TWI574049B - 透鏡及使用該透鏡的背光模組 - Google Patents

Description

透鏡及使用該透鏡的背光模組

本發明涉及一種透鏡及使用該透鏡的背光模組，尤其涉及一種透鏡及使用該透鏡的直下式背光模組。

現有的背光模組一般包括一基板，設置於基板上的複數發光二極體以及位於發光二極體出光路徑上的擴散膜。所述該等發光二極體發出的光線經由所述擴散膜的散射後出射。然而，由於發光二極體的本身中部光強較強，側向光強較弱，從而使得該等發光二極體發出的光混合後易於在擴散膜片上形成亮暗不均的現象，從而影響整個背光模組的出光效果。

有鑒於此，有必要提供一種出光效果好的背光模組。

一種透鏡，所述透鏡包括入光面與出光面，所述透鏡的出光面上設置有複數由內至外間隔排列的發散部，所述內側的發散部對光的折射角度大於所述外側的發散部對光的折射角度，所述光線經由所述入光面入射至透鏡後，再經由所述出光面及出光面上的發散部折射發散後出射。

一種背光模組，包括基板、設置於基板上的發光二極體以及設置於發光二極體上的透鏡，所述透鏡的入光面朝向發光二極體，所述透鏡的出光面遠離發光二極體，所述透鏡的出光面上設置有複 數由內至外間隔排列的發散部，所述內側的發散部對光的折射角度大於所述外側的發散部對光的折射角度，所述發光二極體發出的光線經由所述入光面入射至透鏡後，再經由所述出光面及出光面上的發散部折射發散後出射。

由於所述內側的發散部對入射至其上的光線進行較大角度的折射，所述外側的發散部對入射至其上的光線進行較小角度的折射，從而使得所述入射至透鏡的光線經由所述透鏡及發散部折射後，其強度更加均勻。

10‧‧‧基板

20‧‧‧發光二極體

30‧‧‧透鏡

31‧‧‧導光部

33‧‧‧卡榫

40‧‧‧擴散膜

50‧‧‧凹穴

60‧‧‧腔體

100‧‧‧背光模組

311‧‧‧底面

313、503‧‧‧側面

315、501‧‧‧頂面

317‧‧‧凸緣

319‧‧‧凹槽

320‧‧‧發散部

321‧‧‧第一發散部

322‧‧‧第二發散部

3211‧‧‧第一豎直面

3213‧‧‧第一光擴散面

3221‧‧‧第二豎直面

3223‧‧‧第二光擴散面

圖1為本發明的背光模組的結構示意圖。

圖2為圖1所示的背光模組中的透鏡的立體圖。

圖3為圖2的局部放大圖。

圖4為圖2所示的透鏡的倒置圖。

圖5為圖2所示的透鏡沿V-V線的剖視圖。

圖6為圖5的局部放大圖。

請參閱圖1，本發明的背光模組100包括一基板10、設置於基板10上的發光二極體20、罩設所述發光二極體20的透鏡30以及位於所述透鏡30上方的擴散膜40。所述基板10上的發光二極體20發出的光線經由所述透鏡30折射後，均勻地入射至所述擴散膜40，再經由所述擴散膜40散射後均勻地射出。本實施例中，所述背光模組100為直下式背光模組。

所述基板10為一平整的板體，其由熱導性能較好的材料製成。所述基板10可以將位於其上的發光二極體20的熱量及時傳遞至外部。

所述透鏡30由透明材料製成，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。所述透鏡30用以將所述發光二極體20發出的光線折射後發散地出射。

請一併參閱圖2至圖4，所述透鏡30包括一導光部31以及複數支撐所述導光部31的卡榫33。所述透鏡30關於中心軸線O-O’對稱。

所述導光部31大致呈圓柱狀，其包括一底面311，一頂面315以及連接所述底面311及頂面315的環形側面313。所述底面311為一水準的平面，所述側面313自所述底面311的外部周緣豎直向上延伸形成，所述頂面315自所述側面313的頂端外緣向外凸設形成。在本實施例中，所述透鏡30的入光面即為底面311，所述透鏡30的出光面即為頂面315。

