50] 为了进一步提升渐变折射率透镜34将漏光的光线重新导回导光板32的集光效 率，在设计时可进一步界定渐变折射率透镜34的尺寸。详细来说，先定义一垂直方向a平 行于导光板32的出光面32b的法线方向，以及一水平方向b水平于导光板32的入光面32a 的法线方向。渐变折射率透镜34在垂直方向a上具有一厚度H，渐变折射率透镜34在水平 方向b上具有一宽度W，且厚度Η与宽度W较佳者为满足W > 10H的关系，以降低进入渐变 折射率透镜34的光线自第四表面34d射出的机率，进而提升渐变折射率透镜34将漏光的 光线重新导回导光板32的集光效率。
[0051] 此外，反射光线射出第1层透光层341的折射角α 0大于反射光线射出第2层透 光层342的折射角α 1能够将光线导引至导光板32较远离光源20的位置，进而提升导光 板32的光均匀性。
[0052] 以下分别将本实施例采用渐变折射率透镜的背光模块10与公知采用楔型结构的 背光模块进行仿真，本实施例的背光模块10的尺寸如下。导光板32的厚度Τ1为0. 3毫米， 光源20的厚度Τ2为0. 6毫米，渐变折射率透镜34的高度Η为0. 3毫米，渐变折射率透镜 34的宽度W为3. 529毫米，导光板32的折射率ng为1.49,透光层的层数为10层，第1层 透光层的折射率为1. 46,第10层透光层的折射率为1. 595,第1层透光层至第10层透光层 的折射率递增，且任两相邻透光层的折射率的差值相同，皆为〇. 015。公知的楔型结构的高 度与宽度分别相同于渐变折射率透镜34的高度与宽度。
[0053] 相比公知的背光模块10,本实施例的背光模块10的光通量自11. 2503流明（lm) 提升至12. 2963流明（lm)，且平均照度自1. 25E+06勒克斯（lx)提升至1. 36E+06勒克斯 (1χ)。
[0054] 值得注意的是，上述用于模拟的渐变折射率透镜34的任相邻的两透光层的折射 率的差值相同。但并不以此为限，在其他实施例中，渐变折射率透镜34的任相邻的两透光 层的折射率的差值也可以相异。
[0055] 接着，请参考表三。
[0056] 表三
[0057] 透光层的层数i、渐变折射率透镜的宽度W与光源的光线输入至导光板的光输入 效率间的关系
[0058]
[0059] 上述的光输入效率为导光板32接收的光线量除以光源20发出的光线量。通过表 三可知，透光层的层数i越多，渐变折射率透镜34的宽度W的需求越短。也就是说，导光板 32无法出光的牺牲区越少。而当W>10H时，光源20的光线输入至导光板32的光输入效率 基本上都接近99个百分比，甚至超过99个百分比。
[0060] 请参阅图3,图3为根据本发明第二实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模 块的侧视示意图。
[0061] 上述图1的实施例中，这些透光层341~346的厚度d相同，但并不以此为限。如 图3所示，在本实施例的光学模块30a中，这些透光层341~346的各层厚度也可以相异。 在本实施例中，这些透光层341~346的厚度自第一表面34a朝第二表面34b递增或递减， 且这些透光层341~346从第1层至第6层的厚度分别为dl~d6。第1层至第6层的厚 度dl~d6较佳者满足dl〈d2〈…<d6。在本实施例中，透光层的层数以6层为例，但并不以 此为限，在其他实施例中，若透光层的层数为i层，则第1层至第i层的厚度dl~di较佳 者满足dl〈d2〈…〈di的关系。
[0062] 请参阅图4,图4为根据本发明第三实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模 块的侧视示意图。
[0063] 上述图1的实施例中，每一层透光层341~346由单一材料制成，但并不以此为 限。如图4所示，在本实施例的光学模块30b中，每一层透光层341~346由不同材料叠合 制成。详细来说，第1层透光层341至第6层透光层346各包含一第一材料层341a~346a 及一第二材料层341b~346b，而每一透光层341~346的第一材料层341a~346a及一第 二材料层341b~346b的叠合厚度总和必须满足小于0. 25 λ ( λ为从第三表面34c射入的 入射光线的波长）。举例来说，第一材料层341a~346a与第二材料层341b~346b分别 为聚碳酸酯与聚甲基丙烯酸甲酯。但并不以此为限，在其他实施例中，第一材料层341a~ 346a与第二材料层341b~346b可分别为聚碳酸酯与聚乳酸，或聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯 乙烯，或聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯。
[0064] 请参阅图5,图5为根据本发明第四实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模 块的侧视示意图。
[0065] 上述图1的实施例中，渐变折射率透镜34的透光层的层数以多层为例，但并不以 此为限。如图5所示，在本实施例的光学模块30c中，渐变折射率透镜34的透光层的层数 为1层，且渐变折射率透镜34用离子注入的方式制成，渐变折射率透镜34的离子浓度自第 一表面34a朝第二表面34b递增或递减。
[0066] 详细来说，因材料特性的关系，离子浓度与折射率间可成正比或反比。在本实施例 中，采用离子浓度与折射率成反比的材料，使得渐变折射率透镜34的透光层34的层数虽然 仅为1层，但亦能保持渐变折射率透镜34的内部折射率自第一表面34a朝第二表面34b递 增，且渐变折射率透镜34的最小折射率小于导光板32的折射率，以令自第三表面34c进入 的一入射光线经第二表面34b全反射回导光板32。
[0067] 根据上述本发明所公开的具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块，将渐变折 射率透镜叠设于导光板的出光面靠近入光面处，以弥补导光板小于光源的厚度而产生的光 输入效率降低的缺陷。还通过渐变折射率透镜的内部折射率自第一表面朝第二表面递增， 且渐变折射率透镜的最小折射率小于导光板的折射率的特征，以令自第三表面进入的一入 射光线经第二表面全反射回导光板，进而提升光源的光线输入导光板的光输入效率。
