CN102748649A - 直下式背光模块及应用其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直下式背光模块及应用其的显示装置。直下式背光模块包括数个发光二极管、第一透镜片、第二透镜片、第一棱镜片及第二棱镜片。相邻二发光二极管是沿第一轴向相距间距S1，且相邻二发光二极管是沿第二轴向相距间距S2。第一透镜片邻近发光二极管配置且具有数个第一柱状凸出结构，第一柱状凸出结构是沿第一方向延伸。第二透镜片邻近第一透镜片配置且具有数个第二柱状凸出结构，第二柱状凸出结构是沿第二方向延伸，第一方向与第二方向之间夹角度A1。第一棱镜片邻近第二透镜片配置。第二棱镜片邻近第一棱镜片配置。其中，间距S2与间距S1的比值S2/S1＝sin(A1)/(1+cos(A1))。

Description

直下式背光模块及应用其的显示装置

技术领域

本发明是有关于一种直下式背光模块及应用其的显示装置，且特别是有关于一种具有透镜片组及棱镜片组的直下式背光模块及应用其的显示装置。

背景技术

扩散膜功能为提供液晶显示器均匀的面光源。一般传统的扩散膜主要是在扩散膜基材中加入化学颗粒，作为散射粒子。然而，于此架构下，由于化学颗粒的光学特性，导致化学颗粒吸光而造成较高的亮度损失。

此外，为了缩小直下式背光模块的厚度，直下式背光模块的扩散膜与发光二极管(light-emitting diode，LED)光源之间的间距(空腔高度)通常无法太大。然而，当空腔高度小的情况下，光经过扩散膜后的扩光性不佳，且容易产生像差问题。

发明内容

本发明是有关于一种直下式背光模块及应用其的显示装置，直下式背光模块可增加扩光效率且减少或避免像差问题，以提升显示品质。

根据本发明的一方面，提出一种直下式背光模块。直下式背光模块包括数个发光二极管、一第一透镜片、一第二透镜片、一第一棱镜片及一第二棱镜片。相邻二发光二极管是沿一第一轴向相距一第一间距S1，且相邻二发光二极管是沿一第二轴向相距一第二间距S2。第一透镜片邻近发光二极管配置且具有数个第一柱状凸出结构。第二透镜片邻近第一透镜片配置且具有数个第二柱状凸出结构。第一棱镜片邻近第二透镜片配置；以及，第二棱镜片邻近第一棱镜片配置。其中，第一柱状凸出结构的延伸方向与第二柱状凸出结构的延伸方向之间夹一第一角度A1。其中，第二间距S2与第一间距S1的比值S2/S1＝sin(A1)/(1+cos(A1))。

根据本发明的另一方面，提出一种显示装置。显示装置包括一显示面板及一直下式背光模块。直下式背光模块邻近显示面板配置。直下式背光模块包括数个发光二极管、一第一透镜片、一第二透镜片、一第一棱镜片及一第二棱镜片。相邻二发光二极管是沿一第一轴向相距一第一间距S1，且相邻二发光二极管是沿一第二轴向相距一第二间距S2。第一透镜片邻近发光二极管配置且具有数个第一柱状凸出结构。第二透镜片邻近第一透镜片配置且具有数个第二柱状凸出结构。第一棱镜片邻近第二透镜片配置；以及，第二棱镜片邻近第一棱镜片配置。其中，第一柱状凸出结构的延伸方向与第二柱状凸出结构的延伸方向之间夹一第一角度A1。其中，第二间距S2与第一间距S 1的比值S2/S1＝sin(A1)/(1+cos(A1))。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示依照本发明一实施例的直下式背光模块的剖视图。

