CN101793986A - 光扩散组件以及背光模块 - Google Patents

Abstract

一种背光模块以及背光模块中的光扩散组件；背光模块主要包含光源装置与光扩散组件，光扩散组件的基板邻近光源装置设置，于基板的上表面设置多个光扩散微结构；光扩散微结构进一步包含一侧墙面以及一顶导光面，其中侧墙面与基板的夹角是于40度至60度的范围，顶导光面为一弧面，弧面的弧半径是于0.01毫米至0.3毫米的范围；如此，当来自光源装置的光线透过基板以导入这些光扩散微结构后，会透过这些光扩散微结构向上且均匀的导出光扩散组件。

Description

光扩散组件以及背光模块

技术领域

本发明涉及一种光扩散组件以及背光模块，尤其涉及一种利用于背光模块中的光扩散组件。

背景技术

背光模块广泛的被利用以作为各式平面显示器所需的光源，为显示产业中的重要光源模块。背光模块为使所照射的光线能均匀发散，会利用如扩散板的光扩散组件来辅助光线均匀照射；为使光线能更充分的均匀照射，不少着墨于光扩散组件的技术因应而生。

请参阅图1，图1为现有技术光扩散组件11的第一例示意图。在背光模块10中如扩散片的光扩散组件11，于现有技术中，已经有在透明基板16之上表面设置光扩散微结构14的技术，如图所示，由基板16上设置多个微小的半球体，光扩散组件11的下方为多个光源装置12，由于多个光源装置12的间距使得光线L并不均匀，因此利用光扩散组件11可使光线L达到均匀化的功效。

然而，此光扩散微结构14均匀化的效果有限，且半球体又难制造，因此，进而有改良的技术因应而生。

请参阅图2，图2为现有技术光扩散组件20的第二例示意图。为使光线均匀化的效果更佳，现有技术有采用不规则状成型光扩散微结构24的技术，由基板26上不规则几何形状的光扩散微结构24，来达到更佳光线均匀化的效果。

然而，此种技术虽然效果得以改善使光线更加均匀化，但因为光扩散微结构24随机成型，每一个光扩散组件20所改善的幅度却难以规格化的控制。所以，应该要有更具体的规范来形成光扩散组件20，才更能符合商品化的需求。

也有技术进一步改善图1例的结构，于光扩散微结构14的表面再设置多个次结构(图中未示)，如此，所产出光扩散组件11虽因次结构数量不一致而仍有差异化，但是差异化的幅度已经比图2例的光扩散组件20为局限，对于出厂的质量更能规格化。然而，此种结构的制造更为麻烦，良率低，大幅增添了制造成本。

因此，本发明的主要目的在于提供一种背光模块以及利用于背光模块中的光扩散组件，以改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在提供一种背光模块以及利用于背光模块中的光扩散组件，能以简易的结构，就能达到理想的光线均匀效果，便于商业制造。

本发明关于一种背光模块以及利用于背光模块中的光扩散组件，背光模块主要包含一光源装置、以及一光扩散组件。该光源装置设置于该光扩散组件下方，用以产生光线向上进入该光扩散组件中。

光扩散组件进一步包含一基板、以及多个光扩散微结构。该基板邻近该光源装置设置。

这些光扩散微结构设置于该基板的上表面，该光扩散微结构包含一侧墙面以及一顶导光面。其中该侧墙面与该基板的夹角是于40度至60度的范围，该顶导光面为一弧面，该弧面的弧半径是于0.01毫米(mm)至0.3毫米(mm)的范围。

其中，来自该光源装置的光线透过该基板以导入这些光扩散微结构，并透过这些光扩散微结构向上均匀导出该光扩散组件。

因此，由本发明的背光模块以及利用于背光模块中的光扩散组件，利用光扩散微结构的侧墙面与顶导光面分别于夹角40度至60度以及弧半径于0.01毫米至0.3毫米的范围的限制，能以简单易于制造的结构，就能达到理想的光线均匀效果，便于商业上的利用。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术光扩散组件的第一例示意图；