所述卡榫33形成於所述底面311，且朝向所述基板10凸設。所述卡榫33用以將所述導光部31固定於所述基板10上。本實施例中，所述卡榫33的數目為3個，且三個卡榫33之間的連線呈等腰三角形。

一凹穴50自所述透鏡30的底面311中部向頂面315方向內凹形成，如此，透鏡30的底端形成有圍設凹穴50的凸緣317。所述凹穴50包括一圓形的頂面501以及自圓形的頂面501周緣豎直向下延伸的環形側面503。所述凹穴50的中心軸與所述透鏡30的中心軸線O-O’線重合。所述凹穴50自底面311向頂面315凹陷的高度小於所述 導光部31的高度。

所述凹穴50頂面501中心向頂面315的方向凹陷形成一腔體60。所述腔體60與所述發光二極體20正對設置。所述腔體60的內表面呈弧形，其用以將所述發光二極體20中部入射至其上的光線發散。本實施例中，所述腔體60的中心軸與所述透鏡30的中心軸線O-O’重合。

所述頂面315為一光滑曲面，其自所述側面313的頂端外緣斜向上向透鏡30的中心軸線O-O’延伸至一定的高度後，再斜向下向中心軸線O-O’線延伸並彙聚於中心軸線O-O’上。如此，則所述頂面315的中心形成一向所述底面311方向凹陷的凹槽319。

所述凹槽319大致呈漏斗狀，其用以將入射至其上的光線折射後向其周緣方向發散。本實施例中，所述頂面315以及凹槽319的中心軸均與所述透鏡30的中心軸線O-O’線相重合。

請參閱圖3至圖5，複數發散部320從內至外間隔排列於透鏡30的頂面315對應凹槽319的位置上。在本實施例中，該等發散部320均呈圓環狀，其圓心均位於透鏡30的中心軸O-O’上，並從內至外逐圈間隔排列。所述該等發散部320用以將入射至其上的光線進行不同程度的折射，從而提高所述發光二極體20的出光角度及出光的均勻度。

本實施例中，所述發散部320包括間隔設置的第一發散部321以及第二發散部322。所述第一發散部321以及第二發散部322用以將入射至其上的光線分別進行不同程度的折射後發散，從而提高所述發光二極體20的出光角度及均勻度。

請一併參閱圖6，所述第一發散部321及第二發散部322從內至外逐圈依次間隔排列於所述頂面315對應凹槽319的位置上。所述第一發散部321及第二發散部322的截面呈三角形，其寬度自連接頂面315的底端向遠離頂面315的頂端逐漸減小。

所述第一發散部321包括一第一豎直面3211以及自第一豎直面3211的頂端斜向下延伸的第一光擴散面3213。所述第一豎直面3211為自所述頂面315豎直向上延伸，且平行於所述透鏡30的中心軸O-O’線的平面。所述第一光擴散面3213自第一豎直面3211的頂端朝向遠離透鏡30的中心軸線O-O’的方向斜向下延伸至透鏡30的頂面315。所述第一光擴散面3213為相對於第一豎直面3211傾斜的平面。所述第一光擴散面3213與所述第一豎直面3211之間形成一夾角a，且所述夾角a優選在40度至60度之間。

所述第二發散部322與所述第一發散部321的結構相似，其包括一第二豎直面3221以及一第二光擴散面3223。所述第二豎直面3221與所述第一豎直面3211平行。所述第二豎直面3221與所述第二光擴散面3223之間的夾角b小於所述第一豎直面3211與第一光擴散面3213之間的夾角a。如此，則使得透鏡30頂面位於內側的第一發散部321對發光二極體20靠近透鏡30中心軸的光線提供較強的折射擴散能力；而位於外側的第二發散部322對發光二極體20偏離透鏡30中心軸的光線提供相對較弱的擴散能力。本實施例中，所述發散部320一體形成於所述頂面315上。

於其他實施例中，所述頂面315也可以為一水準的平面或者中部向遠離底面311方向外凸的凸面，只要所述該等發散部320由內至外間隔設置於所述頂面315，且每一發散部320的豎直面與光擴散 面之間的夾角由內向外逐漸減小即可。

