TW201007286A - Backlight module and light-mixing structure thereof - Google Patents

Description

201007286 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 且特別是有關於一種背 本發明是有關於一種顯示器 光模組。 【先前技術】 背光模組為液晶顯示面板的關鍵零組件之一。由於液 曰本身並不會發光’因此需藉助背光模組來供應光源，藉

以使液晶面板能夠提供正f且亮度勻稱之影像4背光模 財有多個光學片，例如導歧、擴散片與稜鏡片，用來 使光源發出的光均勻地分佈於液晶面板上，進而提高液晶 面板之亮度。 應用於背光模組的光源有冷陰極螢光燈或發光二極 體。其中’由於發光二極體具備了高耐久性、壽命長、輕 5耗電里低等特性，是一極為理想的新世代照明光源。 尤其在目前能源費用逐漸高㈣狀況下，發光二極體更為 受到產業界的重視及㈣，藉峰代以往耗電量較大的其 他發光元件。此外，發光二極體種類繁多、用途廣泛，早 已成為現代生活中不可或缺的重要工具。 般而S，文限於製程技術，同一批發光二極體中的 每一個發光二極體所發出的光的色溫和亮度不盡相同。當 應用於顯示器的背光模组t時，各個發光二極體的色溫或 凴度的差異將會造成顯示器畫面上亮暗區塊或顏色不均勻 等問題。 201007286 為了避免上述的問題，顯示器業者通常會將同一批發 光二極體依其色溫和亮度再細分分類，僅取色溫和亮度相 近的發光二極體來製作背錢組，其餘的發光二極體則淘 汰。如此不僅增加製程匈，還浪費材料，增加生產成本。 有鑑於此，需要-種新的背光模組及其光學結構，能 夠克服發光二極體色溫和亮度差異的現象，同時兼顧產業 需求及經濟效益。

【發明内容】

本發明-方面提供-種混光結#，用卩混合數個光源 所發出的光，以解決因各個光源出光的差異所造成之色溫 和亮度不均勻的問題。混光結構基本上為一個導光條，其 具有一對互相相對的平面，稱為第一面和第二面。第一^ 上間隔叹置有數個入光面，入光面分別鄰接光源，例如發 光二極體’以傳入光。帛二面上設置有出光面，出光面鄰 接導光板《數個斜面設置於導光條上鄰接出光面且對齊入 光面之處。每一斜面均不平行於入光面，且斜面的内壁用 以反射自入光面入射之光源的光。導光條尚包含反射/穿透 微結構，其設置於第一面上，且在兩緊鄰的入光面之間， 並且對齊出光面，以將自斜面反射之光反射至出光面。 由此可知，即便各個光源所發出的光的色溫或亮度略 有差異’也可透過混光結構將各個光源的光相互混合，使 得最終由出光面傳出的光為色溫和亮度混合均勻的光。 另一方面’本發明提供一種背光模組，可採用數個亮 6 201007286 度和色溫不全然相同的规，透過f光模址中的混光梦構 將光源所發出的光均勾混合，以產生均句色溫和亮度㈣ 出光。背光模組具有光源、混光結構和導光板，混光 介於光源和導光板之間。 ' 《光結構包含—個導光條，導光條上設置有數個人光 面、斜面、反射/穿透微結構和出光面。入光面間隔排列於 導光條之第-面上，每-光源鄰接一入光面以入射光至混 ❹ 力結構。斜面之内壁分別對齊人光面以反射自人光面入射 之光。反射/穿透微結構設置於兩緊鄰的入光面之間，用以 反射自斜面反射之光。出光面設置於導光條之第二面上， 鄰接斜面且對齊反射/穿透微結構，出光面鄰接導光板，用 以將自反射/穿透微結構反射之光傳送到導光板。其中，第 面與第一面為導光條上一對相對之平面。 藉由混光結構中人光面、斜面、出光面和反射/穿透微 結構等設置，使各光源所發出之光得以在混光結構中均勻 © 混合，進而使得傳送到導光板的光為亮度和色溫均勻的光。 本發明提供另一種混光結構，用以混合多個光源所產 生之不同色溫或亮度的光，以產生均勻的輸出光。混光結 構主要包含一個導光條，其剖面大致呈梯形，其具有第一 •面、第二面和一對斜面。其中，第二面與第一面為一對相 對之平面，且每一斜面均鄰接第一面和第二面。第一面上 分隔設置有數個入光面，每一入光面分別對齊斜面並分別 鄰接數個光源。第一面上還設置有至少一反射/穿透微結 構’反射/穿透微結構與入光面交替排列，可用以反射/穿透 而