图2为现有技术光扩散组件的第二例示意图；

图3为本发明平面显示器的侧向示意图；

图4为本发明背光模块的侧面示意图；

图5为本发明光扩散微结构的侧面示意图；

图6为本发明背光模块的另一例示意图；

图7A为非本发明光扩散组件的扩散效果示意图；

图7B为无弧半径R时夹角θ在本发明范围内与范围外比较的实验效果示意图；以及

图7C为夹角θ在本发明范围内时变动弧半径R于本发明范围内与范围外比较的实验效果示意图。

其中，附图标记

60：平面显示器          50：显示面板

30、40：背光模块        L：光线

30：背光模块            32：光源装置

31：光扩散组件          36：基板

34：光扩散微结构        3406：侧墙面

3402：顶导光面          θ：夹角

R：弧半径               40：背光模块

42：光源装置            41：光扩散组件

46：基板                44：光扩散微结构

48：平坦区

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图3，图3为本发明平面显示器60的侧向示意图。本发明关于一种背光模块30、40以及利用于背光模块30、40中的光扩散组件31，可利用于平面显示器60中。如图中的平面显示器60具有可作为光源来产生光线L的背光模块30、40，以及可以产生影像的显示面板50。

背光模块30、40设于显示面板50下方，此背光模块30、40可为一种直下式背光模块，透过光扩散组件31向上产生均匀的光线L来穿透显示面板50，显示面板50会产生影像，光线L使此影像向上投射，使外部可目视及辨认此影像。

请参阅图4，图4为本发明背光模块30的侧面示意图。背光模块30主要包含一光源装置32、以及一光扩散组件31。图中有六个光源装置32，可为发光二极管(LED)或是冷阴极灯管(CCFL)皆可，并列设置于光扩散组件31的基板36下方，用以产生不均匀的光线L，向上进入光扩散组件31中。

光扩散组件31进一步包含一基板36、以及多个光扩散微结构34。基板36邻近光源装置32设置，这些光扩散微结构34设置于基板36的上表面。其中，来自光源装置32的光线L原本是不均匀照射的，但后续透过基板36以导入这些光扩散微结构34，并透过这些光扩散微结构34能向上均匀的导出光扩散组件31。

配合图4进一步参阅图5，图5为本发明光扩散微结构34的侧面示意图。针对光扩散微结构34加以说明，以侧剖面图来看，光扩散微结构34包含一侧墙面3406以及一顶导光面3402，其由侧墙面3406环绕立于基板36的上表面，且顶导光面3402覆盖于侧墙面3406之上。

此外，本发明光扩散微结构34可为如图5所示包含两侧墙面3406以及一顶导光面3402，此两侧墙面3406互为对称结构，而顶导光面3402覆盖于两侧墙面之上。

以侧面剖示来看，侧墙面3406可为如图4所示的直线，其中侧墙面3406与基板36的夹角θ是于40度至60度的范围。再以侧面剖示来看，顶导光面3402为一弧面，弧心为O点，该弧面的弧半径R介于0.01毫米(mm)至0.3毫米(mm)的范围。

在此范围的定义下，有较佳的光扩散效果；其中顶导光面3402的弧半径R与侧墙面3406的夹角θ有紧密的关系。在相同的投影面积限制之下，弧半径R愈大，夹角θ就得愈大，但夹角θ大过了60度之后，光线L的照射均匀度会不佳；弧半径R愈小，夹角θ就随之愈小，但夹角θ小过了40度之后，光线L的照射均匀度亦会不佳。

配合多种不同光源装置32间距、光源装置32直径、光源装置32与光扩散组件31距离、光源装置32混光高度、光扩散组件31材质的试验后，在针对此结构反复试验，得到夹角θ于40度至60度以及弧半径R于0.01毫米(mm)至0.3毫米(mm)的最佳范围。

