CN100489617C - 背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出数种可使背光模块的外侧部分的亮度高于其内侧部分的光学机制设计。本发明所揭示的光学机制设计方式可应用于边缘光式背光模块的结构或直接光式背光模块的结构中，并可搭配使用以提升背光模块的光学效果。此外，本发明的背光模块适用于许多扫描仪或液晶显示器中作为背光源。

Description

背光模块

技术领域

本发明涉及一种背光模块的结构，尤其是涉及一种外侧部分的亮度高于内侧部分的亮度的背光模块。

背景技术

背光模块是液晶显示器(LCD)和扫描仪中相当重要的零部件之一。背光模块是由光源和用于反射和折射光线的其它光学装置组成，其功用在于提供均匀的光线。背光模块中的光源一般为冷阴极荧光灯管(CCFL)或是发光二极管(LED)。依据光源所在位置的不同，可将背光模块大致分为边缘光式和直接光式两大类。

在公知技术中，无论是边缘光式背光模块或是直接光式背光模块，其设计概念都是着重于如何使背光模块能有均匀的光线输出，也就是使背光模块能有均匀的亮度分布。然而，在某些应用中，这样的设计方式却可能会影响系统的效能。

举例来说，当一扫描仪利用具有均匀亮度分布的一公知背光模块来作为扫瞄透光度或正、负片所需的背光源时，扫描仪的光学模块的光学特性或机构设计，常会导致该光学模块所接收到的扫瞄图像的外侧部分的亮度低于内侧部分的亮度，因而影响到该扫描仪的图像扫瞄品质。

发明内容

本发明在于提供一种边缘光式背光模块，其包括有：一导光板(LGP)，用于将入射光线散射至一出光面；一扩散板，设置在导光板的出光面上，用于扩散自出光面所射出的光线；一反射层，设置在导光板上位于出光面对面的一反射面，用于反射光线至导光板中；以及一发光装置，用于发射光线至导光板的至少一侧面，发光装置沿一第一轴线的外侧部分的光强度较内侧部分的光强度高。该第一轴线沿该发光装置的长度方向设置。导光板在平行于第一轴线的方向上的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。

本发明的实施例中还揭示一种直接光式背光模块，其包括有：一发光装置，用于产生光线，且该发光装置沿一轴线的外侧部分的光强度较内侧部分高；一扩散板，设置于发光装置的一侧，用于扩散光线；以及一反射装置，设置于发光装置的另一侧，用于将发光装置所产生的光线反射至扩散板。该轴线沿该发光装置的长度方向设置。

为了使本发明的上述目的和其它目的、特征和优点更明显易于理解，下面特举优选实施例，并结合附图详细说明。

附图说明

图1为本发明一实施例的边缘光式背光模块简化后的示意图；

图2为本发明图1的发光装置的光强度分布的一实施例示意图；

图3为图1中的发光装置的不同实施例的示意图；

图4为图1中的导光板上反射图形的一实施例示意图；

图5和图6为本发明的边缘光式背光模块的不同实施例简化后的示意图；

图7和图8为本发明的直接光式背光模块的不同实施例简化后的示意图。

具体实施方式

如上所述，背光模块一般可大致区分为边缘光式和直接光式两大类。以下将分别说明本发明在这两类背光模块中的应用与设计的实施例。

参照图1，其表示本发明一实施例的边缘光式背光模块100简化后的示意图。如图所示，边缘光式背光模块100包括有一导光板(LGP)110；一扩散板120，设置在导光板110的一出光面112上；一反射层130，设置在导光板110上位于出光面112对面的一反射面114上；以及一发光装置140，用于发射光线至导光板110的至少一侧面。导光板110将入射光线散射并导向出光面112，而扩散板120扩散自出光面112所射出的光线。至于反射层130则用来反射光线至导光板110中，以提升导光板110的光使用效率。导光板110通常用丙烯酸树脂材料制造，但在实际应用上并不局限于此。此外，导光板110的形状可以是平板，也可以是楔型板。

图2为本发明一实施例的发光装置140的光强度分布示意图。如图2所示，本实施例中的发光装置140沿一第一轴线10的外侧部分140A和140B的光强度，高于其内侧部分140C的光强度，以增加导光板110两端所接收到的光线。这样，可使导光板110沿一第二轴线12的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。在一优选实施例中，导光板110的亮度分布将呈现一曲线变化，如同图1所示的一曲线16。

