TWI526742B - 曲型背光模組 - Google Patents

Description

曲型背光模組

  本發明係關於一種背光模組，且特別是關於一種曲型背光模組。

  現有之利用液晶面板作為顯像核心的顯示裝置，皆需具備背光模組，背光模組會產生面光源以供液晶面板顯像之用。一般而言，顯示裝置及其背光模組為平面型，但為了因應特定場合的需求，例如展示用或遊藝用的情況，顯示裝置會設計為曲型，相應的，曲型液晶面板則需具備曲型背光模組，以便能產生均勻的面光源。

  請參照第1圖，第1圖為習知曲型背光模組的截面示意圖，曲型背光模組100包括導光板（Light Guide Plate，LGP）110、光源121、第二光源122、擴散片（Diffuser）140、反射片（Reflector）150與稜鏡片（Prism Sheet）160。其中光源121與第二光源122為使用發光二極體作為發光單元的發光組件，此發光組件具有發光面，此發光面毗鄰導光板110側邊的入光面。光源121與第二光源122所產生的光線會由兩側入光面進入導光板110，並經過導光板110、擴散片140、反射片150與稜鏡片160的作用，光線會反覆進行折射與反射以便擴散，經擴散的光線L會透過稜鏡片射出，射出的光線L會再進入曲型液晶面板（未繪示），液晶面板會利用液晶分子和彩色濾光片等元件的作用而呈現影像。其中，光線L會在任意點射出並且射出時的方向係以該點之切平面的法線方向為主，然而，由於曲型背光模組100為曲型結構的關係，而觀看者180的肉眼所見者可虛擬為一視覺平面VP（在第1圖中為圖上方所示的水平觀察面），就觀看者180所見，經擴散的光線L相對於觀看者180並非準直光，因此曲型顯示裝置所呈現的影像會是亮度不均勻的狀態，即此曲型顯示裝置的中央會顯得相對較亮（因射出之光線會直入眼睛），而兩邊卻顯得相對較暗。由此觀之，習知的曲型背光模組並未揭露更進一步的解決方案。

  有鑑於現有技術的不足，本發明的目的在提出一種應用於顯示裝置的曲型背光模組，以期能解決顯示裝置所呈現的影像亮度不均勻的問題。

  為達到上述目的，本發明提出一種曲型背光模組，其係用於顯示裝置中，該曲型背光模組包括導光板、光源與複數導光結構。導光板具有出光面、反射面與入光面，出光面與反射面互相對立設置，入光面夾於出光面與反射面之間且位於導光板的側邊，其中，出光面與反射面為曲面。光源面對入光面設置。該些導光結構分佈於導光板之一側且鄰接反射面，其中，導光結構具有導光面，導光面與反射面夾有一傾斜角，反射面的切平面與水平面夾有一夾角，傾斜角之角度係對應於夾角之角度。

  本發明所提出的一種曲型背光模組，改善了顯示裝置所呈現的影像亮度不均勻的問題，使出光方向更具集中性，並提高了出光效率，同時還可減少光學膜片的使用。

  為讓本發明之目的、特徵和優點能使該領域具有通常知識者更易理解，下文舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

<先前技術>
100‧‧‧曲型背光模組
110‧‧‧導光板
121‧‧‧光源
122‧‧‧第二光源
140‧‧‧擴散片
150‧‧‧反射片
160‧‧‧稜鏡片
180‧‧‧觀看者
VP‧‧‧視覺平面
L‧‧‧光線
<本發明>
200、400、500、600‧‧‧曲型背光模組
210、410、510、610‧‧‧導光板
211‧‧‧出光面
212‧‧‧反射面
213‧‧‧入光面
221、421、521、621‧‧‧光源
222、422、522、622‧‧‧第二光源
230、330、430、530、630‧‧‧導光結構
231、331‧‧‧導光面
232、332‧‧‧斜面
233、333‧‧‧側面
240、440、541、542、640‧‧‧擴散片
250、450、650‧‧‧反射片
660‧‧‧稜鏡片
VP‧‧‧視覺平面
L‧‧‧光線
x₁、x₂、θ‧‧‧角度

