专利名称：背光模块的制作方法
技术领域：
本发明关于一种侧光源型(edge-light type)背光模块，特别是关于一种无导光板的侧光源型背光模块。
背景技术：
近年来，随着光电技术的持续发展，显示器产品不但在薄型化方面有了长足的进步，并且，相关的薄型化产品的显示品质与效能亦有明显改善，不少薄型化的显示技术已可与传统的阴极射线显示器相抗衡，且更有超越者。
在薄型化显示器之中，背光模块用以提供非自发光性的显示面板(例如液晶面板)所需要的背光源。背光模块在薄型化显示器中的重要性并不亚于显示面板(例如液晶面板)本身。首先，背光模块在机构上的薄型化与否，对于显示器整体的薄型化占有很重的比重。其次，背光模块所提供的光源是否均匀，则对显示器的成像品质有举足轻重的影响。再者，背光模块在电能-光能之间的转换效能，则影响了显示器在发光效率上的表现。
请参照图1，图1为一典型侧光源型(edge-light type)背光模块侧剖面示意图。背光模块10主要包括一壳体12、一导光板14与一光源16，壳体12又包括一基板121以及至少一侧壁123。其中，导光板14与光源16皆设置于壳体12内部，导光板14设置于基板121上，而光源16设置于接近壳体12内部接近侧壁123的位置。光源16通常为冷阴极灯管(CCFL)或发光二极管(LED)，其所产生的光线由侧端141进入导光板14，以导光板14为传播介质，且利用导光板14与空气介质的不同而产生界面全反射效应，使光线均匀散布于导光板14中，最后则由导光板14的出光面125出射以提供给显示面板17。
一般来说，侧光源型背光模块10相较于另一种背光模块-直下式背光模块而言，侧光源型背光模块10的优点在于较易实现薄型化的要求。
请参照图2，图2为一无导光板的侧光源型背光模块示意图。相较于图1的背光模块10，图2背光模块20不具有导光板14，然而，背光模块20的光源26仍然是设置于其内部(壳体22内部)的侧壁223的位置，因此并不同于传统的直下式背光模块。背光模块20主要是利用设置于壳体22的基板221的一反射板24，来将位于侧壁223的光源26的光线反射至显示面板27。
将背光模块20设计成不具有导光板(可对照图1导光板14)的优点在于因减少了介质接口，而得以提高背光模块20的光学效率，亦即对于图1具有导光板14的背光模块10而言，光源16所产生的光线必有部份在导光板14产生消耗；而背光模块20则不具此缺点。另一项优点则是着眼于减少导光板14的使用，有助于产品的轻量化。
然而，由于背光模块20其中的光源26仍然是设置于内部的侧壁223的位置，如何使得光线均匀地反射至显示面板27，则为此技术领域中的重要议题。且，在越来越多的产品采用发光二极管以做为光源(图1标号16与图2标号26)的趋势下，有鉴于发光二极管所提供的光线亮度的分布因角度而不同，因此并不均匀，而是呈现三维(3-D)分布的情况，在此情形下，如何使得光线均匀地反射至面板的议题则更为突显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模块，其可以使光线均匀地反射至显示器面板。
本发明的另一目的在于提供一种反射板的制作方法，其可以使制作出一种使光源的光线均匀地反射至显示器面板的反射板。
本发明公开一种背光模块，其包括一壳体、一光源以及一反射板。壳体包括一基板以及一侧壁，例壁邻接于基板；光源设置于壳体内部且接近于侧壁；反射板设置于基板上，并具有一反射面，反射面依与侧壁大体上垂直的一横轴(X-axis)剖视呈一第一曲面，第一曲面由连续的多个斜面所构成；反射面更依一纵轴(Y-axis)剖视呈一第二曲面，第二曲面由连续的多个斜面所构成，其中纵轴正交于横轴。
该反射面被多条第一分隔线区分为多个横轴分区(X-axis partition)，所述第一分隔线与纵轴平行，且每一横轴分区所接收光源的光线大体上相等；该反射面又被多条第二分隔线区分为多个纵轴分区(Y-axis partition)，所述第二分隔线与横轴平行，且每一纵轴分区所接收光源的光线大体上相等。
所述第一分隔线以及所述第二分隔线更将反射面分隔为多个反射区块，所述反射区块为斜面且分别具有一横轴倾角以及一纵轴倾角，借由所述横轴倾角的角度不同以构成第一曲面，另外，借由所述纵轴倾角的角度不同以构成第二曲面。在一优选实施例中，前述的第一曲面包括二凹部以及一凸部，另外，凸部介于两凹部之间；第二曲面为具有一凹部的曲面。
本发明更公开了上述反射板的制作方法，该制作步骤首先在反射面上定义正交的一横轴以及一纵轴。
