多向折射式背光透鏡及基于該透鏡的直下式背光模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光學(xué)透鏡領(lǐng)域，尤其涉及多向折射式背光透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (發(fā)光二極管)搭配透鏡和擴(kuò)散板，增光膜等組成的直下式液晶背光模組由于其節(jié)能，使用壽命長，組裝維護(hù)方便，成本低廉，色彩表現(xiàn)好的優(yōu)勢已經(jīng)在液晶電視和液晶顯示屏以及平板照明燈具中廣泛使用。LED直下式背光已經(jīng)超越CCFL冷陰極管和LED側(cè)入式背光成為上述產(chǎn)品的首選，市場需求量持續(xù)增長。但是，隨著消費(fèi)者對液晶屏幕以及液晶電視的輕薄化要求，以及電視，屏幕整機(jī)廠商對背光模組的成本控制(大幅度減少LED數(shù)量)的要求，現(xiàn)有的LED直下式背光越來越難以滿足整機(jī)廠商的要求。經(jīng)分析，作為LED直下式液晶背光模組中最重要零件的二次光學(xué)透鏡的性能不足導(dǎo)致了的上述問題的產(chǎn)生。目前，市場主流的LED直下式背光二次光學(xué)透鏡有2種方式:一是如圖1-1至圖1-3所示的折射式；二是如圖2-1至圖2-3所示的反射式。根據(jù)圖1-1至圖1-3、圖2-1至圖2_3中的基本結(jié)構(gòu)和實(shí)際情況，LED所發(fā)光經(jīng)過上列二次光學(xué)透鏡的折射和反射，由于二次光學(xué)透鏡本身的結(jié)構(gòu)限制，導(dǎo)致光線只能按照徑向單向折射，因此，其出射光斑形狀為圓形光斑。我們知道，LED背光以及平板照明燈具為通過在屏幕(出光板)后方將LED和二次光學(xué)透鏡按照一定距離以矩陣方式排列，LED所發(fā)出的光經(jīng)過二次光學(xué)透鏡的折射，以廣角度投射到屏幕(出光板)，從而在一定距離的屏幕(出光板)上實(shí)現(xiàn)均勻的平面光出射。由于直下式背光矩陣排列的特性和上列二次光學(xué)透鏡出射光斑為圓形的特性，從而形成了 2個(gè)明顯的缺陷，影響了背光模組的質(zhì)量提升:1、圓形光斑在矩陣交交接處產(chǎn)生的光斑交接處暗區(qū)；2、矩陣排列X，Y向?yàn)榉堑染嗯帕袝r(shí)容易產(chǎn)生條與條或者列與列之間的條狀明暗帶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種光線可以在ZX、ZY平面折射，同時(shí)也可以在XY平面折射的具有兩方向折射的多向折射式背光透鏡。XYZ分別是空間直角坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸。
[0004]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種能形成一個(gè)由多個(gè)矩形光斑疊加混合的均勻平面出射光的直下式背光模組。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:多向折射式背光透鏡，其特征在于，包括長方形基體，所述基體下平面中心設(shè)有錐狀盲孔，所述基體上平面向上延伸出一個(gè)中心位置凹陷的自由曲面凸臺(tái)。
[0006]優(yōu)選的，所述錐狀盲孔為橢圓截面的錐狀盲孔。
[0007]優(yōu)選的，所述錐狀盲孔為圓形截面的錐狀盲孔。
[0008]優(yōu)選的，所述橢圓截面的長軸對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)的短邊，所述橢圓截面的短軸對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)的長邊。
[0009]優(yōu)選的，所述長方形基體四個(gè)角為圓角。
[0010]優(yōu)選的，所述長方形基體四角均分布有一個(gè)連接孔，所述連接孔為圓柱形或者圓錐形。
[0011]—種直下式背光模組，包括LED燈以及多向折射式背光透鏡，所述多向折射式背光透鏡覆蓋于所述LED燈之上，所述多向折射式背光透鏡與所述LED燈組合后矩陣排列。
