光扩散透镜的制作方法

本实用新型涉及一种沿预定方向扩散光的扩散透镜。

背景技术：

发光二极管是射出通过电子和空穴的复合而产生的光的无机半导体元件。近来，发光二极管多样地利用于显示装置、车辆用显示灯、一般照明等各种领域。发光二极管具有寿命长、与现有光源相比功耗低且响应速度快的优点，并且由于这种优点，发光二极管正在快速取代现有光源。

当利用这种发光二极管来使用于显示装置或一般照明等时，可以利用数个乃至数十个发光二极管。当使用如此多的发光二极管时，重要的是使从发光二极管发射的光均匀地发射到显示装置的发光表面。

为了将从发光二极管发出的光扩散到较宽的区域而使用透镜。

近来，为了提高画质，将直下式透镜应用于显示装置。

直下式透镜包括在所有方向上均匀地扩散光的各向同性扩散透镜和在预定方向上集中扩散光的各向异性扩散透镜。

在利用各向同性扩散透镜将光扩散到整个显示器的情况下，需要大量的发光二极管。并且，由于发生从相邻的透镜射出的光的干涉，因此存在仅显示器的中央部分尤其变亮的问题。

当在显示装置中应用各向异性扩散透镜时，可以减少彼此相近的相邻透镜之间的光的干涉，并且可以在其他方向上进一步扩散光。

通常，各向异性扩散透镜的上表面形成为朝上部方向突出的曲面，并且其剖面具有椭圆形的半球形结构。

然而，这种半球形结构的透镜虽然相比于各向同性透镜可以在预定方向上集中光，但是存在扩散的距离受限的问题。

技术实现要素：

本实用新型期望解决的课题在于提供一种能够增加光的扩散距离的光扩散透镜。

据本实用新型的一实施例，提供一种透镜，包括：主体，包含形成于下表面且使光入射的入光部、反射所述光的作为上表面的反射部以及向外部射出所述光的作为位于所述上表面与下表面之间的侧面部的出光部；以及多个腿部，从所述主体的所述下表面向下部方向突出，其中，所述主体的上表面及下表面具有长轴及短轴，所述反射部包括：第一反射面，是从位于长轴的主体的两侧端部朝向短轴而逐渐向所述主体的内部凹陷的结构的曲面，所述入光部包括：第一入光面，是与所述下表面连接而向所述主体内部凹陷的结构的曲面，所述出光部包括：第一出光面，分别位于所述长轴的两个末端；以及第二出光面，连接所述第一出光面。

所述反射面可以是向所述反射部的凹陷空间凸出的曲面。

所述反射部还可以包括：第二反射面，位于所述主体的所述两侧端部与所述第一反射面之间，所述第二反射面是平面。

所述入光部可以沿所述主体的短轴而连续地形成。

所述第一入光面可以是向所述入光部的凹陷空间凸出的曲面。

所述第一入光面可以是向所述主体的内部凹陷的曲面。

所述入光部还可以包括：第二入光面，是从所述第一入光面的下部延伸的曲面，其中，所述第二入光面是向所述主体的内部凹陷的曲面。

在所述入光部中，在所述长轴上利用所述第二入光面构成的内部空间可以具有比利用所述第一入光面构成的内部空间更大的直径。

所述入光部还可以包括：第三入光面，是从所述第二入光面的下部延伸的曲面，所述第三入光面是向所述入光部的内部空间凸出的曲面。

在所述入光部中，利用所述第三入光面构成的内部空间可以具有比利用所述第一入光面及所述第二入光面构成的内部空间更大的直径。

所述第一出光面可以形成为平面。

所述第一出光面与所述长轴可以形成直角或者锐角。

所述第一出光面可以包括：第1-1出光面，连接于所述主体的上表面；以及第1-2出光面，连接于所述主体的下表面，所述第1-1出光面与所述上表面形成直角，所述第1-2出光面与所述下表面形成钝角。

