TWI396904B - 光學封裝體、光學透鏡以及具有光學封裝體之背光組件 - Google Patents

光學封裝體、光學透鏡以及具有光學封裝體之背光組件 Download PDF

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Description

光學封裝體、光學透鏡以及具有光學封裝體之背光組件

本揭示案係關於一種光學封裝體、一種光學透鏡以及一種具有該光學封裝體之背光組件。更特定言之,本揭示案係關於一種可導光之光學封裝體、一種光學透鏡以及一種具有該光學封裝體之背光組件。

一具有複數個發光二極體(LED)之直接照明型背光單元(BLU)包括一導光板,該導光板漫射LED產生的光以使得當自一平面檢視時,該直接照明型BLU之亮度為均一的。

導光板包括基於聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之樹脂。該導光板之折射指數約為1.5。該導光板之折射率大於空氣使得入射至該導光板之光自該導光板之內表面得以完全反射,藉此漫射該光。

當用於一LCD電視接收機或監視器之BLU之厚度減少時,該導光板之厚度亦減少。

當導光板之厚度減少時,其中混合有紅色、綠色以及藍色之混合區減少,使得紅、綠及藍光點顯示在BLU上,藉此降低了BLU產生之光的均一性。

意即,當混合區之厚度減少時,由LED引起之紅、綠以及藍光點會顯示在LCD裝置之LCD面板上。

根據本發明之實施例,提供一種可導光之光學封裝體、一種光學透鏡、一種具有該光學封裝體之背光組件以及 一種具有該光學封裝體之顯示裝置。

一種根據本發明之一實施例的光學封裝體包括複數個發光零件及一透鏡板。該透鏡板界定分別與該等發光零件相對應的複數個透鏡零件。該透鏡板具有自該等透鏡零件而在該光學封裝體之一側向延伸的複數個導光部分。

一種根據本發明之另一實施例的光學封裝體包括一發光零件及一光學透鏡。該光學透鏡包括一中央透鏡部分、一周邊透鏡部分以及一導光部分。該中央透鏡部分係定位於該發光零件上,並具有一凸形狀。該周邊透鏡部分在該中央透鏡部分之外部以收納該中央透鏡部分。該周邊透鏡部分具有一凹形狀。該導光部分係自該周邊透鏡部分延伸。

一種根據本發明之一實施例的光學透鏡包括一中央透鏡部分、一周邊透鏡部分以及一導光部分。該中央透鏡部分具有一凸形狀。該周邊透鏡部分在該中央透鏡部分之外部以收納該中央透鏡部分。該周邊透鏡部分具有一凹形狀。該導光部分係自該周邊透鏡部分延伸。

一種根據本發明之一實施例的背光組件包括一基礎基板及一光學封裝體。該基礎基板包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域。該光學封裝體在該第一區域中,並包括複數個發光零件及分別與該等發光零件相對應之複數個光學透鏡。該等光學透鏡中之每一者包括一中央透鏡部分、一周邊透鏡部分以及一導光部分。該中央透鏡部分具有一凸形狀。該周邊透鏡部分在該中央透鏡部分之外部以收納該中央透鏡部分。該周邊透鏡部分具有一凹形狀。該 導光部分係自該周邊透鏡部分延伸。

一種根據本發明之另一實施例的背光組件包括一基礎基板及一光學封裝體。該基礎基板包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域。該光學封裝體在該第一區域中。該光學封裝體包括複數個發光零件及一透鏡板。該透鏡板界定具有凸形狀並分別與該等發光零件相對應的複數個透鏡零件。該透鏡板係自該透鏡零件而在該光學封裝體之一側向延伸以具有一凹形狀。

一種根據本發明之一實施例的顯示裝置包括一顯示面板及一背光組件。該顯示面板使用光來顯示一影像。該背光組件產生光。該背光組件包括一基礎基板、複數個發光零件以及複數個光學透鏡。該基礎基板包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域。該等發光零件在該第一區域中。該等光學透鏡具有一中央透鏡部分、一周邊透鏡部分以及一導光部分。該中央透鏡部分具有一凸形狀以覆蓋該等發光零件中之每一者。該周邊透鏡部分在該中央透鏡部分之外部以收納該中央透鏡部分。該周邊透鏡部分具有一凹形狀。該導光部分係自該周邊透鏡部分延伸。

一種根據本發明之另一實施例的顯示裝置包括一顯示面板及一背光組件。該顯示面板使用光來顯示一影像。該背光組件產生光。該背光組件包括一基礎基板、複數個發光零件以及一透鏡板。該基礎基板包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域。該等發光零件在該第一區域中。該透鏡板界定具有凸形狀並分別與該等發光零件對應的複 數個透鏡零件。該透鏡板自該等透鏡零件在該光學封裝體之一側向延伸以具有一凹形狀。

