CN103883930A - 背光模块及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光模块及显示装置，背光模块包括：一光源以及一导光板。导光板具有一入光面、一底面及与底面相对的一出光面，并包含复数突出于底面的微结构，光源邻设于入光面，并发出一光线由入光面入射至导光板，并由出光面射出，各微结构具有远离入光面的一第一部份及邻近入光面的一第二部份，第一部份与底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，第二部份与底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。本发明亦揭露一种显示装置。本发明的背光模块及显示装置具有较高的光通量及辉度。

Description

背光模块及显示装置

技术领域

本发明系关于一种背光模块及显示装置。

背景技术

由于液晶显示器的液晶本身不会发光，为了达到显示效果，必须提供一面光源给液晶显示器的显示面板，例如一背光模块，以供应足够的光线辉度且分布均匀的面光源给显示面板显示所需画面。

习知一种背光模块包括一光源、一导光板以及一个反射片。光源可发出光线由导光板的一入光面入射至导光板。导光板的作用在于引导光线的传输方向，并藉由光线于导光板内部的全反射，再加上位于导光板的一底面上的复数微结构（例如火山口结构）破坏光线的全反射，可使光线由导光板的一出光面射出，以形成均匀的面光源。另外，反射片邻设于导光板的底面，以将由底面射出导光板的光线再反射回导光板，以增加光线利用率。

然而，反射片的设置虽然可将穿出导光板底面的光线再反射至导光板内，但是，当光线由导光板的底面穿出，再被反射片反射而射入导光板的内部时，光线将进行至少二次不同介质（导光板与空气）的穿射及一次的反射，由于不同介质的穿透率及反射片的反射率均小于1，造成光线能量的损失（例如损失约20%）。另外，由于习知导光板的该等微结构系以雷射光打在模仁上，再经由射出机台的射出而成形，但是，由于制程上的不稳定，造成该等微结构的高度也不稳定，使得光线的能量分配也不稳定。另外，该等微结构与底面之间的角度也不易控制，也会造成无法形成全反射而造成光线的利用率降低。

因此，如何提供一种背光模块及显示装置，可减少光线的能量损失而提高光线利用率，并使背光模块及显示装置具有较高的光通量及辉度，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可减少光线的能量损失而提高光线利用率，并使背光模块及显示装置具有较高的光通量及辉度的背光模块及显示装置。

为达上述目的，依据本发明的一种背光模块包括一光源以及一导光板。导光板具有一入光面、一底面及与底面相对的一出光面，并包含复数突出于底面的微结构，光源邻设于入光面，并发出一光线由入光面入射至导光板，并由出光面射出，各微结构具有远离入光面的一第一部份及邻近入光面的一第二部份，第一部份与底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，第二部份与底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。本发明亦揭露一种显示装置。

在一实施例中，导光板的材质为聚碳酸酯，第一夹角系介于20度至30度之间。

在一实施例中，导光板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，第一夹角系介于10度至30度之间。

在一实施例中，各微结构沿一第一方向具有一长度，并沿一第二方向具有一高度，长度系介于高度的2.5倍至8.4倍之间。

在一实施例中，离光源较远的微结构的第一夹角大于离光源较近的微结构的第一夹角。

在一实施例中，光线射至第一部份时，第一部份将光线全反射。

为达上述目的，依据本发明的一种显示装置包括一显示面板以及一背光模块。背光模块与显示面板相对而设，并包含一光源及一导光板，导光板具有一入光面、一底面及与底面相对的一出光面，并包含复数突出于底面的微结构，光源邻设于入光面，并发出一光线由入光面入射至导光板，并由出光面射出，各微结构具有远离入光面的一第一部份及邻近入光面的一第二部份，第一部份与底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，第二部份与底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。

承上所述，因依据本发明的背光模块及显示装置中，导光板包含复数突出于底面的微结构，各微结构具有远离入光面的一第一部份及邻近入光面的一第二部份，且第一部份与底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，而第二部份与底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。因此，本发明藉由复数微结构的设置，可将入射的光线导引并造成全反射，以减少光线射出导光板的底面所造成的能量损失，藉此可提高光线的利用率，并使本发明的背光模块及显示装置具有较高的光通量及辉度。

