透镜及背光模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种透镜及背光模块，且特别是关于一种可提供均匀光亮度的透镜及背光模块。
【背景技术】
[0002]一般而言，若将发光二极管以一预定距离配置于背光模块的扩散板下，观察者容易在扩散板上观察到不均匀的亮度分布。所述预定距离即光腔厚度(optical distance,0D)。目前可通过增加光腔厚度或增加发光二极管的数量以缩短发光二极管之间排列的间隔距离来解决亮度不均匀的问题。然而增加光腔厚度会增加背光模块整体的厚度，不利于现在薄形化的趋势，而增加发光二极管的数量会提高成本，不合效益。另外，目前也可在发光二极管上配置二次光学透镜使得背光模块在减少发光二极管的数量或是降低光腔厚度时，可解决亮度不均匀的问题。然而现有二次光学透镜在使用上仍有一定光腔厚度的限制，现有二次光学透镜仅能用于大约是25毫米的光腔厚度中。当光腔厚度变小时，请参照图1的背光模块亮度分布示意图，现有二次光学透镜使光线均导向远离发光二极管C(具有二次光学透镜)外的区域A，造成靠近发光二极管C (具有二次光学透镜)附近的区域B的光线不足，形成暗环，成为另一种亮度不均的问题。
[0003]在薄形化的趋势下，现有的二次光学透镜在降低光腔厚度会有上述亮度不均的问题，无法有效降低光腔厚度，因此，如何降低光腔厚度，且兼顾亮度均匀度和品味，实为目前需改善的问题。
[0004]美国专利文献第7549781B2号公开发光二极管模块包括发光二极管晶片、晶片基板及透镜。美国专利文献第8128260B2号公开透镜具有多个表面及折射部。美国专利文献第7347590B2号公开透镜具有多个透镜部。美国专利文献第6674096B2号公开发光二极管封装的半球状透光密封材料(transparent encapsulant)具有相对于发光二极管晶片的凹陷。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种透镜及背光模块，可在薄的光腔厚度中提供均匀的光亮度分布。
[0006]本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
[0007]为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种透镜，包括一中央部分以及一周围部分。中央部分具有一第一光学面与一相对于第一光学面的第二光学面。周围部分以中央部分的一对称轴为中心，围绕中央部分。周围部分具有一内折射壁与一相对于内折射壁的外折射壁。内折射壁连接第一光学面，以形成一凹陷。凹陷用以设置一发光二极管。外折射壁包括一第一外表面及一第二外表面。第一外表面连接第二光学面，且第二外表面连接第一外表面。以对称轴为中心，内折射壁连接第一光学面处距离对称轴具有一第一半径R1。第一外表面连接第二光学面处距离对称轴具有一第二半径R2。第二外表面连接第一外表面处距离对称轴具有一第三半径R3。第三半径R3大于第二半径R2，且第二半径R2大于或等于第一半径R1。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的周围部分还具有一底面，底面连接第二外表面与内折射壁。
[0009]在本发明的一实施例中，以对称轴为中心，上述的底面连接第二外表面处距离对称轴具有一第四半径R4。第四半径R4大于第三半径R3。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一半径R1、第二半径R2、第三半径R3及第四半径 R4 符合以下条件:0.75〈R3/R4〈0.9,0.6〈R2/R4〈0.75,0.4〈R1/R4〈0.6。
[0011 ] 在本发明的一实施例中，上述的底面连接内折射壁处距离对称轴具有一第五半径R5。第五半径R5大于或等于第一半径R1，且第二半径R2大于或等于第五半径R5。
[0012]在本发明的一实施例中，内折射壁连接第一光学面处相对底面的一第一垂直高度为H1。第一外表面连接第二光学面处相对底面的一第二垂直高度为H2。第二外表面连接第一外表面处相对底面的一第三垂直高度为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]在本发明的一实施例中，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 符合以下条件:0.4〈H3/H2〈0.7,0.2〈H1/H2〈0.4。
[0014]在本发明的一实施例中，内折射壁与底面的一法线向量的一夹角为Θ 1。夹角θ 1小于或等于10度，大于或等于0度。
[0015]在本发明的一实施例中，第一外表面与底面的一法线向量的一夹角为Θ2，第二外表面与底面的一法线向量的一夹角为Θ3。夹角Θ2与夹角Θ 3不相等。
[0016]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ2与夹角Θ 3大于夹角Θ1。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ 2小于或等于45度，大于0度。
