TWI671491B - 背光源組件以及背光模組 - Google Patents
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Abstract
一種背光源組件,包含一基板、一發光元件、一透鏡以及至少一吸光元件。發光元件設置於基板,以在基板上進行發光。透鏡設置於基板上,且覆蓋於發光元件,透鏡具有一主軸、一入光側以及一出光側,主軸通過入光側以及出光側的中心,且主軸通過發光元件,入光側朝向基板,以接收發光元件發出的光線。吸光元件至少於表面部分為吸光材料,吸光元件以主軸為依據,輻射對稱地設置於發光元件的周圍,且吸光元件位於透鏡於基板上的投影範圍之內。
Description
本發明有關於用於液晶面板的直下式背光設計,特別是關於一種背光源組件以及背光模組。
用於液晶面板背光的直下式背光模組中,是以發光二極體(LED)最為點光源,佈置排列反射片上投射光線。點光源會上進一步設置光學透鏡,以改變光路而將點光源轉換為均勻的背光。然而,透鏡設置往往會在透鏡外側或透鏡上方造成光圈或暗紋,而形成亮度不均。
現有改善方式是在透鏡下方的基板上印刷黑點或變更透鏡設計,以改善光圈或暗紋。但印刷黑點或變更透鏡設計的效果,仍有需改善的空間。
在直下式背光模組中,透鏡外側或透鏡上方會形成光圈或暗紋,而造成亮度不均。
鑑於上述問題,本發明提出一種背光源組件,可有效改善光圈或暗紋。
本發明至少一實施例提出一種背光源組件,包含一基板、一發光元件、一透鏡以及至少一發光元件。
發光元件設置於基板,以在基板上進行發光。透鏡覆蓋於發光元件,透鏡具有一主軸、一入光側以及一出光側,主軸通過入光側以及出光側的中心,且主軸通過發光元件,入光側朝向基板,以接收發光元件發出的光線。吸光元件至少於表面部分為吸光材料,吸光元件以主軸為依據,輻射對稱地設置於發光元件的周圍,且吸光元件位於透鏡於基板上的投影範圍之內。
於本發明至少一實施例中,入光側具有一凹陷區,主軸通過凹陷區,且發光元件於基板上的投影,位於凹陷區於基板上的投影範圍之內。
於本發明至少一實施例中,吸光元件不位於凹陷區於基板上的投影範圍內。
於本發明至少一實施例中,透鏡具有多個支撐腳,突出於入光側,並固定於基板。
於本發明至少一實施例中,吸光元件不重疊於支撐腳。
於本發明至少一實施例中,吸光元件是以吸光塗料塗佈於基板上的塗佈標記。
於本發明至少一實施例中,吸光元件為一環。
於本發明至少一實施例中,環為實心環或虛線環。
於本發明至少一實施例中,環的寬度大於0.05mm而小於0.5mm,且環的半徑需小於或等於透鏡半徑。
於本發明至少一實施例中,環的半徑不小於透鏡半徑的0.5倍。
於本發明至少一實施例中,背光源組件具有多個吸光元件,輻射對稱地設置而均勻地分配於發光元件的周圍。
於本發明至少一實施例中,各吸光元件為直線型,以主軸為中心而沿一延伸方向向外延伸。
於本發明至少一實施例中,透鏡相對於主軸具有一透鏡半徑,在延伸方向上,各吸光元件的長度,小於透鏡半徑,而大於1mm。
於本發明至少一實施例中,在垂直於延伸方向的一切線方向上,吸光元件的寬度大於1mm,而小於透鏡的圓周長的0.15倍。
於本發明至少一實施例中,基板表面塗佈高反射係數材料。
於本發明至少一實施例中,各吸光元件為扇形、等腰三角形、弧形或弦月形。
於本發明至少一實施例中,吸光元件的吸光材料為光致發光材料。
於本發明至少一實施例中,背光源組件更包含一背板,基板設置於背板上;以及一反射片,設置於基板之上,且反射片具有至少一開孔,以容置發光元件。
本發明又一實施例提出一種背光模組,包含一基板、多個發光元件、多個透鏡以及多組吸光元件。
