导光单元及背光模组 【技术领域】
本发明关于一种光源模组及其光学元件，且特别关于一种背光模组(backlight module)及其导光单元(light guide unit)。
背景技术
图1为一种现有背光模组的剖面示意图。请参照图1，现有背光模组100包括一导光板110、一冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)120、一反射片130及一扩散片(diffusion plate)140。导光板110具有一第一表面112、一相对第一表面112的第二表面114及一连接第一表面112与第二表面114的入光面116。冷阴极萤光灯管120配置于入光面116旁，并适于朝向入光面116发出一光束122。部分光束122a会经由入光面116进入导光板110中，并经由第二表面114上的二氧化钛(titaniumdioxide，TiO2)网点114a的光扩散作用而被传递至反射片130。反射片130会将部分光束122a反射，并使其依序通过第二表面114、第一表面112及扩散片140。另一方面，部分光束122b在进入导光板110之后，会经由二氧化钛网点114a的光扩散作用而被传递至第一表面112，接着部分光束122b会依序通过第一表面112及扩散片140。光束112(包括部分光束112a及112b)在通过扩散片140后，会形成面光源。
当二氧化钛网点114a是以网版印刷的方式形成于第二表面114时，二氧化钛网点114a的尺寸及其间距会无法作得很小。因此，当导光板110的上方不配置扩散片140时，二氧化钛网点114a所形成的不连续亮点会被肉眼辨识出，而使背光模组100无法形成均匀的面光源。
为了改善不连续亮点被肉眼辨识出的问题，在现有技术中是采用扩散片140将不连续亮点模糊化而达到遮蔽的效果。然而，多使用一片扩散片140会增加成本，且会造成光损失。
【发明内容】
本发明提供一种导光单元，其可降低成本，并能将光均匀地导出。
本发明提供一种背光模组，其可降低成本，并能形成均匀的面光源。
本发明之一实施例提出一种导光单元，其包括一导光板及数个柱状透镜(rod lens)。导光板具有一第一表面、一相对第一表面的第二表面及一连接第一表面与第二表面的入光面，其中导光板更具有数个扩散网点，其位于第二表面。这些柱状透镜配置于第一表面上，每一柱状透镜沿着一第一方向延伸，并具有在一第二方向上弯曲的一曲面。这些柱状透镜沿着第二方向排列。相邻的这些扩散网点在第一方向上的节距(pitch)小于在第二方向上的节距。
本发明的另一实施例提出一种背光模组，其包括上述导光单元及一发光元件。发光元件配置于入光面旁。发光元件适于发出一光束，光束会经由入光面进入导光板中，并经由第一表面传递至这些柱状透镜。
在本发明的实施例的导光单元中，由于扩散网点在第一方向上的节距小于在第二方向上的节距，且导光单元具有沿着第一方向延伸的柱状透镜，因此柱状透镜能够缩小扩散网点在第二方向上的宽度及间距，而使肉眼在透过柱状透镜后无法辨识出扩散网点。如此一来，本发明的实施例的背光模组便能够形成均匀的面光源。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图，详细说明如下。
【附图说明】
图1为一种现有背光模组的剖面示意图。
图2A为本发明的第一实施例的背光模组的立体示意图。
图2B为图2A的背光模组沿着I-I线的剖面示意图。
图2C为图2A中的导光单元以其第一表面朝前的透视图。
图3为本发明的第二实施例的背光模组的立体示意图。
图4为本发明的第三实施例的背光模组的导光单元以其第一表面朝前的透视图。
图5为本发明的第四实施例的背光模组的导光单元以其第一表面朝前的透视图。
图6为本发明的第五实施例的背光模组的立体示意图。
图7A为本发明的第六实施例的背光模组的立体示意图。
图7B为图7A中的导光单元以其第一表面朝前的透视图。
【具体实施方式】
下列各实施例的说明是参考附图，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
第一实施例
图2A为本发明的第一实施例地背光模组的立体示意图，图2B为图2A的背光模组沿着I-I线的剖面示意图，而图2C为图2A中的导光单元以其第一表面朝前的透视图。请参照图2A至图2C，本实施例的背光模组200包括一导光单元300及一发光元件210。导光单元300包括一导光板310及数个柱状透镜320。导光板310具有一第一表面312、一第二表面314及一入光面316。第一表面312与第二表面314相对，而入光面316连接第一表面312与第二表面314。这些柱状透镜320配置于第一表面312。每一柱状透镜320沿着一第一方向D1延伸，并具有在一第二方向D2上弯曲的一曲面C。在本实施例中，这些柱状透镜320的曲面C皆为凸面，其例如为圆柱面、椭圆柱面或其他形状的凸面。另外，在本实施例中，第一方向D1实质上垂直于第二方向D2。再者，在本实施例中，导光板310及这些柱状透镜320为一体成型，且第一方向D1实质上垂直于入光面316。
