一種發(fā)光器件及背光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光器件及背光源，涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，改善了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的出光角度小以及發(fā)光器件應(yīng)用于背光源顯示屏幕亮度不均勻的問題。一種發(fā)光器件，包括發(fā)光二極管及光學透鏡，光學透鏡包括光入射面及光出射面，光入射面包括第一光入射面和第二光入射面，第一光入射面和第二光入射面上所有點分別到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值分別屬于[0.5，0.7]和[0.683，0.695]；光出射面包括第一光出射面和第二光出射面，第一光出射面和第二光出射面上所有點分別到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值分別屬于[0.771，0.913]和[0.883，0.921]。
【專利說明】一種發(fā)光器件及背光源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光器件及背光源。

【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示器(11(1111(1 0781^1 01鄧1；17，[⑶)已廣泛應(yīng)用于手機、電腦、電視等具有顯示功能的電子產(chǎn)品上。眾所周知，液晶顯示器需要背光源才能實現(xiàn)顯示。而發(fā)光二極管￡11111:1:1118 010(16，120)具有體積小、功耗低、使用壽命長、色域?qū)拸V等特點，已成為液晶顯示器背光源的主流光源。但由于發(fā)光二極管具有發(fā)光角度小、均勻性差等固有缺點，應(yīng)用發(fā)光二極管形成的背光源具有顯示亮度不均等問題。
[0003]為了解決發(fā)光二極管發(fā)光角度小、均勻性差的固有缺點，現(xiàn)有技術(shù)一般通過在發(fā)光二極管上增加光學透鏡，以增大發(fā)光二極管的發(fā)光角度以及實現(xiàn)勻光的目的。如圖1所不，為現(xiàn)有技術(shù)中的一種發(fā)光器件100，包括發(fā)光二極管10、基板20及光學透鏡30，其中，光學透鏡30包括一半球形凹槽的光入射面31和一光出射面32，發(fā)光二極管10位于光學透鏡30的半球狀凹槽中，光學透鏡30的光出射面32包括第一光出射面323和第二光出射面32匕此種結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件雖然通過光學透鏡增大了發(fā)光二極管發(fā)光角度和均勻性，但發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)光學透鏡偏轉(zhuǎn)后會導致近軸區(qū)域過亮，發(fā)光器件應(yīng)用于背光源，顯示屏幕上容易產(chǎn)生亮點；此外，該發(fā)光器件的入射角越大，出射角與入射角的比值就越小，且當入射角大于半功率角時，入射角等于出射角，易產(chǎn)生亮環(huán)。
[0004]如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種發(fā)光器件100，該發(fā)光器件100的光學透鏡30的光入射面31包括第一光入射面313和第二光入射面316，光學透鏡30的光出射面32分為第一光出射面323、第二光出射面326和第三光出射面32(3。該光學透鏡分別對光入射面和光出射面進行分段設(shè)計，一定程度上實現(xiàn)了勻光，但如圖3所示，該發(fā)光器件的照度曲線圖中，在約10臟?50臟區(qū)域照度值起伏過多，在50臟以上區(qū)域照度值下降過陸，這必然導致顯示屏幕存在明暗不均的圓環(huán)條紋；并且，如圖4所示，從該發(fā)光器件的極坐標光強分布圖中可以看出，其出光角僅為140度，光擴散范圍小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供一種發(fā)光器件及背光源，改善了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的出光角度小，以及發(fā)光器件應(yīng)用于背光源，顯示屏幕出現(xiàn)亮點、亮環(huán)等亮度不均勻的問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]—方面，提供了一種發(fā)光器件，包括發(fā)光二極管以及光學透鏡，所述發(fā)光二極管包括發(fā)光面，所述光學透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱體，設(shè)置于所述發(fā)光二極管的上方，所述光學透鏡包括光入射面及光出射面，所述光入射面包括凹面，所述光出射面包括凸面；在所述光學透鏡的對稱軸經(jīng)過所述發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點的情況下:
