CN102261602B - 背光模块、面光源模块及导光网格结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光模块、面光源模块及导光网格结构，该面光源模块包括该导光网格结构以及多个光源。导光网格结构具有多个配光部、多个导光管以及多个虚拟光源出光部，每一导光管连通该配光部与该虚拟光源出光部。每一光源提供一光线并对应该配光部，其中，该光线接触该配光部，部分穿过该配光部射出，部分由该配光部反射经过该多个导光管而由该多个虚拟光源出光部射出。

Description

背光模块、面光源模块及导光网格结构

技术领域

本发明是有关于一种面光源模块，特别有一种可以均匀出光的面光源模块。

背景技术

应用于灯箱、指示照明、显示用途的LED照明模块，大多是使用多颗阵列排置的直下式或侧投式的设计为主，侧投式设计的特点，主要可以使用少颗数LED，通过导光膜片将侧投LED光源垂直面光源发光，但由于导光距离太长消耗光量，造成灯具光利用率太低；直下式面的设计可应用于大尺寸与高亮度的灯具或背光源模块，但是发光二极管点光源的扩散匀化相当不易，需要高密度多颗数发光二极管阵列(增加成本)，或是一定距离的光程(即整体模块厚度变厚)，并搭配匀化的扩散片或光学膜等，才能达成面光源与降低投影彩纹的效果，但由于整体模块厚度变厚的缘故，无法容易实现可挠曲的功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背光模块、面光源模块及导光网格结构，以解决已知技术的问题。

根据本发明的一实施例，本发明提供一种背光模块，其包括：一导光网格结构，具有一第一配光部、一第二配光部、一第一导光管、一第二导光管以及一虚拟光源出光部，该第一导光管连通该第一配光部与该虚拟光源出光部，该第二导光管连通该第二配光部与该虚拟光源出光部；一第一光源，提供一第一光线并对应该第一配光部，其中，该第一光线接触该第一配光部，部分穿过该第一配光部射出，部分由该第一配光部反射经过该第一导光管而由该虚拟光源出光部射出；以及一第二光源，提供一第二光线并对应该第二配光部，其中，该第二光线接触该第二配光部，部分穿过该第二配光部射出，部分由该第二配光部反射经过该第二导光管而由该虚拟光源出光部射出。

在本发明一实施例中，该第一配光部与该第二配光部为圆锥凸状结构，其剖面形状为单一斜率的斜线、多重斜率的斜线或曲线。

在本发明一实施例中，该虚拟光源出光部为圆锥凸状结构。

在本发明一实施例中，该第一配光部与该第二配光部的凸出方向与该虚拟光源出光部的凸出方向相反。

在本发明一实施例中，该第一导光管或该第二导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

在本发明一实施例中，该第一导光管或该第二导光管的截面的长宽比或长短轴比为2∶1。

在本发明一实施例中，所述的背光模块还包括一基板，该第一光源与该第二光源设于该基板之上。

在本发明一实施例中，该基板为软质或是硬质基板。

根据本发明的另一实施例，本发明提供一种面光源模块，其包括：一导光网格结构，具有一第一配光部、一第二配光部、一第一导光管、一第二导光管以及一虚拟光源出光部，该第一导光管连通该第一配光部与该虚拟光源出光部，该第二导光管连通该第二配光部与该虚拟光源出光部；一第一光源，提供一第一光线并对应该第一配光部，其中，该第一光线接触该第一配光部，部分穿过该第一配光部射出，部分由该第一配光部反射经过该第一导光管而由该虚拟光源出光部射出；以及一第二光源，提供一第二光线并对应该第二配光部，其中，该第二光线接触该第二配光部，部分穿过该第二配光部射出，部分由该第二配光部反射经过该第二导光管而由该虚拟光源出光部射出。

