專(zhuān)利名稱(chēng)：形成正方形光形之光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡之技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及關(guān)于一種形成正方形光形之光學(xué)透鏡，以利用二次光學(xué)原理調(diào)整原發(fā)光源之發(fā)光角度、光度分布與照度分布，使之呈現(xiàn)均勻光強(qiáng)度之照明效果。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示器是一種不具有自發(fā)光功能之被動(dòng)式顯示裝置，故需加裝背光模塊以提供顯示面板所需之顯示光源，如此，背光模塊產(chǎn)生之面光源是否具足夠且均勻之亮度即直接影響液晶顯示器的顯示質(zhì)量。目前，背光模塊依其結(jié)構(gòu)可分為側(cè)光式及直下式(Direct Type Backlight)兩種,其中，直下式背光模塊因具有高光照均勻度、良好的出光視角、高光能利用率、簡(jiǎn)易的組裝結(jié)構(gòu)，及可快速微調(diào)畫(huà)面區(qū)域明暗以大幅提升動(dòng)態(tài)對(duì)比度等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于大尺寸液晶顯示器中。 而且，LED具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)及耗電量低等特性而成為背光模塊之應(yīng)用光源首選?，F(xiàn)知直下式背光模塊系透過(guò)矩陣排列的方式將復(fù)數(shù)個(gè)LED光源及復(fù)數(shù)個(gè)光學(xué)透鏡裝設(shè)于一基板上，并以一適當(dāng)距離將一擴(kuò)散板(Diffusion Plate)覆蓋于該等光學(xué)透鏡之出光面上，供以均勻分散各該LED光源所發(fā)射光之光徑，即混光后投射至顯示面板上而提供亮度均勻之面光源。然而，如圖I所示，為已知直下式背光模塊于擴(kuò)散板上之投射光形示意圖，各該LED光源經(jīng)該光學(xué)透鏡后，于該擴(kuò)散板上形成一圓形光形1，藉散布之該等圓形光形I構(gòu)成背光模塊需求之光照范圍。然而，該等圓形光形I間之鄰接處形成有照明區(qū)域相互交集之亮部10及無(wú)照明區(qū)域之暗部11，如此，相互交錯(cuò)之亮部10及暗部11將影響背光模塊之光勻度并降低混光效果。再者，液晶顯示器變換畫(huà)面中亮暗區(qū)域時(shí)將影響鄰近畫(huà)面區(qū)域的灰階層次而造成微模糊(Blooming)現(xiàn)象，降低畫(huà)面影像之清晰度及飽合度。因此，利用光學(xué)透鏡改變?cè)璍ED光源之圓形光形，以形成可緊密相接排列之正方形光形，以改善應(yīng)用裝置之光照均勻度及混光效果，即為本發(fā)明之目的。同時(shí)，對(duì)于其它照明相關(guān)領(lǐng)域有利用矩形光型之必要者，亦可結(jié)合本發(fā)明為其適用，而使光照區(qū)域與實(shí)施范圍效率大幅提升。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明之目的在于提供一種形成正方形光形之光學(xué)透鏡，使適應(yīng)用于液晶顯示器之背光源內(nèi)或于照明領(lǐng)域中適應(yīng)矩形光型環(huán)境之需求者，以改善照射范圍之全域光照強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的目的，該形成正方形光形之光學(xué)透鏡具有一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設(shè)有一出光面，底部設(shè)有一入光面，又該入光面之中心處凹設(shè)形成一容置空間，供以容置一發(fā)光源，其特征在于該入光面之一邊緣線(xiàn)封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設(shè)置，該發(fā)光源所射出之光經(jīng)該透鏡本體后，投射至一目標(biāo)投射面而呈現(xiàn)一正方形光形。
