TWI579622B - 光源模組以及顯示裝置 - Google Patents

Description

光源模組以及顯示裝置

本發明是有關於一種光學模組以及光學裝置，且特別是有關於一種光源模組以及顯示裝置。

現有液晶顯示器包括側光式與直下式兩種架構。側光式液晶顯示器一般包括導光板、發光二極體、反射片、光學膜片以及液晶面板等光學元件。直下式液晶顯示器一般包括發光二極體、光學膜片以及液晶面板等光學元件。目前這兩種架構的出光視角無法任意被調整。若出光視角無法被任意控制，在使用者需要提供廣視角或窄視角高亮度需求的場合，液晶顯示器的運用自由就顯得不佳。在現有技術中，若要兼顧廣視角與高亮度的需求，則發光二極體的數量必需增加，或者增加驅動發光二極體的電流，造成液晶顯示器的成本上漲與功耗增加。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種光源模組以及顯示裝置，其出光面的視角可調整。

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。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種光源模組，包括發光元件、透鏡模組以及第一反射元件。發光元件適於提供光束。透鏡模組設置在光束的傳遞路徑上。透鏡模組適於調整光束集中或擴散。第一反射元件設置在光束的傳遞路徑上。第一反射元件適於接收經由透鏡模組的光束，並且將光束反射至出光面。透鏡模組包括第一透鏡元件。第一透鏡元件設置在光束的傳遞路徑上。第一透鏡元件相對於發光元件移動，以調整出光面的視角。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的另一實施例提出一種顯示裝置，包括顯示面板以及光源模組。顯示面板適於依據光束來顯示影像畫面。光源模組適於提供光束給顯示面板。光源模組包括發光元件、透鏡模組、第一反射元件以及出光面。發光元件適於提供光束。透鏡模組設置在光束的傳遞路徑上。透鏡模組適於調整光束集中或擴散。第一反射元件設置在光束的傳遞路徑上。第一反射元件適於接收經由透鏡模組的光束，並且將光束反射至出光面。透鏡模組包括第一透鏡元件。第一透鏡元件設置在光束的傳遞路徑上。第一透鏡元件相對於發光元件移動，以調整出光面的視角。

在本發明的一實施例中，上述的第一透鏡元件往遠離發光元件移動。出光面的視角由第一視角變化至第二視角。第一視角大於第二視角。

在本發明的一實施例中，上述的第一透鏡元件往靠近發光元件移動。出光面的視角由第三視角變化至第四視角。第三視角小於第四視角。

在本發明的一實施例中，上述的透鏡模組更包括第二透鏡元件。第二透鏡元件設置在光束的傳遞路徑上，且位於發光元件與第一透鏡元件之間。第二透鏡元件適於接收光束，並且將光束傳遞至第一透鏡元件。

在本發明的一實施例中，上述的光源模組更包括第二反射元件。第二反射元件設置在發光元件以及透鏡模組之間。第二反射元件適於將光束反射至第一透鏡元件。

在本發明的一實施例中，上述的第一透鏡元件是全反射透鏡。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射元件是自由曲面反射鏡。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射元件與出光面之間具有夾角θ。夾角θ介於0度至90度。

在本發明的一實施例中，上述的出光面具有寬度D1。第一反射元件具有靠近出光面的第一端與遠離出光面的第二端。第一端與第二端之間的連線沿垂直出光面的方向具有長度D2。D2/D1為tanθ。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置更包括擴散元件。擴散元件設置在光束的傳遞路徑上，且位於顯示面板與第一反射元件之間。

基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，調整光源模組以及顯示裝置的透鏡元件相對於發光元件移動，即可調整出光面的視角。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、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，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、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1繪示本發明一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。圖2繪示圖1實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。請參考圖1及圖2，本實施例之顯示裝置100包括光源模組110以及顯示面板120。光源模組110適於提供光束I給顯示面板120。顯示面板120適於依據光束I來顯示影像畫面。

