光源模块和L形导光板
技术领域
本发明涉及一种光学装置,且特别是涉及一种具有导光板的光源模块。
背景技术
随着光学技术的演进,在现有技术中配置于导光板的侧面的冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)已经被具有寿命长、低功耗等优点的发光二极管(light-emitting diode,LED)所形成的发光条(light bar)所取代,进而提供良好的面光源供显示装置应用。同时现在人们对于例如是电视、荧幕等显示装置的需求中,窄边框的设计已经成为主要研发的目标之一,因此导光板的混光区(非可视区)的缩减也一并成为所要改善的重要议题之一。
现有技术中,在缩减显示装置的入光侧的边框时要考虑到发光二极管、发光条基板及散热片等相关元件的厚度,在上述这些元件的厚度缩减的同时,发光二极管到导光板对应至显示面板的有效区(active area)之间的混光区(非可视区)的距离也随之缩减,进而会带来亮暗线(hot spot)的问题。基于上述原因,导光板也因应需要额外作微结构的加工,所以同时使用较薄的发光二极管、发光条基板、散热片和上述需额外加工的导光板都会大幅提升光源模块制作的成本,且整体显示装置制作的复杂度、困难度及所需成本也随之提高。
中国专利第203405654U号揭露了一种背光模块和液晶显示装置,美国专利公开第20110032729A1号揭露了一种发光条,中国台湾专利公开第201017239号揭露了一种导光板及背光模块,中国台湾专利第I410716号提供了一种背光模块与使用其的显示器以及背光模块的反射罩的制造方法,美国专利第7239792B2号揭露了一种具有光学反射器的背光单元。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容,因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域的技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所揭露的内容,不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题,在本发明申请前已被所属技术领域的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种L形导光板,其可以有效地增加混光区的长度并降低非可视区的宽度。
本发明提供一种具有L形导光板的光源模块,其可以有效地降低边框的宽度。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的,本发明的一实施例提供一种L形导光板。L形导光板包括一第一导光部以及一第二导光部。第一导光部具有相对的一第一表面与一第二表面。第二导光部具有一连接至第二表面的第三表面、一相对于第三表面的第四表面、一连接第一表面与第四表面的弯曲面及一连接第三表面与第四表面的入光面。第三表面与弯曲面靠近第一表面的一端之间形成一出光截面,且出光截面与第三表面大体上共平面。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的,本发明的一实施例提供一种光源模块包括一L形导光板以及一发光单元。L形导光板包括一第一导光部以及一第二导光部。第一导光部具有相对的一第一表面与一第二表面。第二导光部具有一连接至第二表面的第三表面、一相对于第三表面的第四表面、一连接第一表面与第四表面的弯曲面及一连接第三表面与第四表面的入光面。第三表面与弯曲面靠近第一表面的一端之间形成一出光截面,且出光截面与第三表面大体上共平面。发光单元配置于入光面旁,并朝向入光面发出一光束。
在本发明的一实施例中,上述的光源模块还包括一前框,其覆盖弯曲面及第一导光部靠近出光截面的一端。
在本发明的一实施例中,上述的前框具有一弯曲反射面,承靠于弯曲面上。
在本发明的一实施例中,上述的弯曲反射面与弯曲面共形。
在本发明的一实施例中,上述的前框包括一前框本体以及反射单元。反射单元配置于前框本体上,以形成弯曲反射面。
在本发明的一实施例中,上述的反射单元为一镜面反射片、一漫反射片或一反射镀膜。
在本发明的一实施例中,上述的发光单元包括多个发光元件。这些发光元件沿着平行于第一表面与第三表面的方向排列于入光面旁。这些发光元件至前框所暴露出的第一导光部的有效区域的光路径长除以这些发光元件的节距所得到的比值是落在0.8至1.2的范围内。
在本发明的一实施例中,上述的第一导光部具有一连接第一表面与第二表面的入光截面。一光学透明胶(Optical Clear Adhesive,OCA)连接第二导光部的出光截面与第一导光部的入光截面。
在本发明的一实施例中,上述的第一导光部与第二导光部为一体成型。
在本发明的一实施例中,沿着垂直于上述的第一表面与第三表面的截面切开弯曲面后所得到的曲线为非圆弧线。
