CN107631204A - 光源模块及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光源模块，其包括导光板、光学胶层、反射片、低折射率膜层以及发光元件。导光板具有出光面、底面及入光面。光学胶层与底面接触。低折射率膜层配置在反射片上且在反射片与光学胶层之间。导光板的折射率为n1、光学胶层的折射率为n2且低折射率膜层的折射率为n3。n1大于n3而n2不大于n1。在此，本发明还提供一种具有上述光源模块的显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子装置，且特别是涉及一种光源模块以及显示装置。
背景技术
一般而言，背光模块可区分成直下式背光模块以及侧入式背光模块。侧入式背光模块通常包括光源以及导光板，其中光源设置在导光板的侧边。自光源射出的光束从导光板的侧边入射进导光板后可在导光板中传递，并且由导光板的出光面发出。相较于直下式背光模块，侧入式背光模块可减少光源中发光元件的使用量，从而具有低耗电的优势。
应用于侧入式背光模块的导光板主要由聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材质制作，这类材质会在信赖性测试过程中经常产生色变或是澎润。因此，开发出玻璃材质的导光板来克服上述问题。并且，玻璃导光板上可为了增强扩散效果而设置网点。反射片或光学膜材料使用光学胶(OCA)贴合在玻璃导光板上时，会因光学胶填补网点而使得入射光无法在导光板内进行全反射，这造成入射光无法有效率的在导光板中传递，导致导光板上远离入射光源的区域有着较低的亮度及亮度分散不平均的问题。
发明内容
本发明提供一种光源模块，其有助于提升光线在导光板中传递的效率、整体厚度降低并且可减少信赖性测试造成的导光板变异。
本发明提供一种显示装置，其具有良好的显示质量。
本发明的实施例的一种光源模块，其包括导光板、光学胶层、反射片、低折射率膜层及发光元件。导光板具有出光面、与出光面相对的底面以及连接出光面与底面的入光面。光学胶层与底面接触。反射片具有一反射面，且反射面面向导光板的底面。低折射率膜层形成在反射面与光学胶层之间，其中导光板的折射率为n1、光学胶层的折射率为n2且低折射率膜层的折射率为n3。n1大于n3而n2不大于n1。发光元件设置在导光板的一侧，其中发光元件朝入光面发光。
本发明的实施例的一种显示装置，其包括上述的光源模块以及显示面板，其中显示面板配置在出光面上。
在本发明的一实施例中，n2大于n3。
在本发明的一实施例中，n1等于n2。
在本发明的一实施例中，n1大于n2。
在本发明的一实施例中，n2等于n3。
在本发明的一实施例中，1.5≦n1≦1.7。
在本发明的一实施例中，1.3≦n2≦1.7。
在本发明的一实施例中，1.1≦n3≦1.3。
在本发明的一实施例中，上述的导光板为玻璃材质导光板。
在本发明的一实施例中，上述的导光板为塑胶材质导光板。
在本发明的一实施例中，上述的反射片为白色反射片或金属反射片。
在本发明的一实施例中，上述的低折射率膜层的厚度落在1μm至50μm的范围。
在本发明的一实施例中，上述的低折射率膜层的材质包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、导电氧化物或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的光学胶层的厚度落在5μm至250μm的范围。
在本发明的一实施例中，上述的光学胶层的厚度落在5μm至50μm的范围。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括至少一光学膜片配置在导光板与显示面板之间。
基于上述，在本发明的实施例的光源模块中，导光板、光学胶层与反射片上的低折射率膜层的折射率间的匹配，有助于在导光板、光学胶层与低折射率膜层中相邻两者的交界处形成全反射，以更可以有效提高光源模块的光利用率以及出光均匀性。在至少部分实施例中，反射片通过光学胶与导光板贴合，使反射片不需使用额外的基材或外壳体来固定，从而使整体厚度降低。此外，导光板上的光学膜可用贴合的方式固定在导光板上，不易因信赖性测试的热风影响而浮起并导致卷曲。另外，本发明的实施例的显示装置应用上述光源模块而可具有良好的显示质量。
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，并配合所示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剖面示意图；
