CN209086621U - 光源模块与显示装置 - Google Patents

Abstract

一种光源模块，包括穿透反射膜、反射腔室以及发光元件。穿透反射膜具有穿透反射面。反射腔室具有反射面。穿透反射面与反射面界定出容置空间。发光元件设置于容置空间中。发光元件具有发光面，且发光面朝向穿透反射面。穿透反射面的反射率随着与发光元件之间的距离递增而对应递减。另，一种显示装置亦被提出。本实用新型提供的光源模块可以用较少的发光元件而提供均匀的面光源。本实用新型提供的显示装置可以使用较少的发光元件而可提供亮度均匀的显示画面。

Description

光源模块与显示装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光源模块与显示装置。

背景技术

在一般的显示装置中，其可借由背光模块提供液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay,LCD)面光源，以使位于显示侧的观察者观赏到影像画面。

然而，为了要使影像画面的亮度均匀度提升，面光源的均匀程度是关键因素。为了能够提供液晶显示面板均匀的面光源，通常会在背光模块内的不同区域设置发光二极管。但，这样的做法使用了较多的发光二极管，也提高了电路布局的复杂度，制造成本难以降低。并且，由于显示装置朝着微型化趋势发展，背光模块的厚度亦需要对应缩减，而厚度的缩减会使得发光二极管发出的光束难以传递到背光模块的边缘区域，造成影像画面中对应于发光二极管的位置的亮度较高，而边缘区域的亮度较低，影像品质低落。

本“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，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本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本实用新型提供一种光源模块，其可以用较少的发光元件而提供均匀的面光源。

本实用新型提供一种显示装置，其可以使用较少的发光元件而可提供亮度均匀的显示画面。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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他目的，本实用新型之一实施例提供一种光源模块，包括穿透反射膜、反射腔室与发光元件。穿透反射膜具有穿透反射面。反射腔室具有反射面。穿透反射面与反射面界定出容置空间。发光元件设置于容置空间中。发光元件具有发光面，且发光面朝向穿透反射面。穿透反射面上的反射率随着与发光元件之间的距离递增而对应递减。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型之一实施例提供一种显示装置，包括上述的光源模块以及显示面板。显示面板设置于光源模块上。

基于上述，在本实用新型的实施例的光源模块与显示装置中，由于穿透反射面的反射率与穿透率系搭配穿透反射膜与发光元件之间的距离来设计，因此在穿透反射膜的不同区域中所对应出射的光束的光强度较为一致，光源模块可提供较为均匀的面光源给显示面板，且显示面板所显示的影像具有良好的显示品质。

为让本实用新型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为本发明的一实施例的显示装置的剖面示意图。

图2为图1中的穿透反射膜与发光元件的剖面示意图。

图3为图1中的一光学功能膜的剖面示意图。

图4为图1中的另一光学功能膜的剖面示意图。

图5示出本实施例的光源模块与一比较实施例的光源模块的俯视示意图。

图6与图7为本发明不同实施例的穿透反射膜的剖面示意图。

具体实施方式

关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。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实用新型。

为了方便说明本实用新型实施例的光源模块与显示装置的架构，光源模块与显示装置可视为处于在方向D1、D2、D3所建构的一三维空间中，其中方向D1、D2、D3两两互为垂直。

图1为本发明的一实施例的显示装置的剖面示意图。图2为图1中的穿透反射膜与发光元件的剖面示意图。图3为图1中的一光学功能膜的剖面示意图。图4为图1中的另一光学功能膜的剖面示意图。

请参照图1，于本实施例中，显示装置200包括光源模块100与显示面板210。显示面板210设置于光源模块100上。光源模块100例如是背光模块(Backlight Module)，且例如是直下式(Direct-type)背光模块。光源模块100适于提供面光源于显示面板210。显示面板210接收面光源后，适于提供影像画面使位于显示侧的使用者OB观赏。光源模块100包括穿透反射膜110、反射腔室120、发光元件130以及多个光学功能膜140。于以下的段落中会详细地说明上述各元件与各元件之间的配置关系。

