TWI468807B - 背光模組 - Google Patents

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TWI468807B
TWI468807B TW101116926A TW101116926A TWI468807B TW I468807 B TWI468807 B TW I468807B TW 101116926 A TW101116926 A TW 101116926A TW 101116926 A TW101116926 A TW 101116926A TW I468807 B TWI468807 B TW I468807B
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Description

背光模組
本發明是有關於一種面光源，且特別是有關於一種背光模組。
隨著顯示技術的進步，平面顯示器已成為顯示器的主流，並取代了傳統陰極射線管(cathode ray tube,CRT)的地位。在平面顯示器中，又以液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)最受消費者的廣泛使用。一般的液晶顯示器主要可由背光模組與液晶面板所構成。由於液晶面板本身不會發光，因此需背光模組提供顯示所需之光源。
一般而言，習知的背光模組可區分為直下式背光模組與側邊入光式背光模組。以側邊入光式背光模組為例，其一般是利用光線於導光板(light guide plate,LGP)內全反射的原理使光源所發出的光線傳遞於導光板內，再利用導光板底部之網點或微結構破壞光線全反射，進而讓光線從導光板之出光面均勻地出射。
然而，具有導光板之側邊入光式背光模組仍面臨許多待改善的問題。舉例來說，由於導光板的組裝過程難以避免刮痕(scratch)或碎屑的產生，而刮痕與碎屑會使背光模組中產生亮點或暗點，進而導致良率的降低。此外，隨著顯示器的尺寸增加，導光板的尺寸必須伴隨著增加，而大尺寸之導光板面臨了製造成本高以及重量過重等問題。
承上述，如何降低背光模組的製造成本以及重量，儼然已成為製造者亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種背光模組，其能夠減少導光板的使用且可提供良好的正向輝度。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種背光模組，其包括腔體、底反射片、多個光源以及多個透鏡。腔體具有一底面及一側表面。底反射片配置於腔體內且位於底面上。多個光源配置於腔體內且位於底反射片上方，多個光源設置鄰近於側表面，各光源適於分別提供一光線。多個透鏡配置於光線的傳遞路徑上，各透鏡具有背面、位於背面上之凹陷以及出光表面，凹陷具有一入光面，各光源對應於各透鏡且鄰近凹陷設置，其中各光線經過透鏡之後被區分為多個傳遞方向不同之多個光束，且這些光束照射於底反射片上。
在本發明之一實施例中，上述之部分傳遞方向平行於光源的光軸，而其餘部分傳遞方向不平行於此光軸。
在本發明之一實施例中，上述之各透鏡分別對應於光源中的多個。
在本發明之一實施例中，上述之各透鏡分別對應於光源的其中之一。
在本發明之一實施例中，上述傳遞方向不同之光束在底反射片之照射區域相互重疊。
在本發明之一實施例中，上述之各光源的光軸係位於一參考平面上，而各光線經過透鏡之後，部分光束的傳遞方向平行於參考平面，且其餘部分光束的傳遞方向不平行於參考平面。
在本發明之一實施例中，上述之各透鏡包括第一部分以及第二部分。第一部分匯聚部分光線以提供光束的其中之一，而第二部分反射並匯聚其餘部分光線以提供其餘光束。
在本發明之一實施例中，上述之各透鏡包括第一部分、第二部分以及第三部分。第一部分匯聚一部分光線以提供第一光束，第二部分反射並匯聚另一部分光線以提供第二光束，而第三部分反射並匯聚又一部分光線以提供第三光束。
在本發明之一實施例中，上述之光束係傾斜地照射於底反射片上。
在本發明之一實施例中，上述之底反射片位於腔體中央的厚度大於底反射片位於遠離腔體中央的厚度。
在本發明之一實施例中，上述之底反射片為曲面，曲面位於腔體中央的曲率半徑小於曲面遠離腔體中央的曲率半徑。
在本發明之一實施例中，上述之各光源對應的各透鏡與側表面之間具有傾斜角。
在本發明之一實施例中，上述之傾斜角約為tan-1 (h0 /w0 )，其中h0 為腔體之高度，w0 為腔體之寬度的一半。
在本發明之一實施例中，上述之側表面沿著腔體的高度方向設有第一排多個光源及第二排多個光源，且第一排多個光源位於第二排多個光源上方。
在本發明之一實施例中，上述之第一排多個光源照射於底反射片的區域相對於第二排多個光源照射於底反射片的區域遠離側表面。
