TWI402544B - 導光單元及背光模組 - Google Patents

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TWI402544B
TWI402544B TW097133449A TW97133449A TWI402544B TW I402544 B TWI402544 B TW I402544B TW 097133449 A TW097133449 A TW 097133449A TW 97133449 A TW97133449 A TW 97133449A TW I402544 B TWI402544 B TW I402544B
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Tun Chien Teng
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Description

導光單元及背光模組
本發明是有關於一種光源模組及其光學元件，且特別是有關於一種背光模組(backlight module)及其導光單元(light guide unit)。
圖1為一種習知背光模組的剖面示意圖。請參照圖1，習知背光模組100包括一導光板110、一冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)120、一反射片130及一擴散片(diffusion plate)140。導光板110具有一第一表面112、一相對第一表面112之第二表面114及一連接第一表面112與第二表面114的入光面116。冷陰極螢光燈管120配置於入光面116旁，並適於朝向入光面116發出一光束122。部分光束122a會經由入光面116進入導光板110中，並經由第二表面114上的二氧化鈦(titanium dioxide,TiO2 )網點114a的光擴散作用而被傳遞至反射片130。反射片130會將部分光束122a反射，並使其依序通過第二表面114、第一表面112及擴散片140。另一方面，部分光束122b在進入導光板110之後，會經由二氧化鈦網點114a的光擴散作用而被傳遞至第一表面112，接著部分光束122b會依序通過第一表面112及擴散片140。光束112(包括部分光束112a及112b)在通過擴散片140後，會形成面光源。
當二氧化鈦網點114a是以網版印刷的方式形成於第 二表面114時，二氧化鈦網點114a的尺寸及其間距會無法作得很小。因此，當導光板110的上方不配置擴散片140時，二氧化鈦網點114a所形成的不連續亮點會被肉眼辨識出，而使背光模組100無法形成均勻的面光源。
為了改善不連續亮點被肉眼辨識出的問題，在習知技術中是採用擴散片140將不連續亮點模糊化而達到遮蔽的效果。然而，多使用一片擴散片140會增加成本，且會造成光損失。
本發明提供一種導光單元，其可降低成本，並能將光均勻地導出。
本發明提供一種背光模組，其可降低成本，並能形成均勻的面光源。
本發明之一實施例提出一種導光單元，其包括一導光板及複數個柱狀透鏡(rod lens)。導光板具有一第一表面、一相對第一表面之第二表面及一連接第一表面與第二表面之入光面，其中導光板更具有複數個擴散網點，其位於第二表面。這些柱狀透鏡配置於第一表面上，每一柱狀透鏡沿著一第一方向延伸，並具有在一第二方向上彎曲的一曲面。這些柱狀透鏡沿著第二方向排列。相鄰的這些擴散網點在第一方向上的節距(pitch)小於在第二方向上的節距。
在本發明之一實施例中，第一方向實質上垂直於第二方向。導光板及這些柱狀透鏡可為一體成型，且第一方向實質上垂直於入光面。在本發明之一實施例中，這些柱狀 透鏡構成一柱狀透鏡板，而柱狀透鏡板與導光板為各自成型。這些擴散網點在第二方向上的寬度可隨著遠離入光面而遞增。
在本發明之一實施例中，這些擴散網點的數量密度隨著遠離入光面而遞增。這些擴散網點可構成複數個條狀圖案。每一條狀圖案往遠離入光面的方向延伸，且這些條狀圖案沿著與入光面平行的方向排列。每一條狀圖案的寬度可隨著遠離入光面而遞增。這些柱狀透鏡的這些曲面例如皆為凸面。在本發明之一實施例中，部分這些柱狀透鏡的曲面為凸面，且部分這些柱狀透鏡的曲面為凹面，而這些凸面與這些凹面在第二方向上交替排列。
本發明之另一實施例提出一種背光模組，其包括上述導光單元及一發光元件。發光元件配置於入光面旁。發光元件適於發出一光束，光束會經由入光面進入導光板中，並經由第一表面傳遞至這些柱狀透鏡。
在本發明之一實施例中，背光模組更包括一反射單元，其配置於第二表面的一側，以將光束反射至第一表面。
在本發明之實施例的導光單元中，由於擴散網點在第一方向上的節距小於在第二方向上的節距，且導光單元具有沿著第一方向延伸的柱狀透鏡，因此柱狀透鏡能夠縮小擴散網點在第二方向上的寬度及間距，而使肉眼在透過柱狀透鏡後無法辨識出擴散網點。如此一來，本發明之實施例的肯光模組便能夠形成均勻的面光源。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
下列各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。
第一實施例
