TWI454799B - 背光模組 - Google Patents

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TWI454799B TW100147746A TW100147746A TWI454799B TW I454799 B TWI454799 B TW I454799B TW 100147746 A TW100147746 A TW 100147746A TW 100147746 A TW100147746 A TW 100147746A TW I454799 B TWI454799 B TW I454799B
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Chung Yang Hung
Te Hen Lo
Cheng Min Tsai
Ming Sheng Lai
Ren Wei Huang
Shu Ting Jhuang
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Au Optronics Corp
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Description

背光模組
本發明是有關於一種背光模組，且特別是一種以發光二極體為光源的背光模組。
由於液晶顯示器具有低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等傳統陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)所製造之顯示器無法達到的優點，因此液晶顯示器已成為近年來顯示器研究的主要課題，且不斷地朝向彩色化發展。由於液晶顯示器為非自發光型顯示器，因此需要背光模組提供所需之光線，方可達到顯示的功能。近年來，隨著環保意識的提昇，背光模組中所使用的發光元件已逐漸從冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)轉換成更為環保的發光二極體。
當發光二極體被應用於背光模組中時，以側面入光式背光模組為例，發光二極體通常設置於導光板的長邊處或短邊處。然因應產品朝向輕薄化與降低製造成本的趨勢下多會設法以較少數量的發光二極體來達到同樣的效果。此時，便多將發光二極體配置在導光板的角落處，以期能在數量及發光效率之間取得平衡。
然而，以現有技術在將發光二極體配置在導光板角落處的情形時，仍需採用高功率的發光二極體方能達到顯示器所需之亮度。惟高功率的發光二極體意謂著其尺寸也會較大，方能克服其散熱問題。此舉卻導致發光二極體不易配置在導光板的角落處，而與朝向輕薄化的產品趨勢相衝突。
本發明提供一種背光模組，其具有較佳的光傳送效率與均勻度。
本發明的一實施例提出一種背光模組，其包括一導光板與一光源。導光板具有一入光面、一反射面、一第一側面與一第二側面。入光面連接第二側面。反射面連接在第一側面與入光面之間。第一側面與第二側面為其延伸面相交的兩個平面。入光面為連接第一側面與第二側面的一倒角平面。反射面為連接第一側面與入光面的一弧面。光源配置在入光面旁，以發射光線經由入光面進入導光板。
本發明的一實施例提出一種背光模組，其包括一導光板與一光源。導光板具有一入光面、一第一側面與一第二側面。入光面與第一側面間具有一圓角。入光面與第二側面間具有一鈍角。
在本發明之一實施例中，上述之第一側面與第二側面的夾角小於90度。
在本發明之一實施例中，上述之導光板具有一頂面，連接入光面、反射面、第一側面與第二側面。光源的光線從頂面的一顯示區射出導光板。
在本發明之一實施例中，上述之顯示區具有相接的一第一側邊與一第二側邊。第一側邊對應第一側面，第二側邊對應第二側面。第二側邊的中心相對於第二側面具有一第一距離(D1)。
在本發明之一實施例中，上述之入光面的延伸面與第二側面的延伸面夾有一第一角度(θ1)。入光面與第二側面之連接處在頂面上的正投影，相對於第二側邊的中心在第二側面上的正投影具有一第二距離(D2)。第一距離(D1)與第二距離(D2)定義出一第二角度(θ2)，θ2=arctan(D2/D1)，且θ1=90°-θL -θ2，θL 為光源在導光板中的發光角度。
在本發明之一實施例中，上述之光源為一發光二極體，且θL 為42度。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組具有一厚度(H1)，且一使用者以一視角(θ3)觀視該第二側邊，以定義出D1=H1*tan(θ3)。
在本發明之一實施例中，上述之視角(θ3)大於或等於45度，以使該第一距離大於或等於該背光模組的該厚度。
在本發明之一實施例中，上述之弧面的曲率中心位在該第一側邊上或其延伸線上。