在本發明之一實施例中，上述之第一排多個光源對應的各透鏡不同於第二排多個光源對應的各透鏡。在本發明之一實施例中，上述之第一排多個光源具有第一光軸，第二排多個光源具有第二光軸，第一排多個對應的各透鏡的背面與出光表面對稱於第一光軸，第二排多個光源對應的各透鏡的背面與出光表面不對稱於第二光軸。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組更包括側反射片，側反射片與底反射片的邊緣鄰接以環繞光源與透鏡。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組的側反射片為鏡面反射片。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組更包括頂反射片，配置於底反射片的上方以覆蓋光源與透鏡，其中頂反射片定義出一出光開口。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組更包括擴散片，配置於底反射片的上方。
在本發明之一實施例中，上述之背光模組的擴散片包括朝向腔體中凸起之曲面。
在本發明之一實施例中，上述之腔體具有相對於底面的一出光面，配置於底反射片上方的擴散片係配置於鄰近腔體的出光面。
在本發明之一實施例中，上述配置於底反射片上方的擴散片係配置於底面上且位於底反射片上。
基於上述，由於本發明之實施例的背光模組毋須採用導光板，因此背光模組在重量上以及製造成本上具有競爭優勢。
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。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1A為本發明之一實施例之背光模組的立體示意圖，而圖1B為圖1A之背光模組沿著剖面線P-P’的剖面示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例之背光模組100A包括腔體110、底反射片120、多個光源130以及多個透鏡140。腔體110具有出光面S1、相對出光面S1之底面S2以及連接出光面S1與底面S2的側表面，側表面包含第一側表面S3和第二側表面S4，其中第二側表面S4位於第一表面S3之對面，而底反射片120配置於腔體110內的底面S2上。在圖1A與圖1B中，雖然是以多個光源130及多個透鏡140為例進行說明，然而，本實施例不限定光源及透鏡的個數。本領域技術人員可以視產品的實際設計需求調整背光模組100A中所使用之光源及透鏡的數量。此外，在圖1A與圖1B實施例中，多個光源130是設置於第一側表面S3和第二側表面S4，但本發明不以此為限，在其他實施例中，多個光源130亦可僅設置於第一側表面S3或設置於其他側表面。
光源130適於提供光線132，其中光源130具有光軸C，而光線132實質上可沿著光源130的光軸C自光源130射出。光源130配置於腔體110內且鄰近於側表面，且位於底反射片120上方。底反射片120例如是白反射片。如圖1B所示，光源130例如是實質上配置於腔體110的第一側表面S3和第二側表面S4，且各光源130分別對應於一個透鏡140。在本實施例中，光源130例如是設置於印刷電路板上之發光二極體(light-emitting diode,LED)晶片、發光二極體封裝(LED package)或是其他適當的點光源。然而，在其他實施例中，光源130亦可以是冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)或其他適當的光源。
請參照圖1B，各個透鏡140配置於所對應之光線132的傳遞路徑上。詳細而言，透鏡140配置於腔體110內且位於底反射片120上方，且透鏡140與光源130的光軸C係位於參考平面H1，其中透鏡140具有出光表面146、背面142以及形成於背面142之凹陷144。此外，透鏡140可將光源130所射出的光線132形成多個傳遞方向不同之光束134、136及138，且將這些光束134、136及138導引至底反射片120以被底反射片120導引至出光面S1的正向(即沿著平行於出光面S1的法線N方向)。在此，以光束134、136及138為例進行說明，但本發明不限於此。於本實施例中，透鏡140與腔體110之側表面(如第一側表面S3和/或第二側表面S4)之間可具有傾斜角θ1，其中傾斜角θ1接近於tan-1 (h0 /w0 )之角度，其中h0 為腔體110之高度L1，w0 為腔體110之寬度L2的一半。如圖1B之實施例所示，腔體110之寬度L2為垂直於第一側表面S3方向上的腔體110的尺寸(即圖1B的第一側表面S3和第二側表面S4之間的距離)。舉例來說，腔體110之高度L1約為30毫米，寬度L2約為440毫米(即寬度L2之一半約為220毫米)，其中傾斜角θ1約為7.7度。進一步地說，傾斜角θ1與光束134、136及138照射於底反射片120之照射區域有關，亦即實質上平行於光軸C之光束(例如光束134)與底反射片120之間的夾角θ1’實質上約為傾斜角θ1。因此，若欲使設置於第一側表面S3上光源130之實質上平行於光軸C的光束照射於底反射片120上之照射區域越遠離第一側表面S3，則透鏡140與腔體110之第一側表面S3之間的傾斜角θ1就越小。本實施例可藉由調控傾斜角θ1之大小，來調控光束經由透鏡140而導引至底反射片120之照射區域，且可使光束可聚集至反射片120之中央。如此一來，本實施例之背光模組100A可具有較佳的正向輝度(即沿著平行於出光面S1的法線N方向上所量測到之輝度)。
