导致接收面出现亮圈的问题，即可降低封装公差要求。
本发明的光学透镜，还可在出光面上设置光扩散结构，使光源接收面上的光分布更加均匀，特别是可以解决光源接收面上局部亮圈的问题。
本发明的光学透镜将支撑柱设于底面外侧边缘，从而可避免光源接收面产生支撑柱暗影。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为现有的白光直下式背光模组的结构示意图；
图2为现有带光学透镜的直下式背光模组的结构示意图；
图3为现有带光学透镜的直下式背光模组的工作原理示意图；
图4为现有底面为曲面结构的光学透镜的结构示意图；
图5为光学透镜和光源由于封装公差产生间隙的结构示意图；
图6为现有技术存在封装公差的光学透镜的出光原理图；
图7为采用图6的光学透镜的光的照度分布图；
图8为现有技术存在封装公差的另一光学透镜图；
图9为现有技术采用图8的光线透镜的光的照度分布图；
图10为本发明波浪状线条错开排列的纹路结构的咬花结构示意图；
图11为本发明绸缎图案的咬花结构示意图；
图12为本发明皮革图案的咬花结构示意图；
图13为本发明实施例1底面设置咬花结构的光扩散结构的光学透镜；
图14为本发明采用图13的光学透镜的光的照度分布图；
图15为本发明实施例2底面设置凹点的光扩散结构的光学透镜；
图16为现有技术底面未设置光扩散结构的光的照度分布图；
图17为本发明采用图15的光学透镜的光的照度分布图；
图18为本发明实施例3底面设置凸点的光扩散结构的光学透镜；
图19为现有技术底面未设置光扩散结构的另一光的照度分布图；
图20为本发明采用图18的光学透镜的光的照度分布图；
图21为本发明实施例4底面外侧边缘设置支撑柱的结构的仰视图；
图22为本发明底面外侧边缘设置支撑柱结构的光路图；
图23为本发明实施例5出光面上设置光扩散结构的光学透镜；
图24为现有技术中出光面未设置光扩散结构的光的照度分布图；
图25为本发明采用图23的光学透镜的光的照度分布图；
图26为本发明采用图23的光学透镜上的光扩散结构位置的推倒图；
图27为本发明实施例6的结构示意图；
其中，1为底面；2为出光面；3为入光面；4为光源；5为光扩散结构；6为光源接收面；7为支撑柱。
具体实施方式
如图10-27之一所示，本发明大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源4上方，光学透镜中心与光源4中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面1、与底面1一端连接的弧形出光面2和与底面1另一端连接的中部弧状凹形的入光面3，底面1为与弧状凹形入光面3连接的环状凹形曲面，所述底面1的环状凹形曲面上设有光扩散结构5。
所述底面1的光扩散结构5为连续分布的凸点结构或凹点结构。所述凸点或凹点的半径小于0.5mm。
所述光扩散结构5还可以为咬花结构其咬花结构为沙纹图案结构、绸缎图案结构(如图11所示)、皮革纹路结构(如图12所示)或波浪状线条错开排列的纹路结构(如图10所示)等光扩散结构。本发明还提供第二种大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源4上方，光学透镜中心与光源4中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面1、与底面1一端连接的弧形出光面2和与底面1另一端连接的中部弧状凹形的入光面3，底面1为平面或与弧状凹形入光面连接的环状凹形曲面，所述弧形出光面2上设有至少一圈光扩散结构5；此光扩散结构可解决接收面上的局部亮圈；
当以透镜中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时，所述光扩散结构5的位置为：xb＝xc-(h-yb)tanθ2；其中，xb为光扩散结构5的水平坐标位置；xc为光源接收面6上的亮圈的水平坐标位置，h为混光高度，yb为光扩散结构5的垂直坐标位置，(xb、yb)符合透镜出光面的曲面方程；θ2为光线经过光学透镜出光面2后的出射光角度，根据透镜的折射率及曲面方程可得。
本发明第二种光学透镜中，所述光扩散结构5为凸点或凹点。所述凸点或凹点的半径小于0.6mm，凸点或凹点的半径优选为小于0.4mm。
以上两种光学透镜中，所述底面1外侧边缘设有至少三个支撑柱7。所述支撑柱7的截面形状为圆形、三角形、四边形、五边形或六边形。
本发明以上两种光学透镜中，所述入光面3的高度大于其底面宽度，出光面2的高度小于其底面的宽度；
当以透镜中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时，
出光面2过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足:x2+y2的值随|x|的增加而增加；
入光面3过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：x2+y2的值随|x|的增加而减小；
底面1凹形曲面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：y先随着|x|增加而增加，当增大到底面1凹形曲面的最高点后，y随|x|的增加而减少。
