TWI497171B - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本發明係關於一種背光模組，特別是一種具有光反射件的背光模組。

隨著科技的進步，顯示器的技術也不斷地發展，輕薄的平面顯示器(Flat Panel Display，FPD)逐漸取代傳統厚重的陰極映像管顯示器(Cathode Ray Tube，CRT)。常見的平面顯示器包含電漿顯示器(Plasma Display Panel，PDP)與液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)，其皆可廣泛的應用在個人數位助理、筆記型電腦、行動電話與電視等。

以液晶顯示器為例，液晶顯示器包含一液晶面板及一背光模組。液晶面板是由兩片透明基板及配置於此二透明基板間的一液晶層所構成，而背光模組則是用以提供此液晶面板所需之光源，以使液晶顯示器達到顯示的效果。一般來說，背光模組可分為側邊入光式(Side Incident Type)與直下式(Direct Type)兩種，其中側邊入光式背光模組通常用於較小尺寸的液晶顯示器中，而直下式背光模組通常用於較大尺寸的液晶顯示器中。

由於目前液晶顯示器已朝向大尺寸發展，所以大都採用直下式背光模組，故下述將以直下式背光模組為例。直下式背光模組係將多個發光二極體呈陣列排列，且發光二極體的發光面朝向擴散板及液晶面板。擴散板用以將發光二極體之光束轉換成面光源再照射至液晶面板。然 而，因發光二極體為具有高指向特性的光源，故近點光源處的光強度往往大於遠點光源處的光強度進而導致背光源的均勻度不佳。為了改善背光源的均勻度廠商的作法一般為增加直下式背光模組之發光二極體的數量。但即使大幅增加發光二極體的數量，仍無法有效提高面光源的均勻度，反而會產生直下式背光模組的生產成本增加與耗電量增加的問題。

本發明在於提供一種背光模組，藉以提升背光模組的均勻度以及降低背光模組的生產成本與耗電量。

本發明所揭露的背光模組，包含一基板、一光源及一光反射件。光源設置於基板上。光源具有一出光面。光反射件設置於基板上並環繞光源設置。光反射件具有一第一環形反射面及一第二環形反射面。光源介於第一環形反射面與基板之間，且第一環形反射面面向出光面。第二環形反射面圍繞光源，並面向第一環形反射面。

根據上述本發明所揭露的背光模組，第一環形反射面覆蓋光源和第二環形反射面環繞光源的配置關係，以擴大各光源之光指向角度，進而提升將背光模組的均勻性。

此外，各光源之光指向角度增加，使得各光源之的間距能夠拉大，以有效降低光源所需的數量，進而降低背光模組的成本。

再者，透過光反射件之第一環形反射面及第二環形反射面將原本發散至光源周圍的光線重新反射至擴散板，進而提升各光源照射至擴散板的光強度。如此一來，本實施例之背光模組所需之光源的數量就能相對減少，進而降低背光模組的成本及背光模組的耗電量。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

10‧‧‧背光模組

100‧‧‧基板

110‧‧‧第三環形反射面

200‧‧‧光源

210‧‧‧出光面

300‧‧‧光反射件

310‧‧‧覆蓋部

311‧‧‧第一環形反射面

312‧‧‧底面

313‧‧‧錐形頂點

320‧‧‧環繞部

321‧‧‧第二環形反射面

330‧‧‧銜接部

400‧‧‧擴散板

第1圖為根據本發明第一實施例之背光模組未設置擴散板的部分立體示意圖。

第2圖為第1圖之光反射件的立體示意圖。

第3圖為第1圖之背光模組設置有擴散板並沿3-3剖面線繪示的剖面示意圖。

第4圖為光反射件無第二環形反射面的光學模擬示意圖。

第5圖為塑膠材料製成之光反射件的光學模擬示意圖。

第6圖為有第二環形反射面之背光模組與無第二環形反射面之背光模組塑膠材質製成之光反射件的光學強度模擬示意圖。

第7圖為根據本發明第二實施例之光反射件的立體示意圖。

第8圖為金屬材料製成之光反射件的光學模擬示意圖。

第9A圖為根據本發明第三實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

第9B圖為根據本發明第四實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

第9C圖為根據本發明第五實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

第10A圖為根據本發明第六實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

第10B圖為根據本發明第七實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

第10C圖為根據本發明第八實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

請參照第1圖至第3圖。第1圖為根據本發明第一實施例之背光模組未設置擴散板的部分立體示意圖。第2圖為第1圖之光反射件的立體示意圖。第3圖為第1圖之背光模組設置有擴散板並沿3-3剖面線繪示的剖面示意圖。