图2绘示图1的第一透镜片的立体图。

图3绘示图1的发光二极管的俯视图。

图4绘示另一实施例的发光二极管的排列图。

图5绘示图1的第一透镜片及第二透镜片的俯视图。

图6绘示图1的第一棱镜片及第二棱镜片的俯视图。

图7绘示一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。

图8绘示另一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。

图9绘示又一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。

图10绘示图6中沿方向10-10’的剖视图。

图11绘示依照本发明一实施例的显示装置的立体图。

主要元件符号说明：

100：直下式背光模块

102：发光二极管

104、404、604：第一透镜片

106：第二透镜片

108：第一棱镜片

110：第二棱镜片

112、212、312、412：第一柱状凸出结构

114：第二柱状凸出结构

116：第三柱状凸出结构

118：第四柱状凸出结构

120：缝隙

212a：圆形的一部分

212b：直线

312a：短边

312b：底部

404r：凹部

500：显示装置

502：显示面板

A1：第一角度

A2：第二角度

D1：第一方向

D2：第二方向

D3：第三方向

D4：第四方向

H1：空腔高度

L1：第一轴向

L2：第二轴向

P：重叠区域

S1：第一间距

S2：第二间距

S3：距离

W1、W2、W3、W4：宽度

具体实施方式

本文所用的”邻近”表示接近或连接在一起。相邻的元件可以互相分开或直接互相连接。

请参照图1及图2，图1绘示依照本发明一实施例的直下式背光模块的剖视图，图2绘示图1的第一透镜片的立体图。直下式背光模块100包括数个发光二极管102、第一透镜片104、第二透镜片106、第一棱镜片108及第二棱镜片110。第二透镜片106邻近第一透镜片104配置、第一棱镜片108邻近第二透镜片106配置，而第二棱镜片110邻近第一棱镜片108配置。

借由第一透镜片104及第二透镜片106上下叠加的设计，可增加出光扩散范围，而借由第一棱镜片108及第二棱镜片110上下叠加的设计，可增加出光均匀度、消除空间条纹以及避免像差现象产生，也就是说，利用二片透镜片拉大光源的光线的出光扩光面积，再以二片棱镜片利用虚像重叠方式提升其出光均匀性。如此一来，即使空腔高度H1(发光二极管102与第一透镜片104之间距)甚低，例如低至15厘米或低于15厘米的情况下，仍可提供均匀度甚佳的出光。

请参照图3，其绘示图1的发光二极管的俯视图。

相邻二发光二极管是沿第一轴向L1相距第一间距S1，且相邻二发光二极管是沿第二轴向L2是相距第二间距S2。

如图3所示，该些发光二极管102可排列成长方形。然其它实施态样中，该些发光二极管102亦可排列成正方形、多边形、不规则形或其它任意外形。

该些发光二极管102可排列成阵列状，然亦可错开排列，以下是以图4说明。

请参照图4，其绘示另一实施例的发光二极管的排列图。相邻二排沿第一轴向L1排列的发光二极管102是沿第一轴向L1错开排列，其它实施态样中，相邻二排沿第二轴向L2排列的发光二极管102亦可沿第二轴向L2错开排列。

请参照图5，其绘示图1的第一透镜片及第二透镜片的俯视图。第一透镜片104，邻近该些发光二极管102配置且具有数个第一柱状凸出结构112，该些第一柱状凸出结构112是沿第一方向D1延伸。第二透镜片106具有数个第二柱状凸出结构114，该些第二柱状凸出结构114是沿第二方向D2延伸，第一方向D 1与第二方向D2之间夹第一角度A1。其中，第一角度A1、第一间距S1及第二间距S2的关系满足下式(1)，以扩散从发光二极管102的出光。

$\frac{S2}{S1}=\frac{\sin \left(A1\right)}{1+\cos \left(A1\right)}...\left(1\right)$

如图5所示，第二透镜片106绕逆时针方向与第一透镜片104错开第一角度A1。于另一实施例中，第二透镜片106亦可绕顺时针方向与第一透镜片104错开第一角度A1。

此外，该些发光二极管中至少一些的位置是对应于第一柱状凸出结构与第二柱状凸出结构的数个重叠区域。例如，如图5所示，发光二极管102(未绘示于图5)的位置可对应于第一柱状凸出结构112与第二柱状凸出结构114的重叠区域P，然此非用以限制本发明。于一实施态样中，即使发光二极管102的位置是与第一柱状凸出结构112或第二柱状凸出结构114之间无对应限制，仍不影响发光二极管102的光线自第一柱状凸出结构112及第二柱状凸出结构114出光后产生二维扩光的效果。

第一透镜片104及第二透镜片106为透镜结构。第一透镜片104与第二透镜片106中至少一者可不含有扩散粒子，在此情况下，可减少光线经过透镜结构的损失，以增加光源效率。此外，第一透镜片104及第二透镜片106的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(PolyCarbonate，PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)。另外，第一透镜片104的结构或材质可相同或不同于第二透镜片106的结构或材质，本实施例的第一透镜片104的结构及材质是以相同于第二透镜片106的结构及材质为例。

