TWI613473B - 導光透鏡、光源模組及顯示裝置 - Google Patents

Description

導光透鏡、光源模組及顯示裝置

本發明是有關於一種光學設備，特別是指一種導光透鏡、光源模組及顯示裝置。

參閱圖1A，為一習知的導光透鏡1，適用於配合一個發光二極體10，該導光透鏡1包含一本體11、一形成於該本體11朝向該發光二極體10之一側且呈凹陷狀的導光面12，及一形成於該本體11並位於該導光面12之相反側的出光弧面13。該發光二極體10所發出的光線，會先經由該導光面12產生一次折射，再經由該出光弧面13產生一次折射而出光，藉此如圖1B所示地增廣該發光二極體10所發出之光線的出光角度。

因應目前元件薄型化的市場需求，必須在減少該導光透鏡1之厚度的情況下，維持該發光二極體10所發出之光線的出光角度，藉此縮短混光距離，以達成元件薄型化的目的。然而，在該導光透鏡1的厚度減少的情況下，該導光面12及該出光弧面13的曲度皆會受影響，也影響了增加光線之出光角度的功效，因而使得混光距離增加，也因此無法確實達成元件薄型化的目的。

因此，本發明之目的，即在提供一種能有效減少厚度並同時增廣出光角度的導光透鏡。

於是，本發明導光透鏡包含一本體，及多數微結構。該本體具有一入光面，及一位於該入光面之相反側的出光面。所述微結構是形成於該入光面，並以一中心點呈放射狀延伸至少一部分。

當光線通過所述微結構而自該入光面入射該本體時，會因所述微結構的引導，朝向遠離該中心點的方向而產生數次全反射，並以較大的出射角度自該出光面出光，能有效增廣出光角度。另外，由於本發明導光透鏡是藉由所述微結構而改變光線的出射角度，故不需要以增加該本體之厚度的方式，即能使光線自較為遠離中心的位置出光。

另外，本發明之次一目的，在於提供一種能產生出光角度較廣之光線的光源模組。

於是，該光源模組包含一光源，及一本發明導光透鏡。該光源所發出的光線是自該本體之入光面入射，並自該出光面出光。

由於本發明導光透鏡能藉由所述微結構，引導該光源所發出的光線，並自該出光面以較廣的出射角度而出光，故能產生出光角度較廣的光線。

此外，本發明之又一目的，在於提供一種能製作為薄型化外觀的顯示裝置。

於是，該顯示裝置包含多數個本發明光源模 組、一光學板，及一顯示面板。其中，該顯示面板是設置在該光學板前方，每一光源模組的該光源所發出的光線是自該本體之入光面入射，並自該出光面出光，再經由該光學板射出而對該顯示面板提供背光源。

由於本發明光源模組能產生出光角度較廣的光源，因此能有效減少混光距離，且由於本發明導光透鏡能製作為較薄的型態，故能減少本發明顯示裝置的厚度，以實現將本發明顯示裝置製作為薄型化外觀的目的。

本發明之功效在於：該導光透鏡能藉由所述微結構引導光源所發出的光線，產生出光角度較廣的光形，故該導光透鏡不需製作為較厚的型態，即能達成增廣出光角度的目的，而以該光源模組製作的顯示裝置，也因為該導光透鏡較薄，以及混光距離較短的特性，能製作為薄型化的外觀。

2‧‧‧導光透鏡

20‧‧‧微結構區

200‧‧‧容置空間

21‧‧‧本體

211‧‧‧入光面

212‧‧‧出光面

213‧‧‧內凹部

22‧‧‧微結構

3‧‧‧光源

30‧‧‧印刷電路板

4‧‧‧光學板

5‧‧‧顯示面板

A‧‧‧平面

A1‧‧‧光線

B‧‧‧平面

B1‧‧‧光線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1A是一側視圖，說明一習知的導光透鏡；圖1B是一光場分布圖，說明該導光透鏡引導光線所產生的光形；圖2是一立體圖，說明本發明導光透鏡的一第一實施例；圖3是一剖視圖，輔助說明該第一實施例的構造；圖4是一局部放大立體圖，說明該第一實施例的多數微 結構；圖5A是一示意圖，說明光線通過所述微結構後的傳遞情況，及本發明光源模組的一第一實施例；圖5B是一光場分布圖，輔助說明未設置所述微結構時所產生的光形；圖6是一局部放大立體圖，說明該第一實施例的另一實施態樣；圖7是一光場分布圖，說明該第一實施例的功效；圖8是一仰視圖，說明本發明導光透鏡的一第二實施例；圖9是一仰視圖；說明本發明導光透鏡的一第三實施例；圖10是一仰視圖；說明本發明導光透鏡的一第四實施例；圖11是一仰視圖；說明本發明導光透鏡的一第五實施例；圖12是一仰視圖；說明本發明導光透鏡的一第六實施例；圖13是一仰視圖；說明本發明導光透鏡的一第七實施例；圖14是一示意圖，說明本發明光源模組的一第二實施例；及圖15是一示意圖，說明本發明顯示模組的一實施例。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2與圖3，本發明導光透鏡2的第一實施例包含一本體21，及多數微結構22。該本體21具有一入光面211，及一位於該入光面211之相反側的出光面212。所述微結構22是形成於該入光面211，並以一中心點呈放射狀延伸至少一部分。其中，該入光面211呈一錐狀並向內圍繞出一容置空間200，所述微結構22是自該入光面211的頂端呈放射狀延伸至少一部分。而該出光面212具有一位置對應該入光面211，並呈錐狀的內凹部213。