圖2A為本發明之第一實施例之背光模組的立體示意圖，圖2B為圖2A之背光模組沿著I－I線的剖面示意圖，而圖2C為圖2A中之導光單元以其第一表面朝前的透視圖。請參照圖2A至圖2C，本實施例之背光模組200包括一導光單元300及一發光元件210。導光單元300包括一導光板310及複數個柱狀透鏡320。導光板310具有一第一表面312、一第二表面314及一入光面316。第一表面312與第二表面314相對，而入光面316連接第一表面312與第二表面314。這些柱狀透鏡320配置於第一表面312。每一柱狀透鏡320沿著一第一方向D1延伸，並具有在一第二方向D2上彎曲的一曲面C。在本實施例中，這些柱狀透鏡320的曲面C皆為凸面，其例如為圓柱面、橢圓柱面或其他形狀的凸面。另外，在本實施例中，第一方向D1實質上垂直於第二方向D2。再者，在本實施例中，導光板310及這些柱狀透鏡320為一體成型，且第一方向D1實質 上垂直於入光面316。
此外，導光板更具有複數個擴散網點318，其位於第二表面314。相鄰的這些擴散網點318在第一方向D1上的節距P1小於在第二方向D2上的節距P2。在本實施例中，這些擴散網點318例如為二氧化鈦網點或其他適於使光擴散的材質所構成的網點。然而，在其他實施例中，擴散網點亦可以是第二表面314上的凹點或凸點。發光元件210配置於入光面316旁。在本實施例中，發光元件210例如為一冷陰極螢光燈管。然而，在其他實施例中，發光元件210亦可以是由複數個發光二極體所組成的發光條或其他適當的發光元件。發光元件210適於發出一光束212，光束212會經由入光面316進入導光板310中，並經由第一表面312傳遞至這些柱狀透鏡320。具體而言，進入導光板310中的光束212中之部分光束212a在傳遞至擴散網點318後，會因擴散網點318的擴散作用而產生光散射現象。在本實施例中，第二表面314的一側可配置有一反射單元220，用以將光束212反射至第一表面312，例如將產生光散射現象的部分光束212a反射至第一表面312，其中反射單元220例如為一反射片。另一方面，光束212中之另一部分光束212b在傳遞至擴散網點318後，會被擴散網點318散射至第一表面312。
在本實施例之導光單元300中，由於柱狀透鏡320具有在第二方向D2上彎曲的曲面C，且擴散網點318在第二方向D2上的節距P2大於在第一方向D1上的節距P1， 因此柱狀透鏡320能夠將擴散網點318因散射光束212所產生的亮點在第二方向D2上的間距縮小至肉眼無法辨識的程度。另外，由於節距P1小於節距P2，因此亦可以使擴散網點318因散射光束212所產生的亮點在第一方向D1上的間距無法被肉眼所辨識。舉例而言，導光板310的厚度T約落在從0.5毫米至5毫米的範圍內，而柱狀透鏡320的節距A約落在從24微米至50微米的範圍內，亦即曲面C的曲率半徑約落在從12微米至25微米的範圍內。按照簡易的透鏡成像公式來估計，柱狀透鏡320的成像放大倍率約落在從0.0016至0.032的範圍內。換言之，透過導光板310上方之柱狀透鏡320成像後，擴散網點318所產生的亮點在第二方向D2上的間距大約只有原來的三十分之一至六百分之一。
如此一來，在導光板310上形成擴散網點318時，便可以使用成本較便宜且所形成之擴散網點及其間距較大的網版印刷法，且背光模組200所產生的面光源亦不會有被使用者以肉眼觀察出離散的亮點之問題。換言之，本實施例之導光單元300能夠均勻地將光束212導出，且可具有較低的成本，因此本實施例之背光模組200能夠形成均勻的面光源，且可具有較低的成本。此外，當導光板310上方欲配置稜鏡片(未繪示)以使面光源較為集中時，由於擴散網點318已經過柱狀透鏡320的作用而不會被肉眼辨識出，因此柱狀透鏡320與稜鏡片之間可以不放置擴散片，如此可進一步降低背光模組200的成本，並減少光損 失。
值得注意的是，本發明並不限定擴散網點318是以網版印刷法形成。在其他實施例中，擴散網點318亦可以用微影蝕刻製程或其他蝕刻方式形成。
在本實施例中，這些擴散網點318在第二方向D2上的寬度W2隨著遠離入光面316而遞增。另一方面，在本實施例中，這些擴散網點318在第一方向D1上的寬度W1則可維持相同。如此一來，有助於導光板310將光束212傳遞至遠離入光面316之處，以使背光模組200能夠提供較為均勻的面光源。
第二實施例
圖3為本發明之第二實施例之背光模組的立體示意圖。請參照圖3，本實施例之背光模組200a與上述背光模組200(請參照圖2A)類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之背光模組200a的導光單元300a中，部分這些柱狀透鏡320a的曲面C1為凸面，且部分這些柱狀透鏡320a’的曲面C1’為凹面，而這些曲面C1與這些曲面C1’在第二方向D2上交替排列。在本實施例中，這些曲面C1與這些曲面C1’構成一個一維正弦曲面。然而，在其他實施例中，曲面C1亦可以是圓柱面、橢圓柱面或其他形狀的凸面，而曲面C1’亦可以是圓柱形凹面、橢圓柱形凹面或其他形狀的凹面。導光單元300a與上述導光單元300(如圖2A所繪示)具有類似的優點與功效，在此不再重述。
第三實施例
