CN100472269C - 背光组件的碟形透镜与点状光源 - Google Patents

背光组件的碟形透镜与点状光源 Download PDF

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Abstract

一种背光组件的碟形透镜与点状光源，其中背光组件包括一反射片，至少一位于该反射片的上的点状光源，以及包覆该点状光源的一碟形透镜。该碟形透镜包括一透射面，该透射面是为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形；一反射面，该反射面是为该透镜的上表面且其剖面为上弧形；环形侧边，该环形侧边连接该反射面及该透射面侧边；以及一散射面，该散射面是为一形成于该反射面的中间部位的凸圆。另外，该碟形透镜与发光半导体组件封装成一发光二极管组件，以提供均匀的背光。

Description

背光组件的碟形透镜与点状光源
本发明是中国发明专利申请(申请号：200510051624.7，申请日：2005年2月8日，发明名称：背光组件的碟形透镜与点状光源)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种背光组件的光源及其透镜，特别是涉及用于液晶显示器的直下式背光组件的点状光源及其碟形透镜。
背景技术
随着工艺条件的进步，发光二极管(LED，light emitting diode)的发光效率以及发光功率都有长足的进步，因此发光二极管应用于液晶显示器的背光组件已经从中、小尺寸的侧边入光方式，朝向使用发光二极管阵列(LED array)的中、大型直下式背光组件。由于直下式背光组件最大的重点就是将光源轮廓消除，使画面的辉度能够更加均匀。然而，由于发光二极管是点光源，若要消除光源轮廓造成的辉度不均，通常以增加背光组件厚度的方式解决，例如增加光源与扩散片的距离，或是增加扩散片的厚度与雾状度(Haze)。
参阅图1，背光组件1具有扩散片11、反射片13以及点状光源14。点状光源14设于扩散片11以及反射片13之间，其所发出的部份光线通过反射片13将光线向上反射，再通过扩散片11以消除点状光源14的轮廓。
公知背光组件1的问题在于，点状光源14与背景的反射片13明暗差异太大，若要解决此问题则须将点状光源14与扩散片11的距离d增加，如此设计会使液晶显示器的厚度增加，与目前追求显示器体积轻薄的观念背道而驰。
再参阅图2，解决背光组件1的点状光源14与背景的反射片13明暗差异太大的问题，也可通过增加扩散片11a的方法。也即，在原本扩散片11上重复迭上扩散片11a，利用增加扩散片11、11a的厚度，将点状光源14的轮廓打散，达到画面辉度均匀的目的。不过，增加扩散片11a不但使成本增加，同时也会使背光组件1的厚度增加。不仅如此，由于扩散片11、11a的光透射率低，重迭使用后，使光能利用率更为降低。故要达到大尺寸显示器所需要的辉度就必须使用更多的点状光源14。
另外，参阅图3，该图为美国专利号第6679621号「SIDE EMITTING LEDAND LENS」专利说明书的实施例。透镜15包括一呈漏斗形的第一部件151以及设于透镜下方的第二部件152，其中第一部件151上设有一反射面153以及一第一折射面154，第二部件152上具有一圆弧形的第二折射面155以及一圆弧形的底面156，将发光二极管(图中未示)设于L点时，发光二极管所发出的光线会穿过底面156进入透镜15中，到达反射面153后，光线会向二侧的第一折射面154方向反射，最后穿过第一折射面154离开透镜15，此为第一光路17的光路径。另外第二光路18是光线由发光二极管发出，穿过底面156进入透镜15中，再经由第二部件152将光线折射后离开透镜15。该篇说明书提供利用透镜15将点光源折射及反射，使光线集中由侧边发光。由于该案提供的技术是用以使反射板16曲度减缓提供更为薄形的背光组件，故仍无法解决前段提到的点状光源与反射板之间亮度不均的问题，也无法达到使画面辉度均匀的目的。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供一种碟形透镜，包括：一透射面，为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形，并形成一空间；一反射面，位于该碟形透镜的上表面且其剖面为上弧形；一环形侧边，位于该反射面及该透射面侧边的连接面；以及一散射面，为一凸圆形成于该反射面的中间部位。
本发明还提供一种发光二极管，包括：一发光半导体元件；以及一碟形透镜，其包括：一透射面，为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形，该透射面具有一空间，以包覆该发光半导体元件；一反射面，位于该透镜的上表面且其剖面为上弧形；一环形侧边，连接该反射面及该透射面的侧边；以及一散射面，为一凸圆形成于该反射面的中间部位。
本发明还提供一种背光组件及其碟形透镜与发光二极管，该背光组件包括：一反射片，至少一点状光源，位于该反射片的上，以及包覆该点状光源的一碟形透镜。该碟形透镜包括一透射面，该透射面为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形；一反射面，该反射面为该透镜的上表面且其剖面为上弧形；二环形侧边，该环形侧边位于该反射面及该透射面侧边连接所形成的倾料面；以及一散射面，该散射面为一形成于该反射面的中间部位的凸圆。