本實施例之背光模組10用以產生背光源，並將此背光源射至液晶面板(未繪示)。背光模組10包含一基板100、一光源200及一光反射件300。

基板100例如為印刷電路板或軟性印刷電路板。

光源200設置於基板100上，且具有一出光面210，朝遠離基板100之方向射出光束。出光面210具有中心垂直法線N。中心垂直法線N與出光面210垂直並通過出光面210的中心點。光源200例如為發光二極體。

光反射件300包含覆蓋部310、環繞部320及銜接部330。覆蓋部310覆蓋於光源200上方，換言之，光源200介於覆蓋部310與基板100之間。在本實施例中，覆蓋部310的外形為一圓錐狀，且覆蓋部310具有第一環形反射面311、底面312及錐形頂點313。底面312及錐形頂點313位於覆蓋部310之相對兩側，且錐形頂點313較底面312靠近光源200之出光面210。第一環形反射面311的一側連接於底面312之邊緣，其另一側連接於錐形頂點313而構成圓錐狀，也就是說，錐形頂點313為第一環形反射面311的交點。第一環形反射面311面向光源200之出光面210，且出光面210之中心垂直法線N穿過錐形頂點313。第一環形反射面311與中心垂直 法線N間具有第一夾角θ1大約介於60度至87.5度。

此外，底面312的直徑D1與覆蓋部310之錐形頂點313和出光面210間之間距D2的比例大約為4比1。舉例來說，錐形頂點313和出光面210的間距為1毫米(mm)時，底面312的直徑約為4毫米(mm)。此外，光源200之出光面210的寬度D4與覆蓋部310之錐形頂點313和出光面210間之間距D2的比例範圍約為2比1至2比7。

環繞部320設置於基板100上。環繞部320具有第二環形反射面321。第二環形反射面321圍繞光源200，並面向第一環形反射面311。第二環形反射面321與中心垂直法線N間具有第二夾角θ2大約介於60度至87度。第二環形反射面321之外緣之直徑D3與覆蓋部310之底面312之直徑D1的比例約為2比1。

銜接部330連接於環繞部320與覆蓋部310之間，並令覆蓋部310與環繞部320間保持預定間隙。銜接部330的用意在於增強光反射件300的結構強度，避免覆蓋部310因外力而產生晃動。在本實施例中，銜接部330的數量為三個，但並不以此為限，在其他實施例中，在銜接部310的支撐強度足夠強的前提下，銜接部330的數量也可以是一個或兩個以上。

在本實施例中，光反射件300係利用塑膠射出成型的方式製成，而光反射件300之材質係選自由反射率達0.75至0.9之塑膠材料所組成。也就是說，第一環狀反射面311之材質與第二環狀反射面321的反射率為0.75至0.9之間。

在本實施例中，第一環形反射面311與中心垂直法線N間的第一夾角θ1以及第二環形反射面321與中心垂直法線N間的第二夾角θ 2皆保持同一角度關係。進一步以背光模組10的剖面圖(如第3圖所示)來說，第一環形反射面311及第二環形反射面321於剖面圖中所形成的線段皆為直線，且第一環形反射面311及第二環形反射面321呈平行設置。

在本實施例及其他實施例中，基板100具有第三環形反射面110，介於光源200與第二環形環繞部321之間，以將射向此區域範圍內之光線反射至液晶面板(未繪示)。在本實施例中，第三環形反射面110平行基板100。

上述第一環形反射面311、第二環形反射面321及第三環形反射面110的顏色為白色或銀色(鏡面)。

在本實施例及其他實施例中，背光模組10更包含擴散板400。光源200與光反射件300介於基板100與擴散板之間。

接著，請參閱表一及第4圖至第6圖。第4圖為光反射件無第二環形反射面的光學模擬示意圖。第5圖為塑膠材料製成之光反射件的光學模擬示意圖。第6圖為光反射件有第一環形反射面及第二環形反射面之背光模組與光反射件僅有第一環形反射面之背光模組的光學強度模擬示意圖。

首先，先描述光反射件300僅有第一環形反射面311的情況。如第4圖及表一所示，以光反射件300僅有第一環形反射面311的背光模組來模擬時，所模擬出背光模組10之光指向角度為50度，以及背光模組10之均勻性為76.27百分比。此處所謂的光指向角度為光集中的程度，光指向角度越大，光源200發出的光束越擴散。光指向角度越小，光源200發出的光束越集中。

