CN110764308A - 背光源组件以及背光模块 - Google Patents

Abstract

一种背光源组件，包含一基板、一发光元件、一透镜以及至少一吸光元件。发光元件设置于基板，以在基板上进行发光。透镜设置于基板上，且覆盖于发光元件，透镜具有一主轴、一入光侧以及一出光侧，主轴通过入光侧以及出光侧的中心，且主轴通过发光元件，入光侧朝向基板，以接收发光元件发出的光线。吸光元件至少于表面部分为吸光材料，吸光元件以主轴为依据，辐射对称地设置于发光元件的周围，且吸光元件位于透镜于基板上的投影范围之内。

Description

背光源组件以及背光模块

技术领域

本发明有关于用于液晶面板的直下式背光设计，特别是关于一种背光源组件以及背光模块。

背景技术

用于液晶面板背光的直下式背光模块中，是以发光二极管(LED)作为点光源，布置排列反射片上投射光线。点光源会上进一步设置光学透镜，以改变光路而将点光源转换为均匀的背光。然而，透镜设置往往会在透镜外侧或透镜上方造成光圈或暗纹，而形成亮度不均。

现有改善方式是在透镜下方的基板上印刷黑点或变更透镜设计，以改善光圈或暗纹。但印刷黑点或变更透镜设计的效果，仍有需改善的空间。

发明内容

在直下式背光模块中，透镜外侧或透镜上方会形成光圈或暗纹，而造成亮度不均。

鉴于上述问题，本发明提出一种背光源组件，可有效改善光圈或暗纹。

本发明至少一实施例提出一种背光源组件，包含一基板、一发光元件、一透镜以及至少一发光元件。

发光元件设置于基板，以在基板上进行发光。透镜覆盖于发光元件，透镜具有一主轴、一入光侧以及一出光侧，主轴通过入光侧以及出光侧的中心，且主轴通过发光元件，入光侧朝向基板，以接收发光元件发出的光线。吸光元件至少于表面部分为吸光材料，吸光元件以主轴为依据，辐射对称地设置于发光元件的周围，且吸光元件位于透镜于基板上的投影范围之内。

于本发明至少一实施例中，入光侧具有一凹陷区，主轴通过凹陷区，且发光元件于基板上的投影，位于凹陷区于基板上的投影范围之内。

于本发明至少一实施例中，吸光元件不位于凹陷区于基板上的投影范围内。

于本发明至少一实施例中，透镜具有多个支撑脚，突出于入光侧，并固定于基板。

于本发明至少一实施例中，吸光元件不重叠于支撑脚。

于本发明至少一实施例中，吸光元件是以吸光涂料涂布于基板上的涂布标记。

于本发明至少一实施例中，吸光元件为一环。

于本发明至少一实施例中，环为实心环或虚线环。

于本发明至少一实施例中，环的宽度大于0.05mm而小于0.5mm，且环的半径需小于或等于透镜半径。

于本发明至少一实施例中，环的半径不小于透镜半径的0.5倍。

于本发明至少一实施例中，背光源组件具有多个吸光元件，辐射对称地设置而均匀地分配于发光元件的周围。

于本发明至少一实施例中，各吸光元件为直线型，以主轴为中心而沿一延伸方向向外延伸。

于本发明至少一实施例中，透镜相对于主轴具有一透镜半径，在延伸方向上，各吸光元件的长度，小于透镜半径，而大于1mm。

于本发明至少一实施例中，在垂直于延伸方向的一切线方向上，吸光元件的宽度大于1mm，而小于透镜的圆周长的0.15倍。

于本发明至少一实施例中，基板表面涂布高反射系数材料。

于本发明至少一实施例中，各吸光元件为扇形、等腰三角形、弧形或弦月形。

于本发明至少一实施例中，吸光元件的吸光材料为光致发光材料。

于本发明至少一实施例中，背光源组件更包含一背板，基板设置于背板上；以及一反射片，设置于基板之上，且反射片具有至少一开孔，以容置发光元件。

本发明又一实施例提出一种背光模块，包含一基板、多个发光元件、多个透镜以及多组吸光元件。

多个发光元件以阵列型态设置于基板上，以在基板上进行发光。每一透镜对应于发光元件其中之一，而覆盖于对应的发光元件；其中，各透镜具有一主轴、一入光侧以及一出光侧，主轴通过入光侧以及出光侧的中心，且主轴通过发光元件，入光侧朝向基板，以接收发光元件发出的光线。各吸光元件至少于表面部分为吸光材料，每一发光元件对应于一组吸光元件，且每一组吸光元件以主轴为依据，辐射对称地设置于对应发光元件的周围，且吸光元件位于对应的透镜于基板上的投影范围之内。