圖2A為圖1B之光源及透鏡的局部放大圖。圖2B為圖2A之光源及透鏡於另一側所呈現的局部放大圖。圖3A為圖2B之光源及透鏡沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。圖3B為圖2B之光源及透鏡沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。為了便於說明光源及透鏡的結構之方向，在此於圖3A與圖3B中定義出一直角座標系，包括互相垂直之x軸、y軸及z軸。x軸實質上平行於光源130的光軸C，x-y平面實質上平行於參考平面H1，y-z平面實質上平行於背面142鄰近光源130處的部分的切平面142t，其中切平面142t相切於背面142且切平面142t的法線(未繪示)實質上平行於光軸C。
請參照圖3A與圖3B，背面142與出光表面146可為自由曲面或拋物面。在圖3A及3B實施例中，沿著光軸C來看透鏡140的出光表面146可呈一八邊形。如圖3A所示，背面142從切平面142t往出光表面146延伸且遠離參考平面H1，因此其形狀大致上成錐狀(taper)。鄰近參考平面H1的背面142實質上較靠近切平面142t。鄰近參考平面H1的出光表面146a是朝向遠離切平面142t的方向凸出，而偏離參考平面H1的出光表面146a’在x軸方向上相對於出光表面146凸出的出光表面146a實質上較靠近切平面142t。此外，如圖3B所示，鄰近光軸C的背面142越鄰近光軸C的部份實質上越靠近切平面142t，而出光表面146形成一朝向遠離切平面142t的方向凸出之拋物面，且出光表面146所凸出之方向實質上對應於凹陷144。如圖3A與圖3B所示，凹陷144具有入光面，其中入光面包含第一入光面144a和第二入光面144b，光源130所發出之光束由第一入光面144a和第二入光面144b進入透鏡140。第一入光面144a位於光源130前方，而第二入光面144b為凹陷144的側表面。於此實施例中，第一入光面144a可由柱狀表面所構成，而第二入光面144b可由橢圓錐表面所構成，其中形成第一入光面144a的柱狀表面的軸心x’與光軸C可相交於點O1，而形成第一入光面144a的柱狀表面的曲率半徑r大於凹陷144之高度L3的一半，其中高度L3為第一入光面144a與第二入光面144b相交於x-z平面上之長度。於此實施例中，凹陷144之高度L3約為光源130之高度L4的2至3倍，曲率半徑r約為光源130之高度L4的1.6至2倍，其中高度L4為光源130於z軸上之最大長度。在此實施例中，高度L3為凹陷144的最小高度。形成第二入光面144b的橢圓錐表面的椎心軸(未繪示)實質上位於光軸C上。於此實施例中，第一入光面144a由柱狀表面所構成，而第二入光面144b由橢圓錐表面所構成，在此幾何形狀交互搭配下，凹陷144可提升光線132進入透鏡140的入光效率。在本實施例中，背面142與出光表面146在圖3B所示方向上之設計，使透鏡140可將光線132匯聚成束。此外，背面142與出光表面146在圖3A所示方向上之設計，使光線132被透鏡140所匯聚的光束可在底反射片120(繪示於圖1B)上有足夠的重疊。在一實施例，背面142與出光表面146曲率設計上，使光線132在圖3A所示方向(垂直方向即z軸)上的匯聚能力大於圖3B所示方向(水平方向即y軸)上的匯聚能力。藉此，本實施例之透鏡140可使傳遞至底反射片120(繪示於圖1B)的光束均勻化。
圖4A為圖2A之光源130及透鏡140所呈現的光線傳遞示意圖。請參照圖4A，本實施例之透鏡140在背面142、凹陷144以及出光表面146的相互搭配之下，可使從光源130所射出的光線132被區分為多個傳遞方向D1~D3的多個光束134、136及138，其中每個傳遞方向D1~D3可不相同，且部分傳遞方向D1實質上可平行於光軸C，而其他部分傳遞方向D2及D3實質上可不平行於光軸C。在此，以傳遞方向D1~D3以及對應之光束134、136及138為例進行說明，但本發明不限於此。
具體而言，本實施例之透鏡140可包括第一部分140a以及第二部分140b，例如在圖4A中以虛線區分第一部分140a及第二部分140b為例進行說明。第一部分140a匯聚部分光線132以提供部分光束134，而第二部分140b反射並匯聚部分光線132以提供光束136及138。此外，光束134實質上沿著傳遞方向D1傳遞，而傳遞方向D1實質上平行於光源130的光軸C。光束136實質上沿著傳遞方向D2傳遞，而光束138實質上沿著傳遞方向D3傳遞，且傳遞方向D2及D3實質上不平行於光源130的光軸C。
圖4B為圖4A之光束傳遞於底反射片120的示意圖。請參照圖4B，這些傳遞方向不同之光束134、136及138在底反射片120之照射區域w1、w2及w2’相互重疊。詳細而言，透鏡140的第一部分140a可將部分光線132匯聚以提供實質上平行於光軸C的光束134，而照射區域w1即是光束134照射於底反射片120上之位置。透鏡140的第二部分140b可將部分光線132匯聚以提供不平行於光軸C的光束136及138，而照射區域w2、w2’分別為光束136及138照射於底反射片120上之位置。此外，本實施例可藉由調整透鏡140的背面142、凹陷144以及出光表面146(繪示於圖4A)之曲率，使透鏡140的第一部分140a與第二部分140b匯聚光線132的程度不同，進而使光束134、136及138於底反射片120上的照射區域w1、w2及w2’之重疊程度夠大。藉此，背光模組100A可提供可具有較佳均勻性的正向輝度。
