TWI406057B - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本發明是有關於一種背光模組，且特別是有關於一種薄型化的背光模組。

現有直下式發光二極體(LED)背光模組，因LED的效率隨著技術的進步而提升，因此可使用較少數量的LED即可達到背光模組所欲提供之光學輝度的要求。然而，因使用LED數量減少，而背光模組厚度不可過厚的限制下，會衍生出背光模組畫面亮暗不均的問題。

一般來說，為了解決背光模組畫面亮暗不均的問題，可於LED上方置放發散透鏡，如此一來可降低背光模組的厚度，而使畫面較為均勻。然而，其整體厚度仍與側入光式LED背光模組厚度相差甚多，其厚度約為側入光式LED背光模組2~3倍。因此，如何有效地降低直下式LED背光模組整體厚度而達到輕薄的目的，並提升與側入光式LED背光模組的競爭力，實為眾人所關注的焦點。

台灣新型專利第M278907號揭露一種背光模組之光源結構具有發光二極體(LED)光源及透鏡體，其中透鏡體覆蓋於LED光源之上。透鏡體具有弧形入光面及弧形出光面，且透鏡體可增大LED光源的出光範圍並提升其照射均勻度。

另外，台灣發明專利第I315413號揭露一背光模組，其包含一具有一第一表面及一相反於第一表面之第二表面的光導板、發光元件、一設置於光導板的第二表面之擴散板及一疊置於擴散板的光束成形板。光束自光學透鏡射出並進入光導板。第一及第二表面可以分別是一擴散表面。

一部份比例的光源可於每一反射過程中經由散射(scattering)而被穿透，並穿過擴散板及光束成形板以使光束分布更為均勻。

台灣專利公開號第201001026號揭露出一種調光部件具有擴散板、擴散薄膜、第一調光薄膜和第二調光薄膜。擴散板為了擴散面發光裝置的光而在表面形成為粗糙面之毛玻璃狀樹脂製板材。導光部件具有透鏡部和在透鏡部周圍形成而具有平面正方形的外形之鍔部。

台灣專利公開號第200937081號揭露一發光單元包括發光二極體光源模組及透鏡結構，其中透鏡結構是配置於發光二極體光源模組上，且包括一透鏡本體。透鏡結構能提升光擴散效果，以使發光單元應用於背光模組時，能避免擴散板的部分區域出現明顯的光班。另外，透鏡結構更包括配置於出光面的微擴散粒子層。微擴散粒子層具有多個微擴散粒子，且微擴散粒子的粒徑是介於1微米至30微米之間。此外，從出光面出射的光線會在微擴散粒子之間產生多次的折射與反射，所以微擴散粒子層能使光線擴散。

台灣專利公開號第200632430號揭露一種發光元件組合體具備光取出透鏡與發光元件(LED)。光取出透鏡具有圓形底面、側面以及頂面，並於底面之中心部配置有發光元件作為面光源。另外，更揭露一面狀光源裝置，包含彩色液晶顯示裝置、具備外側框架的筐體與內側框架。於筐體之內上部，擴散板以間隔片、支架部件安裝於內側框架。擴散板上有擴散片、稜鏡片、偏光轉換片等光學功能片群。

台灣發明專利第I323809號揭露一種背光模組，其包含一光學膜片、複數個用來發射光線至光學膜片上之LED以及複數個透鏡。透鏡用來將其所對應之LED所發出之光強度最大之光線約略投射至光學膜片上對應於LED及與其相鄰之LED之中間位置的位置。

另外，台灣發明專利第I254162號揭露於光源上方式設置透鏡，以使光源所發射的光更為均勻。再者，台灣新型專利第M281249號揭露直下式背光模組包括光源、框架、反射板、擴散板，其中擴散板上有印刷網點以遮蔽光源，達到均勻的出光。此外，台灣專利第588149號揭露擴散板對應光源為最厚部，且兩光源之間為最薄部，光源較強之光線經過厚部會向旁側擴散，較弱之光線經薄部則不會擴散，而可達成均勻的背光。