第1圖係習知曲型背光模組的截面示意圖。
第2圖係本發明一較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。
第3圖係本發明一較佳實施例之曲型背光模組的局部放大圖。
第4圖係本發明一較佳實施例之導光結構的示意圖。
第5圖係本發明另一較佳實施例之導光結構的示意圖。
第6圖係本發明一較佳實施例之導光結構分佈狀態的示意圖。
第7圖係本發明一較佳實施例之角度θ與角度x₁ 的關係曲線圖。
第8圖係本發明第二較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。
第9圖係本發明第三較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。
第10圖係本發明第四較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。

  請參照第2圖，第2圖為本發明一較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。曲型背光模組200係用於曲型的顯示裝置（未繪示）中，曲型背光模組200包括導光板210、光源221、第二光源222、複數導光結構230、擴散片240與反射片250。光源221設置於導光板210的一側邊，而第二光源222設置於導光板210的另一側邊，且第二光源222與光源221相對設置。其中導光結構230於第2圖中的大小係為了便於示意之故而稍微放大。

  請再同時參照第3圖與第4圖，第3圖為本發明一較佳實施例之曲型背光模組的局部放大圖，其係第2圖左、右兩側的局部放大；第4圖為本發明一較佳實施例之導光結構的示意圖，其移除了其他元件僅保留導光結構以便於說明。導光板210具有出光面211、反射面212與入光面213，出光面211與反射面212互相對立設置，入光面213夾於出光面211與反射面212之間且位於導光板210的側邊，其中，出光面211與反射面212為曲面，且如第2圖所示，曲型背光模組200係中央向上、兩側向下的曲型結構。在本實施例中，入光面213位於導光板210的兩側邊，光源221與第二光源222分別面對入光面213設置。其中，光源221與第二光源222為使用發光二極體（但不以此為限）作為發光單元的發光組件，複數個發光二極體排列成行，該些發光二極體分別具有發光面，該些發光面毗鄰入光面213。

  導光結構230分佈於導光板210之一側且鄰接反射面212，導光結構230為五面體結構。其中，導光結構230具有導光面231、斜面232與兩側面233，導光面231與反射面212夾有一傾斜角，傾斜角的角度為x ₁ ，斜面232的一側連接反射面212而另一側連接導光面231，斜面232與反射面212夾有另一角度x ₂ ，兩側面233互相對立且分別連接導光面231、斜面232與反射面212。反射面212與導光面231交界處的切平面與水平面夾有一夾角，該夾角的角度為θ，傾斜角之角度x ₁ 係對應於夾角之角度θ，亦即，當角度θ改變時，角度x ₁ 會對應改變，已達到較佳的光擴散效果。其主要原理在於，當光源221射出的光線進入導光板210中，配合於角度θ，光源221所射出的光線會以不同的入射角從反射面212穿出，而穿出的光線希望能藉由導光面231達到全反射目的，並使光線反射與折射後會朝向正上方（正對著視覺平面VP）射出，因此在不同的角度θ下會需要具有不同角度x ₁ 的導光面231，依據如此原理調整導光結構230，可達到如第2圖所示，穿過擴散片240之任意位置的光線L，皆為正對著視覺平面VP的方向射出。除此之外，角度x ₂ 為開模時方便進行拔模的角度，因此角度x ₂ 和角度θ無關，在本實施例中，角度x ₂ 維持定值80度。除此之外，曲型背光模組200可省略稜鏡片，減少生產成本。

  在本實施例中，導光面231為梯形；在其他實施例中，導光面亦可為其他種幾何形狀。例如，請參照第5圖，第5圖係本發明另一較佳實施例之導光結構的示意圖，導光結構330同樣具有導光面331、斜面332與兩側面333，其中導光面331為矩形。

  回到第2圖至第4圖所示之曲型背光模組200的實施例，導光面231係朝向遠離反射面212、接近光源221與第二光源222的方向延伸。詳言之，以第2圖所示之方向來看，反射面212的切平面與水平面平行之處形成一分界線，即第3圖所示之反射面212的中央，其中，位於分界線左側與右側的導光結構230係彼此對稱設置，位於左側的導光面231係朝向遠離反射面212、接近分界線左側的光源221的方向延伸；位於右側的導光面231係朝向遠離反射面212、接近分界線右側的第二光源222的方向延伸。在其他實施例中，曲型背光模組亦可僅具有一側光源，該光源鄰接位於導光板一側的入光面，而導光結構則對應於該光源設置，亦即分佈於導光板上的導光結構的導光面，皆朝向遠離反射面、接近該光源的方向延伸。