為了使背光模組100A具有較高的正向輝度，如圖1B所示，本實施例之背光模組100A可在腔體110中選擇性地配置側反射片152及154，其中側反射片152及154與底反射片120的邊緣鄰接以環繞光源130與透鏡140。須說明的是，本實施中所稱側反射片152及154環繞光源130與透鏡140，不須側反射片環繞於光源130與透鏡140的上下左右前後各方向，如圖1B所示，只要側反射片152及154在光源130和透鏡140後方和下方，即屬於側反射片152及154環繞光源130與透鏡140。在本實施例中，側反射片152可配置於底面S2，而側反射片154可配置於腔體110的側表面(如圖1B實施例，側反射片154可配置於第一側表面S3和第二側表面S4)，其中側反射片152及154例如是具有鏡面反射特性的鏡面反射片，例如銀反射片(silver reflector)。在圖1B實施例，由於光源130配置於第一側表面S3和第二側表面S4旁，鄰近第一側表面S3和第二側表面S4的光線易於漫射(scatter reflection)而產生出光面S1邊緣較亮的情況，因此配置側反射片152及154可減少光線132在腔體110的側表面S3或和第二側表面S4產生漫射的機率，進而避免背光模組100A於出光面S1邊緣過亮之情況。因此，背光模組100A可具有較佳的輝度均勻度。於圖1B實施例中，光源130設置於第一側表面S3和第二側表面S4，因此側反射片154可配置於第一側表面S3和第二側表面S4，在其他實施例中，如光源130僅設置於鄰近第一側表面S3，則側反射片154可配置於第一側表面S3即可。
另外，如圖1B所示，本實施例之背光模組100A可在腔體110中選擇性地配置頂反射片160於底反射片120的上方以覆蓋光源130與透鏡140，其中頂反射片160定義出背光模組100A之出光開口。在本實施例中，頂反射片160可配置於出光面S1，且實質上配置於透鏡140與出光面S1之間，其中頂反射片160例如是白反射片(white reflector)或銀反射片。頂反射片160可避免背光模組100A於鄰近第一側表面S3和第二側表面S4之處有過亮情況(當光源130設置於第一側表面S3和第二側表面S4時)，以提升光線132於出光面S1上的出光均勻度。此外，背光模組100A可在腔體110中選擇性地於頂反射片160上配置擴散片170，藉以提升從出光面S1離開的光線132的均勻性。此外，擴散片170可具有多個微結構171，例如為圓錐狀結構、稜鏡結構或柱狀結構。微結構171可進一步使背光模組100A提昇正向輝度，以及控制正向輝度的均勻度。
圖5為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。請參照圖5，本實施例之背光模組100B與圖1A之背光模組100A類似，兩者的差異在於，在本實施例之背光模組100B中，透鏡140B與腔體110之第一側表面S3和第二側表面S4之間實質上不具有傾斜角。也就是說，透鏡140B之背面142B的切平面142t’實質上平行於第一側表面S3和第二側表面S4，其中切平面142t’切於背面142B鄰近光源130處且切平面142t’的法線(未繪示)實質上平行於光軸C。
圖6A為圖5之透鏡140B的局部放大圖。圖6B為圖5之光源130及透鏡140B於另一側所呈現的局部放大圖。圖7A為圖6A沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。圖7B為圖6A沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。
在圖7A中，透鏡140B在光軸C之兩側為一非對稱結構，其中背面142B、出光表面146B、以及凹陷144B之第一入光面144a’和第二入光面144b’可為貝茲曲線(Bzier曲線)所構成之表面。具體來說，出光表面146B的一凸出面是朝向偏離光軸C的方向凸出(如箭頭a’在出光表面146B上所指的位置)，且位於光軸C兩側之背面142B以及凹陷144B之第二入光面144b’皆為非對稱之表面。此外，在圖7B中，鄰近光軸C的出光表面146B(如箭頭b’所指的位置)是朝向遠離切平面142t’的方向凸出，而偏離光軸C的出光表面146B(如箭頭C’所指的位置)實質上為平面。
圖8為圖7A之光源130及透鏡140B的光線傳遞示意圖。請參照圖8，本實施例之透鏡140B在背面142B、凹陷144B以及出光表面146B的相互搭配之下，可使從光源130所射出的光線132被區分為多個傳遞方向D1’~D3’的多個光束134’、136’及138’，其中每個傳遞方向D1’~D3’可不相同。在此，以傳遞方向D1’~D3’以及對應之光束134’、136’及138’為例進行說明，但本發明不限於此。