于本发明至少一实施例中，相邻的两组吸光元件之间，吸光元件采取错位配置。

于本发明至少一实施例中，在两个相邻的发光元件之间定义一假想线段，在假想线段上具有不超过一个吸光元件。

于本发明至少一实施例中，背光模块更包含一背板，基板设置于反射片上；以及一反射片，设置于基板之上，且反射片具有多个开孔，以容置各发光元件。

本发明透过吸光元件辐射对称地设置于发光元件的周围，可改善光圈或暗纹。同时，辐射对称地设置的发光元件，需考量的参数相对较少，主要为相对于主轴的距离及长度，以及相对于切线方向的宽度，较有利于找出吸光元件的最佳化配置。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例中，背光源组件的剖面图。

图2为本发明第一实施例中，背光源组件的俯视图。

图3为本发明第一实施例中，局部元件的俯视图。

图4为本发明第一实施例中，发光元件、吸光元件以及透镜的俯视图，揭示相对尺寸关系。

图5至图8为本发明第一实施例中，发光元件、吸光元件以及透镜的俯视图，揭示不同型态的吸光元件。

图9与图10为本发明第一实施例中，发光元件、吸光元件以及透镜的俯视图，揭示不同环型态的吸光元件。

图11为本发明第二实施例中，背光源组件的剖面图。

图12为本发明第三实施例中，背光模块的俯视图。

图13与图14为本发明第三实施例中，发光元件、吸光元件以及透镜的俯视图，揭示相邻发光元件之间的吸光元件配置。

其中，附图标记：

10 背光源组件 100 背光模块

110 基板 120 发光元件

130 透镜 132 入光侧

134 出光侧 136 凹陷区

138 支撑脚 140 吸光元件

150 背板 160 反射片

162 开孔 B 假想线段

L 长度 R 透镜半径

C 虚线 E 延伸方向

W 宽度 X 主轴

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

在附图中，为了清楚起见，放大了部分元件、区域等的宽度。在整份说明书中相同的元件符号表示相同的元件。应当理解，当诸如元件被称为在另一个元件「上」或「连接到」另一个元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件也可以存在。相反地，当元件被称为「直接在另一个元件上」或「直接连接到」另一个元件时，不存在中间元件。

应当理解，尽管术语「第一」、「第二」、「第三」等在整份说明书中可以用于叙述各种元件、部件、区域或部分。但是这些元件、部件、区域、和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的「第一元件」、「部件」、「区域」或「部分」可以被称为第二元件、部件、区域或部分而不脱离本文的教示。

此外，诸如「下」或「底板」和「上」或「顶面」的相对术语可以在本文用于叙述一个元件与另一个元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被叙述为在其他元件的「下」侧的元件将被定向在其他元件的「上」侧。因此，例示性用语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。

如图1、图2以及图3所示，为本发明第一实施例所揭露的一种背光源组件10，包含一基板110、一发光元件120、一透镜130以及一或多个吸光元件140。

参阅图1、图2及图3所示。图3中虚线所示部分为透镜130，预计设置于基板110上以覆盖发光元件120以及吸光元件140。如图所示，基板110是用于作为承载基础，并且提供必要的电性连结。于一具体实施例中，基板110为印刷电路板，具有印刷铜箔电路，以供电至发光元件120。供电手段不限定于印刷铜箔电路，也可以是其他电连接方式，亦即，基板110不限定于印刷电路板，亦可为一般板体。

如图1、图2以及图3所示，发光元件120可为但不限定于发光二极管芯片(LED)，用以作为一点光源。发光元件120设置于基板110上，以在基板110上进行发光。透镜130设置于基板110上，且覆盖于发光元件120。

如图1所示，透镜130具有一主轴X、一入光侧132以及一出光侧134。主轴X通过入光侧132以及出光侧134的中心，且主轴X通过发光元件120。入光侧132朝向基板110，用以接收发光元件120发出的光线，而对光线进行一次折射。光线被出光侧134二次折射后，离开透镜130，并且行进方向朝向主轴X收敛。