图2是依照本发明的第二实施例的一种光源模块的剖面示意图；
图3是依照本发明的第三实施例的一种光源模块的剖面示意图；
图4表示光源模块在相同光源下，光在设置有低折射率膜层以及无低折射率膜层的扩散效果的示意图；
图5是依照本发明的第四实施例的一种显示装置的剖面示意图。
附图标记说明：
100、200、300：光源模块；
110、210、310、410：导光板；
120、220、320、420：光学胶层；
130、230、330、430：反射片；
140、240、340、440：低折射率膜层；
150、250、350、450：发光元件；
400：显示装置；
460：显示面板；
470：光学膜片；
CEX：对比光源模块；
D1：光的行进方向；
EX：范例光源模块；
H1、H2：厚度；
L0、L1、L2、L3、L4：光束；
SB：底面；
SE：出光面；
SI：入光面；
SR：反射面。
具体实施方式
图1是依照本发明的第一实施例的一种光源模块的剖面示意图。请先参照图1，光源模块100包括导光板110、光学胶层120、反射片130、低折射率膜层140以及发光元件150。导光板110具有出光面SE、底面SB以及入光面SI，其中底面SB与出光面SE相对，且入光面SI连接出光面SE与底面SB。导光板110的材质包括玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。导光板110的出光面SE以及底面SB的其中至少一者上可以形成有多个导光微结构或多个网点，但不以此为限。
光学胶层120接触底面SB设置，且光学胶层120位于低折射率膜层140与导光板110之间。在本实施例中，光学胶层120可涂布或设置在导光板110的底面SB上，使得底面SB位于光学胶层120与出光面SE之间。以本实施例来说，光学胶层120是用以将导光板110与其上设置有低折射率膜层140的反射片130贴附在一起。
光学胶层120的材质可包括一般折射率光学胶或低折射率光学胶，其中一般折射率光学胶的折射率与玻璃材料接近，而低折射率光学胶则是折射率低于玻璃材料。光学胶(optical clear adhesive,OCA)此类材料具有无色透明、光穿透率高及胶连强度良好的特性，能够使导光板110与反射片130贴合。因此，光源模块100不需使用额外基材或外壳体来固定导光板110与反射片130，而有助于降低整体厚度。在一实施例中，一般折射率光学胶的材质例如为压克力系化合物，而低折射率光学胶的材质包括例如铁氟龙系化合物、氟系化合物或其他具有类似性质的材料。另外，光学胶层120的厚度H1可以通过需要的条件来调整。若厚度H1不足，会降低光学胶层120的黏合性质，使导光板110与反射片130不易牢固地贴合在一起或黏合效果不能持久。反之，厚度H1过厚时，会对光造成损耗，而使光能损耗。本实施例的光学胶层120的厚度H1例如落在5μm至250μm的范围。在部分实施例中，光学胶层120的厚度H1可以落在5μm至50μm的范围，这样的厚度设计可以兼具足够的黏合牢固性及降低光损耗的效果。
反射片130具有一反射面SR，且反射面SR面向导光板110的底面SB。反射片130设置在光学胶层120远离导光板110的一侧，其适于反射自底面SB射出导光板110的光，使光有机会再次回到导光板110中，进而提升光的利用率。举例而言，反射片130可以是白色反射片或金属反射片。金属反射片例如是银反射片或铝反射片，但不以此为限。
低折射率膜层140形成在反射片130上，且表面形成有低折射率膜层140的反射片130以低折射率膜层140位于反射片130与导光板110之间的方式通过光学胶层120贴附在导光板110上。在本实施例中，低折射率膜层140形成在反射片130的反射面SR上，使得光学胶层120位于低折射率膜层140与导光板110的底面SB之间。
低折射率膜层140的材质可包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、导电氧化物或其组合。在其他实施例中，低折射率膜层140的材质也可为具有纳米孔洞结构的氧化硅、氧化铟锡或高分子材料。低折射率膜层140可通过溅镀或涂布等方式形成在反射面SR上，且低折射率膜层140是由折射率小于导光板110、光学胶层120或两者的折射率的材质所形成。举例而言，低折射率膜层140的材质例如包括聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,Teflon)。当低折射率膜层140的厚度H2过薄时，可能发生薄膜干涉现象，而薄膜干涉会破坏光源模块100的出光效果而与预期不符。厚度H2过厚时，介质的穿透性会对光造成损耗，因而减低亮度。本实施例的低折射率膜层140的厚度H2可以落在1μm至50μm的范围，这有助于兼具减少薄膜干涉现象及降低光损耗的效果。在部分实施例中，低折射率膜层140的厚度H2可以落在5μm至25μm，1μm至5μm或是5μm至10μm的范围内，以达到需要的出光效果。