所述第一出光面可以利用曲面构成。

所述出光部还可以包括：第三出光面，是在所述长轴上位于所述主体的两个侧面的平面，所述第三出光面位于所述第一出光面的下部，并且所述第三出光面的下端与所述主体的所述下表面连接。

所述第三出光面从下部到上部而可以向外侧倾斜。

所述第二出光面可以是向外侧凸出的曲面。

所述第二出光面可以利用与所述长轴平行的平面及连接所述平面与第一出光面的曲面构成。

所述主体的所述下表面从边缘到所述入光部而可以向下部方向倾斜。根据本实用新型的实施例的光扩散透镜由于将光沿预定方向集中而能够使光向外部射出。

并且，光扩散透镜由于将光沿预定方向集中而能够使光的扩散距离增加。

附图说明

图1至图4是表示根据本实用新型的一实施例的透镜的示例图。

图5及图6是示出本实施例的透镜的光行进路径的图。

图7是表示现有的各向异性透镜的光扩散的图。

图8是表示本实施例的各向异性透镜的光扩散的图。

图9至图14是表示根据本实用新型的第二实施例的透镜的示例图。

图15及图16是表示根据本实用新型的第三实施例的透镜的示例图。

图17至图19是表示根据本实用新型的第四实施例的透镜的示例图。

图20至图22是表示根据本实用新型的第五实施例的透镜的示例图。

附图标记说明

10、100、200、300、400、500：光扩散透镜

110：主体

120：腿部

130、230、430：入光部

131：入光面

140、440：主体的下表面

150、250、350、550：反射部

151：反射面

160、260、360、560：出光部

161、261、361、561：第一出光面

162、262、362、562：第二出光面

231、431：第一入光面

232、432：第二入光面

233：第三入光面

251、351、551：第一反射面

252、352、552：第二反射面

265：第1-1出光面

266：第1-2出光面

563：第三出光面

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的实施例。为了能够将本实用新型的思想充分传递给本实用新型所属技术领域的通常技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本实用新型并不局限于如下所述的实施例，其可以具体化为其他形态。另外，在附图中，也可能为了方便而夸大示出构成要素的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素，相似的附图标记表示相似的构成要素。

根据本实用新型的一实施例，光扩散透镜包括：主体，包含入光部、反射部、出光部；多个腿部，从所述主体的所述下表面沿下部方向突出。

所述入光部形成于所述主体的下表面，是从发光二极管芯片射出的光入射的部分。所述反射部对应于所述主体的上表面，反射光。所述出光部对应于位于所述主体的所述上表面与所述下表面之间的侧面，是所述光向外部射出的部分。

所述主体的上表面及下表面具有长轴及短轴。

所述反射部包括：第一反射面，是从位于长轴的主体的两侧端部朝向短轴而逐渐向所述主体的内部凹陷的结构的曲面。

所述入光部包括：第一入光面，是与所述下表面连接而向所述主体内部凹陷的结构的曲面。

所述出光部包括：第一出光面，分别位于所述长轴的两个末端；以及第二出光面，连接所述第一出光面。

所述反射面是向所述反射部的凹陷空间凸出的曲面。

所述反射部还可以包括：第二反射面，位于所述主体的所述两侧端部与所述第一反射面之间，此时，所述第二反射面可以是平面。

所述入光部可以沿所述主体的短轴而连续地形成。

所述第一入光面可以是是向所述入光部的凹陷空间凸出的曲面。

所述第一入光面可以是向所述主体的内部凹陷的曲面。

所述入光部还可以包括：第二入光面，是从所述第一入光面的下部延伸的曲面，此时，所述第二入光面可以是向所述主体的内部凹陷的曲面。

在所述入光部中，在所述长轴上利用所述第二入光面构成的内部空间可以具有比利用所述第一入光面构成的内部空间更大的直径。

所述入光部还可以包括：第三入光面，是从所述第二入光面的下部延伸的曲面，所述第三入光面可以是向所述入光部的内部空间凸出的曲面。

在所述入光部中，利用所述第三入光面构成的内部空间可以具有比利用所述第一入光面及所述第二入光面构成的内部空间更大的直径。

所述第一出光面可以形成为平面。

所述第一出光面可以与所述长轴形成直角或者锐角。

所述第一出光面可以包括：第1-1出光面，连接于所述主体的上表面；以及第1-2出光面，连接于所述主体的下表面，所述第1-1出光面可以与所述上表面形成直角，所述第1-2出光面可以与所述下表面形成钝角。

