一种透镜、光源、背光模组及显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种透镜、光源、背光模组及显示装置。

背景技术：

发光二极管(LED)是目前各个领域中常用的光源，在照明领域中发展迅猛。通常在LED上加装LED透镜以对LED输出的光线进行调整，以满足实际光照的需求。

但是现有技术中的LED透镜基本上是常规的折射或反射透镜，这种LED 透镜的光线向LED透镜的四周出射，距离LED较近位置的光线较亮，而距离LED较远位置的光线较弱，无法调整局部光线的强弱，尤其是将具有该 LED透镜的LED光源应用在直下式背光模组中，由于直下式背光模组中 LED光源呈阵列排布，背光模组的四个相邻的呈矩形排布的LED光源的矩形的中心亮度较暗，导致背光模组在整体上形成阵列排布的亮度不足区域的现象。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种透镜、光源、背光模组及显示装置，以解决现有技术中光源局部出光亮度无法调整的问题。

本实用新型提供一种透镜，包括底面和沿所述底面外边缘朝所述底面的同一侧延伸形成的顶面，所述底面具有容纳灯珠的容纳腔，所述顶面具有出光区域，所述出光区域位于所述顶面的圆周面上，在所述出光区域设置有发散机构，所述发散机构用于对入射至所述发散机构的光线朝向指定方向偏折。

可选地，所述发散机构包括至少一个发散单元，所述发散单元包括依次连接的第一出射面、第二出射面、第三出射面；

所述第二出射面为弧形结构，所述第二出射面所在的圆面的圆心位于所述底面的中心轴上；

所述第一出射面与所述第三出射面关于所述第二出射面对称，且所述第一出射面与所述第三出射面均朝向所述容纳腔且偏离所述第二出射面的对称轴设置。

可选地，所述透镜中的光线入射至所述出光区域发生全反射的临界角为第一预设角度，相邻的所述第一出射面与所述第二出射面形成的锐角以及相邻的所述第三出射面与所述第二出射面所成的锐角的角度均小于所述第一预设角度。

可选地，所述发散机构有四个，四个所述发散机构均匀的分设于所述出光区域的圆周面上。

可选地，所述透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。

第二方面，本实用新型还提供了一种光源，包括灯珠和上述透镜，所述灯珠位于所述容纳腔内。

第三方面，本实用新型还提供了一种背光模组，包括上述光源。

第四方面，本实用新型还提供了一种显示装置，包括上述背光模组。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施例的透镜，包括底面和沿底面外边缘朝底面的同一侧延伸形成的顶面，底面具有容纳灯珠的容纳腔，顶面具有出光区域，出光区域位于顶面的圆周面上，在出光区域设置有发散机构，发散机构用于对入射至发散机构的光线朝向指定方向偏折。本实用新型实施例的透镜，可以通过将灯珠设置在容纳腔内，灯珠的光线在进入透镜后，入射至出光区域的发散机构的光线会向指定方向偏折，出射至透镜外，通过发散机构的设置，使光线向指定方向偏折并发散，可以调整指定方向的光线的亮度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种透镜的结构示意图；

图2为图1的A-A截面示意图；

图3为本实用新型实施例的发散单元的局部放大示意图；

图4为现有技术的背光模组的光源排列示意图；

图5为现有技术的背光模组的光源的光线走向示意图；

图6为本实用新型实施例的背光模组的光源的光线走向示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-3所示，本实用新型实施例的透镜包括底面1和沿底面1的外边缘朝向底面1的同一侧延伸形成的顶面2，底面1具有容纳灯珠的容纳腔 11，顶面2具有出光区域，出光区域位于顶面2的圆周面上，在出光区域设置有发散机构21，发散机构21用于入射至发散机构21上的光线朝向指定方向偏折。

可以理解的是，灯珠设置在容纳腔11内，灯珠的光线经容纳腔11的内壁进入透镜内，光线在透镜内入射至出光面的发散机构21时，会向指定方向偏折并发散，使出射的光线的延长线不经过底面1的中心轴，光线向指定方向出射至透镜外，可以调整该方向上光线的亮度。

对于底面1的具体形状本实用新型实施例不做限制，底面可以为圆形、正方形、矩形、多边形等，同样，对于顶面2的具体形状，本实用新型也不做限制。本实用新型实施例的透镜的顶面可以为任意曲面结构，可以包括一个弧形结构，也可以包括多个弧形结构。

可以理解的是，在顶面的出光区域的未设置发散机构的位置，透镜入射至该位置的光线不发生偏折，即入射至该位置的光线与从该位置出射的光线的延长线均通过底面1的中心轴。而上述经过发散机构后的光线的延长线，不经过底面1的中心轴。