其次进行一第一仿真程序，先依据与纵轴平行的多条第一分隔线，将反射面区分为多个横轴分区，每该横轴分区接收光源的光线大体上相等；再个别地调整每该横轴分区的一横轴倾角，使每该横轴分区的光线反射至反射板上方的一扩散片的出光量大体上相等，并且反射面依横轴剖面系呈连续的多个斜面。
随后，进行一第二仿真程序，先依据与横轴平行的多条第二分隔线，将反射面区分为多个纵轴分区，每该纵轴分区接收该光源的光线大体上相等；再个别地调整每该纵轴分区的一纵轴倾角，使每该纵轴分区的光线反射至反射板上方的一扩散片的出光量大体上相等，并且该反射面依该纵轴剖面呈连续的多个斜面。
最后，依据第一仿真程序所得的所述横轴分区的横轴倾角，与第二仿真程序所求得的所述纵轴分区的纵轴倾角，以实际形成三维(3-D)的反射面。
借由本发明所公开的制作步骤所制成的反射板，依据相异光源的光学特性(射出光线的强度、角度)，经精密仿真计算，将反射面分割成多个斜面，使光源的光线经所述斜面反射至扩散片的亮度均匀分布。如此一来，本发明所公开的背光模块虽是侧光源型不具有导光板，却具有光线均匀分布且光线亮度不为导光板所消耗等优异的光学特性，且因省去导光板的使用而大幅地减低了重量，实为一精良的创新发明。
关于本发明所述的背光模块，可以借由以下发明详述及附图，得到进一步的了解。
借由以下详细的描述结合附图，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中
图1为一典型侧光源型背光模块侧剖面示意图；图2为一无导光板的侧光源型背光模块侧剖面示意图；图3为本发明背光模块分解透视图；图4为一发光二极管的发光角度-发光强度关系图；图5A为本发明一实施例反射面上视图；图5B为图5A反射面延b-b剖面线剖视图；以及图5C为图5A反射面延c-c剖面线剖视图。
主要组件符号说明10、20、40背光模块12、22、42壳体121、221、421基板123、223、423侧壁125出光面14导光板16、26、46光源17、27显示面板24、44反射板441反射面45反射区块461设置位置48扩散片51第一分隔线52第二分隔线55横轴分区56纵轴分区具体实施方式
首先，请参阅图3，该图为本发明背光模块分解透视图。如图3所示，一背光模块40包括一壳体42、一光源46以及一反射板44。壳体42包括一基板421以及一侧壁423，侧壁423邻接于基板421；光源46设置于壳体42内部且接近于侧壁423；反射板44设置于基板421上，并具有一反射面441，反射面441依与侧壁423大体上垂直的一横轴X剖视呈一第一曲面，第一曲面由连续的多个斜面所构成；反射面441更依一纵轴Y剖视呈一第二曲面，第二曲面由连续的多个斜面所构成，其中纵轴Y正交于横轴X。
背光模块40还包括一扩散片48，扩散片48覆于壳体42的上方，用以接收由反射面441反射的光线，使光线穿透射入显示面板(图中未示)。在本发明一实施例中，扩散片48的表面上设有特定图样的网点，用以进一步提升显示面板的光线亮度与均匀性。
光源46可为一发光二极管(LED)。发光二极管的优点包括可提高色彩饱和度、真实度，提升观看者的视觉感受，且在电性上具有低耗电能的优势。因此在发光二极管的发光效率日渐提高的今日，光源46通常以发光二极管取代冷阴极灯管。然而，发光二极管具有一通常称为可视角(view angle)的光学特性，亦即，光线强度随视角改变，因此，发光二极管亦被指为一种具有“高指向性”的发光组件。请参照图4所示，图4显示一发光二极管的发光角度-发光强度关系图，如图4所示，发光二极管在一断面上，其主发光强度通常是在90度的方向上，而向二侧的0度或180度皆是发光强度逐渐衰减的情形。
如前所述，本发明的反射板44具有反射面441，反射面441依与侧壁423大体上垂直的一横轴X剖视呈一第一曲面，反射面441更依一纵轴Y剖视呈一第二曲面。换句话说，本发明所提供的反射板441在横轴X与纵轴Y此二方向上皆具有特定的光学设计，第一曲面与第二曲面皆是为了使得光源46的光线能够更加均匀地提供给显示面板。但值得一提的是，虽然本发明应用于具有高指向性的光源46时，特显其效果；然而，此并非用以做为本发明的限制，本发明亦可利用较不具指向性的发光组件，例如冷阴极灯管(CCFL)，来作为光源46的实施方式。