[0008]所述凹面包括相接的第一光入射面和第二光入射面，其中，所述第一光入射面經(jīng)過所述光學透鏡的對稱軸，所述第一光入射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.5到0.7的閉區(qū)間；所述第二光入射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.683到0.695的閉區(qū)間；
[0009]所述凸面包括相接的第一光出射面和第二光出射面，其中，所述第一光出射面經(jīng)過所述光學透鏡的對稱軸，所述第一光出射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.771到0.913的閉區(qū)間；所述第二光出射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.883到0.921的閉區(qū)間。
[0010]另一方面，提供了一種背光源，包括上述任一項所述的發(fā)光器件。
[0011]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光器件及背光源，本發(fā)明實施例通過將光學透鏡的入射面設(shè)置成凹面，且根據(jù)光入射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同將凹面分為第一光入射面和第二光入射面，且第一光入射面的曲率迅速遞減，第二光入射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光入射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光入射面后偏折角度較小，這樣近軸區(qū)域的光被打散，離軸區(qū)域的光分布均勻，從而使得光強分布趨于均勻；同時將光學透鏡的出射面設(shè)置成凸面，且根據(jù)光出射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同，將凸面至少分為第一光出射面和第二光出射面，且第一光出射面的曲率迅速遞減，第二光出射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光出射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光出射面后偏折角度較小，這樣光經(jīng)過第一光出射面和第二光出射面后，近軸區(qū)域的光被更進一步打散，離軸區(qū)域的光分布更為均勻且擴散范圍增大，進而使得光強分布趨于均勻、出光角增大，從而改善了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的出光角度小，以及發(fā)光器件應(yīng)用于背光源，顯示屏幕出現(xiàn)亮點、亮環(huán)等亮度不均勻的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中提供的一種發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中提供的另一種發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為圖2提供的發(fā)光器件的照度曲線圖；
[0016]圖4為圖2提供的發(fā)光器件的光強分布圖；
[0017]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光器件的示意圖；
[0018]圖6為本發(fā)明實施例提供的另一種發(fā)光器件的示意圖；
[0019]圖7為本發(fā)明實施例提供的又一種發(fā)光器件的示意圖；
[0020]圖8為圖7中與對稱軸成接近90°夾角的光線入射到向內(nèi)的傾斜面后發(fā)生反射的光路不意圖；
[0021]圖9為本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光器件的底面上的支撐腳的示意圖；
[0022]圖10為圖6中光出射面和光入射面上的曲率變化示意圖；
[0023]圖11為圖6的發(fā)光器件照射在距反射面25！^處與反射面平行的接收面的照度曲線圖；
[0024]圖12為圖6的發(fā)光器件照射在距反射面25！^處與反射面平行的接收面的光強分布圖；
[0025]圖13為本發(fā)明實施例提供的一種背光源的示意圖。
[0026]附圖標記:
[0027]10-發(fā)光二極管；100-發(fā)光器件；101-發(fā)光面；11-對稱軸；20-基板；30-光學透鏡；31-光入射面；31『第一光入射面；31卜第二光入射面；32-光出射面；32『第一光出射面；32卜第二光出射面；32^第三光出射面；322-直線面；323-傾斜面；33-底面；330-支撐腳；34-反射片；41-第一夾角；42-第二夾角；43-第二夾角；44-第四夾角；51-第一距離；52-第二距離；53-第三距離；54-第四距離。

【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明實施例中，光學透鏡的光入射面即光經(jīng)過該面進入到光學透鏡，同理，光出射面即光經(jīng)過該面發(fā)出，離開光學透鏡。
[0030]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光器件100，如圖5所示，該發(fā)光器件包括發(fā)光二極管10以及光學透鏡30，發(fā)光二極管10包括發(fā)光面101，光學透鏡30為旋轉(zhuǎn)對稱體，設(shè)置于發(fā)光二極管10的上方，光學透鏡30包括光入射面31及光出射面32，光入射面31包括凹面，光出射面32包括凸面。
[0031]如圖5所示，在光學透鏡30的對稱軸11經(jīng)過發(fā)光二極管10的發(fā)光面101的中心點的情況下:凹面包括相接的第一光入射面313和第二光入射面321其中，第一光入射面3匕經(jīng)過光學透鏡30的對稱軸11，第一光入射面3匕上所有點到發(fā)光面101的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.5到0.7的閉區(qū)間；第二光入射面326上所有點到發(fā)光面101的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.683到0.695的閉區(qū)間；
[0032]如圖5所不，凸面包括相接的第一光出射面323和第二光出射面326，其中，第一光出射面323經(jīng)過光學透鏡30的對稱軸11，第一光出射面323上所有點到發(fā)光面101的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.771到0.913的閉區(qū)間；第二光出射面326上所有點到發(fā)光面101的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.883到0.921的閉區(qū)間。
[0033]其中，如圖5所示，第一光入射面3匕上任意一點與發(fā)光面101的中心點的連線，與光學透鏡30的對稱軸11形成第一夾角41，第一夾角41不大于30。；第二光入射面316上任意一點與發(fā)光面101的中心點的連線，與光學透鏡30的對稱軸11形成第五夾角(圖中未不出)，第五夾角不大于90° ；第一光出射面323上任意一點與發(fā)光面101的中心點的連線，與光學透鏡30的對稱軸11形成第二夾角42，第二夾角42不大于42° ；第二光出射面326上任意一點與發(fā)光面101的中心點的連線，與光學透鏡30的對稱軸11形成第三夾角43，第三夾角43不大于51。。
[0034]上述發(fā)光器件中，對稱軸與光軸重合的光學透鏡由經(jīng)過對稱軸的截面旋轉(zhuǎn)一圈形成，這樣形成的光學透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱體；該光學透鏡設(shè)置于發(fā)光二極管的上方，以對發(fā)光二極管的發(fā)光面發(fā)出的光進行方向控制，具體可以是如圖5所示，光學透鏡30置于發(fā)光二極管10的發(fā)光面101的上方；還可以是如圖1所示，發(fā)光二極管10置于光學透鏡30內(nèi)等。本發(fā)明實施例及附圖以光學透鏡置于發(fā)光二極管的發(fā)光面的上方為例進行詳細說明。
[0035]需要說明的是，本發(fā)明實施例中，光入射面包括凹面，即相對于光學透鏡而言，光學透鏡凹進部分的表面為光入射面，該光入射面可以是凹面；光出射面包括凸面，即相對于光學透鏡而言，光學透鏡凸出部分的表面為光出射面，該光出射面可以是凸面。
[0036]進一步需要說明的是，本發(fā)明實施例中并不對光學透鏡的對稱軸是否經(jīng)過發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點加以限定，即光學透鏡的對稱軸可以經(jīng)過發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點，也可以不經(jīng)過發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點。只要將發(fā)光二極管設(shè)置于其發(fā)光面的中心點在光學透鏡的對稱軸上的位置，光學透鏡滿足上述光入射面和光出射面的條件即可。本發(fā)明實施例僅以光學透鏡的對稱軸經(jīng)過發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點的情況為例詳細說明。