根據本發明之該等實施例,一光學透鏡導引光以均一化LED產生的光。

下文中將參看隨附諸圖較全面地描述本發明之較佳實施例,該等附圖中係展示本發明之較佳實施例。然而,本發明可以許多不同形式得以實施且不應被解釋為僅侷限於本文所闡述之該等實施例。相反地,該等實施例經提供以使得本揭示案徹底且完全,並將全面地將本發明之範疇傳達給熟悉此項技術者。

圖1為展示一根據本發明之一實施例之光學透鏡的部分剖面透視圖。圖2為展示圖1中所展示之該光學透鏡之橫截面圖。在圖1及圖2中,光學透鏡之導光部分具有均一厚度。該導光部分充當一板。該導光部分藉由一全內反射導引光以均一化該光之亮度。

參看圖1及圖2,光學透鏡10包括一中央透鏡部分12、一周邊透鏡部分14以及一導光部分16。一用於收納一發光元件之凹槽18係形成於中央透鏡部分12之後表面。該發光元件之一實例為一發光二極體(LED)。用於發光元件之凹槽18具有一大體上與該發光元件相同之形狀。

具有一凸形狀之中央透鏡部分12沿z軸向光學透鏡10之前側突出。當自xy平面檢視時,中央透鏡部分12具有一圓形形狀。中央透鏡部分12係藉由具有多種曲率之曲面界 定。中央透鏡部分12之凸形狀導致該中央透鏡部分充當一凸透鏡。中央透鏡部分12之等高線大體上彼此平行。或者,中央透鏡部分12之等高線可向一預定方向集中。意即,中央透鏡部分12之等高線的一部分可具有比中央透鏡部分12之等高線的剩餘部分高的密度。

周邊透鏡部分14具有一凹形狀以收納中央透鏡部分12。周邊透鏡部分14與中央透鏡部分12之外側鄰近。周邊透鏡部分14之凹形狀係沿z軸向光學透鏡10之後側凹陷。當自xy平面檢視時,周邊透鏡部分14具有一圓環形狀。周邊透鏡部分14係藉由具有多種曲率之曲面界定。周邊透鏡部分之凹形狀導致該周邊透鏡部分充當一凹透鏡。周邊透鏡部分14之等高線大體上彼此平行。或者,周透鏡部分14之等高線可向一預定方向集中。意即,周邊透鏡部分14之等高線的一部分可具有比周邊透鏡部分14之等高線的剩餘部分高的密度。

導光部分16自周邊透鏡部分14之外側延伸。導光部分16具有一大體上平行於xy平面之平坦平面。圖1中,導光部分16具有一四邊形形狀。或者,導光部分16可具有圍繞周邊透鏡部分14之一圓環形狀、一橢圓形狀、等等。

參看圖2,收納於光學透鏡10之凹槽18之LED產生的光入射至光學透鏡10以使得光之光特徵藉由中央透鏡部分12、周邊透鏡部分14以及導光部分16得以改變。

入射至中央透鏡部分12之光經由凸面折射。自中央透鏡部分12之凸面射出之光的出射角大於入射至中央透鏡部分 12之光的入射角。出射角與入射角之間的關係可使用斯奈爾定律(Snell's law)來計算。光學透鏡10具有一大於空氣之折射率。光學透鏡10與空氣之折射率分別為約1.5與約1。

圖2中,自光學透鏡10之內表面反射之光的反射角大體上等於入射至光學透鏡10之光的入射角,且可忽略反射光。

入射至周邊透鏡部分14之光藉由凹面向光學透鏡10之側面折射。入射至周邊透鏡部分14之折射光藉由導光部分16再次導引至光學透鏡10之側面。意即,周邊透鏡部分14導引光,且隨後導光部分16導引已首先由周邊透鏡部分14導引之光。

詳言之,周邊透鏡部分14之凹面相對於LED形成一不超過約30度的角。因此,入射至周邊透鏡部分14之內表面的光之大部分自凹面反射至導光部分16。入射至周邊透鏡部分14之外表面的光之一部分自凹面反射至空氣,且入射至周邊透鏡部分14之外表面的光之剩餘部分被折射並以一預定角度穿過周邊透鏡部分14而入射至導光部分16。

導光部分16係自周邊透鏡部分14延伸以將來自周邊透鏡部分14之光導引至光學透鏡10之側面或光學透鏡10之前表面。舉例而言,自周邊透鏡部分14之凹面反射的光被導引至光學透鏡10之前表面,且已穿過周邊透鏡部分14之凹面的光被導引至光學透鏡10之後表面。

自周邊透鏡部分14之凹面反射的光被導引至光學透鏡10之前表面以增加具有光學透鏡10之背光單元(BLU)的亮度。已穿過周邊透鏡部分14之凹面的光被導引至光學透鏡 10之後表面以均一化BLU之亮度。

