TWM565324U - Thin planar light source device with light entering directly under the side - Google Patents

Abstract

一種平面光源裝置包含一基板、複數發光元件，及一導光板。 該等發光元件設置於該基板。每一發光元件具有一出光面，及一垂直於該出光面且通過該發光元件中心的直線。 該導光板包括一鄰近該基板的第一側面、一相反於該第一側面的第二側面、複數凹設形成於該第一側面且分別供該等發光元件容設的第一凹槽，及複數凹設形成於該第二側面並分別對應於該等第一凹槽的第二凹槽。每一第一凹槽是由一入光槽面，及一由該入光槽面周緣沿伸至該第一側面的入光圍繞面所界定。藉由該導光板的該第一側面形成該等第一凹槽供該等發光元件容設，及該第二側面形成對應於該等第一凹槽的該等第二凹槽的結構設計，來降低每一發光元件正中央亮度，藉此使觀測面輝度更為均勻。

Description

直下側邊入光的薄型平面光源裝置

本新型是有關於一種光源裝置，特別是指一種直下側邊入光的薄型平面光源裝置。

近年來，各式各樣的光源裝置蓬勃發展，現有光源裝置中，以背光模組(Backlight Module，縮寫為BLM)為大宗，且大致上能分為直下式背光模組與側光式背光模組兩種。

通常直下式背光模組能提供觀測面較高亮度而存有對比度較高的優點，但由於其等發光元件的位置排列與間距大小等因素會進一步影響整體出光面輝度的均勻性，主要原因是因為發光元件的中央亮度較高，當以陣列形式排列時，便自然而然地會造成亮暗區分布，而存有觀測面輝度不均勻或需增厚模組厚度來換取均勻性，進而造成使用者視覺感受不佳的缺憾。而側光式背光模組的優點為可薄型化但受限於光源擺放位置有限故無法達到高輝度的需求。

此外，現有背光模組因為需要額外設置一個框架供發光元件設置，所以也會造成體積、重量及成本的增加，亦限制了產品的造型及美觀度。

因此，本新型之目的，即在提供一種能改善側入式導光而使輝度受限及直下式背光厚度無法薄型化且觀測面輝度不均勻問題的平面光源裝置。

於是，本新型平面光源裝置包含一基板、複數發光元件，及一導光板。

該基板包括一第一表面。

該等發光元件設置於該基板的該第一表面。每一發光元件具有一相反於該第一表面的出光面，及一垂直於該出光面且通過該發光元件中心的直線。

該導光板對應該基板設置，並包括一鄰近該基板的第一側面、一相反於該第一側面的第二側面、複數凹設形成於該第一側面且分別供該等發光元件容設的第一凹槽，及複數凹設形成於該第二側面並分別對應於該等第一凹槽的第二凹槽。每一第一凹槽是由一入光槽面，及一由該入光槽面周緣沿伸至該第一側面的入光圍繞面所界定。

每一入光槽面具有一第一入光面部，及一第二入光面部。該第一入光面部圍繞各自的該直線，且其剖面具有二朝該第二側面延伸且相交於該直線的第一母線。該第二入光面部位於該第一入光面部與該入光圍繞面之間且圍繞各自的該直線，且其剖面具有二朝該第二側面延伸且相交於該直線的第二母線。定義該等第一母線延伸相交所構成的夾角為Φ1，定義該等第二母線延伸相交所構成的夾角為Φ2，且Φ1大於Φ2。

本新型之功效在於：藉由該導光板的該第一側面形成該等第一凹槽供該等發光元件容設，及該導光板的該第二側面形成對應於該等第一凹槽的該等第二凹槽的結構設計，來降低發光元件正中央亮度，並且提升每兩發光元件間的亮度，藉此以獲得觀測面輝度更為均勻的平面光源裝置。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本新型平面光源裝置的一第一實施例，包含一基板1、複數發光元件2，及一導光板3。

該基板1包括一第一表面11，及一相反於該第一表面11的第二表面12。

該等發光元件2設置於該基板1的該第一表面11。每一發光元件2具有一相反於該第一表面11的出光面21，及一垂直於該出光面21且通過該發光元件2中心的直線L。在本實施例中，每一發光元件2為側向發光二極體(Light-emitting diode,簡稱LED)，且每一側向發光二極體主要的發光強度分佈在相對於光軸(optical axis)約±（50°~79°）左右處，其中，圖2的實線是表示側向LED的發光強度分布，以A點的強度最強，虛線則是表示一般LED的發光強度分布，以O點的強度最強。

