CN103438390B

CN103438390B - 曲型背光模块

Info

Publication number: CN103438390B
Application number: CN201310424771.9A
Authority: CN
Inventors: 谢尚玮; 廖述珀
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: TW201500817A; TWI526742B; CN103438390A

Abstract

本发明是有关于一种曲型背光模块，其是用于显示装置中，该曲型背光模块包括导光板、光源与多个导光结构。导光板具有出光面、反射面与入光面，出光面与反射面互相对立设置，入光面夹于出光面与反射面之间且位于导光板的侧边，其中，出光面与反射面为曲面。光源面对入光面设置。该多个导光结构分布于导光板的一侧且邻接反射面，其中，导光结构具有导光面，导光面与反射面夹有一倾斜角，反射面的切平面与水平面夹有一夹角，倾斜角的角度是对应于夹角的角度。

Description

曲型背光模块

【技术领域】

本发明是关于一种背光模块，且特别是关于一种曲型背光模块。

【背景技术】

现有的利用液晶面板作为显像核心的显示装置，皆需具备背光模块，背光模块会产生面光源以供液晶面板显像的用。一般而言，显示装置及其背光模块为平面型，但为了因应特定场合的需求，例如展示用或游艺用的情况，显示装置会设计为曲型，相应的，曲型液晶面板则需具备曲型背光模块，以便能产生均匀的面光源。

请参照图1，图1为已知曲型背光模块的截面示意图，曲型背光模块100包括导光板（LightGuidePlate，LGP）110、光源121、第二光源122、扩散片（Diffuser）140、反射片（Reflector）150与棱镜片（PrismSheet）160。其中光源121与第二光源122为使用发光二极管作为发光单元的发光组件，此发光组件具有发光面，此发光面毗邻导光板110侧边的入光面。光源121与第二光源122所产生的光线会由两侧入光面进入导光板110，并经过导光板110、扩散片140、反射片150与棱镜片160的作用，光线会反复进行折射与反射以便扩散，经扩散的光线L会透过棱镜片射出，射出的光线L会再进入曲型液晶面板（未绘示），液晶面板会利用液晶分子和彩色滤光片等元件的作用而呈现影像。其中，光线L会在任意点射出并且射出时的方向是以该点的切平面的法线方向为主，然而，由于曲型背光模块100为曲型结构的关系，而观看者180的肉眼所见者可虚拟为一视觉平面VP（在图1中为图上方所示的水平观察面），就观看者180所见，经扩散的光线L相对于观看者180并非准直光，因此曲型显示装置所呈现的影像会是亮度不均匀的状态，即此曲型显示装置的中央会显得相对较亮（因射出的光线会直入眼睛），而两边却显得相对较暗。由此观之，已知的曲型背光模块并未揭露更进一步的解决方案。

【发明内容】

有鉴于现有技术的不足，本发明的目的在提出一种应用于显示装置的曲型背光模块，以期能解决显示装置所呈现的影像亮度不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种曲型背光模块，其是用于显示装置中，该曲型背光模块包括导光板、光源与多个导光结构。导光板具有出光面、反射面与入光面，出光面与反射面互相对立设置，入光面夹于出光面与反射面之间且位于导光板的侧边，其中，出光面与反射面为曲面。光源面对入光面设置。该多个导光结构分布于导光板的一侧且邻接反射面，其中，导光结构具有导光面，导光面与反射面夹有一倾斜角，反射面的切平面与水平面夹有一夹角，倾斜角的角度是对应于夹角的角度。

本发明所提出的一种曲型背光模块，改善了显示装置所呈现的影像亮度不均匀的问题，使出光方向更具集中性，并提高了出光效率，同时还可减少光学膜片的使用。

为让本发明的目的、特征和优点能使该领域具有通常知识者更易理解，下文举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