请参照图1与图2，穿透反射膜110为可使光束中的一部分的光束穿透且使光束中的另一部分的光束反射的光学膜片。穿透反射膜110具有穿透反射面TRS。详细来说，于本实施例中，穿透反射膜110包括透光本体112与多个反射粒子RP(示于图2)。这些反射粒子RP设置于透光本体112中。于本实施例中，透光本体112的材料可为玻璃(Glass)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)或其他具有高透光度的材料，但不局限于此。反射粒子RP的反射率大于70％。于一些实施例中，反射粒子RP的材质例如是金属粒子或白胶粒子，但不局限于此。

请参照图1，反射腔室120为具有反射功能的腔室，其包括腔室本体122与由腔室本体122向两方向(方向D2与方向D2的反方向)延伸的承载部CP。腔室本体122具有反射面RS，且此反射面RS例如是曲面，其中曲面可被设计为抛物面、球面、椭圆球面等不同形状的曲面，本实用新型并不局限于此。于其他实施例中，反射面RS亦可被设计为斜面，本实用新型并不局限于此。承载部CP用以承载穿透反射膜110与这些光学功能膜140。反射腔室120设置于穿透反射膜110的下方，且反射面RS与穿透反射面TRS共同界定容置空间AS。

请参照图1，发光元件130为具有发光功能的光学元件，且设置于容置空间AS中。于本实用新型的实施例中，发光元件130的态样可为发光二极管、有机发光二极管(OrganicLight Emitting Diode,OLED)、激光二极管(Laser Diode)或其他具有发光功能的光学元件，但不局限于此。于本实施例中，发光元件130为发光二极管。发光元件130适于发出一光束B，其中光束的颜色例如是白光、红光、绿光、蓝光或者是其他不同颜色的光束，但不局限于此。发光元件130具有发光面ES，发光面ES朝向穿透反射面TRS。光束B由发光面ES出射于发光元件130。

请参照图1，光学功能膜140泛指具有光学功能的光学膜片。于本实施例中，光学功能膜140可为扩散膜、增亮膜(Brightness Enhancement Film,BEF，或称聚光片、棱镜膜)、穿透膜或者是其他具有不同光学功能的光学膜片，本实用新型并不局限于此。于本实施例中，光学功能膜140的数量为多个，且例如是两个光学功能膜140a、140b，但不局限于此。本领域技术人员可依据其需求以选择性地设置不同功能、数量的光学功能膜。

请参照图1与图3，详细来说，光学功能膜140a为扩散膜，其能使通过此扩散膜的光束散射/扩散，以有效地提升光束的均匀程度。扩散膜内设有多个扩散粒子DP。扩散粒子DP的反射率低于45％，且相较于反射粒子RP来说，其具有较高的透光度。

请参照图1与图4，详细来说，光学功能膜140b为增亮膜。增亮膜包括透光基板142与设置于透光基板142上的多个棱镜144。这些棱镜144往方向D1延伸，并往方向D2排列。棱镜144的尖端SE朝向显示面板210。当光束由下方沿着方向D3入射增亮膜后，光束可借由位于单一棱镜144内的全反射现象、单一棱镜144内的折射现象以及两棱镜144之间的二次反射现象，以集中光束的方向，可增加正视的亮度。

于本实施例中，穿透反射膜110与这些光学功能膜140a、140b两两之间可借由光学胶(Optical Adhesive Layer)胶合，以构成一复合膜CF。于另一实施例中，亦可以使这些光学功能膜140彼此分离，且最靠近穿透反射膜110的光学功能膜140a亦与穿透反射膜110分离，本实用新型并不局限于此。

显示面板210例如是非自发光型的显示面板，且例如是液晶显示面板。显示面板210的操作及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

于以下的段落中会搭配图1至图5来说明穿透反射膜110的穿透反射面TRS与发光元件130的关系以及显示装置200的光学效果。

首先，先介绍穿透反射膜110的穿透反射面TRS与发光元件130的关系。

请参照图1与图2，于本实施例中，穿透反射膜110依据发光元件130与其之间的距离D(如图2所示)可区分为不同的区域R(如图1所示)，且这些区域R分别对应具有不同的光学性质。详细来说，穿透反射膜110的这些区域R所分别对应具有的反射率以及穿透率随着与发光元件130之间的距离D而改变，其中距离D例如是被定义为发光面ES的中心点C与穿透反射面TRS上的任一位置P之间的距离。即，穿透反射面TRS的反射率与穿透率皆为距离D的函数。于本实施例中，穿透反射面TRS的反射率随着距离D递增而对应递减，而穿透反射面TRS的穿透率随着距离D递增而对应递增。也就是说，反射率由穿透反射面TRS中靠近发光元件130的一处沿着远离发光元件130的方向D2递减，而穿透率由穿透反射面TRS中靠近发光元件130一处沿着远离发光元件130的方向D2递增。