在本實施例中，光源模組110包括發光元件112、透鏡模組114、第一反射元件116以及出光面S。透鏡模組114設置在光束I的傳遞路徑上，且透鏡模組114包括第一透鏡元件111以及第二透鏡元件113。第一透鏡元件111以及第二透鏡元件113設置在光束I的傳遞路徑上。第二透鏡元件113位於發光元件112與第一透鏡元件111之間。第一反射元件116設置在光束I的傳遞路徑上。第一反射元件116例如是反射鏡，且例如自由曲面反射鏡。透鏡模組114、第一反射元件116與出光面S圍設出一個空間。舉例而言，第一透鏡元件111、第一反射元件116與出光面S圍設出從圖1的側視示意圖來看近似於三角形的一個空間。

在本實施例中，發光元件112適於提供光束I。發光元件112例如是單一個發光二極體、一個發光二極體陣列或者一或多個發光二極體串。其中，當發光元件112為一個發光二極體陣列時，其多個發光二極體沿著方向Z排列。但本發明對發光元件112的種類並不加以限制。透鏡模組114適於調整光束I集中或擴散。例如，第二透鏡元件113適於接收光束I，並且將光束I傳遞至第一透鏡元件111。第一反射元件116適於接收經由第一透鏡元件111的光束I，並且將光束I反射至出光面S，再傳遞至顯示面板120。在本實施例中，第一透鏡元件111在光軸OA上相對於發光元件112移動，以調整出光面S的視角。

具體而言，在圖2中，相較於圖1，第一透鏡元件111的設置位置(例如第一位置PA)較遠離發光元件112，因此，顯示裝置100可提供較窄的視角。進一步而言，在本實施例中，當顯示裝置100由圖1的廣視角模式調整至圖2的窄視角模式時，第一透鏡元件111在光軸OA上相對於發光元件112移動，例如第一透鏡元件111由第二位置PB往遠離發光元件112移動至第一位置PA，出光面S的視角由圖1的第一視角變化至圖2的第二視角，且圖1的第一視角大於圖2的第二視角。反之，在圖1中，相較於圖2，第一透鏡元件111的設置位置(例如第二位置PB)較靠近發光元件112，因此，顯示裝置100可提供較廣的視角。進一步而言，在本實施例中，當顯示裝置100由圖2的窄視角模式調整至圖1的廣視角模式時，第一透鏡元件111在光軸OA上相對於發光元件112移動，例如第一透鏡元件111由第一位置PA往靠近發光元件112移動至第二位置PB，出光面S的視角由圖2的第三視角變化至圖1的第四視角，且圖2的第三視角小於圖1的第四視角。

因此，在本實施例中，第一透鏡元件111在光軸OA上可由第一位置PA往第二位置PB移動，或者由第二位置PB往第一位置PA移動，或者在光軸OA上移動並且設置在第一位置PA與第二位置PB之間的任一位置，以調整出光面S的視角。

在本實施例中，出光面S沿方向X具有寬度D1，第一反射元件116具有靠近出光面S的第一端A與遠離出光面S的第二端B。第一端A與第二端B之間的連線沿垂直出光面S的方向Y具有長度D2，且長度D2即為三角形空間的入光面的厚度，如圖1及圖2所示。在本實施例中，第一反射元件116與出光面S之間具有夾角θ，即第一反射元件116的第一端A與第二端B之間的連線與出光面S之間具有夾角θ，如圖1及圖2所示。夾角θ介於0度至90度。具體而言，夾角θ例如為大於0度且小於90度，第一反射元件116才可將光束I反射至出光面S。更詳細而言，夾角θ介於5度至75度，第一反射元件116較為容易製作，以提高光束I反射至出光面S的利用率。其中，在本實施例中，夾角θ例如為41度。此外，在本實施例中，D2/D1，即D2與D1的比值，為tanθ。具體而言，若在已知出光面S的寬度D1的情況下，為使顯示裝置達到薄型化的效果，只需調整自由曲面反射鏡的第一反射元件116的曲面設計即可調整長度D2與夾角θ，使其滿足D2/D1為tanθ即可達到上述效果。

