CN100437153C - 背光模块及其使用的光漫射模块 - Google Patents

Abstract

一种背光模块及其使用的光漫射模块，其中光漫射模块主要包含漫射板及光学微结构层。漫射板具有进光下表面及出光上表面。进光下表面对应光源模块的出光面，出光上表面则为一无尖突面。漫射板的透射率介于50%至65%之间。光学微结构层设置于漫射板上方，且具有上表面及下表面。上表面上包含有多个光学微结构。光学微结构层的下表面直接与漫射板的出光上表面叠合。

Description

背光模块及其使用的光漫射模块

技术领域

本发明涉及一种光漫射模块，以及使用此光漫射模块的背光模块；更具体而言，本发明涉及一种供液晶显示面板使用的光漫射模块，以及使用此光漫射模块的背光模块。

背景技术

背光模块广泛使用于液晶显示装置、计算机键盘、移动电话按键、广告牌及其它需要光源的装置上，以提供此类装置所需的平面光源。特别是近年来液晶显示装置的市场需求大幅成长，为配合液晶显示装置在功能上及外观上的要求，液晶显示装置所使用的背光模块设计也日趋多元化。

然而当背光模块应用于液晶显示面板时，其输出光线的均匀性往往为影响液晶显示面板整体效能的重要因素。特别是随着液晶显示面板尺寸的日益增加，背光模块中直下式的灯管设置也成为目前技术发展的趋势。如何将数支间隔并列的灯管所发出的光源予以均匀漫射，避免形成局部过亮或过暗的情形，就成为液晶显示面板设计上的重要课题。

图1a所示为现有的背光模块及用以漫射光的结构。如图1a所示，背光模块10包含数支间隔并列的灯管13以及反射片15。灯管13上方依序设有漫射板37、下漫射片35、增亮膜31及上漫射片或反射增亮片33。光线经由漫射板37、下漫射片35、增亮膜31及上漫射片或反射增亮片33的漫射程序后，始得进入设置于上漫射片或反射增亮片33上方的液晶面板50。在现有技术的认知中，漫射板37、下漫射片35及上漫射片33的透射率越低，其漫射效果越好。但是当漫射板37、下漫射片35及上漫射片33的透射率越低时，背光光源的使用效率也就相对降低。因此适必得提升供电的输出功率以增加灯管13的亮度，造成耗电的情况产生。

此外，如图1b所示为使用如图1a所示的结构进行光漫射效果分析图，其中测试的模块以透射率65％的漫射板37搭配下漫射片35、增亮膜31及反射增亮片33进行测试。在图1b中，每条曲线代表不同入射角度的入射光线行为，横坐标为出射光线的角度，纵坐标则为光线的相对强度指标。此处有关角度的定义，以入射光线或出射光线与漫射板37法线间的夹角角度而言。如图1b所示，当光线的入射角度增加时，光线的出射角度并无明显的改变。换言之，当灯管13产生光线时，部分斜向入射光也被导向垂直的方向。因此原本可用来填补灯管13间暗区的斜向光线也被导向至原本光线即已足够的区域，无法有效产生光线漫射效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光漫射模块，使光源模块射出的光线均匀化。

本发明的另一目的在于提供一种光漫射模块，使输出的光线仍具有所需亮度。

本发明的另一目的在于提供一种背光模块，具有较均匀的输出光线。

本发明的背光模块主要包含光源模块及光漫射模块。光源模块具有出光面，光漫射模块设置于光源模块之上，并对应光源模块的出光面。光源模块优选具有灯管及反射片，灯管发出的光线及反射片反射的光线经由出光面进入光漫射模块中。

光漫射模块主要包含漫射板及光学微结构层。漫射板具有进光下表面及出光上表面。进光下表面对应光源模块的出光面，出光上表面则为一无尖突面(prickleless surface)。当光源模块的灯管发出光线时，光线即经由漫射板的进光下表面进入漫射板中。在优选实施例中，漫射板的透射率介于50％至65％之间，而漫射板的厚度优选介于1.5毫米至2毫米之间。