发光元件150配置在入光面SI旁，其适于提供光束L0，且光束L0自入光面SI进入导光板110。导光板110的底面SB可设置有导光微结构或网点(未示出)以提供散射作用，从而让光束L0进入导光板110后可自导光板110的出光面SE射出，并形成照明所需的面光源。具体而言，发光元件150可包括一灯管或是一或多个发光二极管，其中灯管的延伸方向或发光二极管的排列方向可以平行于入光面SI的延伸方向。
依据不同的设计需求，光源模块100可进一步包括其他元件。举例而言，光源模块100可进一步包括至少一光学膜片(未示出)。光学膜片可用贴合方式固定在导光板110的出光面SE的上方且可包括扩散片以及棱镜片的其中至少一者，但不以此为限。
以下通过图1说明导光板110、光学胶层120以及低折射率膜层140的折射率的关系。由图1可知，发光元件150发出的光束L0进入导光板110后，可能朝各种方向行进。导光板110内朝向底面SB行进的光束L1如果未被反射回导光板110，将无法射出出光面SE而导致光源模块100的光利用率不佳。同时，导光板110内朝向底面SB行进的光束L1被反射回导光板110可有助于光束L1在导光板110内远离发光元件150行进而达到在光源模块100需要的出光效果(即导光板110的整个出光面SE都有光发出且均匀地发出。
一般来说，当光从光密介质(较高折射率的介质)进入到光疏介质(较低折射率的介质)，且入射角大于临界角时会发生内部全反射。此时，理论上光的反射率可以接近100％。进一步而言，当光从折射率高的第一介质进入折射率低且相邻的第二介质，若入射角小于临界角，光线同时发生向第二介质中的折射，以及向第一介质中的反射。
在图1的架构下，导光板110的折射率为n1、光学胶层120的折射率为n2、低折射率膜层140的折射率为n3，且n1>n2>n3。举例来说，1.5≦n1≦1.7、1.3≦n2≦1.7且1.1≦n3≦1.3。在部分实施例中，光学胶层120的折射率可以为1.3≦n2≦1.5。不过，本实施例不以上述数值为限。在此，低折射率膜层140的折射率低于光学胶层120的折射率，且光学胶层120的折射率低于导光板110的折射率。导光板110与光学胶层120之间的交界处以及光学胶层120及低折射率膜层140的交界处都可能发生全反射。
具体来说，光束L1在光学胶层120与导光板110的交界处的入射角大于临界角时，光束L1可反射回导光板110。反射回来的光束L2可以继续在导光板110中行进。光束L1在光学胶层120与导光板110的交界处的入射角小于临界角时，光束L1可进入光学胶层120。进入光学胶层120的光束L3朝向低折射率膜层140行进时，若光束L3在光学胶层120与低折射率膜层140的交界处的入射角大于临界角，则会被反射回光学胶层120。在光学胶层120内的光束L4可以由底面SB再进入导光板110。因此，在n1>n2>n3的设置下，可减少光从导光板110中射入低折射率的光学胶层120及低折射率膜层140，并让光容易从低折射率的光学胶层120及低折射率膜层140入射回导光板110，使光源模块100具有良好的光利用效率。同时，由于反射回来的光束L2与光束L4都是朝向远离发光元件150的方向行进，这有助于提升光源装置100在远离发光元件150处的发光亮度而达到更均匀的面光源出光效果。
另外，当相邻的两个介质的折射率差值越大的时候，根据司乃耳定律(Snell’sLaw)，临界角的角度会越小，使得越多角度的光可以被全反射。因此，在一实施例中，除了n1>n2>n3外，n1与n2的差值以及n2与n3之间的差值可以根据需要的全反射效果来调整。
