CN101608759B - 背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种背光模块，包括一导光板以及多个发光元件。导光板具有一入光面以及一出光面，其中出光面具有一可视区。发光元件设置于导光板的入光面上，其中每一发光元件具有一光发射面以及与光发射面垂直的一光轴。这些光轴大致相交于可视区的中心点。

Description

背光模块

技术领域

本发明涉及一种背光模块，且特别是有关于一种可提高整体亮度的背光模块。

背景技术

一般来说，液晶显示装置通常包含了液晶显示面板与背光模块，其中背光模块主要是用来提供液晶显示面板在进行显示时所需的面光源。

图1为公知一种背光模块的俯视示意图，其中为了方便说明，图1仅绘示背光模块内的发光二极管与导光板的相对位置，并未绘示位于导光板上下的光学膜片。请参考图1，背光模块100包含有多个发光二极管110以及一导光板120。导光板120具有长边与短边，而发光二极管110通常是排列于导光板120的长边或短边以作为背光模块100的发光源，其中图1绘示发光二极管110排列于导光板120的短边，换言之，此短边即为导光板120的一入光面122。

每一发光二极管110具有一光发射面112与一垂直光发射面112的一光轴114。详细而言，发光二极管110配置于导光板120的短边的排列方式通常为直线平行分布，即每一发光二极管110的光轴112为相互平行，如图1所示。

由于发光二极管110的发光角度通常约为110度，且发光二极管110配置于导光板120的短边的排列方式如图1所示，因此，发光二极管110提供的光线于导光板内的折射次数会较低，且入射于导光板120的光路径也会随着接近导光板120的边缘而易于散射导光板120之外，进而降低发光二极管110的光线利用率。如此一来，背光模块100的整体亮度将不易得到提升。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种背光模块，其可集中入射于导光板的光线，并可提升光线于导光板内的折射次数，而具有较佳的整体亮度。

本发明提出一种背光模块，其包括一导光板以及多个发光元件。导光板具有一入光面以及一出光面，其中出光面具有一可视区。发光元件设置于导光板的入光面上，其中每一发光元件具有一光发射面以及与光发射面垂直的一光轴。这些光轴大致相交于可视区的中心点。

在本发明的一实施例中，导光板的入光面上设置有奇数个发光元件。

在本发明的一实施例中，可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y。每一发光元件的光轴与可视区的垂直方向之间具有一夹角θ_m为：

${\mathrm{\θ}}_m={\tan }^{-1}\left|\left(\frac{(2m+\mathrm{\σ})X}{(2n+1)Y}\right)\right|$

其中，导光板的入光面上设置有2n+1个发光元件，且n≠0，m为0～n的正整数，而-1＜σ＜1。

在本发明的一实施例中，可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y。可视区在垂直方向上具有一中心线，且沿水平方向每一发光元件与中心线之间具有一距离d_m为：

$d_m=\left|(1+\frac{2a}{Y})(m+\mathrm{\σ})\frac{X}{2n+1}\right|$

其中，导光板的入光面上设置有2n+1个发光元件，n≠0，m为0～n的正整数，a为导光板的入光面至可视区的边缘的距离，而-0.5＜σ＜0.5。

在本发明的一实施例中，导光板的入光面上设置有偶数个发光元件。

在本发明的一实施例中，可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y，每一发光元件的光轴与可视区的垂直方向之间具有一夹角θ_m为：

${\mathrm{\θ}}_m={\tan }^{-1}\left|\left(\frac{((2m-1)+\mathrm{\σ})X}{2\mathrm{nY}}\right)\right|,$ 且θ_m≠0

其中，导光板的入光面上设置有2n个发光元件，且n≠0，m为1～n的正整数，而-0.5＜σ＜0.5。

在本发明的一实施例中，可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y。可视区在垂直方向上具有一中心线，且沿水平方向每一发光元件与中心线之间具有一距离d_m为：

$d_m=\left|(1+\frac{2a}{Y})((2m-1)+\mathrm{\σ})\frac{X}{4n}\right|,$ 且d_m≠0

其中，导光板的入光面上设置有2n个发光元件，n≠0，m为1～n的正整数，a为导光板的入光面至可视区的边缘的距离，且-1＜σ＜1。

在本发明的一实施例中，导光板的入光面上具有多个凹槽，且每一凹槽内放置有一个发光元件。

在本发明的一实施例中，可视区在垂直方向上具有一中心线，凹槽分别具有一倾斜角度，且越靠近导光板的中心线的凹槽的倾斜角度越小。

在本发明的一实施例中，背光模块更包括一光学膜片组以及一反射片。光学膜片组设置于导光板的出光面的上方。反射片设置于导光板的出光面对向侧的表面上。

基于上述，本实施例的背光模块通过使每一发光元件的光轴相交于可视区的中心点，并搭配发光元件的数量(如奇数个或偶数个)而采用上述的公式以将发光元件配置于入光面上，如此将可提升导光板的出光面的整体亮度，进而可使背光模块提供较佳亮度的背光源。

