CN107831621B - 背光模块及包含其的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光模块及包含其的显示装置，背光模块包含光源装置、反射曲面及腔体。光源装置包含有沿第一方向分布的一或多个光源。反射曲面沿第一方向延伸，并反射光源产生的光线进入腔体。反射曲面具有第一阶曲面及第二阶曲面。第一阶曲面及第二阶曲面是并排设置，分别沿第一方向延伸，并在垂直第一方向的截面上相对光源形成内凹。第二阶曲面较第一阶曲面接近光源装置，且与第一阶曲面共同形成阶梯结构。

Description

背光模块及包含其的显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有反射曲面的背光模块及使用其的显示装置；本发明尤其涉及一种具有阶梯结构设计反射曲面的背光模块及使用其的显示装置。
背景技术
平面及曲面显示装置已被广泛地应用于各式的电子装置之中，例如行动电话、个人穿戴装置、电视、交通工具用主机、个人电脑、数位相机、掌上型电玩等。然而随着解析度、窄边框等规格要求的不断提高，显示装置内的光学设计也随之受到考验。
以液晶显示装置为例，其光学表现通常与设置于显示面板后方的背光模块息息相关。传统上背光模块大致可分为侧光式及直下式两大类型；其中侧光式的背光模块中，有一种类型是在光源出光时先以设置于显示区侧边的凹面反射元件进行反射，以将光线导入显示区下方；再经显示区下方的反射片进行反射而产生背光。然而此一类型的背光模块可能在显示区靠近光源的一侧产生亮带，因而造成使用上的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模块及包含其的显示装置，可减少光源侧局部亮带的状况。
本发明的另一目的在于提供一种背光模块及包含其的显示装置，可减少光源侧产生色偏的状况。
显示装置包含有显示面板及背光模块。显示面板叠合于背光模块上，以接收来自背光模块的光线。背光模块包含光源装置、反射曲面及腔体。光源装置包含有沿第一方向分布的一或多个光源。反射曲面沿第一方向延伸，并与光源装置共同夹成出光口；而腔体则具有入光端朝向出光口，以接收反射曲面反射后的光线。反射曲面具有并排设置的第一阶曲面及第二阶曲面。第一阶曲面沿第一方向延伸，并在垂直第一方向的截面上相对光源形成内凹。第二阶曲面同样沿第一方向延伸，并在垂直第一方向的截面上相对光源形成内凹。第二阶曲面较第一阶曲面接近光源装置，且与第一阶曲面共同形成阶梯结构。第二阶曲面并具有靠近第一阶曲面的第二阶侧缘，第二阶侧缘与第一阶曲面间夹有段差高度。
通过前述的阶梯结构设计，可使自出光口射出的光线中偏向光源装置一端的部分比例降低，因此减少未经反射部反射而直抵腔体出光面的光线比例，从而减轻在腔体出光面接近入光端一侧的光线集中现象。
附图说明
图1为显示装置的实施例元件爆炸图；
图2为显示装置的实施例剖面图；
图3为反射曲面的实施例局部放大示意图；
图4为图3所示实施例的剖面示意图；
图5为反射曲面的另一实施例示意图；
图6为图5所示实施例的剖面示意图；
图7为光源半高全宽张角照射范围的示意图；
图8为另一反射曲面的实施例示意图；
图9为图8所示反射曲面与光源装置配合的实施例示意图；
图10为图8所示实施例的主视图。
附图标记如下：
G 段差高度
10 背光模块
30 显示面板
100 光源装置
110 光源基板
130 光源
131 发光面
133 发光面法线
151 第一照射范围
152 第二照射范围
200 出光口
300 反射曲面
301 基座
310 第一阶曲面
320 第二阶曲面
321 第二阶侧缘
323 第二阶凸台面
325 第二阶凸台
330 段差面
500 腔体
501 入光端
510 反射部
530 光学膜片
610 第一抛物线
620 第二抛物线
具体实施方式
本发明提供一种显示装置及其包含的背光模块。显示装置较佳包含液晶显示面板或电泳显示面板等非自发光性显示面板；且较佳可应用于电脑显示器、电视、监视器及车用主机上。此外，显示装置亦可运用于其他电子装置上，例如作为手机、数位相机及掌上型游乐器等的显示屏幕。