所述擴散膜40用以將入射至其上的光線進一步擴散，使得出射光線變得更加均勻。

本發明的背光模組100工作時，所述發光二極體20發出的光線自所述底面311的凹穴50的內表面入射至透鏡30的內部，在經由所述透鏡30頂面315以及位於頂面315上的發散部320發散後，均勻地射向所述擴散膜40。

其中，所述發光二極體20入射至所述腔體60的光線，經由腔體60折射後，發散地射向所述位於透鏡30頂面315上的發散部320。其中，入射至內側的第一發散部321上的光強較強的光線，經由第一發散部321的第一光擴散面3213折射後以較大的發散角度射出；入射至外側第二發散部322上的光強較弱的光線，經由第二發散部322的第二光擴散面3223折射後以相對較小的角度射出。如此則使得，所述發光二極體20中部附近的光線經由所述發散部320發散後，其強度更加均勻。一方面，由於所述發散部320使所述發光二極體20的發光角度變大，而為了充分利用所述每一發光二極體20的光照度，可以適當減少發光二極體20的數目，同時也可將背光模組100的擴散膜40與所述發光二極體20之間的距離減小，進而減小整個背光模組100的體積。

另一方面，由於所述第一發散部321及第二發散部322係間隔排列於所述透鏡30的頂面315上，因此，在藉由第一光擴散面3213及第二光擴散面3223對光線進行發散的同時，也能夠較好地減少所述第一豎直面3211及第二豎直面3221對光線的反射，從而進一步提高了所述整個發散部320對光線的發散效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式及所列之數據為作試驗及參考之所用，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

60‧‧‧腔體

319‧‧‧凹槽

321‧‧‧第一發散部

322‧‧‧第二發散部

3211‧‧‧第一豎直面

3213‧‧‧第一光擴散面

3221‧‧‧第二豎直面

3223‧‧‧第二光擴散面

Claims (10)

1. 一種透鏡，所述透鏡包括入光面與出光面，其改良在於：所述透鏡的出光面的中心形成有一向所述入光面方向凹陷的凹槽，所述凹槽內壁上設置有複數由內至外間隔排列的發散部，所述內側的發散部對光的折射角度大於所述外側的發散部對光的折射角度，所述光線經由所述入光面入射至透鏡後，再經由所述出光面及出光面上的發散部折射發散後出射。
2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中：所述透鏡入光面及出光面的中心軸線與所述透鏡的中心軸重合。
3. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中：所述每一發散部呈圓環狀，且其圓心均位於所述透鏡的中心軸上，所述發散部由內至外逐圈間隔排列。
4. 如申請專利範圍第3項所述的透鏡，其中：所述每一發散部的截面呈三角形，且其寬度自連接透鏡出光面的底端向遠離透鏡出光面的頂端逐漸減小。
5. 如申請專利範圍第4項所述的透鏡，其中：所述每一發散部包括自出光面豎直向上延伸的豎直面以及自所述豎直面頂端傾斜延伸至出光面的光擴散面，所述光擴散面用以將入射至其上的光線折射發散。
6. 如申請專利範圍第5項所述的透鏡，其中：所述光擴散面與所述豎直面之間形成一夾角，所述夾角自內向外逐漸減小。
7. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中：所述透鏡入光面中部向透鏡出光面方向內凹形成一凹穴，所述凹穴的中心軸與所述透鏡的中心軸重合，所述凹穴的頂面中心向所述透鏡的出光面方向凹陷形成一腔體，所述腔體的內表面為弧面。
8. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中：所述發散部一體形成於所述透鏡的出光面上。
9. 一種背光模組，包括基板、設置於基板上的發光二極體以及設置於發光二極體上的透鏡，其中：所述透鏡為申請專利範圍第1項至第8項任意一項所述的透鏡，所述透鏡的入光面朝向發光二極體，所述透鏡的出光面遠離發光二極體，所述的光線由所述發光二極體發出。
10. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中：所述透鏡還包括朝向所述基板凸設的複數卡榫，所述卡榫用以將所述透鏡固定至所述基板上。