TWI386685B - 光學元件、背光模組及顯示裝置 - Google Patents

Description

光學元件、背光模組及顯示裝置

本發明係關於一種光學元件、背光模組及顯示裝置。

隨著顯示科技的發展，顯示裝置及其產品已經廣泛地被人們使用，而液晶顯示裝置因具有體型輕薄、低功率消耗以及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，並且應用至許多種類之電子產品。

請參照圖1所示，習知之一種液晶顯示裝置係包含一側邊式背光模組1以及一液晶顯示面板2。

側邊式背光模組1係包含一燈管11、一金屬反射板12、一導光板13及一光學薄膜組14。

導光板13係位於金屬反射板12及光學薄膜組14之間，而燈管11所發出之光線進入導光板13後，係藉由設置於一底面131之網點結構132，破壞全反射而由出光面133入射至光學薄膜組13，俾使側邊式背光模組1能提供一均勻之背光源給液晶顯示面板2。

然而，由於燈管11所發出的光線係朝著各方向射出，所以不僅需要設計複雜的導光板13結構以將上述各方向來的光線均勻的射出，而且亦由於燈管11所發出的光線係朝著各方向射出，所以導致光線在背光模組1內的光路徑增加，使得光線容易於側邊式背光模組1內損耗。

請參照圖2所示，習知之另一種液晶顯示裝置係包含一液晶顯示面板2及一直下式背光模組3。

直下式背光模組3係具有複數個燈管31、一殼體32及一光學膜片組33。其中，燈管31係設置於殼體32中。且光學膜片組33係固定於殼體32上。燈管所31發出之光線透過光學膜片組33而形成背光源給液晶顯示面板2。

然而，習用之側邊式背光模組3之燈管31所發出的光線係朝著各方向射出，所以不僅需要設置較多的燈管31而且必須增加燈管31至光學膜片組33的距離(光路徑)，以使直下式背光模組3可提供較為均勻的背光源。不僅增加背光模組3的成本，而且也加大了背光模組3整體的尺寸。

因此，如何提供一種能夠解決上述問題之光學元件、背光模組及顯示裝置，實屬當前重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠將光線引導至特定方向的光學元件、背光模組及顯示裝置。

緣是，為達上述目的，依本發明之一種光學元件係包含一第一透鏡及一光源。第一透鏡係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，第一折射曲面係位於第一折射斜面及第二折射斜面之間，且第一折射曲面分別與第一折射斜面及第二折射斜面呈夾角設置，其中第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部；光源之至少一部分係設置於第一凹陷部。

另外，為達上述目的，依本發明之一種背光模組係至少具有一光學元件，其中光學元件包含一第一透鏡及一光源。第一透鏡係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，第一折射曲面係位於第一折射斜面及第二折射斜面之間，且第一折射曲面分別與第一折射斜面及第二折射斜面呈夾角設置，其中第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部；光源之至少一部分係設置於第一凹陷部。

再者，為達上述目的，依本發明之一種顯示裝置係包含一顯示面板及一背光模組。背光模組係與顯示面板相對而設，且背光模組至少具有一光學元件，光學元件一第一透鏡及一光源，其中第一透鏡係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，第一折射曲面係位於第一折射斜面及第二折射斜面之間，且第一折射曲面分別與第一折射斜面及第二折射斜面呈夾角設置，其中第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部；光源之至少一部分係設置於第一凹陷部。

承上所述，因依本發明之光學元件、背光模組及顯示裝置之第一透鏡具有第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面，且光源之至少一部分設置於第一凹陷部，所以光源所發出之光線實質上可經由第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面而射出。換言之，第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面可將光源所發出之光線引導至特定方向。

所以當上述光學元件應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板(甚至可以不需使用導光板)，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。

另外，當上述光學元件應用於直下式背光模組時，由於光學元件可以將光源所發出之光線引導至特定方向，所以可以以較少光源數量而且並於較短的光路徑內，即使達到均勻背光源以提供顯示面板使用，進而可以節省背光模組的成本，而且可以縮小背光模組整體尺寸。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之光學元件、背光模組及顯示裝置。