具體而言，本實施例之透鏡140B可包括第一部分140a’、第二部分140b’及第三部分140c’，例如在圖8中以虛線區分第一部分140a’、第二部分140b’及第三部分140c’為例進行說明。如圖8所示，第一部分140a’匯聚部分光線132以提供部分光束134’。第二部分140b’反射並匯聚部分光線132以提供光束136’。第三部分140c’反射並匯聚部分光線132以提供光束138’。此外，光束134’實質上沿著傳遞方向D1’傳遞，光束136’實質上沿著傳遞方向D2’傳遞，而光束138’實質上沿著傳遞方向D3’傳遞。在本實施例中，傳遞方向D1’~D3’實質上不平行於光源130的光軸C。另外，由於透鏡140B的背面142B、凹陷144B以及出光表面146B是由貝茲曲線所構成之非對稱表面，因此透鏡140B與側表面(如繪示於圖5的第一側表面S3和第二側表面S4)之間可不具有傾斜角，而透鏡140B也可將光線132區分為多個光束134’、136’、138’並透過底反射片120(繪示於圖5)以導引至正向。換言之，背光模組100B的光源130之光軸C可垂直於腔體110的側表面(如圖5的第一側表面S3和第二側表面S4)，且背光模組100B同樣可具有較佳的正向輝度。此外，背光模組100B其他構件的配置關係、用途與功效等與圖1B中之背光模組100A的構件相似，故於此不再贅述。
圖9A為另一實施例之光源130及透鏡140C的局部放大圖。圖9B為圖9A之透鏡於另一側所呈現的局部放大圖。圖10A為圖9B沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。圖10B為圖9B沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。請參照圖9A至圖10B，本實施例之透鏡140C與圖1A之透鏡140類似，兩者的差異在於，在本實施例中，從光軸C的方向看透鏡140C的出光表面146C可為圓形或橢圓形。透鏡140C的背面142C、出光表面146C、以及凹陷144C可為由貝茲曲線所構成之表面。
請參照圖9A至圖10B，靠近光軸C的出光表面146C為貝茲曲線所構成的之凸面(如箭頭a”所示)，而其餘之出光表面146C為平面(如箭頭C”所示)，且背面142C與出光表面146C分別為對稱之表面。此外，凹陷144C可由第一入光面145a”和第二入光面144b”所構成，在此實施例中第一入光面145a”由圓球表面所構成，而第二入光面144b”由橢圓錐表面所構成。具體而言，形成第一入光面145a”的圓球表面的軸心X”與光軸C可相交於點O2，而形成第一入光面145a”的圓球表面的曲率半徑r可大於凹陷144C之高度L3”的一半，其中高度L3”為形成第一入光面145a”的圓球表面與形成第二入光面144b”的橢圓錐表面144b”相交於x-z平面上之距離。於此實施例中，凹陷144C之高度L3”約為光源130之高度L4”的2至3倍，曲率半徑r約為光源130之高度L4”的1.6至2倍，其中高度L4”為光源130於z軸上之最大長度。形成第二入光面144b”的橢圓錐表面的椎心軸(未繪示)實質上位於光軸C上。在本實施例中，透鏡140C可將光源130所射出的光線132形成多個傳遞方向不同之光束，且將這些光束導引至底反射片120以被底反射片120導引至出光面S1(繪示於圖1B)的正向。在另一實施例中，第一入光面145a”和第二入光面144b”亦可為由貝茲曲線所構成之表面。此外，背光模組100B其他構件的配置關係、用途與功效等與圖1B中之背光模組100A的構件相似，故於此不再贅述。
圖11A為本發明之另一實施例之背光模組的示意圖。圖11B為圖11A之背光模組的局部放大圖。請參照圖11A與圖11B，本實施例之背光模組100D與圖1A之背光模組100A類似，兩者的差異在於，在本實施例之背光模組100D中，每個透鏡140D可對應於多個光源130。進一步地說，這些光源130各自的光軸C以及分別所對應的透鏡140D係位於參考平面H2。因此各光源130的光線經過透鏡140D之後，可被區分為多個傳遞方向不同之多個光束，其中部分光束的傳遞方向平行於參考平面H2。在圖11A中以每個透鏡140D對應三個光源130為例進行說明，但每個透鏡140D所對應之光源130數目不限於此。本領域技術人員可以視產品的實際設計需求調整每個透鏡140D所對應之光源130的數量，或者可將多個透鏡製成為一體以對應多個光源(如圖11C所示之透鏡140D’)。此外，背光模組100D其他構件的配置關係、用途與功效等與圖1B中之背光模組100A的構件相似，故於此不再贅述。