请参阅图6，图6为本发明背光模块40的另一例示意图。类似图4的实施例，同样有产生光线L的光源装置42，也同样有包含基板46与光扩散微结构44的光扩散组件41，并且光扩散微结构44的结构与图5所述的光扩散微结构34相同；图6实施例基板46的上表面具有至少一平坦区48，而此平坦区48位于相邻的两光扩散微结构44间。

如前述，虽然弧半径R与夹角θ有紧密的关系，但是于显示效果来看，若底下光源装置32的间隔过大时，于光源装置32的间隔之间的投射影像，仍会出现暗区，影响画面的质量。此时，在每两个光扩散微结构44间都设置一个平坦区48，则会使暗区增亮，达到更佳的光线L均匀化效果。

实验的效果请参阅图7A、图7B、以及图7C，图7A为非本发明光扩散组件的扩散效果示意图。图7B为无弧半径R时夹角θ在本发明范围内与范围外比较的实验效果示意图。图7C为夹角θ在本发明范围内时变动弧半径R于本发明范围内与范围外比较的实验效果示意图。

图7A例为不设置类似本发明的光扩散微结构形状，图中的圈圈为光源装置32，纵轴为亮度，横轴为位置，实施状况为在42时的背光模块30中并排设置十根冷阴极灯管(CCFL)作为光源装置32，图表为背光模块30上方正视30度角内的集光效果。冷阴极灯管上方因为没有光扩散微结构34，所以亮度显得特别高，但整体均匀度非常差，目视效果即为栅栏状的显示态。

图7B的图例中，纵轴为亮度，横轴为位置，部分曲线是采用本发明范围内的夹角θ，暂时弧半径R皆以0来比对；由图中可知，夹角θ于40度至60度范围内的夹角θ已有明显的均匀度改善，夹角θ为30度以及70度的曲线，均匀度皆很不理想。

图7C的图例中，纵轴为亮度，横轴为位置，夹角θ皆为40度而为本发明的范围内，部分曲线采用本发明范围内的弧半径R；由图7B可见，在调整夹角θ的过程中，冷阴极灯管正上方的亮度会因夹角θ的关系，而有向中心降低而呈现M型亮度分布的状况，对于视觉感受来说，仍属一种瑕疵。

因此，为解决M型亮度分布的问题，补强冷阴极灯管上方的亮度，又不致于影响冷阴极灯管间的亮度太多，利用弧半径R去进行调整，可以有效的消除M型亮度分布的现象。如图例中，弧半径R为0.1mm时，均匀度较弧半径R为0mm时为佳，而弧半径R为0.15mm时的均匀度效果又更好了。然而，弧半径R调整也会影响到均匀度，故弧半径R与夹角θ的搭配与协同调整是极为重要的。

以下补充说明部分，亦为本发明重要特征，而由于文字说明已可清楚表达其相关特征、作用等，因此，直接以文字说明，并无特别标号于附图之中。补充说明的是，本发明光扩散组件中亦可含有多个透明且折射率不同的扩散粒子(如：光扩散组件的基板含有扩散粒子，或光扩散组件的光扩散微结构含有扩散粒子，或光扩散组件的基板及光扩散微结构同时含有扩散粒子)，如此，更可使扩散效果提升。此外，光扩散微结构的表面除了为光滑表面之外，也能采用粗糙表面(如：光扩散微结构的侧墙面可为平滑面、粗糙面或同时具有平滑面及粗糙面，或光扩散微结构的顶导光面可为平滑面、粗糙面或同时具有平滑面及粗糙面)，如此，也能提升光线均匀扩散的效果。

此外，这些光扩散微结构间的基板的上表面可为前述平坦区之外，亦可采用粗糙面结构、曲面结构或前述多种不同型态的组合。再补充说明的是，光扩散微结构34的侧墙面除了前述的平滑面或粗糙面之外，亦可为近似平面形态(如：近似平面的微幅变形的曲面结构)或前述多种不同型态的组合。

