CN102141215B

CN102141215B - 光源装置及包含该光源装置的背光模块

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Publication number: CN102141215B
Application number: CN201010102281.3A
Authority: CN
Inventors: 李一昌
Original assignee: Chi Lin Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Chi Lin Technology Co Ltd; Chi Lin Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: CN102141215A

Abstract

本发明提供一种光源装置及包含该光源装置的背光模块。该光源装置包括一透镜及一发光二极管。该透镜具有一底面、一上表面及一侧表面，该上表面为发散面，该侧表面为聚光面，该侧表面邻接该底面及该上表面。该发光二极管面对该透镜。由此，本发明的光源装置可将光线作妥善的分配，以达到在发光二极管背光模块的亮区的范围内均匀化的功效，且可减少发光二极管背光模块中的光学膜片的数目。

Description

光源装置及包含该光源装置的背光模块

技术领域

本发明涉及一种光源装置及包含该光源装置的背光模块，特别是一种具有透镜的光源装置及包含该光源装置的背光模块。

背景技术

参考图1，其显示现有背光模块中的现有发光二极管的分布示意图。在该现有背光模块10中，这些现有发光二极管1阵列排列。分别在位置P₁、P₂、P₃、P₄上方相对位置进行亮度的测量，其结果如下，由位置P₁所测得的亮度为12944nit；由位置P₂所测得的亮度为10963nit；由位置P₃所测得的亮度为11567nit；由位置P₄所测得的亮度为11539nit。其中，上述这些位置所测量的最大亮度值(位于位置P₁)与最小亮度值(位于位置P₂)的差高达1981nit。

另外，参考图2，其显示现有发光二极管的径向位置-发光亮度的关系图。图2中曲线的中间部分极度突出，与曲线两侧间具有极大的落差，此即代表在现有发光二极管1(图1)的整个发光区域范围内，中间区域(11mm至21mm之间)具有极大的亮度而两侧区域(小于11mm及大于21mm处)具有极小的亮度，使得每一位置的发光亮度极不均匀。

由图1及图2的结果显示，该现有发光二极管1的光线无法妥善分配，故在该现有背光模块10的亮区的范围内的光线极为不均。因此，该现有背光模块10中必需增加光学膜片的数目，用以与这些现有发光二极管1配合，以改善发光亮度不均匀的问题。如此，增加光学膜片的数目不仅增加了该现有背光模块10的制造方法复杂度，更增加了该现有背光模块10的制造成本。

因此，有必要提供一创新且具进步性的光源装置及包含该光源装置的背光模块，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种光源装置，其包括一透镜及一发光二极管。该透镜具有一底面、一上表面及一侧表面，该上表面为发散面，该侧表面为聚光面，该侧表面邻接该底面及该上表面。该发光二极管面对该透镜。

本发明另提供一种背光模块，其包括一背板、多个上述的光源装置及一光学层。这些光源装置设置于该背板之上方相对位置。该光学层具有一入光面，该入光面面对这些光源装置。

由此，本发明的光源装置可将光线作妥善的分配，以达到在发光二极管背光模块(LED BLU)的亮区的范围内均匀化的功效。并且，本发明的光源装置配合扩散板上的网点设计，可将发光二极管背光模块的亮区均匀化。再者，利用本发明的光源装置，可减少发光二极管背光模块中的光学膜片的数目，故简化发光二极管背光模块的制造方法且降低了发光二极管背光模块的制造成本。

附图说明

图1显示现有背光模块中的现有发光二极管的分布示意图；

图2显示现有发光二极管的径向位置-发光亮度的关系图；

图3显示本发明的光源装置的立体图；

图4显示本发明的光源装置的剖面图；

图5至图7分别显示本发明具有不同开口结构的透镜的光源装置示意图；

图8显示本发明光源装置的径向位置-发光亮度关系图；

图9显示本发明光源装置应用于一发光二极管背光模块的分布示意图；

图10显示本发明优选实施例的背光模块的剖面图；及

图11显示本发明优选实施例的背光模块的俯视图。

主要元件符号说明

1 现有发光二极管

3 本发明的光源装置

10 现有背光模块

30 本发明的背光模块

31 透镜

32 发光二极管

33 底面

34 上表面

35 侧表面

36 管芯

38 开口

40 本发明优选实施例的背光模块

41 背板

42 光学层

341 凹部

381 开口的第一部分

382 开口的第二部分

421 入光面

422 微结构

423 出光面

424 扩散膜

425 增亮膜

L1 第一光线

L2 第二光线

θ 仰角

A 中心轴

B 连接处

C 中心位置

具体实施方式

图3显示本发明的光源装置的立体图；图4显示本发明的光源装置的剖面图。配合参考图3及图4，该光源装置3包括一透镜31及一发光二极管32。优选地，该透镜31的材质可为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)，但不以此为限，任何可透光或导光的材质，皆可运用于本发明所述透镜的材质。该透镜31具有一底面33、一上表面34及一侧表面35，该上表面34为发散面，该侧表面35为聚光面，该侧表面35邻接该底面33及该上表面34，以本实施例而言，该侧表面35直接连接该上表面33。此外，该侧表面35与该上表面34间可具有一间隔面(图未示)，该间隔面可具有至少一V沟、凹槽、网点等微结构(图未示)，或该间隔面可贴附至少一遮光结构(图未示)。