圖12A為本發明之另一實施例之背光模組的示意圖。圖12B為圖12A之背光模組的剖面示意圖。請參照圖12A與12B，本實施例之背光模組100E與圖1A之背光模組100A類似，兩者的差異在於，本實施例之背光模組100E可沿著垂直於底反射片120的方向(即沿腔體110高度方向)，在腔體110的第一側表面S3和第二側表面S4上配置多個光源130a、130b以及多個透鏡140-1、140-2。多個光源130a和其對應的多個透鏡140-1位於多個光源130b和其對應的多個透鏡140-2的上方。透鏡140-1與透鏡140-2照射到底反射片120的區域不一樣但有部分重疊。於此實施例中，透鏡140-1照射到底反射片120偏中央的區域，透鏡140-2照射到底反射片120鄰近側表面的區域(亦即第一側表面S3上的透鏡140-1照射至底反射片120的區域較第一側表面S3上的透鏡140-2照射至底反射片120的區域遠離第一側表面S3；第二側表面S4上的透鏡140-1照射至底反射片120的區域較第二側表面S4上的透鏡140-2照射至底反射片120的區域遠離第二側表面S4)，如此一來，更可有效地控制背光模組100E之正向輝度及均勻度。此外，光源130a與130b的數量為多個，且分別沿著方向u排列，且各個透鏡140位於光源130a與130b分別的光軸Ca與Cb上。換言之，光源130a的光軸Ca以及所對應的透鏡140-1係位於參考平面Ha，而光源130b的光軸Cb以及所對應的透鏡140-2係位於參考平面Hb。如此一來，各個光源130a及130b所發出的光線皆可照射底反射片120並被均勻地反射至正向，因此，背光模組100E可具有較佳的正向輝度及均勻度。於圖12A實施例中，透鏡140-1和透鏡140-2可以為相同型式，亦可以不同型式。當透鏡140-1和透鏡140-2為不同型式，透鏡140-1的型式為如圖9A與圖10A所示(即背面與出光表面分別為對稱之表面)，而透鏡140-2的型式為如圖6A與圖7A所示(光軸C之兩側為一非對稱結構，即位於光軸C上半部的背面142B之長度大於位於光軸C下半部的背面142B之長度)。此外，背光模組100E其他構件的配置關係、用途與功效等與圖1B中之背光模組100A的構件相似，故於此不再贅述。
圖13A為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。請參照圖13A，本實施例之背光模組100F與圖1B之背光模組100A類似，兩者的差異在於，在本實施例之背光模組100F中，底反射片121為一曲面，例如是由圓曲面或拋物面所構成的曲面，越接近腔體110中央之底反射片121的曲率半徑越小，越往腔體110外側之底反射片121的曲率半徑越大，或者越往腔體110外側之底反射片121的表面越接近一平面。在此實施例中，底反射片121可使光線132更有效地被導引至正向，使光線132從正向離開的出光效率提升。因此，藉由調整底反射片121的曲率半徑，背光模組100F可具有較佳的正向輝度。當然，底反射片121之表面也可以由多個與底面S2形成不同傾斜角度的平面拼接而成。舉例來說，如圖13B之背光模組100G以及圖13C之背光模組100H，底反射片123可為一由多個平面所構成之表面。類似地，底反射片122可使光線132更有效地被導引至正向，因此，背光模組100F-100H可具有較佳的正向輝度。參照圖13A和圖13B，在其他實施例中，也可以是底反射片121、122位於腔體中央的部份的厚度大於底反射片121、122位於遠離腔體中央的部份的厚度。
另外，本發明另可於腔體110配置多個擴散板或擴散片。圖13D為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。請參照圖13D，本實施例之背光模組100I與圖1B之背光模組100A類似，兩者的差異在於，在本實施例之背光模組100I在腔體110的出光面S1配置擴散片172，擴散片172位於底反射片120與擴散片170之間。其中擴散片172具有朝向腔體110中凸起之曲面。詳細而言，越接近腔體110中央之擴散片172的曲率半徑越小，而越往腔體110外側之擴散片172的曲率半徑越大，或者越往腔體110外側之擴散片172的表面越接近一平面。如此一來，非平行於出光面S1之法線方向傳遞(未繪示)的光線入射於擴散片172後可改變行徑方向，進而增加背光模組100I的正向出光效率。
如圖13E所示，在此實施例之背光模組100J中，擴散片124配置於底反射片120上。擴散片124具有朝向腔體110中凸起之曲面，並且越接近腔體110中央之擴散片124的曲率半徑越小，而越往腔體110外側之擴散片124的曲率半徑越大，或者越往腔體110外側之擴散片124表面越接近一平面。如此一來，擴散片124可使光線更均勻地被導引至正向。當然，本實施例可選擇性地配置擴散片124於底反射片120上，或選擇性地配置擴散片172於出光面S1，藉此背光模組110I或110J可具有較佳的正向輝度以及均勻性。
綜上所述，在本發明之背光模組中，底反射片配置於腔體內，且多個透鏡配置於光源之光線的傳遞路徑上。因此，在這些透鏡與底反射片的相互搭配下，光線經過這些透鏡之後可被區分為多個傳遞方向不同之多個光束，而底反射片可接著將光束導引至正向。藉此，背光模組可提供具有較佳均勻性的正向輝度。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。另外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
100A、100B、100D、100E、100F、100G、100H、100I、100J．．．背光模組
110．．．腔體
120、121、122、123．．．底反射片