[第一實施例之光學元件]

請同時參照圖3及圖4所示，第一實施例之光學元件41係包含一第一透鏡411、一光源412及一第二透鏡413。第一透鏡411係具有一第一折射曲面4111、一第一折射斜面4112、一第二折射斜面4113。第二透鏡413係具有一第二折射曲面4131、一第三折射斜面4132、一第四折射斜面4133。

第一折射曲面4111係位於第一折射斜面4112及第二折射斜面4113之間，且第一折射曲面4111分別與第一折射斜面4112及第二折射斜面4113呈夾角設置。第一折射曲面4111相對之一第一表面4114設置有一第一凹陷部4115。其中，第一折射曲面4111相對於曲面中心所呈夾角Q1可介於60度至140度，夾角Q1較佳者為100度。此外，第一折射曲面4111上可依據實際需求更設置有至少一夫涅爾(fresnel)結構以調控由第一折射曲面4111所射出的光線。

第二折射曲面4131係位於第三折射斜面4132及第四折射斜面4133之間，且第二折射曲面4131分別與第三折射斜面4131及第四折射斜面4132呈夾角設置，第二折射曲面4131相對之一第二表面4134設置有一第二凹陷部4135。光源312係設置於第一凹陷部4115及第二凹陷部4135之間。其中，第二折射曲面4131相對於曲面中心所呈夾角Q2可介於60度至140度，夾角Q2較佳者為100度。此外，第二折射曲面4131上可依據實際需求更設置有至少一夫涅爾(fresnel)結構以調控由第二折射曲4131所射出的光線。

第一透鏡411之第一表面4114可透過卡合、黏合、鎖固等方式而與第二透鏡413之第二表面4134結合俾使光源介於第一透鏡411及第二透鏡413之間。例如，圖3係以第一透鏡411透過卡合而與第二透鏡413結合。當然，亦可分別於第一表面4114及第二表面4134塗上光固膠，然後於第一透鏡411、光源412及第二透鏡413組裝後，以紫外光照射光固膠來固定第一透鏡411及第二透鏡413。

在本實施例中，第一透鏡411可以光源412為基準而與第二透鏡413呈對稱設置。

第一透鏡411及第二透鏡413之材料可為聚碳酸酯樹脂(Polycarbonate,P.C.)、類P.C.材料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環氧類材料(Epoxy material)、矽(silicon)、P.S.或M.S.等折射率大於1的材料。而第一透鏡411及第二透鏡413可透過射出成型(mold injection)、擠出成型(Protrusion)或灌膠成型等方式而形成。

除此之外，第一透鏡411更包含一第一頂面4116及與第一頂面4116相對之一第一底面4117，且第二透鏡413更包含一第二頂面4136及與第二頂面4136相對之一第二底面4137。其中，第一頂面4116係位於第一折射斜面4112及第一表面4114之間，第一底面4117係位於第二折射斜面4113及第一表面4114之間。第二頂面4136係位於第三折射斜面4132及第二表面4134之間，第二底面4137係位於第四折射斜面4133及第二表面4134之間。

在本實施例中，第一頂面4116、第一底面4117、第二頂面4136、第二底面4137對於光線穿透率及對光線的霧度(diffusivity)可依據實際需求而設計。例如可於第一頂面4116、第一底面4117、第二頂面4136、第二底面4137可設計為一粗糙面、或者於上述表面4116、4117、4136或4137上塗怖部份的反射層以控制穿透率及霧度。在此以第一頂面4116、第一底面4117、第二頂面4136及第二底面4137對於光線穿透率實質上為30%~80%，且對光線的霧度實質上為40%~90%為例。穿透率較佳者為50%~60%，且霧度較佳者為70%~80%。

