TWI641895B - 背光模組及包含其之顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種背光模組，其包含光源裝置、反射曲面及腔體。光源裝置包含有沿第一方向分佈的一或多個光源。反射曲面沿第一方向延伸，並反射光源產生的光線進入腔體。反射曲面具有第一階曲面及第二階曲面。第一階曲面及第二階曲面係並排設置，分別沿第一方向延伸，並在垂直第一方向之截面上相對光源形成內凹。第二階曲面較第一階曲面接近光源裝置，且與第一階曲面共同形成階梯結構。
Description
本發明係關於一種具反射曲面之背光模組及使用其之顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種具有階梯結構設計反射曲面之背光模組及使用其之顯示裝置。
平面及曲面顯示裝置已被廣泛地應用於各式的電子裝置之中，例如行動電話、個人穿戴裝置、電視、交通工具用主機、個人電腦、數位相機、掌上型電玩等。然而隨著解析度、窄邊框等規格要求的不斷提高，顯示裝置內的光學設計也隨之受到考驗。
以液晶顯示裝置為例，其光學表現通常與設置於顯示面板後方的背光模組息息相關。傳統上背光模組大致可分為側光式及直下式兩大類型；其中側光式的背光模組中，有一種類型係在光源出光時先以設置於顯示區側邊的凹面反射元件進行反射，以將光線導入顯示區下方；再經顯示區下方的反射片進行反射而產生背光。然而此一類型的背光模組可能在顯示區靠近光源之一側產生亮帶，因而造成使用上的問題。
本發明之目的在於提供一種背光模組及包含其之顯示裝
置，可減少光源側局部亮帶的狀況。
本發明之另一目的在於提供一種背光模組及包含其之顯示裝置，可減少光源側產生色偏的狀況。
顯示裝置包含有顯示面板及背光模組。顯示面板疊合於背光模組上，以接收來自背光模組之光線。背光模組包含光源裝置、反射曲面及腔體。光源裝置包含有沿第一方向分佈的一或多個光源。反射曲面沿第一方向延伸，並與光源裝置共同夾成出光口；而腔體則具有入光端朝向出光口，以接收反射曲面反射後的光線。
反射曲面具有並排設置的第一階曲面及第二階曲面。第一階曲面沿第一方向延伸，並在垂直第一方向之截面上相對光源形成內凹。第二階曲面同樣沿第一方向延伸，並在垂直第一方向之截面上相對光源形成內凹。第二階曲面較第一階曲面接近光源裝置，且與第一階曲面共同形成階梯結構。第二階曲面並具有靠近第一階曲面之第二階側緣，第二階側緣與第一階曲面間夾有段差高度。
藉由前述的階梯結構設計，可使自出光口射出之光線中偏向光源裝置一端之部分比例降低，因此減少未經反射部反射而直抵腔體出光面的光線比例，從而減輕在腔體出光面接近入光端一側的光線集中現象。
G‧‧‧段差高度
10‧‧‧背光模組
30‧‧‧顯示面板
100‧‧‧光源裝置
110‧‧‧光源基板
130‧‧‧光源
131‧‧‧發光面
133‧‧‧發光面法線
151‧‧‧第一照射範圍
152‧‧‧第二照射範圍
200‧‧‧出光口
300‧‧‧反射曲面
301‧‧‧基座
310‧‧‧第一階曲面
320‧‧‧第二階曲面
321‧‧‧第二階側緣
323‧‧‧第二階凸台面
325‧‧‧第二階凸台
330‧‧‧段差面
500‧‧‧腔體
501‧‧‧入光端
510‧‧‧反射部
530‧‧‧光學膜片
610‧‧‧第一拋物線
620‧‧‧第二拋物線
圖1為顯示裝置之實施例元件爆炸圖；圖2為顯示裝置之實施例剖面圖；圖3為反射曲面之實施例局部放大示意圖；
圖4為圖3所示實施例之剖面示意圖；圖5為反射曲面之另一實施例示意圖；圖6為圖5所示實施例之剖面示意圖；圖7為光源半高全寬張角照射範圍之示意圖；圖8為另一反射曲面之實施例示意圖；圖9為圖8所示反射曲面與光源裝置配合之實施例示意圖；圖10為圖8所示實施例之正視圖。
本發明提供一種顯示裝置及其包含之背光模組。顯示裝置較佳包含液晶顯示面板或電泳顯示面板等非自發光性顯示面板；且較佳可應用於電腦顯示器、電視、監視器、車用主機上。此外，顯示裝置亦可運用於其他電子裝置上，例如作為手機、數位相機、掌上型遊樂器等的顯示屏幕。