在本發明之一實施例中，當背光模組應用於一非10英吋導光板時，弧面的曲率半徑為R，其中R=3.34-D4 D4(D1-6.5)/(D2-107.35)，D1為非10英吋導光板之第一距離，D2為非10英吋導光板之第二距離，D4為非10英吋導光板之入光面正投影在頂面上的一第四距離。
在本發明之一實施例中，上述之弧面的曲率中心位在第一側邊與第二側邊的交接處。
在本發明之一實施例中，上述之鈍角=90°+θL +θ2，其中θ2=arctan(D2/D1)，其中θ2=arctan(D2/D1)，θL 為光源在導光板中的發光角度。
在本發明之一實施例中，上述之圓角為一外圓角，且此外圓角的圓心位在顯示區內。
基於上述，在本發明的上述實施例中，背光模組藉由在導光板的第一側面與第二側面之間設置一倒角平面作為發光二極體的入光面，並在第一側面與入光面之間設置一弧面以作為光反射面。據此，當光線從光源經由入光面傳送至導光板內之後，便能藉由此弧形的反射面而提高光線傳出導光板的效率與均勻度。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例的一種背光模組的俯視圖。圖2是圖1的背光模組的局部放大圖，以繪示導光板各部的尺寸。圖3是圖2的背光模組的局部放大圖。請同時參考圖1至圖3，在本實施例中，背光模組100是一側向入光式的背光模組，其包括一導光板110與兩個光源120A、120B。如圖1所繪示，導光板110呈下寬上窄的類梯形輪廓，其沿中心軸C1呈對稱配置，在此將導光板110以中心軸C1為參考而分成第一側S1與第二側S2，兩個光源120A、120B分別是一發光二極體，其分別位在導光板110之第一側S1與第二側S2的兩個角落處。據此，在本實施例中，僅先以導光板110的第一側S1的結構及座落第一側S1之光源120A作為描述。
導光板110具有一入光面A3、一反射面A4、一第一側面A1與一第二側面A2，其中入光面A3連接第二側面A2，反射面A4連接在第一側面A1與入光面A3之間。光源120A配置在入光面A3旁，以發射光線經由入光面A3進入導光板110。
再者，第一側面A1與第二側面A2為兩個平面，且其延伸面彼此相交。在此需說明的是，本實施例的導光板110的折射率為1.5，而光源120A(發光二極體)的發散角為180度。如此，將讓光源120A入射至導光板110內的光線的發散角為42度。此外，本實施例的導光板110並藉由第一側面A1與第二側面A2的夾角小於90度，造成如上所述之上窄下寬的導光板110輪廓，而讓光源120A、120B配置在下寬的一側，以讓導光板110具有較佳的光傳送效率。
另外，入光面A3為連接第一側面A1與第二側面A2的一倒角平面，亦即入光面A3與第二側面A2之間具有一鈍角。反射面A4為連接第一側面A1與入光面A3的一弧面，亦即入光面A3與第一側面A1間具有一圓角。當位在第二側S2的光源120B發射光線進入導光板110後，其在第一側S1處的光線得以受到反射面A4的影響而反射回導光板110內，因而能避免在第一側S1的導光板110局部產生光線不均勻(mura)的現象，亦即藉由反射面A4的存在，而能增加導光板110於此處的出光效率。同樣地，從第一側S1之光源120A發射進入導光板110的光線亦會在第二側S2處因相同的反射面A4結構，而提高導光板110在此處的光均勻度與出光效率。在此，使用者可依據導光板110及光源120A、12B配置，而在導光板110的第一側S1或第二側S2處以上述反射面A4之結構提高光線均勻度與出光效率。
以下將進一步說明導光板110的各結構的相對關係。
請再參考圖2與圖3，在本實施例中，導光板110還具有一頂面T1，其連接入光面A3、反射面A4、第一側面A1與第二側面A2。頂面T1區分為一顯示區T1a與環繞顯示區T1a的一周邊區T1b，傳送至導光板110內的光線會從顯示區T1a射出導光板110。
顯示區T1a具有彼此相接的一第一側邊E1與一第二側邊E2，其中第一側邊E1對應第一側面A1，第二側邊E2對應第二側面A2。上述反射面A4(弧面)的曲率中心正位在第一側邊上，而其較佳之位置位在第一側邊E1與第二側邊E2的交接處。
另外，於本發明另一未繪示的實施例中，反射面A4(弧面)為一外圓角，且其圓心位在顯示區T1a之內，藉 以讓光線得以反射回顯示區T1a。
此外，第二側邊E2的中心相對於第二側面A2具有一第一距離D1。再者，入光面A3與第二側面A2的延伸面夾有一第一角度θ1。入光面A3與第二側面A2之連接處(即是入光面A3與第二側面A2的交線)在頂面T1上的正投影(投影點P1)，其相對於第二側邊E2的中心在第二側面A2上的正投影(投影點P2)具有一第二距離D2。據此，藉由第一距離D1與第二距離D2而定義出一第二角度θ2，其中θ2=arctan(D2/D1)。
