TWI435023B - 光源模組 - Google Patents

Description

光源模組

本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種光源模組。

習知的穿透式顯示器包括穿透式顯示面板及光源模組。光源模組所提供之光線可穿過穿透式顯示面板，進而讓使用者可觀看到穿透式顯示面板所攜帶之影像。圖1為習知光源模組的上視示意圖。請參照圖1，習知的光源模組10包括複數個發光元件1以及位於發光元件1旁之導光板2。在習知技術中，為達到降低成本及節能的效果，會將光源模組10中之發光元件1的數量減少。然而，當發光元件1的數量減少時，發光元件1之間的距離亦隨之增加。這樣一來，二相鄰發光元件1中間的區域R便容易產生暗區，進而影響光源模組10的光學品質。

此外，美國專利第6913366號揭露了一種角落入光之光源模組。中華民國專利第I314663號揭露了一種多光源背光模組，此多光源背光模組之導光板具有向內凹陷之凹槽。中華民國專利公開第200615663號揭露了一種發光元件，此發光元件包括導光板以及發光二極體。中華民國專利公開第I316148號揭露了一種背光模組，此背光模組包括具有入光面之導光板及複數個光源組，其中光源組設置於入光面之凹部。中華民國專利第I306966號揭露了一種 導光板，具有截面為圓弧狀或三角型之凹槽。中華民國專利第M292707號揭露了一種光源模組，此光源模組包括導光板及發光二極體，其中導光板之入光面具有圓柱狀微結構或切槽。

本發明提供一種光源模組，其兼具低製造成本及高光學品質。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種光源模組，包括導光板以及複數個發光元件。導光板具有出光面、相對於出光面之第一表面、連接出光面與第一表面之入光面、以及相對於入光面且連接出光面與第一表面之第二表面。入光面具有缺口。發光元件沿著缺口之邊緣排列。缺口具有第三表面。第二表面被出光面截出第一截線。第一截線之長度為A。第三表面被出光面截出第二截線。第二截線之長度為B。A、B滿足下式：0.045<B/A<1。

基於上述，本發明之實施例的光源模組至少具有下列其中一個優點，本發明一實施例之光源模組藉由設置在入光面之缺口可將發光元件所發出的光束有效地分散。如此一來，本發明一實施例之光源模組便可在發光元件用量少的情況下仍具有良好的光學特性。此外，在本發明一實施例中，缺口之第三表面的長度可視出光面之尺寸而調整，進 而使「在入光面上配置之一個缺口」的設計可應用於各種尺寸之光源模組中。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖2為本發明一實施例之光源模組的上視示意圖。請參照圖2，本實施例之光源模組1000包括導光板100以及複數個發光元件200。在本實施例中，發光元件200例如為發光二極體(Light Emitting Diode，LED)。但，本發明不限於此，在其他實施例中，發光元件200亦可為其他適當類型之發光源。

圖3繪示出圖2之光源模組的導光板。請參照圖2及圖3，本實施例之導光板100具有出光面110、相對於出光面110之第一表面120(繪於圖3)、連接出光面110與第一表面120之入光面130、相對於入光面130且連接出光面110與第一表面120之第二表面140、以及連接入光面130與第二表面140之至少一側面180。入光面130具有缺口132。複數個發光元件200沿著缺口132之邊緣排列。

在本實施例中，發光元件200所發出之光束(未繪示)可經過缺口132而進入導光板100中。更進一步地說，本實施例之光源模組1000可利用缺口132將發光元件200所發出之光束均勻地分散至導光板100中。如此一來，本實施例之光源模組1000便可在發光元件200用量少的情況下仍具有良好的均勻度(uniformity)，且不易發生習知技術中發光元件之間有暗區的問題。

請繼續參照圖2及圖3，本實施例之缺口132具有第三表面132a。在本實施例中，缺口132之第三表面132a可與第二表面140實質上平行。值得注意的是，第二表面140被出光面110截出第一截線L1。第一截線L1之長度為A。第三表面132a被出光面110截出第二截線L2。第二截線L2之長度為B。A、B滿足下式：0.045<B/A<1。