【附图说明】

图1是已知曲型背光模块的截面示意图。

图2是本发明一较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。

图3是本发明一较佳实施例的曲型背光模块的局部放大图。

图4是本发明一较佳实施例的导光结构的示意图。

图5是本发明另一较佳实施例的导光结构的示意图。

图6是本发明一较佳实施例的导光结构分布状态的示意图。

图7是本发明一较佳实施例的角度θ与角度x₁的关系曲线图。

图8是本发明第二较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。

图9是本发明第三较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。

图10是本发明第四较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。

【符号说明】

<背景技术>

100曲型背光模块

110导光板

121光源

122第二光源

140扩散片

150反射片

160棱镜片

180观看者

VP视觉平面

L光线

<本发明>

200、400、500、600曲型背光模块

210、410、510、610导光板

211出光面

212反射面

213入光面

221、421、521、621光源

222、422、522、622第二光源

230、330、430、530、630导光结构

231、331导光面

232、332斜面

233、333侧面

240、440、541、542、640扩散片

250、450、650反射片

660棱镜片

VP视觉平面

L光线

x₁、x₂、θ角度

【具体实施方式】

请参照图2，图2为本发明一较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。曲型背光模块200是用于曲型的显示装置（未绘示）中，曲型背光模块200包括导光板210、光源221、第二光源222、多个导光结构230、扩散片240与反射片250。光源221设置于导光板210的一侧边，而第二光源222设置于导光板210的另一侧边，且第二光源222与光源221相对设置。其中导光结构230于图2中的大小是为了便于示意的故而稍微放大。

请再同时参照图3与图4，图3为本发明一较佳实施例的曲型背光模块的局部放大图，其是图2左、右两侧的局部放大；图4为本发明一较佳实施例的导光结构的示意图，其移除了其他元件仅保留导光结构以便于说明。导光板210具有出光面211、反射面212与入光面213，出光面211与反射面212互相对立设置，入光面213夹于出光面211与反射面212之间且位于导光板210的侧边，其中，出光面211与反射面212为曲面，且如图2所示，曲型背光模块200是中央向上、两侧向下的曲型结构。在本实施例中，入光面213位于导光板210的两侧边，光源221与第二光源222分别面对入光面213设置。其中，光源221与第二光源222为使用发光二极管（但不以此为限）作为发光单元的发光组件，多个发光二极管排列成行，该多个发光二极管分别具有发光面，该多个发光面毗邻入光面213。

导光结构230分布于导光板210的一侧且邻接反射面212，导光结构230为五面体结构。其中，导光结构230具有导光面231、斜面232与两侧面233，导光面231与反射面212夹有一倾斜角，倾斜角的角度为x₁，斜面232的一侧连接反射面212而另一侧连接导光面231，斜面232与反射面212夹有另一角度x₂，两侧面233互相对立且分别连接导光面231、斜面232与反射面212。反射面212与导光面231交界处的切平面与水平面夹有一夹角，该夹角的角度为θ，倾斜角的角度x₁是对应于夹角的角度θ，亦即，当角度θ改变时，角度x₁会对应改变，已达到较佳的光扩散效果。其主要原理在于，当光源221射出的光线进入导光板210中，配合于角度θ，光源221所射出的光线会以不同的入射角从反射面212穿出，而穿出的光线希望能借由导光面231达到全反射目的，并使光线反射与折射后会朝向正上方（正对着视觉平面VP）射出，因此在不同的角度θ下会需要具有不同角度x₁的导光面231，依据如此原理调整导光结构230，可达到如图2所示，穿过扩散片240的任意位置的光线L，皆为正对着视觉平面VP的方向射出。除此之外，角度x₂为开模时方便进行拔模的角度，因此角度x₂和角度θ无关，在本实施例中，角度x₂维持定值80度。除此之外，曲型背光模块200可省略棱镜片，减少生产成本。

在本实施例中，导光面231为梯形；在其他实施例中，导光面亦可为其他种几何形状。例如，请参照图5，图5是本发明另一较佳实施例的导光结构的示意图，导光结构330同样具有导光面331、斜面332与两侧面333，其中导光面331为矩形。