为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为公知一种背光模块的俯视示意图；

图2A为本发明一实施例的背光模块的俯视示意图；

图2B为沿图2A的线AA’所绘示的背光模块的剖示图；

图3为本发明另一实施例的背光模块的俯视示意图。

其中，附图标记

100、200、300：背光模块        110：发光二极管

120、210：导光板               122、212：入光面

112、222：光发射面             114、224：光轴

214：出光面                    214a：可视区

216：凹槽                      220：发光元件

230：光学膜片组                240：反射片

C1：中心点                     P1：水平方向

P2：垂直方向                   L1：中心线

X：宽度                        Y：长度

d_m：距离                       θ_m：夹角

具体实施方式

图2A为本发明一实施例的背光模块的俯视示意图，而图2B为沿图2A的线AA’所绘示的背光模块的剖示图。为了方便说明，图2A仅绘示背光模块的发光元件与导光板的相对位置，并未绘示位于导光板上下的膜片。请同时参考图2A与图2B，本实施例的背光模块200包括一导光板210以及多个发光元件220。导光板210具有一入光面212以及一出光面214，其中出光面214具有一可视区214a。发光元件220设置于导光板210的入光面212上，其中每一发光元件220具有一光发射面222以及与光发射面222垂直的一光轴224，且这些光轴224大致相交于可视区214a的中心点C1。

在本实施例中，来自发光元件220的光线适于从入光面212入射至导光板210的内部，并于其中多次折射后再由出光面214出射。另外，发光元件220例如是采用发光二极管，其中发光二极管的种类可以是侧射发光或顶部发光，端视使用者的设计与需求而定。另外，发光元件220所发出的多道光线通常大多垂直发光元件220的光发射面222，其中位于光发射面222中央为光强度最强的位置，而常称为光轴。因此，本实施例的光轴224可定义为光发射面222的中央位置。

在本实施例中，导光板210的入光面212上设置有奇数个发光元件220，如图2A所示。详细而言，导光板210的入光面212上设置有2n+1个发光元件220，且n为大于零的整数。此外，可视区214a在水平方向P1具有一宽度X且在垂直方向P2具有一长度Y。在本实施例中，每一发光元件220的光轴224与可视区214a的垂直方向P2之间具有一夹角θ_m，其中夹角θ_m定义为：

${\mathrm{\θ}}_m={\tan }^{-1}\left|\left(\frac{(2m+\mathrm{\σ})X}{(2n+1)Y}\right)\right|,$

m为0～n的整数，而-1＜σ＜1。另外，需说明的是，θ₀代表位于多个发光元件220的排序最中间的发光元件220其光轴与可视区214a的垂直方向P2之间夹角。

另外，可视区214a在垂直方向P2上具有一中心线L1，且沿水平方向P1每一发光元件220与中心线L1之间具有一距离d_m为，其中d_m定义为：

$d_m=\left|(1+\frac{2a}{Y})(m+\mathrm{\σ})\frac{X}{2n+1}\right|$

m为0～n的正整数，-0.5＜σ＜0.5，且a定义为导光板210的入光面212至可视区214a的边缘的距离，此处入光面212指的是平行可视区214a边缘的平面。

承上述结构，若宽度X小于长度Y，则代表发光元件220是以导光板210的短边入射，且因发光元件220是采用上述的条件设置于导光板210的入光面212上，如此，将可提高发光元件220所提供的光线于导光板210内的折射次数。在本实施例中，于宽度X小于长度Y的情况下，发光元件220采用上述的配置方式将可提升入射于导光板210内部的光线的折射次数，且相较于采用公知技术的配置方式至少可提升至8.1％。

此外，若宽度X大于长度Y，则代表发光元件220是以导光板210的长边入射，同样地，若发光元件220采用上述的条件设置于导光板210的入光面212时，则可提升入射于导光板210内部的光线的折射次数，且相较于采用公知技术的配置方式至少可提升至50.9％以上。

换言之，无论发光元件220所提供的光线是从导光板210的长边或短边入射，只要每一发光元件220的光轴224大致相交于可视区214a的中心点C1，且每一发光元件220可采用上述的条件设置于导光板210的入光面212时，则可提升光线于导光板210内部的折射次数，进而提升出光面214的整体亮度。另外，本发明的每一发光元件220的光轴222大致相交的设置概念，亦可有效改善导光板210的可视区214a周围亮暗带的问题，可减少亮暗带的差异与提高光线均匀性。

在本实施例中，导光板210的入光面212上具有多个凹槽216，且每一凹槽216内放置有一个发光元件220，如图2A所示。其中，这些凹槽216分别具有一倾斜角度(未标示)，且越靠近导光板210的中心线L1的凹槽216的倾斜角度越小。此倾斜角度的大小与上述的夹角θ_m可实质上相同。凹槽216可作为发光元件220组装定位结构。