在图1所示的实施例中，显示装置包含有显示面板30及背光模块10。显示面板30叠合于背光模块10上，以接收来自背光模块10的光线。背光模块10包含光源装置100、反射曲面300及腔体500。如图1所示，光源装置100包含有光源基板110及多个光源130。在本实施例中，光源基板110为沿着第一方向X延长为长条状的金属或其他材质散热基板；光源130沿着第一方向X分布设置于光源基板110上。此外，光源130亦可先布设于长条状的软性电路板或印刷电路板上，再通过上述的电路板设置于光源基板110上。在本实施例中，光源130较佳为发光二极管；然而在不同实施例中，光源130亦可以为沿着第一方向X延伸的单一或多个光源，例如阴极射线灯管等。
反射曲面300沿第一方向X延伸，且较佳设置对应于光源130；具体而言，如图2的剖视图所示，反射曲面300较佳设置迎向光源130的发光面131，亦即光源130射出光线的表面。反射曲面300位于光源基板110设置光源130一面的下方，并以平行于第一方向X的一端与光源基板110相连接，但不以此为限。此外，反射曲面300平行于第一方向X且相反于光源基板110的另一端较佳与光源装置100共同夹成出光口200。光源130发出的光线可经过反射曲面300的反射而自出光口200射出。在本实施例中，反射曲面300由基座301所支撑。基座301可以为金属、塑料或其他材料所制成；反射曲面300可以对基座301的表面进行表面处理而形成，或是以其他材料贴附于基座301而形成。
如图1及图2所示，反射曲面300包含有第一阶曲面310及第二阶曲面320。第一阶曲面310及第二阶曲面320分别沿着第一方向X延伸；较佳而言，两者在第一方向X上均为线性分布而无弯曲，但不以此为限。第二阶曲面320较第一阶曲面310接近于光源装置310，换言之，以图2所示的方位而言，在反射曲面300整体形成的坡面上，第二阶曲面320位于较接近坡顶的位置，因此较接近于光源基板110；而第一阶曲面320位于较接近坡脚的位置。在较佳实施例中，基座301连接至光源基板110，而第二阶曲面320的一端与光源基板110靠近甚至连接。
第一阶曲面310及第二阶曲面320均在垂直第一方向X的截面上(例如图2所示的截面)相对于光源130而形成内凹，加上第一阶曲面310及第二阶曲面320均沿着第一方向X延伸。因此第一阶曲面310及第二阶曲面320分别形成为沿第一方向X延伸的开放式的弧面凹槽。此外，第一阶曲面310及第二阶曲面320共同形成阶梯结构，第二阶曲面320较佳相对于第一阶曲面310朝向出光口200凸起或是朝相反方向退缩。如图1及图2所示，第二阶曲面320具有靠近第一阶曲面310的一第二阶侧缘321，第二阶侧缘321较佳平行于第一方向X。第二阶侧缘321与第一阶曲面310间具有段差高度G，其形成前述的阶梯结构。段差高度G大于0，而较佳不大于0.8mm。通过此一设置，可使经反射曲面300反射而出的光线中较偏向出光口200上方(即靠近光源基板110侧)的比例减低。
腔体500较佳由反射部510及光学膜片530所组成。反射部510较佳是连接于反射曲面300相反于光源装置100的一端，而光学膜片530则与反射曲面300对向设置，并较佳与光源基板110相接。光学膜片530较佳可为扩散片、增亮片或其他透光板材。此外，光学膜片530亦可为设于显示面板底面的基板、偏光片或其他透光板材。反射部510及光学膜片530朝向出光口200的一端共同夹成入光端501，入光端501是朝向出光口200，以接受自出光口200射出的光线。光线进入腔体500后较佳是经过反射部510反射而抵达光学膜片530。通过前述的阶梯结构设计，可使自出光口200射出的光线中偏向光学膜片530的部分比例降低，因此减少未经反射部510反射而直抵光学膜片530的光线比例，从而减轻在光学膜片530接近入光端501一侧的光线集中现象。
在图3所示的实施例中，第二阶曲面320相对于第一阶曲面310朝向光源130或出光口200抬升。在本实施例中，以例如铝挤工艺等一体成形工法来形成具有阶梯结构的基座301，再分别以表面处理方式来形成第一阶曲面310及第二阶曲面320。然而在如图1及图2所示的实施例中，亦可以外加的膜片、金属胶带或其他材料贴附于基座301上原本已有的第一阶曲面310上，以形成抬升且具有段差的第二阶曲面320。