圖4為本發明之第三實施例之背光模組的導光單元以其第一表面朝前的透視圖。請參照圖4，本實施例之背光模組的導光單元300b與上述導光單元300(如圖2C所繪示)類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之導光單元300b中，擴散網點318的數量密度隨著遠離入光面316而遞增。如此一來，導光單元300b便能夠將光從遠離入光面316之處導出，以使背光模組能夠提供均勻的面光源。此外，在本實施例中，這些擴散網點318在第一方向D1上的寬度W1’可實質上相同，而這些擴散網點318在第二方向D2上的寬度W2’亦可實質上相同。
第四實施例
圖5為本發明之第四實施例之背光模組的導光單元以其第一表面朝前的透視圖。請參照圖5，本實施例之背光模組的導光單元300c與上述導光單元300(如圖2C所繪示)類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之導光單元300c中，複數個擴散網點318構成複數個條狀圖案319。每一條狀圖案319往遠離入光面316的方向延伸，且這些條狀圖案319沿著與入光面316平行的方向排列，此外，每一條狀圖案319的寬度W3隨著遠離入光面316而遞增，如此有助於導光板310將光傳遞至遠離入光面316之處，以使背光模組能夠提供均勻的面光源。
第五實施例
圖6為本發明之第五實施例之背光模組的立體示意圖。請參照圖6，本實施例之背光模組200d與上述背光模組200(如圖2A所繪示)類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之背光模組200中，這些柱狀透鏡320構成一柱狀透鏡板330，而柱狀透鏡板330與導光板310為各自成型。
第六實施例
圖7A為本發明之第六實施例之背光模組的立體示意圖，而圖7B為圖7A中之導光單元以其第一表面朝前的透視圖。請參照圖7A與圖7B，本實施例之背光模組200e與上述背光模組200d類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之背光模組200e中，第一方向D1’(即每一柱狀透鏡320的延伸方向)與入光面316實質上平行，而第二方向D2’(即這些柱狀透鏡320的排列方向)與入光面316實質上垂直。此外，擴散網點318的分佈亦隨著第一方向D1’與第二方向D2’相較於第五實施例的改變而改變。具體而言，在本實施例中，相鄰的這些擴散網點318在第一方向D1’上的節距P1’小於在第二方向D2’上的節距P2’。另外，在本實施例中，這些擴散網點318在第二方向D2’上的寬度W2”隨著遠離入光面316而遞增。
值得注意的是，在其他實施例中，第一方向與第二方向亦可以是分別實質上平行與垂直入光面，而擴散網點的 數量密度隨著遠離入光面而遞增。或者，第一方向與第二方向分別實質上平行與垂直入光面，而擴散網點構成如第四實施例之複數個條狀圖案。
綜上所述，在本發明之實施例之導光單元中，由於柱狀透鏡具有在第二方向上彎曲的曲面，且擴散網點在第二方向上的節距大於在第一方向上的節距，因此柱狀透鏡能夠將擴散網點因散射光束所產生的亮點在第二方向上的間距縮小至肉眼無法辨識的程度。如此一來，在導光板上形成擴散網點時，便可以使用成本較便宜的網版印刷法，且背光模組所產生的面光源亦不會有被使用者以肉眼觀察出離散的亮點之問題。換言之，本發明之實施例之導光單元能夠均勻地將光束導出，且可具有較低的成本，因此本發明之實施例之背光模組能夠形成均勻的面光源，且可具有較低的成本。
此外，當導光板上方欲配置稜鏡片以使面光源較為集中時，由於擴散網點所產生的亮點已經過柱狀透鏡的作用而不會被肉眼辨識出，因此柱狀透鏡與稜鏡片之間可以不放置擴散片，如此可進一步降低背光模組的成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和 標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
100、200、200a、200d、200e‧‧‧背光模組
110、310‧‧‧導光板
112、312‧‧‧第一表面
114、314‧‧‧第二表面
114a‧‧‧二氧化鈦網點
116、316‧‧‧入光面
120‧‧‧冷陰極螢光燈管
122、212‧‧‧光束
122a、122b、212a、212b‧‧‧部分光束
130‧‧‧反射片
140‧‧‧擴散片
210‧‧‧發光元件
220‧‧‧反射單元
300、300a、300b、300c‧‧‧導光單元
318‧‧‧擴散網點
319‧‧‧條狀圖案
320、320a、320a’‧‧‧柱狀透鏡
330‧‧‧柱狀透鏡板
A、P1、P1’、P2、P2’‧‧‧節距
C、C1、C1’‧‧‧曲面
D1、D1’‧‧‧第一方向
D2、D2’‧‧‧第二方向
T‧‧‧厚度
W1、W1’、W2、W2’、W2”、W3‧‧‧寬度
圖1為一種習知背光模組的剖面示意圖。
圖2A為本發明之第一實施例之背光模組的立體示意圖。
圖2B為圖2A之背光模組沿著I－I線的剖面示意圖。
圖2C為圖2A中之導光單元以其第一表面朝前的透視圖。
圖3為本發明之第二實施例之背光模組的立體示意圖。
圖4為本發明之第三實施例之背光模組的導光單元以其第一表面朝前的透視圖。
