TWI574048B - 光學透鏡及使用該光學透鏡的背光模組 - Google Patents

Description

光學透鏡及使用該光學透鏡的背光模組

本發明涉及一種半導體發光元件，特別涉及一種光學透鏡及使用該光學透鏡的背光模組。

發光二極體(light emitting diode，LED)作為一種高效的發光源，具有環保、省電、壽命長等諸多特點已經被廣泛的運用於各種領域，尤其在顯示成像領域中發光二極體常作為背光模組的背光光源被廣泛使用。

然而，由於發光二極體的出光角度固定(通常約為120度左右)，單顆發光二極體的照射範圍有限。同時發光二極體的出光也不均勻，位於發光二極體中心的光線強度最強，隨著發光角度的增加光強由中心往兩側逐漸減弱。

有鑑於此，有必要提供一種對發光二極體的出射光線進行均勻發散的光學透鏡及使用該光學透鏡的背光模組。

一種光學透鏡，用於發散發光二極體發出的光線，包括一入光面和一出光面，所述出光面對應該光學透鏡內的密集光線出射的位置設有光學微結構，用於發散該出光面出射的密集光線，所述光學微結構係複數相鄰設置的、由所述出光面沿出光方向向外凸伸而出的凸出部。

一種背光模組，包括一發光二極體和一光學透鏡，該光學透鏡具有一入光面和一出光面，所述出光面對應該光學透鏡內的密集光線出射的位置設有光學微結構，用於發散該出光面出射的密集光線，所述光學微結構係複數相鄰設置的、由所述出光面沿出光方向向外凸伸而出的凸出部，該發光二極體位於該光學透鏡的入光面的一側。

在本發明中入射光束中心角兩側的光線經過光學透鏡折射後從透鏡射出，射入光學透鏡內的密集光線經過光學透鏡出光面上的光學微結構折射後朝向光學透鏡的周緣發散，從而使得該光學透鏡內的密集光線有效發散同時有效降低出射光束的光強。

100‧‧‧背光模組

10‧‧‧光學透鏡

101‧‧‧出光面

1011‧‧‧承載面

102‧‧‧連接面

1021‧‧‧入光面

103‧‧‧基材

104‧‧‧容置槽

20‧‧‧光學微結構

30‧‧‧發光二極體

圖1係本發明一實施例的背光模組的立體圖。

圖2係圖1所示背光模組中光學透鏡的立體圖。

圖3係圖1所述背光模組沿III-III線剖面圖。

請同時參考圖1至圖3，本發明一實施例的背光模組100包括發光二極體30和光學透鏡10，該光學透鏡10具有一入光面1021、一出光面101以及將入光面1021與出光面101連接的連接面102，該發光二極體30位於該光學透鏡10的入光面1021的一側。進一步地，該出光面101上對應該光學透鏡10內的密集光線出射的位置設有至少一光學微結構20。該光學微結構20用於發散由該出光面101出射的密集光線以獲得均勻的出光。所述光學微結構20係複數相鄰設置的、由所述出光面101沿出光方向向外凸伸而出的凸出部。

該出光面101係弧面。該光學透鏡10具有一定厚度，該入光面1021與出光面101藉由光學透鏡10的基材103物理隔絕。該基材103係由樹脂或玻璃等透光性能較佳的材質構成。

該出光面101具有一平坦的承載面1011。該承載面1011位於該出光面101中央。在本實施例中，該承載面1011係一圓形的平面。所述至少一光學微結構20位於該出光面101的承載面1011上。在其他實施例中，該光學微結構20設置於該出光面101上的位置可根據該光學透鏡10內光線密度的變化作調整。

可以理解地，在其他實施例中該出光面101中央朝向光學透鏡10的內部凹陷形成收容光學微結構20的凹槽。

該入光面1021係一曲面。該入光面1021的輪廓係一抛物面。該入光面1021由連接面102的中央朝向光學透鏡10的內部一體凹陷形成。該入光面1021與連接面102圍設形成一敞口的容置槽104。該入光面1021與所述光學微結構20相對設置，較佳地，該入光面1021與所述光學微結構20正對設置。在其他實施例中，該入光面1021的輪廓係錐面或柱面。