124、170、172．．．擴散片
130、130a、130b．．．光源
132．．．光線
134、136、138、134’、136’、138’．．．光束
140、140B、140C、140D、140D’、140-1、140-2．．．透鏡
140a、140a’．．．第一部分
140b、140b’．．．第二部分
140c’．．．第三部分
142、142B、142C．．．背面
142t、142t’．．．切平面
144、144B、144C．．．凹陷
144a、144a’、145a”．．．第一入光面
144b、144b’、144b”．．．第二入光面
146、146B、146C．．．出光表面
146a．．．鄰近參考平面的出光表面
146a’．．．偏離參考平面的出光表面
152、154．．．側反射片
160．．．頂反射片
171．．．微結構
a’、a”、b’、b”、C’、C”．．．箭頭
x’、x”．．．軸心
O1、O2．．．點
r．．．曲率半徑
u．．．方向
w1、w2、w2’．．．照射區域
A-A’、B-B’、P-P’．．．剖面線
C、Ca、Cb．．．光軸
D1~D3、D1’~D3’．．．傳遞方向
H1、H2、Ha、Hb．．．參考平面
L1、L3、L4、L3”、L4”．．．高度
L2．．．寬度
N．．．法線
S1．．．出光面
S2．．．底面
S3．．．第一側表面
S4．．．第二側表面
θ1．．．傾斜角
θ1’．．．夾角
x．．．x軸
x’．．．軸心
y．．．x軸
z．．．z軸
圖1A為本發明之一實施例之背光模組的示意圖。
圖1B為圖1A之背光模組沿著剖面線P-P’的剖面示意圖。
圖2A為圖1B之光源及透鏡的局部放大圖。
圖2B為圖2A之透鏡於另一側所呈現的局部放大圖。
圖3A為圖2B沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。
圖3B為圖2B沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。
圖4A為圖3A之光源及透鏡所呈現的光線傳遞示意圖。
圖4B為圖4A之光束傳遞於底反射片的示意圖。
圖5為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖6A為圖5之透鏡的局部放大圖。
圖6B為圖5之光源及透鏡於另一側所呈現的局部放大圖。
圖7A為圖6A沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。
圖7B為圖6A沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。
圖8為圖7A之光源及透鏡所呈現的光線傳遞示意圖。
圖9A為另一實施例之光源及透鏡的局部放大圖。
圖9B為圖9A之透鏡於另一側所呈現的局部放大圖。
圖10A為圖9B沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。
圖10B為圖9B沿著剖面線B-B’的剖面示意圖。
圖11A為本發明之另一實施例之背光模組的示意圖。
圖11B為本發明之另一實施例之背光模組的局部放大示意圖。
圖11C為本發明之另一實施例之背光模組的局部放大示意圖。
圖12A為本發明之另一實施例之背光模組的示意圖。
圖12B為圖12A之背光模組的剖面示意圖。
圖13A為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖13B為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖13C為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖13D為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖13E為本發明之另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
100A．．．背光模組
110．．．腔體
120．．．底反射片
130．．．光源
132．．．光線
134、136、138．．．光束
140．．．透鏡
142．．．背面
142t．．．切平面
144．．．凹陷
146．．．出光表面
152、154．．．側反射片
160．．．頂反射片
170．．．擴散片
171．．．微結構
C．．．光軸
H1．．．參考平面
L1．．．高度
L2．．．寬度
N．．．法線
S1．．．出光面
S2．．．底面
S3．．．第一側表面
S4．．．第二側表面
P-P’．．．剖面線
θ1．．．傾斜角
θ1’．．．夾角

Claims (22)