如图1、图2与图3所示，入光侧132上具有一凹陷区136，且主轴X通过凹陷区136。发光元件120于基板110上的投影，位于凹陷区136于基板110上的投影范围之内。凹陷区136内部形成内凹的一次曲面，以进行一次折射。此外，透镜130更具有多个支撑脚138，突出于入光侧132，并且以主轴X为依据，辐射对称地(in a radial symmetry manner)设置，用以固定于基板10。以透镜130具有三个支撑脚138为例，每一支撑脚138距离主轴X的距离相等，并且每一支撑脚138至主轴X之间可定义一延伸线，相邻的各延伸线之间的夹角相等(夹角为120度)。

如图1、图2与图3所示，吸光元件140至少于表面部分为吸光材料，使得吸光元件140表面呈现黑色或其他较深的颜色。吸光元件140是以主轴X为依据，辐射对称地设置于发光元件120的周围，适度地进行吸光，而改善透镜130边缘或外部的光圈或暗纹。

需注意的是，图1所示的吸光元件140，所呈现的厚度仅为例示，并非用以限定其厚度的比例。于一具体实施例中，吸光元件140是以吸光涂料涂布于基板110上的涂布标记，其厚度相对于其他元件的厚度相对小。所称涂布不限定于以笔、刷进行，还包含网印、喷墨列印、转印等以涂料制作标记的方式。于背光源组件10只有一个吸光元件140的场合，所称辐射对称地设置即为吸光元件140为一实心线所形成的封闭图形，例如一环。于背光源组件10具有多个吸光元件140的场合，所称辐射对称地设置可使多个吸光元件140均匀地分配于发光元件120的周围。此外，为了避免基板110其他部分吸光，基板110表面具有较高的反射系数(高于吸光元件140的反射系数)，例如于基板110表面涂布白色或其他浅色的高反射系数材料，使基板110表面呈现白色。

如图3所示，原则上，吸光元件140位于透镜130于基板110上的投影范围之内，且不位于透镜130的凹陷区136于基板110上的投影范围内。此外，吸光元件140也不重叠于透镜130的支撑脚138。以图3为例，背光源组件10具有三个吸光元件140，且透镜130具有三个支撑脚138。由基板110上方观察，各吸光元件140皆通过相邻的支撑脚138之间，而不重叠于支撑脚138。同时，吸光元件140是由凹陷区136的外侧辐射状地向透镜130的边缘延伸，但是不超过透镜130的边缘。

再以图3及图4为例，吸光元件140为直线型，例如印刷于基板110的黑色直线，以主轴X为中心向外沿一延伸方向E延伸，且透镜130于基板110上的投影大致为圆形，使得透镜130相对于主轴X具有一透镜半径R。在延伸方向E上，吸光元件140的长度L，小于透镜半径R，而大于1mm。在垂直于延伸方向E的一切线方向上，吸光元件140的宽度W大于1mm，而小于透镜130的圆周长的0.15倍。

如图5至图8所示，直线型(黑色直线)的吸光元件140仅为一范例，吸光元件140也可以是其他型态。图5所示的吸光元件140为扇形，扇形的尖端指向主轴X，且扇形是辐射对称地设置于发光元件120的周围。图6所示的吸光元件140为一等腰三角形，等腰三角形的顶角指向主轴X，且等腰三角形是辐射对称地设置于发光元件120的周围。图7与图8所示的吸光元件140为弧形或弦月形，等效半径的延伸线通过主轴X，弧形或弦月形是辐射对称地设置于发光元件120的周围。

原则上，吸光元件140形状并不限定，只需要吸光元件140形状相同，同时辐射对称地设置于发光元件120的周围，使得吸光元件140均匀地环绕发光元件120即可。如此一来，多个吸光元件140的吸光效果会较为均匀，而不会使吸光效果具有特定的方向性。

如图9及图10所示，若将图7中的弧形数量增加，并缩小弧长，就会形成一虚线环。此一虚线环可视为单一吸光元件140，或是多个吸光元件140的集合。若将图7中的弧形进一步延伸弧长至互相连接，就会形成一实线环，以作为单一吸光元件140。原则上，图9及图10的环不重叠于透镜130的支撑脚138，且环的圆心位于主轴X上。环的宽度大于0.05mm而小于0.5mm，环的半径需小于或等于透镜半径R(使发光元件120在基板110上投影，位于透镜130于基板110上的投影范围之内)，而不小于透镜半径R的0.5倍，以确保作为吸光元件140的环可以有效吸光。

一般而言，环的宽度越大，则环的半径越小。以图10的实线环，以环宽度为0.35mm时，环的半径在等于0.625倍的透镜半径R时有较佳的均光效果。当环宽度减少至0.15mm，则环的半径需增加至0.75倍的透镜半径R。但当实线环置换为虚线环时，环的半径则需要再加大，例如环宽度为0.2mm的虚线环，环的半径需增加至0.8倍的透镜半径R。