图3为本发明的发光装置140的不同实施例的示意图。实际上，可用一弯曲形状的灯管来作为发光装置140，如图3所示的一U型灯管310，其中U型灯管310可以是一冷阴极荧光灯管(CCFL)。图3所表示的一发光装置320为发光装置140的第二实施例。在本例中，发光装置320利用一直式冷阴极荧光灯管(CCFL)322搭配多个发光元件324来实现，其中这些发光元件324是用来加强发光装置320外侧部分的光强度。发光元件324可以是多个场致发光单元(electro luminance，EL)、多个发光二极管(LED)，或是两者的组合。图3中的另一发光装置330是本发明的发光装置140的第三实施例。如图所示，发光装置330由多个发光元件332所组成。同理，这些发光元件332可以是场致发光单元(EL)、发光二极管(LED)，或两者的组合。本领域的技术人员可理解，只要适当地调整发光元件332排列的疏密程度，便可使发光装置330外侧部分的光强度高于其内侧部分的光强度。

应注意，本发明的发光装置140也可利用其它的设计选择来实现，而不局限于上述的实施例。此外，边缘光式背光模块100并不限定仅能使用单一发光装置140作为光源，其也可设计成使用两组或两组以上的发光装置作为光源。

在前面的实施例中，边缘光式背光模块100是利用外边缘光强度高于内边缘光强度的发光装置140来提升导光板110(或背光模块100)的外侧部分的亮度。事实上，边缘光式背光模块100也可利用其它的光学机制设计来达到同样的目标。

例如，导光板110的反射面114上一般会设置有多个反射图形，用来破坏全反射的条件，使入射光线能导向出光面112。本发明可通过适当地规划和设计导光板110的反射面114上的反射图形，使导光板110的外侧部分的亮度能高于其内侧部分的亮度，以下将作进一步地说明。

参照图4，其表示本发明导光板110的反射面114上的反射图形的一实施例示意图。在本实施例中，导光板110的反射面114上印刷有多个用于作为反射图形的扩散点410。这些扩散点410的大小不一，且分布的密度也不相同。如图所示，在反射片114上沿轴线12的外侧部分的扩散点较大、排列密度较高，而靠内侧部分的扩散点则较小、排列密度较低。这样的扩散点配置方式可致使导光板110的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。

在实际应用上，导光板110的反射面114上所设置的多个反射图形也可以是多个显微透镜或V型刻槽等微结构，而不局限于以印刷方式所设置的扩散点。通过适当地规划这些微结构的配置方式，同样可使导光板110的外侧部分的亮度较其内侧部分的亮度高。在反射面114上制造显微透镜或V型刻槽的方式为公知技术，所以在此不多加赘述。

此外，也可通过改变扩散板120的设计，使背光模块100外侧部分的亮度能高于其内侧部分的亮度。例如，在本发明的另一实施例中，在出光面112上的扩散板120上设置具有不均匀的透光率分布特性。具体地说，在本实施例中刻意将扩散板120沿一第三轴线14的外侧部分的透光率设计成高于其内侧部分的透光率，以达到与上述实施例相同的目的，即使边缘光式背光模块100沿第二轴线12(或第三轴线14)方向的外侧部分的亮度能高于内侧部分的亮度。

参照图5和图6，其表示本发明的边缘光式背光模块的不同实施例简化后的示意图。图5中的边缘光式背光模块500以及图6中的边缘光式背光模块600与上述的边缘光式背光模块100很类似。在图中附图标记相同的元件代表其设计及运作方式相类似，为简化起见在此不再重复说明。以下将就边缘光式背光模块500、600与边缘光式背光模块100的差异作进一步说明。

如图5所示，边缘光式背光模块500还在发光装置140相对于导光板110的外侧设置了一反射片510，用于将发光装置140所产生的光线反射至导光板110，以增加导光板110的光使用效率。在本实施例中，反射片510的反射率并不是均匀的，而是外侧部分的反射率较内侧部分的反射率高。这样，反射片510除了能增加导光板110的光使用效率外，还能使导光板110沿轴线12的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。实际上，也可将反射片510的外侧部分的反射面积设计成较内侧部分的反射面积大，以达到同样的目的。

在边缘光式背光模块600中，本发明是在发光装置140相对于导光板110的外侧设置了二反射片610和620。如图6所示，反射片610和620所设置的位置分别对应于发光装置140的两端，用以将发光装置140两端所产生的光线反射至导光板110。本领域的技术人员应可理解，图6所示的反射片设置方式同样能使导光板110的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。