因此，由本发明的背光模块30、40以及利用于背光模块30、40中的光扩散组件31、41，利用光扩散微结构34、44的侧墙面3406与顶导光面3402分别于夹角θ自40度至60度以及弧半径R于0.01毫米至0.3毫米的范围的限制，能以简单易于制造的结构，就能达到理想的光线L均匀效果，便于商业上的利用。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (30)

1.一种光扩散组件，其特征在于，该光扩散组件包含：

一基板；以及

多个光扩散微结构，设置于该基板的上表面，该光扩散微结构至少包含一侧墙面以及一顶导光面，其中该侧墙面与该基板的夹角是于40度至60度的范围，该顶导光面为一弧面，该弧面的弧半径是于0.01毫米至0.3毫米的范围。

2.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该光扩散组件应用于一直下式背光模块中。

3.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该侧墙面环绕立于该基板的上表面，且该顶导光面覆盖于该侧墙面之上。

4.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该光扩散微结构包含两该侧墙面及该顶导光面，所述两该侧墙面互为对称结构，且该顶导光面覆盖于所述两该侧墙面之上。

5.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该基板含有扩散粒子。

6.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该光扩散微结构含有扩散粒子。

7.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该侧墙面为一平滑面。

8.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该侧墙面为一粗糙面。

9.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该侧墙面同时具有平滑面及粗糙面。

10.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该顶导光面为一平滑面。

11.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该顶导光面为一粗糙面。

12.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该顶导光面同时具有平滑面及粗糙面。

13.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该基板的上表面具有至少一平坦区，而该平坦区位于所述多个光扩散微结构之间。

14.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该基板的上表面具有至少一粗糙面结构，而该粗糙面结构位于所述多个光扩散微结构之间。

15.根据权利要求1所述的光扩散组件，其特征在于，该基板表面具有至少一曲面结构，而该曲面结构位于所述多个光扩散微结构之间。

16.一种背光模块，其特征在于，该背光模块包含：

一光源装置，用以产生光线；以及

一光扩散组件，该光扩散组件包含

一基板，邻近该光源装置设置；

多个光扩散微结构，设置于该基板的上表面，该光扩散微结构至少包含一侧墙面以及一顶导光面，其中该侧墙面与该基板的夹角是于40度至60度的范围，该顶导光面为一弧面，该弧面的弧半径是于0.01毫米至0.3毫米的范围；

其中，来自该光源装置的光线透过该基板以导入所述多个光扩散微结构，并透过这些光扩散微结构向上均匀导出该光扩散组件。

17.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该背光模块为一直下式背光模块中，该光源装置邻近设置于该基板的下方。

18.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该侧墙面环绕立于该基板的上表面，且该顶导光面覆盖于该侧墙面之上。

19.根据权利要求16所述的光扩散组件，其特征在于，该光扩散微结构包含两该侧墙面及该顶导光面，所述两该侧墙面互为对称结构，且该顶导光面覆盖于所述两该侧墙面之上。

20.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该基板含有扩散粒子。

21.根据权利要求16所述的光扩散组件，其特征在于，该光扩散微结构含有扩散粒子。

22.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该侧墙面为平滑面。

23.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该侧墙面为粗糙面。

24.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该侧墙面同时具有平滑面及粗糙面。

25.根据权利要求16所述的光扩散组件，其特征在于，该顶导光面为平滑面。

26.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该顶导光面为粗糙面。

27.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该顶导光面同时具有平滑面及粗糙面。

28.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该基板的上表面具有至少一平坦区，而该平坦区位于所述多个光扩散微结构之间。

29.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该基板的上表面具有至少一粗糙面结构，而该粗糙面结构位于所述多个光扩散微结构之间。

30.根据权利要求16所述的背光模块，其特征在于，该基板的上表面具有至少一曲面结构，而该曲面结构位于所述多个光扩散微结构之间。

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