背光模块的制作方法

本发明涉及一种光源结构，特别涉及一种电子装置的背光模块。

背景技术：

发光二极管最早于1965年问世，当时是以gaas(砷化镓)材料作为基材的红色发光二极管(lightemittingdiode,led)，但其发光效率(光通量)每瓦仅约0.1流明。随着led封装技术及发光效率的提升，体积小、耗电量低、寿命长及操作反应迅速的led也跟着问世。而由于节能减碳的需求及环保意识的抬头，世界各国也开始逐步地以led取代传统的钨丝灯泡或汞灯。目前led已广泛地应用于号志灯、广告灯、汽机车光源、室外或家用照明装置、显示器或电脑周边装置等电子产品的背光光源。

于现有技术中，电子产品的背光模块多为使用侧入光式的导光板结构，其通常使用多个发光二极管作为光源。然而，由于每个发光二极管光线发射的角度有限，当发光二极管将光线投射入导光板时，容易于两相邻发光二极管之间形成暗带，而导致导光板的亮度不均匀的问题产生。为解决导光板亮度不均匀的问题，如于中国台湾专利公告第m373518号中提出一种具有镂空的弧形槽的导光片，其可通过弧形槽提升导光片中次亮区的亮度。然而，弧形槽的设置仍然无法有效地利用光源中的大角度光线，使得导光结构中距离光源较近的位置亮度较亮；而远离光源的位置亮度较暗。

是以，如何有效地利用光源的大角度光线，并让导光板产生均匀的亮度，为本发明欲解决的技术课题。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种亮度均匀的背光模块，且其导光板可有效地利用光源的大角度光线。

为达前述目的，本发明提供一种背光模块，其包括：

导光板，具有入光面及出光面，入光面包括：

垂直入光面；

反射结构；以及

导光凹槽，介于垂直入光面与反射结构之间，且导光凹槽中具有非球面结构；以及

光源，用以提供光线至入光面；

其中，反射结构包括相连的折射面及反射壁，折射面用以折射并传递光线至反射壁，反射壁用以反射光线，使光线的行进方向大致平行于出光面，且折射面为自由曲面。

于上述优选实施方式中，其中折射面满足以下条件：

其中，α为折射面的任一点的切线与铅锤线的夹角，i为光线出射角的补角，n为折射面的折射率。

于上述优选实施方式中，其中反射壁为齿状反射壁。

于上述优选实施方式中，其中非球面结构为半凸透镜结构。

于上述优选实施方式中，其中光源的中心对齐于垂直入光面的边缘。

于上述优选实施方式中，其中导光板包括用以容置光源的容置凹槽，且容置凹槽邻接于入光面。

于上述优选实施方式中，其中导光板进一步包括相对于出光面的反光面。

于上述优选实施方式中，其中反光面包括多个反光微结构。

于上述优选实施方式中，其进一步包括反射层，反射层设置于反光面之下。

附图说明

图1a：为本发明第一实施例的背光模块的剖面图；

图1b：为图1a中区域a的放大图；

图1c：为本发明的背光模块光取出的示意图；以及

图2：为本发明第二实施例的背光模块的剖面图。

附图标记说明：

α夹角

i补角

θ3入射角

θ4折射角

c中心

l1、l2、l2’、l3、l4、l5、l5’光线

n法线

o边缘

p铅锤线

t切线

1背光模块

10光源

20导光板

201容置凹槽

202入光面

2021垂直入光面

2022导光凹槽

20221非球面结构

2023反射结构

20231折射面

20232反射壁

203出光面

204反光面

2041反光微结构

30反射层

具体实施方式

本发明的优点及特征以及达到其方法将参照示例性实施例及附图进行更详细的描述而更容易理解。然而，本发明可以不同形式来实现且不应被理解仅限于此处所陈述的实施例。相反地，对所属技术领域技术人员而言，所提供的此些实施例将使本公开更加透彻与全面且完整地传达本发明的范围。

首先，请参阅图1a、图1b及图1c所示，图1a为本发明第一实施例的背光模块的剖面图；图1b为图1a中区域a的放大图；图1c为本发明的背光模块光取出的示意图。如图1a及图1c所示，所述背光模块1包括：光源10、导光板20及反射层30。其中，光源10可为发光二极管模块或电激发光(electroluminescence,el)模块；导光板20是由聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或其它具有高折射率的材质所制成；反射层30则可为由聚碳酸酯、聚苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酯薄膜(mylar)或其它具有柔性的材质所制成的薄膜，并可于薄膜的表面上涂布或印刷白色高反射的油墨(未示于图中)或于薄膜的表面形成多个反射微结构(未示于图中)，以提升反射层30反射光线的效率。