另外，在本實施例中，光源412係以一燈管為例，例如，冷陰極燈管(CCFL lamp)、電極螢光燈管(EEFL lamp)、氙氣燈管(Xe lamp)、發光二極體燈管(LED Light－Pipe)、光纖(optical fiber)等。當然，亦可由光源412、第一透鏡411之第一凹陷部4115及第二透鏡413之第二凹陷部4135三者共同構成一燈管，其中，第一透鏡411之第一凹陷部4115及第二透鏡413之第二凹陷部4135可共同構成上述燈管之管壁。例如，可先將第一透鏡411及第二透鏡413組裝後，再於第一凹陷部4115及第二凹陷部4135內塗設螢光粉，然後再提供第一凹陷部4115及第二凹陷部4135內氣體，並外加電極，以構成燈管。

請參照圖5所示，光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113及第二透鏡413之第二折射曲面4131、第三折射斜面4132、第四折射斜面4133而射出，換言之，第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113及第二透鏡413之第二折射曲面4131、第三折射斜面4132、第四折射斜面4133可將光源412所發出之光線引導至水平方向H。所以當光學元件41應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板(甚至可以不需使用導光板)，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。另外，當光學元件41應用於直下式背光模組時，由於光學元件41可以將光源所發出之光線引導至水平方向H，所以可以以較少光源數量而且並於較短的光路徑內，即使達到均勻背光源以提供顯示面板使用，進而可以節省背光模組的成本，而且可以縮小背光模組整體尺寸。

[第二實施例之光學元件]

請同時參照圖6所示，第二實施例之光學元件51係包含一第一透鏡411及一光源412。其中，第一透鏡411及光源412以於第一較佳實施例之光學元件41中詳述，在此容不贅述。

在本實施例中，可於第一表面4114上設置反射層，或者另外搭配反射罩，俾使光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113而射出，換言之，第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113可將光源412所發出之光線引導至特定方向。

[第三實施例之光學元件]

請同時參照圖7所示，第二實施例之光學元件61係包含一第一透鏡411、一光源412及一第三透鏡414。其中，第一透鏡411及光源412以於第一較佳實施例之光學元件61中詳述，在此容不贅述。第三透鏡414係至少具有一第三表面4141，第三表面4141係設置有一第三凹陷部4142，其中光源412係設置於第一凹陷部4115及第三凹陷部4142之間。

第一透鏡411之第一表面4114可透過卡合、黏合、鎖固等方式而與第三透鏡414之第二表面4141結合俾使光源412介於第一透鏡411及第二透鏡414之間。

另外，光源412可為一燈管，或者可由光源412、第一透鏡411之第一凹陷部4115及第三透鏡414之第三凹陷部4142三者共同構成一燈管。

在本實施例中，第一透鏡411以光源412為基準而與第三透鏡414呈非對稱設置。此外可於第三透鏡414上加入反射層，或者與反射罩配合，俾使光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113而射出，換言之，第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113可將光源412所發出之光線引導至特定方向。

[第一實施例之背光模組]

請同時參照圖8及圖9所示，第一實施例之背光模組係以一直下式背光模組4為例。直下式背光模組4係包含至少一光學元件41、一反射元件42及一光學膜片組43及一殼體44，其中光學元件41已於本發明第一實施例之光學元件中詳述，在此容不贅述。

反射元件42係具有至少一反射面421，其中光學元件41係與反射面421相對而設。其中，反射面421的外形可依據光學元件41而設計，在本實施例中，反射面421係為一曲面。

光學元件41及反射元件42係設置於殼體44中，且光學膜片組43設置於殼體44上。其中，光學薄膜組43可依據即有技術有設計，例如可包含一上擴散膜、一增亮膜及一下擴散膜等結構。

承上，光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113及第二透鏡413之第二折射曲面4131、第三折射斜面4132、第四折射斜面4133而射出至反射元件42之反射面421，然後再經由反射面421反射至光學薄膜組43而射出。是以，直下式背光模組4可置放較少數量的光源412而且並於較短的光路徑內，即使達到均勻背光源以提供顯示面板使用，進而可以節省背光模組4的成本，而且可以縮小背光模組4整體尺寸。

在此值得一提的是，本實施例之直下式背光模組4係以光學元件41為例，但不可以此態樣以對直下式背光模組4限縮，例如，直下式背光模組4亦可以光學元件51(如圖6所示)或光學元件61(如圖7所示)來取代光學元件41。

[第二實施例之背光模組]