[0068] 虽然本发明的实施例公开如上所述，然而并非用以限定本发明，任何本领域的技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡是根据本发明申请范围所述的形状、 构造、特征及数量应当可作些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的 权利要求书的范围所界定者为准。
【主权项】
1. 一种具有渐变折射率透镜的导光模块，以配合可发出一入射光线的一光源，该具有 渐变折射率透镜的导光模块包括： 一导光板，该导光板具有一出光面及一入光面，该入光面连接于该出光面的一端并且 邻近与面向于该光源以接收该入射光线；以及 一渐变折射率透镜，该渐变折射率透镜具有一第一表面、一第二表面及一第三表面， 该第一表面平行并相对于该第二表面，该第一表面与该第二表面分别连接于该第三表面的 相对两端，该渐变折射率透镜的该第一表面贴附于该导光板的该出光面，且该渐变折射率 透镜的该第三表面与该导光板的该入光面朝向相同方向以面向于该光源以接收该入射光 线. 其中，该渐变折射率透镜的一内部折射率自该第一表面朝第二表面递增，且该内部折 射率的一最小折射率小于该导光板的一折射率，以令自该第三表面进入的该入射光线可在 该渐变折射率透镜内经历多次折射再经该第二表面全反射回该导光板。2. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该渐变折射率透镜包括 i层的透光层，且i > 2,该第1层透光层至该第i层透光层依序叠设于该导光板的该出光 面，该些透光层具有相异折射率，且该些透光层的折射率满足l〈nl〈n2〈…<ni的关系，ni为 该第i层透光层的折射率。3. 如权利要求2所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中1. 2〈ni〈l. 6。4. 如权利要求2所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该导光板的折射率为 ng, ? nl<ng〇5. 如权利要求2所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中每一该透光层由单一材 料或是至少两种不同材料叠合制成。6. 如权利要求5所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中任一该透光层的厚度为 d，该入射光线的波长为λ，当每一该透光层由至少两种不同材料叠合制成时，d〈0. 25 λ。7. 如权利要求2所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该些透光层的厚度彼此 相异。8. 如权利要求7所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该些透光层的厚度自该 第一表面朝该第二表面递增或递减。9. 如权利要求2所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中任相邻的两该透光层的 折射率的差值相同。10. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该渐变折射率透镜用 共压或贴合的方式制成。11. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该渐变折射率透镜用 离子注入的方式制成，该渐变折射率透镜的离子浓度自该第一表面朝该第二表面递增或递 减。12. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中定义一垂直方向平行 于该导光板的该出光面的法线方向，以及一水平方向水平于该导光板的该入光面的法线方 向，该渐变折射率透镜在该垂直方向上具有一厚度Η，该渐变折射率透镜在该水平方向上具 有一宽度W，且W > 10Η。13. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该渐变折射率透镜的 材质为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸 乙二酯、环烯烃共聚合物、环烯烃聚合物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸等透明塑料或玻璃。14. 如权利要求1所述的具有渐变折射率透镜的导光模块，其中该第三表面与该入光 面共平面。15. -种具有渐变折射率透镜的背光模块，该具有渐变折射率透镜的背光模块包括： 一如权利要求1至14中的任一项所述的具有渐变折射率透镜的导光模块；以及 一光源，该光源具有一发光面，该发光面面向该入光面与该第三表面。
【专利摘要】一种具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块。该具有渐变折射率透镜的导光模块，以配合可发出入射光线的光源，包括：导光板及渐变折射率透镜；导光板具有出光面及入光面，入光面连接于出光面的一端并且邻近与面向于光源；渐变折射率透镜具有第一表面、第二表面及第三表面，第一表面平行并相对于第二表面，第一表面与第二表面分别连接于第三表面的相对两端，渐变折射率透镜的第一表面贴附于导光板的出光面，且渐变折射率透镜的第三表面与导光板的入光面朝向相同方向；其中，渐变折射率透镜的内部折射率自第一表面朝第二表面递增，且内部折射率的最小折射率小于导光板的折射率。本发明可以提升光输入效率。
【IPC分类】F21V8/00, F21V13/02, F21V5/04, F21S8/00
【公开号】CN105546483
【申请号】CN201410603127
【发明人】朱妍菲, 陈智彦
【申请人】纬创资通股份有限公司, 纬视晶光电(昆山)有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年10月30日
【公告号】US20160124134