多個發光元件以陣列型態設置於基板上,以在基板上進行發光。每一透鏡對應於發光元件其中之一,而覆蓋於對應的發光元件;其中,各透鏡具有一主軸、一入光側以及一出光側,主軸通過入光側以及出光側的中心,且主軸通過發光元件,入光側朝向基板,以接收發光元件發
出的光線。各吸光元件至少於表面部分為吸光材料,每一發光元件對應於一組吸光元件,且每一組吸光元件以主軸為依據,輻射對稱地設置於對應發光元件的周圍,且吸光元件位於對應的透鏡於基板上的投影範圍之內。
於本發明至少一實施例中,相鄰的兩組吸光元件之間,吸光元件採取錯位配置。
於本發明至少一實施例中,在兩個相鄰的發光元件之間定義一假想線段,在假想線段上具有不超過一個吸光元件。
於本發明至少一實施例中,背光模組更包含一背板,基板設置於反射片上;以及一反射片,設置於基板之上,且反射片具有多個開孔,以容置各發光元件。
本發明透過吸光元件輻射對稱地設置於發光元件的周圍,可改善光圈或暗紋。同時,輻射對稱地設置的發光元件,需考量的參數相對較少,主要為相對於主軸的距離及長度,以及相對於切線方向的寬度,較有利於找出吸光元件的最佳化配置。
10‧‧‧背光源組件
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧基板
120‧‧‧發光元件
130‧‧‧透鏡
132‧‧‧入光側
134‧‧‧出光側
136‧‧‧凹陷區
138‧‧‧支撐腳
140‧‧‧吸光元件
150‧‧‧背板
160‧‧‧反射片
162‧‧‧開孔
B‧‧‧假想線段
L‧‧‧長度
R‧‧‧透鏡半徑
C‧‧‧虛線
E‧‧‧延伸方向
W‧‧‧寬度
X‧‧‧主軸
圖1為本發明第一實施例中,背光源組件的剖面圖。
圖2為本發明第一實施例中,背光源組件的俯視圖。
圖3為本發明第一實施例中,局部元件的俯視圖。
圖4為本發明第一實施例中,發光元件、吸光元件以及透鏡的俯視圖,揭示相對尺寸關係。
圖5至圖8為本發明第一實施例中,發光元件、吸光元件以及透鏡的俯視圖,揭示不同型態的吸光元件。
圖9與圖10為本發明第一實施例中,發光元件、吸光元件以及透鏡的俯視圖,揭示不同環型態的吸光元件。
圖11為本發明第二實施例中,背光源組件的剖面圖。
圖12為本發明第三實施例中,背光模組的俯視圖。
圖13與圖14為本發明第三實施例中,發光元件、吸光元件以及透鏡的俯視圖,揭示相鄰發光元件之間的吸光元件配置。
在圖式中,為了清楚起見,放大了部分元件、區域等的寬度。在整份說明書中相同的元件符號表示相同的元件。應當理解,當諸如元件被稱為在另一個元件「上」或「連接到」另一個元件時,其可以直接在另一元件上或與另一元件連接,或者中間元件也可以存在。相反地,當元件被稱為「直接在另一個元件上」或「直接連接到」另一個元件時,不存在中間元件。
應當理解,儘管術語「第一」、「第二」、「第三」等在整份說明書中可以用於敘述各種元件、部件、區域或部分。但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受到這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此,下面討論的「第一元件」、「部件」、「區域」或「部分」可以被稱為第二元件、部件、區域或部分而不脫離本文的教示。
此外,諸如「下」或「底板」和「上」或「頂面」的相對術語可以在本文用於敘述一個元件與另一個元件的關係,如圖所示。應當理解,相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如,如果一個圖式中的裝置翻轉,則被敘述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此,例示性用語「下」可以包括「下」和「上」的取向,取決於圖式的特定取向。