請同時參照圖10所示，第二實施例之背光模組係以一側邊式背光模組5為例。側邊式背光模組5係至少包含一光學元件41及一導光元件52。光學元件42已於本發明第一實施例之光學元件中詳述，在此容不贅述。此外，側邊式背光模組5更可包含光學膜片組(圖中未示)其係設置於導光元件52上。其中光學膜片組可以即有技術而設計，在此容不贅述。

導光元件52係具有一出光面521及與出光面521對應之一反射面522，反射面522上具有一容置部523以容置光學元件41。而反射面522上可以設置網點結構(圖中未示)以破壞光線的全反射。

承上，光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113及第二透鏡413之第二折射曲面4131、第三折射斜面4132、第四折射斜面4133而射出至導光元件52之反射面522，然後再經由反射面522反射而透過導光元件52之出光面521而射出背光模組5外。

另外，光源412所發出之光線小部分可經由第一透鏡411之第一頂面4116及第二透鏡431之第二頂面4136射出，再經由然後再經由反射面522反射而透過導光元件52之出光面521之一區域5211而射出背光模組5外。

其中，出光面521之區域5211與光學元件41相對應，且區域5211的形狀可依據實際出光特性而有不同的設計，例如，圖10所示之區域5211為一平坦面；圖11所示之區域5211為一下凹斜面；圖12所示之區域5211為一下凹曲面。

承上所述，因依本發明之背光模組之第一透鏡具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，且光源之至少一部分設置於第一凹陷部，所以光源所發出之光線實質上可經由第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面而射出。換言之，第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面可將光源所發出之光線引導至特定方向。所以當上述光學元件應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。

[第三實施例之背光模組]

請同時參照圖13所示，第三實施例之背光模組係以一側邊式背光模組6為例。側邊式背光模組6係至少包含一光學元件61、一導光元件62及一殼體63。

導光元件62係具有一入光面621、一出光面622及與出光面622對應之一反射面623。另外，反射面623上可以設置網點結構(圖中未示)。再者，反射面623上更可再設置一反射板(圖中未示)。

殼體63係容置光學元件61，且殼體63係與導光元件62相對而設，其中第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113係與導光元件62之入光面621的至少一部份相面對。在本實施例中，殼體63係為一反射罩。

其中，光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113而射出，並經由導光元件62之入光面621、反射面623及出光面63而射出背光模組6外。

在此值得一提的是，本實施例之側邊式背光模組6係以光學元件61為例，但不可以此態樣以對側邊式背光模組6限縮，例如，側邊式背光模組6亦可以光學元件41(如圖4所示)或光學元件51(如圖6所示)來取代光學元件61。如圖14所示，邊式背光模組6係以具有光學元件51為例，其中，殼體64係對應光學元件51而有不同於殼體63(如圖13所示)的設計，以提升光線利用率。

另外，請參照圖15所示，殼體64可包含一延伸反射部641，以取代導光元件62(如圖14所示)。其中，光源412所發出之光線大部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113而射出，並經由殼體64之延伸反射部641反射至一光學膜片組65而射出背光模組6外。

承上所述，因依本發明之背光模組之第一透鏡具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，且光源之至少一部分設置於第一凹陷部，所以光源所發出之光線實質上可經由第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面而射出。換言之，第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面可將光源所發出之光線引導至特定方向。所以當上述光學元件應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。

[第四實施例之背光模組]

請同時參照圖16所示，第四實施例之背光模組係以一側邊式背光模組7為例。側邊式背光模組7係至少包含一光學元件41、一導光元件72及一殼體73。

導光元件72係具有一入光面721、一出光面722及與出光面722對應之一反射面723。另外，反射面723上可以設置網點結構(圖中未示)。再者，反射面723上更可再設置一反射板(圖中未示)。

光學元件41設置於殼體73之上半部，且殼體73係與導光元件72相對而設，其中第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113係與導光元件72之入光面721的至少一部份相面對。在本實施例中，殼體73係為一反射罩。此外，殼體73可至少具有一第一反射片731及一第二反射片732。其中第一反射片731與第二反射片732呈一夾角Q3設置。而夾角Q3可介於60度至120度。