在本发明另一实施例中，该第一配光部与该第二配光部为圆锥凸状结构，其剖面形状为单一斜率的斜线、多重斜率的斜线或曲线。

在本发明另一实施例中，该虚拟光源出光部为圆锥凸状结构。

在本发明另一实施例中，该第一配光部与该第二配光部的凸出方向与该虚拟光源出光部的凸出方向相反。

在本发明另一实施例中，该第一导光管或该第二导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

在本发明另一实施例中，该第一导光管或该第二导光管的截面的长宽比或长短轴比约为2∶1。

在本发明另一实施例中，所述的面光源模块还包括一基板，该第一光源与该第二光源设于该基板之上。

在本发明另一实施例中，该基板为软质或是硬质基板。

根据本发明又一实施例，本发明提供一种导光网格结构，其包括：多个配光部、多个导光管以及多个虚拟光源出光部，每一导光管连通该配光部与该虚拟光源出光部。

在本发明又一实施例中，每一配光部连接六个导光管，以对六个虚拟光源出光部平均提供光线。

在本发明又一实施例中，该多个导光管之间的夹角为60度。

在本发明又一实施例中，该多个配光部为圆锥状凸状结构。

在本发明又一实施例中，该多个虚拟光源出光部为圆锥状凸状结构。

在本发明又一实施例中，该多个配光部的凸出方向与该多个虚拟光源出光部的凸出方向相反。

在本发明又一实施例中，该多个导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

在本发明又一实施例中，该导光管的截面的长宽比或长短轴比为2∶1。

根据本发明再一实施例，本发明提供一种面光源模块，其包括：一无网格结构导光膜片，具有一第一配光部、一第二配光部以及一虚拟光源出光部；一第一光源，提供一第一光线并对应该第一配光部，其中，该第一光线接触该第一配光部，部分穿过该第一配光部射出，部分由该第一配光部反射经由该虚拟光源出光部射出；以及一第二光源，提供一第二光线并对应该第二配光部，其中，该第二光线接触该第二配光部，部分穿过该第二配光部射出，部分由该第二配光部反射经由该虚拟光源出光部射出。

在本发明再一实施例中，所述虚拟光源出光部设置不同大小的圆锥凸状结构，形成第一出光部与第二出光部。

在本发明再一实施例中，所述第一出光部环绕该第一配光部或第二配光部，排列成圆形或多边形的排列方式。

在本发明再一实施例中，所述第二出光部环绕该第一配光部，排列成圆形或多边形的排列方式。

在本发明的实施例中，于配光部射出的光线强度与于虚拟光源出光部射出的光线强度大致相等。因此，本发明以虚拟光源取代实体光源，减少光源(发光二极管)的使用量，提供均匀的背光源，并且不会增加整体模块厚度。

附图说明

图1A是显示本发明实施例的背光模块；

图1B是显示本发明实施例的面光源模块；

图2A是显示导光网格结构的网格分布情形；

图2B是显示导光网格结构的细部结构剖面图；

图3A是显示配光部的细部结构；

图3B是显示虚拟光源出光部的细部结构；

图4A-4C是显示配光部的剖面形状；

图5是显示本发明的一变形例的网格单元；

图6A-6C是显示虚拟光源出光部的剖面形状

图6D是显示导光管长(W)短(d)边比与导光网格结构导光波导效率统计；

图7是显示虚拟光源出光部的出光情形；

图8A是显示一实施例的无网格结构导光膜片的上视图；

图8B是显示一实施例的无网格结构导光膜片的截面图；

图8C是显示一实施例的无网格结构导光膜片的上视图；

图9A是显示另一实施例的无网格结构导光膜片的上视图；

图9B是显示另一实施例的无网格结构导光膜片的截面图；

图9C是显示另一实施例的无网格结构导光膜片的上视图。

【主要组件符号说明】

100～背光模块

101～面光源模块

110～导光网格结构

111、111’～配光部

112～导光管

113、113’～虚拟光源出光部

1131～第一出光部

1132～第二出光部

120～光源

121～光线

122～透光胶体

130～基板

141～扩散膜

142～扩散膜

151～棱镜片

152～棱镜片

160～散热背板

具体实施方式

参照图1A，其是显示本发明实施例的背光模块100，包括导光网格结构110、光源(发光二极管)120、基板130、扩散膜141、扩散膜142、棱镜片151、棱镜片152以及散热背板160。光源120设于基板130之上。其中，棱镜片151可以为垂直列棱镜片，棱镜片152可以为水平列棱镜片。参照图1B，其是显示本发明实施例的面光源模块的特征部分(面光源模块101)，包括导光网格结构110、光源(发光二极管)120、基板130以及扩散膜141。

图2A是显示导光网格结构的网格分布情形的一实施例，图2B是显示导光网格结构的细部结构剖面图。参照图2A，导光网格结构110具有多个配光部111、多个导光管112以及多个虚拟光源出光部113。每一导光管112连通该配光部111与该虚拟光源出光部113。搭配参照图2B，每一光源120提供一光线121并对应该配光部，其中，该光线121接触该配光部111，部分的光线121穿过该配光部111射出，部分的光线121由该配光部111反射经过该等导光管112而由该等虚拟光源出光部113折/反射而射出导光网格结构110。