圖3為展示圖1所示之光學透鏡的多種曲率之橫截面圖。

參看圖1至圖3,中央透鏡部分12具有包括一凹槽中心之凸面。包括中央透鏡部分12之凹槽中心的凸面係由多種曲率界定。

特定言之,中央透鏡部分12之凸面包括一第一曲面部分、一第二曲面部分、一第三曲面部分、一第四曲面部分以及一第五曲面部分以形成一凸形橫截面。參看圖3,第一曲面部分在凸面之中央部分上,並具有一半徑約為2.76 mm之第一曲率。第一曲率之中心在中央透鏡部分12之凸面的後側。第二曲面部分係連接至第一曲面部分,並具有一半徑約為1.98 mm之第二曲率。第二曲率之中心在中央透鏡部分12之凸面的後側。第三曲面部係連接至第二曲面部分,並具有一半徑約為2.15 mm之第三曲率。第三曲率之中心在中央透鏡部分12之凸面的後側。第四曲面部分係連接至第三曲面部分,並具有一半徑約為22.97 mm之第四曲率。第四曲率之中心在中央透鏡部分12之凸面的前側。第五曲面部分係連接至第四曲面部分,並具有一半徑約為13.74 mm之第五曲率。第五曲率之中心在中央透鏡部分12之凸面的前側。

周邊透鏡部分14具有凹面。周邊透鏡部分14之凹面包括一第六曲面部分及一第七曲面部分以形成一凹形橫截面。第六曲面部分係連接至第五曲面部分,並具有一半徑約為4.07 mm之第六曲率。第六曲率之中心在周邊透鏡部分14 之凹面的前側。第七曲面部分係連接至第六曲面部分,並具有一半徑約為2.70 mm之第七曲率。第七曲率之中心在周邊透鏡部分14之凹面的前側。

圖1至圖3中,中央透鏡部分12具有包括一凹槽中心之凸面。或者,中央透鏡部分可具有一不具有任何凹槽中心之凸面。

圖1至圖3中,光學透鏡10具有一凹槽18以收納一個LED。或者,光學透鏡10可具有複數個凹槽18以收納複數個LED。

圖4為展示一根據本發明之一實施例的光學封裝體之透視圖。

參看圖4,光學封裝體20包括複數個LED 22及一透鏡板24以產生具有均一亮度之光。

LED 22係排列在一xy平面上。圖4中,十六個LED 22係排列成一矩陣形狀。

透鏡板24包括複數個中央透鏡部分、複數個周邊透鏡部分以及複數個導光部分。透鏡板24係定位在LED 22上。LED 22之每一者與中央透鏡部分之每一者、周邊透鏡部分之每一者以及導光部分之每一者相對應。透鏡板24進一步包括複數個凹槽以收納LED 22。LED 22之每一者係收納於該等凹槽之每一者中。圖4之中央透鏡部分、周邊透鏡部分以及導光部分與圖1至圖3中相同。因此,將省略關於上述元件之任何進一步解釋。

圖5為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡陣列之 透視圖。詳言之,複數個光學透鏡藉由一連接部件而得以互相連接。

參看圖5,光學封裝體30包括複數個LED 32、複數個光學透鏡34以及一連接部件36以產生具有均一亮度之光。

LED 32係排列在一xy平面上。圖5中,十六個LED 32係排列成一矩陣形狀。

光學透鏡34之每一者包括一中央透鏡部分、一周邊透鏡部分以及一導光部分。光學透鏡34之每一者係定位於LED 32之每一者上。圖5之光學透鏡34之每一者與結合圖1至圖3所描述之光學透鏡10相同。因此,將省略關於上述元件之任何進一步解釋。

連接部件36係在光學透鏡34之間,以使得相鄰光學透鏡34之間無空氣。連接部件36可具有大體上與光學透鏡34相同之折射率。圖5中,光學透鏡34包括PMMA,且連接部件36包括一具有大體上與PMMA相同之折射率的矽氧樹脂。

自光學透鏡34之一者之一導光部分射出的光穿過具有矽氧樹脂之連接部件36入射至一相鄰光學透鏡之導光部分。

光學透鏡34彼此鄰近,且連接部件36在光學透鏡34之間以密封光學透鏡34以使得連接部件36充當一透鏡板。

圖6為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡之部分剖面透視圖。圖7為展示圖6所示之光學透鏡的橫截面圖。詳言之,光學透鏡之導光部分具有多種厚度。

參看圖6及圖7,光學透鏡40包括一中央透鏡部分42、一周邊透鏡部分44以及一導光部分46。

用於收納一發光元件之凹槽48係形成於中央透鏡部分42之後表面。發光元件之一實例為一發光二極體(LED)。收納發光元件之凹槽48具有一大體上與發光元件相同之形狀。

中央透鏡部分42具有一沿z軸向光學透鏡40之前側突出的凸形狀。當自一平面檢視時,中央透鏡部分42具有一圓形形狀。中央透鏡部分42係由具有多種曲率之曲面界定。

周邊透鏡部分44具有一凹形狀以收納中央透鏡部分42。周邊透鏡部分44係與中央透鏡部分42之外側鄰近。周邊透鏡部分44之凹形狀係沿z軸向光學透鏡40之後側凹陷。當自x-y平面檢視時,周邊透鏡部分44具有一圓環形狀。周邊透鏡部分44係由具有多種曲率之曲面界定。