在圖1所示之實施例中，顯示裝置包含有顯示面板30及背光模組10。顯示面板30疊合於背光模組10上，以接收來自背光模組10之光線。背光模組10包含光源裝置100、反射曲面300及腔體500。如圖1所示，光源裝置100包含有光源基板110及複數個光源130。在本實施例中，光源基板110為沿著第一方向X延長為長條狀之金屬或其他材質散熱基板；光源130係沿著第一方向X分佈設置於光源基板110上。此外，光源130亦可先佈設於長條狀之軟性電路板或印刷電路板上，再藉由上述的電路板設置於光源基板110上。在本實施例中，光源130較佳為發光二極體；然而在不同實施例中，光源130亦可以為沿著第一方向X延伸的單一或複數個光源，例如陰極射線燈
管等。
反射曲面300沿第一方向X延伸，且較佳設置對應於光源130；具體而言，如圖2之剖視圖所示，反射曲面300較佳係設置迎向光源130的發光面131，亦即光源130射出光線的表面。反射曲面300係位於光源基板110設置光源130一面的下方，並以平行於第一方向X之一端與光源基板110相連接，但不以此為限。此外，反射曲面300平行於第一方向X且相反於光源基板110之另一端較佳與光源裝置100共同夾成出光口200。光源130發出的光線可經過反射曲面300的反射而自出光口200射出。在本實施例中，反射曲面300係由基座301所支撐。基座301可以為金屬、塑料或其他材料所製成；反射曲面300可以對基座301的表面進行表面處理而形成，或是以其他材料貼附於基座301而形成。
如圖1及圖2所示，反射曲面300包含有第一階曲面310及第二階曲面320。第一階曲面310及第二階曲面320分別沿著第一方向X延伸；較佳而言，兩者在第一方向X上均為線性分佈而無彎曲，但不以此為限。第二階曲面320較第一階曲面310接近於光源裝置310，換言之，以圖2所示的方位而言，在反射曲面300整體形成的坡面上，第二階曲面320位於較接近坡頂的位置，因此較接近於光源基板110；而第一階曲面320位於較接近坡腳的位置。在較佳實施例中，基座301係連接至光源基板110，而第二階曲面320之一端與光源基板110靠近甚至連接。
第一階曲面310及第二階曲面320均在垂直第一方向X之截面上(例如圖2所示之截面)相對於光源130而形成內凹，加上第一階曲面310及第二階曲面320均沿著第一方向X延伸。因此第一階曲面310及第二階曲面
320分別形成為沿第一方向X延伸的開放式的弧面凹槽。此外，第一階曲面310及第二階曲面320共同形成階梯結構，第二階曲面320較佳相對於第一階曲面310朝向出光口200凸起或是朝相反方向退縮。如圖1及圖2所示，第二階曲面320具有靠近第一階曲面310之一第二階側緣321，第二階側緣321較佳係平行於第一方向X。第二階側緣321係與第一階曲面310間具有段差高度G，其形成前述的階梯結構。段差高度G大於0，而較佳不大於0.8mm。藉由此一設置，可使經反射曲面300反射而出的光線中較偏向出光口200上方(即靠近光源基板110側)的比例減低。
腔體500較佳由反射部510及光學膜片530所組成。反射部510較佳係連接於反射曲面300相反於光源裝置100之一端，而光學膜片530則與反射曲面300對向設置，並較佳與光源基板110相接。光學膜片530較佳可為擴散片、增亮片或其他透光板材。此外，光學膜片530亦可為設於顯示面板底面之基板、偏光片或其他透光板材。反射部510及光學膜片530朝向出光口200之一端共同夾成入光端501，入光端501係朝向出光口200，以接受自出光口200射出之光線。光線進入腔體500後較佳係經過反射部510反射而抵達光學膜片530。藉由前述的階梯結構設計，可使自出光口200射出之光線中偏向光學膜片530之部分比例降低，因此減少未經反射部510反射而直抵光學膜片530的光線比例，從而減輕在光學膜片530接近入光端501一側的光線集中現象。
在圖3所示之實施例中，第二階曲面320相對於第一階曲面310朝向光源130或出光口200抬升。在本實施例中，係以例如鋁擠製程等一體成形工法來形成具階梯結構之基座301，再分別以表面處理方式來形成第
一階曲面310及第二階曲面320。然而在如圖1及圖2所示之實施例中，亦可以外加的膜片、金屬膠帶或其他材料貼附於基座301上原本已有的第一階曲面310上，以形成抬升且具有段差的第二階曲面320。