本发明以上两种光学透镜的出光面2中心均可设置一内凹面、平面或凸面。
所述以上两种光学透镜均可应用于背光模组中。
实施例1
如图13所示，本实施的光线透镜的曲面底面1带光扩散结构5的光学透镜。部分光线a经过入光面3时向外折射，经过出光面2时再次向外折射，达到光扩散的目的。部分光线b到达出光面2时发生反射，至曲面底面1时，由于曲面结构的影响光线向远离透镜中心轴的方向反射,可降低透镜中心轴附近的光强，并使中心轴附近光源接收面6上的光均匀分布。
当光源4发光面与光线透镜的底面1间隙(gap)大于0时，由于曲面底面1设有光扩散结构5，当部分光线c经过曲面底面1时，光线扩散，解决由于实际封装公差导致的亮圈问题。本实施例中，如图13所示，底面1上的光扩散结构5采用咬花结构，此咬花结构可以为沙纹图案结构、绸缎图案结构、皮革纹路等扩散结构或波浪状线条错开排列的纹路结构。
图14为本实施例的光线透镜的光源接收面6上的光的照度分布图，光源4与底面1的封装公差(gap)为0.2mm。由图14的照度分布图可知，采用本实施例的光学透镜，光源接收面上的光分布均匀，即证明在光线透镜的曲面底面1上设置光扩散结构5后，可有效解决因实际封装产生的亮圈问题。
实施例2：
如图15所示，本实施例中在底面1上设置凹点的光扩散结构5。当光线经过底面1时，经由凹点的光扩散结构5的扩散，可解决光源4与光学透镜底面1之间的间隙大于0时产生的亮圈问题。
图16为光源4与光学透镜底面1之间的间隙等于0.2mm时，光学透镜的曲面底面1无扩散结构(如图8所示的光学透镜)时的光的照度分布图，此照度分布图中存在明显的亮圈。
本实施例中，图17为光源4与光学透镜底面1之间的间隙等于0.2mm时，光学透镜的曲面底面1设置凹点的光扩散结构5的光的照度分布图。由该图可知，采用本实施例的光学透镜结构，光源接收面6上的亮圈明显改善。
模拟使用不同的大小的凹点，实验表明不同的凹点尺寸均有光扩散效果，且凹点越小，光扩散效果越好。为了使光扩散结构5具有扩散效果，凹点应小于0.5mm。
实施例3：
如图18所示，本实施例中在底面1上设置凸点的光扩散结构5。当光线经过底面1时，经由凸点结构的光扩散，可解决光源4与光学透镜底面1之间的间隙大于0时产生的亮圈问题。
图19为光源4与光学透镜底面1之间的间隙等于0.2mm时，光学透镜的曲面底面1无光扩散结构5时的光的照度分布图。由该图可知，当光源4与光学透镜存在封装公差时，而光学透镜的底面1未设置光扩散结构5，此时，光源接收面6上有明显的亮圈。
图20为光源4与光学透镜底面1之间的间隙等于0.2mm时，光学透镜的曲面底面1设置凸点的光扩散结构5时的光的照度分布图，光源接收面6上的亮圈明显改善。
与凹点的光扩散结构5类似，为使光扩散结构5具有良好的扩散效果，凸点应小于0.5mm。
实施例4
如图21所示，本实施例在光学透镜的底面1外侧边缘设有至少三个支撑柱7。透镜通过支撑柱7沾胶与光源4封装在一起。
如图22所示，当光线a达到出光面2时，部分光线b反射至曲面底面1，由模拟实验结果表明曲面底面1上的反射光大部分位于内侧，即大部分位于底面1中靠近中心轴侧，越靠外侧反射光越少。所以支撑住7的位置若设于靠近光学透镜中心侧，易使底面1的反射光线产生散射，进而易形成支撑柱暗影。所以支撑柱7的位置设定在底面1的外侧边缘。
为了使支撑柱7可以很好的支撑光学透镜结构，在底面1的外侧边缘至少设置3个支撑柱7。
实施例5
如图23所示，本实施在出光面2上设置光扩散结构5，该光扩散结构5为凸点结构。
本实施例的光学透镜中，光线经过入光面3时光线向远离中心轴方向扩散，经过出光面2时再次向远离中心轴方向扩散。光学透镜具有底面1为环状凹形曲面，经过底面1的光线向远离中心轴方向折射，从而使本实施例的光学透镜结构具有较好的光扩散效果。但是光学透镜精度要求高，当透镜曲面的精度偏差大于0.01mm时就会产生亮圈；透镜曲面设计稍有偏差或加工精度略有偏差就极易在中心轴附近的光源接收面6上出现亮圈,该光源接收面6上的亮圈现象的照度分布图如图24所示。所以在出光面2上相对光源接收面6的亮圈产生的位置设计光扩散微结构5，可对光源接收面6上的亮圈进行扩散，解决亮圈现象。在出光面2上相应位置设置光扩散结构5后，光源接收面5上的光的照度分布图如图25所示。本实施例中，其光扩散结构5的具体位置，可根据光源接收面6上的光斑的位置进行推定。如图26所示，其推导过程为：对于已设计好的光学透镜，光学透镜的入光面3与出光面2的曲面方程已知。当以透镜中心轴为y轴，底面1过中心轴的底线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点，光学透镜折射率为nlens；混光高度为h；入光面A点的斜率为Ka；出光面B点的斜率为Kb；xc为光源接收面6的亮圈位置x坐标值，xb为光扩散结构5的x坐标值，yb为光扩散结构5的y坐标值。θ1为经过光学透镜入光面3的出射光角度，θ2为经过光学透镜出光面2后的出射光角度，β1为经过入光面3后的折射角，β2为经过出光面2后的折射角，α1为入光面3的入射角，α2为出光面2的入射角，∠2为入光面3的法线位置与水平线的夹角，∠3为入射光角度；