接著，當光反射件300同時具有第一環形反射面311與第二環形反射面321，且第一環形反射面311與中心垂直法線N間的第一夾角θ1介於60度至87.5度，以及第二環形反射面321與中心垂直法線N間的第二夾角θ2介於60度至87度時，所模擬出背光模組10之光指向角度則擴大為75度(大於50度)，以及背光模組10的均勻性提升至91.37百分比(大於76.27百分比)。依據上述模擬數據來看，塑膠材料製成之光反射件300同時具有第一環形反射面311與第二環形反射面321，將有助於大幅提升背光模組10之均勻性。

再者，如第6圖所示，本實施例之背光模組10因透過上述光反射件300將原本發散至光源200周圍的光線重新反射至擴散板400，使得本實施例之背光模組10的光強度大於未設置第二環形光反射面321之背光模組的光強度。如此一來，本實施例之背光模組10所需之光源200的數量就能相對減少，進而降低背光模組10的成本。

上述之光反射件300係由塑膠材質製成，但並不以此為限，在其他實施例中，光反射件300也可以用金屬製成。請參閱第7圖。第7圖為根據本發明第二實施例之光反射件的立體示意圖。與上述實施例相異的是，本實施例之光反射件300係用反射率達0.85至0.99之金屬材料所構成之群組製成。

接著，請參閱表二及第8圖。第8圖為金屬材料製成之光反射件的光學模擬示意圖。

當光反射件300由反射率達0.85至0.99之金屬材料製成，且第一環形反射面311與中心垂直法線N間的第一夾角θ1介於60度至87.5度，以及第二環形反射面321與中心垂直法線N間的第二夾角θ2介於60度至87度時，所模擬出各光源200之光指向角度則擴大為63度(大於50度)，以及背光模組10的均勻性提升至78.52百分比(大於76.27百分比)。依據上述模擬數據來看，金屬材料製成之光反射件300同時具有第一環形反射面311與第二環形反射面321，將有助於大幅提升背光模組10之均勻性。

上述實施例中，第一夾角θ1係以介於60度至87.5度為例，而第二夾角θ2係以介於60度至87度為例，但並不以此為限，在其他實施例中，也可以兩倍第一夾角θ1加上第二夾角θ2的角度值介於225度至235度。

上述之第一環形反射面311與中心垂直法線N間的第一夾角θ1以及第二環形反射面321與中心垂直法線N間的第二夾角θ2皆保持同一角度關係，但並不以此為限，在其他實施例中，第一環形反射面311與中心垂直法線N間的第一夾角θ1以及第二環形反射面321與中心垂直法線N間的第二夾角θ2也可以保持多個相異角度關係，也就是說，第一環形反射面311或第二環形反射面321於剖面圖中所形成的線段可能為曲線或多個相異斜率的線段。

舉例來說，請參閱第9A圖至第10C圖。第9A圖為根據本發明第三實施例之背光模組的部分剖面示意圖。第9B圖為根據本發明第四實施例之背光模組的部分剖面示意圖。第9C圖為根據本發明第五實施例之背光模組的部分剖面示意圖。第10A圖為根據本發明第六實施例之背光模組的部分剖面示意圖。第10B圖為根據本發明第七實施例之背光模組的部分剖面示意圖。第10C圖為根據本發明第八實施例之背光模組的部分剖面示意圖。

如第9A圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為直線段，而第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為相異斜率之至少兩相連的直線。本實施例係以相連的二條直線為例。也就是說，第二環形反射面321在剖 面圖中所形成的二條直線分別與中心垂直法線N保持兩夾角θ21、θ22。

如第9B圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為直線段，而第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為曲線而分別與中心垂直法線N保持多個夾角。在本實施例中，曲線係由環繞部320朝覆蓋部310的方向凸出。

如第9C圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為直線段，而第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為曲線而分別與中心垂直法線N保持多個夾角。在本實施例中，曲線係由環繞部320朝基板100的方向凹陷。

在上述第9A圖至第9C圖之實施例中，第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為直線段，但並不以此為限，在其他實施例中，第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段也可以是曲線段或相異斜率之多個相連的直線。

如第10A圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為相異斜率之至少兩個相連的直線，本實施例係以相連的二條直線為例。第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為直線段。

如第10B圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為曲線而分別與中心垂直法線N保持多個夾角。在本實施例中，曲線係由覆蓋部310朝環繞部320的方向凸出。而第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為直線段。

如第10C圖所示，本實施例之第一環形反射面311在剖面圖中由外緣至錐形頂點313所形成的線段為曲線而分別與中心垂直法線N保持多個夾角。在本實施例中，曲線係由覆蓋部310朝擴散板400的方向凹陷。第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為直線段。