台灣專利公開號第200804924號揭露一種擴散板具有複數個凸起之勻光單元，其中凸起之勻光單元內含有複數個擴散粒子，藉此以達到出光之均勻度。台灣新型專利第M261716號揭露光擴散板與複數個光源鄰接之入射光表面具有複數個柱狀透鏡，且複數個光源之間距為S，則柱狀透鏡之間距為S/2，柱狀透鏡之結構對應了光源的位置來設計，藉由光線通過柱狀透鏡所產生的折射或反射來改變光線前進的路徑，達成散射光線的效果。

台灣專利公開號第201009395號揭露一直下式背光模組，由數個LED、一反光板、一連續透光織物、一擴散板與數層霧面透光片所組成。透光織物織線間距可依實際使用狀況調整，間距較密者，透光率較差；間距較疏者，透光率較好。透光織物設計為對應LED上方最密，為密部，二LED中間位置最疏，為疏部。織線間距由疏部漸增加至密部。兩垂直方向之透光織線密部的交點即為LED位置。藉由透光織物密部阻擋部分光線，以致通過擴散板之光線能有均勻一致之效果。

台灣發明專利第I278704號揭露直下式背光模組，包括一外框、一反射板、複數個光產生器、一透光織物以及一上擴散板。其中透光織物的作用是代替習知技術的擴散板使用，兼俱遮蔽光產生器和散射光線的效果，可以在不減低背光模組輝度的情況下降低成本。

台灣專利公開號第200506458號揭露光源靠近擴散板之表面部位具有數個相間隔可透出光線之透光段與可遮擋預定量光線之遮光段，遮光段是以白色或黑色高遮光性塗料塗佈成型，每一遮光段具有反射面，光線經反射面反射後射向反光板，再經由反光板將光線反射向擴散板。

台灣專利公開號第200916835號揭露光擴散板具有散射層、第一透光層，散射層與第一透光層的連接處形成一介面，介面的厚度正比於平面光源(發光單元可為LED)入射至散射層的輝度。

美國專利號第7341358號揭露一種照明裝置，光源上方設置有光學元件，光反射面設置於光學元件上方。

本發明提供一種背光模組，其整體厚度較薄。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種背光模組，其包括至少二發光元件、至少二發散透鏡以及一擴散板。發光元件適於提供一光束。發光元件的中心位置與任一相鄰的發光元件的中心位置相距為L。每一發散透鏡對應設置於每一發光元件的上方。擴散板設置於發散透鏡的上方，且面向發散透鏡的擴散板之一表面上設置有多個網點，其中這些網點對應發光元件。擴散板與至少二發光元件的一間距為H，且背光模組滿足0.2<H/L<0.45。

在本發明之一實施例中，位於擴散板上的這些網點沿遠離相對應的發光元件的中心位置由密到疏排列。

在本發明之一實施例中，位於擴散板上的這些網點沿遠離相對應的發光元件的中心位置由疏到密排列。

在本發明之一實施例中，擴散板上劃分至少二網點區塊，其中每一網點區塊對應於每一發光元件，且每一網點區塊上配置有這些網點。在本發明之一實施例中，每一網點區塊的中心位置對應於每一發光元件的中心位置，且位於網點區塊上的這些網點沿著遠離網點區塊的中心位置由密到疏排列。在本發明之另一實施例中，每一網點區塊的中心位置對應於每一發光元件的中心位置，且位於網點區塊內的這些網點的尺寸沿著遠離網點區塊的中心位置由大到小排列。在本發明之另一實施例中，每一網點區塊的中心位置對應於每一發光元件的中心位置，且位於網點區塊內的這些網點的尺寸沿著遠離網點區塊的中心位置由小到大排列。

在本發明之一實施例中，上述的網點的尺寸實質上落在大於等於0.2mm與小於等於0.8mm之間。

在本發明之一實施例中，每一發光元件所提供的光束在通過對應的每一發散透鏡後，光束入射至擴散板之入射角度實質上落在大於等於60度與小於等於80度之間。

在本發明之一實施例中，這些網點的材質與擴散板的材質不同。

在本發明之一實施例中，背光模組更包括一基板，其中上述的發光元件配置於基板上。在本發明之一實施例中，背光模組更包括一反射片，其中反射片配置於基板上並位於發光元件的周邊。

本發明之實施例具有以下至少其中一個優點。將每一發散透鏡對應設置於每一發光元件的上方，並藉由將多個網點設置於面向發散透鏡的擴散板之表面上，如此可使背光模組滿足0.2<H/L<0.45的條件而具有輕薄的優點。此外，背光模組可在降低其整體厚度及使用發光元件的數量較少之情況下，而仍可提供適當的亮度與光均勻度。