请参照图2，于本实施例中，借由设计反射粒子RP于透光本体112内的浓度分布，以实现上述的光学性质设计。具体而言，这些反射粒子RP的浓度随着与发光元件130之间的距离D递增而对应递减。

接着，介绍显示装置200的光学效果。

为了方便说明显示装置200的光学效果，图1中示例性地示出三个不同区域R1～R3以及其分别对应具有的位置P1～P3。在三个位置P1～P3中，位置P1(最靠近发光元件130)的反射率最高且穿透率最低，位置P2(次靠近发光元件130)的反射率次高且穿透率次低，位置P3(最远离发光元件130)的反射率最低且穿透率最高。以上的区域R与位置P的数目仅为了方便说明，本实用新型并不局限于此。

请再参照图1，当发光元件130发出光束B后，光束B首先传递至穿透反射面TRS中的位置P1，而光束B中的一部分TB’穿透穿透反射面TRS，且光束B中的另一部分RB’被穿透反射面TRS反射至反射面RS。

光束RB’传递至反射面RS后，再被反射面RS反射而传递至穿透反射面TRS的位置P2。光束RB’中的一部分TB”穿透穿透反射面TRS，且光束RB’中的另一部分RB”被穿透反射面TRS反射至反射面RS。

光束RB”传递至反射面RS后，再被反射面RS反射而传递至穿透反射面TRS中的位置P3，光束RB”中的一部分TB”穿透穿透反射面TRS且光束RB”中的另一部分RB”’被穿透反射面TRS反射至反射面RS。

应注意的是，以上的光束反射次数与穿透次数分别以三次为示例，但不局限于此，于本实施例中，亦有可能是一次、两次、或者是三次以上，本实用新型并不局限于此。

承上述，在本实施例的显示装置200中，由发光元件130出射的光束B可在穿透反射面TRS与反射面RS之间内部进行多次的反射与穿透，而可从中央区域R1传递至边缘区域R3。由于穿透反射面TRS的反射率随着与发光元件130之间的距离D递增而对应递减，而穿透反射面TRS的穿透率随着与发光元件130的距离D递增而对应递增。

因此，借由上述的设置，可降低由较靠近发光元件130的区域R1所出射的光束TB’的光强度，而可提升由较远离发光元件130的区域R2、R3所出射的光束TB”、TB”’的光强度。因此由穿透反射膜110的不同区域R1～R3所出射的光束TB’、TB”、TB”’的光强度较为一致，光源模块100所能够提供的面光源较为均匀。

接着，出射穿透反射膜110后的光束TB’TB”、TB”’依序经过光学功能膜140a与140b。请参照图1以及图3，光束TB’TB”、TB”’穿透光学功能膜140a(扩散膜)后，可使光束TB’TB”、TB”’均匀地扩散，以使光束TB’、TB”、TB”’所形成的面光源的均匀度提升。

接着，请参照图1以及图4，扩散后的光束TB’、TB”、TB”’再穿透光学功能膜140b(增亮膜)，可使得扩散后的光束TB’、TB”、TB”’在方向D2上的出光角度收敛，而增加光束TB’TB”、TB”’的方向性。

最后，显示面板210接收由光学功能膜140b出射的光束TB’、TB”、TB”’所形成的面光源，而对位于显示侧的使用者OB提供影像画面。

图5示出本实施例的光源模块与一比较实施例的光源模块的俯视示意图。下方表一中示出本实施例的光源模块100的三个位置P_A、P_B、P_C与一比较实施例的光源模块的三个位置P_A’、P_B’、P_C’的辉度与对比度，其中比较实施例的光源模块与光源模块100的差异在于：比较实施例的光源模块不设有穿透反射膜110。

