[实用新型]透镜、背光面板和显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种透镜、背光面板和显示装置。

背景技术

诸如OLED的半导体光源相对于传统照明光源具有节能、环保、使用寿命长、反应速度快等优点。OLED照明产品和显示装置的开发、研制、生产已成为发展前景广阔的朝阳产业。与传统光源相比，OLED发出的光近似朗伯型，因此不能直接用于现有的照明或显示系统。

并且，近年来，随着各类显示器件的快速发展，光能量的利用率得到了越来越多的关注。现阶段的LCD和OLED显示器在空间的发光视角范围较大，使得只有很少一部分的光能被人眼接收，大大减少了光能的利用率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提出了一种透镜、背光面板和显示装置，增强了光源光束的准直性，提高了光能利用率。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型的一个实施例提供了一种透镜。所述透镜包括：光出射表面；与所述光出射表面相对的第一光入射表面；环绕所述第一光入射表面并位于所述第一光入射表面背离所述光出射表面一侧的第二光入射表面；以及环绕所述第二光入射表面并与所述光出射表面相对的碗形自由曲面；所述光出射表面、第一光入射表面、第二光入射表面和碗形自由曲面封闭所述透镜。

本实用新型实施例提供的透镜利用所述第一光入射表面和第二光入射表面形成了凹槽，诸如OLED的光源可以布置在所述凹槽中或凹槽的附近。对于诸如OLED的光源，可以使发射角较小的光线穿过第一光入射表面并从光出射表面射出；发射角较大的光线从第二光入射表面进入透镜，在碗形自由曲面上实现全内反射，并经由所述光出射表面射出。由此，增强了光源光束的准直性，提高了光能利用率。在诸如LCD和OLED显示装置的应用中，利用准直的光束可以更好地控制显示装置的显示指向，因此不仅可以实现更好的显示效果，还降低了能耗，节约了维护成本。

可选地，所述光出射表面是平面。

利用平面的光出射表面，有利于简化第一光入射表面、第二光入射表面和碗形自由曲面的设计。相比于具有复杂形貌的光出射表面，本实用新型实施例所提供的透镜还能够以更简单的制作工艺来实现。例如，可以将所述光出射表面作为底面，使用诸如光刻、压印、激光烧蚀（laser ablation）或电子束直写（EBD）等工艺来制作所述透镜。

然而，所述光出射表面也可以是诸如凸面的曲面。在这种情况下，可以使用注塑的工艺来形成所述透镜；例如，也可以利用诸如光刻、压印、激光烧蚀或电子束直写等工艺先形成第一光入射表面、第二光入射表面和碗形自由曲面，再形成所述光出射表面。

可选地，所述第一光入射表面具有凸状表面。

在该实施例中，利用凸透镜形式的第一光入射表面，发射角较小的光线可以进一步被准直，从而使出射光束具有更小的发散角。

可选地，所述碗形自由曲面的形状由递推关系式：

所确定；其中（x_i，y_i）和（N_xi，N_yi）分别为碗形自由曲面上与入射角为θ_i的光束对应的点的坐标和该点处的法线矢量；r为所述第二光入射表面与原点的距离；n为透镜材料的折射率。

根据以上(x_i, y_i)与(x_i＋1, y_i＋1)的递推关系式，能够简化和优化透镜的设计。利用不同的N值，可以获得不同精度的碗形自由曲面和准直效果。

可选地，所述透镜的材料为透明有机材料。

例如，可以使用例如PMMA、树脂等透明高分子材料来制作本实用新型实施例的透镜。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型的一个实施例提供了一种用于制作以上实施例所述的透镜的方法。所述方法包括：提供衬底基板，所述衬底基板包括第一基板表面和与所述第一基板表面相对的第二基板表面；将所述第一基板表面设置为所述光出射表面；利用光刻、压印、激光烧蚀和电子束直写工艺中至少之一者，在所述第二基板表面上形成所述第一光入射表面、第二光入射表面和碗形自由曲面。

利用光刻、压印、激光烧蚀或电子束直写工艺在所述第二基板表面上形成所述第一光入射表面、第二光入射表面和碗形自由曲面，由此将所述衬底基板的一部分形成为所述透镜。利用这样的工艺，可以方便地在衬底基板上直接形成如本实用新型实施例所述的透镜或透镜的阵列。