以下通过图2至图3说明光源模块的其他实施型态，其中相同或相似的元件以相同或相似的标号表示，以下便不再赘述。图2至图3分别是依照本发明的第二实施例至第三实施例的光源模块的剖面示意图。请参照图2，光源模块200相似于图1的光源模块100，且光源模块200包括导光板210、光学胶层220、反射片230、低折射率膜层240以及发光元件250。导光板210、光学胶层220、反射片230、低折射率膜层240以及发光元件250彼此的配置关系可以参照图1的实施例中导光板110、光学胶层120、反射片130、低折射率膜层140以及发光元件150的配置关系，而不另赘述。不过，图1与图2的实施例两者的主要差异在于，在本实施例的光源模块200中导光板210的折射率约等于光学胶层220的折射率，且光学胶层220的折射率大于低折射率膜层的折射率。也就是说，导光板210的折射率为n1、光学胶层220的折射率为n2、低折射率膜层240的折射率为n3，其关系可表示为n1＝n2>n3，或是n1≈n2>n3。本实施例的光学胶层220材质可为一般光学胶，且折射率落在1.4≦n2≦1.5的范围。光学胶层220的折射率与导光板210的折射率近似，使光可从导光板210进入光学胶层220，然而光在由光学胶层220进入折射率较小的低折射率膜层240时容易形成全反射，而引导光返回导光板210中，藉此提升光的分散性及光的利用率。
请参照图3，光源模块300相似于图1的光源模块100，且光源模块300包括导光板310、光学胶层320、反射片330、低折射率膜层340以及发光元件350。导光板310、光学胶层320、反射片330、低折射率膜层340以及发光元件350彼此的配置关系可以参照图1的实施例中导光板110、光学胶层120、反射片130、低折射率膜层140以及发光元件150的配置关系，而不另赘述。不过，图1与图3的实施例两者的主要差异在于，在本实施例的光源模块300中光学胶层320的折射率约等于低折射率膜层340的折射率，且导光板210的折射率大于光学胶层320的折射率。也就是说，导光板310的折射率为n1、光学胶层320的折射率为n2、低折射率膜层340的折射率为n3，其关系可表示为n1>n2＝n3，或是n1>n2≈n3。本实施例的光学胶层320材质可为低折射率光学胶，且折射率落在1.3≦n2≦1.5的范围。光学胶层320的折射率与低折射率膜层340的折射率近似且导光板310的折射率大于光学胶层320的折射率。如此，光从导光板310中朝向折射率较小的光学胶层320及低折射率膜层340行进时，在导光板310与被全反射的机率较大，因而更有效率的在导光板310内传递。此外，折射进入光学胶层320的光可通过反射片330被反射回导光板310，进而引导光在导光板310中行进，藉此提升光的分散性及光的利用率。
图4呈现在相同发光元件下，光在具有低折射率膜层与不具有低折射率膜层的光源模块的传递效果的示意图。请参照图1及图4，范例光源模块EX与对比光源模块CEX具有相同的发光元件、导光板、反射片与光学胶层的设置关系，且图4呈现出发光元件的设置方位以及光的行进方向D1。具体而言，范例光源模块EX与对比光源模块CEX中，发光元件、导光板、反射片与光学胶层的设置关系可参照图1中发光元件150、导光板110、反射片130与光学胶层120的设置关系。同时，在范例光源模块EX与对比光源模块CEX中，光学胶层的设置厚度皆为50μm。另外，范例光源模块EX具有图1中的低折射率膜层140，而对比光源模块CEX则无。
由图4可知，在相同光源下，在未设置低折射率膜层的对比光源模块CEX下，除了整体的出光亮度较低外，离光源较远处的亮度也有偏低的现象，且出光亮度的分布不平均。在设置低折射率膜层的范例光源模块EX下，整体的出亮度较明亮外，出光亮度的分布也较平均，且明亮的面积明显较为大而呈现较为均匀一致的反射率。
图5是依照本发明第四实施例的显示装置的剖面示意图。请参照图5，上述光源模块100、200、300可应用在显示装置400中。具体地，显示装置400可包括导光板410、光学胶层420、反射片430、低折射率膜层440、发光元件450以及显示面板460。导光板410、光学胶层420、反射片430、低折射率膜层440以及发光元件450彼此的配置关系可以参照图1的实施例中导光板110、光学胶层120、反射片130、低折射率膜层140以及发光元件150的配置关系，而不另赘述。在部分实施例中，显示装置400可还包括配置在导光板410与显示面板460之间的光学膜片470。光学膜片470在显示面板460邻近出光面SE设置，例如显示面板460位于出光面SE上方。光学膜片470可包括扩散片、增亮片(DBEF)以及棱镜片的其中至少一者，但不以此为限。光学膜片470配置在导光板410上具有调整出光波长、出光角度或光行进的方向，进而改善出光的效果，使得导光板410、光学胶层420、反射片430、低折射率膜层440以及发光元件450构成的光源模块具有均匀的出光亮度或出光颜色。
导光板410在进行信赖性测试的过程中如果发生质变或澎润，将会导致设置在导光板410上的光学膜片470无法平贴在导光板410的表面上，而产生卷曲。因此，本实施例的显示装置400可以采用玻璃材质制作导光板410，并将光学膜片470用贴合方式固定在导光板410与显示面板460之间。如此，光学膜片470在测试过程中能稳定地平贴在导光板410，而避免卷曲的现象。本实施例的显示装置400具有良好的光源模块，使得光可以均匀的由出光面SE发出，使显示面板460可以平均的受到光照而有良好的显示质量。