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Him光即—㈣從斜面反㈣域會穿透反 f穿透微4 ’另—部分光線則會被反射。第二面上役置 二:出光面’出光面對齊反射/穿透微結構，用以將自 反射/穿透微結構反射之光傳至導光板。由上述可知，混光 結構可混合多個光源所發出之光，並使光均句混合，進 產生亮度和色溫均勻的光。 另外，本發明又提供另-種混光結構，透過混合光線 的方式，解決光源的光色溫或亮度不均勻之問題。混光結 構中有-導光條，導光條具有互相相對且大致平行的第一 面和第一面。其中’數個入光面彼此分隔設置於第一面上， 且分別鄰接數個光源，以接受光源入射之光。數個凹槽彼 此分隔設置於第二面上，且分別對齊入光面。每一個凹槽 之内壁會反射自人光面人射之光社光。數個反射/穿透微 結構分隔設置於第一面上，且與入光面交替排列，用以反 射自凹槽反射之光。數個出光面分隔設置於第二面上，且 與凹槽交替排列並對齊反射/穿透微結構，用以將自反射/ 穿透微結構反射之光傳出至一導光板。 由上述可知，雖然各個光源所產生的光的色溫或亮度 不相同，然而透過混光結構將光相互混合，從而產生色溫 和亮度混合均勻的光《如此一來，業者不必再執著於挑選 相同或相近色溫及亮度的光源，不僅簡化製作流程，更可 減少材料支出，降低生產成本。 【實施方式】 201007286 請參考第1圖和第2圖，其分別繪示本發明一實施例 之背光模組100的立體圖和俯瞰圖。背光模組1〇〇負責提 供給顯示器不論是亮度或是色溫皆為均勻的光。 背光模組100具有光源11 〇、導光板丨20、反光板13〇 • 和混光結構140 ’其中混光結構140介於光源11 〇和導光板 120之間，而反光板130貼合部分導光板12〇的上表面，且 延伸到混光結構140和導光板12〇的下表面。 ® 請同時參考第2圖和第3圖，第3圖繪示混光結構140 的俯瞰圖。混光結構H〇主要包含一個導光條146，用來將 光源110所發出的光傳導到導光板120。導光條ι46可由壓 克力或聚f基丙烯酸甲酯等透明的光學材質所組成。導光 條146上設置有數個入光面21〇、斜面240、反射/穿透微 結構250和出光面220。 入光面210間隔排列於導光條146之第一面ι42上， 且鄰接光源110,以傳入光源110的光。光源11〇可抵接入 © 光面210上，即光源110入光面210彼此黏合。如此一來， 由入光面210入射的光的入射角度可達±9〇度。在本發明之 實施例中，光源11〇緊鄰入光面21〇，且光源11〇和入光面 210之間有空隙’使得光源110所發出的光先傳到空氣中， 再由空氣傳到入光面21〇而進入導光條14〇。如此的傳導路 控’可使得最終由入光面210入射的光的入射角度縮小到 臨界角之内（ΡΜΜΑ約±42度），有利於後續之全反射的作 用。 斜面240設置於導光條146中，鄰接出光面220且對 201007286 齊入光面210之處。每一斜面240與各個入光面210均不 平行，使得自入光面210入射的光不易從斜面240射出， 且斜面240之内壁用以反射自入光面210入射之光，以增 加光的反射次數及行徑路徑，使得各個光源110傳入的光 得以在混光結構140中充分混合。 一般來說，當光穿過兩種折射率不同介質的介面時， 光的行進方向會有所改變’如折射或反射。其中，光由光 ❹ 松介質入射到光疏介質時’如果光的入射的角度大於臨界 角’將會發生全反射。在本技術領域中具有通常知識者應 知臨界角之原理’及臨界角之大小會因應介面兩端之介質 之不同而有所不同。在本發明之實施例中，導光條丨的 材質為壓克力，其與空氣之間的臨界角約為42度。 