接著，再藉由光源120A所發射之光線經由入光面A3進入導光板110的幾何光學關係，而得知θ1+θL +θ2=90°，其中θL 為光線進入導光板110之後的發散角。換句話說，在本實施例中，θL 即為上述之42度。據此，便能進一步得知θ1=90°-θL -θ2，亦即能初步針對光源120A(或120B)而設計入光面A3(倒角平面)的倒角角度。換句話說，入光面A3與第二側面A2間所具有之鈍角即為90°+θL +θ2。
舉例來說，當背光模組100應用於10英吋導光板時，其第一距離D1為6.5毫米，第二距離D2為107.35毫米，故能依序得出第二角度θ2為3.47度，並進而計算出第一角度θ1為44.53度。
圖4是圖1的背光模組的局部剖面圖。請同時參考圖2至圖4，另需說明的是，背光模組100是將上述的導光板110與光源120A配置在一框架130內，且其具有一厚度H1。另，為讓使用者以一視角θ3觀視顯示區T1a時不產生漏光現象，故而上述之第一距離D1可予以進一步地定義為：D1=H1*tan(θ3)。一般而言，使用者觀視背光模組100時的視角θ3會大於或等於45度，是故對應的第一距離D1必須大於或等於H1，以讓使用者不易觀察到背光模組產生亮度不均的現象。舉例來說，當此應用10英吋導光板之背光模組100的厚度H1為2.63毫米時，第一距離D1必須大於或等於2.63毫米，但為了確保使用者於更大視角下也不至觀察到亮度不均的現象，本實施例所提供的第一距離D1為6.5毫米。
請再參考圖2與圖3，對設計者而言，當入光面A3(倒角平面)完成定義之後，則需再對反射面A4的相關特性予以進一步地定義。在本實施例中，先行定義出第一側邊E1相對於第一側面A1存在一第三距離D3，而入光面A3在頂面T1上的正投影是具有一第四距離D4的一線段。
在此需說明的是，第四距離D4是隨著光源120A的規格而定，即在本實施例中第四距離D4是隨著不同尺寸的發光二極體而有所改變。在此，為便於說明導光板110的尺寸關係，因此皆使用相同的發光二極體作為光源120A，因而其發散角θL 固定為上述之42度，而第四距離D4固定為8毫米。
據此，當背光模組100應用於10英吋導光板時，第一距離D1為6.5毫米，第二距離D2為107.35毫米，而弧面(反射面A4)的曲率半徑R即為D3，即是3.34毫米。
另外，隨著導光板110的尺寸改變，上述相關尺寸亦會隨之改變。當背光模組100應用於非10吋導光板時，弧面(反射面A4)的曲率半徑R=D3-D4*Δθ2，其中D3為背光模組100應用在10吋導光板時的第三距離D3，而其第一距離D1以及第二距離D2亦會隨著不同尺寸設計之導光板有對應的變化量，在此將其定義為ΔD1以及ΔD2，並因此定義出Δθ2=ΔD1/ΔD2。以15.6吋導光板為例，其第一距離D1為7.2毫米，第二距離D2為179.65毫米，而原10吋導光板的第一距離與第二距離如上段所述，故ΔD1為0.7毫米，ΔD2為72.3毫米。因此，上述公式即寫作R=3.34-D4 D4(D1-6.5)/(D2-107.35)，並能由上述公式得出弧面(反射面A4)的曲率半徑R為3.26毫米。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，導光板藉由在其至少一側(如上述之第一側S1或第二側S2)設置倒角平面(入光面A3)，且使第一側面與第二側面呈現其夾角小於90度的上窄下寬輪廓，因而得以使光源發出的光線能有較佳的利用率，亦即增加導光板對發光二極體所發出光線的擷取能力。
再者，利用在倒角平面與第一側面之間的弧形反射面，而得以使位在第二側的光線進入導光板後，因反射面而不致從第一側漏出，亦即增加導光板於第一側處的光線利用率，亦讓光線在導光板的第一側具有較佳的光均勻度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．背光模組
110．．．導光板
120A、120B．．．光源
130．．．框架
A1．．．第一側面
A2．．．第二側面
A3．．．入光面
A4．．．反射面
C1．．．中心軸
D1．．．第一距離
D2．．．第二距離
D3．．．第三距離
D4．．．第四距離
E1．．．第一側邊
E2．．．第二側邊
H1．．．厚度
P1、P2．．．投影點
R．．．曲率半徑
S1．．．第一側
S2．．．第二側
T1．．．頂面
T1a．．．顯示區
T1b．．．周邊區
θ1．．．第一角度
θ2．．．第二角度
θ3．．．視角
θL ．．．發散角
圖1是依照本發明一實施例的一種背光模組的俯視圖。
圖2是圖1的背光模組的局部放大圖。
圖3是圖2的背光模組的局部放大圖。
圖4是圖1的背光模組的局部剖面圖。
110．．．導光板
A1．．．第一側面
A2．．．第二側面
A3．．．入光面
D1．．．第一距離
D2．．．第二距離
D3．．．第三距離
D4．．．第四距離
E1．．．第一側邊
E2．．．第二側邊
P1、P2．．．投影點
T1．．．頂面
T1a．．．顯示區
T1b．．．周邊區
θ1．．．第一角度
θ2．．．第二角度