參閱圖4，每一微結構22是自該中心點開始延伸，且每一微結構22之截面是呈一自該入光面211凸設的三角形，藉由所述微結構22能改變空氣與該入光面211的界面角度，以引導光線的行進方向。

參閱圖5A，為本發明光源模組的一第一實施例，包含一設置於該容置空間200中的光源3，及一個該導光透鏡2的第一實施例。該光源3所發出的光線是自該本體21之入光面211入射，並自該出光面212出光。如圖5A所示，當光線自該光源3發出，並在平面A通過該入光面211入射該本體21時，若該入光面211並未形成有所述微結構22，光線則會在平面A上產生折射，通常是如同光線A1的路徑，自較為靠近該內凹部213的位置，朝遠離該內凹部213的方向，並以較窄的出光角度出光，故就該平面A為參考面而言，會如圖5B所示地，僅能產生角度範圍 較窄且集中於中央出光的光形。但在該第一實施例中，由於該入光面211上形成有所述微結構22，藉由所述微結構22的引導，光線會自該平面A而折射至平面B，也就是產生與原始光線彼此呈歪斜的折射光線，並如同光線B1的路徑，朝向遠離該中心點的方向而產生數次全反射，以較大的出射角度自該出光面212出光，故能有效增廣出光角度，產生出光範圍較大的光形。

參閱圖6並配合圖5A，為本發明導光透鏡2之第一實施例的另一實施態樣，與如圖4所示的實施態樣之差別在於：每一微結構22是一凹設於該入光面211的凹槽。呈凹槽狀的所述微結構22，對於該光源所發出的光線而言，同樣能達成改變空氣與該入光面211之界面角度的功效，故與如圖4所示的實施態樣能達成相同的增廣出光角度之功效。

值得說明的是，由於該光源模組的第一實施例是藉由所述微結構22而改變光線的出射角度，故不需要以增加該本體21之厚度的方式，即能使光線自該出光面212上遠離該內凹部213的位置出光，並有效增廣光線的出射角度，能產生如圖7所示的光形，以提供出光範圍較大且角度較廣的光形，並藉此減少多個該光源模組一同使用時的混光距離，除此之外，也可以減少光源模組的使用數量。

參閱圖8，為本發明導光透鏡2的第二實施例，該第二實施例與該第一實施例的差別在於：該入光面 211呈一平面狀，如圖14所示，且每一微結構22的末端是被截斷在該本體21的周緣與中心點之間。所述微結構22的末端是視所配合之光源的發光角度而進行設計，通過所述微結構22的光線即能由所述微結構22引導行進方向，並藉此達成特別針對靠近中央所發出的光線而增廣出光角度，以及增加出光範圍之功效。

參閱圖9，為本發明導光透鏡2的第三實施例，該第三實施例與該第二實施例的差別在於：每一微結構22的末端是位在該本體21的周緣。該第三實施例相較於該第二實施例，因為所述微結構22分布於整個該入光面211，故由所配合之光源朝向該入光面211所發出的光線，大部分皆能通過所述微結構22，相較於圖8所示的第二實施例而言，會有更多的光線通過所述微結構22，並由所述微結構22的引導而達成增廣出光角度，且增加出光範圍的功效。

參閱圖10，為本發明導光透鏡2的第四實施例，該第四實施例與該第三實施例的差別在於：每一微結構22是自與該中心點間隔一段距離之位置開始延伸。當所配合之光源的發光角度較廣時，該第四實施例能針對所述之發光角度較廣的光線進行引導，使經過該第四實施例而出光的光形，能呈現更廣的出光角度。

參閱圖11，為本發明導光透鏡2的第五實施例，該第五實施例與該第四實施例的差別在於：每一微結構22的末端是被截斷在該本體21的周緣與中心點之間。 由於所配合之光源的發光角度，不必然會照射至該本體21的周緣，故相較於該第四實施例而言，該第五實施例能配合所使用的光源之發光範圍，減少該入光面211上需要進行加工的面積，並能同樣達成增廣出光角度，且增加出光範圍的功效。

參閱圖12，為本發明導光透鏡2的第六實施例，該第六實施例與該第三實施例的差別在於：該第六實施例還包含多數個微結構區20，所述微結構區20是以該本體21的中心點呈放射狀排列，其中，所述微結構22是位於每一微結構區20之中。當所配合之光源所發出之光線通過所述微結構區20時，所述微結構22會產生引導光線的功效，而沒有通過所述微結構區20的光線，則會直接經過呈平面之該入光面211而產生折射，並以較窄的出光角度出光。該第六實施例能使部分光線出光角度較廣，而部分光線則維持未經過所述微結構22引導的出光角度，以產生所需的獨特光形。