请参阅图5A，图5A为本发明一实施例反射面上视图。反射面441被多条第一分隔线51区分为多个横轴分区(X-axis partition)55，所述第一分隔线51与纵轴Y平行。其中，所述第一分隔线51相互间具有一预定的设置关系，并非以等距离的方式设置之。本发明利用一第一仿真程序以测得所述第一分隔线51的设置位置，其原则与目的在于使得每一横轴分区55所接收来自光源46的光线大体上能够相等。关于上述第一仿真程序将详述于后续的本发明制作方法相关段落中。
另外，反射面441被多条第二分隔线52区分为多个纵轴分区(Y-axispartition)56，所述第二分隔线52与横轴X平行。且所述第一分隔线52的设置位置的原则与目的在于使每一纵轴分区56所接收光源46的光线大体上相等。此其中利用了一第二仿真程序，亦将详述于后。
如图5A所示，所述第一分隔线51以及所述第二分隔线52更将反射面441分格为多个反射区块45。
请参阅图5B、图5C，图5B为图5A反射面延b-b剖面线剖视图，图5C为图5A反射面延c-c剖面线剖视图。
个别的反射区块45分别为斜面(可参考图3的分解透视图)，以XY平面为0度，则在横轴X与纵轴Y分别剖视时，个别的反射区块45具有一横轴倾角θX(如图5B所示)以及一纵轴倾角θY(如图5C所示)。
如图5B所示，反射面441借由所述横轴倾角θX的角度不同，以构成第一曲面，另外，如图5C所示，反射面441借由所述纵轴倾角θY的角度不同以构成第二曲面。在本发明一实施例中，第一曲面包括二凹部以及一凸部，而第二曲面为具有一凹部的曲面，如此一来，可使得光源46的光线均匀地提供予外部使用。
接着，便详述上述反射板44的制作方法，相关结构请参阅图3、图5A、图5B、图5C。该制作步骤首先在反射面441上定义正交的一横轴X以及一纵轴Y。此坐标系统便利于后续的仿真程序与制作方法。
其次，进行一第一仿真程序。在第一仿真程序之中，先依据与纵轴Y平行的多个第一分隔线51，将反射面441区分为多个横轴分区55。关于所述第一分隔线51的设置位置，是依据使每该横轴分区55接收光源46的光线大体上相等的原则，而加以设置。
更进一步讨论所述第一分隔线51的设置步骤，由于采用具有指向性特质的光源46(例如发光二极管)时，如图4所示，光源46的亮度随角度改变。因此，在第一仿真程序之中，系将图3所示光源46的发光强度与角度的关系利用一第一函数f1(θ)表示。
接着，积分该第一函数{∫f1(θ)d θ}，以求取光源46的一亮度总和。并依照预定区分的所述横轴分区55的个数，而将上述亮度总和除以一第一预定整数(以图5A与B实施例而言，共具有9个横轴分区55，因此第一预定整数为9)。
如此一来，可求出每个横轴分区55所应接收的光线强度数值，依照已知的此数值(将此数值定义为Bx)，再次利用该第一函数的积分式∫abf1(θ)dθ=Bx]]>以反推多个积分范围，所谓的积分范围即积分的上限b与下限a，因此，该多个积分范围个别地包括一上限与一下限。所求出的所述上限与所述下限系分别代表光源46的光线出射角度。
最后，借由光源46的设置位置、以及所述上限与所述下限，则可求取该多条第一分隔线51的设置位置。如此一来，可符合上述使每该横轴分区55接收光源46的光线大体上相等的原则。
当所述第一分隔线51的位置确定后，第一仿真程序的后半部，是个别地调整每该横轴分区55的一横轴倾角θX，如图5B所示，以将原本为平面的反射面441形成第一曲面。实施上，各个横轴倾角θX的调整的基准为“使每该横轴分区55的光线反射至反射板44上方的扩散片48的出光量大体上相等”。于本发明一实施例中，利用一观察步骤，以观察扩散片48的亮度分布，进而对各个横轴倾角θX进行调整。此其中可借由一般的亮度检测设备进行量测。
随后，进行一第二仿真程序。在第二仿真程序之中，先依据与横轴X平行的多个第二分隔线52将反射面441区分为多个纵轴分区56。关于所述第二分隔线52的设置位置，是依据使每该纵轴分区56接收光源46的光线大体上相等的原则，而加以设置。
更进一步讨论所述第二分隔线52的设置步骤，由于采用具有指向性特质的光源46(例如发光二极管)时，如图4所示，光源46的亮度随角度改变。因此，在第二仿真程序之中，将图3所示光源46的发光强度与角度的关系利用一第二函数f2(θ)表示。且，虽然实施上光源46可为一条状的光源(如图3所示，设置于壳体42内部的侧壁423上)，然而在此第二仿真程序中，将光源46视为一点光源，具有一预定的设置位置461(如图5A所示)。
接着，积分该第二函数{∫f2(θ)dθ}，以求取光源46的一亮度总和。并依照预定区分的所述纵轴分区56的个数，而将上述亮度总和除以一第二预定整数(以图5A与C实施例而言，共具有6个纵轴分区56，因此第二预定整数为6)。