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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，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並非用來限制本發明。

圖1為本發明一實施例之背光模組的局部上視圖，而圖2為沿圖1之AA’線所繪示之背光模組的局部剖面示意圖，其中為了方便說明，圖1僅繪示出擴散板及配置其上的網點分佈，而省略了其他可能的膜層及結構。請同時參考圖1與圖2，本實施例之背光模組100包括至少二發光元件112、114、至少二發散透鏡122、124以及一擴散板130。發光元件112、114分別適於提供一光束L1，且發光元件112的中心位置C1與任一相鄰的發光元件114的中心位置C1相距為L。在本實施例中，L的距離例如為37公厘(millimeter,mm)，然本發明不限制於此，其可依使用者需求加以調整。在本實施例中，發光元件112、114是以發光二極體元件作為舉例說明。此外，圖1雖繪示出背光模組100的局部上視圖，且於圖1中發光元件的數量為超過二個，然圖1僅為舉例說明，非用以限定本發明之發光元件的數量。換言之，於一實施例中，發光元件的數量亦可僅為兩個。

另外，發散透鏡122、124分別對應設置於發光元件112、114的上方，如圖2所示。在本實施例中，發散透鏡122、124可使發光元件112、114所提供的光束L1更進一步地被發散，從而使光束L1分別在通過發散透鏡122、124後，光束L1之發散角度可變大，(亦即光束L1照射在擴散板130的區域範圍變大)，也就是光束L1之入射角度θ可變大，如圖3所示，其中圖3為圖2之局部放大圖。舉例而言，本實施例所採用之發散透鏡122、124可使每一發光元件112、114所提供的光束L1在通過對應的每一發散透鏡122、124後，光束L1入射至擴散板130之入射角度θ實質上可落在大於等於60度與小於等於80度之間。在本實施例中，上述的入射角度θ定義為光束L1與擴散板130之法線N1的夾角，如圖3所示。

請繼續參考圖1與圖2，擴散板130設置於發散透鏡122、124的上方，且面向發散透鏡122、124的擴散板130之一表面132上設置有多個網點140，其中這些網點140對應發光元件112、114。另外，擴散板130與至少二發光元件112、114的一間距為H，且背光模組100會滿足0.2<H/L<0.45。

詳細而言，擴散板130相對於發光元件112、114的間距H通常可定義為光束L1傳遞至擴散板130之混光的距離。以光學角度而言，間距H若越大則光束L1在通過擴散板130後會具有較佳的光均勻度，然而，間距H若過大時將造成背光模組100之整體厚度無法獲得有效地降低以及整體出光亮度亦會相對地減弱；間距H若過小卻又會造成背光模組100所提供的背光之光均勻度不佳。因此，為了可有效地降低背光模組100的整體厚度並同時提供較佳的光均勻度，本實施例之背光模組100使用上述的發散透鏡122、124以使發光元件112、114所提供的光束L1之入射角度θ在通過發散透鏡122、124後變大，可先進一步地縮小擴散板130相對於發光元件112、114的間距H，也就是上述所提及的混光距離。

需要說明的是，發光元件112、114所提供的光束L1在經過發散透鏡122、124後，光束L1之入射角度θ會有其極限，即上述入射角度θ會大約落在大於等於60度與小於等於80度之間，因此，相對來說，間距H可進一步地獲得縮減的程度便會有所限制，因而可能產生光均勻度不佳的情況。因此，本實施例主要是藉由將多個網點140設置於面向發散透鏡122、124的擴散板130之表面132上，藉以將光束L1部分反射，以解決間距H在更進一步地縮減時其可能產生的光均勻度不佳的情況，進而可使背光模組100可滿足0.2<H/L<0.45的條件，而具有輕薄的優點。

值得一提的是，由於本實施例採用發散透鏡122、124藉以提高光束L1在傳遞至擴散板130時的入射角度θ，因此任二相鄰的發光元件112、114之間距L便可相對較大，換言之，背光模組100在提供相同的背光面積下可使用數量較少的發光元件112、114而仍可呈現較佳的光均勻度。需要注意的是，背光模組100在使用數量較少的發光元件112、114的情況下，由於本實施例是透過設置多個網點140於擴散板130上，以降低擴散板130相對發光元件112、114的間距H，從而可維持光束L1出射於擴散板130的出光亮度。換言之，本實施例之背光模組100可在降低其整體厚度及使用發光元件112、114的數量較少之情況下，而仍可提供適當的亮度與光均勻度。