光学微结构层设置于漫射板上方，且具有上表面及下表面。上表面上包含有多个光学微结构。光学微结构层的下表面直接与漫射板的出光上表面叠合。在优选实施例中，光学微结构层为一棱镜片。

在优选实施例中，光漫射模块还包括上光学膜片。上光学膜片设置于光学微结构层的上方，并覆盖光学微结构层的上表面。此上光学膜片为不具有棱镜结构的光学膜片，可以例如为一由多层光学膜片层合而得的反射式增亮偏光膜(DBEF)，一上漫射片，或是一下漫射片(透明度较上漫射片低，但是漫射性较上漫射片为佳)。光学微结构层夹在漫射板与上光学膜片之间。由于光学微结构层较易受损，常在与具尖锐凸起的表面接触后产生刮痕，因此漫射板的出光上表面需具备无尖突面，以避免刮伤光学微结构层。

附图说明

图1a为现有技术的背光模块与液晶面板示意图；

图1b为现有技术中背光模块的光线漫射效果分析图；

图2为本发明背光模块与液晶面板配合的实施例示意图；

图3为本发明背光模块实施例的剖面示意图；

图4为本发明背光模块另一实施例的剖面示意图；

图5为本发明背光模块实施例的光线漫射效果分析图。

简单符号说明

100光源模块

110出光面

130灯管

150反射片

300光漫射模块

310漫射板

313进光下表面

311出光上表面

330光学微结构层

331上表面

333下表面

335光学微结构

350上光学膜片

500液晶面板

具体实施方式

本发明提供一种光漫射模块，以及使用此光漫射模块的背光模块。以优选实施例而言，此背光模块供液晶显示面板使用。然而在不同实施例中，此背光模块也可供计算机键盘、移动电话按键、广告牌及其它需要平面光源的装置使用。进一步而言，本发明还包括使用此光漫射模块的液晶显示面板。在优选实施例中，本发明的液晶显示面板包括一彩色液晶显示面板。然而在不同实施例中，本发明的液晶面板也可包括单色的液晶面板。而液晶显示装置则泛指使用液晶面板的显示装置，包括家用的液晶电视、个人计算机及膝上型计算机的液晶监视器、移动电话及数码相机的液晶显示屏等。

如图2所示，本发明的背光模块主要包括光源模块100及光漫射模块300。液晶面板500则设置于背光模块上方。光源模块100具有出光面110，且优选具有灯管130及反射片150。在图2所示的实施例中，光源模块100采用直下式灯管设置。然而在不同实施例中，光源模块也可以为侧光式灯管设置。光源模块100发出的光线经由出光面110射出光源模块100之外。然而在不同实施例中，光源模块100也可使用灯管130以外的发光源，例如发光二极管等等。

如图3所示，光漫射模块300设置对应于光源模块100的出光面110，且优选直接设置于光源模块100上。光漫射模块300主要包含漫射板310及光学微结构层330。在优选实施例中，漫射板310由聚苯乙烯(Polystyrene，PS)制成。然而在不同实施例中，漫射板310也可由其它有机材料制成，例如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)及聚环烯烃高分子(Cyclo Olefin Polymer，COP)等。

漫射板310具有进光下表面313及出光上表面311。进光下表面313对应光源模块100的出光面110。在如图3所示的实施例中，进光下表面313覆盖于光源模块100的出光面110上。出光上表面311包含无尖突面，且此无尖突面优选为光滑平面。当光源模块100的灯管130发出光线时，光线即经由漫射板310的进光下表面313进入漫射板310中。部分进入漫射板310的光线经由漫射板310内的粒子反射及折射后，自出光上表面311以不同于原入射方向的方向射出，以产生漫射效果。