[0037]更進一步需要說明的是，在發(fā)光面的中心點與光入射面上任意一點的連線，與對稱軸形成的第一夾角有三種情況，即第一夾角是銳角、直角或者鈍角，本發(fā)明實施例中，第一夾角是銳角。同理，第二夾角、第三夾角也是銳角，具體不再贅述。
[0038]另外，第一夾角不大于30。；第二光入射面上任意一點與發(fā)光面的中心點的連線，與光學透鏡的對稱軸形成第五夾角(圖中未示出)，第五夾角不大于90。。由于光入射面上第一光入射面和第二光入射面相接，則第一夾角和第五夾角是連續(xù)的，例如當?shù)谝粖A角為3。30)時，則第五夾角的取值范圍為，90。〕；第二夾角不大于42。，第三夾角不大于51。，由于第一光出射面和第二光出射面相接并且，則第二夾角和第三夾角的角度是連續(xù)的，例如當?shù)诙A角為『
具體的，例如，第二夾角的最大值為42。，則第三夾角的取值范圍為(42°，51。〕；若第二夾角的最大值為32。，則第三夾角的取值范圍為(32°，51。
[0039]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光器件，通過將光學透鏡的入射面設(shè)置成凹面，且根據(jù)光入射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同將凹面分為第一光入射面和第二光入射面，且第一光入射面的曲率迅速遞減，第二光入射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光入射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光入射面后偏折角度較小，這樣近軸區(qū)域的光被打散，離軸區(qū)域的光分布均勻，從而使得光強分布趨于均勻；同時將光學透鏡的出射面設(shè)置成凸面，且根據(jù)光出射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同，將凸面至少分為第一光出射面和第二光出射面，且第一光出射面的曲率迅速遞減，第二光出射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光出射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光出射面后偏折角度較小，這樣光經(jīng)過第一光出射面和第二光出射面后，近軸區(qū)域的光被更進一步打散，離軸區(qū)域的光分布更為均勻且擴散范圍增大，進而使得光強分布趨于均勻、出光角增大，從而改善了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的出光角度小，以及發(fā)光器件應(yīng)用于背光源，顯示屏幕出現(xiàn)亮點、亮環(huán)等亮度不均勻的問題。
[0040]進一步的，為了更進一步增大光的擴散范圍，如圖5所示，凸面還包括與第二光出射面326相接的第三光出射面32(3，第三光出射面32(3上任意一點與發(fā)光面101的中心點的連線，與光學透鏡30的對稱軸11形成第四夾角44，第三光出射面32(3的曲率隨第四夾角44的增大而增大，其中，第四夾角44不大于90。。需要說明的是，第三夾角和第四夾角，與上述第二夾角和第三夾角的情況相同，也是連續(xù)的，具體的，例如，第三夾角的最大值為51。，則第四夾角的取值范圍為(51° ,90°
[0041]可選的，為了易于光學透鏡的加工，凹面和/或凸面為二次曲面，或者多項式面。即凹面可以為二次曲面或多項式面，和/或，凸面可以為二次曲面或多項式面。
[0042]具體的，二次曲面可以采用方程式⑴表示，
6-72 2 1/ 1 、
[0043]2 二-1,= ? 廣=1(1)
[0044]其中，2為光學透鏡的光學面上任一點沿光軸方向到光學透鏡中心點切平面的距離上為二次曲面常數(shù)，表示二次曲面的面型特性，如&為0則該方程式表示球面4為(-1,
0)之間的任一值則該方程式表示橢球面上為-1則該方程式表示拋物面上為(-⑴，-1)之間的任一值則該方程式表示雙曲面等，0為二次曲面頂點的曲率，1-為光學透鏡的光學面上任一點沿垂直光軸的方向到光軸的距離。
[0045]多項式面可以采用方程式(2)表示，
[0046]一 I ^ 0 2(2)
[0047]其中，2為光學透鏡的光學面上任一點沿光軸方向到光學透鏡中心點切平面的距離，&為二次曲面常數(shù)，表示二次曲面的面型特性，如球面、橢球面、拋物面、雙曲面等，0為二次曲面的曲率，I'為光學透鏡的光學面上任一點沿垂直光軸的方向到光軸的距離，4為修正系數(shù)。
[0048]需要說明的是，多項式方程式中，1可以只取偶數(shù)的任意幾項，具體的，例如1 = 4、6、8，或者奇數(shù)的任意幾項，具體的，例如1 = 3、5、7，或者自然數(shù)的任意幾項，具體的，例如1=3、4、5、6、7。1值取得越多，則可以更精細的調(diào)整光學透鏡的細節(jié)，但是1值取得越多也會增加光學透鏡的加工難度。本發(fā)明實施例不作具體限定，以實際要求為準。