综上所述，在本发明的实施例的光源模块中，导光板、光学胶层与反射片上的低折射率膜层的折射率间的匹配，搭配光学胶层与低折射率膜层的厚度，有助于在导光板、光学胶层与低折射率膜层中相邻两者的交界处形成全反射介面，以更可以有效提高光源模块的光利用率以及出光均匀性。在至少部分实施例中，反射片通过光学胶与导光板贴合，使反射片不需使用额外的基材或外壳体来固定，从而使整体厚度降低。此外，导光板上的光学膜可用贴合的方式固定在导光板上，不易因信赖性测试的热风影响而浮起并导致卷曲。另外，本发明的实施例的显示装置应用上述光源模块而可具有良好的显示质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种光源模块，其特征在于，包括：
一导光板，包括一出光面、与所述出光面相对的一底面以及连接所述出光面与所述底面的一入光面；
一光学胶层，与所述底面接触；
一反射片，包括一反射面，所述反射面面向所述导光板的所述底面；
一低折射率膜层，形成于所述反射面与所述光学胶层之间，其中所述导光板的折射率为n1、所述光学胶层的折射率为n2、所述低折射率膜层的折射率为n3，且n1大于n3而n2不大于n1；以及
一发光元件，设置于所述导光板的一侧，其中所述发光元件朝所述入光面发光。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，n2大于n3。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，n1等于n2。
4.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，n1大于n2。
5.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，n1大于n2。
6.根据权利要求5所述的光源模块，其特征在于，n2等于n3。
7.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，1.5≦n1≦1.7。
8.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，1.3≦n2≦1.7。
9.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，1.1≦n3≦1.3。
10.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述导光板为一玻璃材质导光板。
11.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述导光板为一塑胶材质导光板。
12.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述反射片为一白色反射片或一金属反射片。
13.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述低折射率膜层的厚度落在1μm至50μm的范围。
14.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述低折射率膜层的材质包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、导电氧化物或其组合。
15.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光学胶层的厚度落在5μm至250μm的范围。
16.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光学胶层的厚度落在5μm至50μm的范围。
17.一种显示装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-16任一项所述的光源模块；以及
一显示面板，配置在所述出光面上。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，还包括至少一光学膜片，配置在所述导光板与所述显示面板之间。
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