如图26所示，θ1＝∠2-β1；
根据折射定律：sinα1＝nlenssinβ1；
α1＝∠2-∠3；
tan∠2＝Ka；
tan∠3＝xa/ya；
sin(∠2-∠3)＝nlenssinβ1，根据入光面3的斜率及相应入光面3上的坐标就可求出β1；
θ1＝∠2-β1，可求出θ1(θ1与光学透镜的折射率及入光面斜率有关)；
xb＝xa+(yb-ya)tanθ1＝xa+(yb-ya)tan(∠2-β1)；(出光面2的坐标位置与入光面3的坐标位置、透镜折射率、相应此入光面位置处的斜率有关)；
根据折射定律：nlenssinα2＝sinβ2；
nlenssinα2＝sinβ2；
Tan∠1＝Kb；
α2+∠1＝θ1；
nlenssin(θ1-∠1)＝sinβ2，可求出β2(β2与光学透镜的折射率及出光面斜率有关)；
θ2＝β2+∠1，可求出θ2；(θ2与光学透镜的折射率、出光面斜率有光)；
xc＝xb+(h-yb)tanθ2＝xb+(h-yb)tan(β2+∠1)---(1)
由公式(1)可得：
xb＝xc-(h-yb)tanθ2----------------------------------------(2)
公式(2)中，xb为光扩散结构5的水平位置；xc为光源接收面6上的亮圈水平位置，因亮圈位置已知，所以xc为已知。h为混光高度，yb为光扩散结构5的y轴坐标，tanθ2可根据透镜的折射率与出光面的斜率可计算得到。
根据公式(2),及设计的透镜出光面2的实际曲面方程(xb与yb的方程)可求出亮圈位置xc对应在出光面2上的光扩散结构5的位置xb。实施例6
如图27所示，出光面2上的光扩散结构5采用凹点结构，其凹点结构同样可以解决局部亮圈问题，其凹点的位置设置也可根据实施例5中的公式(2)计算得出。

Claims (7)

1.大角度扩散的光学透镜，其沿中心轴旋转对称，光学透镜设于光源上方，光学透镜中心与光源中心位于同一轴线上，所述光学透镜包括底面、与底面一端连接的弧形出光面和与底面另一端连接的中部弧状凹形的入光面，底面为平面或与弧状凹形入光面连接的环状凹形曲面，其特征在于：所述弧形出光面上设有至少一圈光扩散结构；此光扩散结构可解决接收面上的局部亮圈；
当以中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时， 所述光扩散结构的位置为：xb= xc-(h-yb)tanθ2，
其中，xb为光扩散结构的水平坐标位置；xc为光源接收面上的亮圈的水平坐标位置，h为混光高度；yb为光扩散结构的垂直坐标位置，（xb、yb）符合光学透镜出光面的曲面方程；θ2为光线经过光学透镜出光面后的出射光角度；所述光扩散结构为凸点或凹点；所述凸点或凹点的半径小于0.6mm。
2.根据权利要求1所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述凸点或凹点的半径为小于0.4mm。
3.根据权利要求1所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述底面外侧边缘设有至少三个支撑柱。
4.根据权利要求3所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述支撑柱的截面形状为圆形、三角形、四边形、五边形或六边形。
5.根据权利要求1所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述入光面的高度大于其底面宽度，出光面的高度小于其底面的宽度；
当以中心轴为y轴，以与中心轴垂直且过底面最低点的直线为x轴，x轴与y轴的交点为起始点时，
出光面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足:x2+y2的值随|x|的增加而增加；
入光面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：x2+y2的值随|x|的增加而减小；
底面凹形曲面过中心轴截面的曲线的点坐标(x,y)满足：y先随着|x|增加而增加，当增大到底面凹形曲面的最高点后，y随|x|的增加而减少。
6.根据权利要求1所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述出光面中心设有一内凹面、平面或凸面。
7.根据权利要求1所述的大角度扩散的光学透镜，其特征在于：所述的光学透镜应用于背光模组中。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9915409B2 (en) * 2015-02-19 2018-03-13 Cree, Inc. Lens with textured surface facilitating light diffusion
US9753180B2 (en) 2012-03-28 2017-09-05 Exxonmobil Upstream Research Company Method for multiphase flow upscaling