在优选实施例中，漫射板310的透射率介于50％至65％之间，而漫射板310的厚度优选介于大约1.5毫米至大约2毫米之间。特别是当漫射板310由聚苯乙烯(Polystyrene，PS)制成，而透射率大约为60％且厚度大约为1.5毫米时，光漫射模块300整体的漫射效果较佳。而当漫射板310由聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)制成，而透射率大约为50％且厚度大约为2毫米时，光漫射模块300整体的漫射效果也较佳。

如图3所示，光学微结构层330设置于漫射板310上方，且具有上表面331及下表面333。上表面331上包含有多个光学微结构335。在优选实施例中，光学微结构335形成光学微结构层330上表面的棱镜结构，且优选以光学薄膜工艺或其它方式形成光学微结构层330的上表面。此处所言的光学薄膜工艺包含蚀刻、光刻、镀膜等工艺。然而在不同实施例中，也可以贴附或其它方式形成上述的光学微结构335。

光学微结构层330的下表面333直接与漫射板310的出光上表面311叠合。换言之，光学微结构层330的下表面333与漫射板310间不存在任何其它例如下漫射片之类的光学膜片。以优选实施例而言，光学微结构层330直接置放于漫射板310上。藉由漫射板310与光学结构层330的直接接触，本发明的光漫射模块300得以产生较佳的光均匀效果。

在优选实施例中，光学微结构层330为一增亮膜，且优选为一棱镜片(BEF)。光学微结构层330优选由聚对苯二甲酸乙二酯所制成。然而在不同实施例中，光学微结构层330也可由其它有机材料制成，例如聚碳酸酯等。光学微结构层330上表面的光学微结构335优选则由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)所制成；然而在不同实施例中，光学微结构335也可由其它亚克力树脂制成。

在图3所示的优选实施例中，光漫射模块300还包括上光学膜片350。上光学膜片350设置于光学微结构层330的上方，并覆盖光学微结构层330的上表面331。在优选实施例中，上光学膜片350为一反射式增亮偏光膜(DBEF)。然而在不同实施例中，上光学膜片350也可为一上漫射片或一至数张的下漫射片。上光学膜片350优选由聚对苯二甲酸乙二酯制成。然而在不同实施例中，上光学膜片350也可由其它有机材料制成，例如聚碳酸酯等。

如图3所示，光学微结构层330夹在漫射板310与上光学膜片350之间。由于光学微结构层330较易受损，常在与具尖锐凸起的表面接触后产生刮痕，因此漫射板310的出光上表面311需具备无尖突面，以避免刮伤光学微结构层330。此外，上光学膜片层350也具有保护光学微结构层330的功效，得以减少光学微结构层330的损伤。

当光线自漫射板310的出光上表面311射出时，随即进入与漫射板310相叠合的光学微结构层330内。经由光学微结构335的光学作用，以达到对光线的增益或其它控制效果，并同时增加光漫射模块300整体的光线漫射功效。由光学微结构层330射出的光线接着进入上光学膜片350中，经由上光学膜片350对光线的进一步增益或漫射后，光线随即抵达液晶面板处。

图4所示为本发明的另一实施例示意图。在此实施例中，漫射板310的进光下表面313为一粗糙面。藉由进光下表面310的粗糙结构，得以进一步增加光漫射模块300的光源漫射效果。然而在不同实施例中，此一粗糙面也可存在于漫射板310的出光上表面311，唯需处理并确保此粗糙面上无尖突物的存在，以避免刮伤光学微结构层330。

在现有技术中，一般认为漫射板310的透射率越低，可得到越佳的光源漫射效果。然而在本发明中，当漫射板310上直接叠合有光学微结构层330，且漫射板310的透射率介于50％至65％时，光漫射模块300中的整体漫射效果可达到最佳的状况。由于漫射板310仍具有相当的透射率，因此可使光源模块100产生的光线得到合理的使用效率，进而避免必需增加灯管13亮度的耗电情况。