導光部分46係自周邊透鏡部分44之外側延伸。導光部分46之後表面具有一大體上與x-y平面平行之平坦平面,且導光部分46之前表面具有一沿z軸向光學透鏡40之後測凹陷的凹形狀。導光部分46之厚度隨著其與光學透鏡40之中心的距離增大而減小。導光部分46可具有一傾斜直線橫截面、一曲線橫截面、等等。圖6中,導光部分46具有一四邊形形狀。或者,導光部分46可具有一圍繞周邊透鏡部分44之圓環形狀、橢圓形狀、等等。

參看圖7,收納於光學透鏡40之凹槽48之LED產生的光入射至光學透鏡40使得該光之光特徵藉由中央透鏡部分42、周邊透鏡部分44以及導光部分46而得以改變。

入射至中央透鏡部分42之光係藉由凸面折射。自中央透鏡部分42之凸面射出之光的出射角大於入射至中央透鏡部 分42之光的入射角。出射角與入射角之間的關係可使用斯奈爾定律來計算。光學透鏡40具有一大於空氣之折射率。光學透鏡40及空氣之折射率分別為約1.5及約1。

入射至周邊透鏡部分44之光藉由凹面而向光學透鏡40之側面折射。入射至周邊透鏡部分44之折射光藉由導光部分46再次導引至光學透鏡40之側面。意即,周邊透鏡部分44導引光,且隨後導光部分46導引已首先由周邊透鏡部分44導引之光。

詳言之,周邊透鏡部分44之凹面相對於LED形成一約為五度至十度的角。因此,入射至周邊透鏡部分44之內表面的光之大部分自凹面反射至導光部分46。入射至周邊透鏡部分44之外表面的光之一部分自凹面反射至空氣,且入射至周邊透鏡部分44之外表面的光之剩餘部分被折射並以一預定角度穿過周邊透鏡部分44而入射至導光部分46。

導光部分46係自周邊透鏡部分44延伸以將自周邊透鏡部分44之光導引至光學透鏡40之側面或光學透鏡40之前表面。舉例而言,入射至具有一預定曲率之曲線橫截面的導光部分46之光的出射角大於入射至導光部分46之光的入射角,且光自光學透鏡40之側面射出。

因此,當自一平面檢視時,自周邊透鏡部分44之前表面射出之光的一部分增加了BLU之亮度,且光的剩餘部分自光學透鏡之側面射出以均一化BLU之亮度。

圖8為展示一透鏡板之厚度與在一前向及一側向上之光效率間之關係的圖。

參看圖8,在透鏡板側向之光的效率隨透鏡板之厚度的增大而增大。側向係自一光學透鏡之中心朝向光學透鏡的側面。相反,在透鏡板上方之光的效率隨透鏡板之厚度的增大而減小。上方係自光學透鏡之中央朝向光學透鏡之前表面。

特定言之,當透鏡板之厚度約為1 mm時,側向上之光的效率約為20%,且上方之光的效率約為91%。當透鏡板之厚度約為2 mm時,側向上之光的效率約為6%,且上方之光的效率約為88%。當透鏡板之厚度約為3 mm時,側向上之光的效率約為11%,且上方之光的效率約為85%。當透鏡板之厚度大約為4 mm時,側向上之光的效率約為16%,且上方之光的效率約為81%。當透鏡板之厚度大約為4.4 mm時,側向上之光的效率約為17%,且上方之光的效率約為80%。

當透鏡板之厚度約為4.5 mm時,光的總效率約為97.67%。

入射至光學透鏡之光的約80%自光學透鏡之一前表面射出,入射至光學透鏡之光的約18%自光學透鏡之一側表面射出。詳言之,自光學透鏡之側面射出的光係入射至一鄰近光學透鏡以使得光被散射,藉此改良了光的均一性。

特定言之,當導光部分具有一凹形狀(或一碗形狀)時,入射至光學透鏡之光在側向上散射以改良光的均一性。

圖9為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡之亮度與位置間之關係的圖。

參看圖9,藉由等高線來說明當自光學透鏡之一平面檢視時光學透鏡之亮度分佈,且在一橫截面圖中說明當自光學 透鏡之一側檢視時光學透鏡之亮度分佈。

光學透鏡之中心具有比鄰近光學透鏡之側面的區域大的亮度。光學透鏡具有一導光部分以減小光學透鏡中心與鄰近光學透鏡側面之區域之間的亮度差異。

下文中,將描述一光學透鏡之厚度與亮度分佈之間的關係。

圖10A至圖10E為展示具有多種厚度之光學透鏡之模擬的圖。詳言之,圖10A至圖10E中之光學透鏡的厚度分別為約3.7 mm、約3.9 mm、約4.1 mm、約4.3 mm以及約4.5 mm。