此外，如图3所示，反射曲面300还包含有段差面330。段差面330的两端，较佳为平行于第一方向X的相对两端，分别连接于第二阶侧缘321及第一阶曲面310。段差面330与第二阶曲面320共同于第二阶侧缘321处形成凸脊。
在垂直于第一方向X的截面上，例如图4所示的截面，第一阶曲面310的截线实质上为第一抛物线610的一部分，而第二阶曲面320的截线则实质上为第二抛物线620的一部分。第一抛物线610及第二抛物线620较佳具有相同的形状，但在平行光学膜片530延伸的方向上第一抛物线610较第二抛物线620朝向腔体500平移。第一抛物线610具有第一焦点F1，第二抛物线620具有第二焦点F2，第一焦点F1及第二焦点F2的位置不相同。在此较佳实施例中，第一焦点F1及第二焦点F2均落在光源基板110承载光源130的一侧外，第一焦点F1较第二焦点F2远离腔体500。光源130则较佳至少部分位于第一焦点F1上，例如第一焦点F1落于发光面131的中心。然而，在不同实施例中，发光面131亦可部分落于的第一焦点F1及第二焦点F2连线上。通过此一设置，可使得光源130产生的光线经由第一阶曲面310的反射而被送至腔体500的较深处以维持光线分布的均匀性，同时可通过第二阶曲面320的抬升而产生离焦的效果，以减少在光学膜片530近端光线集中的状况。
在图5所示的实施例中，第二阶曲面320相对于第一阶曲面310朝远离光源130或出光口200退缩。在本实施例中，以例如铝挤工艺等一体成形工法来形成具阶梯结构的基座301，再分别以表面处理方式来形成第一阶曲面310及第二阶曲面320。然而在不同实施例中，亦可以外加的膜片、金属胶带或其他材料贴附于基座301上原本已有的第二阶曲面320上，以形成抬升且具有段差的第一阶曲面310。
在垂直于第一方向X的截面上，例如图6所示的截面，第一阶曲面310的截线实质上为第一抛物线610的一部分，而第二阶曲面320的截线则实质上为第二抛物线620的一部分。第一抛物线610及第二抛物线620较佳具有相同的形状，但在平行光学膜片530延伸的方向上第二抛物线620较第一抛物线610朝向腔体500平移。第一抛物线610具有第一焦点F1，第二抛物线620具有第二焦点F2，第一焦点F1及第二焦点F2的位置不相同。在此较佳实施例中，第一焦点F1及第二焦点F2均落在光源基板110承载光源130的一侧外，第二焦点F2较第一焦点F1远离腔体500。光源130则较佳至少部分位于第一焦点F1上，例如第一焦点F1落于发光面131的中心。然而，在不同实施例中，发光面131亦可部分落于的第一焦点F1及第二焦点F2连线上。通过此一设置，可使得光源130产生的光线经由第一阶曲面310的反射而被送至腔体500的较深处以维持光线分布的均匀性，同时可通过第二阶曲面320的退缩而产生离焦的效果，以减少在光学膜片530近端光线集中的状况。
如图7所示，光源130具有半高全宽张角θ。较佳而言，半高全宽张角θ是指在光源130的发射光谱中具有大于或等于其强度峰值一半强度的张角范围。在垂直于第一方向X的截面上，如图7所示的截面，发光面131的截线两端分别相对于发光面法线133以半高全宽张角θ张开第一照射范围151及第二照射范围152。第一照射范围151及第二照射范围152较佳有部分重叠，且均为圆锥形分布，因此在图7所示的截面上均形成为扇形范围。如图7所示，在此截面上，第二阶曲面320的截线完全落入第一照射范围151及第二照射范围152的联集范围内。然而在不同实施例中，第二阶曲面320的截线亦可仅部分落入第一照射范围151或第二照射范围152其中的一的范围内。通过此一设置，可减少光源130所产生较高强度的光线直射光学膜片530前端的状况。
在前述的实施例中，第二阶曲面320为整条长条状而不间断地布设于反射曲面300沿第一方向X上的全长上。然而在图8所示的实施例中，第二阶曲面则可分段布设于反射曲面300沿第一方向X的全长上，而包含有复个第二阶凸台面323。具体而言，基座301朝向光源130的一面上设置有多个第二阶凸台325，第二阶凸台325沿着第一方向X间隔分布，其表面则形成为第二阶凸台面323。