此外，导光板更具有数个扩散网点318，其位于第二表面314。相邻的这些扩散网点318在第一方向D1上的节距P1小于在第二方向D2上的节距P2。在本实施例中，这些扩散网点318例如为二氧化钛网点或其他适于使光扩散的材质所构成的网点。然而，在其他实施例中，扩散网点亦可以是第二表面314上的凹点或凸点。发光元件210配置于入光面316旁。在本实施例中，发光元件210例如为一冷阴极萤光灯管。然而，在其他实施例中，发光元件210亦可以是由数个发光二极体所组成的发光条或其他适当的发光元件。发光元件210适于发出一光束212，光束212会经由入光面316进入导光板310中，并经由第一表面312传递至这些柱状透镜320。具体而言，进入导光板310中的光束212中的部分光束212a在传递至扩散网点318后，会因扩散网点318的扩散作用而产生光散射现象。在本实施例中，第二表面314的一侧可配置有一反射单元220，用以将光束212反射至第一表面312，例如将产生光散射现象的部分光束212a反射至第一表面312，其中反射单元220例如为一反射片。另一方面，光束212中的另一部分光束212b在传递至扩散网点318后，会被扩散网点318散射至第一表面312。
在本实施例的导光单元300中，由于柱状透镜320具有在第二方向D2上弯曲的曲面C，且扩散网点318在第二方向D2上的节距P2大于在第一方向D1上的节距P1，因此柱状透镜320能够将扩散网点318因散射光束212所产生的亮点在第二方向D2上的间距缩小至肉眼无法辨识的程度。另外，由于节距P1小于节距P2，因此亦可以使扩散网点318因散射光束212所产生的亮点在第一方向D1上的间距无法被肉眼所辨识。举例而言，导光板310的厚度T约落在从0.5毫米至5毫米的范围内，而柱状透镜320的节距A约落在从24微米至50微米的范围内，亦即曲面C的曲率半径约落在从12微米至25微米的范围内。按照简易的透镜成像公式来估计，柱状透镜320的成像放大倍率约落在从0.0016至0.032的范围内。换言之，透过导光板310上方的柱状透镜320成像后，扩散网点318所产生的亮点在第二方向D2上的间距大约只有原来的三十分之一至六百分之一。
如此一来，在导光板310上形成扩散网点318时，便可以使用成本较便宜且所形成的扩散网点及其间距较大的网版印刷法，且背光模组200所产生的面光源亦不会有被使用者以肉眼观察出离散的亮点的问题。换言之，本实施例的导光单元300能够均匀地将光束212导出，且可具有较低的成本，因此本实施例的背光模组200能够形成均匀的面光源，且可具有较低的成本。此外，当导光板310上方欲配置棱镜片(未绘示)以使面光源较为集中时，由于扩散网点318已经过柱状透镜320的作用而不会被肉眼辨识出，因此柱状透镜320与棱镜片之间可以不放置扩散片，如此可进一步降低背光模组200的成本，并减少光损失。
值得注意的是，本发明并不限定扩散网点318是以网版印刷法形成。在其他实施例中，扩散网点318亦可以用微影蚀刻制程或其他蚀刻方式形成。
在本实施例中，这些扩散网点318在第二方向D2上的宽度W2随着远离入光面316而递增。另一方面，在本实施例中，这些扩散网点318在第一方向D1上的宽度W1则可维持相同。如此一来，有助于导光板310将光束212传递至远离入光面316之处，以使背光模组200能够提供较为均匀的面光源。
第二实施例
图3为本发明的第二实施例的背光模组的立体示意图。请参照图3，本实施例的背光模组200a与上述背光模组200(请参照图2A)类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的背光模组200a的导光单元300a中，部分这些柱状透镜320a的曲面C1为凸面，且部分这些柱状透镜320a’的曲面C1’为凹面，而这些曲面C1与这些曲面C1’在第二方向D2上交替排列。在本实施例中，这些曲面C1与这些曲面C1’构成一个一维正弦曲面。然而，在其他实施例中，曲面C1亦可以是圆柱面、椭圆柱面或其他形状的凸面，而曲面C1’亦可以是圆柱形凹面、椭圆柱形凹面或其他形状的凹面。导光单元300a与上述导光单元300(如图2A所绘示)具有类似的优点与功效，在此不再重述。
第三实施例
