TWI708102B - 背光模組 - Google Patents

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Abstract

一種背光模組，包括有發光件、第一導光板及第二導光板。第一導光板設置於發光件上方，第一導光板包括第一槽孔，且第一槽孔位於對應發光件之位置。第二導光板位於發光件與第一導光板之間，第二導光板包括第二槽孔，第二槽孔位於對應發光件之位置，並與第一槽孔連通，第二槽孔之孔徑大於第一槽孔之孔徑。

Description

背光模組
本發明係關於一種背光模組，特別是一種藉由特殊的導光板層疊設計，以提升整體發光均勻度之直下式背光模組。
背光模組為一種可提供點、線或面光源的組件，廣泛地被應用於例如顯示器、發光鍵盤等電子裝置上。如圖1所示，為一種習用的直下式背光模組500。背光模組500包括電路板510、發光件520及導光板530，其中發光件520設置於電路板510上，導光板530則設置在發光件520上方，並且當背光模組500被應用於鍵盤時，導光板530上方並會設置有複數按鍵帽600。
為節省發光鍵盤的製造成本，通常單一發光件520會對應負責提供多顆按鍵帽600出光時所需的光線。然而，發光件520發出的光線的強度會隨著光傳遞距離越遠而逐漸衰減，導致按鍵 帽600會因距離發光件520遠近的不同而有出光亮度不一致的現象產生，造成鍵盤整體發光亮度不均。
為解決此一問題，現有的解決作法是在導光板530的下表面依照距離發光件520的遠近設置不同密度的網點531，即如圖1所示，距離發光件520越遠處，網點531設置時的密度就越高，以使鍵盤整體的發光亮度可達於一致。惟受限於導光板530製程上的極限，網點531設置的密度在達於一定上限後，便無法再配合距離發光件520的遠近而提高了。
本發明之主要目的係在提供一種藉由導光板的特殊的層疊設計，以提升整體發光均勻度之直下式背光模組。
為達成上述之目的，本發明之背光模組包括有發光件、第一導光板及第二導光板。第一導光板設置於發光件上方，第一導光板包括第一受光面、第一槽孔及圍繞該第一槽孔的第一內周面，其中第一受光面面向發光件，且第一槽孔位於對應發光件之位置。第二導光板位於發光件與第一導光板之間，第二導光板包括第二受光面、第二槽孔及圍繞該第二槽孔的第二內周面，其中第二受光面面向發光件，且第二槽孔位於對應發光件之位置，並 與第一槽孔連通，第二槽孔之孔徑大於第一槽孔之孔徑，使得第一受光面之一部分突出於第二內周面，以使發光件所發出的光線自第一受光面的該部分進入第一導光板，並從第二受光面進入第二導光板。
依據本發明另一實施例，本發明之背光模組包括有發光件、第一導光板及第二導光板。第一導光板設置於發光件上方，第一導光板包括第一受光面、第一槽孔及圍繞該第一槽孔的第一內周面，其中第一受光面面向發光件，且第一槽孔位於對應發光件之位置。第二導光板位於發光件與第一導光板之間，第二導光板包括第二受光面、第二槽孔及圍繞該第二槽孔的第二內周面，其中第二受光面面向發光件，且第二槽孔位於對應該發光件之位置，並與第一槽孔連通，第二內周面所圍繞界定出之空間體積大於第一內周面所圍繞界定出之空間體積，使得第一受光面之一部分突出於第二內周面，以使發光件所發出的光線自第一受光面的該部分進入第一導光板，並從第二受光面進入第二導光板。
[本案發明]
1:背光模組
10:電路板
20:發光件
21:出光面
30:第一導光板
31:第一受光面
32:第一槽孔
33:第一內周面
34:第一光點部
35:第一脊線
40:第二導光板
41:第二受光面
42:第二槽孔
43:第二內周面
44:第二光點部
45:第二脊線
50:第三導光板
51:第三受光面
52:第三槽孔
53:第三內周面
54:第三光點部
55:第三脊線
60:頂板
61:受光面
611:反射部
612:散光部
613:頂板光點部
70:反光片
100:第一鍵帽
200:第二鍵帽
300:第三鍵帽
400:第四鍵帽
[先前技術]
