TWI772923B - 反射結構、背光模組及顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種反射結構、背光模組及顯示裝置。反射結構配置以反射複數個發光單元所發出之光線。反射結構包含底部以及複數個側壁部。側壁部立設於底部上。側壁部分別對應環繞發光單元,且每一個發光單元所發出之光線可射向其所對應之側壁部之反射面而反射出光。任二相鄰之側壁部之間有一間距P,每一個側壁部具有高度H1,且間距P與高度H1滿足一不等式,不等式為:
Description
本揭露是有關於一種光學膜片結構及其應用,且特別是有關於一種反射結構及其在背光模組與顯示裝置之應用。
一般用於直下式背光模組的光源主要包含基板以及數個等間距陣列於基板上的發光二極體,這些從發光二極體所產生的光線可進一步透過光學膜片混合而形成面光源。
然而,請參照圖1,圖1為使用現有之光源之背光模組之輝度模擬圖。由圖1可知,因發光二極體以等間距陣列的方式排列,若其出光的光線沒有均勻混光的話,容易在相鄰之發光二極體之間產生格狀亮線B1,這會導致背光模組的外觀看起來亮度不均勻。
因此,本揭露之一目的是在提供一種反射結構,其除了可反射並導引發光單元所發出之部分光線外,並可使相鄰之發光單元所發出之部分斜射光線充分混合,以提升整體發光單元之出光均勻度。
根據本揭露之上述目的,提出一種反射結構。此反射結構配置以反射複數個發光單元所發出之光線。反射結構包含底部以及複數個側壁部。側壁部立設於底部上,其中側壁部分別對應環繞至少一發光單元,且每一個發光單元所發出之光線可射向其所對應之側壁部之反射面而反射出光。其中,任二相鄰之側壁部之間有一間距P,每一個側壁部具有高度H1,且間距P與高度H1滿足一第一不等式,第一不等式為:
。其中,θ為每一個發光單元具有之半光強度發射角 (half light-intensity angle)之互餘角度。
依據本揭露之一實施例,上述之θ為30度。
依據本揭露之一實施例,上述之側壁部是透過複數個連接部互相連接,其中每一個連接部為一平面。
依據本揭露之一實施例,上述之側壁部是透過複數個連接部互相連接,其中每一個連接部為弧面。
依據本揭露之一實施例,上述之底部、側壁部、以及連接部為共同形成之一體結構。
依據本揭露之一實施例,上述之每一個反射面是相對其對應之發光單元沿著遠離發光單元的方向傾斜。
依據本揭露之一實施例,上述之每一個側壁部具有頂部。任二相鄰之側壁部之反射面延伸形成交接處。其中上述之頂部的位置是低於交接處的位置。
依據本揭露之一實施例,上述之每一個發光單元之發光光場符合朗伯特(Lambertian)分布,每一個發光單元所發出之光線中包括第一部分光線,第一部分光線是通過側壁部的頂部上方。
依據本揭露之一實施例,上述之每一個發光單元所發出之光線中更包括第二部分光線。第二部分光線是朝向側壁部發射,且第二部分光線經側壁部反射後朝向發光單元的上方出光。
依據本揭露之一實施例,上述之第一部分光線於朗伯特光場的發射角度落於65度至80度及-65度至-80度,包含端點值。
根據本揭露之上述目的,另提出一種背光模組。此背光模組包含光源、上述之反射結構、以及至少一光學膜片。光源包含基板以及複數個陣列於基板上之發光單元。上述之反射結構設置在基板上。光學膜片設置在光源與反射結構之上方。
依據本揭露之一實施例,上述之反射結構的底部具有複數個透光孔,發光單元經透光孔朝向反射結構的側壁部以及至少一光學膜片發出光線。
根據本揭露之上述目的,另提出一種顯示裝置。顯示裝置包含上述之背光模組以及顯示面板。顯示面板設置在背光模組上方。
由上述可知,本實施方式之反射結構主要是參考發光單元之半光強度發射角與側壁部的高度及間距來設計,故反射結構的側壁部除了可反射發光單元所產生之部分光線而向上出光外,亦可讓發光單元所產生之部分光線直接通過側壁部的頂部上方,藉此可避免格狀亮線的產生,以提升背光模組與顯示裝置之出光均勻度。