[0018]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ 3小于或等于45度，大于0度。
[0019]在本发明的一实施例中，在上述的透镜的一剖面图中，第一外表面为一直线或一曲线，第二外表面为一直线或一曲线。
[0020]在本发明的一实施例中，上述的底面包括多个光学微结构。
[0021]在本发明的一实施例中，上述的各光学微结构是一相对于底面向外凸的立体锥体。各立体锥体在透镜的一剖面图中呈现一三角形。各三角形邻近底面的两个夹角各小于45度，大于0度。
[0022]在本发明的一实施例中，上述的各光学微结构是一相对于底面向外凸的立体球凸。各立体球凸在透镜的一剖面图中的一外型轮廓为一劣弧。
[0023]在本发明的一实施例中，上述的底面为一雾面。
[0024]在本发明的一实施例中，上述的中央部分的第一光学面与第二光学面为非球面。
[0025]在本发明的一实施例中，上述的中央部分与周围部分相对对称轴旋转对称。
[0026]在本发明的一实施例中，外折射壁还包括至少一第三外表面，第三外表面分别连接接第一外表面与第二外表面，第三外表面与底面的一法线向量的一夹角为Θ 5，其中夹角Θ 5小于或等于45度，且大于或等于0度。
[0027]本发明的一实施例提出一种背光模块，用以提供一显模块一背光源。背光模块包括一扩散板以及多个发光单元。发光单元以一阵列方式排列，设置于一基板上。发光单元在一方向上以一间隔距离排列，基板与扩散板间隔一光腔厚度。各发光单兀包括一发光二极管以及一透镜。透镜包括一中央部分以及一周围部分。中央部分具有一第一光学面与一相对于第一光学面的第二光学面。周围部分以中央部分的一对称轴为中心，围绕中央部分。周围部分具有一内折射壁与一相对于内折射壁的外折射壁。内折射壁连接第一光学面，以形成一凹陷。凹陷用以设置一发光二极管。外折射壁包括一第一外表面及一第二外表面。第一外表面连接第二光学面，且第二外表面连接第一外表面。以对称轴为中心，内折射壁连接第一光学面处距离对称轴具有一第一半径R1。第一外表面连接第二光学面处距离对称轴具有一第二半径R2。第二外表面连接第一外表面处距离对称轴具有一第三半径R3。第三半径R3大于第二半径R2，且第二半径R2大于或等于第一半径R1。光腔厚度与间隔距离的比值小于或等于0.13。
[0028]在本发明的一实施例中，上述的光腔厚度大于0毫米，且小于或等于10毫米。
[0029]在本发明的一实施例中，上述的光腔厚度等于10毫米，且间隔距离等于80毫米。
[0030]在本发明的一实施例中，上述的周围部分还具有一底面。底面连接第二外表面与内折射壁。
[0031]在本发明的一实施例中，以对称轴为中心，上述的底面连接第二外表面处距离对称轴具有一第四半径R4。第四半径R4大于第三半径R3。
[0032]在本发明的一实施例中，上述的第一半径R1、第二半径R2、第三半径R3及第四半径 R4 符合以下条件:0.75〈R3/R4〈0.9,0.6〈R2/R4〈0.75,0.4〈R1/R4〈0.6。
[0033]在本发明的一实施例中，上述的底面连接内折射壁处距离对称轴具有一第五半径R5。第五半径R5大于或等于第一半径R1，且第二半径R2大于或等于第五半径R5。
[0034]在本发明的一实施例中，内折射壁连接第一光学面处相对底面的一第一垂直高度为H1。第一外表面连接第二光学面处相对底面的一第二垂直高度为H2。第二外表面连接第一外表面处相对底面的一第三垂直高度为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]在本发明的一实施例中，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 符合以下条件:0.4〈H3/H2〈0.7,0.2〈H1/H2〈0.4。
[0036]在本发明的一实施例中，内折射壁与底面的一法线向量的一夹角为Θ 1。夹角θ 1小于或等于10度，大于或等于0度。
[0037]在本发明的一实施例中，第一外表面与底面的一法线向量的一夹角为Θ2，第二外表面与底面的一法线向量的一夹角为Θ3。夹角Θ2与夹角Θ 3不相等。
[0038]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ2与夹角Θ 3大于夹角Θ1。
[0039]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ 2小于或等于45度，大于0度。
[0040]在本发明的一实施例中，上述的夹角Θ 3小于或等于45度，大于0度。
[0041]在本发明的一实施例中，在上述的透镜的一剖面图中，第一外表面为一直线或一曲线，第二外表面为一直线或一曲线。
[0042]在本发明的一实施例中，上述的底面包括多个光学微结构。
[0043]在本发明的一实施例中，上述的各光学微结构是一相对于底面向外凸的立体锥体。各立体锥体在透镜的一剖面图中呈现一三角形。各三角形邻近底面的两个夹角各小于45度，大于0度。
[0044]在本发明