圖5為本發明之第四實施例之背光模組的導光單元以其第一表面朝前的透視圖。
圖6為本發明之第五實施例之背光模組的立體示意圖。
圖7A為本發明之第六實施例之背光模組的立體示意圖。
圖7B為圖7A中之導光單元以其第一表面朝前的透視圖。
200‧‧‧背光模組
210‧‧‧發光元件
220‧‧‧反射單元
300‧‧‧導光單元
310‧‧‧導光板
312‧‧‧第一表面
314‧‧‧第二表面
316‧‧‧入光面
320‧‧‧柱狀透鏡
A‧‧‧節距
C‧‧‧曲面
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向

Claims (17)

  1. 一種導光單元，包括：一導光板，具有一第一表面、一相對該第一表面之第二表面及一連接該第一表面與該第二表面之入光面，其中該導光板更具有複數個擴散網點，位於該第二表面；以及複數個柱狀透鏡，配置於該第一表面上，每一該柱狀透鏡沿著一第一方向延伸，並具有在一第二方向上彎曲的一曲面，該些柱狀透鏡沿著該第二方向排列，其中該些擴散網點構成複數個條狀圖案，每一該條狀圖案往遠離該入光面的方向延伸，該些條狀圖案沿著與該入光面平行的方向排列，每一該條狀圖案的寬度隨著遠離該入光面而遞增，且每一該條狀圖案內相鄰的該些擴散網點在該第一方向上的節距小於在該第二方向上的節距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該第一方向實質上垂直於該第二方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該導光板及該些柱狀透鏡為一體成型，且該第一方向實質上垂直於該入光面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該些柱狀透鏡構成一柱狀透鏡板，而該柱狀透鏡板與該導光板為各自成型。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該些擴散網點在該第二方向上的寬度隨著遠離該入光面而遞增。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該些擴散網點的數量密度隨著遠離該入光面而遞增。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中該些柱狀透鏡的該些曲面皆為凸面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之導光單元，其中部分該些柱狀透鏡的該些曲面各為一凸面，且部分該些柱狀透鏡的該些曲面各為一凹面，而該些凸面與該些凹面在該第二方向上交替排列。
  9. 一種背光模組，包括：一導光單元，包括：一導光板，具有一第一表面、一相對該第一表面之第二表面及一連接該第一表面與該第二表面之入光面，其中該導光板更具有複數個擴散網點，位於該第二表面；以及複數個柱狀透鏡，配置於該第一表面上，每一該柱狀透鏡沿著一第一方向延伸，並具有在一第二方向上彎曲的一曲面，該些柱狀透鏡沿著該第二方向排列，其中該些擴散網點構成複數個條狀圖案，每一該條狀圖案往遠離該入光面的方向延伸，該些條狀圖案沿著與該入光面平行的方向排列，每一該條狀圖案的寬度隨著遠離該入光面而遞增，且每一該條狀圖案內相鄰的該些擴散網點在該第一方向上的節距小於在該第二方向上的節距；以及一發光元件，配置於該入光面旁，其中該發光元件適於發出一光束，該光束會經由該入光面進入該導光板中， 並經由該第一表面傳遞至該些柱狀透鏡。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該第一方向實質上垂直於該第二方向。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該導光板及該些柱狀透鏡為一體成型，且該第一方向實質上垂直於該入光面。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該些柱狀透鏡構成一柱狀透鏡板，而該柱狀透鏡板與該導光板為各自成型。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該些擴散網點在該第二方向上的寬度隨著遠離該入光面而遞增。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該些擴散網點的數量密度隨著遠離該入光面而遞增。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該些柱狀透鏡的該些曲面皆為凸面。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中部分該些柱狀透鏡的該些曲面各為一凸面，且部分該些柱狀透鏡的該些曲面各為一凹面，而該些凸面與該些凹面在該第二方向上交替排列。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，更包括一反射單元，配置於該第二表面的一側，用以將該光束反射至該第一表面。
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