TW201140155A - Optical element and display module - Google Patents

Description

201140155

π io^fz-ζ j3523twf.doc/I 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 組’且特別是有關於一 示模組。 本發明是有關於一種元件與才莫 種光學元件與採用此光學元件的顯 【先前技術】 置’如:液晶顯示器或手機上的顯示面 週邊•為了樣轉電路或其他生產工業上的泰 求’因此在其顯示區的週邊通常會保留—定的寬度 ς 2裝置的邊框，其中邊框不會提供影像畫面，糊示區所 提供的影像也不會顯示到邊框上方。因此，如何使顯干裝 置所提供的影像晝面可呈現_種無邊框的視覺效果，便^ 各家廠商所欲研究的一項課題之一。 在中國專利公開號101593473中，圖1與圖3揭露— 種無邊框的顯示裝置。在顯示裝置的顯示區域外的邊框上 加裝一圖像傳輸裝置，其中圖像傳輸裝置具有兩斜面。斜 面具有反射部與穿透部，可㈣示區域的影像分成顯示區 域所要顯示的影像與邊框所要顯示的影像，且邊框所要顯 不的影像覆蓋邊框，而可形成一無邊框的顯示裝置。另外， 在美國專利公告號US7554628中，圖9與圖10揭露一種 光徑改變透鏡，其中光徑改變透鏡具有斜面，且斜面夾有 Τ角度，光徑改變透鏡的高度為t，邊框的寬度為LB，其 中tan7=t/LB，光徑改變透鏡設置於顯示面板上方，可 改變光也並遮住邊框以擴大視角。

201140155 ΡΤ1842-2 33523twf.doc/I 美國專利公告第6483482號之圖6與圖8揭露在面板 上方有-光補償元件’其巾料補償元件具有光學補償透 鏡與透光層，且光學補償透鏡可使光線向外擴張。另外， 美國專利公告第6927908號之圖2、圖3與圖1〇a揭露在 顯示區域(LCD)上方設置有一光學元件，其中光學元件斗 有一般平面區域與折射區域，且折射區域具有一曲面，^ 用光學元件的折射區域可使光線偏折至非可視區域的上 方’擴大視角，以減少暗區。 美國專利公告第582841〇號之圖2與圖3揭露一種增 加影像牆視角的裝置，在面板的上方設置一平凸透鏡，使 影像放大以遮蓋框架。美國專利公告第638〇994號之圖卜 圖7及圖8揭露一種擴大視角的光學元件(fresndlens)，其 具有一透光平面本體與具有週期凸起的表面。美國專利公 q罘7551372號揭露一種光學元件，設置於液晶顯示面板 的上方，使影像可遮住邊框’以擴大顯示區域。 【發明内容】 本發明提供一種光學元件，其整體厚度較薄且可使用 於顯示裝置上使顯示裝置具有無邊框的視覺效果。 本發明另提供一種顯示模組，其採用上述的光學元件 而可呈現出無邊框的視覺效果。 本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技 術特徵中得到進一步的了解。 為達上述之一或部伤或全部目的或是其他目的，本發 201140155