該發光二極體30位於該光學透鏡10的連接面102的一側。在本實施例中，該發光二極體30面向入光面1021設置。較佳地，該發光二極體30的光軸O與連接面102和出光面101的中心線重合。進一步地，該發光二極體30收容於該入光面1021與連接面102所圍設的容置槽104內。可以理解地，在其他實施例中，該入光面1021可係一平面並與與該連接面102平齊。

在本實施例中，該光學微結構20係排佈於出光面101中央的複數 凸出部。在本實施例中，所述凸出部係凸點，所述凸點呈半球狀，光線由所述凸點的球面發散而出。在其他實施例中，該凸出部可係椎體、稜體或其他多面體。可以理解地，所述凸出部或凸點的排佈形狀可以根據出光需求作出調整，比如可以呈圓形陣列密集排佈。

可以理解地，為了獲得較佳的出光效果，所述凸出部整體排列成圓形或正方形。

該發光二極體30發出的入射光束經入光面1021折射進入光學透鏡10。該入光面1021對該入射光束中心角附近的光線的發散效果有限，該入射光束中心角附近的光線經入光面1021折射進入光學透鏡10後大部分朝向出光面101的中央傳播，光線密集且光強較強，該入射光束中心角附近的密集光線最終經過出光面101中央的凸出部折射後朝向光學透鏡10的周緣發散。

在本發明中，發光二極體30發出的入射光束中心角兩側的光線經過光學透鏡10折射後從光學透鏡10射出，而發光二極體30發出的入射光束中心角附近的密集光線經過光學微結構20折射後朝向光學透鏡10的周緣發散，從而使得光學透鏡10內的密集光線有效發散同時有效降低出射光束的光強。

可以理解地，當本發明中的光學透鏡10的基材103以及光學微結構20係透光性較佳的樹脂材質，並且藉由注塑方式一體成型。

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，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爰依本發明之 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。

100‧‧‧背光模組

101‧‧‧出光面

102‧‧‧連接面

1021‧‧‧入光面

103‧‧‧基材

104‧‧‧容置槽

20‧‧‧光學微結構

30‧‧‧發光二極體

Claims (10)

1. 一種光學透鏡，用於發散發光二極體發出的光線，包括一入光面和一出光面，其改良在於：該出光面對應該光學透鏡內的密集光線出射的位置設有光學微結構，用於發散該出光面出射的密集光線，該光學微結構係複數相鄰設置的、由所述出光面沿出光方向向外凸伸而出的凸出部，所述光學透鏡還包括連接在所述入光面與所述出光面之間的連接面，所述出光面包括頂面及側面，所述側面自所述連接面的外緣垂直向上延伸至與所述頂面相交，所述入光面的至高點所在高度大於所述側面與所述頂面的交線所在高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學透鏡，其中該頂面係弧面，該等光學微結構位於頂面中央。
3. 如申請專利範圍第2項所述的光學透鏡，其中該頂面中央朝向透鏡內部凹陷形成凹槽，該等光學微結構收容於凹槽內。
4. 如申請專利範圍第2項所述的光學透鏡，其中該頂面中央係一平坦的承載面，該等光學微結構形成於承載面上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光學透鏡，其中該入光面係曲面，其由連接面的中部朝向光學透鏡內部凹陷形成，該等光學微結構與入光面正對設置。
6. 如申請專利範圍第5項所述的光學透鏡，其中該入光面的輪廓係抛物面或錐面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光學透鏡，其中該等凸出部呈半球狀，光線由所述凸出部的球面發散而出。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光學透鏡，其中該等凸出部係椎體、稜體或 其他多面體。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光學透鏡，其中該等凸出部整體排列成圓形或正方形。
10. 一種背光模組，包括一發光二極體和一光學透鏡，其改良在於：該光學透鏡係申請專利範圍第1-9項中任意一項所述的光學透鏡，該發光二極體位於該光學透鏡的入光面的一側。