回到图2至图4所示的曲型背光模块200的实施例，导光面231是朝向远离反射面212、接近光源221与第二光源222的方向延伸。详言之，以图2所示的方向来看，反射面212的切平面与水平面平行的处形成一分界线，即图3所示的反射面212的中央，其中，位于分界线左侧与右侧的导光结构230是彼此对称设置，位于左侧的导光面231是朝向远离反射面212、接近分界线左侧的光源221的方向延伸；位于右侧的导光面231是朝向远离反射面212、接近分界线右侧的第二光源222的方向延伸。在其他实施例中，曲型背光模块亦可仅具有一侧光源，该光源邻接位于导光板一侧的入光面，而导光结构则对应于该光源设置，亦即分布于导光板上的导光结构的导光面，皆朝向远离反射面、接近该光源的方向延伸。

请再同时参照图6，图6是本发明一较佳实施例的导光结构分布状态的示意图。导光结构230呈非规则性的分布于导光板210上，并且，导光结构230愈接近光源221则分布密度愈疏，愈远离光源221则分布密度愈密。需注意的是，图6仅绘示如其前段所述的位于分界线左侧、靠近光源221的部分，而未绘示位于分界线右侧、靠近第二光源222的部分，右侧部分则是当导光结构230愈接近第二光源222分布密度愈疏，愈远离第二光源222则分布密度愈密。换言之，以导光板210整体来看，愈靠近导光板210的中央则导光结构230的分布愈密，愈靠近导光板210的两侧则导光结构230的分布愈疏。借由如此结构，可在光能量较高处降低反射率，相对的在光能量较低处提高反射率，最终使光线分布更为均匀，提高光学品味。

请参照图7，图7是本发明一较佳实施例的角度θ与角度x₁的关系曲线图，其是以图2、图3、图4与图6的曲型背光模块200为例，其为设计过程中，透过实验所得的最佳化数值的关系曲线，并以此作为导光结构230的角度x₁的设计。在本实施例中，导光板210的曲率为R180mm，导光板210具有入光面213的两侧的切平面与水平面的夹角角度θ为35度，导光板210的中央的切平面与水平面的夹角角度θ为0，且当角度θ为0时，倾斜角角度x₁具有初始值，初始值为41度，但不限于此。其中当夹角角度θ由0开始递增时，倾斜角角度x₁由41度开始相应递减。亦即，当导光结构230往光源221或第二光源222靠近时，角度x₁会递减，导光面231会逐渐向反射面212靠近。

观察图7的曲线斜率，可知夹角角度θ可分为0到15度与25到30度的第一区间，以及15到25度与30到35度的第二区间，当夹角角度θ于第一区间递增时，倾斜角角度x₁是依据第一变化率递减；当夹角角度θ于第二区间递增时，倾斜角角度x₁是依据第二变化率递减。所述第一变化率为角度θ每增加5度则角度x₁减少2度，所述第二变化率为角度θ每增加5度则角度x₁减少1度。因此，如上述角度θ与角度x₁的关系曲线可推导出下方所列的关系式：

x₁(θ)=41-0.4θ…………0≦θ≦15

x₁(θ)=x₁(15)-0.2(θ-15)…15<θ≦25

x₁(θ)=x₁(25)-0.4(θ-25)…25<θ≦30

x₁(θ)=x₁(30)-0.2(θ-30)…30<θ≦35

上述的关系曲线与关系式，是本发明一实施例的其中一种最佳化关系，但不限于此。其重点在于，角度θ与角度x₁具有互相对应的关系，亦即导光面会随着曲型背光模块的曲型结构的不同位置，根据该位置的切平面与水平面（视觉平面或观察面）之间的夹角变化，而相应的改变导光面与导光板的反射面之间的夹角。下表为本发明实验所得的角度θ与角度x₁的关系表，其表示了角度θ与角度x₁大致上的对应关系，但不限于此。

角度θ与角度x₁关系表

θ	0～5度	5～10度	10～15度	15～20度
					x₁	34～46度	32～44度	30～42度	29～40度
θ	20～25度	25～30度	30～35度	35～40度4 -->
					x₁	28～39度	26～38度	25～36度	24～35度

