CN117518616A - 发光装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种发光装置，包括基板、位于基板上的多个反射杯、位于基板上且分别位于反射杯内的多个发光二极管以及位于反射杯上的光线偏折元件。光线偏折元件具有多个菲涅耳透镜(Fresnel lens)，而菲涅耳透镜分别覆盖发光二极管，且菲涅耳透镜的光轴线分别与发光二极管的中心线有平移距离X，并且平移距离X符合θ＝tan^‑1(X/F)，其中，θ为每一个发光二极管的光线通过其中一个菲涅耳透镜的偏折角度，而F为菲涅耳透镜的焦距。

Description

发光装置及显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种发光装置及具有此发光装置的一种显示装置。

背景技术

汽车用的全景式抬头显示器(Panoramic HUD，P-HUD)是利用放置在上饰板的显示装置投射影像光线，经由挡风玻璃反射至驾驶眼中，因而在车辆前方形成虚像，使驾驶看见的影像位于挡风玻璃的下缘。而要达成目的，这样的P-HUD显示装置需要斜向地将影像光线投射到挡风玻璃上。

在一般的显示装置中，背光模块的光线是垂直地照明液晶面板，因此背光模块是配置以与液晶面板平行。而P-HUD的显示装置为了要符合投射到挡风玻璃的应用方式，需要倾斜地设置背光模块，使背光模块与液晶面板之间形成角度，才能让光线能斜向地照射液晶面板，使P-HUD显示装置斜向地投射影像光线到挡风玻璃上。然而，与背光模块平行液晶面板的设计相比，倾斜背光模块的显示装置所占据的体积明显较大，不利于薄型化设计。

发明内容

基于此，有必要提供一种发光装置及显示装置，以利于薄型化设计。

根据本申请的一方面，本申请实施例提供了一种发光装置。

根据本申请一些实施方式，一种发光装置包括基板、位于基板上的多个反射杯、位于基板上且分别位于反射杯内的多个发光二极管以及位于反射杯上的光线偏折元件。光线偏折元件具有多个菲涅耳透镜(Fresnel lens)，而菲涅耳透镜分别覆盖发光二极管，且菲涅耳透镜的光轴线分别与发光二极管的中心线有平移距离X，并且平移距离X符合：

θ＝tan^-1(X/F)；

其中，θ为每一个发光二极管的光线通过其中一个菲涅耳透镜的偏折角度，而F为菲涅耳透镜的焦距。

在一些实施方式中，发光二极管与反射杯以二维阵列排列。

在一些实施方式中，发光装置还包括控制器，而控制器电性连接到多个发光二极管，配置以对每一个发光二极管独立地调光、开启或关闭。

在一些实施方式中，发光装置还包括至少一光学膜，而光学膜位于光线偏折元件背对发光二极管的表面上。

在一些实施方式中，光学膜为扩散板、扩散片、扩散膜、增亮膜(BEF)、双层增亮膜(DBEF)或防窥片。

在一些实施方式中，反射杯为矩形复合抛物面集光器。

根据本申请的另一方面，本申请实施例提供了一种显示装置。

根据本申请一些实施方式，一种显示装置包括发光装置及液晶面板。发光装置包括基板、位于基板上的多个反射杯、位于基板上且分别位于反射杯内的多个发光二极管以及位于反射杯上的光线偏折元件。光线偏折元件具有多个菲涅耳透镜(Fresnel lens)，而菲涅耳透镜分别覆盖发光二极管，且菲涅耳透镜的光轴线分别与发光二极管的中心线有平移距离X，并符合：

θ＝tan^-1(X/F)；

其中，θ为每一个发光二极管的光线通过其中一个菲涅耳透镜的偏折角度，而F为菲涅耳透镜的焦距。液晶面板位于发光装置的光线偏折元件上方。

在一些实施方式中，发光装置还包括至少一光学膜，而光学膜位于光线偏折元件背对发光二极管的表面上，且光学膜为扩散板、扩散片、扩散膜、增亮膜、双层增亮膜或防窥片。

在一些实施方式中，发光装置及液晶面板平行。

在一些实施方式中，发光装置还包括控制器，而控制器电性连接到多个发光二极管，配置以对每一个发光二极管独立地调光、开启或关闭。

在本申请上述实施方式中，由于发光装置的光线偏折元件的菲涅耳透镜的光轴线与发光二极管的中心线有平移距离，因此能通过光线偏折元件来偏折发光元件发出的照明光线，使得光线斜向地照明液晶面板，而不需要倾斜地设置发光装置。这样一来显示装置的体积得以缩小，有利于薄型化设计。此外，发光装置是由多个发光二极管来做为光源，而这些发光二极管可个别地调整开关状态及亮度，因此，这样的发光装置运用在P-HUD显示装置中时，还可具有局部调光(Local dimming)的功能。

附图说明

当与随附图示一起阅读时，可由后文实施方式最佳地理解本申请内容的各方面。注意到根据此行业中的标准实务，各种特征并未按比例绘制。实际上，为论述的清楚性，可任意增加或减少各种特征的尺寸。