其中，光源412所發出之光線一部分經由第一透鏡411之第一折射曲面4111、第一折射斜面4112、第二折射斜面4113而射出至導光元件72。光源412所發出之光線另一部分經由第二透鏡413之第二折射曲面4131、第三折射斜面4132、第四折射斜面4133而射出至第一反射片731，並經由第一反射片731及第二反射片732而反射至導光元件72。因此，透過上述搭配設計，可使射入導光元件72之光線的面積為由第一透鏡411所射出光線面積的兩倍，不緊可提升對光學元件41所發出光線的利用率，而且可以減少光學元件41的數量。

在此值得一提的是，本實施例之側邊式背光模組7係以光學元件41為例，但不可以此態樣以對側邊式背光模組7限縮，例如，側邊式背光模組6亦可以光學元件51(如圖6所示)或光學元件61(如圖7所示)來取代光學元件41。

另外，請參照圖17所示，殼體73更可包含一延伸反射部733，以取代導光元件72(如圖16所示)。

承上所述，因依本發明之背光模組之第一透鏡具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，且光源之至少一部分設置於第一凹陷部，所以光源所發出之光線實質上可經由第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面而射出。換言之，第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面可將光源所發出之光線引導至特定方向。所以當上述光學元件應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板(甚至可以不需使用導光板)，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。

[本發明較佳實施例之顯示裝置]

本發明較佳實施例之顯示裝置係包含一背光模組及一顯示面板。其中背光模組至少具有一光學元件，且背光模組係與顯示面板相對而設。本實施例之顯示面板係以但不受限於一液晶顯示面板為例。另外，背光模組已於上述第一~第四實施例之背光模組中詳述，在此容不贅述。而顯示面板可以即有技術而設計，在此亦容不贅述。

綜上所述，因依本發明之光學元件、背光模組及顯示裝置之第一透鏡具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面，且光源之至少一部分設置於第一凹陷部，所以光源所發出之光線實質上可經由第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面而射出。換言之，第一透鏡之第一折射曲面、第一折射斜面、第二折射斜面可將光源所發出之光線引導至特定方向。所以當上述光學元件應用於側邊式背光模組時，不僅可以減少光線於背光模組內的路徑以減少光線於側邊式背光模組內的損耗，而且可以不需設計如習知較為複雜導光板(甚至可以不需使用導光板)，卻仍可提供均勻背光源至顯示面板，進而提升光線利用率，而且降低整體背光模組的成本。另外，當上述光學元件應用於直下式背光模組時，由於光學元件可以將光源所發出之光線引導至特定方向，所以可以以較少光源數量而且並於較短的光路徑內，即使達到均勻背光源以提供顯示面板使用，進而可以節省背光模組的成本，而且可以縮小背光模組整體尺寸。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．側邊式背光模組