此外，如圖3所示，反射曲面300另包含有段差面330。段差面330之兩端，較佳為平行於第一方向X的相對兩端，分別連接於第二階側緣321及第一階曲面310。段差面330與第二階曲面320共同於第二階側緣321處形成凸脊。
在垂直於第一方向X之截面上，例如圖4所示之截面，第一階曲面310之截線實質上為第一拋物線610之一部分，而第二階曲面320之截線則實質上為第二拋物線620之一部分。第一拋物線610及第二拋物線620較佳具有相同的形狀，但在平行光學膜片530延伸的方向上第一拋物線610較第二拋物線620朝向腔體500平移。第一拋物線610具有第一焦點F1，第二拋物線620具有第二焦點F2，第一焦點F1及第二焦點F2的位置不相同。在此較佳實施例中，第一焦點F1及第二焦點F2均落在光源基板110承載光源130之一側外，第一焦點F1較第二焦點F2遠離腔體500。光源130則較佳至少部分位於第一焦點F1上，例如第一焦點F1落於發光面131的中心。然而，在不同實施例中，發光面131亦可部分落於之第一焦點F1及第二焦點F2連線上。藉由此一設置，可使得光源130產生的光線經由第一階曲面310的反射而被送至腔體500的較深處以維持光線分佈的均勻性，同時可藉由第二階曲面320的抬升而產生離焦的效果，以減少在光學膜片530近端光線集中的狀況。
在圖5所示之實施例中，第二階曲面320相對於第一階曲面310朝遠離光源130或出光口200退縮。在本實施例中，係以例如鋁擠製程等
一體成形工法來形成具階梯結構之基座301，再分別以表面處理方式來形成第一階曲面310及第二階曲面320。然而在不同實施例中，亦可以外加的膜片、金屬膠帶或其他材料貼附於基座301上原本已有的第二階曲面320上，以形成抬升且具有段差的第一階曲面310。
在垂直於第一方向X之截面上，例如圖6所示之截面，第一階曲面310之截線實質上為第一拋物線610之一部分，而第二階曲面320之截線則實質上為第二拋物線620之一部分。第一拋物線610及第二拋物線620較佳具有相同的形狀，但在平行光學膜片530延伸的方向上第二拋物線620較第一拋物線610朝向腔體500平移。第一拋物線610具有第一焦點F1，第二拋物線620具有第二焦點F2，第一焦點F1及第二焦點F2的位置不相同。在此較佳實施例中，第一焦點F1及第二焦點F2均落在光源基板110承載光源130之一側外，第二焦點F2較第一焦點F1遠離腔體500。光源130則較佳至少部分位於第一焦點F1上，例如第一焦點F1落於發光面131的中心。然而，在不同實施例中，發光面131亦可部分落於之第一焦點F1及第二焦點F2連線上。藉由此一設置，可使得光源130產生的光線經由第一階曲面310的反射而被送至腔體500的較深處以維持光線分佈的均勻性，同時可藉由第二階曲面320的退縮而產生離焦的效果，以減少在光學膜片530近端光線集中的狀況。
如圖7所示，光源130具有半高全寬張角θ。較佳而言，半高全寬張角θ係指在光源130的發射光譜中具有大於或等於其強度峰值一半強度之張角範圍。在垂直於第一方向X的截面上，如圖7所示之截面，發光面131之截線兩端分別相對於發光面法線133以半高全寬張角θ張開第一照射範圍151及第二照射範圍152。第一照射範圍151及第二照射範圍152較佳有
部分重疊，且均為圓錐形分佈，因此在圖7所示之截面上均形成為扇形範圍。如圖7所示，在此截面上，第二階曲面320的截線完全落入第一照射範圍151及第二照射範圍152的聯集範圍內。然而在不同實施例中，第二階曲面320的截線亦可僅部分落入第一照射範圍151或第二照射範圍152其中之一的範圍內。藉由此一設置，可減少光源130所產生較高強度之光線直射光學膜片530前端的狀況。
在前述的實施例中，第二階曲面320係為整條長條狀而不間斷地佈設於反射曲面300沿第一方向X上的全長上。然而在圖8所示之實施例中，第二階曲面則可分段佈設於反射曲面300沿第一方向X的全長上，而包含有複個第二階凸台面323。具體而言，基座301朝向光源130之一面上設置有多個第二階凸台325，第二階凸台325係沿著第一方向X間隔分佈，其表面則形成為第二階凸台面323。