以下將進一步地舉例說明位於擴散板130上的網點140之分佈情況與其可能產生的功效。

在圖1與圖2中，位於擴散板130上的這些網點140沿遠離相對應的發光元件112、114的中心位置C1由密到疏排列，如圖2所示。詳細而言，擴散板130上可依據使用者的需求而劃分至少二網點區塊P1，其中每一網點區塊P1會對應於每一發光元件112、114所在位置，且每一網點區塊P1上配置有多個網點140，如圖2所示。其中，關於每一網點區塊P1內之網點140的排列方式可以是採用如圖2所繪示之排列方式，也就是說，每一網點區塊P1的中心位置C2可對應於每一發光元件112、114的中心位置C1，且位於網點區塊P1上的這些網點140會沿著遠離網點區塊P1的中心位置C2由密到疏排列。

進一步地說，由於擴散板130上每一擴散區塊P1的中心位置C2會相對地較靠近發光元件112、114，其光束L1之光強度較高，因此可藉由將網點140之排列方式設置為沿遠離相對應的發光元件112、114的中心位置C1(或遠離網點區塊P1的中心位置C2)由密到疏之排列方式，如圖2所示，從而可在縮減前述之間距H下而避免產生光均勻度不佳的情況。在本實施例中，上述的網點140的材質與擴散板130的材質不同，其中網點140可採用印刷的方式形成於擴散板130上，因此網點140的材質可以為油墨之類的材質，而擴散板130的內部通常會摻有擴散粒子(未繪示)，用以擴散通過其中的光線。

在背光模組100中，上述的網點140的尺寸大小皆為相同，其擴散光束L1以使背光模組100可提供光均勻度較佳的方式是利用網點140的分佈密度來達成。然而，於另一實施例中，亦可採用網點隨著不同位置而具有不同的尺寸大小而使背光模組200在縮短間距H的條件下仍可提供較佳的光均勻度，如圖4所示。

請同時參考圖2與圖4，背光模組200與背光模組100結構相似，惟二者不同處在於，位於網點區塊P1內的這些網點140的尺寸沿著遠離網點區塊P1的中心位置由大到小排列，如圖4所示。詳細而言，由於每一網點區塊P1的中心位置C2對應於每一發光元件112、114的中心位置C1，且擴散板130上每一擴散區塊P1的中心位置C2會相對地較靠近發光元件112、114，其光束L1之光強度較高，因此可藉由將尺寸較大的網點140設置於網點區塊P1的中心位置C2上，並將尺寸較小的網點140設置於遠離網點區塊P1的中心位置C2上，並透過網點140會將光束L1部分反射之原理，而可使背光模組200在間距H縮減時仍可提供較佳的光均勻度。

由於本發明並不限制發散透鏡122、124的形狀與其發散光形，因此在其它未繪示的實施例中，當發散透鏡122、124使發光元件112、114所提供的光束L1更進一步地被發散，直接入射至擴散片130上的光束L1之光強度小於以大角度入射至擴散片130上的光束L1之光強度時，造成照射在擴散板130上之光強度較強的位置並非位於兩發光元件112、114直接入射至擴散片130上的位置，而約略在兩發光元件112、114之間的位置上，因此需調整擴散板130上的這些網點140的排方式，即將網點140之排列方式設置為沿遠離相對應的發光元件112、114的中心位置C1(或遠離網點區塊P1的中心位置C2)由疏到密之排列方式，或將位於網點區塊P1內的這些網點140的尺寸沿著遠離網點區塊P1的中心位置由小到大排列，以提供較佳的光均勻度。因此，擴散板130上的網點140之設計需依使用情況加以調整。此外，網點區塊P1中的網點140的分布外形，例如可以是以同心圓、矩形、星芒形等幾何圖形或以亂數的方式排列(未繪示)，其大致符合上述網點140的分佈密度不同或網點140隨著不同位置而具有不同的尺寸大小的分布情況。