PTl 842-2 33523twf.d〇c/I 明之一實施例提出一種光學元件，適於設置於一顯示面 上，且顯不面適於提供一影像光束。光學元件包括一折光 部，位於顯示面上，其中折光部包括一入光曲面、—出光 曲面及一承靠面。部分影像光束適於通過入光曲面而進入 光學7G件，且入光曲面相對於顯示面的斜率絕對值隨著遠 離顯不面的方向上遞減。出光曲面具有多個表面以及多個 連接面，其中每一這些連接面連接相鄰的這些表面，且每 一适些連接面相對於顯示面的斜率絕對值小於相鄰連接的 這些表面相對於顯示面的斜率絕對值。這些表面相對於顯 示面的斜率絕對值隨著遠離顯示面的方向上遞減，其中來 自4曲_部分影像光束適於通過出光曲面㈣射於光 學元件。承罪面連接入光曲面與出光曲面。 尽發明之另 ▼只她例敌出一種顯示模殂，具包括—顯 不裝J1及-光學元件。顯示裝置具有—顯示區與—非顯示 區，非顯示d位於辭區週邊，且齡㈣於提供一影像 光束。光學元件配置於顯示區與非顯示區上，且 = 包括-折光部’其帽光部赌顯福與非辭區上。折 光部包括-人光曲面、-出光曲面及—承#面。部分影 光束適於㈣人光曲面錢从學元件，狀光曲面 於顯示裝置的斜率絕對值隨著遠離顯Μ置的方向 減。出光曲面具有多個表面以及多個連接面，其 接面連接相鄰的表面。每-連接面相對於顯 = 值trf連接的表面相對於顯示裝置的斜率::ί 值。过些表面相對於顯示裝置的斜率絕對值隨著遠離^ 201140155

PT1S42-2 33523twf.doc/I 裝置的方向上遞減，其中 於通過出光曲面而出射於^ 曲^部分影像光束適 上且連接入光曲面與出光^二件。承减位於非顯示區 在本發明之一實施例中，入 入光曲面在與承靠面連接面為一平滑曲面，且 方向的k肖為φ ,tf7Q。 m方向與承靠面延伸 例中，光學元件的。在本發明之一實施 顯示褒置上且沿-第—方向上=面正投影至顯示面/ 方向上的寬度為X，出光曲d’承靠面沿第一 端至承靠㈣㈣方=的辭裝置的一 足下列式子： y ’且光學元件滿 x y = 1.36d + 在本發明之一實施例中，入光曲面為多個平面遠接而 成，且這些平面相對於顯示面/顯示裝 連接— 遠離，:/顯示裝置的方向上遞減:在本發明 !丸角mt與承靠面連接之平面與承靠面延伸方向 的夾角為^，其中7〇、以9()。。在本發明之—實施例 射率為n，入光曲面正投影至顯示面/顯 不裝置上且>σ-第-方向上的寬度為d，承靠面沿第一方 向上的寬度為X’出光曲面在遠離顯示面/顯示袈置的一端 至承靠面的延伸方向上_直距_ y，光學元件滿足下 列式子： y :1.36d + $ίη(φ - sin' η 201140155

KnMzy j3523twf.doc/I 在本發明之一實施例中，入 應於出光曲©的這些表面面的這些平面分別對 這些表面平行。 甘一思些平面與對應的每一 正投影至顯示面/ 在本發明之一實施例中，這些 顯示裝置上的面積相等。 面積隨著遠離顯 在本發明之一實施例中，這也匕 示面/顯示裝置的方向遞減。 &面的 在本發明之一實施例中，井级_ 配置於顯示面/顯示農置上並與包括—平板部， 一入光面與-出光面，人光連接，且平板部具有 與出光曲錢接，其巾部分姆.7連接’且出光面 光學元件，且來自入光面的:二=通過入光面進入 出射於光學元件。 〜像枝祕通過出光面 置 在本發明之一實施例Φ 一 、-㈣Μ 顯讀置包括—液晶顯示裝 太= 顯示|置或—電漿顯示裝置。 本各明之貫施例具有以下至少其中—個優點。由於出 t面=每-連接面相對於顯示面的斜率絕對值小於相鄰 ^=相對於顯示面的斜率絕對值，因此可有效地縮 件之整體厚度。另外，光學元件是採用人光面面 〃光曲面的設計將部分的影像光束出射於顯示裝置的非 顯示區的上方’而可達顺邊框的視覺效果。 一為讓本發明之上述特徵和優·更明㈣懂，下文特 舉貫施例’並配合所關式作詳細說明如下。 201140155