吸光元件140的吸光材料，并不必然是全频谱吸光的黑色，也可以是针对特定频谱范围吸光的其他颜色。例如，因折射率差异，发光组件周遭可能出现光源色不均所产生的黄环。此时，吸光元件140的吸光材料可以改为蓝色，例如将黑色直线、黑色虚线环或黑色实线环，改为蓝色直线、蓝色虚线环或蓝色实线环，即可抑制蓝光以外的颜色光，而改善光源色不均所产生的黄环。

此外，吸光元件140的吸光材料，不必然是单纯吸光，也可以是吸光后受激发发出其他频谱光线的材料。例如，于一具体实施例中，吸光元件140的吸光材料为光致发光材料，例如量子点材料(quantum dot material)、磷光材料(phosphor material)或荧光材料(fluorescent material)，可受蓝光激发产生白光。此时，发光元件120只要挑选可发出单色光(蓝光)的蓝光光源，即可改善色亮度不均的光环。

再参阅图1所示，背光源组件10还包含有背板150及反射片160。背板150用于作为一显示装置的一部分，基板110设置于其上，藉以使得背光源组件10结合于基板110而形成一背光模块100。背光模块100再进一步结合显示介质(例如液晶面板)、驱动电路以及前框，即可组成显示装置。反射片160设置于基板110之上，且反射片160具有至少一开孔162，以容置发光元件120。于第一实施例中，开孔162的半径大于透镜半径R。因此，透镜130的支撑脚138固定于基板110上，且吸光元件140也是设置于基板110上。在这种情况下，基板110表面至少对应于开孔162的部份，必须涂上白色涂料或反射材料，以维持反射片160上有均匀的反射效果。

再参阅图11所示，为第二实施例所揭露的一种发光源组件，开孔162的半径小于透镜130的半径，仅大致能容置发光元件120。此时，透镜130的支撑脚138是固定于反射片160或基板10，而吸光元件140也是设置于反射片160上。于此实施例中，反射片160可以视为基板10的一部分，也就是基板10包含了基底层以及反射层，反射层设置开孔162以暴露出局部的基底层。

参阅图12所示，为本发明第三实施例所揭露的一种背光模块100，包含一基板110、多个发光元件120、多个透镜130以及多组吸光元件140。基板110、多个发光元件120、多个透镜130以及多个吸光元件140的技术细节，大致与前述实施例相同，以下不再赘述。

如图12所示，多个发光元件120以阵列型态设置于基板110上，特别是二维矩形阵列。每一透镜130对应于一发光元件120，而覆盖于对应的发光元件120上。

如图12所示，每一发光元件120对应于一组吸光元件140，每一组吸光元件140的数量相同，且发光元件120型态相同。每一发光元件120于至少于表面部分为吸光材料，使得吸光元件140表面呈现黑色或其他较深的颜色。吸光元件140是以主轴X为依据，辐射对称地设置于发光元件120的周围。为了简化附图，图12中的透镜130已予以简化，透镜130的具体细节请参阅第一或第二实施例。

如图12、图13与图14所示，为了避免吸光元件140的吸光效果集中加成，相邻的两组吸光元件140之间，吸光元件140采取错位配置，以避免两个吸光元件140直接相邻，而在两个发光元件120之间形成集中吸光的区块。也就是说，在两个相邻的发光元件120之间定义一假想线段B，在假想线段B上具有不超过一个吸光元件140。如图13所示，假想线段B上不设置任何发光元件120，如图14所示，假想线段B上只有一个发光元件120。此一假想线段B可以是连接在横向上的两个相邻的发光元件120，也可以是在纵向上连接两个相邻的发光元件120。这样就可以避免在假想线段B中点的周遭，例如虚线C所通过的区域，形成一集中吸光效果。

参阅图1以及图12所示，图1、图2及图3的背光源组件10于以扩展为阵列后，即为图12的背光模块100。亦即背光模块100还包含有背板150及反射片160。背板150用于作为一显示装置的一部分，基板110设置于其上，藉以使得背光源组件10结合于基板110而形成一背光模块100。背光模块100再进一步结合显示介质(例如液晶面板)、驱动电路以及前框，即可组成显示装置。如前述实施例所示，反射片160设置于基板110之上，且反射片160具有多个开孔162，以容置发光元件120。开孔162的半径可大于或小于大于透镜半径R。依据开孔162与透镜半径R的大小关系，可决定支撑脚138及吸光元件140设置于基板110或设置于反射片160上，相关技术手段请参阅第一实施例与第二实施例，以下不再赘述。