如图9所示，第二阶凸台面323较佳均形成为矩形，相邻两个第二阶凸台面323的形心间具有形心间距P。如前所述，多个光源130沿着第一方向X排列，较佳是以多对一或一对一方式与各第二阶凸台面323相对应，但不以此为限。此外，相邻两个光源130的形心间距为D，比值P/D较佳不大于15，或P不大于200mm。由于在光源130发光面131上各位置的光线色调可能有差异，通过此一设计可维持光学膜片500前缘沿第一方向X上各位置的各色光强度差异在一定范围内，例如小于50％，以减少前端产生亮带及色偏的情形。
在图10所示的实施例中，第二阶凸台面323在第一方向X上具有长度L。长度L与相邻两个第二阶凸台面323的形心间距P的比值L/P较佳不小于0.4，并且小于1；亦即0.4≤L/P＜1。由于在光源130发光面131上各位置的光线色调可能有差异，通过此一设置，可维持光学膜片500前缘各位置的各色光强度差异在一定范围内，例如小于100％，以减少前端过于产生亮带及色偏的情形。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种背光模块，包含：
一光源装置，包含沿一第一方向分布的至少一光源；
一反射曲面，沿该第一方向延伸，并与该光源装置共同夹成一出光口；其中，该反射曲面具有：
一第一阶曲面，沿该第一方向延伸，并在垂直该第一方向的截面上相对该至少一光源形成内凹；以及
一第二阶曲面，沿该第一方向延伸，并在垂直该第一方向的截面上相对该至少一光源形成内凹；
其中，该第二阶曲面较该第一阶曲面接近该光源装置，且与该第一阶曲面共同形成一阶梯结构；该第二阶曲面具有靠近该第一阶曲面的一第二阶侧缘，该第二阶侧缘与该第一阶曲面间夹有一段差高度；以及
一腔体，设置于该光源装置和该反射曲面一侧，该腔体具有一入光端朝向该出光口，该腔体由反射部及光学膜片组成，该反射部连接于该反射曲面相反于该光源装置的一端，该光学膜片与该反射曲面相对设置。
2.如权利要求1所述的背光模块，其中该段差高度大于0而不大于0.8mm。
3.如权利要求1所述的背光模块，其中该第二阶曲面相对于该第一阶曲面朝多个所述光源抬升。
4.如权利要求1所述的背光模块，其中该第二阶曲面相对于该第一阶曲面朝远离多个所述光源的方向退缩。
5.如权利要求1所述的背光模块，其中该第一阶曲面于垂直于该第一方向的截面上的截线实质为一第一拋物线的一部分，该第二阶曲面于该截面上的截线实质为一第二拋物线的一部分，该第一拋物线的焦点与该第二拋物线的焦点不相同。
6.如权利要求5所述的背光模块，其中该光源的至少部分落于该第一拋物线的焦点上。
7.如权利要求1所述的背光模块，其中该光源具有一发光面及一半高全宽张角；于垂直于该第一方向的截面上，该发光面的截线两端分别相对该发光面法线以该半高全宽张角张开一第一照射范围及一第二照射范围，该第二阶曲面的截线至少部分落入该第一照射范围及/或该第二照射范围内。
8.如权利要求7所述的背光模块，其中该第二阶曲面的截线完全落入该第一照射范围及/或该第二照射范围内。
9.如权利要求1所述的背光模块，其中该反射曲面包含一段差面，该段差面的两端分别连接该第二阶侧缘及该第一阶曲面，该段差面与该第二阶曲面共同于该第二阶侧缘处形成一凸脊。
10.如权利要求1所述的背光模块，其中该第二阶曲面包含多个第二阶凸台面沿着该第一方向分布，相邻两个所述第二阶凸台面的形心间距不大于200mm。
11.如权利要求1所述的背光模块，其中该至少一光源包含多个光源，该第二阶曲面包含多个第二阶凸台面沿着该第一方向分布，相邻两个所述第二阶凸台面的形心间距与相邻两个所述光源的形心间距的比值不大于15。
12.如权利要求1所述的背光模块，其中该第二阶曲面包含多个第二阶凸台面沿着该第一方向分布，各该第二阶凸台面在该第一方向上的长度与相邻两个所述第二阶凸台面的形心间距的比值不小于0.4，且小于1。
13.一种显示装置，包含：
如权利要求1至12任一项所述的背光模块；
显示面板，叠合于所述背光模块上，以接收来自所述背光模块的光线。
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