专利名称：形成正方形光形之光学透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学透镜之技术领域，特别涉及关于一种形成正方形光形之光学透镜，以利用二次光学原理调整原发光源之发光角度、光度分布与照度分布，使之呈现均匀光强度之照明效果。
背景技术：
由于液晶显示器是一种不具有自发光功能之被动式显示装置，故需加装背光模块以提供显示面板所需之显示光源，如此，背光模块产生之面光源是否具足够且均匀之亮度即直接影响液晶显示器的显示质量。目前，背光模块依其结构可分为侧光式及直下式(Direct Type Backlight)两种,其中，直下式背光模块因具有高光照均勻度、良好的出光视角、高光能利用率、简易的组装结构，及可快速微调画面区域明暗以大幅提升动态对比度等特点而广泛应用于大尺寸液晶显示器中。而且，LED具有发光效率高、寿命长及耗电量低等特性而成为背光模块之应用光源首选。现知直下式背光模块透过矩阵排列的方式将复数个LED光源及复数个光学透镜装设于一基板上，并以一适当距离将一扩散板(Diffusion Plate)覆盖于该等光学透镜之出光面上，供以均匀分散各该LED光源所发射光之光径，即混光后投射至显示面板上而提供亮度均匀之面光源。然而，如图1所示，为已知直下式背光模块于扩散板上之投射光形示意图，各该LED光源经该光学透镜后，于该扩散板上形成一圆形光形1，藉散布之该等圆形光形I构成背光模块需求之光照范围。然而，该等圆形光形I间之邻接处形成有照明区域相互交集之亮部10及无照明区域之暗部11，如此，相互交错之亮部10及暗部11将影响背光模块之光匀度并降低混光效果。再者，液晶显示器变换画面中亮暗区域时将影响邻近画面区域的灰阶层次而造成微模糊(Blooming)现象，降低画面影像之清晰度及饱合度。因此，利用光学透镜改变原LED光源之圆形光形，以形成可紧密相接排列之正方形光形，以改善应用装置之光照均匀度及混光效果，即为本发明之目的。同时，对于其它照明相关领域有利用矩形光型之必要者，亦可结合本发明为其适用，而使光照区域与实施范围效率大幅提升。
实用新型内容有鉴于现有技术的问题，本实用新型之目的在于提供一种形成正方形光形之光学透镜，使适应用于液晶显示器之背光源内或于照明领域中适应矩形光型环境之需求者，以改善照射范围之全域光照强度。根据本实用新型的目的，该形成正方形光形之光学透镜具有一透镜本体，且该透镜本体之顶部设有一出光面，底部设有一入光面，又该入光面之中心处凹设形成一容置空间，供以容置一发光源，其特征在于:该入光面之一边缘线封闭围绕而略呈一正方形几何图形，且该正方形几何图形之边角呈圆弧状之设置，该发光源所射出之光经该透镜本体后，投射至一目标投射面而呈现一正方形光形。[0007]其中，该目标投射面设置于一背光模块中之一扩散板上，且该光学透镜更包括至少合体，该卡合体设于该透镜本体之底部，供以相对于一 LED基板相互卡合固定。并且，该出光面之中心部位是向下凹陷而形成一凹点，以均匀该发光源投射至该目标投射面上之光照辐度。为确保光形之正方形形状，该入光面投影至该出光面处之相对位置，该正方形几何图形之边角处对应之该出光面处之发散角度大于等于该正方形几何图形之非边角处对应之该出光面处发散角度。如此，当该光学透镜应用于该背光模块而为复数使用型态时，即可藉该等光学透镜形成相接排列之正方形光形，以提升该背光模块之全屏光均度，进而提升应用液晶显器之混光效果。另外于照明领域中，亦可满足须以矩形光型实现之环境要求。
图1为已知直下式背光模块于扩散板上之投射光形示意图。图2为本实用新型较佳实施例之示意图。图3为本实用新型较佳实施例之俯视图。图4为本实用新型较佳实施例之剖视图。图5为本实用新型较佳实施例之光迹图。图6为本实用新型较佳实施例之一配光曲线图。图7为本实用新型较佳实施例之另一配光曲线图。图8为本实用新型较佳实施例之辐照度图。图9为本实用新型较佳实施例应用于背光模块时之使用示意图。图10为本实用新型较佳实施例应用于背光模块时于扩散板上之投射光形示意图。
具体实施方式