在本发明的一实施例中,上述的非圆弧线符合:
其中R为曲率半径,K为圆锥常数,A2n为多次项系数,n为从2至10的正整数,R落在从5毫米至7毫米的范围内,K落在从-1至-2的范围内,A4是落在从0.0001至0.006的范围内。
在本发明的一实施例中,上述的非圆弧线的一第一端是落在y=0处,而非圆弧线的第一端与非圆弧线在第一端的曲率中心的连线与非圆弧线的一第二端与曲率中心的连线的夹角是落在30度至50度的范围内。
在本发明的一实施例中,上述的非圆弧线符合25度≦θ≦35度,其中θ为非圆弧线的第一端与曲率中心的连线相对于出光截面的倾斜角。
在本发明的一实施例中,上述的第二导光部包括一第一反射片以及一第二反射片。第一反射片具有第三表面,而第二反射片具有第四表面及弯曲面,其中第三表面与第四表面互相面对,且第三表面与第四表面之间形成一空腔。
在本发明的一实施例中,上述的第一导光部为一导光板,且包括多个光学微结构,配置于第一表面与第二表面的至少其中之一上。
在本发明的一实施例中,上述的第二导光部为一导光板,且第三表面与第四表面为平滑表面。
在本发明的一实施例中,上述的发光单元包括多个发光元件,沿着平行于第一表面与第三表面的一排列方向排列于入光面旁。第一导光部在排列方向上的宽度大于第二导光部在排列方向上的宽度。
在本发明的一实施例中,上述的第一导光部及第二导光部的材质不同。
在本发明的一实施例中,上述的第一导光部垂直于第一表面的厚度与第二导光部垂直于第三表面的厚度不同。
基于上述,本发明的实施例的光源模块中的L形导光板因为包括第一导光部及第二导光部,通过两者的搭配可以让发光单元发出的光束自第二导光部的入光面进入,再经由出光截面传递至第一导光部,同时又可以在不增加光源模块的边框宽度的同时增加混光区域的距离,藉以提供良好的光源。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的第一实施例的一种光源模块的局部截面示意图。
图2A是依照本发明的第二实施例的一种光源模块及显示面板的示意图。
图2B是根据图2A中剖面线I1-I1’所示出的局部截面示意图。
图2C是根据图2B中区域A所示出的局部放大示意图。
图3是依照本发明的第三实施例的一种光源模块的局部截面示意图。
图4是依照本发明的第四实施例的一种光源模块的示意图。
图5是依照本发明的第五实施例的一种光源模块的示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效,在以下配合附图的一优选实施例的详细说明中,将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的第一实施例的一种光源模块的部分截面示意图。请参照图1,在本发明的第一实施例中,光源模块100包括一L形导光板200以及一发光单元300。L形导光板200包括一第一导光部210以及一第二导光部220。第一导光部210具有一第一表面212及一第二表面214,第一表面212相对于第二表面214。第二导光部220具有一第三表面222、一第四表面224、一弯曲面226以及一入光面228。第三表面222连接至第二表面214,第四表面224相对于第三表面222,弯曲面226连接第一表面212与第四表面224,而入光面228连接第三表面222与第四表面224。也就是说,第二表面214与第三表面222互相连接且夹一角度,而第一表面212和第四表面224通过弯曲面226连接。进一步而言,在本实施例中,第一导光部210和第二导光部220例如为大体上互相垂直。
在本实施例中,第三表面222与弯曲面226靠近第一表面212的一端之间形成一出光截面230,也就是弯曲面226和第一表面212的接点与第三表面222与第二表面214的接点之间的连线形成出光截面230,且出光截面230与第三表面222大体上共平面。
请参照图1,在本实施例中,发光单元300配置于入光面228旁,并朝向入光面228发出一光束L1。光束L1由入光面228进入L形导光板200,且光束L1经第二导光部220传递至第一导光部210。因为L形导光板200的混光区的长度包括第二导光部220在方向d1的长度,光束L1在第二导光部220中传递的过程中就可以充分地进行混光,进而使进入第一导光部210的光束L1具有均匀的亮度。因此,当第一表面212或第二表面214被例如拿来作为一显示面板的面光源时,上述的显示面板可以被均匀地照射,同时光源模块100在方向d2的边框宽度也不会增加L形导光板200在非可视区的宽度。也就是说,本实施例的光源模块100增加在方向d1上的混光区的长度,在提供一良好面光源的同时,又可以实现缩减在方向d2上的非可视区的宽度,而具有窄边框的效果。在本发明的实施例中,上述的发光单元300例如包括发光二极管(Light Emitting Diode,LED),但本发明不限于此。在其它实施例中,发光单元还可以包括有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)、激光二极管(LaserDiode,LD)、冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)或其它适于发光的发光元件。