请参照图8，图8是本发明第二较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图。曲型背光模块400包括导光板410、光源421、第二光源422、多个导光结构430、扩散片440与反射片450，曲型背光模块400与曲型背光模块200的差异在于，曲型背光模块400是中央向下、两侧向上的曲型结构，导光结构430的导光面与反射面的夹角亦同样对应于该处的反射面的切平面与水平面的夹角。

请参照图9，图9是本发明第三较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图，曲型背光模块500包括导光板510、光源521、第二光源522、多个导光结构530、扩散片541与542，曲型背光模块500是应用于可双面显像的显示装置，曲型背光模块500与曲型背光模块200的差异在于，曲型背光模块500为双面发光的设计，扩散片541的上方与扩散片542的下方分别设置有液晶显示面板（未绘示），其中导光结构530设置于导光板510的两侧，且导光板510设置有导光结构530的两面皆为出光面，位于导光板510任一面的导光结构530，其导光面与出光面的夹角亦同样对应于该处的出光面的切平面与水平面的夹角。

请参照图10，图10是本发明第四较佳实施例的曲型背光模块的截面示意图，曲型背光模块600包括导光板610、光源621、第二光源622、多个导光结构630、扩散片640、反射片650与棱镜片660，曲型背光模块600与曲型背光模块200的差异在于，曲型背光模块600于扩散片640的上方增加了棱镜片660，借此可更进一步的增加曲型背光模块600的出光亮度。

综上所述，本发明所提出的一种曲型背光模块，改善了显示装置所呈现的影像亮度不均匀的问题，使出光方向更具集中性，并提高了出光效率，同时还可减少光学膜片（如棱镜片）的使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种曲型背光模块，用于一显示装置中，该曲型背光模块包括：

一导光板，该导光板具有一出光面、一反射面与一入光面，该出光面与该反射面互相对立设置，该入光面夹于该出光面与该反射面之间且位于该导光板的侧边，其中，该出光面与该反射面为曲面；

一光源，该光源面对该入光面设置；以及

多个导光结构，该多个导光结构分布于该导光板的外侧且邻接该反射面，其中，该导光结构具有一导光面，该导光面与该反射面夹有一倾斜角，该反射面的切平面与水平面夹有一夹角，该倾斜角的角度是对应于该夹角的角度。

2.如权利要求1所述的曲型背光模块，其特征在于，该导光面是朝向远离该反射面、接近该光源的方向延伸。

3.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，当该反射面的切平面与水平面平行时，该夹角的角度为0且该倾斜角的角度具有一初始值，其中当该夹角的角度由0开始递增时，该倾斜角的角度由该初始值开始相应递减。

4.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，该夹角的角度于一第一区间递增时，该倾斜角的角度是依据一第一变化率递减；该夹角的角度于一第二区间递增时，该倾斜角的角度是依据一第二变化率递减。

5.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，该倾斜角的角度与该夹角的角度的关系式如下：

x₁(θ)＝41-0.4θ…………0≦θ≦15

x₁(θ)＝x₁(15)-0.2(θ-15)…15<θ≦25

x₁(θ)＝x₁(25)-0.4(θ-25)…25<θ≦30

x₁(θ)＝x₁(30)-0.2(θ-30)…30<θ≦35

其中，x₁为该倾斜角的角度，θ为该夹角的角度。

6.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，该导光面为矩形或梯形。

7.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，该导光结构还具有一斜面与两侧面，该斜面的一侧连接该反射面而该斜面的另一侧连接该导光面，该两侧面互相对立且分别连接该导光面、该斜面与该反射面。

8.如权利要求2所述的曲型背光模块，其特征在于，该多个导光结构愈接近该光源则分布密度愈疏。

9.如权利要求1所述的曲型背光模块，其特征在于，该入光面分别位于该导光板的相对两侧边，该反射面的切平面与水平面平行的处形成一分界线，其中，位于该分界线左侧的该多个导光面是朝向远离该反射面、接近该分界线左侧的光源的方向延伸；位于该分界线右侧的该多个导光面是朝向远离该反射面、接近该分界线右侧的光源的方向延伸。

10.如权利要求1所述的曲型背光模块，其特征在于，更包含一第二光源，该第二光源设置于该导光板的另一侧边，且与该光源相对设置。