请参照图6，其绘示图1的第一棱镜片及第二棱镜片的俯视图。透过第一棱镜片108及第二棱镜片110的叠加设计，除了可增加从第一棱镜片108及第二棱镜片110的出光的亮度外，亦可均匀化从第一透镜片104及第二透镜片106的出光。进一步地说，第一棱镜片108具有数个第三柱状凸出结构116，该些第三柱状凸出结构116是沿第三方向D3延伸，而第二棱镜片110具有数个第四柱状凸出结构118，该些第四柱状凸出结构118是沿第四方向D4延伸，第三方向D3与第四方向D4之间夹第二角度A2。其中，第二角度A2、第一间距S1及第二间距S2的关系满足下式(2)，以均匀化从第一透镜片104及第二透镜片106的出光。

$\frac{S2}{S1}=\frac{\sin \left(A2\right)}{1+\cos \left(A2\right)}...\left(2\right)$

一般而言，在使用点光源作为直下式背光模块的光源的情况下，搭配单片透镜片通常会导致像差问题。本实施例中，虽然直下式背光模块采用点光源搭配透镜片，然透过多片棱镜片交叠一角度的设计，可减少或甚至避免像差问题发生，且可增加出光亮度。

如图6所示，第二棱镜片110绕逆时针方向与第一棱镜片108错开第二角度A2。于另一实施例中，第二棱镜片110亦可绕顺时针方向与第一棱镜片108错开第一角度A1。

第一棱镜片108及第二棱镜片110的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。此外，第一棱镜片108的结构或材质可相同或不同于第二棱镜片110的结构或材质，本实施例的第一棱镜片108的结构及材质是以相同于第二棱镜片110的结构及材质为例。

此外，第一棱镜片108的第三柱状凸出结构116的延伸方向D3与第一透镜片104的第一柱状凸出结构112的延伸方向D 1实质上同向；或者，于另一实施态样中，第一棱镜片108的第三柱状凸出结构116的延伸方向D3可绕着垂直纸面的方向与第一柱状凸出结构112的延伸方向D 1错开一角度。

此外，第一透镜片、第二透镜片、第一棱镜片及第二棱镜片中至少一者的柱状凸出结构的剖面轮廓是圆形的至少一部分、梯形的至少一部分或三角形的至少一部分。以下以第7至10图为例说明。

请参照图7，其绘示一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。以第一透镜片604的第一柱状凸出结构112的剖面轮廓系半圆形的一部分。

请参照图8，其绘示另一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。第一柱状凸出结构212的剖面轮廓包括圆形的一部分212a及相对二直线212b，该部分212a与直线212b系相切(tangent)。其中，该部分212a的宽度W1与二直线212b间的下缘宽度W2的比值较佳地系大于或实质上等于0.7，然其它实施态样中亦可小于0.7。借由调整此宽度比值，可得到适当的光学特性，例如是得到一适当或预期的扩光范围。

请参照图9，其绘示又一实施例的第一柱状凸出结构的剖视图。第一柱状凸出结构412的剖面轮廓是半圆形。

请参照图10，其绘示图6中沿方向10-10’的剖视图。以第一棱镜片108的第三柱状凸出结构116为例，第三柱状凸出结构116的剖面轮廓系梯形的至少一部分。其中，梯形的短边312a的宽度W3与底部(长边部)312b的宽度W4的比值较佳地系大于或实质上等于0.7，然其它实施态样中亦可小于0.7。当宽度比值缩小至0时，第三柱状凸出结构116的剖面轮廓系三角形。借由调整此宽度比值，可得到适当或预期的光学特性，例如是得到一适当或预期的扩光范围。

此外，该些第一柱状凸出结构的群组、该些第二柱状凸出结构的群组、该些第三柱状凸出结构的群组与该些第四柱状凸出结构的群组中至少一群组的该些柱状凸出结构系相邻配置。此处的”相邻配置”指的是：二柱状凸出结构系彼此接触或错开一距离而不接触。举例来说，相邻二第一柱状凸出结构112(绘示于图2)系接触；又例如，相邻二第一柱状凸出结构312(绘示于图10)是彼此接触；再例如，相邻二第一柱状凸出结构112(如图7所示)是错开一距离S3而不接触且定义出缝隙120；又例如，第一透镜片404(绘示于第9图)具有数个凹部404r。该些凹部404r的一者位于相邻二第一柱状凸出结构412之间，使得相邻二第一柱状凸出结构412不接触。此外，第二透镜片、第一棱镜片与第二棱镜片中至少一者亦可具有数个凹部(未绘示)，其结构可相似于第一透镜片404的凹部404r，容此不再赘述。对于相邻二柱状凸出结构错开一距离而不接触的设计来说，其在制造上简单，可节省制造成本、工时以及提升产品良率。