11．．．燈管

12．．．金屬反射板

13．．．導光板

131．．．底面

132．．．網點結構

133．．．出光面

14．．．光學薄膜組

2．．．液晶顯示面板

3．．．直下式背光模組

31．．．燈管

32．．．殼體

33．．．光學膜片組

4．．．直下式背光模組

41．．．光學元件

411．．．第一透鏡

4111．．．第一折射曲面

4112．．．第一折射斜面

4113．．．第二折射斜面

4114．．．第一表面

4115．．．第一凹陷部

4116．．．第一頂面

4117．．．第一底面

412．．．光源

413．．．第二透鏡

4131．．．第二折射曲面

4132．．．第三折射斜面

4133．．．第四折射斜面

4134．．．第二表面

4135．．．第二凹陷部

4136．．．第二頂面

4137．．．第二底面

414．．．第三透鏡

4141．．．第三表面

4142．．．第三凹陷部

42．．．反射元件

421．．．反射面

43．．．光學膜片組

44．．．殼體

5．．．側邊式背光模組

52．．．導光元件

521．．．出光面

5211．．．區域

522．．．反射面

523．．．容置部

6．．．側邊式背光模組

62．．．導光元件

621．．．入光面

622．．．出光面

623．．．反射面

63．．．殼體

64．．．殼體

641．．．延伸反射部

65．．．光學膜片組

7．．．側邊式背光模組

72．．．導光元件

721．．．入光面

722．．．出光面

723．．．反射面

73．．．殼體

731．．．第一反射片

732．．．第二反射片

733．．．延伸反射部

H．．．水平方向

Q1．．．夾角

Q2．．．夾角

Q3．．．夾角

圖1顯示習知之一種液晶顯示面板之剖面圖；圖2顯示習知之另一種液晶顯示面板之剖面圖；圖3顯示本發明第一實施例之光學元件之立體圖；圖4~5顯示圖3中光學元件之剖面圖；圖6顯示本發明第二實施例之光學元件之剖面圖；圖7顯示本發明第三實施例之光學元件之剖面圖；圖8顯示本發明第一實施例之背光模組之剖面圖；圖9顯示圖8中背光模組之部份放大圖；圖10~12顯示本發明第二實施例之背光模組之剖面圖；圖13~15顯示本發明第三實施例之背光模組之剖面圖；以及圖16~17顯示本發明第四實施例之背光模組之剖面圖。

4．．．直下式背光模組

41．．．光學元件

411．．．第一透鏡

4111．．．第一折射曲面

4112．．．第一折射斜面

4113．．．第二折射斜面

4114．．．第一表面

4115．．．第一凹陷部

4116．．．第一頂面

4117．．．第一底面

412．．．光源

413．．．第二透鏡

4131．．．第二折射曲面

4132．．．第三折射斜面

4133．．．第四折射斜面

4134．．．第二表面

4135．．．第二凹陷部

4136．．．第二頂面

4137．．．第二底面

Claims (75)