光源120上可披覆透光胶体122，以加以保护光源120，透光胶体可将散射粒子、荧光粉体均匀扩散于胶材中，使达成出光扩散或是多颜色(红、绿、蓝，或是白光)。

参照图2A以及图2B，在图2A的实施例的网格单元(虚线区块)中，每一光源120(配光部111)连接六个导光管112，以对六个虚拟光源出光部113提供该光线。该多个导光管之间的夹角θ为60度。在每一光源120所提供该光线中，约有25％的该光线穿过该配光部111射出，约有60％的该光线平均的分配进入六个导光管112(各约10％)。每一虚拟光源出光部113连通三个光源120(配光部111)，因此虚拟光源出光部113大约接收了约30％的光量。因此，于配光部111射出的光线强度与于虚拟光源出光部113射出的光线强度大致相等。因此，本发明以虚拟光源取代实体光源，减少实体光源(发光二极管)的使用量，提供均匀的背光源，并且不会增加整体模块厚度。

参照图2B，该多个配光部与该多个虚拟光源出光部为凸状结构。搭配参照图3A，该多个配光部111为圆锥状凸状结构。搭配参照图3B，该多个虚拟光源出光部113为圆锥状凸状结构。搭配参照图2B，该多个配光部111的凸出方向与该多个虚拟光源出光部113的凸出方向相反，即配光部111的凸状结构是由导光网格结构110的上方往下方凸设，而虚拟光源出光部113的凸状结构是由导光网格结构110的下方往上方凸设。在上述实施例中，圆锥凸状结构不一定为一实体块，亦可为一区域形状。另，虚拟光源出光部113的凸状结构表面可设置反射层以进一步增加出光效率。

参照图4A-4C，其是显示配光部111的剖面形状，如图所示，配光部111的剖面可以为单一斜率的斜线(4A图)、多重斜率的斜线(图4B)、或曲线(图4C)。配光部111的形状可视需要调整，已获得特定的配光比例或配光效果。

参照图6A-6C，其是显示虚拟光源出光部113的剖面形状，如图所示，虚拟光源出光部113的剖面可以为单一斜率的斜线(图6A)、多重斜率的斜线(图6B)、或曲线(图6C)。虚拟光源出光部113的形状可视需要调整，已获得特定的配光比例或配光效果。图7是显示光线于虚拟光源出光部113射出的情形，三个导光管光强最后通过虚拟光源出光部汇集并出射与LED配光部有相同的出光强度。为得到虚拟光源出光部与LED上方配光部均有相同的出光强度，虚拟光源出光部的光强是由多个导光管汇集而成，通过调整导光管汇集数目，已获得特定的虚拟光源出光部比例或虚拟光源出光部强度的效果。

在本发明的实施例中，该多个导光管的截面(在本说明书中，导光管的截面定义为与光行进方向垂直)为矩形，具有二长边以及二短边，该长边与该短边的长度比约为2∶1。调整导光管的截面形状(长边与该短边的长度比)，可以调整从虚拟光源出光部113射出位置射出的光束形状，参照图6D，其是显示导光管长(W)短(d)边比与导光网格结构导光波导效率统计。

在上述实施例中，基板130为软质或是硬质基板，散热背板160可以为软质或是硬质散热背板。基板130可以包括塑料材质(聚酰亚胺Polyimide，简称PI)、铜、铝，或合金。散热背板160可以包括类碳钻材质、陶瓷材质、铜、铝、金或合金。

在上述实施例中，导光网格结构的材质可以为压克力(PMMA)、PI(聚酰亚胺)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)或硅胶(PDMS)等材料。导光网格结构可以透过自动加工(computerized numerical control，简称CNC)、激光切割、射出成形、印刷、或压铸等方式形成。

在上述实施例中，导光网格结构的网格单元为六角形，然此并未限制本发明，当网格单元为三角形、四角型或其它多边形，亦可得到类似的效果。参照第5图，其是显示本发明的一变形例的网格单元，其中，每一光源(配光部111’)对四个虚拟光源出光部113’提供光线，以形成虚拟光源。

在另一实施例中，透过无网格结构导光膜片110’，通过适当配置LED配光部与虚拟光源出光部的位置亦可以达到多点出光效果，搭配参照图8A、8B，图8A是显示无网格结构导光膜片的上视图，图8B是显示无网格结构导光膜片的截面图。每一光源120提供一光线121并对应该配光部111经过膜片导光于虚拟光源出光部113射出。图8C是显示无网格结构导光膜片的上视图。

参照图9A、9B，在另一实施例中，亦可将出光部设置不同大小的凸状结构，形成第一出光部1131与第二出光部1132，且所述出光部可以环绕LED配光部111，排列成方形、圆形、多边形的排列方式。