详细来说,在本实施例中,光源模块100的第一导光部210与第二导光部220为一体成型,且第一导光部210垂直于第一表面212(也就是在方向d1上)的厚度w1与第二导光部220垂直于第三表面222(也就是在方向d2上)的厚度w2大体上相同,且由相同的透光材质形成,所述透光材质例如包括玻璃及塑胶的透光聚合物材质,其中玻璃例如为光学玻璃、强化玻璃、石英(quartz)的人工结晶切片、蓝宝石(Sapphire)的人工结晶切片,塑胶的透光聚合物材质例如为聚甲基丙烯酸甲酯(Poly methyl methacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC),本发明不限于此。
在本实施例中,L形导光板200整体为一个具有弯曲面226的导光板所形成,且沿着垂直于第一表面212与第三表面222的截面(也就是图1所示出的截面)切开弯曲面226后所得到的曲线为非圆弧线。此处所述的非圆弧线例如是非球面曲线或非圆柱面曲线,也就是所述非圆弧线上各点的曲率半径并非全部相同的曲线。另一方面,图1及以下所参照的附图中所示出的弯曲面主要是用以说明其与其它元件的对应位置关系,并非用以限定弯曲面的形状、曲率或大小。此外,在本实施例中,沿着垂直于第一表面212与第三表面222的截面切开第一表面212、第二表面214、第三表面222、第四表面224、入光面218后所得到的线条为例如直线。
以下将列举其它实施例以作为说明。在此必须说明的是,下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,下述实施例不再重复赘述。
图2A是依照本发明的第二实施例的一种光源模块及显示面板的示意图。图2B是根据图2A中剖面线I1-I1’所示出的局部截面示意图。请参照图2A及图2B,在本发明的第二实施例中,显示装置50包括显示面板52及光源模块100A,光源模块100A与上述的光源模块100大致相似,但二者主要差异之处在于:在本实施例中,光源模块100A还包括一前框400,覆盖弯曲面226A及第一导光部210A靠近出光截面230A的一端,藉以提高发光单元300A发出的光束L2在弯曲面226A的反射率。
详细来说,在本实施例中,前框400具有一弯曲反射面410,承靠于弯曲面226A上,因此当光束L2自第二导光部220A中穿透弯曲面226A时,前框400可以将穿透的光束L2反射回第二导光部220A,减少不必要的光源浪费。此外,在本实施例中,弯曲反射面410与弯曲面226A共形,因此弯曲面226A整体对于进入第二导光部220A的光束L2来说都具有良好的反射率,但本发明不限于此。在其它实施例中,弯曲反射面还可以部分与弯曲面共形,端视发光单元配置的位置及亮度来作适度的调整。需要特别说明的是,此处为了清楚说明,图2B有分离部分元件来示出以说明各表面之间的关系,其并非用以限定本发明。
另一方面,请参照图2B,在本发明的第二实施例中,光源模块100A的第一导光部210A具有一连接第一表面212A与第二表面214A的入光截面216A,一光学透明胶240A连接第二导光部220A的出光截面230A与第一导光部210A的入光截面216A。详细来说,在本实施例中,第一导光部210A为一导光板,且包括多个光学微结构213A,这些光学微结构213A配置于第二表面214A上,且例如为凸出于第二表面214A的网点结构,辅助光束L2可以穿透第一表面212A。然而,光学微结构213A也可例如为凹入第二表面214A的网点结构,本发明不限制光学微结构的结构、形状,凡是辅助光束L2可以穿透第一表面212A的光学微结构均属本发明覆盖的范围。在其它实施例中,这些光学微结构213A也可配置于第一表面212A上,辅助光束L2穿透第一表面212A,本发明不限于此。在本发明的第二实施例中,第二导光部220A为另一导光板,且第三表面222A与第四表面224A为平滑表面,藉以使来自入光面228A的光束L2可以被全反射往弯曲面226A及出光截面230A传递。并且,透过弯曲面226A的设计,改变光束L2的行进方向,使光束L2朝出光截面230A传递,并穿出出光截面230A。另外,上述的光学透明胶240A例如具有与第一导光部210A和第二导光部220A相同或相近的折射率,因此穿出出光截面230A的光束L2可以经由光学透明胶240A进入第一导光部210A的入光截面216A。