应注意，在上述说明中所揭示的用于致使导光板(或背光模块)的外侧部分的亮度能较其内侧部分高的不同光学机制，在实际应用上可彼此搭配使用，也可独立运作。

如上所述，除了上述的边缘光式背光模块外，本发明增强背光模块两侧亮度的设计概念也可应用于直接光式背光模块中。

参照图7，其表示本发明一实施例的直接光式背光模块700简化后的示意图。直接光式背光模块700包括有由一第一灯管712和一第二灯管714所构成的一发光装置，用于产生光线；一扩散板720，设置于发光装置的一侧，用于扩散光线；以及由一壳体730和一反射片740组成的一反射装置，设置在发光装置的另一侧，用于将发光装置所产生的光线反射至扩散板720。如图7所示，反射片740设置在发光装置与壳体730之间。在本实施例中，发光装置中的第一灯管712及第二灯管714均选用U型的冷阴极荧光灯管(CCFL)，所以发光装置沿一轴线70的外侧部分的光强度较内侧部分高。因此，直接光式背光模块700沿轴线70的外侧部分的亮度便高于其内侧部分的亮度。

如同上面边缘光式背光模块的实施例所揭示，直接光式背光模块700中的发光装置可由单一或多个弯曲形状的灯管，或多个发光元件(如场致发光单元或发光二极管)来实现。同样地，也可利用一直式灯管(如冷阴极荧光灯管)搭配多个发光元件(如场致发光单元或发光二极管等)来组成该发光装置。

在另一实施例中，则是将反射装置中的反射片740沿轴线70的外侧部分的反射面积、设计成较内侧部分的反射面积大，以使反射片740的外侧部分的光反射效果高于其内侧部分。如此便可增加扩散板720的外侧部分所接收到的光线，进而增强直接光式背光模块700外侧部分的亮度。实际上，也可将反射片740的外侧部分的反射率设计成较其内侧部分的反射率高，以达到或增强上述的功效。

图8为本发明另一实施例的直接光式背光模块800简化后的示意图。直接光式背光模块800与上述的直接光式背光模块700很类似，两者的不同点在于，直接光式背光模块800是利用二反射片840和850来取代图7中的反射片740。如图8所示，反射片840和850分别设置在发光装置(在本实施例中由灯管712和714组成)与壳体730之间，且对应于发光装置的两端，用于将发光装置两端所产生的光线反射至扩散板720。如同上述的反射片740一样，反射片840和850的作用是用来增加扩散板720的外侧部分所接收到的光线，以使直接光式背光模块800外侧部分的亮度能高于内侧部分的亮度。

实际上，也可在反射装置的壳体730的内表面(即面对发光装置的表面)涂布反光材料，使壳体730成为能用来反射发光装置所产生的光线的一反射壳体。为了使直接光式背光模块的外侧部分的亮度能高于其内侧部分，可将壳体730的内表面所涂布的反光材料设计成两端宽中间窄的样式。或者，也可以在壳体730的内表面对应发光装置两端的部位涂布一种反射率较高的材料，而在对应发光装置中间的部分涂布另一种反射率稍低的材料。在实际应用上，只要反射壳体的外侧部分的反射率较其内侧部分的反射率高，或者反射壳体的外侧部分的反射面积较其内侧部分的反射面积大，即可达到与上述实施例类似的目的。这祥，将可节省上述反射片740、840或850的成本。

如上所述，改变扩散板720的设计是另外一种能够使直接光式背光模块700或800的外侧部分的亮度较其内侧部分高的方式。例如，只要将扩散板720的外侧部分的透光率设计成高于其内侧部分的透光率，便可获得与上述实施例类似的效果。同样地，在上述说明中所揭示的用来致使直接光式背光模块700或800的外侧部分的亮度能较其内侧部分高的不同机制可搭配使用，以提升其光学效果。

本发明揭示的边缘光式背光模块或直接光式背光模块在实际应用上可用来作为各种扫描仪或液晶显示器的背光源，以提升扫瞄图像或显示画面的品质。例如，在可扫瞄大尺寸透光度(或正、负片)的扫描仪中，本发明的背光模块可大幅度改善因扫描仪的光学模块的光学特性或机构设计而造成光学模块的周边区域亮度降低的情形。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围，可作出各种等同变化与润饰，因此本发明的保护范围以后附的权利要求书所界定。

Claims (23)