參看圖10A至圖10E,當光學透鏡之厚度約為4.5 mm時,光的效率減小從而使得亮度之均一性降低。

圖11為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡之厚度與光的效率間之關係的圖。

參看圖11,當光學透鏡之厚度約為4.4 mm時,光的效率約為78.69%。當光學透鏡之厚度減小時,光的效率增加,且光的效率之飽和值約為81%。意即,當光學透鏡之厚度約為4.2 mm時,光的效率約為80.5%。當光學透鏡之厚度約為4.0 mm時,光的效率約為81%。當光學透鏡之厚度約為3.8 mm時,光的效率約為81.5%。

圖12為展示一根據本發明之一實施例的背光組件之部分剖面分解透視圖。圖12之光學透鏡之每一者與圖1中相同。因此,將省略任何關於已描述之元件的進一步解釋。

參看圖12,背光組件50包括一基礎基板52、一在基礎基 板52上之反射板54及一在反射板54上之光學封裝體56。

光學封裝體56包括一發光零件57及一透鏡板58以產生具有均一亮度之光。

發光零件57包括複數個點光源。舉例而言,發光零件57包括複數個發光二極體(LED)。發光零件57可包括複數個白色LED。或者,發光零件57可包括複數個紅色LED、複數個綠色LED及複數個藍色LED。詳言之,發光零件57可包括一個紅色LED、兩個綠色LED及一個藍色LED。

透鏡板58之中央部分具有包括凹槽中心之複數個凸形狀以界定在背光組件50之一側向中延伸的複數個透鏡零件。透鏡板58之中央部分係分別定位於發光零件57之LED上方。

圖12中,透鏡板58圍繞具有一圓形形狀之透鏡零件。或者,透鏡板58可具有一四邊形形狀、一五邊形形狀、等等。

另外,透鏡板具有一均一厚度。或者,接近中央部分之透鏡板的厚度可大於遠離中央部分之透鏡板的厚度。

此外,LED可相互間隔一恆定距離。或者,LED可隨機地分散以使得透鏡板58之中央部分隨機地分散。

圖13為展示一根據本發明之一實施例的液晶顯示(LCD)裝置之分解透視圖。

參看圖13,LCD裝置包括一背光組件100、一顯示組件200、一頂部框架300、一後殼400及一前殼500。

背光組件100包括一基礎基板110、一反射片120複數個光學封裝體130、一光混合部件140、光學片150及一收納容器 160。

基礎基板110包括複數個導電線以將電壓施加於光學封裝體130。

反射片120在基礎基板110與光學封裝體130之間以防止光自光學封裝體130洩漏。意即,自光學封裝體130之光的一部分自反射片120反射至光混合部件140。或者,可將一具有高反射率之材料可直接塗於基礎基板110上以形成一反射片。

光學封裝體130之每一者包括一發光零件132及一透鏡板134以產生一具有均一亮度之光。光學封裝體130係定位於基礎基板110上。光學封裝體130可產生一白光。或者,光學封裝體130可產生一紅光、一綠光、一藍光或其混合。

光混合部件140係定位於光學封裝體130上。自光學封裝體130之光自光混合部件140之內表面反射,或穿過光混合部件140以使得光在混合部件140中混合。圖13中,紅光、綠光及藍光經混合而形成一白光。

光學片150包括一漫射板152及一稜鏡片154。漫射板152漫射已穿過光混合部件140之光。當自背光組件100之一平面檢視時,稜鏡片154增加已穿過漫射板152之光的亮度。

收納容器160包括一底板162及複數個自底板162之側面突出的側壁164。底板162可部分地打開。基礎基板110、反射片120、光學封裝體130、光混合部件140及光學片150依次收納於收納容器160中。

顯示組件200包括一液晶顯示(LCD)面板210、複數個資料 捲帶式封裝(TCP)220、複數個閘極TCP 230及一積體印刷電路板(PCB)240。一影像係顯示於LCD面板210上。

LCD面板210包括一陣列基板212、一彩色濾光片基板214以及一液晶層(未圖示)。陣列基板212包括複數個像素。彩色濾光片基板214與陣列基板212對應。液晶層(未圖示)係插入於陣列基板212與彩色濾光片基板214之間。

資料TCP 220在陣列基板212之一源極側,且閘極TCP 230在陣列基板212之一閘極側。資料TCP 220將驅動訊號施加於LCD面板210以驅動LCD面板210。閘極TCP 230將控制訊號及定時訊號施加於LCD面板210以控制驅動訊號。

資料TCP 220之一部分係附著於陣列基板212,且資料TCP 220之另一部分係附著於積體PCB 240以使得LCD面板210電連接至積體PCB 240。閘極TCP 230係附著於陣列基板212以將LCD面板210電連接至積體PCB 240。積體PCB 240接收自積體PCB 240之外部提供的電訊號以將該電訊號施加於資料TCP 220及閘極TCP 230。