  請再同時參照第6圖，第6圖係本發明一較佳實施例之導光結構分佈狀態的示意圖。導光結構230呈非規則性的分佈於導光板210上，並且，導光結構230愈接近光源221則分佈密度愈疏，愈遠離光源221則分佈密度愈密。需注意的是，第6圖僅繪示如其前段所述之位於分界線左側、靠近光源221的部份，而未繪示位於分界線右側、靠近第二光源222的部份，右側部份則是當導光結構230愈接近第二光源222分佈密度愈疏，愈遠離第二光源222則分佈密度愈密。換言之，以導光板210整體來看，愈靠近導光板210的中央則導光結構230的分佈愈密，愈靠近導光板210的兩側則導光結構230的分佈愈疏。藉由如此結構，可在光能量較高處降低反射率，相對的在光能量較低處提高反射率，最終使光線分佈更為均勻，提高光學品味。

  請參照第7圖，第7圖係本發明一較佳實施例之角度θ與角度x ₁ 的關係曲線圖，其係以第2圖、第3圖、第4圖與第6圖之曲型背光模組200為例，其為設計過程中，透過實驗所得之最佳化數值的關係曲線，並以此作為導光結構230之角度x ₁ 的設計。在本實施例中，導光板210的曲率為R180mm，導光板210具有入光面213的兩側的切平面與水平面的夾角角度θ為35度，導光板210的中央的切平面與水平面的夾角角度θ為0，且當角度θ為0時，傾斜角角度x ₁ 具有初始值，初始值為41度，但不限於此。其中當夾角角度θ由0開始遞增時，傾斜角角度x ₁ 由41度開始相應遞減。亦即，當導光結構230往光源221或第二光源222靠近時，角度x ₁ 會遞減，導光面231會逐漸向反射面212靠近。

  觀察第7圖的曲線斜率，可知夾角角度θ可分為0到15度與25到30度的第一區間，以及15到25度與30到35度的第二區間，當夾角角度θ於第一區間遞增時，傾斜角角度x ₁ 係依據第一變化率遞減；當夾角角度θ於第二區間遞增時，傾斜角角度x ₁ 係依據第二變化率遞減。所述第一變化率為角度θ每增加5度則角度x ₁ 減少2度，所述第二變化率為角度θ每增加5度則角度x ₁ 減少1度。因此，如上述角度θ與角度x ₁ 的關係曲線可推導出下方所列之關係式：

x ₁ (θ)=41-0.4θ…………0≦θ≦15

x ₁ (θ)=x ₁ (15)-0.2(θ-15)…15<θ≦25

x ₁ (θ)=x ₁ (25)-0.4(θ-25)…25<θ≦30

x ₁ (θ)=x ₁ (30)-0.2(θ-30)…30<θ≦35

  上述之關係曲線與關係式，係本發明一實施例的其中一種最佳化關係，但不限於此。其重點在於，角度θ與角度x ₁ 具有互相對應的關係，亦即導光面會隨著曲型背光模組的曲型結構的不同位置，根據該位置之切平面與水平面（視覺平面或觀察面）之間的夾角變化，而相應的改變導光面與導光板的反射面之間的夾角。下表為本發明實驗所得之角度θ與角度x ₁ 的關係表，其表示了角度θ與角度x ₁ 大致上的對應關係，但不限於此。

角度θ與角度x ₁ 關係表

  請參照第8圖，第8圖係本發明第二較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖。曲型背光模組400包括導光板410、光源421、第二光源422、複數導光結構430、擴散片440與反射片450，曲型背光模組400與曲型背光模組200的差異在於，曲型背光模組400係中央向下、兩側向上的曲型結構，導光結構430的導光面與反射面的夾角亦同樣對應於該處之反射面的切平面與水平面的夾角。