另外，背光模块200更包括一光学膜片组230以及一反射片240，如图2B所示。在本实施例中，光学膜片组230设置于导光板210的出光面214的上方，而反射片240设置于导光板210的出光面214对向侧的表面上。光学膜片组230可为扩散片、增光片、均匀片与复合式光学片至少其一。另外，本实施例的导光板210是以楔形导光板为例来说明，但本发明不限于此种导光板。

图3为本发明另一实施例的背光模块的俯视示意图。同样地，为了方便说明，图3仅绘示背光模块的发光元件与导光板的相对位置，并未绘示位于导光板上下的膜片。请同时参考图2A与图3，本实施例的背光模块300与背光模块200相似，但二者不同处在于，背光模块300的发光元件210的配置方式略异背光模块200，其详细说明如下。

在背光模块300中，导光板210的入光面212上设置有偶数个发光元件220，如图3所示。详细而言，导光板210的入光面212上设置有2n个发光元件220，且n为大于零的正整数。此外，可视区214a在水平方向P1具有一宽度X且在垂直方向P2具有一长度Y。在本实施例中，每一发光元件220的光轴224与可视区214a的垂直方向P2之间具有一夹角θ_m，其中本实施例的夹角θ_m定义为：

${\mathrm{\θ}}_m={\tan }^{-1}\left|\left(\frac{((2m-1)+\mathrm{\σ})X}{2\mathrm{nY}}\right)\right|,$ 且θ_m≠0

m为1～n的正整数，而-0.5＜σ＜0.5。

同样地，可视区214a在垂直方向P2上具有一中心线L1，且沿水平方向P1每一发光元件220与中心线L1之间具有一距离d_m为，其中本实施例的d_m定义为：

$d_m=\left|(1+\frac{2a}{Y})((2m-1)+\mathrm{\σ})\frac{X}{4n}\right|,$ 且d_m≠0

而m为1～n的正整数，a为导光板210的入光面212至可视区214a的边缘的距离，此处入光面212指的是平行可视区214a边缘的平面，且-1＜σ＜1。

承上述可知，因背光模块300的发光元件220的数量为偶数个，因此，发光元件220设置于入光面212上的条件同样跟着改变，例如夹角θ_m、距离d_m等参数。且，虽然夹角θ_m、距离d_m会跟着发光元件220的数量而作调整，然而，与上述背光模块200相同的是，每一发光元件220的光轴224同样是大致相交于可视区214a的中心点C1，如图3所示。

换言之，本实施例的背光模块300与背光模块200仅为发光元件220的数量不同，其中发光元件220设置于入光面212上的参数条件(如夹角θ_m、距离d_m)会随着发光元件220的数量采用奇数个或偶数个而略作调整，因此，本实施例的背光模块300同样具有背光模块200所提及的优点，在此不再赘述。

综上所述，本发明的背光模块至少具有下列优点。首先，每一发光元件的光轴会大致相交于可视区的中心点，如此一来，发光元件所提供的光线会较集中于可视区内，进而可提升出光面的整体亮度，且位于导光板边缘的发光元件所提供的光线亦较不易散射导光板之外。另外，针对不同数量的发光元件(如奇数个或偶数个)，发光元件设置于入光面上的参数条件(如夹角θ_m、距离d_m)也可跟着调整，以提升入射于导光板内的光线的折射次数，进而可进一步提升背光模块的整体亮度。另外，可改善可视区画面因光源分布不均所造成的亮暗带现象。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种背光模块，其特征在于，包括：

一导光板，其具有一入光面以及一出光面，其中该出光面具有一可视区；以及

多个发光元件，设置于该导光板的该入光面上，其中每一发光元件具有一光发射面以及与该光发射面垂直的一光轴，且所述光轴大致相交于该可视区的中心点；其中

该导光板的该入光面上设置有奇数个发光元件；

该可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y，每一发光元件的光轴与该可视区的垂直方向之间具有一夹角θ_m为：

${\mathrm{\θ}}_m={\tan }^{-1}\left|\right(\frac{(2m+\mathrm{\σ})X}{(2n+1)Y}\left)\right|$

其中，该导光板的该入光面上设置有2n+1个发光元件，且n≠0，m为0～n的整数，而-1＜σ＜1。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该可视区在水平方向具有一宽度X且在垂直方向具有一长度Y，该可视区在垂直方向上具有一中心线，且沿水平方向每一发光元件与该中心线之间具有一距离d_m为：

$d_m=\left|(1+\frac{2a}{Y})(m+\mathrm{\σ})\frac{X}{2n+1}\right|$

其中，该导光板的该入光面上设置有2n+1个发光元件，n≠0，m为0～n的整数，a为该导光板的该入光面至该可视区的边缘的距离，而-0.5＜σ＜0.5。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板的该入光面上具有多个凹槽，且每一凹槽内放置有一个发光元件。

4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该可视区在垂直方向上具有一中心线，所述凹槽分别具有一倾斜角度，且越靠近该导光板的该中心线的凹槽的倾斜角度越小。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该背光模块更包括：

一光学膜片组，设置于该导光板的该出光面的上方；以及

一反射片，设置于该导光板的该出光面对向侧的表面上。

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