請參照圖2,其係繪示依照本揭露之一實施方式之一種顯示裝置之裝置示意圖。本實施方式之顯示裝置100主要包含背光模組200及顯示面板300,顯示面板300設置在背光模組的上方。其中,背光模組200主要包含光源210、反射結構220以及至少一光學膜片230。反射結構220配置以反射發光單元212所發出之光線,光學膜片230設置在光源210與反射結構220之上方,配置以均勻化來自光源210直接射出之光線以及由光源210射向反射結構220而被反射之光線。
如圖2所示,光源210包含基板211以及複數個發光單元212,其中發光單元212陣列於基板211上。在一例子中,發光單元212可指單顆發光結構或為單一發光群組。舉例而言,單一發光群組是由多個單顆發光結構群聚排列所形成之群組,且每個發光群組陣列於基板211上。反射結構220設置在光源210的基板211上。反射結構220包含複數個反射單元220a,每一個反射單元包含底部221及側壁部222。側壁部222立設於底部221上,且側壁部222分別對應環繞至少一個發光單元212。在圖2所示之實施例中,反射結構220可以是獨立的片狀結構疊置於光源210的基板211上。在其他實施例中,反射結構220亦可直接成型在光源210的基板211上,也就是說,本發明之反射結構220並不以所在構件為限,只要能夠在發光單元212周圍形成具有反射功能之結構都可作為本發明之反射結構。在一實施例中,每一個反射單元220a的底部221具有對應發光單元212數量及位置的透光孔221a,每一個發光單元212經所對應的透光孔221a朝向側壁部222與光學膜片230發出光線。具體而言,每一個側壁部222具有反射面(例如反射面222a及反射面222c),且反射面222a及222c是相對其對應之發光單元212沿著遠離發光單元212的方向傾斜。藉此,每一個發光單元212所發出之光線可射向其所對應之側壁部222之反射面222a及222c,進而被反射面222a及222c反射並向上出光。以圖2為例,發光單元212a所發出之光線可射向反射面222a,而被反射面222a反射而向上出光;且發光單元212b所發出之光線可射向反射面222c,而被反射面222c反射而向上出光。此外,本實施例中的底部221也具有反射功能,可將發光單元212向上發出而被光學膜片230射回之光線,再次向上反射出光。
在一實施例中,反射單元220a的側壁部222是透過複數個連接部223互相連接,其中每一個連接部223可為一平面或一弧面。其中,反射結構220的底部221、側壁部222、以及連接部223為共同形成之一體結構。具體而言,每一個連接部223主要是連接於相鄰之側壁部222的頂部222b之間,且透過連接部223之平面或弧面的非尖頂設計,可讓發光單元212所產生之部分光線直接通過其上方。具體而言,如圖2所示,若將任二相鄰之側壁部222的反射面(例如反射面222a及反射面222c)假想延伸相接會形成一虛擬的交接處A1,側壁部222的頂部222b的位置是低於此交接處A1的位置。這表示,相鄰側壁部222的反射面222a與222c並沒有延伸至交接處A1相接形成尖頂,而是透過平面或弧面的連接部223互相連接。藉此,發光單元212所產生的光線的部分光線可斜射通過側壁部222的頂部222b上方,而不會被反射面222a與222c反射。相反地,如果相鄰側壁部222的反射面222a與222c直接延伸至交接處A1形成為尖頂設計,則會增加光線於側壁部222的頂部222b被反射的光量,進而導致如圖1所示之格狀亮線B1的現象發生。因此,藉由兩相鄰反射單元220a中連接側壁部222的非尖頂連接部223的設計,使通過相鄰側壁部222的頂部222b上方的光線可在交接處A1附近的位置混合並通過光學膜片230,故可避免習知背光模組產生之格狀亮線的現象發生,進而達到提升整體背光模組200之出光均勻度的功效。