如圖1、圖2以及圖3所示,為本發明第一實施例所揭露的一種背光源組件10,包含一基板110、一發光元件120、一透鏡130以及一或多個吸光元件140。
參閱圖1、圖2及圖3所示。圖3中虛線所示部分為透鏡130,預計設置於基板110上以覆蓋發光元件120以及吸光元件140。如圖所示,基板110是用於作為承載基礎,並且提供必要的電性連結。於一具體實施例中,基板110為印刷電路板,具有印刷銅箔電路,以供電至發光元件120。供電手段不限定於印刷銅箔電路,也可以是其他電連接方式,亦即,基板110不限定於印刷電路板,亦可為一般板體。
如圖1、圖2以及圖3所示,發光元件120可為但不限定於發光二極體芯片(LED),用以作為一點光源。發光元件120設置於基板110上,以在基板110上進行發光。透鏡130設置於基板110上,且覆蓋於發光元件120。
如圖1所示,透鏡130具有一主軸X、一入光側132以及一出光側134。主軸X通過入光側132以及出光側134的中心,且主軸X通過發光元件120。入光側132朝向基板110,用以接收發光元件120發出的光線,
而對光線進行一次折射。光線被出光側134二次折射後,離開透鏡130,並且行進方向朝向主軸X收斂。
如圖1、圖2與圖3所示,入光側132上具有一凹陷區136,且主軸X通過凹陷區136。發光元件120於基板110上的投影,位於凹陷區136於基板110上的投影範圍之內。凹陷區136內部形成內凹的一次曲面,以進行一次折射。此外,透鏡130更具有多個支撐腳138,突出於入光側132,並且以主軸X為依據,輻射對稱地(in a radial symmetry manner)設置,用以固定於基板10。以透鏡130具有三個支撐腳138為例,每一支撐腳138距離主軸X的距離相等,並且每一支撐腳138至主軸X之間可定義一延伸線,相鄰的各延伸線之間的夾角相等(夾角為120度)。
如圖1、圖2與圖3所示,吸光元件140至少於表面部分為吸光材料,使得吸光元件140表面呈現黑色或其他較深的顏色。吸光元件140是以主軸X為依據,輻射對稱地設置於發光元件120的周圍,適度地進行吸光,而改善透鏡130邊緣或外部的光圈或暗紋。
需注意的是,圖1所繪示的吸光元件140,所呈現的厚度僅為例示,並非用以限定其厚度的比例。於一具體實施例中,吸光元件140是以吸光塗料塗佈於基板110上的塗佈標記,其厚度相對於其他元件的厚度相對小。所稱塗佈不限定於以筆、刷進行,還包含網印、噴墨列印、轉印等以塗料製作標記的方式。於背光源組件10只有一個吸光元件140的場合,所稱輻射對稱地設置即為吸光元件140為一實心線所形成的封閉圖形,例如一環。於背光源組件10具有多個吸光元件140的場合,所稱輻射對稱地設置可使多個吸光元件140均勻地分配於發光元件120的周圍。此
外,為了避免基板110其他部分吸光,基板110表面具有較高的反射係數(高於吸光元件140的反射係數),例如於基板110表面塗佈白色或其他淺色的高反射係數材料,使基板110表面呈現白色。
如圖3所示,原則上,吸光元件140位於透鏡130於基板110上的投影範圍之內,且不位於透鏡130的凹陷區136於基板110上的投影範圍內。此外,吸光元件140也不重疊於透鏡130的支撐腳138。以圖3為例,背光源組件10具有三個吸光元件140,且透鏡130具有三個支撐腳138。由基板110上方觀察之,各吸光元件140皆通過相鄰的支撐腳138之間,而不重疊於支撐腳138。同時,吸光元件140是由凹陷區136的外側輻射狀地向透鏡130的邊緣延伸,但是不超過透鏡130的邊緣。