图5所示为以透射率65％的漫射板310与直接叠合的棱镜片增亮膜及其上的反射式增亮偏光膜搭配使用时所得的光线漫射效果分析。在图5中，每条曲线代表不同入射角度的入射光线行为，横坐标为出射光线的角度，纵坐标则为光线的相对强度指标。此处有关角度的定义，以入射光线或出射光线与光线漫射模块300法线间的夹角角度而言。与图1b的现有技术相比，图5可明显发现当光线的入射角度越大时，光线的出射角度也会随时产生相应的方向性。换言之，当光源模块100产生光线时，灯管130产生的部分斜向入射光得以被漫射至灯管130间的暗区，以减轻光源集中的问题，亦即增加光漫射模块300整体的漫射效果。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种光漫射模块，供与光源模块配合使用，该光漫射模块包括：

漫射板，具有进光下表面及相对的出光上表面，其中该出光上表面为光滑平面，该进光下表面为一粗糙面，而该漫射板的透射率大体上介于50％至65％之间；以及

光学微结构层，设置于该漫射板的上方，并具有下表面及上表面，其中该下表面直接与该漫射板的该出光上表面叠合，而该上表面则具有多个光学微结构。

2.如权利要求1所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上介于1.5毫米至2毫米之间。

3.如权利要求2所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上为1.5毫米，且该漫射板的透射率大体上为60％。

4.如权利要求3所述的光漫射模块，其中该漫射板的主要材料为聚苯乙烯。

5.如权利要求2所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上为2毫米，且该漫射板的透射率大体上为50％。

6.如权利要求5所述的光漫射模块，其中该漫射板的主要材料为聚碳酸酯。

7.一种背光模块，包括：

光源模块，具有出光面；以及

光漫射模块，设置成对应于该出光面，该光漫射模块包括：

漫射板，具有一进光下表面及相对的出光上表面，其中该出光上表面为光滑平面，该进光下表面为一粗糙面，而该漫射板的透射率大体上介于50％至65％之间；以及

光学微结构层，设置于该漫射板的上方，并具有下表面及上表面，其中该下表面直接与该漫射板的该出光上表面叠合，而该上表面则具有多个光学微结构。

8.如权利要求7所述的背光模块，其中该漫射板的厚度大体上介于1.5毫米至2毫米之间。

9.如权利要求8所述的背光模块，其中该漫射板的厚度大体上为1.5毫米，且该漫射板的透射率大体上为60％。

10.如权利要求9所述的背光模块，其中该漫射板的主要材料为聚苯乙烯。

11.如权利要求8所述的背光模块，其中该漫射板的厚度大体上为2毫米，且该漫射板的透射率大体上为50％。

12.如权利要求11所述的背光模块，其中该漫射板的主要材料为聚碳酸酯。

13.一种光漫射模块，供与光源模块配合使用，该光漫射模块由下列元件组成：

漫射板，具有一进光下表面及相对的出光上表面，其中该出光上表面为光滑平面，该进光下表面为一粗糙面，而该漫射板的透射率大体上介于50％至65％之间；

光学微结构层，设置于该漫射板的上方，并具有下表面及上表面，其中该下表面直接与该漫射板的该出光上表面叠合，而该上表面则具有多个光学微结构；

上光学膜片，设置于该光学微结构层上方，并覆盖该光学微结构层的该上表面。

14.如权利要求13所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上介于1.5毫米至2毫米之间。

15.如权利要求14所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上为1.5毫米，且该漫射板的透射率大体上为60％。

16.如权利要求15所述的光漫射模块，其中该漫射板的主要材料为聚苯乙烯。

17.如权利要求14所述的光漫射模块，其中该漫射板的厚度大体上为2毫米，且该漫射板的透射率大体上为50％。

18.如权利要求17所述的光漫射模块，其中该漫射板的主要材料为聚碳酸酯。

Images