1. 一種光學元件，包含：一第一透鏡，其係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面、一第一頂面及與該第一頂面相對之一第一底面，該第一折射曲面係位於該第一折射斜面及該第二折射斜面之間，且該第一折射曲面分別與該第一折射斜面及該第二折射斜面呈夾角設置，其中該第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部，該第一頂面係位於該第一折射斜面及該第一表面之間，該第一底面係位於該第二折射斜面及該第一表面之間，其中該第一頂面或該第一底面對光線的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%；以及一光源，其中該光源之至少一部分係設置於該第一凹陷部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該光源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面而射出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該第一折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該第一頂面或該第一底面對光線的穿透率實質上為30%~80%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該光源係為一燈管。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該第一折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，更包含：一第二透鏡，其係具有一第二折射曲面、一第三折射斜面、一第四折射斜面，該第二折射曲面係位於該第三折射斜面及該第四折射斜面之間，且該第二折射曲面分別與該第三折射斜面及該第四折射斜面呈夾角設置，該第二折射曲面相對之一第二表面設置有一第二凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第二凹陷部之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該第二透鏡之該第二表面結合。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該光源、該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部係為該燈管之管壁。
10. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第二透鏡呈對稱設置。
11. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該光源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面及該第二透 鏡之該第二折射曲面、該第三折射斜面、該第四折射斜面而射出。
12. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該第二折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
13. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該第一折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
14. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件，其中該第二透鏡更包含一第二頂面及與該第二頂面相對之一第二底面，該第二頂面係位於該第三折射斜面及該第二表面之間，該第二底面係位於該第四折射斜面及該第二表面之間。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光學元件，其中該第二頂面或該第二底面對光的穿透率實質上為30%~80%。
16. 如申請專利範圍第14項所述之光學元件，其中該第二頂面或該第二底面對光的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%。
17. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，更包含：一第三透鏡，係至少具有一第三表面，該第三表面係設置有一第三凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第三凹陷部之間。
18. 如申請專利範圍第17項所述之光學元件，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該 第三透鏡之該第三表面結合。
19. 如申請專利範圍第17項所述之光學元件，其中該光源、該第一透鏡之第一凹陷部及該第三透鏡之第三凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之第一凹陷部及該第三透鏡之第三凹陷部係為該燈管之管壁。
20. 如申請專利範圍第17項所述之光學元件，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第三透鏡相對設置並呈現非對稱之外觀。
21. 一種背光模組，其係至少具有一光學元件，其中該光學元件包含：一第一透鏡，其係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面、一第一頂面及與該第一頂面相對之一第一底面，該第一折射曲面係位於該第一折射斜面及該第二折射斜面之間，且該第一折射曲面分別與該第一折射斜面及該第二折射斜面呈夾角設置，其中該第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部，該第一頂面係位於該第一折射斜面及該第一表面之間，該第一底面係位於該第二折射斜面及該第一表面之間，其中該第一頂面或該第一底面對光線的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%；以及一光源，其中該光源之至少一部分係設置於該第一凹陷部。
22. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該光 源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面而射出。
23. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該第一折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
24. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該第一頂面或該第一底面對光線的穿透率實質上為30%~80%。
25. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該光源係為一燈管。
26. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該第二折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
27. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該光學元件，更包含：一第二透鏡，其係具有一第二折射曲面、一第三折射斜面、一第四折射斜面，該第二折射曲面係位於該第三折射斜面及該第四折射斜面之間，且該第二折射曲面分別與該第三折射斜面及該第四折射斜面呈夾角設置，該第二折射曲面相對之一第二表面設置有一第二凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第二凹陷部之間。
28. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該第二透鏡之該第二表面結合。
29. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該光源、該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部係為該燈管之管壁。
30. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第二透鏡呈對稱設置。
31. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該第二折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
32. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該第二折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
33. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該第二透鏡更包含一第二頂面及與該第二頂面相對之一第二底面，該第二頂面係位於該第三折射斜面及該第二表面之間，該第二底面係位於該第四折射斜面及該第二表面之間。