值得一提的是，本實施例之第三表面132a的長度(即第二截線L2的長度)可視出光面110的尺寸大小而做適當的設計。舉例而言，當出光面110之尺寸較大時，第三表面132a之長度可設計地較長，並適量增加沿著第三表面132a配置之發光元件200的數量，進而使本實施例之光源模組1000具有良好的亮度及均勻度。另一方面，當出光面110之尺寸較小時，第三表面132a之長度可設計地較短，並減少沿著第三表面132a配置之發光元件200的數量，進而使本實施例之光源模組1000具有高光學性能及低製造成本。

此外，在本實施例中，側面180可被出光面110截出 第三截線L3。第三截線L3之長度為E。第一截線L1之長度A、第二截線L2之長度B與第三截線L3之長度E可滿足下式：0.045<B/A<E/A。其中，側面180可視為導光板100的短邊，第二表面140可視為導光板100的長邊，所以E/A相當於導光板100的長邊除以導光板100的短邊的數值。具體而言，一顯示器採用光源模組1000做為背光源，當此顯示器之顯示區域的長寬為16：9時，導光板100的長寬亦會採用16：9的比例，所以A、B會可滿足0.045<B/A<0.5625。在滿足上式條件下，採用光源模組1000做為背光源之顯示器即可達到良好的亮度及均勻度。值得一提的是，在此情況下，第三表面132a的長度B小於第二表面140的長度A，且發光元件200用量也相對較少，而光源模組1000仍具有良好的亮度與均勻度。但，本發明不限於此，任何可滿足0.045<B/A<E/A的條件皆可使光源模組1000達到良好的亮度與均勻度。

本實施例之缺口132更具有分別位於第三表面132a相對二側之第四表面132b及第五表面132c。第三表面132a連接第四表面132b與第五表面132c。第四表面132b及第五表面132可相對於第三表面132a傾斜。並且，第四表面132b可面向第五表面132c。第四表面132b以及第五表面132c分別與第三表面132c夾第一角度θ1及第二角度θ2(標示於圖2)。在本實施例中，第一角度θ1以及第二角度θ2實質上可相等。第一角度θ1以及第二角度θ2實質上可介於大於或等於90度至小於或等於180度的範圍。圖4示出一比較例之光源模組與其導光板中光束分佈的情 形。特別是，圖4所示之光源模組與本實施例之光源模組1000的差別在於：圖4所示之光源模組不具缺口。圖5至圖13分別示出本發明一實施例之光源模組與其導光板中光束分佈的情形。特別是，圖5示出第一角度θ1以及第二角度θ2為170度之情形。圖6示出第一角度θ1以及第二角度θ2為160度之情形。圖7示出第一角度θ1以及第二角度θ2為150度之情形。圖8示出第一角度θ1以及第二角度θ2為140度之情形。圖9示出第一角度θ1以及第二角度θ2為130度之情形。圖10示出第一角度θ1以及第二角度θ2為120度之情形。圖11示出第一角度θ1以及第二角度θ2為110度之情形。圖12示出第一角度θ1以及第二角度θ2為100度之情形。圖13示出第一角度θ1以及第二角度θ2為90度之情形。

在本實施例中，第一角度θ1以及第二角度θ2可視實際之需求做適當的調整，進而優化本實施例之光源模組1000的光學特性。以下配合圖4至圖13做具體的說明。請依序參照圖4至圖6，由圖4、圖5及圖6可知當第一角度θ1以及第二角度θ2由180度遞減為160度時，發光元件200所發出之光束L可逐漸地佈滿導光板100之工作區(Active Area)100a，特別是在導光板100與發光元件200較接近之二角落區域R1、R2中。值得注意的是，當第一角度θ1以及第二角度θ2小於或等於160度時(如圖6所示)，發光元件200所發出之光束L可開始佈滿導光板100之工作區100a。換言之，當第一角度θ1以及第二角度θ2介於大於或等於90度至小於或等於160度的範圍時，光束 L可涵蓋整個導光板100的工作區100a。

接著，請依序參照圖7至圖13，由圖7至圖13可發現，當第一角度θ1以及第二角度θ2由150度遞減為90度時，光束L於二角落區域R1、R2中的分佈越來越多。更進一步地說，當第一角度θ1以及第二角度θ2介於大於或等於90度至小於或等於140度的範圍時，本實施例之光源模組1000的均勻度佳。