A 1 2 33523twf.doc/I 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可、主 楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上β 下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此， 使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。 圖1A為本發明一實施例之光學元件應用於顯示裝置 上的局部俯視示意圖’圖1B為沿圖1A之AA，線所螬·示的 剖面示意圖，而圖2為圖1B所繪示之光學元件應用於顯 示裳置上的局部放大圖。請同時參考圖1A、圖iB盘圖2, 本實施例之光學元件100適於設置於一顯示裝置200上， 而可形成一種顯示模組300，其中顯示裝置200具有一顯 示區210與一非顯示區220，且顯示區210具有一顯示面 21〇a，顯示面2l〇a適於提供一影像光束212，而非顯示區 220例如是顯示裝置2〇〇的邊框或是顯示裝置2〇〇的週邊 電路區。在本實施例中，顯示裝置200例如是一液晶顯示 裝置、一有機發光二極體顯示裝置或一電漿顯示裝置。 光學元件100配置於顯示區210與非顯示區220上.， 其中光學元件1〇〇的材質例如是採用透光材質，且光學元 件1〇〇包括一折光部11〇,其中折光部110位於顯示區210 與非顯示區220上，如圖1B與圖2所示。折光部110包 括一入光曲面II2、一出光曲面iΗ及一承靠面116,其中 承靠面116位於非顯示區220上並連接入光曲面112與出 光曲面114。部分影像光東212適於通過入光曲面112而 進入光學元件1〇〇,且入光曲面Π2相對於顯示面210a的 201140155

P11842-2 33523twf.doc/I 斜率絕對錢著遠軸*面篇的方向上遞減，如圖ib 與圖2所示。在本實施例中，入光曲面112可以是—平滑 曲面，且入光曲面U2在與承靠面116連接之端面的切線 方向T1與承靠面116之延伸方向的夾角為必，其中7〇。 S0S9O。。詳細而言，影像光束212在傳遞至入光曲面 112時通常是由疏介質傳至密介質，例如是由空氣進入光 學元件1〇〇中，因此影像光束212在傳遞至入光曲面ιΐ2 時便會被折射而進入光學元件100中。另外，夾角0落在 70°與90°之範圍内可使入光曲面112正投影至顯示區21〇 上的面積在料相_情況下，可有效地縮減折光部ιι〇 整體的厚度。換言之，若夾角0若小於7〇。，折光部ιι〇 的整體厚度便會相對增加。 請繼續參考圖1B與圖2，出光曲面114具有多個表 面114a以及多個連接面U4b，其中每一連接面u4b連接 相鄰的表面114a。特別的是，每一連接面丨丨牝相對於顯 示面210a的斜率絕對值小於相鄰連接的表面114&相對於 顯示面210a的斜率絕對值，如圖2所示。如此—來，折光 部110的整體厚度獲得縮減。舉例而言，由於出光曲面… 中的每一連接面114b相對於顯示面21〇a的斜率絕對值小 於相鄰連接的表面114a相對於顯示面21〇a的斜率絕對 值，因此相對於出光曲面114若是採用如圖2所繪示的卢 擬平滑曲面113時，可顯然地發現採用本實施例:出光二 面114將可有效地縮減折光部11〇的厚度，意即 學元件100整體的厚度。 細減先

201140155 PT1842-2 33523twf.docA 另外，在出光曲面114中這些表面U4a相對於顯示 面210a的斜率絕對值會隨著遠離顯示面21如的方向上遞 減’如圖2所示，且來自入光曲面m的部分影像光東犯 適於通過出光曲面114而出射於光學元件1〇〇。詳細而言， 這些表面114a的斜率可適當地選擇對應入光曲面112上°的 斜率，以使被入光曲面112折射的影像光束212傳遞至出 光曲面114時可再次被出光曲面114戶斤折射而出射於光 元件100 ’如圖2所示。 在一實施例中，入光曲面112亦可是由多個平面u2a 所連接而成，其中這些平面112a相對於顯示面2ι〇&的斜 率絕對值會隨著遠_示裝置的方向上遞減，如圖3 所繪示之實施形態。在圖3的實施形態中，與承靠面ιι6 連接之平面112a與承靠面u6延伸方向的炎角 70。卿〇。。另外，入光曲面112的每一 應於出光曲面114的每一表面114a，且每一平面112&與 對應的每一表面114a平行，如此一來，被入光曲面112 所折射的衫像光束212在傳遞至出光曲面1 μ時亦合被出 光曲面114所折射而出射於折光部11〇，其中由於^一平 面112a與對應的每一表面H4a平行，因此在符合司乃耳 定律(Snell’s law) : ηβηθ】=ηβηθ^叱_3的前提下，出 射於折光部110的影像光束212之傳遞方向會平行於入射 於折光部110時的影像光束212之傳遞方向，如圖3所示。 在本實施例中’上述的平面112a正投影至顯示面21似上 的面積可彼此相等或不同。 201140155