在本實施例中,任二相鄰之側壁部222之間有間距P,每一個側壁部222具有高度H1,且間距P與高度H1滿足第一不等式,第一不等式為:
。其中,θ為每一個發光單元212具有之半光強度發射角 (half light-intensity angle)之互餘角度。如此,藉由限制每一個側壁部222的頂部222b的高度H1,進而確保兩相鄰反射單元220a之間的連接部223高度為低於前述交接處A1的設計,特別是非尖頂的設計可以減少兩相鄰發光單元212所射出之光線於前述交接處A1上方交錯集中而導致的亮線問題。在一些實施例中,間距P與高度H1亦可滿足第二不等式,第二不等式為:
。其中
為5度至20度,包含端點值。其中
為每一個發光單元212朝向其對應之側壁部222的頂部222b上方發射之部分光線的出光角度。
請同時參照圖2及圖3,其中圖3係繪示依照本揭露之一實施方式之一種光源之出光光場分布圖。在一實施例中,發光單元212的發光光場是符合朗伯特(Lambertian)分布,一般而言,朗伯特光場的發光光源212的光強度發射角為-60至60度之間(即每一個發光單元212具有之半光強度發射角之互餘角度θ為30度),而藉由第二不等式的
為5度至20度的限制,可以確保兩相鄰朗伯特光場中光強度最強的光線,不會在前述交接處A1附近被過度反射而產生光集中效果,導致的亮線問題。
請再次參照圖2,透過本發明之反射結構220的設計,每一個發光單元212所發出之光線經反射結構220作用下可概分為第一部分光線L1及第二部分光線L2。其中,發光單元212所發出之第一部分光線L1可通過側壁部222的頂部222b上方,且發光單元212所發出之第二部分光線L2則是朝向側壁部222發射,且可被側壁部222反射後朝向發光單元212的上方射出。在一特定實施例中,第一部分光線L1於朗伯特光場的發射角度落於65度至80度及-65度至-80度,包含端點值時,第一部分光線L1不會被側壁部222反射而能與相鄰發光單元的第一部分光線L1混光。另一方面,發光單元212所發出之光線中的第二部分光線L2則是朝向側壁部222發射,且經側壁部222反射後朝向發光單元212的上方射出的光線。也就是說,第二部分光線是超出第一部分光線的角度範圍以外,且介於正負90度之內。以圖2的發光單元212b為例,發光單元212b所產生之第二部分光線L2的光發射角度是大於第一部分光線L1發射角度(不包含極限值)且小於90度的光線。
藉此,發光單元212a所發出之第一部分光線L1與相鄰之發光單元212b所發出之第一部分光線L1均不會被反射面222a與222c反射,而可直接通過側壁部222的頂部222b上方,故可減少部分光線被反射的光量。因此,相較於習知具有尖頂設計的反射結構的輝度模擬圖(如圖1),本揭露的反射結構220可避免光線過度集中在頂部222b上方,故可改善習知亮線問題(如圖4)。
請參照同時參照圖1及圖4,其中圖4為使用本揭露之一實施方式之一種背光模組之輝度模擬圖。相較於圖1所示之現有之光源之背光模組之混光效果,使用本實施方式之反射結構的背光模組比較不會產生格狀亮線的情形,代表混光效果較好。具體而言,本實施方式之反射結構主要是參考發光單元之半光強度發射角與側壁部的高度及間距來設計,故反射結構的側壁部除了可反射發光單元所產生之部分光線而向上出光外,亦可讓發光單元所產生之部分光線直接通過側壁部的頂部上方,進而在側壁部的頂部上方產生混光效果,藉此可避免格狀亮線的產生,藉以提升背光模組與顯示裝置之出光均勻度。
100:顯示裝置
200:背光模組
210:光源
211:基板
212發光單元
212a:發光單元
212b:發光單元
220:反射結構
220a:反射單元
221:底部
221a:透光孔
222:側壁部
222a:反射面
222b:頂部
222c:反射面
223:連接部
230:光學膜片
300:顯示面板