参照图11，其绘示依照本发明一实施例的显示装置的立体图。显示装置500包括显示面板502及直下式背光模块100，直下式背光模块100邻近显示面板502配置。显示面板502例如是液晶显示面板。

本发明上述实施例所揭露的直下式背光模块及应用其的显示装置，直下式背光模块中，借由第一透镜片及第二透镜片叠加的设计，可增加出光扩散范围，而借由第一棱镜片及第二棱镜片叠加的设计，可增加出光均匀度、消除空间条纹以及避免像差现象产生。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种直下式背光模块，包括：

多个发光二极管，相邻二该发光二极管是沿一第一轴向相距一第一间距S1，且相邻二该发光二极管是沿一第二轴向相距一第二间距S2；

一第一透镜片，邻近该些发光二极管配置且具有多个第一柱状凸出结构；

一第二透镜片，邻近该第一透镜片配置，且具有多个第二柱状凸出结构；

一第一棱镜片，邻近该第二透镜片配置；以及

一第二棱镜片，邻近该第一棱镜片配置；

其中，该些第二柱状凸出结构的延伸方向与该些第一柱状凸出结构的延伸方向之间夹一第一角度A1，该第二间距S2与该第一间距S1的比值S2/S1＝sin(A1)/(1+cos(A1))。

2.如权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该第一棱镜片具有多个第三柱状凸出结构，而该第二棱镜片具有多个第四柱状凸出结构；

其中，该些第四柱状凸出结构的延伸方向与该些第三柱状凸出结构的延伸方向之间夹一第二角度A2，该第二角度A2、该第一间距S1及该第二间距S2的关系满足：S2/S1＝sin(A2)/(1+cos(A2))。

3.如权利要求2所述的直下式背光模块，其特征在于，该第一角度实质上等于该第二角度。

4.如权利要求2所述的直下式背光模块，其特征在于，该些第三柱状凸出结构的群组与该些第四柱状凸出结构的群组中至少一群组的该些柱状凸出结构是相邻配置。

5.如权利要求2所述的直下式背光模块，其特征在于，该些第三柱状凸出结构与该些第四柱状凸出结构中一者的剖面轮廓是圆形的至少一部分、梯形的至少一部分或三角形的至少一部分。

6.如权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该些第一柱状凸出结构与该些第二柱状凸出结构中一者的剖面轮廓是圆形的至少一部分、梯形的至少一部分或三角形的至少一部分。

7.如权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，各该发光二极管的位置对应于该些第一柱状凸出结构的一者与该些第二柱状凸出结构的一者的重叠区域。

8.如权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该些第一柱状凸出结构的群组与该些第二柱状凸出结构的群组中至少一群组的该些柱状凸出结构是相邻配置。

9.如权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该第一透镜片、该第二透镜片、该第一棱镜片与该第二棱镜片中至少一者具有多个凹部，该些凹部的一者位于该第一透镜片、该第二透镜片、该第一棱镜片与该第二棱镜片中该至少一者的相邻二该柱状凸出结构之间。

10.一种显示装置，包括：

一显示面板；以及

一直下式背光模块，邻近该显示面板配置，该直下式背光模块包括：

多个发光二极管，相邻二该发光二极管是沿一第一轴向相距一第一间距S1，且相邻二该发光二极管是沿一第二轴向相距一第二间距S2；

一第一透镜片，邻近该些发光二极管配置且具有多个第一柱状凸出结构；

一第二透镜片，邻近该第一透镜片配置，且具有多个第二柱状凸出结构；

一第一棱镜片，邻近该第二透镜片配置；及

一第二棱镜片，邻近该第一棱镜片配置；

其中，该些第二柱状凸出结构的延伸方向与该些第一柱状凸出结构的延伸方向之间夹一第一角度A1，该第二间距S2与该第一间距S 1的比值S2/S1＝sin(A1)/(1+cos(A1))。

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