500:背光模組
510:電路板
520:發光件
530:導光板
531:網點
600:鍵帽
圖1係一種習用的直下式背光模組之側面剖視示意圖。
圖2係本發明背光模組之第一實施例之側面剖視示意圖。
圖3係本發明背光模組之第二實施例之側面剖視示意圖。
圖4係本發明背光模組之第三實施例之側面剖視示意圖。
圖5係本發明背光模組之第四實施例之側面剖視示意圖。
圖6係本發明背光模組之第五實施例之側面剖視示意圖。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。
以下先請參考圖2係本發明背光模組之第一實施例之側面剖視示意圖。
如圖2所示，在本發明第一實施例中，本發明之背光模組1適用於鍵盤裝置，其中鍵盤裝置設置於背光模組1上方，並包括有第一鍵帽100、第二鍵帽200及第三鍵帽300。背光模組1包括有電路板10、發光件20、第一導光板30、第二導光板40以及第三導光板50。
在本發明第一實施例中，發光件20，例如可為但不限於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，係設置於電路板10上，可在電源(圖未示)供電下發光。發光件20包括出光面21，出光面 21面向鍵盤裝置，發光件20發光時，光線會由出光面21射出，其中垂直出光面21的光線稱為光軸。
在本發明第一實施例中，第一導光板30設置於發光件20上方，第一導光板30包括第一受光面31、第一槽孔32、圍繞第一槽孔32的第一內周面33、設置於第一受光面31且用以破壞全反射的第一光點部34以及位在第一受光面31和第一內周面33交界處的第一脊線35。第一受光面31面向發光件20，且第一槽孔32位於對應發光件20之位置。第一光點部34位於對應第一鍵帽100的位置。
在本發明第一實施例中，第二導光板40與第一導光板30層疊且位在發光件20與第一導光板30之間。第二導光板40包括第二受光面41、第二槽孔42、圍繞該第二槽孔42的第二內周面43、設置於第二受光面41且用以破壞全反射的第二光點部44以及位在第二受光面41和第二內周面43交界處的第二脊線45。第二受光面41面向發光件20，且第二槽孔42位於對應發光件20之位置，並與第一槽孔32相連通。第二槽孔42之孔徑大於第一槽孔32之孔徑，因而第二內周面43所圍繞界定出的空間體積大於第一內周面33所圍繞界定出的空間體積。藉此可使第一受 光面31之一部分會突出於第二內周面43。第二光點部44位於對應第二鍵帽200的位置。
在本發明第一實施例中，第三導光板50與第二導光板40層疊，並位於發光件20與第二導光板40之間，也就是說，第二導光板40位在第一導光板30和第三導光板50之間。第三導光板50包括有第三受光面51、第三槽孔52、圍繞該第三槽孔52的第三內周面53、設置於第三受光面51且用以破壞全反射的第三光點部54以及位在第三受光面51和第三內周面53交界處的第三脊線55。第三受光面51面向發光件20，且第三槽孔52位於對應發光件20之位置，並與第二槽孔42及第一槽孔32連通。第三槽孔52之孔徑大於第二槽孔42之孔徑，因而第三內周面53所圍繞界定出的空間體積大於第二內周面43所圍繞界定出的空間體積。藉此可使第二受光面41之一部分突出於第三內周面53。第三光點部54位於對應第三鍵帽300的位置。
如圖2所示，當光線由出光面21射出後，光線可自第一受光面31突出於第二內周面43的該部分進入第一導光板30，且從第二受光面41突出於第三內周面53的該部分進入第二導光板40，並由第三受光面51進入第三導光板50。
當光線進入第一導光板30、第二導光板40及第三導光板50後，光線會在第一導光板30、第二導光板40及第三導光板50內以全反射方式進行傳遞。當光線分別行進至第一光點部34、第二光點部44及第三光點部54時，第一光點部34、第二光點部44及第三光點部54分別會改變光線反射的角度，破壞全反射條件，而改變光線的傳遞方向。在本實施例中，行進至第一光點部34的光線經改變方向後可穿透第一導光板30，以照射至第一鍵帽100。行進至第二光點部44的光線經改變方向後可穿透第二導光板40，以照射至第二鍵帽200。行進至第三光點部54的光線經改變方向後可穿透第三導光板50，以照射至第三鍵帽300。