參閱圖1、3、4，該導光板3的材質為玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,簡稱PMMA)與聚碳酸酯(Polycarbonate,簡稱PC)的其中一個。在本實施例中，該導光板3的材質是以玻璃為例子，但不需特別以此為限制。該導光板3對應該基板1設置，並包括一鄰近該基板1的第一側面31、一相反於該第一側面31的第二側面32、複數凹設形成於該第一側面31且分別供該等發光元件2容設的第一凹槽33，及複數凹設形成於該第二側面32並分別對應於該等第一凹槽33的第二凹槽34。

每一第一凹槽33是由一入光槽面35，及一由該入光槽面35周緣沿伸至該第一側面31的入光圍繞面36所界定。每一入光槽面35具有一圍繞各自的該直線L的第一入光面部351、一位於該第一入光面部351與該入光圍繞面36之間且圍繞各自的該直線L的第二入光面部352，及一位於該第二入光面部352與該入光圍繞面36之間且圍繞各自的該直線L的第三入光面部353。

該第一入光面部351其剖面具有二朝該第二側面32延伸且相交於該直線L的第一母線M1。該第二入光面部352其剖面具有二朝該第二側面32延伸且相交於該直線L的第二母線M2。該第三入光面部353其剖面具有二朝該第二側面32延伸且相交於該直線L的第三母線M3。

定義該等第一母線M1延伸相交所構成的夾角為Φ1，定義該等第二母線M2延伸相交所構成的夾角為Φ2，定義該等第三母線M3延伸相交所構成的夾角為Φ3，且Φ1大於等於Φ2大於等於Φ3。較佳地，在實際製作上Φ1介於105度至160度間，Φ2介於80度至105度間，Φ3介於30度至80度間。

該導光板3具有該等第一凹槽33，且每一第一凹槽33實質上是採多個入光面部(即第一入光面部351、第二入光面部352與第三入光面部353)組合的設計，其目的在於偏折每一發光元件2正上方的出光量，減輕每一發光元件2正上方亮區問題。補充說明的是，該第一入光面部351其剖面所具有的該等第一母線M1可以為直線段或弧線段，類似地，該等第二母線M2也可以為直線段或弧線段，該等第三母線M3也可以為直線段或弧線段。

另外，入光面部的數量能不只有兩個，也能是兩個以上，或是只設有該第一入光面部351與該第二入光面部352的結構設計(且Φ1大於Φ2)，如此也能達成降低發光元件2正中央亮度，並且提升每兩發光元件2間的亮度的相同功效與目的。

每一第二凹槽34是由一出光槽面37所界定。

每一出光槽面37具有一圍繞各自的該直線L的第一全反射面部371、一位於該第一全反射面部371與該第二側面32之間且圍繞各自的該直線L的第二全反射面部372，及一位於該第二全反射面部372與該第二側面32之間且圍繞各自的該直線L的第三全反射面部373。其中，參閱圖5，所述第二側面32為了避免鄰近光源互相干擾，亦可形成倒V型、正V型或弧形微結構40。

參閱圖1、3、4，該第一全反射面部371其剖面具有二朝該第一側面31延伸且相交於該直線L的第一子線S1，該第二全反射面部372其剖面具有二朝該第一側面31延伸且相交於該直線L的第二子線S2，該第三全反射面部373其剖面具有二朝該第一側面31延伸且相交於該直線L的第三子線S3。定義該等第一子線S1延伸相交所構成的夾角為Θ1，定義該等第二子線S2延伸相交所構成的夾角為Θ2，定義該等第三子線S3延伸相交所構成的夾角為Θ3，且Θ1小於等於Θ2小於等於Θ3。較佳地，在實際製作上Θ1介於20度至70度間，Θ2介於70度至135度間，Θ3介於135度至180度間。

該導光板3具有該等第二凹槽34，且每一第二凹槽34實質上是採多個全反射面部(即第一全反射面部371、第二全反射面部372與第三全反射面部373)組合的設計，其目的也是為了偏折每一發光元件2正上方的出光量，減輕每一發光元件2正上方亮區問題。補充說明的是，該第一全反射面部371其剖面所具有的該等第一子線S1可以為直線段或弧線段，類似地，該等第二子線S2也可以為直線段或弧線段，該等第三子線S3也可以為直線段或弧線段。