本发明透过吸光元件140辐射对称地设置于发光元件120的周围，可适度地进行吸光而改善光圈或暗纹。同时，辐射对称地设置的发光元件120，需考量的参数相对较少，主要为相对于主轴的距离及长度，以及相对于切线方向的宽度，较有利于找出吸光元件140的最佳化配置。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (21)

1.一种背光源组件，其特征在于，包含：

一基板；

一发光元件，设置于该基板，以在该基板上进行发光；

一透镜，覆盖于该发光元件，该透镜具有一主轴、一入光侧以及一出光侧，该主轴通过该入光侧以及该出光侧的中心，且该主轴通过该发光元件，该入光侧朝向该基板，以接收该发光元件发出的光线；以及

至少一吸光元件，至少于表面部分为吸光材料，该吸光元件以该主轴为依据，辐射对称地设置于该发光元件的周围，且该吸光元件位于该透镜于该基板上的投影范围之内。

2.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，该入光侧具有一凹陷区，该主轴通过该凹陷区，且该发光元件于该基板上的投影，位于该凹陷区于该基板上的投影范围之内。

3.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，该吸光元件不位于该凹陷区于该基板上的投影范围内。

4.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，该透镜具有多个支撑脚，突出于该入光侧，并固定于该基板。

5.如权利要求4所述的背光源组件，其特征在于，该吸光元件不重叠于该些支撑脚。

6.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，该吸光元件是以吸光涂料涂布于该基板上的涂布标记。

7.如权利要求6所述的背光源组件，其特征在于，该吸光元件为一环。

8.如权利要求7所述的背光源组件，其特征在于，该环为实心环或虚线环。

9.如权利要求8所述的背光源组件，其特征在于，该环的宽度大于0.05mm而小于0.5mm，且该环的半径小于或等于一透镜半径。

10.如权利要求9所述的背光源组件，其特征在于，该环的半径不小于该透镜半径的0.5倍。

11.如权利要求6所述的背光源组件，其特征在于，该背光源组件具有多个吸光元件，辐射对称地设置而均匀地分配于该发光元件的周围。

12.如权利要求11所述的背光源组件，其特征在于，各该吸光元件为直线型，以该主轴为中心而沿一延伸方向向外延伸。

13.如权利要求12所述的背光源组件，其特征在于，该透镜相对于该主轴具有一透镜半径，在该延伸方向上，各该吸光元件的长度，小于该透镜半径，而大于1mm。

14.如权利要求12所述的背光源组件，其特征在于，在垂直于该延伸方向的一切线方向上，该吸光元件的宽度大于1mm，而小于该透镜的圆周长的0.15倍。

15.如权利要求10所述的背光源组件，其特征在于，各该吸光元件为扇形、等腰三角形、弧形或弦月形。

16.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，该吸光元件的吸光材料为光致发光材料。

17.如权利要求1所述的背光源组件，其特征在于，更包含：

一背板，该基板设置于该背板上；以及

一反射片，设置于该基板之上，且该反射片具有至少一开孔，以容置该发光元件。

18.一种背光模块，其特征在于，包含：

一基板；

多个发光元件，以阵列型态设置于该基板上，以在该基板上进行发光；

多个透镜，每一该透镜对应于该些发光元件其中之一，而覆盖于该对应的该发光元件；其中，各该透镜具有一主轴、一入光侧以及一出光侧，该主轴通过该入光侧以及该出光侧的中心，且该主轴通过该发光元件，该入光侧朝向该基板，以接收该发光元件发出的光线；以及

多组吸光元件，各该吸光元件至少于表面部分为吸光材料，每一该发光元件对应于一组该吸光元件，且每一该组吸光元件以该主轴为依据，辐射对称地设置于对应该发光元件的周围，且该些吸光元件位于对应的该透镜于该基板上的投影范围之内。

19.如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，相邻的两组该吸光元件之间，该些吸光元件采取错位配置。

20.如权利要求19所述的背光模块，其特征在于，在两个相邻的该些发光元件之间定义一假想线段，在该假想线段上具有不超过一个吸光元件。

21.如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，更包含：

一背板，该基板设置于该反射片上；以及

一反射片，设置于该基板之上，且该反射片具有多个开孔，以容置各该发光元件。

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