本發明之實施例便是利用上述臨界角的特性β具體而 言’斜面240與入光面210具有一夾角，使得光由入光面 210照射到斜面240時’大部分的光在斜面240上所產生的 | 入射角大於臨界角，故會產生全反射。 斜面240與入光面210之間的夾角也可調整，使得大 部分的入射光與斜面240的夾角大於光學材質的内全反射 的臨界角。斜面240與入光面210之間的夾角的角度介於 30度到60度之間，較佳為大於導光條146的臨界角。在本 實施例中，夾角的角度大於42度，較佳為45度。 另一方面，可在斜面240上進行加強全反射的結構， 使得入射光小於臨界角的入射光也可被斜面240所反射。 具體而言，斜面240的内壁的材質可為具有高反射係數的 201007286 錢膜，像是鏡面賴，㈣加斜面240的反射率。 在本實施例中，斜面240的一端鄰接出光面220，另— :與另-個斜面240鄰接，即斜面兩兩成對而構成數 :具有V形截面的凹槽230 ’凹槽230彼此分隔設置並與 出光面220交錯排列。每個凹槽23〇各自對齊一個入光面 210凹槽230的内壁亦為斜面24〇的内壁便可反射由入光 面210入射的光》 ❹ 具體而言’凹槽230的中央到第一 φ 142的最小距離 小於第一® 142和第二面144之間的距離，即凹槽230為 導光條146上的一個凹陷’而非突起。凹槽23〇中的斜面 240之間㈣角可依照導光條146的光學特性而變化。在本 實施例中，兩斜面240之間的夾角為9〇度。另外，凹槽23〇 也可包含多個斜面240,且凹槽23〇的形狀也可為半圓形。 反射/穿透微結構250設置於兩緊鄰的入光面21〇之 間’即反射/穿透微結構250與入光面21〇互相交錯排列於 導光條146的第一面142上，且對齊出光面22〇。反射/穿 透微結構250可將從斜面24〇反射的光線部分反射部分穿 透。其中，反射/穿透微結構250可反射部分自斜面24〇反 射之光，並將光反射到出光面22〇。另外，部分自斜面24〇 反射之光會穿透反射/穿透微結構25〇而傳出導光條146。 藉由設置於導光條146四週的反光板13〇可將傳出導光條 146的光反射回導光條146中。反射/穿透微結構25〇可為 印刷網點、V形凹槽（v-cut)或反光板。在本發明之實施 例申，反射/穿透微結構250為數個V形的凹槽252。 e 參 201007286 出光面220分隔設置於導光條146的第二面144上， 且鄰接導光板12G，用以將混合後的光傳導至導光板12〇。 在本發明之實施例中，出光面22〇上設置有數個v形的凹 槽222 ’使得光容易從出光面220傳出。 出光面220和入光面21〇分別設置於導光條146的不 同平面上，且彼此交錯而不對齊，使得由入光面22〇傳入 的光不易直接由出光® 220傳出。入光面21〇和出光面22〇 的面積可依照光源110和導光板120的大小設置，當光源 的厚度小於導光板120厚度時’入光面21〇的高度及其 面積則可小於出光面220的高度及其面積。反之亦然，當 光源uo的厚度大於導光板12〇的厚度時入光面的高度 和面積則可小於出光面的高度及面積。在本發明之實施例 中’導光條U6的剖面略成梯形，即導光條146的第一面 142與第—面144平行，且第—φ 142的高度大於第二面 的间度’使得入光面210的高度大於出光面22〇的高 度。在本發明之實施例中，入光面21〇的面積大於出光面 220的面積°另一方面’利用反光板130包覆導光條146 之外=面，可有效減少光線傳播過程中的漏光現象。 月參考第4 ® ’其繪示本發明另一實施例的一種混光 結構140的俯瞰圖。混光結#⑽的導光條146之中散佈 有許多散射粒子31〇。