再以圖3及圖4為例,吸光元件140為直線型,例如印刷於基板110的黑色直線,以主軸X為中心向外沿一延伸方向E延伸,且透鏡130於基板110上的投影大致為圓形,使得透鏡130相對於主軸X具有一透鏡半徑R。在延伸方向E上,吸光元件140的長度L,小於透鏡半徑R,而大於1mm。在垂直於延伸方向E的一切線方向上,吸光元件140的寬度W大於1mm,而小於透鏡130的圓周長的0.15倍。
如圖5至圖8所示,直線型(黑色直線)的吸光元件140僅為一範例,吸光元件140也可以是其他型態。圖5所示的吸光元件140為扇形,扇形的尖端指向主軸X,且扇形是輻射對稱地設置於發光元件120的周圍。圖6所示的吸光元件140為一等腰三角形,等腰三角形的頂角指向主軸X,且等腰三角形是輻射對稱地設置於發光元件120的周圍。圖7與圖8
所示的吸光元件140為弧形或弦月形,等效半徑的延伸線通過主軸X,弧形或弦月形是輻射對稱地設置於發光元件120的周圍。
原則上,吸光元件140形狀並不限定,只需要吸光元件140形狀相同,同時輻射對稱地設置於發光元件120的周圍,使得吸光元件140均勻地環繞發光元件120即可。如此一來,多個吸光元件140的吸光效果會較為均勻,而不會使吸光效果具有特定的方向性。
如圖9及圖10所示,若將圖7中的弧形數量增加,並縮小弧長,就會形成一虛線環。此一虛線環可視為單一吸光元件140,或是多個吸光元件140的集合。若將圖7中的弧形進一步延伸弧長至互相連接,就會形成一實線環,以作為單一吸光元件140。原則上,圖9及圖10的環不重疊於透鏡130的支撐腳138,且環的圓心位於主軸X上。環的寬度大於0.05mm而小於0.5mm,環的半徑需小於或等於透鏡半徑R(使發光元件120在基板110上投影,位於透鏡130於基板110上的投影範圍之內),而不小於透鏡半徑R的0.5倍,以確保作為吸光元件140的環可以有效吸光。
一般而言,環的寬度越大,則環的半徑越小。以圖10的實線環,以環寬度為0.35mm時,環的半徑在等於0.625倍的透鏡半徑R時有較佳的均光效果。當環寬度減少至0.15mm,則環的半徑需增加至0.75倍的透鏡半徑R。但當實線環置換為虛線環時,環的半徑則需要再加大,例如環寬度為0.2mm的虛線環,環的半徑需增加至0.8倍的透鏡半徑R。
吸光元件140的吸光材料,並不必然是全頻譜吸光的黑色,也可以是針對特定頻譜範圍吸光的其他顏色。例如,因折射率差異,發光組件周遭可能出現光源色不均所產生的黃環。此時,吸光元件140的吸光
材料可以改為藍色,例如將黑色直線、黑色虛線環或黑色實線環,改為藍色直線、藍色虛線環或藍色實線環,即可抑制藍光以外的顏色光,而改善光源色不均所產生的黃環。
此外,吸光元件140的吸光材料,不必然是單純吸光,也可以是吸光後受激發發出其他頻譜光線的材料。例如,於一具體實施例中,吸光元件140的吸光材料為光致發光材料,例如量子點材料(quantum dot material)、磷光材料(phosphor material)或螢光材料(fluorescent material),可受藍光激發產生白光。此時,發光元件120只要挑選可發出單色光(藍光)的藍光光源,即可改善色亮度不均的光環。