34. 如申請專利範圍第27項所述之背光模組，其中該光源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面及該第二透鏡之該第二折射曲面、該第三折射斜面、該第四折射斜面而射出。
35. 如申請專利範圍第34項所述之背光模組，其中該第二頂面或該第二底面對光的穿透率實質上為30%~80%。
36. 如申請專利範圍第34項所述之背光模組，其中該第二頂面或該第二底面對光的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%。
37. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，其中該光學元件，更包含：一第三透鏡，係至少具有一第三表面，該第三表面係設置有一第三凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第三凹陷部之間。
38. 如申請專利範圍第37項所述之背光模組，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該第三透鏡之該第三表面結合。
39. 如申請專利範圍第37項所述之背光模組，其中該光源、該第一透鏡之第一凹陷部及該第三透鏡之第三凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之第一凹陷部及該第三透鏡之第三凹陷部係為該燈管之管壁。
40. 如申請專利範圍第37項所述之背光模組，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第三透鏡相對設置並呈現非對稱之外觀。
41. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，更包含：一光學膜片組；以及一反射元件，其係具有至少一反射面，其中該光學元件係與該反射面相對而設。
42. 如申請專利範圍第41項所述之背光模組，其中該反射面係為一曲面。
43. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組，更包含：一導光元件，其係具有一出光面及與該出光面對應之一反射面，該反射面上具有一容置部以容置該光學元件。
44. 如申請專利範圍第43項所述之背光模組，其中該出光面之一區域係呈下凹斜面或下凹曲面，該區域係與該光學元件相對應。
45. 如申請專利範圍第21項所述之背光模組更包含一殼體，其係容置該光學元件。
46. 如申請專利範圍第45項所述之背光模組，其中該殼體係為一反射罩。
47. 如申請專利範圍第45項所述之背光模組，更包含：一導光元件，其係具有一入光面、一出光面及與該出光面對應之一反射面，其中該殼體係與該導光元件相對而設，該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面係與該導光元件之該入光面的至少一部份相面對。
48. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板；以及一背光模組，其係與該顯示面板相對而設，且該背光模組至少具有一光學元件，該光學元件包含一第一透鏡及一光源，其中第一透鏡係具有一第一折射曲面、一第一折射斜面、一第二折射斜面、一第一頂面及與該第一頂面相對之一第一底面，該第一折射 曲面係位於該第一折射斜面及該第二折射斜面之間，且該第一折射曲面分別與該第一折射斜面及該第二折射斜面呈夾角設置，其中該第一折射曲面相對之一第一表面設置有一第一凹陷部，該第一頂面係位於該第一折射斜面及該第一表面之間，該第一底面係位於該第二折射斜面及該第一表面之間，其中該第一頂面或該第一底面對光線的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%；該光源之至少一部分係設置於該第一凹陷部。
49. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該光源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面而射出。
50. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該第一折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
51. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該第一頂面或該第一底面對光線的穿透率實質上為30%~80%。
52. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該光源係為一燈管。
53. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該第二折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
54. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該光學元件，更包含： 一第二透鏡，其係具有一第二折射曲面、一第三折射斜面、一第四折射斜面，該第二折射曲面係位於該第三折射斜面及該第四折射斜面之間，且該第二折射曲面分別與該第三折射斜面及該第四折射斜面呈夾角設置，該第二折射曲面相對之一第二表面設置有一第二凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第二凹陷部之間。
55. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該第二透鏡之該第二表面結合。
56. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該光源、該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之該第一凹陷部及該第二透鏡之該第二凹陷部係為該燈管之管壁。
57. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第二透鏡呈對稱設置。
58. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該第二折射曲面相對於曲面中心所呈夾角係介於60度至140度。
59. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該第二折射曲面上設置有一夫涅爾(fresnel)結構。
60. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該第二透鏡更包含一第二頂面及與該第二頂面相對之一第二底面，該第二頂面係位於該第三折射斜面及該第 二表面之間，該第二底面係位於該第四折射斜面及該第二表面之間。
61. 如申請專利範圍第54項所述之顯示裝置，其中該光源所發出之光線實質上經由該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面及該第二透鏡之該第二折射曲面、該第三折射斜面、該第四折射斜面而射出。
62. 如申請專利範圍第61項所述之顯示裝置，其中該第二頂面或該第二底面對光的穿透率實質上為30%~80%。
63. 如申請專利範圍第61項所述之顯示裝置，其中該第二頂面或該第二底面對光的霧度(diffusivity)實質上為40%~90%。
64. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該光學元件，更包含：一第三透鏡，係至少具有一第三表面，該第三表面係設置有一第三凹陷部，其中該光源係設置於該第一凹陷部及該第三凹陷部之間。
65. 如申請專利範圍第64項所述之顯示裝置，其中該第一透鏡之該第一表面係透過卡合、黏合、鎖固而與該第三透鏡之該第三表面結合。
66. 如申請專利範圍第64項所述之顯示裝置，其中該光源、該第一透鏡之第一凹陷部及該第三透鏡之第三凹陷部可構成一燈管，且該第一透鏡之第一凹陷部及該 第三透鏡之第三凹陷部係為該燈管之管壁。
67. 如申請專利範圍第64項所述之顯示裝置，其中該第一透鏡以該光源為基準而與該第三透鏡相對設置並呈現非對稱之外觀。
68. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該背光模組更包含：一光學膜片組；以及一反射元件，其係具有至少一反射面，其中該光學元件係與該反射面相對而設。
69. 如申請專利範圍第68項所述之顯示裝置，其中該反射面係為一曲面。
70. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該背光模組更包含：一導光元件，其係具有一出光面及與該出光面對應之一反射面，該反射面上具有一容置部以容置該光學元件。
71. 如申請專利範圍第70項所述之顯示裝置，其中該出光面之一區域係呈下凹斜面或下凹曲面，該區域係與該光學元件相對應。
72. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該背光模組更包含一殼體，其係容置該光學元件。
73. 如申請專利範圍第72項所述之顯示裝置，其中該殼體係為一反射罩。
74. 如申請專利範圍第72項所述之顯示裝置，其中該背 光模組更包含：一導光元件，其係具有一入光面、一出光面及與該出光面對應之一反射面，其中該殼體係與該導光元件相對而設，該第一透鏡之該第一折射曲面、該第一折射斜面、該第二折射斜面係與該導光元件之該入光面的至少一部份相面對。
75. 如申請專利範圍第48項所述之顯示裝置，其中該顯示面板係為一液晶顯示面板。