資料TCP 220及閘極TCP 230係沿收納容器160之側壁164之外表面向後彎曲以使得積體PCB 240位於底板162之後表面上。

頂部框架300係定位於LCD面板210上。頂部框架300部分地覆蓋LCD面板210使得LCD面板210之一有效顯示區域經由頂部框架300之一開口得以暴露。頂部框架300係與收納容器160組合以將顯示單元固定至背光組件100。

背光組件100、顯示組件200以及頂部框架300係收納於後 殼400中。後殼400係與頂部框架300上的前殼500組合。因此,LCD裝置得以完成。

根據本發明,一光學透鏡包括一向一前方發射一光源產生之光的一部分之透鏡部分、一導引光之另一部分的彎曲部分以及一導引並傳輸光之剩餘部分以均一化光的亮度之透鏡板部分。

另外,儘管光源產生一紅光、一綠光以及一藍光,但光學透鏡導引光源產生之光以使得光可容易地混合以產生一白光。因此,儘管減小一混合區的厚度,亦可防止光源上的紅色、綠色以及藍色光點,藉此改良亮度均一性。

儘管已參看隨附圖式在本文中描述了說明性實施例,應理解本發明並不限制於彼等精確之實施例,且熟習此項技術者可在不偏離本發明之精神或範疇的情況下對本發明進行各種改變及修正。所有此等改變及修正皆包括於由隨附申請專利範圍界定的本發明之範疇內。

10‧‧‧光學透鏡

12‧‧‧中央透鏡部分

14‧‧‧周邊透鏡部分

16‧‧‧導光部分

18‧‧‧凹槽

20‧‧‧光學封裝體

22‧‧‧LED

24‧‧‧透鏡板

30‧‧‧光學封裝體

32‧‧‧LED

34‧‧‧光學透鏡

36‧‧‧連接部件

40‧‧‧光學透鏡

42‧‧‧中央透鏡部分

44‧‧‧周邊透鏡部分

46‧‧‧導光部分

48‧‧‧凹槽

50‧‧‧背光組件

52‧‧‧基礎基板

54‧‧‧反射板

56‧‧‧光學封裝體

57‧‧‧發光零件

58‧‧‧透鏡板

100‧‧‧背光組件

110‧‧‧基礎基板

120‧‧‧反射片

130‧‧‧光學封裝體

132‧‧‧發光零件

134‧‧‧透鏡板

140‧‧‧光混合部件

150‧‧‧光學片

152‧‧‧漫射板

154‧‧‧稜鏡片

160‧‧‧收納容器

162‧‧‧底板

164‧‧‧側壁

200‧‧‧顯示組件

210‧‧‧LCD面板

212‧‧‧陣列基板

214‧‧‧彩色濾光片基板

220‧‧‧資料TCP

230‧‧‧閘極TCP

240‧‧‧積體PCB

300‧‧‧頂部框架

400‧‧‧後殼

500‧‧‧前殼

圖1為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡之部分剖面透視圖;圖2為展示圖1所示之光學透鏡之橫截面圖;圖3為展示圖1所示之光學透鏡的多種曲率之橫截面圖;圖4為展示一根據本發明之一實施例的光學封裝體之透視圖;圖5為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡陣列之透視圖; 圖6為展示一根據本發明之另一實施例的光學透鏡之部分剖面透視圖;圖7為展示圖6所示之光學透鏡之橫截面圖;圖8為展示一透鏡板之厚度與在一前向及一側向上之光效率間之關係的圖;圖9為展示一根據本發明之一實施例之光學透鏡的亮度與位置之間的關係的圖;圖10A至圖10E為展示具有多種厚度之光學透鏡的模擬之圖;圖11為展示一根據本發明之一實施例的光學透鏡之厚度與光的效率間之關係的圖;圖12為展示一根據本發明之一實施例之背光組件的部分剖面分解透視圖;及圖13為展示一根據本發明之一實施例之液晶顯示(LCD)裝置之分解透視圖。

10‧‧‧光學透鏡

12‧‧‧中央透鏡部分

14‧‧‧周邊透鏡部分

16‧‧‧導光部分

18‧‧‧凹槽

Claims (40)

