[发明专利]光学元件及包含其之背光模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件，特别涉及一种应用于发光组件与背光模块之光学元件。 

背景技术

背光模块系为液晶显示器的基本组件之一，目前使用的背光模块可大致上分为侧照明型背光模块以及直接照明型背光模块。 

传统侧照明型背光模块系在背光模块的两侧配置成列的发光二极管，并且在显示器的可视范围内提供一光导，使发光二极管所产生的光线经由光导均匀的辐射出背光模块。现有的美国专利第6,679,621号以及公开号为20060076568的美国专利申请案皆提供了一种用来罩覆发光二极管并且嵌入于光导的两侧的光学元件。上述的光学元件的功能等同于一透镜，主要是用来使发光二极管射出的光线转向并且从光学元件的两旁近乎平行地射出。此外，光学元件的上表面还会涂覆一层反光涂料，使光学元件的上方无法射出任何光线。如此设计可以降低侧照明型背光模块的厚度并且可以确保发光二极管射出的光线全部进入光导内。 

直接照明型背光模块是直接在显示器的可视范围内提供多个发光二极管，所以不需要使用光导。但是因为每个发光二极管的半能量角受限为大约正负60度，所以直接照明的背光模块必须在发光二极管上方保留一定空间距离的混光区以让每相邻发光二极管射出的光线相互重叠而得到均匀的照明。 

上两种背光模块各有其优缺点，例如：侧照明型背光模块较为厚重且光效率较低，而直接照明型背光模块厚度较厚或者会使用较多的发光二极管，并且当其中某颗发光二极管损坏时会使背光模块的亮度不均匀。 

发明内容

因此，本发明之目的之一在于提供一种光学元件以增加其覆盖之发光二极管或其它光源的光线射出角度。 

本发明之另一目的在于提供一种用于直接照明型背光模块的发光光学元件以减少直接照明型背光模块所使用的发光二极管个数或降低背光模块的混光区厚度。 

本发明之一实施例提供一种光学元件，其包含：一底面；至少一侧折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之一部分；一上折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之另一部分，其中由底面射入并入射到所述侧折射表面的入射光线与所述底面之夹角最大为第一角度(α)，由所述至少一侧折射表面射出的光线相对所述底面的夹角小于等于第一角度；以及由底面射入并入射到所述上折射表面的入射光线与相对于所述光学元件之一中心轴之夹角最大为第二角度(β)，由所述上折射表面射出的光线相对于所述光学元件之一中心轴的夹角大于等于第二角度。 

本发明之另一实施例提供一种发光组件，其包含：一光源及一光学元件。所述光学元件包含：一底面；至少一侧折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之一部分，一上折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之另一部分，其中由底面射入并入射到所述侧折射表面的入射光线与所述底面之夹角最大为第一角度(α)，由所述至少一侧折射表面射出的光线相对所述底面的夹角小于等于第一角度；以及由底面射入并入射到所述上折射表面的入射光线与相对于所述光学元件之一中心轴之夹角最大为第二角度(β)，由所 述上折射表面射出的光线相对于所述光学元件之一中心轴的夹角大于等于第二角度。 

本发明之另一实施例提供一种直接照明型背光模块，其包含：复数个发光组件，其中每一发光组件包含：一光源及一光学元件。每一光学元件包含：一底面；至少一侧折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之一部分，一上折射表面，用来折射出由所述底面射入之光线之另一部分，其中由底面射入并入射到所述侧折射表面的入射光线与所述底面之夹角最大为第一角度(α)，由所述至少一侧折射表面射出的光线相对所述底面的夹角小于等于第一角度；以及由底面射入并入射到所述上折射表面的入射光线与相对于所述光学元件之一中心轴之夹角最大为第二角度(β)，由所述上折射表面射出的光线相对于所述光学元件之一中心轴的夹角大于等于第二角度。 

由于本发明所提供之光学元件可有效地增加其覆盖之发光二极管或其它光源的光线射出角度，故使用本发明之光学元件的发光组件或直接照明型背光模块可以减少所使用之发光二极管或其它光源的个数(亦即降低发光二极管或其它光源之分布密度)。此外，当习知背光模块中的发光二极管之分布密度越低时，会需要越厚的背光模块以使混光区加大而让光线充分混合，但使用本发明之光学元件的直接照明型背光模块时，由于其可有效增加发光二极管或其它光源的光线射出角度，故可减少发光二极管或其它光源的个数，或减少混光区的厚度而达成薄型化的效果。 

通过下文中参照附图，对本发明所作的描述和权利要求，本发明的其它目的和成就将显而易见，并可对本发明有全面的理解。