參閱圖13，為本發明導光透鏡2的第七實施例，該第七實施例與該第六實施例的差別在於：遠離該本體21的中心點的每一微結構區20之面積，大於靠近該本體21的中心點的每一微結構區20的面積。如同該第六實施例的功效，只要光線由所述微結構22進行引導，則會以較廣的出光角度出射。因此，改變每一微結構區20的面積，能依據與該中心點間隔不同距離的光線引導需求，使經過特定區域的光線能通過面積大小不同的微結構區20， 以決定通過各特定區域而受到所述微結構22引導的光線比例，以呈現所需的獨特光形。

參閱圖14，為本發明光源模組的第二實施例，該第二實施例與該第一實施例的差別在於：該第二實施例是配合本發明導光透鏡2之第二實施例至第七實施例中的任一者，而在該導光透鏡2的選擇上，能依據對於自該出光面212所出光之光場的需求，或者配合該光源3的特性而選擇，使該光源模組之第二實施例能產生出光角度較廣、出光範圍較大，並且符合光場需求的光形。

參閱圖15，為本發明顯示裝置的實施例，該實施例包含多數個本發明光源模組、一光學板4，及一顯示面板5。其中，該顯示面板5是設置在該光學板4前方，光學板4也是設置在所述光源模組的導光透鏡2前方。較佳地，該光學板4是貼觸到所述光源模組的導光透鏡2，也就是說，該光學板4與導光透鏡2之間沒有間隙。設置於一印刷電路板30之每一光源模組的光源3，所發出的光線是自該本體21之入光面211入射，並自該出光面212出光，再經由該光學板4射出而對該顯示面板5提供背光源。由於所述光源模組能產生出光角度較廣的背光源，因此能有效減少混光距離，也由於所述導光透鏡2不需藉由厚度來增加出光範圍，且所述光源3能分別容置於所述導光透鏡2所圍繞的容置空間200中，故能有效減少本發明顯示裝置之實施例的厚度，以實現將該實施例製作為薄型化外觀的目的。

綜上所述，包含該導光透鏡2的光源模組，能藉由所述微結構22引導該光源3所發出的光線，產生出光角度較廣、且出光範圍較大的光形，而以所述光源模組製作的顯示裝置，也因為該導光透鏡2較薄，以及混光距離較短的特性，能製作為薄型化的外觀，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書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。

2‧‧‧導光透鏡

21‧‧‧本體

211‧‧‧入光面

212‧‧‧出光面

22‧‧‧微結構

Claims (13)

1. 一種導光透鏡，包含：一本體，具有一入光面，及一位於該入光面之相反側的出光面；及多數微結構，形成於該入光面，並以一中心點呈放射狀延伸至少一部分，其中，每一微結構是自該中心點開始延伸，每一微結構的末端是被截斷在該本體的周緣與中心點之間。
2. 一種導光透鏡，包含：一本體，具有一入光面，及一位於該入光面之相反側的出光面；及多數微結構，形成於該入光面，並以一中心點呈放射狀延伸至少一部分；及多數個微結構區，所述微結構區是以該本體的中心點呈放射狀排列，其中，所述微結構是位於每一微結構區之中。
3. 一種導光透鏡，包含：一本體，具有一入光面，及一位於該入光面之相反側的出光面；及多數微結構，形成於該入光面，並以一中心點呈放射狀延伸至少一部分；及多數個微結構區，遠離該本體的中心點的每一微結構區之面積，大於靠近該本體的中心點的每一微結構區的面積，其中，所述微結構是位於每一微結構區之 中。
4. 如請求項1或2或3所述的導光透鏡，其中，該入光面呈一錐狀並向內圍繞出一容置空間，所述微結構是自該入光面的頂端呈放射狀延伸至少一部分。
5. 如請求項1或2或3所述的導光透鏡，其中，該出光面具有一位置對應該入光面，並呈錐狀的內凹部。
6. 如請求項1或2或3所述的導光透鏡，其中，該入光面呈一平面狀。
7. 如請求項2或3所述的導光透鏡，其中，每一微結構是自該中心點開始延伸。
8. 如請求項2或3所述的導光透鏡，其中，每一微結構是自與該中心點間隔一段距離之位置開始延伸。
9. 如請求項2或3所述的導光透鏡，其中，每一微結構的末端是被截斷在該本體的周緣與中心點之間。
10. 如請求項2或3所述的導光透鏡，其中，每一微結構的末端是位在該本體的周緣。
11. 一種光源模組，包含一光源，及一如請求項1至10中任一項所述的導光透鏡，該光源所發出的光線是自該本體之入光面入射，並自該出光面出光。
12. 一種顯示裝置，包含多數個如請求項11所述的光源模組、一光學板，及一顯示面板，其中，該顯示面板是設置在該光學板前方，每一光源模組的該光源所發出的光線是自該本體之入光面入射，並自該出光面出光，再經由該光學板射出而對該顯示面板提供背光 源。
13. 如請求項12所述的顯示裝置，該光學板是貼觸到所述光源模組的導光透鏡。