在本實施例中，顯示裝置100更包括擴散元件122。擴散元件122設置在光束I的傳遞路徑上，且位於顯示面板120與第一反射元件116之間。進一步而言，擴散元件122位於顯示面板120與出光面S之間。擴散元件122適於調整光束I的出光品質，並且將光束I投射至顯示面板120。顯示面板120依據光束I來顯示影像畫面。其中顯示面板120例如為液晶面板(liquid crystal panel)，但本發明不加以限制。

因此，在本實施例的光源模組110中，發光元件112的前方配置用以收光的第二透鏡元件113，以使自發光元件112發出的大部分光束I都能夠入射至第一透鏡元件111，以增加光束I的光利用率。在第二透鏡元件113的前方設置用以調整光束焦距的第一透鏡元件111，以調整入射至第一反射元件116的光束I，達到擴散光束I與集中光束I的效果。另外，在本實施例的光源模組110中，在第一透鏡元件111的前方配置有自由曲面反射鏡的第一反射元件116，用以將光束I由方向X轉折至朝向出光方向Y，且搭配第一反射元件116的曲面設計，可進一步調整光束I的分布均勻度。在垂直出光方向Y配置有擴散元件122用以調整出光品質，並且在擴散元件122之上配置有顯示面板120。因此，在本實施例中，調整第一透鏡元件111左右移動(相對於發光元件112的位置)，即可調整光束I為擴散或集中，從而改變顯示裝置100的視角。

圖3繪示本發明另一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。圖4繪示圖3實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。請參考圖3及圖4，本實施例之顯示裝置200類似於圖1及圖2實施例之顯示裝置100，惟兩者之間主要的差異例如在於顯示裝置200更包括第二反射元件218，以及透鏡模組214包括第一透鏡元件211。其中，在本實施例中，夾角θ例如為41度。

具體而言，在本實施例中，第二反射元件218設置在發光元件212以及透鏡模組214的第一透鏡元件211之間，適於將光束I反射至第一透鏡元件211。因此，在本實施例的光源模組210中，發光元件212前方周圍配置第二反射元件218，作為反射罩，用以收集發光元件212的大角度光束，使大角度光束可傳遞至第一透鏡元件211，以增加光束I的光利用率。在第二反射元件218的前方設置用以調整光束焦距的第一透鏡元件211，以調整入射至第一反射元件216的光束I，達到擴散光束I與集中光束I的效果。另外，在本實施例的光源模組210中，在第一透鏡元件211的前方配置有自由曲面反射鏡的第一反射元件216，用以將光束I由方向X轉折至朝向出光方向Y，且搭配第一反射元件216的曲面設計，可進一步調整光束I的分布均勻度。在垂直出光方向Y配置有擴散片222用以調整出光品質，並且在擴散片222之上配置有顯示面板220。因此，在本實施例中，調整第一透鏡元件211左右移動(相對於發光元件212的位置)，即可調整光束I為擴散或集中，從而改變顯示裝置200的視角。

另外，本實施例的顯示裝置的元件配置架構及其操作方法可以由圖1至圖2實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在圖1至圖4的實施例中，雖然是以發光元件固定，第一透鏡元件相對發光元件可移動來例示說明，但本發明並不加以限制。在其他實施例中，也可以是第一透鏡元件固定，發光元件相對第一透鏡元件可移動來調整顯示裝置的出光視角，其操作方法可以由圖1至圖4實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖5繪示本發明另一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。圖6繪示圖5實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。請參考圖5及圖6，本實施例之顯示裝置300類似於圖1及圖2實施例之顯示裝置100，惟兩者之間主要的差異例如在於第一透鏡元件311是全反射透鏡，並且顯示裝置300是利用第一透鏡元件311固定，發光元件312相對第一透鏡元件311可移動來調整其出光視角。其中，在本實施例中，夾角θ例如為32度。