所述第一出光面可以利用曲面构成。

所述出光部还可以包括：第三出光面，是在所述长轴上位于所述主体的两个侧面的平面，所述第三出光面位于所述第一出光面的下部，并且所述第三出光面的下端与所述主体的所述下表面连接。

所述第三出光面可以从下部到上部向外侧倾斜。

所述第二出光面可以是向外侧凸出的曲面。

所述第二出光面可以利用与所述长轴平行的平面及连接所述平面与第一出光面的曲面构成。

所述主体的所述下表面从边缘到所述入光部可以向下部方向倾斜。

在下文中，将通过附图对本实用新型的光扩散透镜进行详细说明。

图1至图4是表示根据本实用新型的一实施例的透镜的示例图。

图1是根据本实用新型的第一实施例的光扩散透镜100的一侧表面图。

图2是根据本实用新型的第一实施例的光扩散透镜100的另一侧表面图。图3是根据本实用新型的第一实施例的光扩散透镜100的立体图。并且，图4是根据本实用新型的第一实施例的光扩散透镜100的底面图。

根据第一实施例的光扩散透镜100包括主体110及支撑主体110的多个腿部120。

腿部120从主体110的下表面140沿下部方向突出。腿部120用于将光扩散透镜100固定于安装有发光二极管芯片的基板。例如，可以通过在腿部120和基板之间夹设粘合剂而将光扩散透镜100固定到基板。或者，可以通过将腿部120插入到基板的槽而将光扩散透镜100固定到基板。

本实用新型的光扩散透镜100具有包括长轴和短轴的剖面，并且是通过长轴扩散光的各向异性结构的光扩散透镜。

主体110包括下表面140、上表面及侧表面。并且，主体110的上表面及下表面是具有长轴及短轴的结构。

在主体110的下表面140形成有从发光二极管芯片射出的光入射的入光部130。即，入光部130被主体110的下表面140包围。

参照图1，入光部130具有从主体110的下表面140向主体110的内部凹陷的结构。

在本实施例中，构成入光部130的入光面131是向凹陷空间凸出的曲面。

参照图4，入光部130沿短轴连续且较长地形成。在入光部130的下部布置有发光二极管芯片。例如，在入光部130的中央可以布置有一个发光二极管芯片。或者，多个发光二极管芯片可以沿较长地形成的入光部130而以预定间隔布置。

发光二极管芯片的光可以借由入光部130的曲面结构的入光面131而广泛扩散，并进入到主体110内部。

参照图1，主体110的下表面140可以形成为在位于长轴的两侧端部与入光部130之间具有倾斜的倾斜面。下表面140从两侧端部朝向入光部130而朝着下方倾斜。

朝向发光二极管芯片的侧部方向的光可以通过主体110的倾斜的下表面140而进入主体110内部。并且，光也可以借由下表面140的倾斜而以朝向主体110的侧表面或上表面的方式折射。

并且，在主体110内部被反射或折射而到达下表面140的光也可以借由下表面140的倾斜而以朝向侧表面或上表面的方式反射。

主体110的上表面构成将通过入光部130入射的光反射的反射部150。即，主体110的上表面是构成反射部150的反射面151。

参照图3，反射部150具有从长轴的两侧端部朝向短轴而逐渐向主体110的内部凹陷的结构。因此，本实施例的光扩散透镜100具有从短轴朝向长轴方向的外侧而厚度逐渐变厚的结构。