本实用新型实施例的透镜，包括底面1和沿底面1外边缘朝向底面同一侧延伸形成的顶面2，底面1具有容纳灯珠的容纳腔11，顶面2具有出光区域，出光区域位于顶面2的圆周面上，在出光区域设置有发散机构21，发散机构21用于对入射至发散机构21的光线朝向指定方向偏折。该透镜，可以通过将灯珠3设置在容纳腔11内，灯珠3的光线在进入透镜后，入射至出光区域的发散机构21的光线会向指定方向偏折，出射至透镜外，通过发散机构的设置，使光线向指定方向偏折并发散，可以调整指定方向的光线的亮度。

具体的，参照图2、图3所示，发散机构21至少包括一个发散单元211，发散单元211包括依次连接的第一出射面2111、第二出射面2112、第三出射面2113。

第二出射面2112为弧形结构，第二出射面2112所在的圆面的圆心位于底面1的中心轴上，这样，光线在入射至第二出射面后，出射的光线的延长线经过底面1的中心轴，即光线不发生偏折。

第一出射面2111与第三出射面2113关于第二出射面2112对称，且第一出射面2111与第三出射面2113均朝向容纳腔11且偏离所述第二出射面 2112的对称轴设置。这样，入射至发散机构21的光线可以经过第一出射面 2111和第三出射面2113向两个方向发散，发散后的光线的延长线不经过底面1的中心轴。

假设透镜中的光线在入射至出光区域发生全反射的临界角为第一预设角度，为了防止光线在入射至第一出射面2111与第三出射面2113上发生全反射，影响出光效率，则相邻的第一出射面2111与第二出射面2112形成的锐角以及相邻的第三出射面2113与第二出射面2112形成的锐角均小于第一预设角度。这样光线在沿垂直于透镜出光区域的圆周面出射时，在第一折射面2111与第三出射面2113不会发生全反射，保证有光线从第一出射面2111 与第三出射面2113出射至透镜外。

可以理解的是，第二出射面2112的横截面为近似直线，其横截面实际为弧面，则第一出射面2111、第三出射面2113分别与第二出射面2112形成的锐角，为第一出射面2111、第三出射面2113分别与第二出射面2112的切线形成夹角。

优选的，透镜的发散机构21可以为四个，且均匀的分设于透镜的出光区域的圆周面上，如图2所示，可以在相互垂直的四个方向上对光线进行发散，改变光的出射方向。

透镜的材料优选为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。PMMA为透镜常用的一种材料，其具有较高的光透过率。

本实用新型实施例还提供了一种光源，包括灯珠和上述实施例的透镜，其中，灯珠位于透镜的容纳腔内。该灯珠可以为LED灯珠。

本实用新型实施例还提供了一种背光模组，包括上述实施例的光源。该光源可以为具有LED灯珠的光源。

通常，现有技术的背光模组的光源100’成矩形阵列排布，如图4、图5 所示，采用现有技术的LED光源，易造成四个呈矩形排布的光源的中心位置处光线较为发散，亮度较暗，相邻光源连线区域附近光线较强，背光模组整体呈阵列排布的亮度不均现象，如图5所示的，A区域光线相对均匀，B 区域光线稀疏。

采用上述实施例的透镜，优选的，透镜的出光面上设置有四个发散机构，发散机构分别位于相邻的光源的连线上，通过发散机构，可以将部分出射至相邻光源连线区域附近的光线向矩形中心位置发散，增加矩形中心位置的光线强度，进而调控背光模组的整体亮度的均一性。

在一具体实施例中，参照图6所示，并结合图2、图3，例如，光源100 成正方形阵列排列，为了将相邻光源连线上的光线发散至正方向的中心，可以将发散机构的区域设置为38°，即发散机构的边缘与出光区域所在圆面的中心的连线所构成的角度为38°，发散机构关于相邻的光源的连线对称。本实施例的透镜的材料可以采用PMMA材料的透镜，透镜的折射率为1.52，则透镜的临界角为42°，当透镜内的光线以小于42°的角入射至出光区域时，不会发生全反射，因此，根据光学几何关系可以计算出，当第一出射面与第二出射面所成的锐角，以及第三出射面与第二出射面所成的锐角均小于 42°，则当透镜中的光线入射至第一出射面和第三出射面时，不会发生全反射，例如可以将其设置为35°角。光线在入射至第一出射面与第三出射面上发生偏转，光线相对于入射角转角65°，转角65°后，光线射入靠近正方形中心的区域，经发散机构发散后，原38°的光线可以被发散为101°，补充了正方形中心的亮度，使整个背光模组亮度均匀。

可以理解的是，为了清晰的示出光线的走向，在图5和图6中，仅示出了部分光线的走向，其他部分光线的走向可以参照示出的光线走向。

本实施例的背光模组，采用上述实施例的光源，可以大大减轻直下式背光模组的整体呈阵列排布的亮度不均现象，提高背光模组整体亮度的均一性，同时，可以减少灯珠的个数，降低背光成本。

本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括上述实施例的背光模组。将上述实施例的背光模组应用于该显示装置中，可以使显示装置显示优良的画面，提升显示质量。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。