再參閱圖1所示,背光源組件10還包含有背板150及反射片160。背板150用於作為一顯示裝置的一部分,基板110設置於其上,藉以使得背光源組件10結合於基板110而形成一背光模組100。背光模組100再進一步結合顯示介質(例如液晶面板)、驅動電路以及前框,即可組成顯示裝置。反射片160設置於基板110之上,且反射片160具有至少一開孔162,以容置發光元件120。於第一實施例中,開孔162的半徑大於透鏡半徑R。因此,透鏡130的支撐腳138固定於基板110上,且吸光元件140也是設置於基板110上。在這種情況下,基板110表面至少對應於開孔162的部份,必須塗上白色塗料或反射材料,以維持反射片160上有均勻的反射效果。
再參閱圖11所示,為第二實施例所揭露的一種發光源組件,開孔162的半徑小於透鏡130的半徑,僅大致能容置發光元件120。此時,透鏡130的支撐腳138是固定於反射片160或基板10,而吸光元件140
也是設置於反射片160上。於此實施例中,反射片160可以視為基板10的一部分,也就是基板10包含了基底層以及反射層,反射層設置開孔162以暴露出局部的基底層。
參閱圖12所示,為本發明第三實施例所揭露的一種背光模組100,包含一基板110、多個發光元件120、多個透鏡130以及多組吸光元件140。基板110、多個發光元件120、多個透鏡130以及多個吸光元件140的技術細節,大致與前述實施例相同,以下不再贅述。
如圖12所示,多個發光元件120以陣列型態設置於基板110上,特別是二維矩形陣列。每一透鏡130對應於一發光元件120,而覆蓋於對應的發光元件120上。
如圖12所示,每一發光元件120對應於一組吸光元件140,每一組吸光元件140的數量相同,且發光元件120型態相同。每一發光元件120於至少於表面部分為吸光材料,使得吸光元件140表面呈現黑色或其他較深的顏色。吸光元件140是以主軸X為依據,輻射對稱地設置於發光元件120的周圍。為了簡化圖式,圖12中的透鏡130已予以簡化,透鏡130的具體細節請參閱第一或第二實施例。
如圖12、圖13與圖14所示,為了避免吸光元件140的吸光效果集中加成,相鄰的兩組吸光元件140之間,吸光元件140採取錯位配置,以避免兩個吸光元件140直接相鄰,而在兩個發光元件120之間形成集中吸光的區塊。也就是說,在兩個相鄰的發光元件120之間定義一假想線段B,在假想線段B上具有不超過一個吸光元件140。如圖13所示,假想線段B上不設置任何發光元件120,如圖14所示,假想線段B上只有一個發光元
件120。此一假想線段B可以是連接在橫向上的兩個相鄰的發光元件120,也可以是在縱向上連接兩個相鄰的發光元件120。這樣就可以避免在假想線段B中點的周遭,例如虛線C所通過的區域,形成一集中吸光效果。
參閱圖1以及圖12所示,圖1、圖2及圖3的背光源組件10於以擴展為陣列後,即為圖12的背光模組100。亦即背光模組100還包含有背板150及反射片160。背板150用於作為一顯示裝置的一部分,基板110設置於其上,藉以使得背光源組件10結合於基板110而形成一背光模組100。背光模組100再進一步結合顯示介質(例如液晶面板)、驅動電路以及前框,即可組成顯示裝置。如前述實施例所示,反射片160設置於基板110之上,且反射片160具有多個開孔162,以容置發光元件120。開孔162的半徑可大於或小於大於透鏡半徑R。依據開孔162與透鏡半徑R的大小關係,可決定支撐腳138及吸光元件140設置於基板110或設置於反射片160上,相關技術手段請參閱第一實施例與第二實施例,以下不再贅述。
本發明透過吸光元件140輻射對稱地設置於發光元件120的周圍,可適度地進行吸光而改善光圈或暗紋。同時,輻射對稱地設置的發光元件120,需考量的參數相對較少,主要為相對於主軸的距離及長度,以及相對於切線方向的寬度,較有利於找出吸光元件140的最佳化配置。
Claims (21)