进一步来说,请一并参照图2A及图2B,在本实施例中,发光单元300A包括多个发光元件310,沿着平行于第一表面212A与第三表面222A的方向d3排列于入光面228A旁。换句话说,这些发光元件310的排列方向d3垂直于方向d2及方向d1,且每两个相邻的发光元件310之间的节距为P。这些发光元件310至前框400所暴露出的第一导光部210A的有效区域的光路径长H除以这些发光元件310的节距P所得到的比值是落在0.8至1.2的范围内。上述的有效区域例如是沿着方向d1时前框400暴露第一导光部210A的区域,也就是本实施例中显示面板52沿着方向d1投影至第一表面212A的区域。
由上述可知,本实施例的光源模块100A因为发光元件310的节距P和发光元件310至有效区域的光路径长H符合上述关系,发光元件310所发出的光束L2在第二导光部220A中传递的同时也可以实现良好的混光效果,进而使进入第一导光部210A的光束L2有均匀的亮度,而当光束L2穿出第一表面212A并传递至显示面板52时,显示面51上可以呈现一个良好的画面。需要特别说明的是,此处显示面板52为了清楚说明仅示出其中的有效区(activearea),也就是显示面板52为了显示画面需要光源的部分而省略了其它部分,其并非用以限定本发明。
另一方面,在本实施例中,第一导光部210A沿着方向d1的宽度不需受限于发光元件310的大小,而第二导光部220A沿着方向d2的宽度也不会因为让光束L2的混光效果提升而增加。进一步来说,请参照图2A,在本实施例中,第二导光部220A例如可以装设于显示装置50靠近底座的一侧,因此不但可以大幅缩减前框400沿着方向d2的宽度及光源模块100A的边框宽度,还可以使显示装置50的整体外型具有窄边框的效果,同时可以降低发光元件310的安装难度。
图2C是根据图2B中区域A所示出的局部放大示意图。进一步来说,请一并参照图2B及图2C,在本实施例中,光源模块100A的前框400包括一前框本体420以及一反射单元430。反射单元430配置于前框本体420上,以形成弯曲反射面410。在本实施例中,反射单元430例如为一镜面反射片,但本发明不限于此,在其它实施例中,反射单元还可以是一漫反射片或一反射镀膜。另一方面,前框本体420在本实施例中例如是胶框,但本发明不限于此。在其它实施例中还可以是由别的材料来形成前框本体。
进一步来说,请再参照图2C,在本实施例中,沿着垂直于第一表面212A与第三表面222A的截面切开弯曲面226A后所得到的曲线为非圆弧线,且所述非圆弧线符合
其中R为曲率半径,K为圆锥常数,A2n为多次项系数,n为从2至10的正整数,R落在从5毫米至7毫米的范围内,K落在从-1至-2的范围内,A4是落在从0.0001至0.006的范围内。详细来说,非圆弧线的一第一端227A是落在y=0处,而非圆弧线的第一端227A与非圆弧线在第一端227A的曲率中心C的连线与非圆弧线的一第二端225A与曲率中心C的连线的夹角是落在30度至50度的范围内。也就是说,上述的非圆弧线例如是弯曲面226A在一截面上所具有的轮廓外型,而上述的曲率中心C是指上述的非圆弧线在靠近第一端227A的线段的曲率中心C。
另一方面,非圆弧线符合25度≦θ≦35度,其中θ为非圆弧线的第一端227A与曲率中心C的连线相对于平行于出光截面230A的一平面所夹的倾斜角。因此,本实施例的非圆弧线的弯曲面226A可以提供一个良好的反射效果使光束L2可以自第二导光部220A传递至第一导光部210A,同时又可以降低显示装置50的边框宽度。
图3是依照本发明的第三实施例的一种光源模块的局部截面示意图。请参照图3,光源模块100B与上述的光源模块100大致相似,但二者主要差异之处在于:在本实施例中,光源模块100B的第二导光部220B包括一第一反射片221B及第二反射片223B。其中,第一反射片221B与第二反射片223B例如为具有高反射率的反射片,且例如为铝片或银片。第一反射片221B具有第三表面222B,第二反射片223B具有第四表面224B及弯曲面226B,其中第三表面222B与第四表面224B互相面对,且第三表面222B与第四表面224B之间形成一空腔S,且空腔S中例如充满空气。因此,在本实施例中,第一导光部210B与第二导光部220B的材质不同。来自发光单元300的光束L3可以通过第一反射片221B及第二反射片223B的反射来传递至第一导光部210B,且在本实施例中第一导光部210B的第一表面212B具有多个光学微结构213B。也就是说,可以配置一显示面板于第二表面214B旁,进而使光源模块100B作为一个良好的前光模块。进一步而言,由于第二反射片223B的弯曲面226B可全部反射光束L3,光束L3不会穿出弯曲面226,因此图3的光源模块100B相较于图2B的光源模块100A,光源模块100B可省略具有弯曲反射面410的前框400的配置。另外,光源模块100B也可省略光源模块100A的光学透明胶240A的配置。因此,采用光源模块100B可相对地降低材料费与制作成本。