具體而言，在本實施例中，在圖6中，相較於圖5，發光元件312的設置位置(例如第四位置PD)較遠離第一透鏡元件311，因此，顯示裝置100可提供較窄的視角。進一步而言，在本實施例中，當顯示裝置300由圖5的廣視角模式調整至圖6的窄視角模式時，發光元件312在光軸OA上相對於第一透鏡元件311移動，例如發光元件312由第三位置PC往遠離第一透鏡元件311移動至第四位置PD，出光面S的視角由圖5的第一視角變化至圖6的第二視角，且圖5的第一視角大於圖6的第二視角。反之，在圖5中，相較於圖6，發光元件312的設置位置(例如第三位置PC)較靠近第一透鏡元件311，因此，顯示裝置300可提供較廣的視角。進一步而言，在本實施例中，當顯示裝置300由圖6的窄視角模式調整至圖5的廣視角模式時，發光元件312在光軸OA上相對於第一透鏡元件311移動，例如發光元件312由第四位置PD往靠近第一透鏡元件311移動至第三位置PC，出光面S的視角由圖6的第三視角變化至圖5的第四視角。第三視角小於第四視角。

因此，在本實施例中，發光元件312在光軸OA上可由第三位置PC往第四位置PD移動，或者由第四位置PD往第三位置PC移動，或者在光軸OA上移動並且設置在第三位置PC與第四位置PD之間的任一位置，以調整出光面S的視角。

在本實施例中，發光元件312的前方配置全反射透鏡的第一透鏡元件311，用以收集光束I，並作為調整光束焦距的光學元件。另外，在本實施例的光源模組310中，在全反射透鏡的前方配置有自由曲面反射鏡的第一反射元件316，用以將光束1由方向X轉折至朝向出光方向Y，且搭配第一反射元件316的曲面設計， 可進一步調整光束I的分布均勻度。其中，由於第一反射元件316的曲面設計，使夾角θ例如為32度。在垂直出光方向Y配置有擴散元件322用以調整出光品質，並且在擴散元件322之上配置有顯示面板320。因此，在本實施例中，調整發光元件312左右移動(相對於第一透鏡元件311的位置)，即可調整光束I為擴散或集中，從而改變顯示裝置300的視角。

另外，本實施例的顯示裝置的元件配置架構及其操作方法可以由圖1至圖4實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，調整光源模組以及顯示裝置的透鏡元件相對於發光元件移動，可調整出光面的視角，並且可解決現有顯示裝置只有固定單一視角的問題。使用者可依據使用環境來調整顯示裝置的視角，以兼顧調整顯示裝置亮度與顯示裝置隱蔽性，從而節省光源的使用。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用 語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100、200、300‧‧‧顯示裝置

110、210、310‧‧‧光源模組

111、211、311‧‧‧第一透鏡元件

112、212、312‧‧‧發光元件

113‧‧‧第二透鏡元件

114、214、314‧‧‧透鏡模組

116、216、316‧‧‧第一反射元件

120、220、320‧‧‧顯示面板

122、222、322‧‧‧擴散元件

218‧‧‧第二反射元件

I‧‧‧光束

S‧‧‧出光面

X、Y、Z‧‧‧方向

OA‧‧‧光軸

PA、PB、PC、PD‧‧‧位置

A‧‧‧第一端

B‧‧‧第二端

D1‧‧‧寬度

D2‧‧‧長度

θ‧‧‧夾角

圖1繪示本發明一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。 圖2繪示圖1實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。 圖3繪示本發明另一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。 圖4繪示圖3實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例之顯示裝置在廣視角模式的側視示意圖。 圖6繪示圖5實施例之顯示裝置在窄視角模式的側視示意圖。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧光源模組