由於在本實施例中，光線入射第三受光面51的角度(與第三受光面51之法線所夾之角)最大，故在全反射傳遞時的角度也最大。因此，由第三導光板50的第三光點部54導光給距離發光件20最遠的第三鍵帽300，可以有效減少光線進行全反射傳遞時的能量損耗。同理，由於第二鍵帽200與發光件20的距離大於第一鍵帽100與發光件20的距離，故令第二導光板40的第二光點部44導光給第二鍵帽200(因為相較第一受光面31突出於第二內周面43的該部分，光線在入射第二受光面41突出於第三內周 面53的該部分時的角度較大)，並使第一導光板30的第一光點部34導光給第一鍵帽100，以減少光線全反射時的能量損耗。藉由讓距離發光件20越近的導光板負責導光給距離發光件20越遠的鍵帽，可有效減少光線於導光板內全反射傳遞的能量損耗，進而提升鍵盤裝置的出光亮度，惟本發明設計上並不以此為限。
在本發明第一實施例中，第一槽孔32、第二槽孔42及第三槽孔52均為圓形狀，且三者的圓心位於同一垂直線(發光件20之光軸)上，並且由於第一槽孔32之孔徑小於第二槽孔42，第二槽孔42之孔徑又小於第三槽孔52，因此第一內周面33、第二內周面43及第三內周面53共同所圍繞界定出的空間形狀(即第一槽孔32、第二槽孔42及第三槽孔52所共同形成的空間形狀)會呈現下寬上窄的圓塔狀，且該空間形狀會與發光件20的發光強度在空間中的分布型態(又稱光型)相匹配，或者可以說是第一脊線35、第二脊線45及第三脊線55所連成的拋物面會與發光件20的發光強度在空間中的分布型態相匹配(如圖2中的虛線所示)。藉此，可以確保各導光板30、40、50接收到相同強度或強度相近的光線，進而優化鍵盤裝置的出光均勻度，惟本發明並不以上述設計為限。另外，在本實施例中，發光件20的光型一般來說符合郎伯特 (Lambertian)散射模型或高斯(Gaussian)分布模型，但本發明不以此為限。
此處應注意的是，在其他實施例中，本發明的導光板的數量並不以前揭提到的三片為限，為達成更佳的配光功效或配合特殊規格的鍵盤裝置，也可再設置第四導光板、第五導光板、等更多數量的導光板，但也可只設置第一導光板30和第二導光板40而透過較多的光點部來配光給鍵盤裝置。
接著，請參考圖3為本發明背光模組之第二實施例之側面剖視示意圖。
如圖3所示，在本發明之第二實施例中，和前揭第一實施例不同的是，第一導光板30、第二導光板40及第三導光板50的厚度各不相同，距離發光件20越近的導光板，厚度越厚，故第三導光板50的厚度大於第二導光板40，第二導光板40的厚度又大於第一導光板30。如圖2與圖3所示，原本圖2中的第三導光板50內的光線需經三次全反射才能抵達第三光點部54，但圖3中的第三導光板50內的光線只需一次全反射就能抵達第三光點部54，所以當導光板的厚度增加時，可減少光線在導光板內傳遞時 的全反射次數，因而有利於遠程傳遞，故藉由前揭設計，可使背光模組1提供更大的均勻發光面積。
請參考圖4係本發明背光模組之第三實施例之側面剖視示意圖。
如圖4所示，在本發明第三實施例中，背光模組1包括有電路板10、發光件20、第一導光板30、第二導光板40、第三導光板50、頂板60及反光片70。在本實施例中，電路板10、發光件20、第一導光板30、第二導光板40、第三導光板50的結構、設置及功用均與第一實施例相同，故在此不再重複贅述。頂板60設置於第一導光板30上方，且遮蔽第一槽孔32，並包括有面向發光件20的受光面61。在本實施例中，頂板60的受光面61包含一反射部611，該反射部611位於對應第一槽孔32之位置，用以反射發光件20照射至反射部611的光線。在具體實施上，反射部611可藉由在受光面61塗佈或印刷銀色塗層或白色塗層來實現，但本發明不以此為限。反光片70設置在電路板10的上方，用以反射光線，並具有容置發光件20的破孔。