[0049]進一步需要說明的是，上述方程式(1)和(2)中各參數(shù)的選取以實際需要為準，只要滿足上述光學透鏡對于光入射面和光出射面的要求即可，具體這里不作限定。另外，光入射面包括第一光入射面和第二光入射面，第一光入射面和第二光入射面可以為同一面型，即采用相同的曲面方程形成；而光出射面包括第一光出射面、第二光出射面和第三光出射面，其中第一光出射面和第二光出射面可以為同一面型，第三光出射面與第二光出射面的面型可以相同，也可以不同。
[0050]可選的，如圖6-7所示，光出射面32還包括與第三光出射面32(3相接的直線面322或向內(nèi)的傾斜面323。
[0051]其中，如圖6所示，直線面322是由與光學透鏡的對稱軸11平行的直母線旋轉(zhuǎn)一周形成，使得光學透鏡更容易加工制作。
[0052]如圖7所示，向內(nèi)的傾斜面323的母線延長線與光學透鏡的對稱軸11相交，且由斜母線旋轉(zhuǎn)一周形成，向內(nèi)的傾斜面323在垂直于對稱軸11的平面上的投影位于凸面在垂直于對稱軸11的平面的投影區(qū)域內(nèi)，即該向內(nèi)的傾斜面323是向光學透鏡內(nèi)部傾斜。
[0053]進一步優(yōu)選的，向內(nèi)的傾斜面設(shè)置有反射片。如圖8所示，向內(nèi)的傾斜面可以使與對稱軸成接近90。夾角的光線發(fā)生反射，進而從發(fā)光透鏡的光出射面射出，使與對稱軸成接近90。夾角的光線得到了充分利用，提高了發(fā)光二極管的利用效率。
[0054]可選的，為了保證光學透鏡的加工精度和滿足薄型化要求，如圖6所示，光入射面31與光學透鏡的對稱軸11的交點到光出射面32與光學透鏡的對稱軸11的交點的距離為第一距離51，0.5111111 ?第一距離? 1.5111111 ；若第一距離51小于0.5111111,則光學透鏡加工難度高，若第一距離51大于1.5皿，則不能滿足光學透鏡的薄型化要求。
[0055]可選的，為了降低成本和提高光學透鏡的利用效率，如圖6所示，光出射面32上任一點到光學透鏡的對稱軸11的最大距離為第二距離52,6.5臟 ?第二距離? 8.5臟。
[0056]可選的，如圖6所示，發(fā)光器件100還包括基板20，發(fā)光二極管10固定在基板20上，為了滿足發(fā)光器件的散熱及穩(wěn)定性要求，光學透鏡到基板20的最小距離為第三距離53,0.2麵 ?第三距離? 1臟。
[0057]另外，如圖6所不，基板20可以在固定發(fā)光二極管10的一側(cè)設(shè)置有反射片34，其中，反射片34可以是設(shè)置于光學透鏡在基板20的投影區(qū)域以外的區(qū)域，能夠?qū)⑸湎蚧?0的光反射出去，從而提高發(fā)光二極管10的利用效率。
[0058]可選的，如圖6所示，發(fā)光器件100還包括基板20，發(fā)光二極管10固定在基板20上，為了滿足發(fā)光器件的薄型化要求，光出射面32上任一點到基板20的距離為第四距離54，第四距離? 6.5臟。
[0059]需要說明的是，為了使光學透鏡易于加工和固定，如圖6-7所示，光學透鏡還可以包括連接光出射面32和光入射面31的底面33，其中，底面33可以為磨砂結(jié)構(gòu)面，更有利于加工。本發(fā)明實施例對此并不限定，僅以光學透鏡還包括底面為例進行詳細說明。
[0060]進一步需要說明的是，如圖5-7所示，光學透鏡置于發(fā)光二極管10的發(fā)光面101的上方，光學透鏡的底面33上還可以設(shè)置三個在底面上均勻分布的支撐腳330，用以支撐光學透鏡，使光學透鏡與發(fā)光二極管10間隔一定空間，以有利于在發(fā)光二極管10長時間發(fā)光的情況下進行散熱，其中該空間中可以填充折射率低于光學透鏡的介質(zhì)，例如空氣、透明硅膠等材料。具體發(fā)光器件可以是包括三個支撐腳330，且具體可以是如圖9所示以圓周陣列的方式排布。當然，本發(fā)明實施例對支撐腳的個數(shù)以及排列方式不作具體限定，僅以圖9所示的為例進行詳細說明。
[0061]下面，以發(fā)光器件的光學透鏡的對稱軸經(jīng)過發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點為例，詳細說明本發(fā)明實施例所提供的發(fā)光器件。
[0062]如圖6所示，該發(fā)光器件100包括基板20、固定在基板20上的發(fā)光二極管10及光學透鏡，基板20在固定發(fā)光二極管10的一側(cè)設(shè)置有反射片34，發(fā)光二極管10包括發(fā)光面101，設(shè)置于發(fā)光二極管10上方的光學透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱體，光學透鏡包括光入射面31、光出射面32、連接光入射面31和光出射面32的底面33，光入射面31包括凹面，凹面包括相接的第一光入射面313和第二光入射面311光出射面32包括凸面和直線面322，凸面包括相接的第一光出射面323、第二光出射面326和第三光出射面32(3，其中，第一光出射面323靠近光學透鏡30的對稱軸11，第三光出射面32(3連接第二光出射面326和直線面322，直線面322與底面33相連。