- 一種背光源組件,包含:
一基板;
一發光元件,設置於該基板,以在該基板上進行發光;
一透鏡,覆蓋於該發光元件,該透鏡具有一主軸、一入光側以及一出光側,該主軸通過該入光側以及該出光側的中心,且該主軸通過該發光元件,該入光側朝向該基板,以接收該發光元件發出的光線;以及
至少一吸光元件,至少於表面部分為吸光材料,該吸光元件以該主軸為依據,輻射對稱地設置於該發光元件的周圍,且該吸光元件位於該透鏡於該基板上的投影範圍之內。 - 如請求項1所述的背光源組件,其中,該入光側具有一凹陷區,該主軸通過該凹陷區,且該發光元件於該基板上的投影,位於該凹陷區於該基板上的投影範圍之內。
- 如請求項1所述的背光源組件,其中,該吸光元件不位於該凹陷區於該基板上的投影範圍內。
- 如請求項1所述的背光源組件,其中,該透鏡具有多個支撐腳,突出於該入光側,並固定於該基板。
- 如請求項4所述的背光源組件,其中,該吸光元件不重疊於該些支撐腳。
- 如請求項1所述的背光源組件,其中,該吸光元件是以吸光塗料塗佈於該基板上的塗佈標記。
- 如請求項6所述的背光源組件,其中,該吸光元件為一環。
- 如請求項7所述的背光源組件,其中,該環為實心環或虛線環。
- 如請求項8所述的背光源組件,其中,該環的寬度大於0.05 mm而小於0.5 mm,且該環的半徑小於或等於一透鏡半徑。
- 如請求項9所述的背光源組件,其中,該環的半徑不小於該透鏡半徑的0.5倍。
- 如請求項6所述的背光源組件,其中,該背光源組件具有多個吸光元件,輻射對稱地設置而均勻地分配於該發光元件的周圍。
- 如請求項11所述的背光源組件,其中,各該吸光元件為直線型,以該主軸為中心而沿一延伸方向向外延伸。
- 如請求項12所述的背光源組件,其中,該透鏡相對於該主軸具有一透鏡半徑,在該延伸方向上,各該吸光元件的長度,小於該透鏡半徑,而大於1 mm。
- 如請求項12所述的背光源組件,其中,在垂直於該延伸方向的一切線方向上,該吸光元件的寬度大於1 mm,而小於該透鏡的圓周長的0.15倍。
- 如請求項10所述的背光源組件,其中,各該吸光元件為扇形、等腰三角形、弧形或弦月形。
- 如請求項1所述的背光源組件,其中,該吸光元件的吸光材料為光致發光材料。
- 如請求項1所述的背光源組件,更包含:
一背板,該基板設置於該背板上;以及
一反射片,設置於該基板之上,且該反射片具有至少一開孔,以容置該發光元件。 - 一種背光模組,包含:
一基板;
多個發光元件,以陣列型態設置於該基板上,以在該基板上進行發光;
多個透鏡,每一該透鏡對應於該些發光元件其中之一,而覆蓋於該對應的該發光元件;其中,各該透鏡具有一主軸、一入光側以及一出光側,該主軸通過該入光側以及該出光側的中心,且該主軸通過該發光元件,該入光側朝向該基板,以接收該發光元件發出的光線;以及
多組吸光元件,各該吸光元件至少於表面部分為吸光材料,每一該發光元件對應於一組該吸光元件,且每一該組吸光元件以該主軸為依據,輻射對稱地設置於對應該發光元件的周圍,且該些吸光元件位於對應的該透鏡於該基板上的投影範圍之內。 - 如請求項18所述的背光模組,其中,相鄰的兩組該吸光元件之間,該些吸光元件採取錯位配置。
- 如請求項19所述的背光模組,其中,在兩個相鄰的該些發光元件之間定義一假想線段,在該假想線段上具有不超過一個吸光元件。
- 如請求項18所述的背光模組,更包含:
一背板,該基板設置於該反射片上;以及
一反射片,設置於該基板之上,且該反射片具有多個開孔,以容置各該發光元件。
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