搭配参照图9C，所述出光部与配光部均为圆锥状凸状结构，锥体阵列单元，可以为三角形、四角形或其它多边形阵列方式，亦可得到类似的效果。

在本篇说明书中所用的词句例如“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”、“上部”、“下部”、“顶部”以及“底部”或其它类似用语以描述图中的相对位置。一般而言，装置的实施例可以有不同的方位，上述词汇仅用于描述相对位置。例如，在图2B中，导光管112可以被视为位于光源120的顶部。

虽然本发明已以具体的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (24)

1.一种背光模块，其特征在于，包括：

一导光网格结构，具有一第一配光部、一第二配光部、一第一导光管、一第二导光管以及一虚拟光源出光部，该第一导光管连通该第一配光部与该虚拟光源出光部，该第二导光管连通该第二配光部与该虚拟光源出光部；

一第一光源，提供一第一光线并对应该第一配光部，其中，该第一光线接触该第一配光部，部分穿过该第一配光部射出，部分由该第一配光部反射经过该第一导光管而由该虚拟光源出光部射出；以及

一第二光源，提供一第二光线并对应该第二配光部，其中，该第二光线接触该第二配光部，部分穿过该第二配光部射出，部分由该第二配光部反射经过该第二导光管而由该虚拟光源出光部射出。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一配光部与该第二配光部为圆锥凸状结构，其剖面形状为单一斜率的斜线、多重斜率的斜线或曲线。

3.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该虚拟光源出光部为圆锥凸状结构。

4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该第一配光部与该第二配光部的凸出方向与该虚拟光源出光部的凸出方向相反。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一导光管或该第二导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，该第一导光管或该第二导光管的截面的长宽比或长短轴比为2:1。

7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其还包括一基板，该第一光源与该第二光源设于该基板之上。

8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，该基板为软质或是硬质基板。

9.一种面光源模块，其特征在于，包括：

一导光网格结构，具有一第一配光部、一第二配光部、一第一导光管、一第二导光管以及一虚拟光源出光部，该第一导光管连通该第一配光部与该虚拟光源出光部，该第二导光管连通该第二配光部与该虚拟光源出光部；

一第一光源，提供一第一光线并对应该第一配光部，其中，该第一光线接触该第一配光部，部分穿过该第一配光部射出，部分由该第一配光部反射经过该第一导光管而由该虚拟光源出光部射出；以及

一第二光源，提供一第二光线并对应该第二配光部，其中，该第二光线接触该第二配光部，部分穿过该第二配光部射出，部分由该第二配光部反射经过该第二导光管而由该虚拟光源出光部射出。

10.根据权利要求9所述的面光源模块，其特征在于，该第一配光部与该第二配光部为圆锥凸状结构，其剖面形状为单一斜率的斜线、多重斜率的斜线或曲线。

11.根据权利要求10所述的面光源模块，其特征在于，该虚拟光源出光部为圆锥凸状结构。

12.根据权利要求11所述的面光源模块，其特征在于，该第一配光部与该第二配光部的凸出方向与该虚拟光源出光部的凸出方向相反。

13.根据权利要求9所述的面光源模块，其特征在于，该第一导光管或该第二导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

14.根据权利要求13所述的面光源模块，其特征在于，该第一导光管或该第二导光管的截面的长宽比或长短轴比为2:1。

15.根据权利要求9所述的面光源模块，其特征在于，其还包括一基板，该第一光源与该第二光源设于该基板之上。

16.根据权利要求15所述的面光源模块，其特征在于，该基板为软质或是硬质基板。

17.一种导光网格结构，其特征在于，包括：

多个配光部、多个导光管以及多个虚拟光源出光部，每一导光管连通该配光部与该虚拟光源出光部，其中，每一配光部对应一光源，该导光管位于该光源的顶部，且该光源提供的光线部分穿过该配光部射出，部分由该配光部反射经过该导光管而由该虚拟光源出光部射出。

18.根据权利要求17所述的导光网格结构，其特征在于，每一配光部连接六个导光管，以对六个虚拟光源出光部平均提供光线。

19.根据权利要求18所述的导光网格结构，其特征在于，该多个导光管之间的夹角为60度。

20.根据权利要求17所述的导光网格结构，其特征在于，该多个配光部为圆锥状凸状结构。

21.根据权利要求20所述的导光网格结构，其特征在于，该多个虚拟光源出光部为圆锥状凸状结构。

22.根据权利要求21所述的导光网格结构，其特征在于，该多个配光部的凸出方向与该多个虚拟光源出光部的凸出方向相反。

23.根据权利要求18所述的导光网格结构，其特征在于，该多个导光管的截面呈矩形、圆形、椭圆形。

24.根据权利要求23所述的导光网格结构，其特征在于，该导光管的截面的长宽比或长短轴比为2:1。

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