在背光模組100與背光模組200中，上述網點140的尺寸實質上可落在大於等於0.2mm與小於等於0.8mm之間。另外，上述的背光模組100、200更可分別包括一基板150，其中上述的發光元件112、114配置於基板150上，如圖2與圖4所示。在本實施例中，基板150可以是發光二極體的電路基板。

另外，由於網點140會反射部份的光束L1，因此為了提高背光模組100、200的光利用率以使背光模組100、200可提供較佳的背光光強度，因此上述的背光模組100、200更可分別包括有一反射片160，其中反射片160配置於基板150上並位於發光元件112、114的周邊，如圖2與圖4所示。

綜上所述，本發明之實施例可達到下列功效之至少其一。將每一發散透鏡對應設置於每一發光元件的上方，並藉由將多個網點設置於面向發散透鏡的擴散板之表面上，如此可使背光模組100滿足0.2<H/L<0.45的條件，並在具有輕薄的優點下仍可提供均勻度較佳的背光。此外，發散透鏡若是採用可提高光束在傳遞至擴散板時的發散角度，則可使背光模組在提供相同的背光面積下使用數量較少的發光元件而仍可呈現較佳的光均勻度，其中由於本發明的實施例之背光模組是透過設置多個網點於擴散板上，藉以降低了擴散板相對發光元件的間距，因而可維持光束出射於擴散板的出光亮度。換言之，本發明的實施例之背光模組可在降低其整體厚度及使用發光元件的數量較少之情況下，而仍可提供適當的亮度與光均勻度。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。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．．．背光模組

112、114．．．發光元件

122、124．．．發散透鏡

130．．．擴散板

132．．．表面

140．．．網點

150．．．基板

160．．．反射片

L1．．．光束

C1、C2．．．中心位置

P1．．．網點區塊

H．．．間距

L．．．距離

N1．．．法線

θ．．．入射角度

圖1為本發明一實施例之背光模組的局部上視圖。

圖2為沿圖1之AA’線所繪示之背光模組的局部剖面示意圖。

圖3為圖2之局部放大圖

圖4為本發明另一實施例之背光模組的局部剖面示意圖。

100．．．背光模組

112、114．．．發光元件

122、124．．．發散透鏡

130．．．擴散板

132．．．表面

140．．．網點

150．．．基板

160．．．反射片

L．．．距離

L1．．．光束

C1、C2．．．中心位置

P1．．．網點區塊

H．．．間距

Claims (12)

1. 一種背光模組，包括：至少二發光元件，分別適於提供一光束，且該發光元件的中心位置與任一相鄰的該發光元件的中心位置相距為L；至少二發散透鏡，每一該發散透鏡對應設置於每一該發光元件的上方；以及一擴散板，設置於該至少二發散透鏡的上方，且面向該至少二發散透鏡的該擴散板之一表面上設置有多個網點，該些網點對應該至少二發光元件，其中該擴散板與該至少二發光元件的一間距為H，且該背光模組滿足0.2<H/L<0.45。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中位於該擴散板上的該些網點沿遠離相對應的該發光元件的中心位置的方向由密到疏排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該擴散板上劃分至少二網點區塊，每一該網點區塊對應每一該發光元件，且每一網點區塊上配置有該些網點。
4. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中每一該網點區塊的中心位置對應於每一該發光元件的中心位置，且位於該網點區塊上的該些網點沿著遠離該網點區塊的中心位置由密到疏排列。
5. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中每一該網點區塊的中心位置對應於每一該發光元件的中心位 置，且位於該網點區塊內的該些網點的尺寸沿著遠離該網點區塊的中心位置的方向由大到小排列。
6. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中每一該網點區塊的中心位置對應於每一該發光元件的中心位置，且位於該網點區塊內的該些網點的尺寸沿著遠離該網點區塊的中心位置的方向由小到大排列。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些網點的尺寸實質上落在大於等於0.2mm與小於等於0.8mm之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中每一該發光元件所提供的該光束在通過該對應的每一該發散透鏡後，該光束入射至該擴散板之入射角度實質上落在大於等於60度與小於等於80度之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些網點的材質與該擴散板的材質不同。
10. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一基板，該至少二發光元件配置於該基板上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，更包括一反射片，配置於該基板上並位於該至少二發光元件的周邊。
12. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中位於該擴散板上的該些網點沿遠離相對應的該發光元件的中心位置的方向由疏到密排列。