图4是依照本发明的第四实施例的一种光源模块的示意图。请参照图4,在本发明的第四实施例中,光源模块100C的发光单元300C包括多个发光元件310C。这些发光元件310C沿着平行于第一表面212C与第三表面222C的一排列方向d3排列于入光面228C旁,且第一导光部210C在排列方向d3上的宽度大于第二导光部220C在排列方向d3上的宽度。也就是说,第一导光部210C例如仅以一侧面的中间部分与第二导光部220C连接,而第一导光部210C未与第二导光部220C连接的其它部分,则可具有更窄的边框宽度,可以应用于一无边框显示装置。在本发明的实施例中,发光单元、第一导光部和第二导光部的配置并不限于上述光源模块100、100A、100B的配置方式,还可以是以光源模块100C的方式来配置。详细来说,光源模块100C的第一导光部210C还包括多个反射侧面215C来辅助第一导光部210C的导光效果。
图5是依照本发明的第五实施例的一种光源模块的示意图。在本发明的实施例中,光源模块的L形导光板并不限于上述大体上具有相同厚度及材质的第一导光部210、第二导光部220。在本发明的第五实施例中,第一导光部210D的材质例如是玻璃,而第二导光部220D的材质例如是塑胶,第一导光部210D通过光学透明胶240D连接第二导光部220D。通过玻璃的材质特性,第一导光部210D的厚度w3可以较第二导光部220D的厚度w4薄,使第一导光部210D对应的显示区可以有良好的薄型化效果。在本发明的一实施例中,上述第一导光部210D的厚度w3与第二导光部220D的厚度w4的比值例如可以是0.35,因此可以提供一个良好的薄型化效果。另一方面,由塑胶形成的第二导光部220D可以轻易形成弯曲面226D来成为良好的混光区,藉以使发光单元300D发出的光束可以充分地混光后再进入第一导光部210D,同时第二导光部220D可以例如是配置于一显示装置靠近底座的一侧,而所述显示装置整体外型可以具有良好的薄型化效果。在本发明的其它实施例中,第一导光部的材质还可以例如是塑胶的聚合物材质,而第二导光部的材质例如是玻璃,且第一导光部的厚度还可以大于第二导光部的厚度,本发明不限于此。
综上所述,本发明的实施例的光源模块与L形导光板至少具有下列其中一个优点。本发明的实施例的光源模块中的L形导光板因为包括第一导光部及第二导光部,其中第一导光部的一表面通过第二导光部的弯曲面连接到第二导光部的一表面,因此可以使发光单元在发出光束时具有足够的光路径长度来进行混光。也就是通过L形导光板的弯曲来进一步增加光束传递的路径长度,让发光单元发出的光束依序自第二导光部的入光面、弯曲面、出光截面再传递至第一导光部,可以在不增加光源模块的边框宽度的同时增加混光区的距离、降低非可视区的宽度,藉以提供良好的光源。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,不能以此限定本发明实施的范围,即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改,都仍属于本发明专利覆盖的范围。另外,本发明的任一实施例或权利要求不需实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外,摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用,并非用来限制本发明的权利范围。此外,本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围,而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
符号说明
A:区域
C:曲率中心
d1、d2、d3:方向
H:光路径长
I1-I1’:剖面线
L1、L2、L3:光束
P:节距
S:空腔
w1、w2、w3、w4:厚度
:夹角
θ:倾斜角
50:显示装置
51:显示面
52:显示面板
100、100A、100B、100C、100D:光源模块
200:L形导光板
210、210A、210B、210C、210D:第一导光部
212、212A、212B、212C:第一表面
213A、213B:光学微结构
214、214A、214B:第二表面
215C:反射侧面
216A:入光截面
220、220A、220B、220C、220D:第二导光部
221B:第一反射片
222、222A、222B、222C:第三表面
223B:第二反射片
224、224A、224B:第四表面
225A:第二端
226、226A、226B、226D:弯曲面
227A:第一端
228、228A、228C:入光面
230、230A:出光截面
240A、240D:光学透明胶
300、300A、300C、300D:发光单元
310、310C:发光元件
400:前框
410:弯曲反射面
420:前框本体
430:反射单元