透鏡及背光模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種透鏡及背光模塊，且特別是關(guān)于一種可提供均勻光亮度的透鏡及背光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，若將發(fā)光二極管以一預定距離配置于背光模塊的擴散板下，觀察者容易在擴散板上觀察到不均勻的亮度分布。所述預定距離即光腔厚度(optical distance,0D)。目前可通過增加光腔厚度或增加發(fā)光二極管的數(shù)量以縮短發(fā)光二極管之間排列的間隔距離來解決亮度不均勻的問題。然而增加光腔厚度會增加背光模塊整體的厚度，不利于現(xiàn)在薄形化的趨勢，而增加發(fā)光二極管的數(shù)量會提高成本，不合效益。另外，目前也可在發(fā)光二極管上配置二次光學透鏡使得背光模塊在減少發(fā)光二極管的數(shù)量或是降低光腔厚度時，可解決亮度不均勻的問題。然而現(xiàn)有二次光學透鏡在使用上仍有一定光腔厚度的限制，現(xiàn)有二次光學透鏡僅能用于大約是25毫米的光腔厚度中。當光腔厚度變小時，請參照圖1的背光模塊亮度分布示意圖，現(xiàn)有二次光學透鏡使光線均導向遠離發(fā)光二極管C(具有二次光學透鏡)外的區(qū)域A，造成靠近發(fā)光二極管C (具有二次光學透鏡)附近的區(qū)域B的光線不足，形成暗環(huán)，成為另一種亮度不均的問題。
[0003]在薄形化的趨勢下，現(xiàn)有的二次光學透鏡在降低光腔厚度會有上述亮度不均的問題，無法有效降低光腔厚度，因此，如何降低光腔厚度，且兼顧亮度均勻度和品味，實為目前需改善的問題。
[0004]美國專利文獻第7549781B2號公開發(fā)光二極管模塊包括發(fā)光二極管晶片、晶片基板及透鏡。美國專利文獻第8128260B2號公開透鏡具有多個表面及折射部。美國專利文獻第7347590B2號公開透鏡具有多個透鏡部。美國專利文獻第6674096B2號公開發(fā)光二極管封裝的半球狀透光密封材料(transparent encapsulant)具有相對于發(fā)光二極管晶片的凹陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種透鏡及背光模塊，可在薄的光腔厚度中提供均勻的光亮度分布。
[0006]本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進一步的了解。
[0007]為達上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本發(fā)明的一實施例提出一種透鏡，包括一中央部分以及一周圍部分。中央部分具有一第一光學面與一相對于第一光學面的第二光學面。周圍部分以中央部分的一對稱軸為中心，圍繞中央部分。周圍部分具有一內(nèi)折射壁與一相對于內(nèi)折射壁的外折射壁。內(nèi)折射壁連接第一光學面，以形成一凹陷。凹陷用以設置一發(fā)光二極管。外折射壁包括一第一外表面及一第二外表面。第一外表面連接第二光學面，且第二外表面連接第一外表面。以對稱軸為中心，內(nèi)折射壁連接第一光學面處距離對稱軸具有一第一半徑R1。第一外表面連接第二光學面處距離對稱軸具有一第二半徑R2。第二外表面連接第一外表面處距離對稱軸具有一第三半徑R3。第三半徑R3大于第二半徑R2，且第二半徑R2大于或等于第一半徑R1。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分還具有一底面，底面連接第二外表面與內(nèi)折射壁。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，以對稱軸為中心，上述的底面連接第二外表面處距離對稱軸具有一第四半徑R4。第四半徑R4大于第三半徑R3。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一半徑R1、第二半徑R2、第三半徑R3及第四半徑 R4 符合以下條件:0.75〈R3/R4〈0.9,0.6〈R2/R4〈0.75,0.4〈R1/R4〈0.6。
[0011 ] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的底面連接內(nèi)折射壁處距離對稱軸具有一第五半徑R5。第五半徑R5大于或等于第一半徑R1，且第二半徑R2大于或等于第五半徑R5。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)折射壁連接第一光學面處相對底面的一第一垂直高度為H1。第一外表面連接第二光學面處相對底面的一第二垂直高度為H2。第二外表面連接第一外表面處相對底面的一第三垂直高度為H3。第二垂直高度H2大于第三垂直高度H3，第三垂直高度H3大于或等于第一垂直高度H1。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一垂直高度H1、第二垂直高度H2及第三垂直高度 H3 符合以下條件:0.4〈H3/H2〈0.7,0.2〈H1/H2〈0.4。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)折射壁與底面的一法線向量的一夾角為Θ 1。夾角θ 1小于或等于10度，大于或等于0度。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，第一外表面與底面的一法線向量的一夾角為Θ2，第二外表面與底面的一法線向量的一夾角為Θ3。夾角Θ2與夾角Θ 3不相等。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ2與夾角Θ 3大于夾角Θ1。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ 2小于或等于45度，大于0度。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ 3小于或等于45度，大于0度。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，在上述的透鏡的一剖面圖中，第一外表面為一直線或一曲線，第二外表面為一直線或一曲線。