请参阅图2 5，其分别为本实用新型较佳实施例之示意图、俯视图、剖视图及光迹图。如图所示，形成正方形光形之该光学透镜2具有一透镜本体20及三个卡合体21，该透镜本体20之顶部设有一出光面200，其底部则设有一入光面201及该等卡合体21。该入光面201之中心处凹设形成一容置空间，该容置空间似圆锥状空间结构而底部宽顶部较窄，供以容置一发光源3。该等卡合体21供以相对于一 LED基板4相互卡合固定，且可采等距排列的方式绕设该容置空间以提供稳定之支撑力，使提升该光学透镜2之适用性。又，该入光面201之一边缘线封闭围绕而略呈一正方形几何图形，该正方形几何图形之边角呈圆弧状之设置，使该透镜本体20略呈立方体结构。如此，该发光源3所射出之光经该透镜本体20而投射至一目标投射面，即可获得如图6 8，其分别为本发明较佳实施例之一配光曲线图、另一配光曲线图及辐照度图，所呈现一正方形光形之光照效果，且以发光角度45 225°之一第一轴线I1视之,该正方形光形之相对两周边处约呈75%之相对强度(Relatively Intensity),而以发光角度O 180°之一第二轴线I2视之,该正方形光形之相对两边角处约呈100%之相对强度。换言之，该目标投射面可为该入光面201投影至该出光面200处之相对位置，并且，该正方形几何图形之边角处对应之该出光面200处之发散角度大于等于该正方形几何图形之非边角处对应之该出光面200处发散角度，以确实维持光形呈正方形，使避免因该正方形几何图形之周边处具有较大发散角度而造成光形变形，如圆形光形。并且，为提升该发光源3投射至该目标投射面上之光照均匀度，该出光面200之中心部位向下凹陷而形成一凹点，以使具有较尖锐端角之该凹点进一步反射该发光源3投射至该出光面200中心部之光，以调整部分光线路径而重新分配该发光源3之光度分布。请一并参阅图9、10，其分别为本实用新型较佳实施例应用于背光模块时之使用示意图及其于扩散板上之投射光形示意图。如图所示，该光学透镜2适用于一直下式背光模块5中，且该背光模块5供以用于液晶显示器中而提供照明光源予一显示模块(图未示)。该背光模块5具有一基板50、复数个LED光源51、一扩散板52及对应该等LED光源51设置之该等光学透镜2，该等LED光源51成矩阵式排列置于该基板50上后，且该等光学透镜2以呈圆柱状之该等卡合体21固设于该基板50上，并使该等LED光源51分别套置于该等容置空间内。又，该扩散板52以一适当距离罩覆于该等光学透镜2，用以发散该等LED光源51经该等光学透镜2所发射之光后传送至该显示模块。如此，透过该等光学透镜2进行二次光学之折射与反射，该等LED光源51所投射之光将于该扩散板52，即该目标投射面上分别成形为一正方形光形520。由于，该等正方形光形520分别具有相同大小之周边，故可于该扩散板52上形成相互紧密邻接之分布设置。换言之，各该正方形光形520交接处将无亮暗处差异的产生，以使该背光模块5呈现全屏均匀之辉度，藉此改善液晶显示器之画面色彩饱和度及清昕度，进而满足消费者在视讯娱乐上的需求。以上所述仅为举例性之较佳实施例，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之申请专利范围中。
权利要求1.一种形成正方形光形之光学透镜，其特征在于:其包括一透镜本体，且该透镜本体之顶部设有一出光面，底部设有一入光面，又该入光面之中心处凹设形成一容置空间，供以容置一发光源，该入光面之一边缘线是封闭围绕而略呈一正方形几何图形，且该正方形几何图形之边角呈圆弧状之设置，该发光源所射出之光经该透镜本体后，投射至一目标投射面而呈现一正方形光形。
2.根据权利要求1所述的形成正方形光形之光学透镜，其特征在于:所述入光面投影至该出光面处之相对位置，该正方形几何图形之边角处对应之该出光面处之发散角度大于等于该正方形几何图形之非边角处对应之该出光面处发散角度。
3.根据权利要求1所述的形成正方形光形之光学透镜，其特征在于:所述出光面之中心部位向下凹陷而形成一凹点。
4.根据权利要求1-3所述的形成正方形光形之光学透镜，其特征在于:所述目标投射面设置于一背光模块中之一扩散板上。
5.根据权利要求1所述的形成正方形光形之光学透镜，其特征在于:更包括至少一卡合体，该卡合体设于该透镜本体之底部，供以相对于一 LED基板相互卡合固定。
专利摘要一种形成正方形光形之光学透镜，其特征在于其包括一透镜本体，且该透镜本体之顶部设有一出光面，底部设有一入光面，又该入光面之中心处凹设形成一容置空间，供以容置一发光源，该入光面之一边缘线是封闭围绕而略呈一正方形几何图形，且该正方形几何图形之边角呈圆弧状之设置，该发光源所射出之光经该透镜本体后，投射至一目标投射面而呈现一正方形光形。
文档编号F21V5/04GK202938235SQ20122055129
公开日2013年5月15日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者唐德龙, 黄韦强, 魏志铭 申请人:扬州雷笛克光学有限公司