图1示出了根据本申请一实施方式的显示装置的俯视图。

图2示出了图1中的显示装置沿线段2-2的剖面图。

图3示出了图1的液晶面板下方的发光装置的立体图。

图4示出了图2的反射杯、发光二极管及光线偏折元件的局部放大图，其中，发光二极管发出光线。

图5示出了图2的显示装置的发光二极管发出光线时的光路示意图。

图6示出了图5的显示装置应用于车辆的示意图。

附图标记说明：

100：发光装置

110：基板

120：反射杯

130：发光二极管

140：光线偏折元件

141：菲涅耳透镜

150：光学膜

160：控制器

200：显示装置

210：液晶面板

300：车辆

310：上饰板

320：挡风玻璃

400：虚像

2-2：线段

C：中心线

L,L1,L2,L4：光线

O：光轴

X：平移距离

θ：角度

具体实施方式

以下揭示的实施方式内容提供了用于实施所提供的目标的不同特征的许多不同实施方式，或实例。下文描述了元件和布置的特定实例以简化本申请。当然，该等实例仅为实例且并不意欲作为限制。此外，本申请可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复系用于简便和清晰的目的，且其本身不指定所论述的各个实施方式及/或配置之间的关系。

诸如“在……下方”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”等等空间相对术语可在本文中为了便于描述的目的而使用，以描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除了附图中所示的定向之外的在使用或操作中的装置的不同定向。装置可经其他方式定向(旋转90度或以其他定向)并且本文所使用的空间相对描述词可同样相应地解释。

图1示出了根据本申请一些实施方式的显示装置200的俯视图。图2示出了图1中的显示装置200沿图1中的线段2-2的剖面图。同时参照图1及图2，显示装置200包括发光装置100及液晶面板210。发光装置100为显示装置200的背光模块。液晶面板210位于发光装置100上并覆盖发光装置100，且发光装置100及液晶面板210互相平行。发光装置100包括基板110、多个反射杯120、多个发光二极管130及光线偏折元件140。反射杯120及发光二极管130位于基板110上，且发光二极管130分别位于反射杯120中。光线偏折元件140位于反射杯120上，因此发光二极管130可由光线偏折元件140覆盖。在图1中，虽示出了九个发光二极管130与九个反射杯120，为3×3矩阵排列，但并不用限制本申请，其他形式的数组排列也可。在以下叙述中，将详细说明发光装置100的元件配置。

图3示出了图1的液晶面板210下方的发光装置100的立体图。同时参阅图2与图3，光线偏折元件140包括多个菲涅耳透镜141，且这些菲涅耳透镜141分别覆盖在反射杯120上。在一些实施方式中，反射杯120、分别位于反射杯120中的发光二极管130以及分别覆盖在反射杯120上的菲涅耳透镜141可以为二维阵列的方式排列，例如具有多行及多列的棋盘格状排列。

在一些实施方式中，反射杯120是矩形复合抛物面集光器(Rectangular CompoundParabolic Concentrator)。此外，发光二极管130可分别位于多个反射杯120的焦点(Focalpoint)，以提升光利用率。

图4示出了图2的反射杯120、发光二极管130及光线偏折元件140的局部放大图，其中，发光二极管130发出光线L。发光二极管130位于反射杯120中，菲涅耳透镜141覆盖反射杯120。菲涅耳透镜141具有焦距F，且菲涅耳透镜141的光轴O与发光二极管130的中心线C之间有平移距离X。在一些实施方式中，焦距F介于2mm至4mm之间(例如2.6mm)，而平移距离X介于0.15mm至1.5mm之间(例如0.6mm)。光线L由位于反射杯120的焦点的发光二极管130发出，因此经由反射杯120的杯壁反射后，形成沿第一方向前进的光线L1，第一方向与光线偏折元件140垂直，并指向上。

光线L1通过光线偏折元件140的菲涅耳透镜141后，经由菲涅耳透镜141折射，而形成沿第二方向前进的光线L2，且第二方向与第一方向之间形成角度θ，且角度θ符合：

θ＝tan^-1(X/F)；

也就是说，角度θ等于菲涅耳透镜141的光轴与发光二极管130的中心线之间的平移距离X，对菲涅耳透镜141的焦距F，其比值的反正切函数值。在一些实施方式中，角度θ介于5度至25度之间(例如13度)。

图5示出了图2的显示装置200的发光二极管130发出光线L时的光路示意图。发光装置100的发光二极管130所发出的光线L通过反射杯120反射集光而形成光线L1，接着光线L1经过光线偏折元件140的菲涅耳透镜141而折射为光线L2，使得光线L2能斜向地照射到液晶面板210上。而组成二维阵列的反射杯120、发光二极管130及具有前述平移距离X(见图4)的菲涅耳透镜141则使发光装置100可以全面地照明整片液晶面板210，而作为显示装置200的照明光源(即背光模块)使用。

同时参阅图4与图5，具体而言，由于发光装置100的光线偏折元件140的菲涅耳透镜141的光轴线O与发光二极管130的中心线C有平移距离，因此能通过光线偏折元件140来偏折发光二极管130发出的照明光线(即光线L1折射为光线L2)，使得光线L2斜向地照明液晶面板210，而不需要倾斜地设置发光装置。如此一来，显示装置200的体积得以缩小，有利于薄型化设计。