由於散射粒子31〇散佈於入光面 21〇、斜面240和出光面22〇之間，因此當光在導光條146 中行進而照射到散射粒子31q時，光會受到散射粒子31〇 作用而折射或反射，使得光的行進方向改變^如此一來， 12 201007286 在適當的散射粒子的濃度下，光在混光結構14〇中偏折的 次數可增乡，使得㈣行鄉彳㈣長，與其他錢ιι〇所 發出的光的混合程度便可提高。 ' 散射粒+ 310可由反射材料所t成，如二氧化鈦、硫 • 冑鋇、碳酸#5、氧傾、氧化鋅切化合物如二氧化石夕。 散射粒子310也可由折射率與導光條146不同的光學材料 所製成，像是聚苯乙烯或聚碳酸酯等。 © 由本發明之實施例可知，背光模組100中所採用的各 個光源110的亮度和色溫無須相同或近似，只要透過混光 結構140將各光源110所發出之光混合，便可使得傳送到 導光板120的光為亮度和色溫均勻的光。 請參考第5圖和第6圖，第5圖繪示依照本發明另一 實施例之背光模組100的俯瞰圖，而第6圖繪示混光結構 140的俯瞰圖。在本實施例中，混光結構14〇的導光條i46 具有大致成梯形的剖面，即第一面142和第二面144互相 φ 相對且平行，兩斜面240的兩端鄰接第一面142和第二面 144 〇 導光條146的第一面142上有兩個入光面21〇,個別鄰 择一光源110 ^其中，兩個光源U0的色溫和亮度可為不 同。在本發明之實施例中，兩光源11〇的色溫可為互補色。 當兩互補色的光混合後，可產生近似於白光的混合光。 兩緊鄰的入光面210之間設置有反射/穿透微結構 250。在本發明之實施例中，反射/穿透微結構25〇為數個v 形的凹槽252。出光面220設置於第二面144上，對齊反射 13 201007286 /穿透微結構250,且鄰接背光模組1〇〇的導光板12〇。 斜面240的一端鄰接出光面22〇，另一端鄰接入光面 210。混光結構140的兩斜面24〇個別垂直對齊兩入光面 210，且斜面240均不平行於入光面21〇。如前所述，斜面 240的内壁可將從入光面21〇入射的光反射，甚至為全反 射。 混光結構140中尚包含數個散射粒子31〇散佈於導光 〇 條146中’用以改變導光條146中光的行進方向。 換句話說，即便各個光源1 1 0所發出的光的色溫或亮 度略有差異，將光源110所發出的光從混光結構14〇的入 光面210傳入後’藉由斜面24〇、散射粒子31〇和反射/穿 透微結構250的作用，使得光在混光結構140中充分的混 合後’便可由出光面220傳送出色溫和亮度混合均勻的光。 如此一來，便可解決因各光源11〇出光差異所造成的不均 勻的問題。 參雖然本發明已以多個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，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。 【圖式簡單說明】 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，所附圖式之詳細說明如下： 201007286 第1圖係繪不依照本發明實施例的背光模組的立體圖。 第2圖係繪示依照第i圖所繪示之背光模組的俯瞰圖。 第3圖係繪示依照第2圖所繪示之混光結構的俯瞰圖。 第4圖係繪示依照本發明另一實施例之混光結構的俯 8¾.圖。 第5圖係繪示依照本發明另一實施例之背光模組的俯 瞰圖。 第6圖係繪示依照第5圖所繪示之混光結構的俯瞰圖。 元件符號說明 背光模組 110 :光源 導光板 130 :反光板 混光結構 142 :第一面 第二面 146 :導光條 入光面 220 :出光面 凹槽 230 :凹槽 钭面 250 :反射/穿透微結構 凹槽 310 :散射粒子 【主要 1〇〇 12〇 14〇 144 21〇 魯 222 240 252 15