^11842-2 j3523twf.doc/I 在圖2與圖3的實施形態中，由於顯示區210所提供 的。景>像光束212在傳遞至折光部的入光曲面 2會折射而進入折光部110，.而後被入光曲面112折射的 影像光束212會再次被出光曲面114折射而.出射於折光部 中由於出光曲面114位於非顯示區22〇以及部分的 顯不區210上，因此非顯示區22〇上方便可出射有影像光 束f 12。換&之，當顯示模組3〇〇在進行畫面顯示時，非 顯不區22〇便可被..出射於出光曲面114的部分影像光束 2!2所遮擔’因此使用者在觀看顯示模組3〇〇所提供的晝 面時便不會看到非顯示區22〇的部分(如：邊框），而可= 現出一種無邊框之視覺效果。 θ需要說明的是，出射於非顯示區22〇上的影像光束212 张担光曲面112正投影至顯示區21Q上的投影區域Α1 恤供的部分影像光束212，其令由於投影區域A1之面積 ^於出光曲面114正投影至非顯示區220與顯示區21〇上 ΓίοΙ區域A2,因此為了使配置有光學元件觸的顯示模 糊的』於Ϊ顯不區22G上的顯示晝面不會產生失真或模 像光此區210上的投影區域A1所提供的影 來進行調整。換古之，一素(未、，日不） 鄰的心L二 可將與非顯示區220相 220 的影像晝面等效放大於非顯示區 種無邊框的視覺效果，為了避免呈現 於非顯示區2?n卜古认蚩；^彳贤兄王現 不連病^ 的晝面與顯示區210上方的畫面產生 ”男’可錯由適當地調整上述投影區域A1上的每一晝

201140155 164^-2 33523twf.doc/I 素所提供的光線來避免發生上述的問題。 在本實施例中，上述的表面U4a的面積可隨著遠離 顯示面210a的方向上遞減，如圖2與圖3所示。另外，為 了使光學元件100薄型化，圖2與圖3所繪示的 100之整體厚度可滿足以下式子： y --- 1.36d Η----—-_ 〇 sin((j> - sin-1 .· . . ·. 其中光學元件100的折射率為η，入光曲面112正投 影至顯示面210a上且沿一第一方向pi上的寬度為d，承 靠面116沿第一方向P1上的寬度為x，出光曲面114在遠 離顯示面210a的一端至承靠面116的延伸方向上的垂直距 離為y，意即是光學元件1〇〇整體的厚度。 在圖2與圖3之實施形態中，光學元件1〇〇更可有包 括—平板部120,其中平板部120配置於顯示面21〇a上並 與折光部110連接，如圖2與圖3所示。平板部120具有 一入光面122與一出光面124，其中入光面122與入光曲 面112連接’且出光面124與出光曲面114連接。另外， 來自顯示區210的影像光束212可通過入光面122進入光 學元件100，且通過入光面122的影像光束212會再通過 出光面124而出射於光學元件1〇〇。 值得一提的是，光學元件100亦可與顯示裝置200的 非顯示區220整合一體。舉例而言，若非顯示區220為邊 框時’亦可將本實施例之光學元件1〇〇的折光部Π0作為 顯示裝置200的邊框，如此亦可進一步地縮小顯示模組3〇〇 13