在本实施例中，该透镜31为圆对称结构，且具有一中心轴A，其中该中心轴A通过该底面33的中心且垂直该底面33。该上表面34位于该中心轴A位置具有一凹部341，使得该透镜31的剖面(图4)中该上表面34为对称双凸的形状。整体观之，该上表面34为环状突起。

在本实施例中，该上表面34的整个表面可皆为发散面，及/或该侧表面35的整个表面可皆为聚光面，该侧表面35及该上表面34的连接处为不连续，而形成一转角，亦即，该透镜31的剖面中该上表面34的曲线与该侧表面35的曲线为一非连续曲线。其中，该侧表面35及该上表面34的连接处B相对于该底面33的中心位置C，优选具有一约30度的仰角θ。此外，此仰角θ值会因透镜材质不同、LED管芯种类不同等而有所差异，而以本发明设计而言，其仰角值可介于约20～40度之间。

该发光二极管32面对该透镜31，其具有一管芯36。在本实施例中，该底面33包括一开口38，以容纳该发光二极管32的管芯36，其中该开口38的形状配合该发光二极管32的管芯36的形状。可以理解的是，如果该底面33没有任何开口，则该发光二极管32面对该底面33。

在本实施例中，该开口38包括一第一部分381及一第二部分382，该第一部分381靠近该发光二极管32，该第二部分382远离该发光二极管32，该第一部分381的形状系配合该发光二极管32的管芯36的形状，用以容纳该发光二极管32的管芯36。其中，该第一部分381的形状为矩形，该第二部分382的形状为半球形或U形，但上述该第一部份381以及该第二部份382不限定为这些形状。

要强调的是，该开口38的形状可与该管芯36的形状相同，且该开口38的尺寸稍大于该管芯36的尺寸，以利于容纳该管芯36，且该开口38与该管芯36接触(如图5及图6所示)，或者该开口38的形状可与该管芯36的形状不同，且该开口38的尺寸大于该管芯36的尺寸，使得该管芯36不与该开口38接触，且与该开口38的表面间隔一距离(如图7所示)。

再参考图4，在使用时，该发光二极管32发出至少一第一光线L1及一第二光线L2，其中该第一光线L1穿透该上表面34后以远离该透镜31的中心轴A进行折射(扩光)，该第二光线L2穿透该侧表面35后以靠近该透镜31的该中心轴A进行折射(聚光)。

参考图8，其显示本发明光源装置的径向位置-发光亮度关系图。其中，图8中显示的曲线高低落差较小，可知在本发明光源装置3(图4)的整个发光区域范围内，每一位置的亮度值相当接近，并没有如现有发光二极管1(图1)中间区域的亮度极大而两侧区域的亮度极小(如图2所示)的不均匀问题产生。

参考图9，其显示本发明光源装置应用于一发光二极管背光模块的分布示意图。在该发光二极管背光模块30中，这些光源装置3阵列排列。在本实施例中分别于位置P₅、P₆、P₇、P₈上方相对位置进行亮度的测量。其中，由位置P₅所测得的亮度为10870nit；由位置P₆所测得的亮度为9899nit；由位置P₇所测得的亮度为9465nit；由位置P₈所测得的亮度为9860nit。

由相对于位置P₅、P₆、P₇、P₈所测量的亮度值可得知，本发明的光源装置3可将光线作妥善的分配，使得该发光二极管背光模块30中各区域位置的亮度差异达到最小。并且，上述各位置的最大亮度值(位于位置P₅)与最小亮度值(位于位置P₇)的差为1405，相比于图1现有背光模块10中最大亮度值与最小亮度值的差为1981，本发明的光源装置3可将该发光二极管背光模块30的亮区范围内的光线均匀化。再者，本发明的光源装置3配合扩散板上的网点设计，更可将该发光二极管背光模块30的亮区均匀化。

另外，因本发明的光源装置3可将亮区范围内的光线均匀化，因此，在该发光二极管背光模块30中可减少光学膜片的数目，故不仅可简化该发光二极管背光模块30的制造方法，更降低了该发光二极管背光模块30的制造成本。

图10显示本发明优选实施例的背光模块的剖面图；图11显示本发明优选实施例的背光模块的俯视图。配合参考图10及图11，该背光模块40包括一背板41、多个光源装置3及一光学层42。在本实施例中，这些光源装置3为图4所示的光源装置3(在图10中仅以矩形体示意，详细结构请参考图4)。可理解的是，这些光源装置3亦可为图5、图6或图7所示的光源装置3。