在上述第10A圖至第10C圖之實施例中，第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段為直線段，但並不以此為限，在其他實施例中，第二環形反射面321在剖面圖中由外緣至內緣所形成的線段也可以是曲線段或相異斜率之多個相連的直線。

根據上述本發明所揭露的背光模組，第一環形反射面覆蓋光源和第二環形反射面環繞光源的配置關係，以及第一環形反射面與中心垂直法線間的夾角關係和第二環形反射面與中心垂直法線間的夾角關係，以擴大各光源之光指向角度，進而提升將背光模組的均勻性。

再者，透過光反射件之第一環形反射面及第二環形反射面將原本發散至光源周圍的光線重新反射至擴散板，進而提升各光源照射至擴散板的光強度。如此一來，本實施例之背光模組所需之光源的數量就能相對減少，進而降低背光模組的成本及背光模組的耗電量。

雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧基板

110‧‧‧第三環形反射面

200‧‧‧光源

210‧‧‧出光面

300‧‧‧光反射件

310‧‧‧覆蓋部

311‧‧‧第一環形反射面

312‧‧‧底面

313‧‧‧錐形頂點

320‧‧‧環繞部

321‧‧‧第二環形反射面

330‧‧‧銜接部

400‧‧‧擴散板

Claims (17)

1. 一種背光模組，包含：一基板；一光源，設置於該基板上，該光源具有一出光面；以及一光反射件，設置於該基板上並環繞該光源設置，該光反射件具有一第一環形反射面及一第二環形反射面，該光源介於該第一環形反射面與該基板之間，且該第一環形反射面面向該出光面，該第二環形反射面圍繞該光源，並面向該第一環形反射面；其中，該出光面具有一中心垂直法線，該第一環形反射面與該中心垂直法線間具有一第一夾角，該第二環形反射面與該中心垂直法線間具有一第二夾角，兩倍的該第一夾角加上該第二夾角的角度值介於225度至235度之間。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該光反射件包含具有該第一環形反射面之一覆蓋部及具有該第二環形反射面之一環繞部，該環繞部設置於該基板並環繞該光源，該覆蓋部連接於該環繞部並覆蓋該光源上方，且該覆蓋部與該環繞部間保持一間隙。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中該光反射件更包含至少一個銜接部，連接於該覆蓋部及該環繞部之間，以令該覆蓋部與該環繞部保持該間隙。
4. 如請求項2所述之背光模組，其中該光源之該出光面具有一中心垂直法線，該覆蓋部之外形為圓錐狀，該覆蓋部具有一錐形頂點，為該第一環形反射面的交點，且該中心垂直法線穿過該錐形頂點。
5. 如請求項4所述之背光模組，其中該覆蓋部具有一底面，連接該第一環形反射面，該底面的直徑與該覆蓋部之該錐形頂點和該出光面間之間距的比例為4比1。
6. 如請求項5所述之背光模組，其中該第二環形反射面之外緣之直徑與該底面之直徑的比例為2比1。
7. 如請求項4所述之背光模組，其中該出光面之寬度與該覆蓋部之該錐形頂點和該出光面間之間距的比例範圍為2比1至2比7。
8. 如請求項4所述之背光模組，其中該第一環形反射面之一外緣至該錐形頂點與該中心垂直法線保持同一角度關係。
9. 如請求項4所述之背光模組，該第二環形反射面之一外緣至一內緣與該中心垂直法線保持同一角度關係。
10. 如請求項4所述之背光模組，其中該第一環形反射面之一外緣至該錐形頂點與該中心垂直法線間具有多個相異角度關係。
11. 如請求項10所述之背光模組，其中第一環形反射面自該外緣至該錐形頂點之剖面輪廓線為曲線或多個相異斜率的線段。
12. 如請求項4所述之背光模組，其中該第二環形反射面之一外緣至一內緣與該中心垂直法線間具有多個相異角度關係。
13. 如請求項12所述之背光模組，其中第二環形反射面自該外緣至該內緣之剖面輪廓線為曲線或多個相異斜率的線段。
14. 如請求項1所述之背光模組，其中該基板具有一第三環形反射面，介於該光源與該第二環形環繞部之間並環繞該光源。
15. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一環形反射面與該中心垂直法線 間的夾角介於60度至87.5度，該第二環形反射面與該中心垂直法線間的夾角介於60度至87度。
16. 如請求項1所述之背光模組，更包含一擴散板，該光源與該光反射件介於該基板與該擴散板之間。
17. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一環狀反射面之材質與該第二環狀反射面的材質係選自由反射率達0.75至0.9之塑膠材料及反射率達0.85至0.99之金屬材料所構成之群組。