在本实施方式中，发光装置100还可包括至少一光学膜150。光学膜150位于光线偏折元件140背对反射杯120及发光二极管130的表面上，且液晶面板210位于光学膜150上，也就是说，光学膜150位于光线偏折元件140及液晶面板210之间。在一些实施方式中，光学膜150可以是扩散板、扩散片、扩散膜、增亮膜、双层增亮膜、防窥片或上述的组合，但并不用以限制本申请。光学膜150可让显示装置200中的光线传导效率增强，提升出光效率，且可根据显示装置200的设计需要而设置对应功能的光学膜150。

此外，发光装置100还可包括控制器160。控制器160经由基板110电性连接到发光二极管130。控制器160可对每一发光二极管130独立地调光、开启或关闭。由于发光装置100是由发光二极管130来做为光源，而这些发光二极管130可个别地调整开关状态及亮度，因此，这样的发光装置100运用在P-HUD显示装置(如显示装置200)中时，还可具有局部调光的功能。

图6示出了图5的显示装置200应用于车辆300的示意图。发光装置100作为显示装置200的斜向照明光源，且显示装置200可安装于车辆300的挡风玻璃320下方。在一些实施方式中，显示装置200设置在汽车的上饰板310上，而由于显示装置200中的发光装置100提供斜向的照明光线L4(即图5的光线L2在照射液晶面板210后产生的光线L4)，显示装置200可斜向地将影像的光线L4投射到挡风玻璃320上。如此一来，经由挡风玻璃320将显示装置200发出的影像光线L4反射到观看者的眼中，而在车辆300的前方有形成虚像400，并使观看者于挡风玻璃320的下缘看到影像。由于显示装置200中作为背光模块的发光装置100是利用光线偏折元件140来使照明光线偏折，因此发光装置100与液晶面板210可以平行设置(如图5所示)，与传统倾斜背光模块的设计相比，体积较小且更有利于薄型化。

在一些实施方式中，发光装置100通过控制器160，组成二维阵列的发光二极管130可以分别具有不同的开关状态及亮度，而使得显示装置200的照明光源的发光装置100在不同区域具有不同亮度，适合应用于P-HUD显示装置领域。

前文概述若干实施方式的特征以使得本领域的普通技术人员可以更好地理解本申请的各方面。本领域的普通技术人员应理解，其可易于使用本申请作为用于设计或修改用于实现本文中所引入的实施方式的相同目的及/或获得相同优点的其他方法及结构的基础。本领域的普通技术人员也应认识到，此类等效构造并不脱离本申请的精神及范畴，且其可在不脱离本申请的精神及范畴的情况下在本文中进行各种改变、取代及更改。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

基板；

多个反射杯，位于所述基板上；

多个发光二极管，位于所述基板上，且分别位于所述多个反射杯内；以及

光线偏折元件，位于所述多个反射杯上，所述光线偏折元件具有多个菲涅耳透镜，所述多个菲涅耳透镜分别覆盖所述多个发光二极管，且所述多个菲涅耳透镜的光轴线分别与所述多个发光二极管的中心线有平移距离，且符合：

θ＝tan^-1(X/F)；

其中，θ为所述多个发光二极管每一者的光线通过所述多个菲涅耳透镜其中一者的偏折角度，X为所述平移距离，F为所述多个菲涅耳透镜每一者的焦距。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述多个发光二极管与所述多个反射杯以二维阵列排列。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括：

控制器，电性连接所述多个发光二极管，配置以对所述多个发光二极管每一者独立地调光、开启或关闭。

4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括：

至少一光学膜，位于所述光线偏折元件背对所述多个发光二极管的表面上。

5.如权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述光学膜为扩散板、扩散片、扩散膜、增亮膜、双层增亮膜或防窥片。

6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述多个反射杯为矩形复合抛物面集光器。

7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：

发光装置，所述发光装置包括：

基板；

多个反射杯，位于所述基板上；

多个发光二极管，位于所述基板上，且分别位于所述多个反射杯内；以及

光线偏折元件，位于所述多个反射杯上，所述光线偏折元件具有多个菲涅耳透镜，所述多个菲涅耳透镜分别覆盖所述多个发光二极管，且所述多个菲涅耳透镜的光轴线分别与所述多个发光二极管的中心线有一平移距离，且符合：

θ＝tan^-1(X/F)；

其中，θ为所述多个发光二极管每一者的光线通过所述多个菲涅耳透镜其中一者的偏折角度，X为所述平移距离，F为所述多个菲涅耳透镜的焦距；以及

液晶面板，位于所述发光装置的所述光线偏折元件上方。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述发光装置还包括：

至少一光学膜，位于所述液晶面板与所述光线偏折元件之间，所述光学膜为扩散板、扩散片、扩散膜、增亮膜、双层增亮膜或防窥片。

9.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述液晶面板平行于所述发光装置。

10.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述发光装置还包括：

控制器，电性连接所述多个发光二极管，配置以对所述多个发光二极管每一者独立地调光、开启或关闭。