  1. 一種光學封裝體,其包含:複數個發光零件;及一透鏡板,其界定與該等複數個發光零件中之每一個別發光零件相對應的複數個透鏡零件,該透鏡板具有自該等透鏡零件而在該光學封裝體之一橫向方向上延伸的複數個導光部分,其中:該等透鏡零件之每一者包含一具有一凸形狀的中央部分以及一周邊部分,該等周邊部分自該等中央部分延伸並環繞該等中央部分,以及該等導光部分自該周邊部分延伸並環繞該等周邊部分,其中該周邊部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央部分,及該等導光部分將光自該等周邊部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  2. 如請求項1之光學封裝體,其中當自一平面檢視時,該等透鏡零件中之每一者具有一圓形形狀。
  3. 如請求項1之光學封裝體,其中該等導光部分中之每一者的一表面包括一自該等透鏡零件中之每一者的一側面延伸的平坦表面。
  4. 如請求項1之光學封裝體,其中該等導光部分中之每一者之一表面包括一自該等透鏡零件之每一者之一側面延伸 的曲面。
  5. 如請求項1之光學封裝體,其中該等透鏡零件中之每一者之一中心係凹陷的。
  6. 如請求項1之光學封裝體,其中該中央部分包含在該等透鏡零件中之每一者之該中心上的一第一曲面部分,該第一曲面部分具有一半徑約為2.76 mm之第一曲率,一第二曲面部分係連接至該第一曲面部分,該第二曲面部分具有一半徑約為1.98 mm之第二曲率,一第三曲面部分係連接至該第二曲面部分,該第三曲面部分具有一半徑約為2.15 mm之第三曲率,一第四曲面部分係連接至該第三曲面部分,該第四曲面部分具有一半徑約為22.97 mm之第四曲率,一第五曲面部分係連接至該第四曲面部分,該第五曲面部分具有一半徑約為13.74 mm之第五曲率。
  7. 如請求項1之光學封裝體,其中用於收納每一個別發光零件之複數個凹槽中之每一者係形成在與該等複數個透鏡零件中之每一個別透鏡零件相對應的該透鏡板之一後表面上。
  8. 如請求項7之光學封裝體,其中每一個別透鏡零件與該等複數個凹槽中之每一相應凹槽內的該發光零件接觸。
  9. 如請求項7之光學封裝體,其中該等透鏡零件係經由個別空氣層而與該等凹槽內之該等發光零件分離,且自該等發光零件產生的光經由每一個別空氣層而照射在該等透鏡零件上。
  10. 一種光學封裝體,其包含: 一發光零件;及一光學透鏡,其包括:一中央透鏡部分,其定位於該發光零件上方,該中央透鏡部分具有一凸形狀;一周邊透鏡部分,其與該中央透鏡部分之一外部相鄰,該周邊透鏡部分具有由複數個曲率界定之一凹形狀;及一導光部分,其自該周邊透鏡部分延伸,其中該周邊透鏡部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央透鏡部分,及該等導光部分將光自該等周邊透鏡部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  11. 如請求項10之光學封裝體,其中當自一平面檢視時,該周邊透鏡部分具有一圓形形狀。
  12. 如請求項11之光學封裝體,其中該導光部分具有一圍繞該周邊透鏡部分之四邊形形狀。
  13. 如請求項10之光學封裝體,其中該中央透鏡部分之一中心係凹陷的。
  14. 如請求項10之光學封裝體,其中該中央透鏡部分包含:一在該中央透鏡部分之該中心上之相對於該光學透鏡在一第一方向突出的第一曲面部分,該第一曲面部分具有一半徑約為2.76 mm之第一曲率;一向該第一方向突出的第二曲面部分,其中該第二曲面部分係連接至該第一曲 面部分並具有一半徑約為1.98 mm之第二曲率;一向該第一方向突出的第三曲面部分,其中該第三曲面部分係連接至該第二曲面部分並具有一半徑約為2.15 mm之第二曲率;一向與該第一方向相反之第二方向凹陷的第四曲面部分,其中該第四曲面部分係連接至該第三曲面部分並具有一半徑約為22.97 mm之第四曲率;一向該第二方向凹陷的第五曲面部分,其中該第五曲面部分係連接至該第四曲面部分並具有一半徑約為13.74 mm之第五曲率;一向該第二方向凹陷的第六曲面部分,其中該第六曲面部分係連接至該第五曲面部分並具有一半徑約為4.07 mm之第六曲率;一向該第二方向凹陷的第七曲面部分,其中該第七曲面部分係連接至該第六曲面部分並具有一半徑約為2.70 mm之第七曲率。
  15. 如請求項10之光學封裝體,其中一用於收納該發光零件之凹槽係形成在與該中央透鏡部分相對應的該光學透鏡之一後表面上。
  16. 如請求項15之光學封裝體,其中該中央透鏡部分與該凹槽中的該發光零件接觸,且自該發光零件產生的光係直接照射至該中央透鏡部分、該周邊透鏡部分及該導光部分上。
  17. 如請求項15之光學封裝體,其中該中央透鏡部分係經由一空氣層而與該凹槽內的該發光零件分離,且自該發光零件產生的光穿過該空氣層而照射至該中央透鏡部分、該周邊透鏡部分及該導光部分上。
  18. 如請求項10之光學封裝體,其中該導光部分之一表面包括一自該周邊透鏡部分之一側面延伸的平坦表面。
  19. 如請求項10之光學封裝體,其中該導光部分之一表面包括一自該周邊透鏡部分之一側面延伸的曲面。
  20. 如請求項10之光學封裝體,其中該導光部分之一厚度不超過約4.5 mm。
  21. 如請求項10之光學封裝體,其中該導光部分包含大體上與該周邊透鏡部分相同之材料。