請再參照圖2及圖3，本實施例之導光板100可進一步具有連接第四表面132b之第六表面150以及連接第五表面132c之第七表面170。至少一側面180包括第一側面180a及第二側面180b，其中第一側面180a可連接第二表面140與第六表面150，而第二側面180b可連接第二表面140與第七表面170。第六表面150以及第七表面170可相對於第三表面132a(或第二表面140)傾斜。詳言之，第六表面150以及第七表面170之傾斜方向與第四表面132b以及第五表面132c之傾斜方向相反。

值得一提的是，在本實施例中，第六表面150及第七表面170可將經由缺口132進入導光板100但未傳往工作區100a之光束(未繪示)引導至工作區100a中。換句話說，發光元件200發出的光束進入第三表面132a、第四表面132b與第五表面132c後，部份光束會在第六表面150與第七表面170上反射，然後引導至工作區100a中。如此一來，本實施例之光源模組1000的光利用效率便可增加。此外，如圖2所示，本實施例之光源模組1000還可包括配置於第六表面150及第七表面170旁的反射元件190。反射 元件190可將未經出光面110就離開導光板100的光束重新引導回導光板100中，而更進一步地提升本實施例之光源模組1000的光利用效率。

以整體外觀而言，本實施例之缺口132可近似為ㄇ字型之凹陷。然而，本發明不限於此，圖14為本發明另一實施例之光源模組的上視示意圖。請參照圖14，在其他實施例中，光源模組1000a的缺口132亦可為弧狀凹陷。詳言之，缺口132可進一步具有連接第四表面132b與第六表面150之第八表面132d以及連接第五表面132c與第七表面170之第九表面132e。其中，由第八表面132d、第四表面132b、第三表面132a、第五表面132c以及第九表面132e實質上可連接成弧面。

請參照圖3，在本實施例中，第四表面132b與第六表面150相交於第一交線C1(繪於圖3)。第五表面132c與第七表面170相交於第二交線C2(繪於圖3)。第一交線C1至第三表面132a所在之平面的最短距離為C。第一交線C1至第二交線C2的最短距離為D。B(即第二截線L2之長度)、C、D可滿足下式：

請參照圖2及圖3，本實施例之導光板100可選擇性地包括多個光學微結構300。光學微結構300配置於缺口132上。更進一步地說，缺口132之第三表面132a、第四表面132b以及第五表面132c上皆可配置有光學微結構300。光學微結構300可將自缺口132入射至導光板100 中的光束進一步地分散，而使本實施例之光源模組1000的均勻性更佳。

本實施例之光學微結構300例如可為由第一表面120往出光面110延伸之凸條。在本實施例中，光學微結構300可為半圓柱。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，光學微結構300亦可為三角柱或其他適當形狀之凸起結構。另外，在本實施例中，位於第三表面132a上之部份光學微結構300的尺寸可小於位於第四表面132b及第五表面132c上之另一部份光學微結構300的尺寸。藉由尺寸不同之光學微結構300，本實施例之光源模組1000的光學性質可更進一步地提升。

綜上所述，本發明之實施例的光源模組至少具有下列其中一個優點，本發明一實施例之光源模組藉由設置在入光面之缺口可將發光元件所發出之光束有效地分散。如此一來，本發明一實施例之光源模組便可在發光元件用量少的情況下仍具有良好的均勻度，且不易發生習知技術中發光元件之間有暗區的問題。

此外，在本發明一實施例中，缺口之第三表面的長度可視出光面之尺寸而調整，進而使「在入光面上配置之一個缺口」的設計可應用於各種尺寸之光源模組中。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特 點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