如此一来，可求出每个纵轴分区56所应接收的光线强度数值，依照已知的此数值(将此数值定义为By)，再次利用该第二函数的积分式∫abf2(θ)dθ=By]]>以反推多个积分范围，所谓的积分范围即积分的上限b与下限a，因此，该多个积分范围个别地包括一上限与一下限。所求出的所述上限与所述下限系分别代表光源46的光线出射角度。
最后，借由光源46的设置位置461所述上限与所述下限，则可求取该多条第二分隔线52的设置位置。如此一来，可符合上述使每该纵轴分区56接收光源46的光线大体上相等的原则。
当所述第二分隔线52的位置确定后，第二仿真程序的后半部，个别地调整每该纵轴分区56的一纵轴倾角θY图5C所示，以将原本为平面的反射面441形成第二曲面。实施上，各个纵轴倾角θY的调整的基准为“使每该纵轴分区56的光线反射至反射板44上方的扩散片48的出光量大体上相等”。于本发明一实施例中，利用一观察步骤，以观察扩散片48的亮度分布，进而对各个纵轴倾角θY进行调整。此其中可借由一般的亮度检测设备进行量测。
最后，依据第一仿真程序所得的所述横轴分区55的横轴倾角θX，与第二仿真程序所求得的所述纵轴分区56的纵轴倾角θY，以实际形成三维(3-D)的反射面441。
具有如此特殊反射面441的反射板44可借由射出成型等成型工法制作，或者，亦可利用金属加工，利如冲压成型，以形成上述三维的反射面441，再施以表面处理，覆以一高反射材质薄膜以制成。
借由本发明所公开的制作步骤所制成的反射板，是依据相异光源的光学特性(射出光线的强度、角度)，经精密仿真计算，将反射面分割成多个斜面，使光源的光线经所述斜面反射至扩散片的亮度均匀分布。如此一来，本发明所公开的背光模块虽是侧光源型不具有导光板，却具有光线均匀分布且光线亮度不为导光板所消耗等优异的光学特性，且因省去导光板的使用而大幅地减低了重量，实为一精良的创新发明本发明虽以优选实例阐明如上，然其并非用以限定本发明的精神与发明实体仅止于上述实施例，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包括在本发明内。
权利要求
1.一种背光模块，包括一壳体，包括一基板与一侧壁，该侧壁邻接于该基板；一光源，设置于该壳体内部且接近于该侧壁；以及一反射板，设置于该基板上，并具有一反射面，该反射面依与该侧壁大体上垂直的一横轴剖视呈一第一曲面，该第一曲面由连续的多个斜面所构成，且该反射面依一纵轴剖视呈一第二曲面，该第二曲面由连续的多个斜面所构成，其中该纵轴正交于该横轴。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中该第一曲面包括二凹部及一凸部，该凸部介于该二凹部间。
3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中该第二曲面为具有一凹部的曲面。
4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中该反射面依与该纵轴平行的多条第一分隔线以及与该横轴平行的多条第二分隔线，而分格为多个反射区块。
5.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，其中所述反射区块为斜面且分别具有一横轴倾角，借由所述横轴倾角的角度不同以构成该第一曲面。
6.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，其中所述反射区块为斜面且分别具有一纵轴倾角，借由所述纵轴倾角的角度不同以构成该第二曲面。
7.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，其中该多条第一分隔线系将该反射面区分为多个横轴分区，且该每一横轴分区所接收该光源的光线大体上相等。
8.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，其中该多条第二分隔线将该反射面区分为多个纵轴分区，且该每一纵轴分区所接收该光源的光线大体上相等。
9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括一扩散片，设置于该反射板上方，且该光源的光线反射至该扩散片。
10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于，其中该光源的光线经该反射板反射以至于入射该扩散片的过程中，光线的传播介质为空气。