CN104214668B (zh) * 2013-05-31 2017-10-03 海洋王（东莞）照明科技有限公司 透镜及其应用该透镜的led灯具
KR102277125B1 (ko) * 2014-06-09 2021-07-15 삼성전자주식회사 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템
CN105333395A (zh) * 2014-06-19 2016-02-17 苏州东山精密制造股份有限公司 Led透镜及包括该led透镜的led光源
KR20160015447A (ko) * 2014-07-30 2016-02-15 삼성전자주식회사 발광소자 패키지용 렌즈, 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템
CN104566213A (zh) * 2014-12-02 2015-04-29 东莞诺思光电科技有限公司 倒装芯片无封装光源透镜
TWI532222B (zh) * 2015-04-21 2016-05-01 隆達電子股份有限公司 發光裝置及其透鏡結構
JP2017017001A (ja) * 2015-07-01 2017-01-19 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
WO2017002686A1 (ja) * 2015-07-01 2017-01-05 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
JP6660690B2 (ja) * 2015-09-04 2020-03-11 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および面光源装置
US20200278101A1 (en) * 2016-01-05 2020-09-03 Philips Lighting Holding B.V. Lens, lighting device, luminaire and apparatus
CN106681052B (zh) * 2016-11-16 2019-11-15 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组和显示装置
US10539825B2 (en) * 2016-12-22 2020-01-21 Mitsubishi Electric Corporation Planar light source apparatus, display apparatus, and method of manufacturing planar light source apparatus
CN106773267B (zh) * 2017-02-27 2019-01-11 合肥京东方光电科技有限公司 光学膜材和彩膜基板及其制作方法、显示装置
JP2018181726A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
CN107315279B (zh) * 2017-07-24 2020-04-28 深圳市华星光电技术有限公司 直下式背光模组
CN110307524A (zh) * 2019-06-24 2019-10-08 深圳明智超精密科技有限公司 一种新型反射和折射光学tv透镜
CN111928203B (zh) * 2020-07-29 2023-02-07 合肥工业大学 一种光学透镜及发光装置
JP2022082136A (ja) * 2020-11-20 2022-06-01 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
US11624950B2 (en) * 2021-04-20 2023-04-11 Enplas Corporation Light flux controlling member, light emitting device, surface light source device, and display device
CN113419299B (zh) * 2021-05-31 2023-09-22 歌尔光学科技有限公司 光学透镜、光学镜组和投影光学系统
WO2023088034A1 (zh) * 2021-11-16 2023-05-25 苏州欧普照明有限公司 导光元件及灯具

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201348192Y (zh) * 2009-01-22 2009-11-18 伍志坚 一种led透镜
JP2010140769A (ja) * 2008-12-11 2010-06-24 Panasonic Corp 照明用レンズ、発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
CN201852033U (zh) * 2010-04-22 2011-06-01 上海三思电子工程有限公司 一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜
CN102252267A (zh) * 2011-07-26 2011-11-23 青岛海信电器股份有限公司 透镜、led光源装置和led背光模组
CN102287679A (zh) * 2011-05-26 2011-12-21 深圳市华星光电技术有限公司 光源模块以及背光模块
CN102705777A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 冠捷显示科技（厦门）有限公司 底面为曲面结构的二次透镜
CN102705775A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 深圳市兆驰股份有限公司 Led光源模组及其透镜

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5077942B2 (ja) * 2007-11-07 2012-11-21 株式会社エンプラス 発光装置、面光源装置、及び表示装置
WO2009128164A1 (ja) * 2008-04-17 2009-10-22 凸版印刷株式会社 光デバイス、光均一デバイス、光学シート、バックライトユニットおよびディスプレイ装置
US7874703B2 (en) * 2008-08-28 2011-01-25 Dialight Corporation Total internal reflection lens with base
CN102369390B (zh) * 2010-02-02 2014-10-15 松下电器产业株式会社 面光源装置和液晶显示器装置及透镜
US10359151B2 (en) * 2010-03-03 2019-07-23 Ideal Industries Lighting Llc Solid state lamp with thermal spreading elements and light directing optics
WO2011114608A1 (ja) * 2010-03-15 2011-09-22 パナソニック株式会社 発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
WO2012041006A1 (zh) * 2010-09-28 2012-04-05 Yang Yibo 防眩目led透镜及led灯具
WO2012042436A1 (en) * 2010-09-29 2012-04-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Tir optics with optimized incoupling structure
EP2646747A1 (en) * 2010-11-30 2013-10-09 Koninklijke Philips N.V. Light redirecting and diffusing module for light emitting diodes
TWI377709B (en) * 2011-10-18 2012-11-21 E Pin Optical Industry Co Ltd Led lens and light source device using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010140769A (ja) * 2008-12-11 2010-06-24 Panasonic Corp 照明用レンズ、発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
CN201348192Y (zh) * 2009-01-22 2009-11-18 伍志坚 一种led透镜
CN201852033U (zh) * 2010-04-22 2011-06-01 上海三思电子工程有限公司 一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜
CN102287679A (zh) * 2011-05-26 2011-12-21 深圳市华星光电技术有限公司 光源模块以及背光模块
CN102252267A (zh) * 2011-07-26 2011-11-23 青岛海信电器股份有限公司 透镜、led光源装置和led背光模组
CN102705775A (zh) * 2012-04-28 2012-10-03 深圳市兆驰股份有限公司 Led光源模组及其透镜
CN102705777A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 冠捷显示科技（厦门）有限公司 底面为曲面结构的二次透镜

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CN103062705A (zh) 2013-04-24

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