参照图1，在本实施例的反射部150中，位于长轴的两侧端部部分的边缘为相互平行的直线，连接两侧端部的边缘构成为曲线。

并且，在本实施例中，反射部150利用与长轴的两侧端部分别连接的曲面形成。此时，反射部150的曲面是朝向反射部150的凹陷空间凸出的结构。

经过入光部130而朝向主体110的上部的光在反射部150被反射而朝向出光部160。

主体110的侧表面位于主体110的上表面与下表面140之间，并且连接上表面和下表面140。在本实施例中，主体110的侧面构成向外部射出光的出光部160。即，主体110的侧表面是构成出光部160的出光面。

出光部160包括第一出光面161及第二出光面162。

第一出光面161是位于长轴上的两个侧表面。参照图2，第一出光面161连接于反射部150的直线边缘，并且形成为平面。

第二出光面162是与连接反射部150的直线边缘的曲线边缘连接的侧表示面。参照图2及图3，第二出光面162构成为向外侧凸出的曲面。

参照图1，第一出光面161具有倾斜度，并且与主体110的下表面140形成钝角。然而，本实用新型的光扩散透镜100的结构并不局限于此结构。本实施例的光扩散透镜100也可以是第一出光面161与长轴或下表面140形成直角或者与主体110的下表面140形成锐角的结构。

图5及图6是示出本实施例的透镜的光行进路径的图。

参照图5及图6，从安装于基板20的发光二极管芯片30发出的光在经过向光扩散透镜100的主体110的向内部凹陷的结构的入光部130时被折射而沿长轴方向扩散。

经过入光部130的光被利用倾斜的曲面构成的反射部150反射，并且朝向光扩散透镜100的出光部160。此时，在第一出光面161及第二出光面162中，光可以集中在靠近第一出光面161的部分而向外部射出。即，本实施例的光扩散透镜100使光在入光部130沿长轴方向进行一次扩散，然后使光从反射部150以集中朝向长轴方向的方式进行二次扩散。因此，光扩散透镜100可以借由反射部150的曲面结构而沿长轴方向集中地射出光。

图7是表示现有的各向异性透镜的光扩散的图。在此，现有的各向异性扩散透镜是半椭圆球结构的透镜。并且，图8是表示本实施例的各向异性的光扩散透镜(图1至图4的100)的光扩散的图。

比较图7及图8，可以看出，相比于现有的各向异性扩散透镜，本实施例的光扩散透镜(图1至图4的100)能够使光以朝向长轴方向集中的方式扩散。

在下文中，当针对另一实施例的光扩散透镜进行说明时，将省略或简化与先前实施例的光扩散透镜的构成相同的构成的说明。因此，对省略或简化说明的结构的详细说明参照先前实施例的说明。

图9至图14是表示根据本实用新型的第二实施例的透镜的示例图。

图9是根据第二实施例的光扩散透镜200的立体图。图10是根据第二实施例的光扩散透镜200的一侧表面图。图11是根据第二实施例的光扩散透镜200的另一侧表面图。图12是根据第二实施例的光扩散透镜200的底面图。图13是根据第二实施例的光扩散透镜200的一侧剖面图。并且，图14是根据第二实施例的光扩散透镜200的另一侧剖面图。

根据第二实施例，光扩散透镜200具有入光部230利用彼此不同的多个曲面构成的结构。

参照图12及图14，入光部230包括第一入光面231、第二入光面232及第三入光面233。

第一入光面231是从入光部230的顶点延伸的面，所述顶点位于经过主体110的中心的垂直轴上。第三入光面233是与主体110的下表面140连接的面。第二入光面232位于第一入光面231与第三入光面233之间，并分别与第一入光面231和第三入光面233连接。

参照图13，第一入光面231利用从入光部230的内部空间向主体110内部凹陷的曲面构成。此时，利用第一入光面231构成的入光部230的内部空间的直径从上部到下部逐渐变大。

第二入光面232的上端与第一入光面231连接，并且利用向主体110内部凹陷的曲面构成。此时，利用第二入光面232构成的入光部230的内部空间的直径从上部到下部逐渐变大。