表一

请参照表一，本实施例的光源模块100的位置P_A、P_B、P_C所分别量测到的辉度相较于比较实施例的光源模块10的三个位置P_A’、P_B’、P_C’所分别量测到的辉度稍微下降，其原因是穿透反射膜110内的反射粒子RP会将光束反射至反射面RS，但是辉度下降的程度并不明显。接着，从上述的三个位置中所测得的辉度可以用于计算对比度，其中对比度的计算方式是：

选定区域中的辉度最小值/选定区域中辉度最大值—(1)由式(1)，可以计算出本实施例的光源模块100的对比度为53％(106/201*100％)，而比较实施例的光源模块10的对比度为40％(112/278*100％)，而对比度数值越高，代表此选定区域的亮度较为平均。由此可证明，本实施例的光源模块100相较于比较实施例的光源模块10能够提供均匀的面光源且维持良好的光学效率。

据此，于本实施例的光源模块100中，借由发光元件130并搭配穿透反射膜110与发光元件130之间的距离D来设计穿透反射膜110的光学性质(反射率、穿透率)，以实现提供均匀面光源的效果，而可使位于光源模块100光路下游处的显示面板210显示亮度均匀的影像画面。相较于已知技术，本实施例的光源模块100除了可以提供均匀的面光源外，也可以避免使用较多的发光元件以及复杂的电路设计，其具有较低的制造成本。

并且，由于光束可在穿透反射面TRS与反射面RS之间进行一至多次的反射与透射，增加了往远离发光元件130的方向D2传递的机会，以将光束传递至边缘区域R3，因此本实施例的光源模块100可以以较薄的厚度实现均匀的面光源效果。

此外，应注意的是，于本实施例中，发光元件130的位置位于光源模块100的正中央，于其他的实施例中，亦可以依据实际的需求来改变发光元件130的位置，本实用新型并不局限于此。

在此必须说明的是，以下的实施例沿用上述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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，在此不赘述。

图6与图7为本发明不同实施例的穿透反射膜的剖面示意图。

请参照图6，图6中示出的穿透反射膜110a大致上类似于图2中示出的穿透反射膜110，其主要差异在于：透光本体112a为反射式偏光增亮膜(Dual Brightness EnhancementFilm)，且这些反射粒子RP设置于透光本体112a中。透光本体112a包括多层交替堆迭的第一物质层A1与第二物质层A2，第一物质层A1与第二物质层A2分别具有不同的折射率。

请搭配图1与图6，图6的穿透反射膜110a的光学效果大致类似于图2的穿透反射膜110a的光学效果，其主要差异在于：光束B包括具有第一、第二偏振方向的光束，且这两个偏振方向彼此不同，例如分别是P偏振光与S偏振光。以光束B为范例来说明，当光束B入射穿透反射膜110a时，光束B中具有第一偏振方向的部分光束(P偏振光)穿透。另一方面，具有第二偏振方向的部分光束(S偏振光)反射回反射腔体120的反射面RS，且反射的过程中转换其偏振方向，也就是从第二偏振方向转为第一偏振方向(S偏振光→P偏振光)后，并再次入射穿透反射膜110a而出射于穿透反射膜110a，其他的光束RB’、RB”、RB”’以此类推。反射式偏光增亮膜更进一步提升整体出光的亮度。因此，于一些实施例中，可以将图6的穿透反射膜110a替换如图1、2所示的穿透反射膜110，以进一步提升光源模块100与显示装置200的光学效率。

请参照图7，图7中示出的穿透反射膜110b大致上类似于图2中示出的穿透反射膜110，其主要差异在于：穿透反射膜110b包括透光本体112与金属层ML。金属层ML具有相对的第一表面S1与第二表面S2。第一表面S1为穿透反射面TRS。第二表面S2位于透光本体112与第一表面S1之间。金属层ML的厚度T由第一表面S1与第二表面S2之间的间距所定义。应注意的是，于本实施例中，金属层ML的厚度T足够薄(即此金属层ML为薄金属层)，而可使部分的光束穿透此金属层ML，且部分的光束仍可被金属层ML反射。金属层ML的厚度T随着与发光元件130之间的距离D递增而对应递减。据此，穿透反射膜110b的光学效果亦可以达到类似于穿透反射膜110的光学效果。