图4为本发明的第三实施例的背光模组的导光单元以其第一表面朝前的透视图。请参照图4，本实施例的背光模组的导光单元300b与上述导光单元300(如图2C所绘示)类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的导光单元300b中，扩散网点318的数量密度随着远离入光面316而递增。如此一来，导光单元300b便能够将光从远离入光面316之处导出，以使背光模组能够提供均匀的面光源。此外，在本实施例中，这些扩散网点318在第一方向D1上的宽度W1’可实质上相同，而这些扩散网点318在第二方向D2上的宽度W2’亦可实质上相同。
第四实施例
图5为本发明的第四实施例的背光模组的导光单元以其第一表面朝前的透视图。请参照图5，本实施例的背光模组的导光单元300c与上述导光单元300(如图2C所绘示)类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的导光单元300c中，数个扩散网点318构成数个条状图案319。每一条状图案319往远离入光面316的方向延伸，且这些条状图案319沿着与入光面316平行的方向排列，此外，每一条状图案319的宽度W3随着远离入光面316而递增，如此有助于导光板310将光传递至远离入光面316之处，以使背光模组能够提供均匀的面光源。
第五实施例
图6为本发明的第五实施例的背光模组的立体示意图。请参照图6，本实施例的背光模组200d与上述背光模组200(如图2A所绘示)类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的背光模组200中，这些柱状透镜320构成一柱状透镜板330，而柱状透镜板330与导光板310为各自成型。
第六实施例
图7A为本发明的第六实施例的背光模组的立体示意图，而图7B为图7A中的导光单元以其第一表面朝前的透视图。请参照图7A与图7B，本实施例的背光模组200e与上述背光模组200d类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的背光模组200e中，第一方向D1’(即每一柱状透镜320的延伸方向)与入光面316实质上平行，而第二方向D2’(即这些柱状透镜320的排列方向)与入光面316实质上垂直。此外，扩散网点318的分布亦随着第一方向D1’与第二方向D2’相较于第五实施例的改变而改变。具体而言，在本实施例中，相邻的这些扩散网点318在第一方向D1’上的节距P1’小于在第二方向D2’上的节距P2’。另外，在本实施例中，这些扩散网点318在第二方向D2’上的宽度W2”随着远离入光面316而递增。
值得注意的是，在其他实施例中，第一方向与第二方向亦可以是分别实质上平行与垂直入光面，而扩散网点的数量密度随着远离入光面而递增。或者，第一方向与第二方向分别实质上平行与垂直入光面，而扩散网点构成如第四实施例的数个条状图案。
综上所述，在本发明的实施例的导光单元中，由于柱状透镜具有在第二方向上弯曲的曲面，且扩散网点在第二方向上的节距大于在第一方向上的节距，因此柱状透镜能够将扩散网点因散射光束所产生的亮点在第二方向上的间距缩小至肉眼无法辨识的程度。如此一来，在导光板上形成扩散网点时，便可以使用成本较便宜的网版印刷法，且背光模组所产生的面光源亦不会有被使用者以肉眼观察出离散的亮点的问题。换言之，本发明的实施例的导光单元能够均匀地将光束导出，且可具有较低的成本，因此本发明的实施例的背光模组能够形成均匀的面光源，且可具有较低的成本。
此外，当导光板上方欲配置棱镜片以使面光源较为集中时，由于扩散网点所产生的亮点已经过柱状透镜的作用而不会被肉眼辨识出，因此柱状透镜与棱镜片之间可以不放置扩散片，如此可进一步降低背光模组的成本。
虽然本发明已以实施例如上所述公开，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达到本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。
主要符号名称列表
100、200、200a、200d、200e：背光模组
110、310：导光板
112、312：第一表面
114、314：第二表面
114a：二氧化钛网点
116、316：入光面
120：冷阴极萤光灯管
122、212：光束
122a、122b、212a、212b：部分光束
130：反射片
140：扩散片
210：发光元件
220：反射单元
300、300a、300b、300c：导光单元
318：扩散网点
319：条状图案
320、320a、320a’：柱状透镜
330：柱状透镜板
A、P1、P1’、P2、P2’：节距
C、C1、C1’：曲面
D1、D1’：第一方向
D2、D2’：第二方向
T：厚度
W1、W1’、W2、W2’、W2”、W3：宽度