201140155 PTl 842-2 33523twf.doc/I 的整體厚度。 -。由===可達到下列功效之至少其 值小於相鄰連接二==面的斜率絕對 可有效地縮減光學元件之整體厚;面::== 將部二= 效Πί 因而可達到無邊框的視覺 即作為顯示模二二整==顯示區上， 的整體厚度。 1口更進―步地縮顿示模組 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 =此限定本翻實施之範圍，即纽依本發明申請專利範圍及 =朗邮所作之簡單㈣效變化與修飾，皆仍屬本發明專 圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或 卜，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，二 非用來限制本發明之權利範圍。 亚 【圖式簡單說明】 圖1A為本發明一實施例之光學元件應用於顯示 上的局部俯視示意圖。 呈 圖1B為沿圖1 a之aa’線所螬'示的剖面示音圖。 M = 驗示之光學締應用於顯示裝置上的 14 201140155

PTl842-2 33523twf.doc/I 圖3為圖IB所繪示之光學元件之入光曲面採用另一 實施形態的局部放大圖。 【主要元件符號說明】 100 :光學元件 110:折光部 112 ··入光曲面 112a :平面 113 :虛擬平滑曲面 • 114 :出光曲面 114a :表面 114b :連接面 116 :承靠面 120 :平板部 122 :入光面 124 :出光面 200:顯示裝置 210 :顯示區 210a :顯示面 _ 212 :影像光束 220 :非顯示區 300 :顯示模組 Al、A2 :投影區域 d、X :寬度 P1 :第一方向 y :距離 T1 :切線方向 0 :夾角 15

Claims (1)

1. 201140155 1 ^ ι〇^-Λ j3523twf.doc/I 七、申請專利範圍： 示面^妓置^顯Μ上，且該顯 〜像先束，該光學元件包括： 折光。^位於該顯示面上，且該折光部包括. 面而元Γ該影像光束適於通過該入光曲 干7〇件，且該入光曲面相對於 的㈣絕^隨著遠離該顯示面的方向上_咸V面 ^光曲S ’具有多個表面以及多個連接面，每 以二連接面連接相鄰的該些表面，且每H查 面相對於該顯示面的斜率絕對值小於相鄰連 1 相對於該顯示面的斜率絕對值，該些表面相:; ί顯不面的斜率絕對值隨著遠離該顯示面的方向 、畜其中來自該人光曲面的部分該影像光束適於 以出光曲面而出射於該光學元件；以及 一承靠面’連接該人光曲面與該出光曲面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，1中竽 j曲面為-平滑“，且該人光曲面在與該承靠面連接Z 之^面的切線方向與該承靠面延伸方向的夾角為0， 70°^ φ ^90° 〇 '、 3. 如申請專鄕圍第2項所叙光學元件， 射率為n，該入光曲面正投影至該顯；面二 —方向上的寬度為d’該承靠面沿該第一方向上 的見度為X’該出光曲面在遠離軸示面的—端至該 面的延伸方向上的垂直距離為y，且該光學元件滿足下列 16 201140155 PT1842-2 33523twf.docA 式子：

   η y = 1.36d4 4. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該 入光曲面為多個平面連接而成，且該些平面相對於該頻= 面的斜率絕對值隨著遠離該顯示面的方向上遞減。 τ

   5. 如申請專利範圍第4項所述之光學元件，其中在 該些平面中與該承靠面連接之該平面與該承靠面延伸方向 的夾角為0 ’其中70。^</)$90。。 ° ，6.如申請專利範圍第5項所述之光學元件，其中該 光學兀^的折射率為η，該人光曲面正投影至該顯示面丄 且！!一第一方向上的寬度為d，該承靠面沿該第—方向上 的覓度為X，該出光曲面在遠離該顯示面的一端至該承靠 面的延伸方向上的垂直距離為y，該光學元件滿足下列式 子：