如圖4所示，利用頂板60的反射部611將第一槽孔32遮蔽，可使與光軸偏離的角度較小的光線被反射至反光片70，再 經由反光片70將該些光線反射回第一導光板30、第二導光板40或第三導光板50中。藉此，可提升發光件20的光能利用率，使背光模組1整體發光輝度被提高。
請參考圖5係本發明背光模組之第四實施例之側面剖視示意圖。
如圖5所示，在本發明第四實施例中，和前揭第三實施例不同的是，鍵盤裝置更包括有第四鍵帽400，且第四鍵帽400與發光件20之距離小於第一鍵帽100與發光件20之距離；頂板60為具有透光性的導光片，頂板60的受光面61包含有鋸齒狀(亦可為波浪狀)凹凸結構的散光部612以及頂板光點部613；另外，在本實施例中，背光模組1不需要設置反光片70。散光部612位於對應第一槽孔32的位置，散光部612用以使發光件20照射至該散光部612的光線散射進入頂板60(第四導光板)中。當光線進入頂板60中後，同樣會以全反射方式在頂板60中進行傳遞。並且，當光線照射到頂板光點部613時，因為頂板光點部613會改變光線反射角度，破壞全反射條件而改變光線傳遞的方向，使得行進至頂板光點部613的光線經改變方向後會穿透頂板60(第四導光板)並照射至第四鍵帽400。因此，在本實施例中，藉由在第一 導光板30上方設置具透光性之頂板60(即第四導光板)，同樣可使與光軸偏離的角度較小的光線有效地被利用，藉以提升發光模組1整體的發光輝度。
最後，請參考圖6係本發明背光模組之第五實施例之側面剖視示意圖。
如圖6所示，在本發明第五實施例中，和前揭第四實施例不同的是，散光部612並非為鋸齒狀(或波浪狀)凹凸結構，而是改以在頂板60的受光面61上塗佈具有散射材料的塗層的方式來實現。藉此方式，同樣可使發光件20照射至散光部612的光線散射進入頂板60(第四導光片)中。
經由上開各實施例說明可知，本發明的背光模組1藉由層疊多片導光板，並利用不同孔徑大小或不同空間體積的槽孔設置，來使發光件發出的光線可經由不同的導光板導引配光給不同遠近的鍵帽。由於各自進入不同導光板的光線在照射到各自導光板上所設置的光點部(或稱網點部)之前，光線能量的損耗已被降至最低，故即使對於光程較遠的鍵帽，也只需設置相對低密度的光點部就可以使其達到足夠強度的發光效果，故能有效解決先前技術所具有的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上實施例，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修飾，皆應為本專利所主張之權利範圍，故本專利之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。
1:背光模組
10:電路板
20:發光件
21:出光面
30:第一導光板
31:第一受光面
32:第一槽孔
33:第一內周面
34:第一光點部
35:第一脊線
40:第二導光板
41:第二受光面
42:第二槽孔
43:第二內周面
44:第二光點部
45:第二脊線
50:第三導光板
51:第三受光面
52:第三槽孔
53:第三內周面
54:第三光點部
55:第三脊線
100:第一鍵帽
200:第二鍵帽
300:第三鍵帽

Claims (11)

  1. 一種背光模組，包括： 一發光件； 一第一導光板，設置於該發光件上方，該第一導光板包括一第一受光面、一第一槽孔及圍繞該第一槽孔的一第一內周面，其中該第一受光面面向該發光件，且該第一槽孔位於對應該發光件之位置；以及 一第二導光板，位於該發光件與該第一導光板之間，該第二導光板包括一第二受光面、一第二槽孔及圍繞該第二槽孔的一第二內周面，其中該第二受光面面向該發光件，且該第二槽孔位於對應該發光件之位置，並與該第一槽孔連通，該第二槽孔之孔徑大於該第一槽孔之孔徑，使得該第一受光面之一部分突出於該第二內周面，以使該發光件所發出的光線自該第一受光面的該部分進入該第一導光板，並從該第二受光面進入該第二導光板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中位於該第一受光面和該第一內周面交界處的一第一脊線與該第二受光面和該第二內周面交界處的一第二脊線所連成的拋物面與該發光件的發光強度在空間中的分布型態相匹配。