透鏡結構及其背光模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透鏡結構及其背光模塊，該透鏡結構用來設置于一發(fā)光二極管的上方，透鏡結構包含圓錐主體以及圓錐凹槽結構。圓錐主體具有入射錐面以及出射頂面，入射錐面具有第一頂點，第一頂點指向發(fā)光二極管。圓錐凹槽結構自出射頂面向內延伸形成且具有反射錐面，反射錐面用來反射發(fā)光二極管入射至入射錐面而進入圓錐主體中的光線，以使光線從出射頂面射出。
【專利說明】透鏡結構及其背光模塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明關于一種透鏡結構及其背光模塊，尤指一種具有圓錐主體且在圓錐主體上向內延伸形成有圓錐凹槽結構的透鏡結構及其背光模塊。
【背景技術】
[0002]由于液晶本身不發(fā)光，為了能使其能正常顯示影像，現今所使用的方法為利用背光模塊以提供充足亮度且分布均勻的面光源至液晶顯示器，進而使液晶顯示器顯示出相對應的影像，由此可知，背光模塊為液晶顯示器面板的關鍵元件之一，其常見配置的方式可分為直下式與側光式兩種設計，其中由于直下式背光模塊是將發(fā)光二極管位于顯示面板的正下方，因此適用于較高亮度需求或較大尺寸的顯示面板，例如液晶電視等。
[0003]請參閱圖1，其為現有技術的直下式背光模塊10的部分剖面示意圖。直下式背光模塊10位于顯示面板12的下方，直下式背光模塊10可包含擴散板14、電路板16以及多個發(fā)光二極管18，藉此，發(fā)光二極管18所發(fā)射的光線即可經由擴散板14散射成均勻分布的光線，從而提供亮度充足的面光源至顯示面板12。然而，由于受到發(fā)光二極管18具有高指向特性的限制，因此往往會導致直下式背光模塊10所提供的面光源出現亮度不均以及暗帶的問題。在此情況下，直下式背光模塊10就會需要配置更多的發(fā)光二極管來改善出光均勻度，但此方式又會造成直下式背光模塊10的制造成本提高以及耗電等問題，故如何增加發(fā)光二極管的發(fā)光角度以在不需額外增設發(fā)光二極管的情況下改善背光模塊的出光均勻度即為目前直下式背光模塊在發(fā)光設計上的重要考量之一。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有圓錐主體且在圓錐主體上向內延伸形成有圓錐凹槽結構的透鏡結構及其背光模塊，以解決上述的問題。
[0005]本發(fā)明提供一種透鏡結構用來設置于一發(fā)光二極管的上方，該透鏡結構包含一圓錐主體以及一圓錐凹槽結構。該圓錐主體具有一入射錐面以及一出射頂面，該入射錐面具有一第一頂點，該第一頂點指向該發(fā)光二極管。該圓錐凹槽結構自該出射頂面向內延伸形成且具有一反射錐面，該反射錐面用來反射該發(fā)光二極管入射至該入射錐面而進入該圓錐主體中的光線，以使該光線從該出射頂面射出。
[0006]本發(fā)明另提供一種背光模塊，其包含一電路板、至少一發(fā)光二極管，以及一透鏡結構。該至少一發(fā)光二極管設置于該電路板上，用來發(fā)射光線。該透鏡結構設置于該至少一發(fā)光二極管的上方，該透鏡結構包含一圓錐主體以及一圓錐凹槽結構。該圓錐主體具有一入射錐面以及一出射頂面，該入射錐面具有一第一頂點，該第一頂點指向該至少一發(fā)光二極管。該圓錐凹槽結構自該出射頂面向內延伸形成且具有一反射錐面，該反射錐面用來反射該至少一發(fā)光二極管入射至該入射錐面而進入該圓錐主體中的光線，以使該光線從該出射頂面射出。
[0007]綜上所述，本發(fā)明采用將其圓錐主體上具有相對向內延伸形成的圓錐凹槽結構的透鏡結構設置于發(fā)光二極管的上方的設計，以使發(fā)光二極管所發(fā)射的光線在通過透鏡結構時會產生二次折射以及一次全反射，從而產生增加發(fā)光二極管的發(fā)光角度的功效。如此一來，本發(fā)明所提供的透鏡結構即可不需額外增設發(fā)光二極管的情況下增加發(fā)光二極管的發(fā)光角度，藉以改善背光模塊的出光均勻度，從而有效地解決現有技術中所提到的直下式背光模塊所提供的面光源會因發(fā)光二極管的高指向特性而出現亮度不均以及暗帶的問題。
[0008]關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的了解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為現有技術的直下式背光模塊的部分剖面示意圖；
[0010]圖2為根據本發(fā)明的實施例所提出的背光模塊的部分剖面示意圖；
[0011]圖3為圖2的透鏡結構的立體示意圖。
[0012]其中，附圖標記:
[0013]10直下式背光模塊12顯示面板