1000、1000a、10‧‧‧光源模組

100、2‧‧‧導光板

100a‧‧‧工作區

110‧‧‧出光面

120‧‧‧第一表面

130‧‧‧入光面

132‧‧‧缺口

132a‧‧‧第三表面

132b‧‧‧第四表面

132c‧‧‧第五表面

140‧‧‧第二表面

150‧‧‧第六表面

170‧‧‧第七表面

132d‧‧‧第八表面

132e‧‧‧第九表面

180、180a、180b‧‧‧側面

190‧‧‧反射元件

200、1‧‧‧發光元件

300‧‧‧光學微結構

A~E‧‧‧長度

C1、C2‧‧‧交線

L‧‧‧光束

L1‧‧‧第一截線

L2‧‧‧第二截線

L3‧‧‧第三截線

R1、R2‧‧‧區域

θ1、θ2‧‧‧角度

圖1為習知光源模組的上視示意圖。

圖2為本發明一實施例之光源模組的上視示意圖。

圖3繪出圖2之光源模組的導光板。

圖4示出一比較例之光源模組與其導光板中光束分佈的情形。

圖5至圖13分別示出本發明一實施例之光源模組與其導光板中光束分佈的情形。

圖14為本發明另一實施例之光源模組的上視示意圖。

1000‧‧‧光源模組

100‧‧‧導光板

100a‧‧‧工作區

110‧‧‧出光面

130‧‧‧入光面

132‧‧‧缺口

132a‧‧‧第三表面

132b‧‧‧第四表面

132c‧‧‧第五表面

140‧‧‧第二表面

150‧‧‧第六表面

170‧‧‧第七表面

180、180a、180b‧‧‧側面

190‧‧‧反射元件

200‧‧‧發光元件

300‧‧‧光學微結構

A~E‧‧‧長度

L1‧‧‧第一截線

L2‧‧‧第二截線

L3‧‧‧第三截線

θ1、θ2‧‧‧角度

Claims (14)

1. 一種光源模組，包括：一導光板，具有一出光面、相對於該出光面之一第一表面、連接該出光面與該第一表面之一入光面、以及相對於該入光面且連接該出光面與該第一表面之一第二表面，其中該入光面具有一缺口；以及複數個發光元件，沿著該缺口之邊緣排列，該缺口具有一第三表面，其中該第二表面被該出光面截出一第一截線，該第一截線之長度為A，該第三表面被該出光面截出一第二截線，該第二截線之長度為B，其中A、B滿足下式：0.045<B/A<1，其中該缺口更具有分別位於該第三表面相對二側且與該第三表面連接之一第四表面以及一第五表面，該第四表面以及該第五表面相對於該第三表面傾斜，且該第四表面面向該第五表面，而該導光板更具有連接該第四表面之一第六表面以及連接該第五表面之一第七表面，且該第六表面以及該第七表面之傾斜方向與該第四表面以及該第五表面之傾斜方向相反。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第三表面與該第二表面實質上平行。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括：多個光學微結構，配置於該缺口上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第四表面以及該第五表面分別與該第三表面夾一第一角度及一第二角度，其中該第一角度以及該第二角度介於大於或等於90度至小於或等於180度的範圍。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光源模組，其中該第一角度以及該第二角度介於大於或等於90度至小於或等於160度的範圍。
6. 如申請專利範圍第4項所述之光源模組，其中該第一角度以及該第二角度介於大於或等於90度至小於或等於140度的範圍。
7. 如申請專利範圍第4項所述之光源模組，其中該第一角度與該第二角度實質上相等。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第四表面與該第六表面相交於一第一交線、且該第五表面與該第七表面相交於一第二交線，該第一交線至該第三表面所在之一平面的最短距離為C，該第一交線至該第二交線的最短距離為D，B、C、D滿足下式：
9. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括：多個光學微結構，配置於該第三表面、該第四表面以及該第五表面上，其中位於該第三表面上之部份該些光學微結構的尺寸小於位於該第四表面及第五表面上之另一部份該些光學微結構的尺寸。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該缺口更具有：連接該第四表面與該第六表面之一第八表面以及連接該第五表面與該第七表面之一第九表面，其中該第八表面、該第四表面、該第三表面、該第五表面以及該第九表面實質上連接成一弧面。
11. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該導光板更具有：連接該入光面與該第二表面之至少一側面，該至少一側面包括一第一側面以及相對於該第一側面之一第二側面，該第一側面連接該第二表面與該第六表面，該第二側面連接該第二表面與該第七表面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括一反射元件，配置於該第六表面及該第七表面旁。
13. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括連接該入光面與該第二表面之至少一側面，該側面被該出光面截出一第三截線，該第三截線之長度為E，其中A、B、E滿足下式：0.045<B/A<E/A。
14. 如申請專利範圍第13項所述之光源模組，其中A、B、E滿足下式：0.045<B/A<0.5625。