[0012]本實(shí)用新型提供的多向折射式背光透鏡，包括長方形基體，所述基體下平面中心設(shè)有錐狀盲孔，所述基體上平面向上延伸出一個(gè)中心位置凹陷的自由曲面凸臺(tái)，LED發(fā)出的光經(jīng)過錐狀盲孔射入，由于自由曲面曲率和曲面法線的變化，光經(jīng)過入射面沿ZX，ZY平面折射，同時(shí)，由于錐狀入射孔存在曲率和曲面法相的變化，入射光還會(huì)在XY平面產(chǎn)生折射，經(jīng)過折射的光再通過表面的自由曲面折射出射，同理，由于上表面的自由曲面體的曲率和曲面法向的變化，光經(jīng)過自由曲面會(huì)形成XZ或者YZ以及XY平面的二方向折射，最后出射出均勻的矩形光斑。
[0013]本實(shí)用新型一種直下式背光模組，將所述多向折射式背光透鏡LED燈組合后，長方形基體可以按照一定距離矩陣排列，從而在背光模組的屏幕(出光板)上形成一個(gè)有多個(gè)矩形光板疊加混合的均勻平面出射光，解決了圓形光斑矩陣交接處暗區(qū)和條狀明暗帶的問題。
[0014]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實(shí)用新型的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0015]圖1-1是現(xiàn)有技術(shù)中折射式背光二次光學(xué)透鏡后視示意圖。
[0016]圖1-2是現(xiàn)有技術(shù)中折射式背光二次光學(xué)透鏡剖視示意圖。
[0017]圖1-3是現(xiàn)有技術(shù)中折射式背光二次光學(xué)透鏡主視示意圖。
[0018]圖2-1是現(xiàn)有技術(shù)中反射式背光二次光學(xué)透鏡后視示意圖。
[0019]圖2-2是現(xiàn)有技術(shù)中反射式背光二次光學(xué)透鏡剖視示意圖。
[0020]圖2-3是現(xiàn)有技術(shù)中反射式背光二次光學(xué)透鏡主視示意圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型多向折射式背光透鏡主視圖。
[0022]圖4是本實(shí)用新型多向折射式背光透鏡剖視圖。
[0023]圖5是本實(shí)用新型多向折射式背光透鏡橢圓截面與凸臺(tái)方向位置示意圖。
[0024]圖6是本實(shí)用新型直下式背光模組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中:1、基體；11、光入射面；12、光出射面；2、自由曲面凸臺(tái)；3、錐狀盲孔；4、連接孔山1、自由曲面凸臺(tái)長邊；L2、自由曲面凸臺(tái)短邊；AB、橢圓截面長軸；CD、橢圓截面短軸；01、多向折射式背光透鏡；02、LED燈。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0027]本實(shí)用新型提供的多向折射式背光透鏡，為了解決上述二次光學(xué)透鏡的缺陷，本實(shí)用新型提出了一種光線可以在ZX，ZY平面折射，同時(shí)可以在XY平面折射的具有量方向折射的多向折射式背光透鏡。XYZ分別是空間直角坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸。如圖3、圖4、所示，本實(shí)用新型為包括長方形基體1，基體I下平面中心設(shè)錐狀盲孔3，從長方形基體I上表面上延伸出一輪廓類似矩形，四周有圓角的，從四周逐漸向中心升高，在接近中心位置凹陷的自由曲面凸臺(tái)2，自由曲面凸臺(tái)2為左、右，上、下對稱的規(guī)則曲面。錐狀盲孔內(nèi)壁為光入射面11，光從光入射面11入射，從光出射面12射出，由于曲率的變化和曲面法向變化，光經(jīng)過入射面沿ZX，ZY平面折射，同時(shí)，由于入射孔的截面為橢圓形，存在曲率和曲面法向的變化，入射光還會(huì)在XY平面產(chǎn)生折射。經(jīng)過折射的光再通過上表面的自由曲面體的折射出射，同理，由于上表面的自由曲面體的曲率和曲面法向的變化，光經(jīng)過自由曲面會(huì)形成XZ或者YZ以及XY平面的二方向折射，形成射出均勻的矩形光斑。