[0014]14擴散板16、102電路板
[0015]100背光模塊 18、104發(fā)光二極管
[0016]106透鏡結構 108 支撐腳
[0017]110圓錐主體 112 圓錐凹槽結構
[0018]114入射錐面 116 出射頂面
[0019]118反射錐面 P1 第一頂點
[0020]P2第二頂點N 中心軸線
[0021]Q1第一傾斜角度θ2 第二傾斜角度
[0022]D 間距ER 最小發(fā)光直徑
[0023]R 最大直徑 L 光線
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0025]請參閱圖2以及圖3，圖2為根據本發(fā)明的實施例所提出的背光模塊100的部分剖面示意圖，圖3為圖2的透鏡結構106的立體示意圖，如圖2所示，背光模塊100包含電路板102、至少一發(fā)光二極管104 (于圖2中顯示一個，但不受此限)，以及透鏡結構106，至于針對背光模塊100的其他元件(如擴散板、導光板等)的相關描述，其常見于現有技術中，故于此不再贅述。發(fā)光二極管104設置于電路板102上，用來發(fā)射光線至透鏡結構106。在此實施例中，透鏡結構106包含至少一支撐腳108 (于圖2中顯示二個，但不受此限)、圓錐主體110，以及圓錐凹槽結構112，其中透鏡結構106可較佳地由玻璃、壓克力、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或透明材質所組成。支撐腳108自圓錐主體110向下延伸以用來支撐圓錐主體110于發(fā)光二極管104的上方。圓錐主體110具有入射錐面114以及出射頂面116，入射錐面114具有第一頂點P1，第一頂點P1指向發(fā)光二極管104的中心，以確保發(fā)光二極管104所發(fā)射的光線可入射至圓錐主體110的入射錐面114。圓錐凹槽結構112位于圓錐主體110內，并自出射頂面116向內延伸形成且具有反射錐面118，反射錐面118與出射頂面116鄰接，藉此，反射錐面118可用來反射發(fā)光二極管104入射至入射錐面114而進入圓錐主體110中的光線，以使光線從出射頂面116射出。
[0026]除此之外，為了提升圓錐凹槽結構112的反射錐面118的光線反射效果，在此實施例中，由圖2可知，反射錐面118具有第二頂點P2，入射錐面114的第一頂點P1與反射錐面118的第二頂點P2可位于圓錐主體110的中心軸線N上，且入射錐面114以及反射錐面118可與圓錐主體110的中心軸線N分別夾第一傾斜角度Q1以及第二傾斜角度θ2，在實際應用中，若是透鏡結構106采用第一傾斜角度Q1大于15°且小于30°的設計，則第一傾斜角度9:與第二傾斜角度θ2之和可較佳地等于45°，藉以使發(fā)光二極管104的光線可在入射至反射錐面118時產生全反射，從而確保光線可從出射頂面116射出；另一方面，若是透鏡結構106采用第一傾斜角度Q1大于30°的設計，則第一傾斜角度Q1與第二傾斜角度θ2之和可較佳地介于65°至70°之間，藉以使發(fā)光二極管104的光線可在入射至反射錐面118時產生全反射，從而確保光線可從出射頂面116射出。至于采用何種設計，其端視背光模塊100的實際應用而定。
[0027]另外，在此實施例中，圓錐主體110的第一頂點P1以及發(fā)光二極管104之間的間距D與發(fā)光二極管104的最小發(fā)光直徑ER的比值可較佳地介于0.1至5之間，且圓錐主體110的最大直徑R與發(fā)光二極管104的最小發(fā)光直徑ER的比值介于2至16之間，如此一來，背光模塊100可利用上述適當地調整透鏡結構106與發(fā)光二極管104之間的幾何比例關系的設計，從而更進一步地提升透鏡結構106的光線使用效率。
[0028]通過上述配置，背光模塊100即可利用設置于發(fā)光二極管104的上方的透鏡結構106有效地增加發(fā)光二極管104的發(fā)光角度，舉例來說，由圖2可知，當發(fā)光二極管104發(fā)射光線L時，光線L可在入射至入射錐面114上且折射進入圓錐主體110中，并接著入射至圓錐凹槽結構112的反射錐面118上，此時，光線L就會在反射錐面118上產生全反射而反射至出射頂面116，以使光線L在出射頂面116產生折射而射出，如此一來，如圖2所示，在經過于透鏡結構106內所產生的二次折射以及一次全反射后，光線L相對于中心軸線N而從出射頂面116射出的出射角度即可大于光線L相對于中心軸線N而入射至入射錐面114的入射角度，從而產生增加發(fā)光二極管104的發(fā)光角度的功效。