[0020]在本發(fā)明的一實施例中，上述的底面包括多個光學微結(jié)構(gòu)。
[0021]在本發(fā)明的一實施例中，上述的各光學微結(jié)構(gòu)是一相對于底面向外凸的立體錐體。各立體錐體在透鏡的一剖面圖中呈現(xiàn)一三角形。各三角形鄰近底面的兩個夾角各小于45度，大于0度。
[0022]在本發(fā)明的一實施例中，上述的各光學微結(jié)構(gòu)是一相對于底面向外凸的立體球凸。各立體球凸在透鏡的一剖面圖中的一外型輪廓為一劣弧。
[0023]在本發(fā)明的一實施例中，上述的底面為一霧面。
[0024]在本發(fā)明的一實施例中，上述的中央部分的第一光學面與第二光學面為非球面。
[0025]在本發(fā)明的一實施例中，上述的中央部分與周圍部分相對對稱軸旋轉(zhuǎn)對稱。
[0026]在本發(fā)明的一實施例中，外折射壁還包括至少一第三外表面，第三外表面分別連接接第一外表面與第二外表面，第三外表面與底面的一法線向量的一夾角為Θ 5，其中夾角Θ 5小于或等于45度，且大于或等于0度。
[0027]本發(fā)明的一實施例提出一種背光模塊，用以提供一顯模塊一背光源。背光模塊包括一擴散板以及多個發(fā)光單元。發(fā)光單元以一陣列方式排列，設置于一基板上。發(fā)光單元在一方向上以一間隔距離排列，基板與擴散板間隔一光腔厚度。各發(fā)光單兀包括一發(fā)光二極管以及一透鏡。透鏡包括一中央部分以及一周圍部分。中央部分具有一第一光學面與一相對于第一光學面的第二光學面。周圍部分以中央部分的一對稱軸為中心，圍繞中央部分。周圍部分具有一內(nèi)折射壁與一相對于內(nèi)折射壁的外折射壁。內(nèi)折射壁連接第一光學面，以形成一凹陷。凹陷用以設置一發(fā)光二極管。外折射壁包括一第一外表面及一第二外表面。第一外表面連接第二光學面，且第二外表面連接第一外表面。以對稱軸為中心，內(nèi)折射壁連接第一光學面處距離對稱軸具有一第一半徑R1。第一外表面連接第二光學面處距離對稱軸具有一第二半徑R2。第二外表面連接第一外表面處距離對稱軸具有一第三半徑R3。第三半徑R3大于第二半徑R2，且第二半徑R2大于或等于第一半徑R1。光腔厚度與間隔距離的比值小于或等于0.13。
[0028]在本發(fā)明的一實施例中，上述的光腔厚度大于0毫米，且小于或等于10毫米。
[0029]在本發(fā)明的一實施例中，上述的光腔厚度等于10毫米，且間隔距離等于80毫米。
[0030]在本發(fā)明的一實施例中，上述的周圍部分還具有一底面。底面連接第二外表面與內(nèi)折射壁。
[0031]在本發(fā)明的一實施例中，以對稱軸為中心，上述的底面連接第二外表面處距離對稱軸具有一第四半徑R4。第四半徑R4大于第三半徑R3。
[0032]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一半徑R1、第二半徑R2、第三半徑R3及第四半徑 R4 符合以下條件:0.75〈R3/R4〈0.9,0.6〈R2/R4〈0.75,0.4〈R1/R4〈0.6。
[0033]在本發(fā)明的一實施例中，上述的底面連接內(nèi)折射壁處距離對稱軸具有一第五半徑R5。第五半徑R5大于或等于第一半徑R1，且第二半徑R2大于或等于第五半徑R5。
[0034]在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)折射壁連接第一光學面處相對底面的一第一垂直高度為H1。第一外表面連接第二光學面處相對底面的一第二垂直高度為H2。第二外表面連接第一外表面處相對底面的一第三垂直高度為H3。第二垂直高度H2大于第三垂直高度H3，第三垂直高度H3大于或等于第一垂直高度H1。
[0035]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一垂直高度H1、第二垂直高度H2及第三垂直高度 H3 符合以下條件:0.4〈H3/H2〈0.7,0.2〈H1/H2〈0.4。
[0036]在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)折射壁與底面的一法線向量的一夾角為Θ 1。夾角θ 1小于或等于10度，大于或等于0度。
[0037]在本發(fā)明的一實施例中，第一外表面與底面的一法線向量的一夾角為Θ2，第二外表面與底面的一法線向量的一夾角為Θ3。夾角Θ2與夾角Θ 3不相等。
[0038]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ2與夾角Θ 3大于夾角Θ1。
[0039]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ 2小于或等于45度，大于0度。
[0040]在本發(fā)明的一實施例中，上述的夾角Θ 3小于或等于45度，大于0度。
[0041]在本發(fā)明的一實施例中，在上述的透鏡的一剖面圖中，第一外表面為一直線或一曲線，第二外表面為一直線或一曲線。
[0042]在本發(fā)明的一實施例中，上述的底面包括多個光學微結(jié)構(gòu)。
[0043]在本發(fā)明的一實施例中，上述的各光學微結(jié)構(gòu)是一相對于底面向外凸的立體錐體。各立體錐體在透鏡的一剖面圖中呈現(xiàn)一三角形。各三角形鄰近底面的兩個夾角各小于45度，大于0度。
[0044]在本發(fā)明