  請參照第9圖，第9圖係本發明第三較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖，曲型背光模組500包括導光板510、光源521、第二光源522、複數導光結構530、擴散片541與542，曲型背光模組500係應用於可雙面顯像的顯示裝置，曲型背光模組500與曲型背光模組200的差異在於，曲型背光模組500為雙面發光的設計，擴散片541之上方與擴散片542之下方分別設置有液晶顯示面板（未繪示），其中導光結構530設置於導光板510的兩側，且導光板510設置有導光結構530的兩面皆為出光面，位於導光板510任一面的導光結構530，其導光面與出光面的夾角亦同樣對應於該處之出光面的切平面與水平面的夾角。

  請參照第10圖，第10圖係本發明第四較佳實施例之曲型背光模組的截面示意圖，曲型背光模組600包括導光板610、光源621、第二光源622、複數導光結構630、擴散片640、反射片650與稜鏡片660，曲型背光模組600與曲型背光模組200的差異在於，曲型背光模組600於擴散片640的上方增加了稜鏡片660，藉此可更進一步的增加曲型背光模組600的出光亮度。

  綜上所述，本發明所提出的一種曲型背光模組，改善了顯示裝置所呈現的影像亮度不均勻的問題，使出光方向更具集中性，並提高了出光效率，同時還可減少光學膜片（如稜鏡片）的使用。

  雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

無

210‧‧‧導光板

211‧‧‧出光面

212‧‧‧反射面

213‧‧‧入光面

221‧‧‧光源

222‧‧‧第二光源

230‧‧‧導光結構

231‧‧‧導光面

232‧‧‧斜面

x₁、x₂、θ‧‧‧角度

Claims (10)

1. 一種曲型背光模組，用於一顯示裝置中，該曲型背光模組包括：
     一導光板，該導光板具有一出光面、一反射面與一入光面，該出光面與該反射面互相對立設置，該入光面夾於該出光面與該反射面之間且位於該導光板的側邊，其中，該出光面與該反射面為曲面；
     一光源，該光源面對該入光面設置；以及
   複數導光結構，該些導光結構分佈於該導光板之一側且鄰接該反射面，其中，該導光結構具有一導光面，該導光面與該反射面夾有一傾斜角，該反射面的切平面與水平面夾有一夾角，該傾斜角之角度係對應於該夾角之角度。
2.  如申請專利範圍第1項所述之曲型背光模組，其中，該導光面係朝向遠離該反射面、接近該光源的方向延伸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，當該反射面的切平面與水平面平行時，該夾角之角度為0且該傾斜角之角度具有一初始值，其中當該夾角之角度由0開始遞增時，該傾斜角之角度由該初始值開始相應遞減。
4. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，該夾角之角度於一第一區間遞增時，該傾斜角之角度係依據一第一變化率遞減；該夾角之角度於一第二區間遞增時，該傾斜角之角度係依據一第二變化率遞減。
5. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，該傾斜角之角度與該夾角之角度的關係式如下：
   x₁ (θ)=41-0.4θ…………0≦θ≦15
   x₁ (θ)=x₁ (15)-0.2(θ-15)…15<θ≦25
   x₁ (θ)=x₁ (25)-0.4(θ-25)…25<θ≦30
   x₁ (θ)=x₁ (30)-0.2(θ-30)…30<θ≦35
     其中，x₁ 為該傾斜角之角度，θ為該夾角之角度。
6. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，該導光面為矩形或梯形。
7. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，該導光結構還具有一斜面與兩側面，該斜面的一側連接該反射面而該斜面的另一側連接該導光面，該兩側面互相對立且分別連接該導光面、該斜面與該反射面。
8. 如申請專利範圍第2項所述之曲型背光模組，其中，該些導光結構愈接近該光源則分佈密度愈疏。
9. 如申請專利範圍第1項所述之曲型背光模組，其中，該入光面分別位於該導光板的相對兩側邊，該反射面的切平面與水平面平行之處形成一分界線，其中，位於該分界線左側的該些導光面係朝向遠離該反射面、接近該分界線左側的光源的方向延伸；位於該分界線右側的該些導光面係朝向遠離該反射面、接近該分界線右側的光源的方向延伸。
10. 如申請專利範圍第1項所述之曲型背光模組，更包含一第二光源，該第二光源設置於該導光板的另一側邊，且與該光源相對設置。