其中，該目標(biāo)投射面設(shè)置于一背光模塊中之一擴(kuò)散板上，且該光學(xué)透鏡更包括至少合體，該卡合體設(shè)于該透鏡本體之底部，供以相對(duì)于一 LED基板相互卡合固定。并且，該出光面之中心部位是向下凹陷而形成一凹點(diǎn)，以均勻該發(fā)光源投射至該目標(biāo)投射面上之光照輻度。為確保光形之正方形形狀，該入光面投影至該出光面處之相對(duì)位置，該正方形幾何圖形之邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面處之發(fā)散角度大于等于該正方形幾何圖形之非邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面處發(fā)散角度。如此，當(dāng)該光學(xué)透鏡應(yīng)用于該背光模塊而為復(fù)數(shù)使用型態(tài)時(shí)，即可藉該等光學(xué)透鏡形成相接排列之正方形光形，以提升該背光模塊之全屏光均度，進(jìn)而提升應(yīng)用液晶顯器之混光效果。另外于照明領(lǐng)域中，亦可滿(mǎn)足須以矩形光型實(shí)現(xiàn)之環(huán)境要求。


圖I為已知直下式背光模塊于擴(kuò)散板上之投射光形示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例之示意圖。 圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例之俯視圖。圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例之剖視圖。圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例之光跡圖。圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例之一配光曲線(xiàn)圖。圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例之另一配光曲線(xiàn)圖。圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例之輻照度圖。圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例應(yīng)用于背光模塊時(shí)之使用示意圖。圖10為本發(fā)明較佳實(shí)施例應(yīng)用于背光模塊時(shí)于擴(kuò)散板上之投射光形示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖2 5，其分別為本發(fā)明較佳實(shí)施例之示意圖、俯視圖、剖視圖及光跡圖。如圖所示，形成正方形光形之該光學(xué)透鏡2具有一透鏡本體20及三個(gè)卡合體21，該透鏡本體20之頂部設(shè)有一出光面200，其底部則設(shè)有一入光面201及該等卡合體21。該入光面201之中心處凹設(shè)形成一容置空間，該容置空間似圓錐狀空間結(jié)構(gòu)而底部寬頂部較窄，供以容置一發(fā)光源3。該等卡合體21供以相對(duì)于一 LED基板4相互卡合固定，且可采等距排列的方式繞設(shè)該容置空間以提供穩(wěn)定之支撐力，使提升該光學(xué)透鏡2之適用性。又，該入光面201之一邊緣線(xiàn)封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設(shè)置，使該透鏡本體20略呈立方體結(jié)構(gòu)。如此，該發(fā)光源3所射出之光經(jīng)該透鏡本體20而投射至一目標(biāo)投射面，即可獲得如圖6 8，其分別為本發(fā)明較佳實(shí)施例之一配光曲線(xiàn)圖、另一配光曲線(xiàn)圖及輻照度圖，所呈現(xiàn)一正方形光形之光照效果，且以發(fā)光角度45 225°之一第一軸線(xiàn)I1視之，該正方形光形之相對(duì)兩周邊處約呈75%之相對(duì)強(qiáng)度(RelativelyIntensity)，而以發(fā)光角度O 180°之一第二軸線(xiàn)I2視之，該正方形光形之相對(duì)兩邊角處約呈100%之相對(duì)強(qiáng)度。換言之，該目標(biāo)投射面可為該入光面201投影至該出光面200處之相對(duì)位置，并且，該正方形幾何圖形之邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面200處之發(fā)散角度大于等于該正方形幾何圖形之非邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面200處發(fā)散角度，以確實(shí)維持光形呈正方形，使避免因該正方形幾何圖形之周邊處具有較大發(fā)散角度而造成光形變形，如圓形光形。并且，為提升該發(fā)光源3投射至該目標(biāo)投射面上之光照均勻度，該出光面200之中心部位向下凹陷而形成一凹點(diǎn)，以使具有較尖銳端角之該凹點(diǎn)進(jìn)一步反射該發(fā)光源3投射至該出光面200中心部之光，以調(diào)整部分光線(xiàn)路徑而重新分配該發(fā)光源3之光度分布。請(qǐng)一并參閱圖9、10，其分別為本發(fā)明較佳實(shí)施例應(yīng)用于背光模塊時(shí)之使用示意圖及其于擴(kuò)散板上之投射光形示意圖。