[0063]結(jié)合圖10，發(fā)光面101的中心點與第一光入射面3匕上任意一點的連線，與對稱軸11形成第一夾角41，第一光入射面3匕的曲率隨第一夾角41的增大而迅速減?。话l(fā)光面101的中心點與第二光入射面3化上任意一點的連線，與對稱軸11形成第五夾角(圖中未示出)，第五夾角不大于51。。第二光入射面316的曲率則緩慢減??；發(fā)光面101的中心點與第一光出射面323上任意一點的連線，與對稱軸11形成第二夾角42，第一光出射面32的曲率隨第二夾角42的增大而迅速減?。话l(fā)光面101的中心點與第二光出射面326上任意一點的連線，與光學透鏡的對稱軸11形成第三夾角43，第三夾角43不大于51。，第二光出射面326上的曲率則隨第三夾角43的增大而緩慢減??；發(fā)光面101的中心點與第三光出射面32^上任意一點的連線，與光學透鏡的對稱軸11形成第四夾角44，第三光出射面32(3的曲率隨第四夾角44的增大而增大，其中，第四夾角44不大于90°。
[0064]需要說明的是，圖10只是示意性的繪示出了光出射面和光入射面上的曲率變化情況，線段越長則表示曲率越大，光出射面和光入射面上的曲率值以實際計算值為準。
[0065]如圖6所示，光入射面31與光學透鏡的對稱軸11的交點到光出射面32與光學透鏡的對稱軸11的交點的距離(即第一距離51)是0.70111111，光出射面32上任一點光學透鏡的對稱軸11的最大距離(即第二距離52)是7.底面33到基板20的最小距離(即第三距離53)是0.60臟，光出射面32上任一點到基板20的距離(即第四距離54)是5.47臟。
[0066]其中，底面可以為磨砂結(jié)構(gòu)面，光學透鏡的材料可以為玻璃或透明樹脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。
[0067]如圖6所示，光入射面31為二次曲面，曲面系數(shù)&為-0.979，二次曲面的曲率0為0.44 ；第一光出射面3匕和第二光出射面3化為二次曲面，曲面系數(shù)為-23.046，二次曲面的曲率0為9.43 ；第三光出射面3化為多項式面，曲面系數(shù)為2.532，二次曲面的曲率0為14.567，多項式項中取1 = 4、6、8，其中4階修正系數(shù)為4.036-5，6階修正系數(shù)為-1.5576-7,8階修正系數(shù)為-1.9086-8。
[0068]在未加擴散、增透膜等光學膜片丨板的情況下，本發(fā)明實施例提供的發(fā)光器件照射在距反射面處與反射面平行的接收面的照度曲線圖如圖11所示，相比圖3所示的照度曲線圖，本發(fā)明實施例提供的發(fā)光器件的照度曲線圖在約10皿?50皿區(qū)域照度值過渡平緩，沒有過多起伏。
[0069]在上述相同條件下，本發(fā)明實施例提供的發(fā)光器件的光強分布圖如圖12所示，峰值光強分布角已達到75。，則出光角為150。，遠超過現(xiàn)有技術(shù)能達到的出光角，例如圖4提供的140°。
[0070]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光器件，通過將光學透鏡的入射面設(shè)置成凹面，且根據(jù)光入射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同將凹面分為第一光入射面和第二光入射面，且第一光入射面的曲率迅速遞減，第二光入射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光入射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光入射面后偏折角度較小，這樣近軸區(qū)域的光被打散，離軸區(qū)域的光分布均勻，從而使得光強分布趨于均勻；同時將光學透鏡的出射面設(shè)置成凸面，且根據(jù)光出射面上所有點到發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值的不同，將凸面至少分為第一光出射面和第二光出射面，且第一光出射面的曲率迅速遞減，第二光出射面的曲率緩慢遞減，進而實現(xiàn)近軸區(qū)域的光經(jīng)過第一光出射面后偏折角度比較大，離軸區(qū)域的光經(jīng)過第二光出射面后偏折角度較小，這樣光經(jīng)過第一光出射面和第二光出射面后，近軸區(qū)域的光被更進一步打散，離軸區(qū)域的光分布更為均勻且擴散范圍增大，進而使得光強分布趨于均勻、出光角增大，從而改善了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的出光角度小，以及發(fā)光器件應(yīng)用于背光源，顯示屏幕出現(xiàn)亮點、亮環(huán)等亮度不均勻的問題。
[0071]一種背光源，包括上述任一項所述的發(fā)光器件。該背光源可以為液晶顯示器以及包括液晶顯示器的電視、數(shù)碼相機、手機、平板電腦等產(chǎn)品或者部件提供光源。
