发光装置及应用其的背光模块与液晶显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光源，且特别是涉及一种发光装置及应用其的背光模块与液晶显示装置。
【背景技术】
[0002]背光模块主要用于显示器中，以做为显示器的背光源。为了节省电力，背光模块以阵列排列的发光二极管(LED)为主，然而发光二极管的亮度分布不均，常常会因为发光二极管的亮度过度集中而产生光苞(hot spot)，而两相邻的发光二极管之间的区域会因为亮度不均匀而出现暗区，影响背光模块的光均匀性(均齐度)。此外，在发光二极管的发光区域内，相对于中心轴以较小角度出射的光线大多集中在中央区域，因而中央区域的亮度明显大于周围区域的亮度，若为了改善光均匀性的问题，必须增加扩散片的数量，不仅增加背光模块的制作工艺，且造成背光模块的成本增加。因此，传统的背光模块的缺陷有待改善。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种发光装置及应用其的背光模块与液晶显示装置，用于改善发光装置的光均匀性。
[0004]根据本发明的一方面，提出一种发光装置，包括一发光元件以及二次光学元件。发光元件具有一出光面。二次光学元件具有一出光面、一入光面以及一底面，底面自入光面延伸并与出光面连接。出光面对称于发光元件的一光轴，其中出光面包含一平面部、一外凸曲面部，平面部位于出光面的中央，外凸曲面部位于平面部的外围。入光面为一内凹曲面，且对称于光轴并包含一第一曲面、一第二曲面，形成一圆锥形内凹开口，以容纳发光元件，其中第一曲面位于入光面的中央，第二曲面连接于底面。第一曲面具有一第一曲率半径(R1)，第二曲面具有一第二曲率半径(R2)，第一曲率半径与第二曲率半径为不同。
[0005]根据本发明的一方面，提出一种背光模块，包括:一灯箱；一电路板设置于灯箱内；上述的发光装置，呈阵列排列，并配置于电路板上；以及一光学膜片，覆盖上述的发光
目-ο
[0006]根据本发明的一方面，提出一种液晶显7Κ器，包括:一液晶显7Κ面板；一灯箱；一电路板设置于灯箱内；上述的发光装置，呈阵列排列，并配置于电路板上；以及一光学膜片，覆盖上述的发光装置，且光学膜片位于液晶显示面板与灯箱之间。
[0007]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下:
【附图说明】
[0008]图1Α为本发明一实施例的发光装置的元件分解图；
[0009]图1Β为图1Α的二次光学元件的底视图；
[0010]图1C为图1Α的二次光学元件沿着Α-Α线的剖面示意图；
[0011]图1D为二次光学元件的内凹曲面的曲率设计的示意图；
[0012]图2为由光源中心点0发出的光线的光路图；
[0013]图3A为经由传统光学元件射出的光线的辉度相对于出光角度的曲线图；
[0014]图3B为经由本发明的二次光学元件射出的光线的辉度相对于出光角度的曲线图；
[0015]图4为本发明一实施例的背光模块的元件分解图；
[0016]图5为本发明一实施例的液晶显示装置的元件分解图。
[0017]符号说明
[0018]10:背光模块
[0019]20:液晶显示装置
[0020]100:发光装置
[0021]110:发光元件
[0022]111:光出射面
[0023]120: 二次光学元件
[0024]121:平坦面
[0025]121a:外连接部
[0026]122:外凸曲面部
[0027]123:底面
[0028]124:入光面
[0029]125:第一曲面
[0030]126:第二曲面
[0031]127:圆锥形内凹开口
[0032]128:出光面
[0033]130:电路板
[0034]140:灯箱
[0035]150:光学膜片
[0036]200:液晶显示面板
[0037]C:光轴
[0038]0:光源中心点
[0039]T:顶点
[0040]Hmin:最小值
[0041]S:内连接部
[0042]R1:第一曲率半径
[0043]R2:第二曲率半径
[0044]R3:第三曲率半径
[0045]L1:第一光线
[0046]L2:第二光线
[0047]L3:第三光线
[0048]L4:第四光线
【具体实施方式】
[0049]以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
[0050]请参照图1A?图1C，其中图1A绘示依照本发明一实施例的发光装置100的元件分解图，图1B绘示图1A的二次光学元件120的底视图，图1C绘示图1A的二次光学元件120沿着A-A线的剖面示意图。发光装置100包括一发光元件110以及一覆盖于发光元件110上方的二次光学元件120。二次光学元件120为一透镜，其折射率例如介于1.45?1.65之间，透镜的材质可为聚甲基丙烯酸甲酯等的透明材料，可将发光元件110发出的光线导向远离光轴C的方向。在一实施例中，发光元件110可为发光二极管或其他半导体发光元件。
[0051]在图1A及图1B中，二次光学元件120的出光面128包含一平面部121以及一外凸曲面部122。平面部121位于出光面128的中央，外凸曲面部122位于平面部121的外围。此外，当二次光学元件120配置发光元件110上时，二次光学元件120的出光面128对称于发光元件110的一光轴C，且入光面124对称于光轴C并包含一第一曲面125以及一第二曲面126。第一曲面125位于入光面124的中央，第二曲面126连接于底面123。入光面124形成一内凹开口 127，以容纳发光元件110。此外，二次光学元件120的底面123自入光面124延伸并与出光面128连接。
[0052]另外，在图1A及图1B中，出光面128包含一外连接部121a，且外连接部121a连接平面部121以及外凸曲面部122。入光面124包含一内连接部S，且内连接部S连接第一曲面125以及第二曲面126。在一实施例中，内连接部S分别与第一曲面125与第二曲面126相切。此外，外连接部121a的曲率半径为渐变的曲率半径。在一实施例中，外连接部121a的曲率半径由平面部121往外凸曲面部122渐减，以使外连接部121a平顺地连接于平面部121与外凸曲面部122之间。
[0053]发光元件110具有一光出射面111，且发光元件110的光源中心点0大致上位于光轴c上，由光源中心点0发出的光线大致上对称光轴C，并经由内凹开口 127入射至二次光学元件120的内部。在图1B及图1C中，且内凹开口 127的尺寸由上而下依序增加，以形成一上窄下宽的对称开口结构。
[0054]此外，入光面124具有一顶点T，位于光轴C上，且平面部121的中心与顶点T之间具有一最小距离。如图1C所示，二次光学元件120的厚度于平面部121的中心与入光面124的顶点T之间具有一最小值Hmin，以避免二次光学元件120破孔。
[0055]请参照图1D，其绘示二次光学元件120的内凹曲面124的曲率设计。具体而言，第一曲面125具有第一曲率半径R1，第二曲面126具有第二曲率半径R2，其中第一曲率半径R1与第二曲率半径R2不同。第一曲率半径R1例如大于第二曲率半径R2。在一实施例中，第一曲率半径R1的范围介于4mm?20mm之间，而第二曲率半径R2的范围介于0.5mm?2.7mm之间。例如:第一曲率半径R1介于8mm?10mm之间，而第二曲率半径R2介于2mm?2.5mm之间。优选地，第二曲率半径R2可随着第一曲率半径R1调整，例如随着第一曲率半径R1的增加而增加，或随着第一曲率半径R1的减少而减少，或与上述的情形相反，本发明对此不加以限制。
[0056]此外，在图1D中，外凸曲面部122具有一第三曲率半径R3，其可介于第一曲率半径R1与第二曲率半径R2之间。例如:第一曲率半径R1介于8mm?10mm，而第二曲率半径R2介于2mm?2.5mm,而第三曲率半径R3介于5_?6_之间。
[0057]如图1D所示，第一曲面125的曲率中心