如圖所示，該光學(xué)透鏡2適用于一直下式背光模塊5中，且該背光模塊5供以用于液晶顯示器中而提供照明光源予一顯示模塊(圖未示)。該背光模塊5具有一基板50、復(fù)數(shù)個(gè)LED光源51、一擴(kuò)散板52及對(duì)應(yīng)該等LED光源51設(shè)置之該等光學(xué)透鏡2，該 等LED光源51成矩陣式排列置于該基板50上后，且該等光學(xué)透鏡2以呈圓柱狀之該等卡合體21固設(shè)于該基板50上，并使該等LED光源51分別套置于該等容置空間內(nèi)。又，該擴(kuò)散板52以一適當(dāng)距離罩覆于該等光學(xué)透鏡2，用以發(fā)散該等LED光源51經(jīng)該等光學(xué)透鏡2所發(fā)射之光后傳送至該顯示模塊。如此，透過(guò)該等光學(xué)透鏡2進(jìn)行二次光學(xué)之折射與反射，該等LED光源51所投射之光將于該擴(kuò)散板52，即該目標(biāo)投射面上分別成形為一正方形光形520。由于，該等正方形光形520分別具有相同大小之周邊，故可于該擴(kuò)散板52上形成相互緊密鄰接之分布設(shè)置。換言之，各該正方形光形520交接處將無(wú)亮暗處差異的產(chǎn)生，以使該背光模塊5呈現(xiàn)全屏均勻之輝度，藉此改善液晶顯示器之畫(huà)面色彩飽和度及清昕度，進(jìn)而滿(mǎn)足消費(fèi)者在視訊娛樂(lè)上的需求。以上所述僅為舉例性之較佳實(shí)施例，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明之精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行之等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附之申請(qǐng)專(zhuān)利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其特征在于其包括一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設(shè)有一出光面，底部設(shè)有一入光面，又該入光面之中心處凹設(shè)形成一容置空間，供以容置一發(fā)光源，該入光面之一邊緣線(xiàn)是封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設(shè)置，該發(fā)光源所射出之光經(jīng)該透鏡本體后，投射至一目標(biāo)投射面而呈現(xiàn)一正方形光形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其特征在于所述入光面投影至該出光面處之相對(duì)位置，該正方形幾何圖形之邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面處之發(fā)散角度大于等于該正方形幾何圖形之非邊角處對(duì)應(yīng)之該出光面處發(fā)散角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其特征在于所述出光面之中心部位向下凹陷而形成一凹點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其特征在于所述目標(biāo)投射面設(shè)置于一背光模塊中之一擴(kuò)散板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其特征在于更包括至少一卡合體，該卡合體設(shè)于該透鏡本體之底部，供以相對(duì)于一 LED基板相互卡合固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種形成正方形光形之光學(xué)透鏡，其包括一透鏡本體，且該透鏡本體之頂部設(shè)有一出光面，底部設(shè)有一入光面，又該入光面之中心處是凹設(shè)形成一容置空間，供以容置一發(fā)光源；該入光面之一邊緣線(xiàn)封閉圍繞而略呈一正方形幾何圖形，且該正方形幾何圖形之邊角呈圓弧狀之設(shè)置，該發(fā)光源所射出之光經(jīng)該透鏡本體后投射至一目標(biāo)投射面而呈現(xiàn)一正方形光形。因此，本發(fā)明適用于背光模塊中，以藉鄰接排列之復(fù)數(shù)型態(tài)之正方形光形使背光模塊具有全屏均勻之光照輝度。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102913852SQ20121041284
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者唐德龍, 黃韋強(qiáng), 魏志銘 申請(qǐng)人:揚(yáng)州雷笛克光學(xué)有限公司