这些光源装置3设置于该背板41之上方相对位置。该光学层42具有一入光面421，该入光面421面对这些光源装置3。在本实施例中，该光学层42具有多个微结构422，这些微结构422相对于相邻光源装置3间的位置。亦即，这些微结构422并非位于这些光源装置3正上方的位置。优选地，这些微结构422相对于四个相邻光源装置3间的中央位置(参考图11)。

在本实施例中，这些微结构422位于该入光面421，在其他应用中，这些微结构422可位于该光学层42的一出光面423。要强调的是，这些微结构422可为形成该光学层42时一体成型，亦可以其他方式(例如网印、贴附等方式)另外设置于该入光面421或该出光面423。

该光学层42包括导光板、扩散膜、偏光膜、广视角膜、相位差膜及增亮膜至少其中之一，可理解的是，该光学层42亦可进一步包括其他功能的光学膜层。在本实施例中，该光学层42包括两层扩散膜424及一增亮膜425，该增亮膜425位于这些扩散膜424之间。在其他应用中，该光学层42可包括一导光板以及扩散膜、偏光膜、广视角膜、相位差膜及增亮膜至少其中之一，且这些膜层可选择性地设置于该导光板的其中一侧面或相对两侧面。

该背光模块40在多个相邻光源装置3间的光线汇集区域具有较高的亮度，这些微结构422可将这些较亮区域的光线再进行折光动作，使该背光模块40的亮区更加的均匀化。

如先前所述，本发明的光源装置3可将光线作妥善的分配，使得该背光模块40中各区域位置的亮度差异达到最小，如此可将该背光模块40的亮区均匀化，并且可减少光学膜片的数目，简化该背光模块40的制造方法及降低了该背光模块40的制造成本。

上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明，因此本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的保护范围应如申请专利权利要求保护范围所列。

Claims

1.一种光源装置，包括：

一透镜，具有一底面、一上表面及一侧表面，该底面包括一开口，该开口的形状为半球形，该上表面为发散面，该侧表面为聚光面，该侧表面邻接该底面及该上表面，该侧表面与该上表面间具有一间隔面，该间隔面具有至少一微结构或贴附有至少一遮光结构；及

一发光二极管，面对该透镜，

其中该侧表面通过该间隔面间接连接该上表面，而该侧表面连接该间隔面的连接处为不连续，而形成一转角。

2.如权利要求1所述的光源装置，其中该透镜为圆对称结构，且具有一中心轴，该中心轴通过该底面的中心且垂直该底面。

3.如权利要求2所述的光源装置，其中该上表面位于该中心轴位置具有一凹部，使得该透镜的剖面中该上表面为对称双凸的形状。

4.如权利要求1所述的光源装置，其中该上表面为环状突起。

5.如权利要求1所述的光源装置，其中该侧表面及该间隔面的连接处相对于该底面的中心位置具有一20～40度间的仰角。

6.如权利要求1所述的光源装置，其中该上表面的整个表面皆为发散面。

7.如权利要求1所述的光源装置，其中该侧表面的整个表面皆为聚光面。

8.如权利要求1所述的光源装置，其中该发光二极管发出至少一第一光线及一第二光线，该第一光线穿透该上表面后以远离该透镜的一中心轴进行折射，该第二光线穿透该侧表面后以靠近该透镜的该中心轴进行折射。

9.一种背光模块，包括：

一背板；

多个光源装置，设置于该背板之上方相对位置，每一光源装置包括：

一发光二极管，面对该透镜；及

一光学层，具有一入光面，该入光面面对这些光源装置，

10.如权利要求9所述的背光模块，其中该透镜为圆对称结构，且具有一中心轴，该中心轴通过该底面的中心且垂直该底面。

11.如权利要求10所述的背光模块，其中该上表面位于该中心轴位置具有一凹部，使得该透镜的剖面中该上表面为对称双凸的形状。

12.如权利要求9所述的背光模块，其中该上表面为环状突起。

13.如权利要求9所述的背光模块，其中该侧表面及该间隔面的连接处相对于该底面的中心位置具有一20～40度间的仰角。

14.如权利要求9所述的背光模块，其中该上表面的整个表面皆为发散面。

15.如权利要求9所述的背光模块，其中该侧表面的整个表面皆为聚光面。

16.如权利要求9所述的背光模块，其中该发光二极管发出至少一第一光线及一第二光线，该第一光线穿透该上表面后以远离该透镜的一中心轴进行折射，该第二光线穿透该侧表面后以靠近该透镜的该中心轴进行折射。

17.如权利要求9所述的背光模块，其中该光学层进一步包括多个微结构，这些微结构相对于相邻光源装置间的位置。

18.如权利要求17所述的背光模块，其中这些微结构相对于四个相邻光源装置间的中央位置。

19.如权利要求17所述的背光模块，其中该光学层进一步包括一出光面，这些微结构位于该入光面或该出光面。

20.如权利要求9所述的背光模块，其中该光学层包括导光板、扩散膜、偏光膜、广视角膜、相位差膜及增亮膜至少其中之一。