  1. 一種背光模組，包括：一腔體，具有一底面及一側表面；一底反射片，配置於該腔體內且位於該底面上；多個光源，配置於該腔體內且位於該底反射片上方，該多個光源設置鄰近於該側表面，各該光源適於分別提供一光線；以及多個透鏡，配置於該光線的傳遞路徑上，各該透鏡具有一背面、一位於該背面上之一凹陷以及一出光表面，該凹陷具有一入光面，各該光源對應於各該透鏡且鄰近該凹陷設置，其中各該光線經過對應的該些透鏡之後被區分為多個傳遞方向不同之多個光束，該些光束照射於該底反射片上，各該光源對應的各該透鏡與該側表面之間具有一傾斜角，且該傾斜角約tan-1 (h0 /w0 )，其中h0 為該腔體之一高度，w0 為該腔體之一寬度的一半。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中部分該些傳遞方向平行於該光源的一光軸，而其餘部分該些傳遞方向不平行於該光軸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該透鏡分別對應於該些光源中的多個。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該透鏡分別對應於該些光源的其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中傳遞方向不同之該些光束在該底反射片之照射區域相互重疊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該光源的該光軸係位於一參考平面上，而各該光線經過該些透鏡之後，部分該些光束的傳遞方向平行於該參考平面，且其餘部分該些光束的傳遞方向不平行於該參考平面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該透鏡包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分匯聚部分該光線以提供該些光束的其中之一，而該第二部分反射並匯聚其餘部分該光線以提供其餘光束。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該透鏡包括一第一部分、一第二部分以及一第三部分，該第一部分匯聚一部分該光線以提供一第一光束，該第二部分反射並匯聚另一部分該光線以提供一第二光束，而該第三部分反射並匯聚又一部分該光線以提供一第三光束。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些光束係傾斜地照射於該底反射片上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該底反射片位於該腔體中央的一厚度大於該底反射片位於遠離該腔體中央的一厚度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該底反射片為一曲面，該曲面位於該腔體中央的一曲率半徑小於該曲面遠離該腔體中央的一曲率半徑。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，該側表面沿著該腔體的該高度方向設有一第一排該些光源及一第二排該些光源，且該第一排該些光源位於該第二排該些光 源上方。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，該第一排的該些光源照射於該底反射片的區域相對於該第二排的該些光源照射於該底反射片的區域遠離該側表面。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，其中該第一排該些光源對應的各該透鏡不同於該第二排該些光源對應的各該透鏡。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該第一排該些光源具有一第一光軸，該第二排該些光源具有一第二光軸，該第一排該些光源對應的各該透鏡的該背面與該出光表面對稱於該第一光軸，該第二排該些光源對應的各該透鏡的該背面與該出光表面不對稱於該第二光軸。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一側反射片，該側反射片與該底反射片的邊緣鄰接以環繞該些光源與該些透鏡。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之背光模組，該側反射片為鏡面反射片。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一頂反射片，配置於該底反射片的上方以覆蓋該些光源與該些透鏡，其中該頂反射片定義出一出光開口。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一擴散片，配置於該底反射片的上方。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之背光模組，該擴散片包括朝向該腔體中凸起之一曲面。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之背光模組，其中該腔體具有相對於該底面的一出光面，該擴散片配置於鄰近該腔體的該出光面。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之背光模組，其中該擴散片配置於該底面上且位於該底反射片上。
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