附图说明

图1A及图1B分别为本发明较佳实施例的一种背光模块的剖视示意图及仰视示意图；

图1C为图1B中，区域C的放大示意图；

图1D为本发明的背光模块的局部仰视立体示意图；

图2A至图2D分别为本发明不同态样的背光模块的局部仰视立体示意图；以及

图3为本发明较佳实施例的一种显示装置的剖视示意图。

主要元件符号说明：

1、1a～1d、4：背光模块

11、41：光源

12、12a～12d、42：导光板

121、121a～121d、421：微结构

2：显示装置

3：显示面板

B：底面

D：长度

H：高度

I：入光面

L：光线

O：出光面

P1：第一部份

P2：第二部份

X：第一方向

Y：第三方向

Z：第二方向

α：第一夹角

β：第二夹角

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的背光模块及显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A至图1D所示，其中，图1A及图1B分别为本发明较佳实施例的一种背光模块1的剖视示意图及仰视示意图，图1C为图1B中，区域C的放大示意图，而图1D为背光模块1的局部仰视立体示意图。于此，图1A及图1D只显示一个微结构。另外，图1A至图1D只是示意，并未显示真实的物件比例。

背光模块1包括一光源11以及一导光板12。

如图1A所示，导光板12具有一入光面I、一底面B及与底面B相对的一出光面O，并包含复数突出于底面B的微结构121。在本实施例中，导光板12具有两相对而设的底面B及出光面O。导光板12系用以引导光线行进方向，并以透光材料制成，并可为射出成形。透光材料例如可包含聚碳酸酯（Polycarbonate,PC，俗称塑胶）或聚甲基丙烯酸甲酯（poly-methylmethacrylate,PMMA）。其中，透光材料的折射率系大于周边物质（例如空气，其折射率约为1），且具有特定角度的光线于导光板12与周边物质的交界可形成全反射效应，并可将由导光板12侧边（入光面I）入射的光线引导至中央部分，形成较为均匀分布的出光形式。另外，沿一第一方向Ｘ来看，导光板12的剖面形状可例如为平板状或楔形。于此，系以平板状的导光板12为例。

光源11邻设于入光面I，并发出一光线L由入光面I入射至导光板12，并由出光面O射出。于此，入光面I系邻设于底面B及出光面O。其中，光源11可包含至少一发光二极管、至少一有机发光二极管（organic light-emitting diode,OLED）、至少一冷阴极萤光灯管（cold cathode fluorescent lamp,CCFL）、或至少一热阴极萤光灯管（hot cathode fluorescentlamp,HCFL）。于此，光源11系以一发光二极管光条（LED light bar）为例。发光二极管光条具有复数发光二极管设置于一电路基板上。本实施例的光源11的数量系为1，不过，在其它的实施态样中，也可设置二组光源11分别邻设于导光板12相对的两入光面I，并分别发出光线L由导光板12的入光面I入射至导光板12。

另外，各微结构121分别突出于底面B，并具有远离入光面I的一第一部份P1及邻近入光面I的一第二部份P2。其中，第一部分P1或第二部分P2可包含至少一斜面、至少一曲面，或其任意组合。另外，各微结构121的形状例如可分别由角柱体及椭圆柱体、角柱体及角柱体，或椭圆柱体及椭圆柱体的形状交集（相切）而成。各微结构121的俯视形状（即沿一第二方向Z观察）可分别包含椭圆形的一部份、多边形（例如三边形或四边形）的一部分、或其组合。在本实施例中，如图1C及图1D所示，各微结构121的形状系分别由一角柱体及一椭圆柱体的形状交集而成，且其俯视形状包含三边形的一部份及弧形的一部份（两者的交集）。另外，本实施例的第二部分P2包含两斜面的组合（角柱体斜面的一部分），而第一部分P1包含一曲面（椭圆柱体曲面的一部份）。