111‧‧‧第一透鏡元件

112‧‧‧發光元件

113‧‧‧第二透鏡元件

114‧‧‧透鏡模組

116‧‧‧第一反射元件

120‧‧‧顯示面板

122‧‧‧擴散元件

I‧‧‧光束

S‧‧‧出光面

X、Y、Z‧‧‧方向

OA‧‧‧光軸

PA、PB‧‧‧位置

A‧‧‧第一端

B‧‧‧第二端

D1‧‧‧寬度

D2‧‧‧長度

θ‧‧‧夾角

Claims (19)

1. 一種光源模組，包括： 一發光元件，適於提供一光束； 一透鏡模組，設置在該光束的傳遞路徑上，適於調整該光束集中或擴散；以及 一第一反射元件，設置在該光束的傳遞路徑上，適於接收經由該透鏡模組的該光束，並且將該光束反射至一出光面， 其中該透鏡模組包括一第一透鏡元件，設置在該光束的傳遞路徑上，以及該第一透鏡元件相對於該發光元件移動，以調整該出光面的視角。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一透鏡元件往遠離該發光元件移動，該出光面的視角由一第一視角變化至一第二視角，且該第一視角大於該第二視角。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一透鏡元件往靠近該發光元件移動，該出光面的視角由一第三視角變化至一第四視角，且該第三視角小於該第四視角。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透鏡模組更包括一第二透鏡元件，設置在該光束的傳遞路徑上，且位於該發光元件與該第一透鏡元件之間，該第二透鏡元件適於接收該光束，並且將該光束傳遞至該第一透鏡元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括一第二反射元件，設置在該發光元件以及該透鏡模組之間，適於將該光束反射至該第一透鏡元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一透鏡元件是全反射透鏡。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一反射元件是自由曲面反射鏡。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一反射元件與該出光面之間具有一夾角θ，該夾角θ介於0度至90度。
9. 如申請專利範圍第8項所述的光源模組，其中該出光面具有一寬度D1，該第一反射元件具有靠近該出光面的一第一端與遠離該出光面的一第二端，其中該第一端與該第二端之間的連線沿垂直該出光面的方向具有一長度D2，且D2/D1為tanθ。
10. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板，適於依據一光束來顯示一影像畫面；以及 一光源模組，適於提供該光束給該顯示面板，其中該光源模組包括一發光元件、一透鏡模組、一第一反射元件以及一出光面，該發光元件適於提供該光束，該透鏡模組設置在該光束的傳遞路徑上，適於調整該光束集中或擴散，以及該第一反射元件設置在該光束的傳遞路徑上，適於接收經由該透鏡模組的該光束，並且將該光束反射至該出光面， 其中該透鏡模組包括一第一透鏡元件，設置在該光束的傳遞路徑上，以及該第一透鏡元件相對於該發光元件移動，以調整該出光面的視角。
11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第一透鏡元件往遠離該發光元件移動，該出光面的視角由一第一視角變化至一第二視角，以及該第一視角大於該第二視角。
12. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第一透鏡元件往靠近該發光元件移動，該出光面的視角由一第三視角變化至一第四視角，以及該第三視角小於該第四視角。
13. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該透鏡模組更包括一第二透鏡元件，設置在該光束的傳遞路徑上，且位於該發光元件與該第一透鏡元件之間，該第二透鏡元件適於接收該光束，並且將該光束傳遞至該第一透鏡元件。
14. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該光源模組更包括一第二反射元件，設置在該發光元件以及該透鏡模組之間，適於將該光束反射至該第一透鏡元件。
15. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第一透鏡元件是全反射透鏡。
16. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第一反射元件是自由曲面反射鏡。
17. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該第一反射元件與該出光面之間具有一夾角θ，該夾角θ介於0度至90度。
18. 如申請專利範圍第17項所述的顯示裝置，其中該出光面具有一寬度D1，該第一反射元件具有靠近該出光面的一第一端與遠離該出光面的一第二端，其中該第一端與該第二端之間的連線沿垂直該出光面的方向具有一長度D2，且D2/D1為tanθ。
19. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，更包括一擴散元件，設置在該光束的傳遞路徑上，且位於該顯示面板與該第一反射元件之間。