1.一种边缘光式背光模块，其包括：

一导光板，用于将入射光线散射至一出光面；

一扩散板，设置于该导光板的该出光面上，用于扩散自出光面所射出的光线；

一反射层，设置在导光板上位于出光面对面的一反射面，用于反射光线至导光板中；以及

一发光装置，用于发射光线至导光板的至少一侧面，该发光装置沿一第一轴线的外侧部分的光强度较内侧部分高，该第一轴线沿该发光装置的长度方向设置，

其中导光板在平行于第一轴线的方向上的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。

2.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该发光装置为一U型灯管。

3.如权利要求2所述的边缘光式背光模块，其中该灯管为一冷阴极荧光灯管。

4.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该发光装置包括多个场致发光单元或多个发光二极管。

5.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该发光装置包括一直式冷阴极荧光灯管及多个场致发光单元，或者包括一直式冷阴极荧光灯管及多个发光二极管。

6.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该扩散板在平行于第一轴线的方向上的外侧部分的透光率高于其内侧部分的透光率。

7.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该导光板沿一第二轴线的亮度分布呈现一曲线变化，该第二轴线与该第一轴线平行。

8.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其中该导光板的反射面上设置有多个反射图形，

其中在平行于第一轴线的方向上的外侧部分的反射图形密度较内侧部分高；或外侧部分的反射图形较内侧部分的反射图形大。

9.如权利要求8所述的边缘光式背光模块，其中该多个反射图形为印刷在反射面上的多个扩散点。

10.如权利要求8所述的边缘光式背光模块，其中该多个反射图形为多个显微透镜。

11.如权利要求8所述的边缘光式背光模块，其中该多个反射图形为多个V型刻槽。

12.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其还包括：

一反射片，设置于发光装置相对于导光板的外侧，用于将发光装置产生的光线反射至导光板；

其中该反射片在平行于第一轴线的方向上的外侧部分的反射率较其内侧部分的反射率高；或外侧部分的反射面积较内侧部分的反射面积大。

13.如权利要求1所述的边缘光式背光模块，其还包括：

二反射片，分别设置在发光装置相对于导光板的外侧，且对应于发光装置的长度方向的两端，用于将发光装置的所述两端所产生的光线反射至导光板。

14.一种直接光式背光模块，其包括：

一发光装置，用于产生光线，且该发光装置沿一轴线的外侧部分的光强度较内侧部分高，该轴线沿该发光装置的长度方向设置；

一扩散板，设置在发光装置的一侧，用于扩散光线；以及

一反射装置，设置在发光装置的另一侧，用于将发光装置所产生的光线反射至扩散板，

其中该直接光式背光模块沿该轴线的外侧部分的亮度高于其内侧部分的亮度。

15.如权利要求14所述的直接光式背光模块，其中该发光装置为一U型灯管。

16.如权利要求15所述的直接光式背光模块，其中该灯管为一冷阴极荧光灯管。

17.如权利要求14所述的直接光式背光模块，其中该发光装置包括多个场致发光单元或多个发光二极管。

18.如权利要求14所述的直接光式背光模块，其中该发光装置包括一直式冷阴极荧光灯管及多个场致发光单元；或者包括一直式冷阴极荧光灯管及多个发光二极管。

19.如权利要求14所述的直接光式背光模块，其中该反射装置在平行于轴线的方向上的外侧部分的反射率较其内侧部分的反射率高；或者外侧部分的反射面积较内侧部分的反射面积大。

20.如权利要求19所述的直接光式背光模块，其中该反射装置包括：

一壳体；以及

一反射片，设置于发光装置与壳体之间，用于将发光装置产生的光线反射至扩散板；

其中该反射片在平行于轴线的方向上的外侧部分的反射率较其内侧部分的反射率高；或者外侧部分的反射面积较内侧部分的反射面积大。

21.如权利要求19所述的直接光式背光模块，其中该反射装置包括：

一壳体；以及

二反射片，分别设置在发光装置与壳体之间，且对应于发光装置的沿该轴线的两端，用于将该发光装置两端所产生的光线反射至扩散板。

22.如权利要求19所述的直接光式背光模块，其中该反射装置为一反射壳体，且该反射壳体在平行于轴线的方向上的外侧部分的反射率较其内侧部分的反射率高；或者外侧部分的反射面积较内侧部分的反射面积大。

23.如权利要求14所述的直接光式背光模块，其中该扩散板在平行于轴线的方向上的外侧部分的透光率高于其内侧部分的透光率。

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