   y = 1.36d-t---x 〇 s^-sin'1 n 7. 如申請專利範圍第4項所述之光學元件，其中該 入ί曲面的該些平面分別對應於該出光曲面的該些表面， 且每-該些平面與對應的每—該絲面平行。 8. 如申請專利$|圍第4項所述之光學元件’其中該 些平面正投影至該顯示面上的面積相等。 17 201140155 * * -352jtwf.doc/I 9.如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該 些表面的面積隨著遠離該顯示面的方向遞減。 10·如申請專利範圍第1項所述之光學元件，更包括 一平板部，配置於該顯示面上並與該折光部連接，且該平 板。卩具有一入光面與一出光面，該入光面與該入光曲面連 接，且該出光面與該出光曲面連接，其中部分影像光束適 =通過該人光面進人·學元件，且來自獻絲的部分 衫像光束適於通過該出光面出射於該光學元件。 U·—種顯示模組，包括： i ”、’員，裝置，具有一顯示區與一非顯示區，非顯示區 =於邊顯不區週邊’且該顯示區適於提供一影像光束；以 段--光學70件’配置於該顯示區與非顯示區上，且該光 折光部，位於該顯示區與非顯示區上，且該 -人光“ ’部分棘像光束雜通入光曲 面而進入該光學元件’且該入光曲面相對於該顯示裝 置的斜率絕對值隨著遠離該顯示裝置的方向上遞減: -出光曲面’具有多個表面以及多個連接面，每 -該些連接面連接相鄰的該絲面，且每—該 面相對於該顯示裝置的斜率絕對值小於相鄰連接= ，面相對於該顯示震置的斜率絕對值，該4b表面 ==置二斜/絕對值隨著遠離該顯示裝 置的方向上遞減，其中來自該入光曲面的部分該影像 18 201140155 PT1842-2 33523twf.doc/i 光束適該出光曲面而出射於該光學元件； 與該出^面。，位於該非顯示區上且連接該入光曲面 I2.如申睛專利範圍第U項 入光曲面為—平滑曲面，且該 組’其中該 之端面的切線方向與該承#面延承靠面連接 70°^ φ ^90° 〇 中方向的夾角為0，其中 上的寬度為X，該出光該承靠面沿該第一方向 承靠面的延伸方向上的垂直該顯:裝置的-端至該 列式子： [置獅為y，該光學元件滿足下 x y = 1.36d + . s^-sin'1 ^i)。 14.如申請專利範圍第丨〗 入光曲面為多個平面連接而”顯示模組’其中該 Ψ W a 成且該些平面相對於該顯示 在 與:Γ面連接之該平面與該:靠:延;方向 的火角為0其中7〇 90。。 16·如”糊顧第丨5項所述之 = ，該入光曲面正投影至娜裝置 上且H方向上的寬度為d，該承靠面沿該第一方向 19 201140155 Λ --------3523twf.docA 上的寬度為χ，該出光曲面在遠離該顯示裝置山 承靠面的延伸方向上的垂直距離為y，該」端至該 列式子： 予711件滿足下 y = i.36d x sin ο 11 Π.如申請專利範圍第14項所述之顯示模纟， 入光曲面的該些平面分別對應於該出光曲面的=其中該 且每一該些平面與對應的每一該些表面平行。^些表面， 18. 如申請專利範圍第η項所述之顯示槿* 些表面的面積隨著遠離該顯示裝置的方向遞，其中該 19. 如申請專利範圍第u項所述之顯示槿紐 牛更包括-平板部，配置於該顯示區 、光學元 接，且該平板部具有—人光面與—出光面，折光部連 入光曲面連接1該出光面與該出入光面與該 影像光束適於通過該入光面進入該光學元，其中部分 光面的部分影像光束適於通過該出光 红且來自該入 件。 Μ射於該光學元 20. 如申請專利範圍第丨丨項所述之 顯示裝m液晶顯示裝置、—有解’’其中該 置或一電漿顯示裝置。 *先一極體顯示裝 20