并且，参照图13，以长轴为基准，基于第二入光面232的内部空间具有比基于第一入光面231的内部空间更大的直径。

参照图14，以短轴为基准，基于第二入光面232的内部空间可以具有略小于或等于基于第一入光面231的内部空间的直径。

第三入光面233的上端与第二入光面232连接，下端与主体110的下表面140连接。第三入光面233利用向入光部230的内部空间或下部方向凸出的曲面构成。此时，利用第三入光面233构成的内部空间的直径从上部到下部逐渐变大。并且，基于第三入光面233的内部空间具有比基于第二入光面232的内部空间更大的直径。

对于第三入光面233而言，其沿主体110的短轴而连续地形成。并且，第二入光面232及第三入光面233位于在主体110的下表面140较长地形成的第一入光面231的中央。

并且，多个第二入光面232及第三入光面233也可以沿第一入光面231形成。在这种情况下，光扩散透镜200可以容纳多个发光二极管芯片。

参照图9和图10，光扩散透镜200的反射部250利用第一反射面251及第二反射面252构成。在此，第一反射面251为曲面，第二反射面252为平面。

第一反射面251利用具有以长轴为基准而从两侧向短轴逐渐凹陷的结构的曲面构成。

第二反射面252布置在第一反射面251与位于长轴的反射部250的两侧端部之间。即，位于反射部250的长轴的两侧端部是第二反射面252的边缘的一部分。并且，第二反射面252可以与经过主体110的中心的垂直轴形成直角。然而，本实施例的光扩散透镜200的结构不限于第二反射面252与主体110的中心垂直轴形成直角的结构。第二反射面252可以是倾斜面。第二反射面252可以朝向第一反射面251而向上方或下方倾斜。

此外，与位于反射单元250的长轴的两侧端部对应的第二反射面252的边缘利用直线形成。

参照图9至图11，光扩散透镜200的出光部260包括第一出光面261及第二出光面262。第一出光面261是分别位于光扩散透镜200的长轴两端的光扩散透镜200的侧表面并且是平面。第二出光面262是连接彼此面对的第一出光面261的光扩散透镜200的侧表面并且是曲面。

第一出光面261包括第1-1出光面265及第1-2出光面266。在本实施例中，第1-1出光面265及第1-2出光面266都是平面。

出光面265与主体110的反射部250连接。并且，第1-2出光面266位于第1-1出光面265的下部并连接于主体110的下表面140。

出光面265和第1-2出光面266可以具有彼此不同的倾斜。例如，如图10所示，第1-1出光面265可以与主体110的长轴形成直角。并且，第1-2出光面266可以从下部到上部而朝向主体110的外侧倾斜，从而可以与主体110的下表面140形成钝角。

图15及图16是表示根据本实用新型的第三实施例的透镜的示例图。

图15是根据第三实施例的光扩散透镜300的立体图。并且，图16是根据第三实施例的光扩散透镜300的平面图。

针对根据该实施例的光扩散透镜300的说明将以与根据第二实施例的光扩散透镜(图9至图14的200)之间的差异为主而进行。

在本实施例中，光扩散透镜300的反射部350包括第一反射面351及第二反射面352。

第一反射面351是越向短轴越向反射部350的凹陷空间突出的曲面。

在本实施例中，第一反射面351具有与主体110的长轴平行的直线边缘的结构。并且，连接第一反射面351的直线边缘和第二反射面352的边缘的边缘部分利用向外侧凸出的曲线构成。