如圖9所示，第二階凸台面323較佳均形成為矩形，相鄰二第二階凸台面323之形心間具有形心間距P。如前所述，複數個光源130沿著第一方向X排列，較佳係以多對一或一對一方式與各第二階凸台面323相對應，但不以此為限。此外，相鄰二光源130之形心間距為D，比值P/D較佳不大於15，或P不大於200mm。由於在光源130發光面131上各位置的光線色調可能有差異，藉由此一設計可維持光學膜片500前緣沿第一方向X上各位置的各色光強度差異在一定範圍內，例如小於50%，以減少前端產生亮帶及色偏的情形。
在圖10所示之實施例中，第二階凸台面323在第一方向X上具有長度L。長度L與相鄰二第二階凸台面323之形心間距P之比值L/P較佳不小
於0.4，並且小於1；亦即0.4L/P<1。由於在光源130發光面131上各位置的光線色調可能有差異，藉由此一設置，可維持光學膜片500前緣各位置的各色光強度差異在一定範圍內，例如小於100%，以減少前端過於產生亮帶及色偏的情形。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。
Claims (12)
- 一種背光模組，包含：一光源裝置，包含沿一第一方向分佈的至少一光源；一反射曲面，沿該第一方向延伸，並與該光源裝置共同夾成一出光口；其中，該反射曲面具有：一第一階曲面，沿該第一方向延伸，並在垂直該第一方向之截面上相對該至少一光源形成內凹；以及一第二階曲面，沿該第一方向延伸，並在垂直該第一方向之截面上相對該至少一光源形成內凹，該第二階曲面包含複數個第二階凸台面沿著該第一方向分佈；其中，該第二階曲面較該第一階曲面接近該光源裝置，且與該第一階曲面共同形成一階梯結構；該第二階曲面具有靠近該第一階曲面之一第二階側緣，該第二階側緣與該第一階曲面間夾有一段差高度；以及一腔體，具有一入光端朝向該出光口。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該段差高度大於0而不大於0.8mm。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該第二階曲面相對於該第一階曲面朝該些光源抬升。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該第二階曲面相對於該第一階曲面朝遠離該些光源的方向退縮。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該第一階曲面於垂直於該第一方向之截面上之截線實質為一第一拋物線之一部分，該第二階曲面於該截面上之截線實質為一第二拋物線之一部分，該第一拋物線之焦點與該第二拋物線之焦點不相同。
- 如請求項5所述之背光模組，其中該光源之至少部分落於該第一拋物線之焦點上。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該光源具有一發光面及一半高全寬張角；於垂直於該第一方向之截面上，該發光面之截線兩端分別相對該發光面法線以該半高全寬張角張開一第一照射範圍及一第二照射範圍，該第二階曲面之截線至少部分落入該第一照射範圍及/或該第二照射範圍內。
- 如請求項7所述之背光模組，其中該第二階曲面之截線完全落入該第一照射範圍及/或該第二照射範圍內。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該反射曲面包含一段差面，該段差面之兩端分別連接該第二階側緣及該第一階曲面，該段差面與該第二階曲面共同於該第二階側緣處形成一凸脊。
- 如請求項1所述之背光模組，其中相鄰二該第二階凸台面之形心間距不大於200mm。
- 如請求項1所述之背光模組，其中該至少一光源包含複數個光源，相鄰二該第二階凸台面之形心間距與相鄰二該光源之形心間距之比值不大於15。
- 如請求項1所述之背光模組，其中各該第二階凸台面在該第一方向上之長度與相鄰二該第二階凸台面之形心間距之比值不小於0.4，且小於1。
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