  22. 一種光學透鏡,其包含:一中央透鏡部分,其具有一凸形狀;一周邊透鏡部分,其與該中央透鏡部分之一外部相鄰;及一導光部分,其自該周邊透鏡部分延伸,其中該周邊透鏡部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央透鏡部分,及該等導光部分將光自該等周邊透鏡部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  23. 如請求項22之光學透鏡,其中該導光部分具有一恆定厚度。
  24. 如請求項22之光學透鏡,其中該導光部分之一厚度隨著與該中央透鏡部分之距離的增大而減小。
  25. 如請求項22之光學透鏡,其中該中央透鏡部分之一中心係凹陷的。
  26. 如請求項22之光學透鏡,其中該中央透鏡部分、該周邊透鏡部分及該導光部分包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
  27. 一種背光組件,其包含:一基礎基板,其包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域;及一光學封裝體,其在該第一區域中,該光學封裝體包括複數個發光零件及與該等複數個發光零件中之每一個別發光零件相對應的複數個光學透鏡,該等光學透鏡中之每一者包括:一中央透鏡部分,其具有一凸形狀;一周邊透鏡部分,其與該中央透鏡部分之一外部相鄰並環繞該中央透鏡部分;及一導光部分,自該周邊透鏡部分延伸並環繞該周邊透鏡部分,其中該周邊透鏡部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央透鏡部分,及該等導光部分將光自該等周邊透鏡部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  28. 如請求項27之背光組件,其進一步包含一在該基礎基板之該第二區域中的用於反射由該等發光零件產生之光的反射部件。
  29. 如請求項27之背光組件,其中每一發光零件包含一點光源。
  30. 如請求項27之背光組件,其中每一發光零件包含一發光二極體。
  31. 如請求項27之背光組件,其進一步包含一在該等光學透鏡之間的連接部件以導引光。
  32. 如請求項31之背光組件,其中該連接部件包含一矽氧樹脂。
  33. 一種背光組件,其包含:一基礎基板,其包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域;及一光學封裝體,其在該第一區域中,該光學封裝體包括:複數個發光零件;及一透鏡板,其界定複數個透鏡零件,該複數個透鏡零件包括具有凸形狀之複數個個別中央部分以及與該等個別中央部分之外部相鄰的複數個個別凹形周邊部分,其中該等複數個透鏡零件中之每一透鏡零件與該等複數個發光零件中之一個別發光零件相對應,該透鏡板係自該等個別周邊部分而在一相對於該光學封裝體之橫向方向上延伸,其中該周邊部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央部分,及該等導光部分將光自該等周邊部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  34. 如請求項33之背光組件,其進一步包含一在該基礎基板 之該第二區域中的用於反射由該等發光零件產生之光的反射部件。
  35. 如請求項33之背光組件,其中每一個別發光零件包含一點光源。
  36. 如請求項33之背光組件,其中每一個別發光零件包含一發光二極體。
  37. 如請求項33之背光組件,其中該等發光零件包含一發紅光之元件、一發綠光之元件及一發藍光之元件。
  38. 如請求項33之背光組件,其中該等發光零件包含一個發紅光元件、兩個發綠光元件及一個發藍光元件。
  39. 一種顯示裝置,其包含:一顯示面板,其使用光來顯示一影像;及一背光組件,其產生該光,該背光組件包括:一基礎基板,其包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域;複數個發光零件,其該第一區域中;及複數個光學透鏡,該等複數個光學透鏡中之每一者具有:一中央透鏡部分,其具有一凸形狀以覆蓋該等複數個發光零件中之一個別發光零件;一周邊透鏡部分,其與該中央透鏡部分之一外部相鄰;及一導光部分,其自該周邊透鏡部分延伸,其中該周邊透鏡部分係凹形狀以將自一發光零 件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央透鏡部分,及該等導光部分將光自該等周邊透鏡部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
  40. 一種顯示裝置,其包含:一顯示面板,其使用光來顯示一影像;及一背光組件,其產生該光,該背光組件包括:一基礎基板,其包括一第一區域及一圍繞該第一區域之第二區域;複數個發光零件,其在該第一區域中;及一透鏡板,其界定複數個透鏡零件,其中該等複數個透鏡零件中之每一者包括具有一凸形狀的複數個個別中央部分以及與該等個別中央部分之外部相鄰的複數個個別凹形周邊部分,且該等複數個透鏡零件中之每一者與該等複數個發光零件中之一發光零件相對應,該透鏡板自該等各別周邊部分而在一相對於該光學封裝體之橫向方向上延伸,其中該周邊部分係凹形狀以將自一發光零件向該透鏡零件之一側面發射之光折射遠離該中央部分,及該等導光部分將光自該等周邊部分導引向該透鏡板之側面或該透鏡板之前表面。
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