另外，发光二极管包括：一发光半导体组件以及一碟形透镜。该发光二极管包覆于该碟形透镜中，并且发光半导体组件所发射的光线经由该碟形透镜将光线散射及反射，向背光组件提供均匀的光源。
为了使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面特别举出较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是为公知显示器背光组件的示意图；
图2是为公知显示器背光组件的示意图；
图3是为公知透镜引导光源的示意图；
图4是为本发明碟形透镜示意图；
图5是为本发明背光组件的光路示意图；
图6是为本发明的发光二极管示意图。
附图符号说明：
1～背光组件                       11、11a～扩散片
13～反射片                        14～点光源
d～点光源14与扩散片11的距离       15～透镜
151～第一部件                      152～第二部件
153～反射面                       154～第一折射面
155～第二折射面                   156～底面
16～反射板                        17～第一光路
18～第二光路                      L～点光源放置处
2～背光组件                       21～碟形透镜
211～透射面                       212～反射面
213～环形侧边                     214～散射面
215～前反射层                     216～后反射层
217～凹陷空间                     218～平面
30～点状光源                      301～后侧光路
302～前侧光路                     303～反射光路
304～直接散射光路                  305～间接散射光路
306～第一侧向光路                   307～第二侧向光路
40～反射片                         50～扩散片
601～发光二极管
具体实施方式
参阅图4，碟形透镜21包括透射面211、反射面212、环形侧边213以及散射面214。透射面211是为该碟形透镜21的底面且其剖面为一上弧形。反射面212位于该碟形透镜21的上表面且其剖面为上弧形。该反射面212具有反射镀层，该反射镀层用以形成一前反射层215以及一后反射层216。环形侧边213连接该反射面212及该透射面211。而散射面214为一形成于该反射面212的光轴部位的凸圆。另外在本实施例中的透射面211上还设有一平面218。
结合参阅图4、图5，背光组件2包括反射片40、至少一点状光源30以及透镜21。该点状光源30设于反射片40的上，碟形透镜21位于点状光源30上方。该碟形透镜21的详细结构已在前段中披露，本段不再赞述。另外，在背光组件2上方还设有一扩散片50。
本发明的点状光源30所发出的光线包括一后侧光路301、一前侧光路302以及一水平光路308。该后侧光路301是由该点状光源30的光线发射后，朝该反射片40方向射出，再经由该反射片40反射并且朝扩散片50方向射出所形成。
而该前侧光路302则由该光源30发射后，光线直接进入该透镜21中所形成。进入透镜21后的前侧光路302包括一反射光路303、一直接散射光路304以及一间接散射光路305。该反射光路303是由点状光源30所发出的光线通过该后反射层216将该光线朝该反射片40方向反射，最后该反射片40再将该光线朝向该扩散片50反射而形成。而直接散射光路304则由光源30所发出的光线进入该透镜21后，通过该散射面214将光线朝该扩散片50方向散射所形成。另外，间接散射光路305是指光线进入该透镜21后，通过该散射面214散射至该前反射层215上，再通过该前反射层215将该光线朝该扩散片50方向射出。
此外，由于环形侧边213是为半透射的形态，故光源30由透镜21进入后，朝环形侧边213方向射出而直接朝扩散片50方向前进即为第一侧向光路306。无法穿透二环形侧边213而返回透镜21中的光路称为第二侧向光路307。
上述的透镜21可与发光半导体组件，如LED封装在一起而成为LED组件，如图6所示。其透镜结构参考上述的描述，不再赘述。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当然可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书的范围所界定的为准。

Claims (2)

1.一种碟形透镜，包括:
一透射面，为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形，并形成一空间；
一反射面，位于该碟形透镜的上表面且其剖面为上弧形；
一环形侧边，位于该反射面及该透射面侧边的连接面；以及
一散射面，为一凸圆形成于该反射面的中间部位。
2.一种发光二极管，包括:
一发光半导体元件；以及
一碟形透镜包括:
一透射面，为该碟形透镜的底面且其剖面为一上弧形，该透射面具有一空间，以包覆该发光半导体元件；
一反射面，位于该透镜的上表面且其剖面为上弧形；
一环形侧边，连接该反射面及该透射面的侧边；以及
一散射面，为一凸圆形成于该反射面的中间部位。
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