Claims (1)

1. ❹ ❹ 201007286 十、申請專利範圍： 1 · 一種混光結構，至少包含： 一導光條，具有一笛—而r _ 第面和一第二面，該第二面與該 第一面為一對相對之平面； 、個入光面’ P4隔設置於該第—面，且 數個光源； 至少一出光面，設置於該第二面，且鄰接一導光板； 複數個斜面，設置於該導光條中，鄰接該出光面，且 分別對齊該些人光面’其中每—該斜面均不平行於該些入 光面’且該㈣面_則以反射自該些人光面人射之該 些光源的光；以及 至少一反射/穿透微結構，設置於該第一面之兩緊鄰的 該入光面之間’且對齊該出光面，以將自該些斜面反射之 光反射至該出光面。 2·如申請專利範圍帛1項所述之混光結構，其中該些 斜面兩兩成對以形成複數個乂形截面的凹槽。 3·如申請專利範圍帛i項所述之混光結構，其中該些 斜面鄰接該第^一面。 4_如申請專利範圍第丨項所述之混光結構，其中該些 斜面之内壁之材質為高反射光學材質。 16 ❹ 鲁 201007286 數個散t·:咕專利範圍第1項所述之混光結構，更包含禮 數個散射粒子散佈於料光條之中。 散射請專利範圍第5項所述之混光結構，其中該些 散射粒子之材質為二氧化鈦或發化合物。 射/穿申μ專利範圍第1項所述之混光結構，其中該反 微結構包含複數個ν形凹槽。 射/穿8透如微申二專利範圍第1項所述之混光結構，其中該反 射/穿透錢構為-反光板。 數個vt^專利範圍帛1項所述之混光結構，更包含複 數個V形凹槽位於該出光面。 ❹丄*申清專利範圍第1項所述之混光結構，其中每 一該斜面與該此 本 45度。 二先面其中之一者具有一夾角，該失角為 .—種背光模組，至少包含： 複數個光源； 一混光結構，包含： 一導光條； 17 201007286 複數個入光面，彼此間隔排列於該導光條之一第 一面，其中每一該光源鄰接該些入光面其中之一者， 以入射光至該混光結構； 複數個斜面，設置於該導光條上，其中該些斜面 之内壁個別對齊該些入光面，以反射自該些入光面入 射之光； 至少一反射/穿透微結構，設置於兩緊鄰之該入光 φ 面之間’用以反射自該些斜面反射之光； 至少一出光面’設置於該導光條之一第二面上， 鄰接該些斜面，且對齊該反射/穿透微結構，用以傳送 出自該反射/穿透微結構反射之光，其中該第一面與該 第二面為一對相對之平面；以及 一導光板’鄰接該出光面。 12.如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中每 ，一該斜面鄰接該些入光面其令之一者。 13·如申請專利範圍第1丨項所述之背光模組，其中該 些斜面之内壁係將自該些入光面入射之光全反射。 14. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，其中該 些斜面之材質為全反射光學材質。 15. 如申請專利範圍第u項所述之背光模組，其中該 18 201007286 反射/穿透微結構包含複數個 v形凹槽。 16.如申凊專利範圍第11項所述之背光模組，其中該 混光結構更包含複數個散射粒子散佈於該些入光面、該些 斜面和該出射面之間，用以改變光的行進方向。 17·如申請專利範圍第16項所述之背光模組，其中該 Φ 些散射粒子之材質為二氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鎂、 氧化辞、聚笨乙烯、聚碳酸酯或矽化合物。 一 18·如申請專利範圍第1丨項所述之背光模組，更包含 反光板貼合部分該導光板之上表面，且延伸至該混光結 構和該導光板之下表面。 19.如申請專利範圍第u項所述之背光模組，其中該 ❿ 導光條之材質為壓克力或聚甲基丙烯酸甲酯。 2〇.如申請專利範圍第U項所述之背光模組，其中該 第一面之一高度大於該第二面之高度。 、21如申請專利範圍第2〇項所述之背光模組，其_該 入光面之面積大於該出光面之面積。 22. 一種混光結構，包含： 19 201007286 一導光條，具有大致呈梯形之剖面，具有一第一面、 一第二面和一對斜面，該第二面與該第一面為一對相對之 平面，且每一該斜面均鄰接該第一面和該第二面； 複數個入光面，分隔設置於該第一面上且分別對齊該 些斜面’並分別鄰接複數個光源； 至少一反射/穿透微結構，設置於該第一面，且與該些 入光面交替排列，用以反射自該些斜面反射之光；以及 © 至少一出光面，設置於該第二面，且對齊該反射/穿透 微結構，用以將自該反射/穿透微結構反射之光傳至一導光 板。 23.如申請專利範圍第22項所述之混光結構，更包含 複數個散射粒子散佈於該導光條内，以改變光的行進方向。 24·如申請專利範圍第22項所述之混光結構，其中該 > 些斜面不平行於該些入光面，且該些斜面之内壁將自該些 入光面入射之該些光源之光全反射。 25_如申請專利範圍第24項所述之混光結構，其中該 些斜面之材質為全反射之光學材質。 26. —種混光結構，包含： 一導光條，具有互相相對且大致平行的一第一面和一 第二面； 20 201007286 複數個入光面，彼此分隔設置於該第一面，且分別鄰 接複數個光源’以接受該些光源入射之光； 複數個凹槽’彼此分隔設置於該第二面，且分別對齊 該些入光面，其中該些凹槽之内壁反射自該入光面入射之 該些光源之光； 複數個反射/穿透微結構，分隔設置於該第一面，且與 該些入光面交替排列，用以反射自該些凹槽反射之光；以 ® 及複數個出光面，分隔設置於該第二面，且與該些凹槽交 替排列’並對齊該反射/穿透微結構，用以傳出自該反射/ 穿透微結構反射之光至一導光板。 7·如申凊專利範圍第26項所述之混光結構，其中每 該凹槽之中央到該第—面之最小距離小於該第二面到該 第_面之最小距離。 ，其中該 ❹ 28.如申請專利範圍第27項所述之混光結構 些凹槽之形狀為V形或半圓形。 29·如申請專利範圍第26項所述之混光結構，复 該凹播士 /、T可 有一對斜面分別鄰接兩緊鄰之該出光面。 3〇·如 些斜面具有 申請專利範圍第29項所述之混光結構，其 一交角，該交角為90度。 中該 21 201007286 31. 如申請專利範圍第26項所述之混光結構，其中該 槽之内壁具有全反射之光學材質。 32. 如申請專利範圍第26項所述之混光結構，更包含 散射粒子散佈於該些入光面、該些斜面和該出射面 之間。 33 . 如申請專利範圍第26項所述之混光結構，其中該 第一面之 —. —向度大於該第二面之高度。 >34·如申請專利範圍第26項所述之混光結構，其中該 入光面之面積大於該出光面之面積。

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