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一第三導光板，該第三導光板位於該發光件與該第二導光板之間，該第三導光板包括一第三受光面、一第三槽孔及圍繞該第三槽孔的一第三內周面，其中該第三受光面面向該發光件，且該第三槽孔位於對應該發光件之位置，並與該第二槽孔及該第一槽孔連通，該第三槽孔之孔徑大於該第二槽孔之孔徑，使得該第二受光面之一部分突出於該第三內周面，以使該發光件所發出的光線自該第一受光面的該部分進入該第一導光板，從該第二受光面的該部分進入該第二導光板，並從該第三受光面進入該第三導光板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該背光模組適用於一鍵盤裝置，該鍵盤裝置具有一第一鍵帽及一第二鍵帽，該第一鍵帽及該第二鍵帽位於該第一導光板上方，該第一導光板更包括設置於該第一導光板的表面且用以破壞全反射之一第一光點部，以使入射至該第一光點部的光線照射至該第一鍵帽，該第二導光板更包括設置於該第二導光板的表面且用以破壞全反射之一第二光點部，以使入射至該第二光點部的光線照射至該第二鍵帽，該第一鍵帽與該發光件的距離小於該第二鍵帽與該發光件的距離。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，其中該第一導光板的厚度小於該第二導光板的厚度。
  6. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述之背光模組，更包括一頂板，該頂板設置於該第一導光板上方，且遮蔽該第一槽孔，該頂板包括面向該發光件之一受光面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該頂板為一導光片，該受光面包括一散光部，該散光部位於對應該第一槽孔之位置，用以使該發光件照射至該散光部之光線散射進入該導光片中。
  8. 一種背光模組，包括： 一發光件； 一第一導光板，設置於該發光件上方，該第一導光板包括一第一受光面、一第一槽孔及圍繞該第一槽孔的一第一內周面，其中該第一受光面面向該發光件，且該第一槽孔位於對應該發光件之位置；以及 一第二導光板，位於該發光件與該第一導光板之間，該第二導光板包括一第二受光面、一第二槽孔及圍繞該第二槽孔的一第二內周面，其中該第二受光面面向該發光件，且該第二槽孔位於對應該發光件之位置，並與該第一槽孔連通，該第二內周面所圍繞界定出之空間體積大於該第一內周面所圍繞界定出之空間體積，使得該第一受光面之一部分突出於該第二內周面，以使該發光件所發出的光線自該第一受光面的該部分進入該第一導光板，並從該第二受光面進入該第二導光板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其中該第一槽孔與該第二槽孔所共同形成的空間形狀與該發光件的發光強度在空間中的分布型態相匹配。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之背光模組，更包括一頂板，該頂板設置於該第一導光板上方，且遮蔽該第一槽孔，該頂板包括面向該發光件之一受光面。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該受光面包含一反射部，該反射部位於對應該第一槽孔之位置，用以反射該發光件照射至該反射部之光線。
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