[0072]具體地，如圖13所示，背光源可以由矩陣排布的發(fā)光器件100組成，本發(fā)明實施例對組成背光源的發(fā)光器件的個數(shù)和排列方式不加限定，僅以此矩陣排布形成的背光源為例進行說明。
[0073]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光器件，包括發(fā)光二極管以及光學透鏡，所述發(fā)光二極管包括發(fā)光面，所述光學透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱體，設(shè)置于所述發(fā)光二極管的上方，所述光學透鏡包括光入射面及光出射面，其特征在于，所述光入射面包括凹面，所述光出射面包括凸面；在所述光學透鏡的對稱軸經(jīng)過所述發(fā)光二極管的發(fā)光面的中心點的情況下； 所述凹面包括相接的第一光入射面和第二光入射面，其中，所述第一光入射面經(jīng)過所述光學透鏡的對稱軸，所述第一光入射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.5到0.7的閉區(qū)間；所述第二光入射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.683到0.695的閉區(qū)間； 所述凸面包括相接的第一光出射面和第二光出射面，其中，所述第一光出射面經(jīng)過所述光學透鏡的對稱軸，所述第一光出射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.771到0.913的閉區(qū)間；所述第二光出射面上所有點到所述發(fā)光面的中心點的距離中的距離最小值與距離最大值的比值屬于0.883到0.921的閉區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一光入射面上任意一點與所述發(fā)光面的中心點的連線，與所述光學透鏡的對稱軸形成第一夾角，所述第一夾角不大于30。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第二光入射面上任意一點與所述發(fā)光面的中心點的連線，與所述光學透鏡的對稱軸形成第五夾角，所述第五夾角不大于90。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一光出射面上任意一點與所述發(fā)光面的中心點的連線，與所述光學透鏡的對稱軸形成第二夾角，第二夾角不大于42°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第二光出射面上任意一點與所述發(fā)光面的中心點的連線，與所述光學透鏡的對稱軸形成第三夾角，所述第三夾角不大于51。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述凸面還包括與所述第二光出射面相接的第三光出射面，所述第三光出射面上任意一點與所述發(fā)光面的中心點的連線，與所述光學透鏡的對稱軸形成第四夾角，所述第三光出射面的曲率隨所述第四夾角的增大而增大，其中，所述第四夾角不大于90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述光出射面還包括與所述第三光出射面相接的直線面或向內(nèi)的傾斜面，其中，所述直線面的直母線與所述光學透鏡的對稱軸平行，所述向內(nèi)的傾斜面的母線延長線與所述光學透鏡的對稱軸相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述光入射面與所述光學透鏡的對稱軸的交點到所述光出射面與所述光學透鏡的對稱軸的交點的距離為第一距離，0.5mm <第一距離 < 1.5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述光出射面上任一點到所述光學透鏡的對稱軸的最大距離為第二距離，6.5mm <第二距離< 8.5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件還包括基板，所述發(fā)光二極管固定在所述基板上，所述光學透鏡到所述基板的最小距離為第三距離，0.2mm <第三距離< 1mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件還包括基板，所述發(fā)光二極管固定在所述基板上，所述出射面上任一點到所述基板的距離為第四距離，第四距離彡6.5_。
12.—種背光源,其特征在于,包括權(quán)利要求1-11任一項所述的發(fā)光器件。
【文檔編號】G02F1/13357GK104317100SQ201410538754
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】李曉平, 鐘強, 喬明勝 申請人:青島海信電器股份有限公司