请参阅图1a，所述导光板20具有容置凹槽201、入光面202、与入光面202相连的出光面203，及相对于出光面203的反光面204。所述容置凹槽201邻接于入光面202，并用以容置光源10。所述入光面202则包括：垂直入光面2021、导光凹槽2022及反射结构2023。其中，导光凹槽2022介于垂直入光面2021与反射结构2023之间，且导光凹槽2022中包括了具有光准直功能的非球面结构20221。于本实施例中，非球面结构20221为一半凸透镜结构，且光源10的中心c与垂直入光面2021的边缘o相对齐。

所述反射结构2023则具有一折射面20231及一反射壁20232，且折射面20231与反射壁20232相连接，反射壁20232再与出光面203相连接。

请参阅图1c，所述反光面204则包括了多个用以反射光线的反光微结构2041，而反射层30则设置于反光面204之下。

请继续参阅图1a、图1b及图1c，为便于进行说明，于图示中将相互正交的3个轴设为x轴、y轴及z轴。又，将x轴与y轴称为水平方向，z轴称为垂直方向。于图1a中，所述光源10用以提供包括小角度及大角度的光线l1至入光面202。其中，光源10的中心c下方的小角度及大角度的光线l1会进入垂直入光面2021，并经由垂直入光面2021的折射形成偏离水平方向的光线l2；光源10的中心c上方且较靠近中心c的小角度光线l1则会进入导光凹槽2022中的非球面结构20221，并通过非球面结构20221的折射形成与水平方向平行的光线l3。

请参阅图1a及图1b，光源10的中心c上方且较远离中心c的大角度光线l1则会进入反射结构2023的折射面20231，并通过折射面20231的折射形成光线l4，接着，光线l4则会继续传递至反射壁20232。反射壁20232则可反射光线l4以形成光线l5，并让光线l5的行进方向大致与水平方向平行，意即让光线l5的行进方向大致平行于出光面203。

如图1b所示，t为折射面20231上任一点的切线，n为折射面20231上垂直任一点切平面的法线，θ3为光线l1的入射角；θ4为光线l4的折射角。于本实施例中，折射面20231为一自由曲面，且满足下列关系式：

其中，α为折射面20231的任一点的切线t与铅锤线p的夹角，i为光线l1自光源10射出的出射角的补角，n为折射面20231的折射率。如此可使得靠近光源10的中心c的小角度光线l1在经由折射面20231的折射后，即可达到准直效果，而可形成行进方向大致与水平方向平行的光线l4，且可不影响反射壁20232对于大角度光线l1所形成的光线l4的反射准直效果。

请参阅图1c，由于光源10的中心c下方的小角度及大角度的光线l1在进入垂直入光面2021后，其所形成的光线l2的行进方向较为偏离水平方向，因此光线l2在距离光源10较近的区域即会投射至反光面204，并可通过反光面204的反光微结构2041或反射层30的反射形成朝向垂直方向行进的光线l2’，如此便可在距光源10较近的位置处自出光面203取出光线l2’；相反之，光源10的中心c上方且较远离中心c的大角度光线l1在进入反射结构2023后，其所形成的光线l5的行进方向大致与水平方向平行，因此光线l5在距离光源10较远的区域才会投射至反光面204，并通过反光面204的反光微结构2041或反射层30的反射形成朝垂直方向行进的光线l5’，如此便可在距光源10较远的位置处自出光面203取出光线l5’。本发明虽仅提出光源10的中心c与垂直入光面2021的边缘o相对齐，使得光源10的中心c下半部所发射的小角度及大角度的光线l1可在距光源10较近的位置处被取出的实施方式，但在实际应用时，亦可以依据背光需求调整光源10的中心c与垂直入光面2021的边缘o两者间的相对位置，例如：垂直入光面2021的边缘o可高于或低于光源10的中心c，进而调整导光板20远近区域的光线的取出量，而不以本发明所提出的实施方式为限。

请继续参阅图2所示，图2为本发明第二实施例的背光模块的剖面图。如图2所示，其中光源10、导光板20及反射层30的各元件与图1a的光源10、导光板20及反射层30的各元件功能相同，在此便不再赘述。唯，差异之处在于导光板20的反射结构2023的反射壁20232为一齿状反射壁，且该齿状反射壁具有多个斜率相同或不同的反射面，如此便可通过多个反射面提高光线的反射效果。

相较于现有技术，本发明的背光模块的导光板可通过导光凹槽中的非球面结构及反射结构形成行进方向平行或大致平行于出光面的光线，使得光线可有效地扩散至整片导光板，进而提升背光模块亮度的均匀度。另一方面，反射结构的设置亦可有效地提高光源的大角度光线的利用率；故，本发明实为一极具产业价值的发明。

本发明可根据本领域技术人员的设想进行各种修改，而均不脱离本申请权利要求书所要求保护的范围。