[0029]值得一提的是，透鏡結構106的支撐設計可不限于上述實施例，也就是說，只要是可用來支撐圓錐主體110于發(fā)光二極管104的上方的支撐設計，其均可為本發(fā)明所采用之，例如可改使用環(huán)形支撐塊以支撐住圓錐主體110或是改將透鏡結構106貼附在位于發(fā)光二極管104的上方的背光結構件上等，至于采用何種設計，其端視背光模塊100的實際應用而定。
[0030]相較于現有技術，本發(fā)明采用將其圓錐主體上具有相對向內延伸形成的圓錐凹槽結構的透鏡結構設置于發(fā)光二極管的上方的設計，以使發(fā)光二極管所發(fā)射的光線在通過透鏡結構時會產生二次折射以及一次全反射，從而產生增加發(fā)光二極管的發(fā)光角度的功效。如此一來，本發(fā)明所提供的透鏡結構即可不需額外增設發(fā)光二極管的情況下增加發(fā)光二極管的發(fā)光角度，藉以改善背光模塊的出光均勻度，從而有效地解決現有技術中所提到的直下式背光模塊所提供的面光源會因發(fā)光二極管的高指向特性而出現亮度不均以及暗帶的問題。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種透鏡結構，其用來設置于一發(fā)光二極管的上方，其特征在于，該透鏡結構包含: 一圓錐主體，其具有一入射錐面以及一出射頂面，該入射錐面具有一第一頂點，該第一頂點指向該發(fā)光二極管；以及 一圓錐凹槽結構，其自該出射頂面向內延伸形成且具有一反射錐面，該反射錐面用來反射該發(fā)光二極管入射至該入射錐面而進入該圓錐主體中的光線，以使該光線從該出射頂面射出。
2.根據權利要求1所述的透鏡結構，其特征在于，該反射錐面具有一第二頂點，該入射錐面的該第一頂點與該反射錐面的該第二頂點位于該圓錐主體的一中心軸線上。
3.根據權利要求1所述的透鏡結構，其特征在于，另包含: 至少一支撐腳，其自該圓錐主體向下延伸，用來支撐該圓錐主體于該發(fā)光二極管的上方。
4.根據權利要求1所述的透鏡結構，其特征在于，該入射錐面以及該反射錐面與該圓錐主體的一中心軸線分別夾一第一傾斜角度以及一第二傾斜角度，該第一傾斜角度大于15°且小于30°以及該第一傾斜角度與該第二傾斜角度之和等于45°，以使該光線在入射至該反射錐面時產生全反射。
5.根據權利要求1所述的透鏡結構，其特征在于，該入射錐面以及該反射錐面與該圓錐主體的一中心軸線分別夾一第一傾斜角度以及一第二傾斜角度，該第一傾斜角度大于30°且該第一傾斜角度與該第二傾斜角度之和介于65°至70°之間，以使該光線在入射至該反射錐面時產生全反射。
6.一種背光模塊，其特征在于，包含: 一電路板； 至少一發(fā)光二極管，其設置于該電路板上，用來發(fā)射光線；以及 一透鏡結構，其設置于該至少一發(fā)光二極管的上方，該透鏡結構包含: 一圓錐主體，其具有一入射錐面以及一出射頂面，該入射錐面具有一第一頂點，該第一頂點指向該至少一發(fā)光二極管；以及 一圓錐凹槽結構，其自該出射頂面向內延伸形成且具有一反射錐面，該反射錐面用來反射該至少一發(fā)光二極管入射至該入射錐面而進入該圓錐主體中的光線，以使該光線從該出射頂面射出。
7.根據權利要求6所述的背光模塊，其特征在于，該透鏡結構另包含: 至少一支撐腳，其自該圓錐主體向下延伸，用來支撐該圓錐主體于該發(fā)光二極管的上方。
8.根據權利要求6所述的背光模塊，其特征在于，該入射錐面以及該反射錐面與該圓錐主體的一中心軸線分別夾一第一傾斜角度以及一第二傾斜角度，該第一傾斜角度大于15°且小于30°以及該第一傾斜角度與該第二傾斜角度之和等于45°，以使該光線在入射至該反射錐面時產生全反射。
9.根據權利要求6所述的背光模塊，其特征在于，該入射錐面以及該反射錐面與該圓錐主體的一中心軸線分別夾一第一傾斜角度以及一第二傾斜角度，該第一傾斜角度大于30°且該第一傾斜角度與該第二傾斜角度之和介于65°至70°之間，以使該光線在入射至該反射錐面時產生全反射。
10.根據權利要求6所述的背光模塊,其特征在于,該第一頂點與該發(fā)光二極管間的一間距與該發(fā)光二極管的一最小發(fā)光直徑的比值介于0.1至5之間。
11.根據權利要求6所述的背光模塊，其特征在于，該圓錐主體的一最大直徑與該發(fā)光二極管的一最小發(fā)光直徑的比值介于2至16之間。
12.根據權利要求6所述的背光模塊，其特征在于，該透鏡結構由透明或透光材料所組成，該透明或透光材料可為玻璃、壓克力、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的其中之一材質。
【文檔編號】F21V5/04GK103939842SQ201410128335
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】黃信瑋, 王偉祥, 賴清坤, 劉孟佳, 吳限嘉 申請人:友達光電股份有限公司