综上所述，在本实用新型的实施例的光源模块与显示装置中，由于穿透反射面的反射率随着与发光元件之间的距离递增而对应递减，而穿透反射面的穿透率随着与发光元件的距离递增而对应递增，因此，在穿透反射膜中，可降低较靠近发光元件的区域所出射的光束的光强度，可提高较远离发光元件的区域内所出射的光束的光强度，因此由穿透反射膜的不同区域所出射的光束的光强度较为一致，光源模块所能够提供的面光源较为均匀，因此显示面板可以提供亮度均匀的影像画面。

此外，借由上述的设计，本实用新型的实施例的光源模块与显示装置可借由单一颗且大功率的发光元件而可实现均匀的面光源效果，相较于已知技术，其能够有效地降低发光元件的使用以及避免复杂的电路设计，因此本实用新型的实施例的光源模块与显示装置容易制造，且具有较低的制造成本。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

附图标记说明：

10：比较实施例的光源模块

100：光源模块

110、110a、110b：穿透反射膜

112、112a：透光本体

120：反射腔室

122：腔室本体

130：发光元件

140、140a、140b：光学功能膜

200：显示装置

210：显示面板

A1：第一物质层

A2：第二物质层

AS：容置空间

B、TB’、TB”、TB”’、RB’、RB”、RB”’：光束

C：中心点

CF：复合膜

CP：承载部

D：距离

D1～D3：方向

DP：扩散粒子

ES：发光面

ML：金属层

P、P1～P3、P_A～P_C、P_A’～P_C’：位置

R、R1～R3：区域

RP：反射粒子

RS：反射面

S1：第一表面

S2：第二表面

SE：尖端

T、T_C、T_E：厚度

TRS：穿透反射面。

Claims (12)

1.一种光源模块，其特征在于，所述光源模块包括穿透反射膜、反射腔室以及发光元件，其中：

所述穿透反射膜具有穿透反射面；

所述反射腔室具有反射面，所述穿透反射面与所述反射面界定出容置空间；以及

所述发光元件设置于所述容置空间中，所述发光元件具有发光面，且所述发光面朝向所述穿透反射面，

其中，所述穿透反射面的反射率随着与所述发光元件之间的距离递增而对应递减。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述穿透反射膜包括透光本体与多个反射粒子，且所述多个反射粒子的浓度随着与所述发光元件之间的所述距离递增而对应递减。

3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述多个反射粒子的反射率大于70％。

4.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述透光本体为透光膜或反射式偏光增亮膜。

5.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述穿透反射膜包括透光本体与金属层，所述金属层具有相对的第一表面与第二表面，所述第一表面为所述穿透反射面，所述第二表面位于所述透光本体与所述第一表面之间，

其中，所述金属层的厚度由所述第一表面与所述第二表面之间的间距所定义，且

所述金属层的所述厚度随着与所述发光元件之间的所述距离递增而对应递减。

6.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述穿透反射面上的穿透率随着与所述发光元件之间的所述距离递增而对应递增。

7.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，还包括多个光学功能膜，其中所述穿透反射膜设置于所述多个光学功能膜与所述发光元件之间。

8.根据权利要求7所述的光源模块，其特征在于，所述多个光学功能膜包括扩散膜以及增亮膜，且所述增亮膜设置于所述穿透反射膜与所述扩散膜之间。

9.根据权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述扩散膜包括多个扩散粒子，且所述多个扩散粒子的反射率低于45％。

10.根据权利要求7所述的光源模块，其特征在于，所述多个光学功能膜与所述穿透反射膜两两之间借由光学胶胶合。

11.根据权利要求7所述的光源模块，其特征在于，所述多个光学功能膜彼此分离，且所述多个光学功能膜中最靠近所述穿透反射膜的光学功能膜与所述穿透反射膜分离。

12.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括光源模块以及显示面板，其中：

所述光源模块包括穿透反射膜、反射腔室以及发光元件，其中：

所述穿透反射膜具有穿透反射面；

所述反射腔室具有反射面，所述穿透反射面与所述反射面定义出容置空间；以及

所述发光元件设置于所述容置空间中，所述发光元件具有发光面，且所述发光面朝向所述穿透反射面，

其中，所述穿透反射面上的反射率随着与所述发光元件之间的距离递增而对应递减；以及

所述显示面板设置于所述光源模块上。