与第二实施例相同，反射面352位于主体110的长轴的两个末端，并且是平面。

在本实施例中，光扩散透镜300的出光部360包括第一出光面361及第二出光面362。

第一出光面361形成为平面，并且与第二反射面352的边缘连接。

出光面362与第一反射面351的边缘连接。因此，第二出光面362中的与第一反射面351的直线边缘连接的部分形成为平面，与曲线边缘连接的部分形成为曲面。

图17至图19是表示根据本实用新型的第四实施例的透镜的示例图。

图17是根据第四实施例的光扩散透镜400的侧面图。图18是根据第四实施例的光扩散透镜400的底面图。并且，图19是根据第四实施例的光扩散透镜400的侧剖面图。

针对根据该实施例的光扩散透镜400，将以与根据第一实施例的光扩散透镜(图1至图4的100)之间的不同点为主进行说明。

与第一实施例的光扩散透镜(图1至图4的100)相比，根据该实施例的光扩散透镜400的下表面440及入光部430的结构有不同之处。

参照图17，主体110的下表面440利用与主体110中心的垂直轴形成直角的平面构成。并且，下表面440可以是形成有入光部430的中央部分比其周边部分更向下部突出的多级结构。

参照图18，入光部430位于主体110的下表面440的中央。

参照图19，入光部430具有利用多个曲面构成的结构。例如，入光部430利用作为曲面的第一入光面431及第二入光面432构成。

第一入光面431是从位于经过主体110的中心的垂直轴的入光部430的顶点延伸的面。

第二入光面432位于第一入光面431的下表面440，一端与第一入光面431连接，另一端与主体110的下表面440连接。

参照图19，第一入光面431及第二入光面432利用向主体110内部凹陷的曲面构成。并且，利用第一入光面431及第二入光面432构成的入光部430的内部空间的直径从上部到下部逐渐变大。此时，基于第二入光面432的内部空间可以具有比基于第一入光面431的内部空间更大的直径。

图20至图22是表示根据本实用新型的第五实施例的透镜的示例图。

图20是根据第五实施例的光扩散透镜500的立体图。图21是根据第五实施例的光扩散透镜500的平面图。并且，图22是根据第五实施例的光扩散透镜500的短轴的侧面图。

与第二实施例的光扩散透镜(图9至图14的200)相比，根据该实施例的光扩散透镜500在反射部550及出光部560的结构方面有不同之处。

反射部550包括第一反射面551及第二反射面552。

在本实施例中，反射部550的剖面为椭圆形。因此，反射部550的边缘均为曲线。因此，如图21中所示，第二反射面552的边缘也均利用曲线构成。

参照图22，出光部560包括第一出光面561、第二出光面562和第三出光面563。第一出光面561和第二出光面562连接到反射部550的边缘并利用曲面构成。在本实施例中，第一出光面561对应于位于长轴的主体110的两个侧面，并且第二出光面562对应于与长轴平行的两个侧面。

出光面563分别布置在长轴的两末端，并且形成为平面。第三出光面563的下端连接到主体110的下表面140的边缘，上端连接到第一出光面561。例如，第三出光面563的上端边缘利用曲线构成，从而可以具有连接到下端边缘的两端的结构。

另外，第三出光面563可以是从下部到上部而朝向外侧逐渐倾斜的倾斜面。

针对本实用新型的光扩散透镜的结构说明了多样的实施例。

本实用新型的多样的实施例的光扩散透镜共同地通过位于下表面的入光部而使发光二极管芯片的光入射，并被作为上表面的反射部反射而向作为侧面的出光部射出。此外，根据多样的实施例的光扩散透镜具有从短轴的中心线上朝向长轴的外侧而厚度逐渐增加的结构。

具有这种结构的光扩散透镜可以使光集中在长轴的两个侧面而射出。因此，与现有的各向同性结构的透镜相比，光扩散透镜可以增加光沿长轴方向到达的距离。

因此，当将本实用新型的光扩散透镜应用于显示装置时，可以减少显示装置的热点及阴影，并且可以提高光均匀性。进而，可以减少应用于显示装置的光扩散透镜的数量，同时可以提高光均匀性。

如上所述，虽然通过参照附图的实施例对本实用新型进行了详细说明，上述的实施例仅以本实用新型的优选例为例进行了说明，不应理解为本实用新型局限于所述实施例，本实用新型的权利范围应被理解为后述的权利要求及其等价概念。