[0028]如圖5所示，圖中箭頭表示一條光線折射路線，錐狀盲孔為橢圓截面的錐狀盲孔，所述橢圓截面的長軸AB對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)短邊L2，所述橢圓截面的短軸CD對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)長邊LI，使得出射光斑為矩形或更為類似矩形或正方形。
[0029]錐狀盲孔也可以為圓形截面的錐狀盲孔，圓形截面的錐狀盲孔在加工時(shí)比橢圓截面的錐狀盲孔更方便加工，也同樣能夠起到二方向折射的作用，只是在效果方面存在差異。
[0030]如圖3所示，所述長方形基體I四個(gè)角為圓角。
[0031]如圖3、圖6所示，圖6中箭頭表示一條光線折射路線，長方形基體I的四角均分布有一個(gè)連接孔4，所述連接孔4為圓柱形或者圓錐形，用于固定所述多向折射式背光透鏡Ol0
[0032]—種直下式背光模組，包括LED燈02以及多向折射式背光透鏡01，所述多向折射式背光透鏡01覆蓋于所述LED燈02之上，所述多向折射式背光透鏡01與所述LED燈02
組合后矩陣排列。
[0033]將背光模組中LED燈02與本多向折射式背光透鏡01組合，按一定距離，矩陣排列，從而在背光模組的屏幕(出光板)上形成一個(gè)由多個(gè)矩形光斑疊加混合的均勻平面出射光，解決了矩陣交接處暗區(qū)和條狀明暗帶的問題。
[0034]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多向折射式背光透鏡，其特征在于，包括長方形基體，所述基體下平面中心設(shè)有錐狀盲孔，所述基體上平面向上延伸出一個(gè)中心位置凹陷的自由曲面凸臺(tái)。2.如權(quán)利要求1所述的多向折射式背光透鏡，其特征在于，所述錐狀盲孔為橢圓截面的錐狀盲孔。3.如權(quán)利要求1所述的多向折射式背光透鏡，其特征在于，所述錐狀盲孔為圓形截面的錐狀盲孔。4.如權(quán)利要求2所述的多向折射式背光透鏡，其特征在于，所述橢圓截面的長軸對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)的短邊，所述橢圓截面的短軸對應(yīng)所述自由曲面凸臺(tái)的長邊。5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的多向折射式背光透鏡，其特征在于，所述長方形基體四個(gè)角為圓角。6.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的多向折射式背光透鏡，其特征在于，所述長方形基體四角均分布有一個(gè)連接孔，所述連接孔為圓柱形或者圓錐形。7.—種直下式背光模組，其特征在于，包括LED燈以及如權(quán)利要求1所述的多向折射式背光透鏡，所述多向折射式背光透鏡覆蓋于所述LED燈之上，所述多向折射式背光透鏡與所述LED燈組合后矩陣排列。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種多向折射式背光透鏡及基于該透鏡的直下式背光模組，本實(shí)用新型提供的多向折射式背光透鏡，包括長方形基體，所述基體下平面中心設(shè)有錐狀盲孔，所述基體上平面向上延伸出一個(gè)中心位置凹陷的自由曲面凸臺(tái)，LED發(fā)出的光經(jīng)過錐狀盲孔射入，由于自由曲面曲率和曲面法線的變化，光經(jīng)過入射面沿ZX,ZY平面折射，同時(shí)，由于錐狀入射孔存在曲率和曲面法相的變化，入射光還會(huì)在XY平面產(chǎn)生折射，經(jīng)過折射的光再通過表面的自由曲面折射出射，同理，由于上表面的自由曲面體的曲率和曲面法向的變化，光經(jīng)過自由曲面會(huì)形成XZ或者YZ以及XY平面的二方向折射，最后出射出均勻的矩形光斑。
【IPC分類】F21V5/04, F21Y101/02
【公開號(hào)】CN204678254
【申請?zhí)枴緾N201520235871
【發(fā)明人】蔣禮旺
【申請人】東莞市歐科光電科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月20日