A1:交接處
B1:格狀亮線
H1:高度
L1:第一部分光線
L2:第二部分光線
P:間距
θ:發光單元之半光強度發射角之互餘角度
發光單元之部分光線的出光角度
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:
圖1為使用現有之光源之背光模組之輝度模擬圖;
圖2係繪示依照本揭露之一實施方式之一種顯示裝置之裝置示意圖;
圖3係繪示依照本揭露之一實施方式之一種光源之出光光場分布圖;以及
圖4為使用本揭露之一實施方式之一種背光模組之輝度模擬圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:顯示裝置
200:背光模組
210:光源
211:基板
212:發光單元
212a:發光單元
212b:發光單元
220:反射結構
220a:反射單元
221:底部
221a:透光孔
222:側壁部
222a:反射面
222b:頂部
222c:反射面
223:連接部
230:光學膜片
300:顯示面板
A1:交接處
H1:高度
L1:第一部分光線
L2:第二部分光線
P:間距
θ:發光單元之半光強度發射角之互餘角度
θ':發光單元之部分光線的出光角度
Claims (13)
- 一種反射結構,配置以反射複數個發光單元所發出之光線,其中該反射結構包含:一底部;以及複數個側壁部,立設於該底部上,其中該些側壁部分別對應環繞該些發光單元,且每一該些發光單元所發出之光線可射向其所對應之該側壁部之一反射面而反射出光;其中該些側壁部是透過複數個非尖頂的連接部互相連接;其中任二相鄰之該些側壁部之間有一間距P,每一該些側壁部具有一高度H1,且該間距P與該高度H1滿足一 第一不等式,該第一不等式為:;其中,θ為每 一該些發光單元具有之半光強度發射角(half light-intensity angle)之互餘角度;其中該間距P與該高度H1滿足一第二不等式,該第二 不等式為:;其中θ'為5度至20度,包含 端點值。
- 如請求項1所述之反射結構,其中θ為30度。
- 如請求項1所述之反射結構,其中每一該些連接部為一平面。
- 如請求項1所述之反射結構,其中每一該些 連接部為一弧面。
- 如請求項3或4所述之反射結構,其中該底部、該些側壁部、以及該些連接部為共同形成之一體結構。
- 如請求項1所述之反射結構,其中每一該些反射面是相對其對應之該發光單元沿著遠離該發光單元的方向傾斜。
- 如請求項6所述之反射結構,其中每一該些側壁部具有一頂部;任二相鄰之該些側壁部之該些反射面延伸形成一交接處;其中該頂部的位置低於該交接處的位置。
- 如請求項7所述之反射結構,其中每一該些發光單元之發光光場符合朗伯特(Lambertian)分布,每一該些發光單元所發出之光線中包括一第一部分光線,該第一部分光線是通過該側壁部的該頂部上方。
- 如請求項8所述之反射結構,其中每一該些發光單元所發出之光線中更包括一第二部分光線,該第二部分光線是朝向該側壁部發射,且該第二部分光線經該側 壁部反射後朝向該發光單元的上方出光。
- 如請求項8所述之反射結構,其中該第一部分光線於朗伯特光場的發射角度落於65度至80度及-65度至-80度,包含端點值。
- 一種背光模組,包含:一光源,包含一基板以及複數個陣列於該基板上之發光單元;一如請求項1至請求項10中任一項所述之反射結構,設置在該基板上;以及至少一光學膜片,設置在該光源與該反射結構之上方。
- 如請求項11所述之背光模組,其中該反射結構的該底部具有複數個透光孔,該些發光單元經該些透光孔朝向該反射結構的該些側壁部以及該至少一光學膜片發出光線。
- 一種顯示裝置,包含:一如請求項11或請求項12所述之背光模組;以及一顯示面板,設置在該背光模組之上方。
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