以面光源来说，由于在导光板12中，邻近入光面I处的光线L强度较强，故出光较亮，而远离入光面I处的光线L强度则较弱，出光较暗。因此，为了控制导光板12的出光强度与色度，并使其出光更均匀，如图1B所示，本实施例的该等微结构121邻近入光面I的分布密度，系小于远离入光面I的分布密度。另外，该等微结构121系为不连续的微结构，并可为随机排列。不过，于其它的实施态样中，该等微结构121也可为阵列排列。

请再参照图1A及图1B所示，本发明的各微结构121沿第一方向X具有一长度D，并沿第二方向Z具有一高度H，且长度D系可介于高度H的2.5倍至8.4倍之间。另外，各微结构121沿第一方向X的长度D实质上系可等于沿一第三方向Y的一宽度。于此，第一方向X、第二方向Z及第三方向Y系彼此互相垂直。

另外，第一部份P1与底面B的一第一夹角α系介于10度至30度之间，而第二部份P2与底面B的一第二夹角β系介于20度至50度之间。于此，第一夹角α介于10度至30度之间及第二夹角β介于20度至50度之间，系分别表示：10°≤α≤30°，且20°≤β≤50°。其中，离光源11越远，第一夹角α越大。换言之，于本发明的微结构121中，第一部分P1与底面B之间所形成的第一夹角α越远离光源11，其角度越大。

利用微结构121的第二部份P2与底面B所夹的β角度，可增加第一部份P1的入光量，且当光线L由导光板12内部射至微结构121的第一部份P1时，第一部份P1（本实施例为一曲面）可将光线L全反射并进入导光板12的内部，且由出光面O射出。因此，本发明可减少光线L射出导光板12的底面B所造成的能量损失，藉此可提高光线L的利用率。特别注意的是，当导光板12的材质为聚碳酸酯（PC）时，较佳的第一夹角α系介于20度至30度之间。另外，当导光板12的材质为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）时，较佳的第一夹角α系介于10度至30度之间，藉此，可使导光板12具有较佳的光通量（luminous flux）及辉度（brightness）。经由实际的实验证明，习知2.7吋的背光模块以雷射形成微结构的导光板的平均辉度为574nits，而藉由本发明经过角度设计的微结构121的导光板12的平均辉度为618nits，因此，可使出光的辉度比习知的导光板高约8%左右。此外，于本实施态样中，当第一夹角α＝20°，且40°≤β≤50°时，导光板12可具有较高的光通量及辉度。

此外，再说明的是，在其它的实施态样中，背光模块1更可包括一反射板及或至少一光学膜片（图未显示），反射板可设置于导光板12的底面B的一侧，以将射出底面B的光线再反射至导光板12内，以更提高光线利用率。而光学膜片可例如为一扩散片，并可设置于背光模块1的出光面O的一侧，以使射出背光模块1的光线通过扩散片后可形成一更均匀的面光源。

另外，请分别参照图2A至图2D所示，其分别为本发明不同态样的背光模块1a～1d的局部仰视立体示意图。

如图2A所示，背光模块1a与背光模块1主要的不同在于，背光模块1a的导光板12a的各微结构121a的形状系分别由一椭圆柱体及另一椭圆柱体的形状交集而成，且其俯视形状包含两弧形的组合。另外，于本实施态样中，当第一夹角α＝20°，且40°≤β≤50°时，导光板12a具有较高的光通量及辉度。

如图2B所示，背光模块1b与背光模块1主要的不同在于，背光模块1b的导光板12b的各微结构121b的形状系分别由一角柱体及另一角柱体的形状交集而成，且其俯视形状包含两多边形的组合（组成一四边形）。另外，于本实施态样中，当第一夹角α＝30°，且20°≤β≤30°时，导光板12b具有较高的光通量及辉度。

如图2C所示，背光模块1c与背光模块1主要的不同在于，背光模块1c的导光板12c的各微结构121c的形状系分别由一角柱体及另一角柱体的形状交集而成，且其俯视形状亦包含两多边形的组合（组成一四边形）。另外，于本实施态样中，当第一夹角α＝20°，且40°≤β≤50°时，导光板12c具有较高的光通量及辉度。