另外，上段所述的全反射面部的數量能不只有兩個，也能是兩個以上;當為兩個時，則是只設有該第一全反射面部371與該第二全反射面部372的結構設計(且Θ1小於Θ2)，如此也能達成相同功效與目的。

在本實施例中，該導光板3的該第一側面31形成複數微結構40。較佳地，該等微結構40於鄰近每一發光元件2處的密度不大於遠離每一發光元件2處的密度。必須說明的是，該等微結構40之形狀比例僅為示意，是為了方便說明起見，而進行放大繪製，其等與其他元件之比例並非為實際比例，此外，該等微結構40可依實際光學需求而設計為V形、網點等樣式，不需特別以圖式所揭露的為限制。

本新型平面光源裝置的每一發光元件2所發出的部分光線路徑大致上可以如圖1中虛線箭頭所示。

經由以上的說明，可將本實施例的優點歸納如下：

一、藉由該導光板3的該第一側面31形成該等第一凹槽33供該等發光元件2容設，及該導光板3的該第二側面32形成對應於該等第一凹槽33的該等第二凹槽34的結構設計，來降低發光元件2正中央亮度，並且將該等發光元件2往上的光線進行全反射平均分散到每兩發光元件2間，藉此以獲得觀測面輝度更為均勻的效果。

另外，本新型搭配使用側向發光的發光元件2，由於側向發光的該等發光元件2其等正上方的光強度會較側邊的光強度弱，所以本新型在整體上有助於使該導光板3於該第二側面32所發出的光線均勻柔和，可避免採用正向發光的發光元件2會因光線直射出該第二側面32而產生亮點並導致整體亮暗不均的問題。

二、藉由該導光板3的該第一側面31形成複數微結構40，並使鄰近每一發光元件2處的該等微結構40之密度不大於遠離每一發光元件2處的該等微結構40之密度，可以使光線在經過該等微結構40的擴散後，分布更加均勻。

三、藉由該導光板3設置該等第一凹槽33以供該等發光元件2容置，該等發光元件2可以直接設置在與該導光板3實質上平行的該基板1上，而不需如習知技術需要另外增設一個框架以供該等發光元件2設置，因此，相較於習知背光模組，本案不僅具有輕薄的特色，且可以同時達到薄型無邊框的效果，相較於現有背光模組而言，本案可以在兼具無邊框的效果下維持較低的成本，因此具有更佳的市場銷售潛力。

參閱圖6，為本新型平面光源裝置的一第二實施例，該第二實施例是類似於該第一實施例，該第二實施例與該第一實施例的差異在於：

該平面光源裝置毋須包含形成於該導光板3的該第一側面31的該等微結構，而是改以位於該導光板3的該第一側面31的擴散反射層41來取代。

另外，該平面光源裝置還包含一設置於該基板1的該第二表面12的反射片42，及一設置於該導光板3的該第二側面32的光學膜片43。

具體而言，該光學膜片43能為擴散片或增亮片或其他光學膜片，該第二實施例能藉由設置該擴散片，藉此使光線在經過該擴散片的擴散後，得到光線分布更加均勻的效果；或是藉由設置該增亮片來增加觀測面整體輝度。

如此，該第二實施例亦可達到與上述第一實施例相同的目的與功效。

綜上所述，本新型平面光源裝置確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基板
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
2‧‧‧發光元件
21‧‧‧出光面
3‧‧‧導光板
31‧‧‧第一側面
32‧‧‧第二側面
33‧‧‧第一凹槽
34‧‧‧第二凹槽
35‧‧‧入光槽面
351‧‧‧第一入光面部
352‧‧‧第二入光面部
353‧‧‧第三入光面部
36‧‧‧入光圍繞面
37‧‧‧出光槽面
371‧‧‧第一全反射面部
372‧‧‧第二全反射面部
373‧‧‧第三全反射面部
40‧‧‧微結構
41‧‧‧擴散反射層
42‧‧‧反射片
43‧‧‧光學膜片
L‧‧‧直線
M1‧‧‧第一母線
M2‧‧‧第二母線
M3‧‧‧第三母線
S1‧‧‧第一子線
S2‧‧‧第二子線
S3‧‧‧第三子線
Φ1‧‧‧夾角
Φ2‧‧‧夾角
Φ3‧‧‧夾角
Θ1‧‧‧夾角
Θ2‧‧‧夾角
Θ3‧‧‧夾角