11.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中该光源为一发光二极管。
12.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，其中该发光二极管具有一主发光方向，该主发光方向大体上平行于该横轴。
13.一种反射板的制作方法，其特征在于，该反射板应用于一侧光源型背光模块，该反射板具有一反射面以反射一光源的光线，该方法包括下列步骤于该反射面上定义正交的一横轴与一纵轴；进行一第一仿真程序，包括依据与该纵轴平行的多条第一分隔线，将该反射面区分为多个横轴分区，每该横轴分区接收该光源的光线大体上相等；以及个别地调整每该横轴分区的一横轴倾角，使每该横轴分区的光线反射至该反射板上方的一扩散片的出光量大体上相等，并且该反射面依该横轴剖面系呈连续的多个斜面；进行一第二仿真程序，包括依据与该横轴平行的多条第二分隔线，将该反射面区分为多个纵轴分区，每该纵轴分区接收该光源的光线大体上相等；以及个别地调整每该纵轴分区的一纵轴倾角，使每该纵轴分区的光线反射至该反射板上方的该扩散片的出光量大体上相等，并且该反射面依该纵轴剖面系呈连续的多个斜面；以及依据该第一仿真程序所得的所述横轴分区的横轴倾角，与该第二仿真程序所求得的所述纵轴分区的纵轴倾角，以实际形成三维的该反射面。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中该光源产生的光线的亮度与出射角度的关系，在一第一断面上，可利用一第一函数f1(θ)表示，该第一断面垂直该反射面且平行该横轴。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其中进行该第一仿真程序中，每该横轴分区接收该光源的光线大体上相等的步骤包括积分该第一函数{∫f1(θ)dθ}，以求取该光源的一亮度总和；将该亮度总和除以一第一预定整数，而得到一横轴分区亮度；使该第一函数的积分值等于该横轴分区亮度，以反推多个积分范围，该多个积分范围个别地包括一上限与一下限，所述上限与所述下限为光线出射角度；以及借由该光源的设置位置、上述所述上限与上述所述下限，以求取该多个第一分隔线的设置位置。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中该光源产生的光线的亮度与出射角度的关系，在一第二断面上，可利用一第二函数f2(θ)表示，该第二断面平行该反射面。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中进行该第二仿真程序中，每该纵轴分区接收该光源的光线大体上相等的步骤包括积分该第二函数{∫f2(θ)dθ}，以求取该光源的一亮度总和；将该亮度总和除以一第二预定整数，而得到一纵轴分区亮度；使该第一函数的积分值等于该纵轴分区亮度，以反推多个积分范围，该多个积分范围个别地包括一上限与一下限，所述上限与所述下限为光线出射角度；以及借由该光源的设置位置、上述所述上限与上述所述下限，以求取该多个第二分隔线的设置位置。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中进行该第一仿真程序还包括一观察步骤，用以观察该扩散片的亮度分布，以确认是否继续进行调整每该横轴分区的该横轴倾角。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中进行该第二仿真程序还包括一观察步骤，用以观察该扩散片的亮度分布，以确认是否继续进行调整每该纵轴分区的该纵轴倾角。
全文摘要
一种背光模块，包括一壳体、一光源以及一反射板。壳体包括一基板与一侧壁，侧壁邻接于基板。光源设置于壳体内部且接近于侧壁。反射板设置于基板上，并具有一反射面，反射面依与侧壁大体上垂直的一横轴(X－axis)剖视呈一第一曲面，第一曲面由连续的多个斜面所构成，且反射面依一纵轴(Y－axis)剖视呈一第二曲面，第二曲面由连续的多个斜面所构成，其中纵轴正交于横轴。
文档编号G05D25/00GK1758113SQ200510120220
公开日2006年4月12日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者林信吾, 陈志光 申请人:友达光电股份有限公司