如图2D所示，背光模块1d与背光模块1主要的不同在于，背光模块1d的导光板12d的各微结构121d的形状系分别由一椭圆柱体及一角柱体的形状交集而成，且其俯视形状包含弧形及四边形的组合。另外，于本实施态样中，当第一夹角α＝20°，且30°≤β≤40°时，导光板12d具有较高的光通量及辉度。

此外，背光模块1a～1d其它元件的技术特征可参照图1A至图1D的背光模块1的相同元件，于此不再赘述。

另外，请参照图3所示，其为本发明较佳实施例的一种显示装置2的剖视示意图。

本发明的显示装置2包括一显示面板3以及一背光模块4。

背光模块4与显示面板3相对而设，并包含一光源41及一导光板42。导光板42具有一入光面I、一底面B及与底面B相对的一出光面O，并包含复数突出于底面B的微结构421。光源41邻设于入光面I，并发出一光线L由入光面I入射至导光板42，并由出光面O射出。各微结构421具有远离入光面I的一第一部份P1及邻近入光面I的一第二部份P2，第一部份P1与底面B的一第一夹角系介于10度至30度之间，第二部份P2与底面B的一第二夹角系介于20度至50度之间。其中，背光模块4具有上述背光模块1或背光模块1a～1d的所有技术特征，于此不再赘述。

综上所述，因依据本发明的背光模块及显示装置中，导光板包含复数突出于底面的微结构，各微结构具有远离入光面的一第一部份及邻近入光面的一第二部份，且第一部份与底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，而第二部份与底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。因此，本发明藉由复数微结构的设置，可将入射的光线导引并造成全反射，以减少光线射出导光板的底面所造成的能量损失，藉此可提高光线的利用率，并使本发明的背光模块及显示装置具有较高的光通量及辉度。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种背光模块，其特征在于，所述的背光模块包括：

一光源；以及

一导光板，具有一入光面、一底面及与所述的底面相对的一出光面，并包含复数突出于所述的底面的微结构，所述的光源邻设于所述的入光面，并发出一光线由所述的入光面入射至所述的导光板，并由所述的出光面射出，各所述的微结构具有远离所述的入光面的一第一部份及邻近所述的入光面的一第二部份，所述的第一部份与所述的底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，所述的第二部份与所述的底面的一第二夹角β系介于20度至50度之间。

2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述的导光板的材质为聚碳酸酯，所述的第一夹角系介于20度至30度之间。

3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述的导光板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，所述的第一夹角系介于10度至30度之间。

4.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，各所述的微结构沿一第一方向具有一长度，并沿一第二方向具有一高度，所述的长度系介于所述的高度的2.5倍至8.4倍之间。

5.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，离所述的光源较远的所述的微结构的所述的第一夹角大于离所述的光源较近的所述的微结构的所述的第一夹角。

6.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述的光线射至所述的第一部份时，所述的第一部份将所述的光线全反射。

7.一种显示装置，包括：

一显示面板；以及

一背光模块，与所述的显示面板相对而设，并包含一光源及一导光板，所述的导光板具有一入光面、一底面及与所述的底面相对的一出光面，并包含复数突出于所述的底面的微结构，所述的光源邻设于所述的入光面，并发出一光线由所述的入光面入射至所述的导光板，并由所述的出光面射出，各所述的微结构具有远离所述的入光面的一第一部份及邻近所述的入光面的一第二部份，所述的第一部份与所述的底面的一第一夹角系介于10度至30度之间，所述的第二部份与所述的底面的一第二夹角系介于20度至50度之间。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述的导光板的材质为聚碳酸酯，所述的第一夹角系介于20度至30度之间。

9.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述的导光板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，所述的第一夹角系介于10度至30度之间。

10.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，各所述的微结构沿一第一方向具有一长度，并沿一第二方向具有一高度，所述的长度系介于所述的高度的2.5倍至8.4倍之间。

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