θL ．．．發散角

Claims (14)

  1. 一種背光模組，包括：一導光板，具有一入光面、一反射面、一第一側面、一第二側面與一頂面，該入光面連接該第二側面，該反射面連接在該第一側面與該入光面之間，其中該第一側面與該第二側面為其延伸面相交的兩個平面，該入光面為連接該第一側面與該第二側面的一倒角平面，該反射面為連接該第一側面與該入光面的一弧面，該頂面連接該入光面、該反射面、該第一側面與該第二側面；以及一光源，配置在該入光面旁，以發射光線經由該入光面進入該導光板，該光源的光線從該頂面的一顯示區射出該導光板，其中該顯示區具有相接的一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊對應該第一側面，該第二側邊對應該第二側面，且該第二側邊的中心相對於該第二側面具有一第一距離(D1)，該入光面與該第二側面的延伸面夾有一第一角度(θ1)，該入光面與該第二側面之連接處在該頂面上的正投影，相對於該第二側邊的中心在該第二側面上的正投影具有一第二距離(D2)，該第一距離(D1)與該第二距離(D2)定義出一第二角度(θ2)，θ2=arctan(D2/D1)，且θ1=90°-θL -θ2，θL 為該光源在該導光板中的發光角度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該第一側面與該第二側面的夾角小於90度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該光源為一發光二極體，且θL 為42度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該背光模組具有一厚度(H1)，且一使用者以一視角(θ3)觀視該第二側邊，以定義出該第一距離(D1)=H1*tan(θ3)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的背光模組，其中該視角大於或等於45度，使該第一距離大於或等於該背光模組之該厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該弧面的曲率中心位在該第一側邊上或其延伸線上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，當該背光模組應用於一非10英吋導光板時，該弧面的曲率半徑為R，其中R=3.34-D4 D4(D1-6.5)/(D2-107.35)，D1為該非10英吋導光板之該第一距離，D2為該非10英吋導光板之該第二距離，D4為該非10英吋導光板之該入光面正投影在該頂面上的一第四距離。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的背光模組，其中該弧面的曲率中心位在該第一側邊與該第二側邊的交接處。
  9. 一種背光模組，包括：一導光板，具有一入光面、一第一側面、一第二側面與一頂面，其中該入光面與該第一側面間具有一圓角，該入光面與該第二側面間具有一鈍角，該頂面連接該入光面、該第一側面與該第二側面；以及一光源，對應於該入光面設置，該光源的光線從該頂 面的一顯示區射出該導光板，其中該顯示區具有相接的一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊對應該第一側面，該第二側邊對應該第二側面，且該第二側邊的中心相對於該第二側面具有一第一距離(D1)，該鈍角的尖部相對於該第二側邊的中心在該第二側面上的正投影具有一第二距離(D2)，而該鈍角=90°+θL +θ2，其中θ2=arctan(D2/D1)，θL 為該光源在該導光板中的發光角度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該第一側面與該第二側面的夾角小於90度。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該光源為一發光二極體，且θL 為42度。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該背光模組具有一厚度(H1)，且一使用者以一視角(θ3)觀視該第二側邊，以定義出該第一距離(D1)=H1*tan(θ3)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的背光模組，其中該視角大於或等於45度，使該第一距離大於或等於該背光模組之該厚度。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該圓角為一外圓角，且該外圓角的圓心位在該顯示區內。
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