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 　圖1是本新型平面光源裝置的一第一實施例的一不完整剖視示意圖； 圖2是一發光強度分布圖，說明一般LED與側向LED發光強度分布的不同； 圖3是該第一實施例的一局部放大示意圖，說明Φ1大於Φ2大於Φ3； 圖4是該第一實施例的一局部放大示意圖，說明Θ1小於Θ2小於Θ3； 圖5是類似於圖1的一示意圖，主要差異在於該第一實施例的第二側面形成複數微結構；及 圖6是本新型平面光源裝置的一第二實施例的一不完整剖視示意圖。

Claims (13)

1. 一種平面光源裝置，包含： 一基板，包括一第一表面； 複數發光元件，設置於該基板的該第一表面，每一發光元件具有一相反於該第一表面的出光面，及一垂直於該出光面且通過該發光元件中心的直線；及 一導光板，對應該基板設置，並包括一鄰近該基板的第一側面、一相反於該第一側面的第二側面、複數凹設形成於該第一側面且分別供該等發光元件容設的第一凹槽，及複數凹設形成於該第二側面並分別對應於該等第一凹槽的第二凹槽，每一第一凹槽是由一入光槽面，及一由該入光槽面周緣沿伸至該第一側面的入光圍繞面所界定， 每一入光槽面具有 一第一入光面部，圍繞各自的該直線，且其剖面具有二朝該第二側面延伸且相交於該直線的第一母線，及 一第二入光面部，位於該第一入光面部與該入光圍繞面之間且圍繞各自的該直線，且其剖面具有二朝該第二側面延伸且相交於該直線的第二母線，定義該等第一母線延伸相交所構成的夾角為Φ1，定義該等第二母線延伸相交所構成的夾角為Φ2，且Φ1大於Φ2。
2. 如請求項1所述的平面光源裝置，其中，每一入光槽面還具有一位於該第二入光面部與該入光圍繞面之間且圍繞各自的該直線的第三入光面部，該第三入光面部其剖面具有二朝該第二側面延伸且相交於該直線的第三母線，定義該等第三母線延伸相交所構成的夾角為Φ3，且Φ2大於Φ3。
3. 如請求項1所述的平面光源裝置，其中，每一第二凹槽是由一出光槽面所界定，每一出光槽面具有一圍繞各自的該直線的第一全反射面部，及一位於該第一全反射面部與該第二側面之間且圍繞各自的該直線的第二全反射面部，該第一全反射面部其剖面具有二朝該第一側面延伸且相交於該直線的第一子線，該第二全反射面部其剖面具有二朝該第一側面延伸且相交於該直線的第二子線，定義該等第一子線延伸相交所構成的夾角為Θ1，定義該等第二子線延伸相交所構成的夾角為Θ2，且Θ1小於Θ2。
4. 如請求項3所述的平面光源裝置，其中，每一出光槽面還具有一位於該第二全反射面部與該第二側面之間且圍繞各自的該直線的第三全反射面部，該第三全反射面部其剖面具有二朝該第一側面延伸且相交於該直線的第三子線，定義該等第三子線延伸相交所構成的夾角為Θ3，且Θ2小於Θ3。
5. 如請求項1所述的平面光源裝置，其中，每一發光元件為側向發光二極體。
6. 如請求項1所述的平面光源裝置，其中，該導光板的該第一側面形成複數微結構。
7. 如請求項6所述的平面光源裝置，其中，該等微結構於鄰近每一發光元件處的密度不大於遠離每一發光元件處的密度。
8. 如請求項1至7中任一項所述的平面光源裝置，其中，該導光板的材質可為玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯與聚碳酸酯的其中一個。
9. 如請求項1至7中任一項所述的平面光源裝置，還包含一位於該導光板的該第一側面的擴散反射層。
10. 如請求項1至7中任一項所述的平面光源裝置，其中，該基板還包括一相反於該第一表面的第二表面，該平面光源裝置還包含一設置於該基板的該第二表面的反射片。
11. 如請求項1至7中任一項所述的平面光源裝置，還包含一設置於該導光板的該第二側面的光學膜片。
12. 如請求項1至7中任一項所述的平面光源裝置，其中，該導光板的該第二側面形成複數微結構。
13. 如請求項12所述的平面光源裝置，其中，該等微結構為V型、倒V型或弧形。