[發明專利]寬輻射角透鏡

有效

• 申請號: 201410007113.4
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103912843A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 趙宰亨;金榮一;崔恩亞;文基先
• 申請（專利權）人: 高一智股份公司;韓國產業技術大學校產學協力團;高亞光學股份公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 武晨燕;徐川

相交申請的交叉引用

本申請要求于2013年1月7日提交的韓國專利申請No.10-2013-0001686的優先權，該申請的全部內容通過引用并入本申請中。

技術領域

本發明總體上涉及寬輻射角透鏡，更具體地涉及一種這樣的寬輻射角透鏡：該寬輻射角透鏡具有球面透鏡結構并且被用作面光源單元（用于在LCD或類似物中進行背光照明）的透鏡以便增大光的輻射角，其中，與常規的球面透鏡相比，能夠降低生產成本并且能夠增大透鏡的輻射角，并且本發明的寬輻射角透鏡使得能夠生產薄型面光源單元。

背景技術

LCDs（液晶顯示器）必須包括面光源單元，該面光源單元設置在LCD的后側以發出光。圖1為示出了一般LCD的面光源單元的構造的示圖，其中示出了面光源單元的構造的代表性示例，在該面光源單元中光源從LCD的后側直接發出光。

圖1的面光源單元包括：框架10，該框架10對其上的部件進行支撐；反射板20；LEDs30，LEDs30是光源并且在彼此間隔開規則間距的位置處被布置在反射板20上；電路板50，該電路板50為LEDs30供電；透鏡40，該透鏡40增大了從每個LED發出的光的輻射角；光漫射板60，該漫射板60對從透鏡40出來的光進行漫射；漫射片70，該漫射片70進一步對已經由光漫射板60漫射的光進行漫射，以便使光分布均勻；以及棱柱片80，該棱柱片80收集已經穿過了漫射片70的漫射光，以便增大就正面而言的亮度。LCD面板90設置在面光源單元前方，從而光照射到LCD面板90上。

圖2A至圖2C為示出了在LCDs的一般面光源單元中使用的寬輻射角透鏡的功能的視圖。面光源單元的功能將參照圖2A至圖2C進行更詳細的描述。圖2A至圖2C示出了呈彎曲形狀的光的強度的分布，如由附圖標記5所表示的。

圖2A示出了沒有設置寬輻射角透鏡的面光源單元的情形。從LED發出的光具有120°的輻射角。如圖2A所示，如果不存在寬輻射角透鏡，則由附圖標記5表示的光的強度在每個LED30所設置于的位置處是高的，但在LEDs30之間的位置處是低的。因此，光漫射板60上的亮度分布的均勻性降低。為了克服上述問題，如果光漫射板60與LEDs30之間的距離增大，則面光源單元的厚度也增大，進而降低了產值。

圖2B示出了設置有寬輻射角透鏡的面光源單元的情形。如圖2B所示，如果寬輻射角透鏡被安裝在LEDs的前方，則光的輻射角變得大于120°，從而改善了光漫射板60上的光的強度的均勻性，如由附圖標記5所表示的。

圖2C示出了面光源單元設置有寬輻射角透鏡、光漫射板60和漫射片70的情形。在這種情形下，已經穿過了面光源單元的寬輻射角透鏡并且均勻性已經得到改善的光接連穿過光漫射板60和漫射片70，從而實現了幾乎均勻的亮度分布。在光照射到LCD面板上之前，光的輻射角由棱柱片80減小，從而光更均勻地施加到LCD面板。

到目前為止，已經開發了不同種類的透鏡來努力增大從LED發出的光的輻射角。在下文中，將參照圖3A和圖3B對根據常規技術的代表性示例的透鏡進行描述。

如圖3A和圖3B所示，在這種常規技術中，透鏡的彎曲的光入射表面40a和彎曲的光出射表面40b為非球面而不是球面，非球面的特性根據LED的輻射角是可變的。

圖3A和圖3B為示出了常規寬輻射角透鏡的結構的視圖。

如圖3A所示，從LED30發出的光L進入彎曲的光入射表面40a并且沿遠離透鏡40的光軸Z的方向被主要地折射。由彎曲的光入射表面40a折射的光L由彎曲的光出射表面40b沿遠離透鏡40的光軸Z的方向被二次地折射。這樣，光的輻射角增大。當彎曲的光入射表面40a為凹面并且彎曲的光出射表面40b為凸面時能夠實現這樣的原理。

參照圖3B，在常規技術中，彎曲的光入射表面40a構造成非球面，而不是球面，來進一步增大光的輻射角。也就是說，根據從LED30發出的光L的角度Φ1，彎曲的光入射表面的半徑被確定成使得折射角θ1由彎曲的光入射表面40a沿遠離Z軸的方向形成。

同樣地，根據光L進入彎曲的光出射表面40b的入射角θ2，彎曲的光出射表面40b的半徑被確定成使得由彎曲的光出射表面40b引起的折射角Φ2增大。這樣，能夠增大光L的輻射角。

因而，在常規技術中，為了體現出增大透鏡的輻射角的功能，彎曲的光入射表面和彎曲的光出射表面兩者都被構造成非球面而不是球面。然而，用于制造非球面透鏡的非球面模具是昂貴的。在對生產的透鏡進行測試所需要的成本方面，非球面透鏡比球面透鏡更為費用高昂。因此，存在透鏡生產成本增大的問題。