CN104344291B - 背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光模组。该背光模组包含载板、多个光源、至少一低反射部及光学调控膜。载板具有承载面供承载光源；低反射部形成于承载面上，并分别对应于外侧光源与载板侧边之间。低反射部的反射率小于承载面的反射率。光学调控膜设置于光源上方，且每一低反射部在光学调控膜上分别具有投影范围。在平行侧边延伸的方向上，投影范围较相邻的位置具有较低的单位出光穿透比率。本发明所提供的背光模组可以具有较佳的背光均匀度。

Description

背光模组
技术领域
本发明涉及一种用于显示装置的背光模组；具体而言，本发明特别涉及一种用于显示装置且具光均匀化设计的背光模组。
背景技术
近年来，液晶显示装置的技术渐趋成熟。随着消费者的喜好及要求增加，液晶显示装置也逐渐走向超薄化。为求达到超薄化的目的，液晶显示装置的各组成部分均需进行厚度的缩减，例如显示面板、光学膜片及背光模组。其中背光模组因需要混光空间，所需要的厚度通常较大，因此也成了主要进行厚度缩减的目标。
图1A所示为一种较超薄的直下型背光模组。如图1A所示，是于底板10上设置多个发光二极管光源13。接着在发光二极管光源13的上方设置反射膜片30。反射膜片30上开设有多个穿孔31。发光二极管光源13产生的光线经由在反射膜片30及底板100间的来回反射，而由不同的穿孔31射出，来达到光源分散的目的。此外，在反射膜片30上方另设有扩散板50。扩散板50是由设置于底板10上的支撑件11穿过穿孔31来支撑，离开反射膜片30的光线经由通过扩散板50，即可产生均匀化的背光。
图1B则为反射膜片30的上视图；如图1B所示，反射膜片30包含多个区块33，每一区块33中的穿孔31排列是重复的。在反射膜片30中央的部分，各区块33邻接的位置由于均可通过相邻的区块33共同补充光量，因此仍可维持光分布的均匀性。然而在接近反射膜片30边缘的部分，由于没有相互补充光量的相邻区块33，因此会有较明显的亮带35及暗带37分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模组，具有较佳的背光均匀度。
本发明的另一目的在于提供一种背光模组，可减少漏光的状况。
本发明提供的背光模组包含载板、多个光源、至少一低反射部及光学调控膜。载板具有承载面供承载光源；其中承载面具有第一反射率。光源中包含多个外侧光源设置于最接近承载面侧边的位置，并沿侧边分布排列。低反射部形成于承载面上，并分别对应于外侧光源与侧边之间。低反射部具有第二反射率，且第二反射率小于前述的第一反射率。光学调控膜设置于光源上方，亦即设置对应于光源发出光线的一面。光学调控膜可分配光源产生的光线自光学调控膜的不同位置穿射而出。每一低反射部在光学调控膜上分别具有投影范围；在平行侧边延伸的方向上，投影范围较相邻的位置具有较低的单位出光穿透比率。
附图说明
图1A为超薄化背光模组的示意图；
图1B为光学调控膜的示意图；
图2为本发明背光模组的实施例元件爆炸图；
图3为载板的实施例示意图；
图4为背光模组的实施例剖视图；
图5为光学调控膜的实施例示意图；
图6为低反射部设置的实施例剖视图；
图7A为外侧区块的实施例示意图；
图7B为带状区域中各位置的单位出光穿透比率分布示意图；
图8A为低反射部的实施例剖视图；
图8B为低反射部的另一实施例剖视图；
图9A为低反射部吸收光线的光路示意图；
图9B为背光模组的另一实施例剖视图；
图10A及图10B为载板具有斜面的实施例示意图；
图11为光学调控膜的实施例示意图；
图12为具有预设区域的光学调控膜实施例示意图。
附图标记说明：
110 载板
111 承载面
112 侧边
113 载板本体
115 反射片
117 孔洞
119 光源孔
130 光源
131 外侧光源
150 低反射部
151 薄片元件
153 锁附装置
161 第一反射区
162 第二反射区
181 底板
183 侧壁
300 光学调控膜
301 反射面
305 投影范围
306、307 前后范围
308 带状区域
309 边缘
310 出光结构
311 区块
312 外侧区块
313 预设区域
600 扩散板
810 底面区
811 端缘
830 斜面区
具体实施方式
本发明是提供一种供显示装置使用的背光模组。在较佳实施例中，显示装置是使用的液晶显示面板与背光模组配合以产生影像，然而在不同实施例中，显示装置亦可配合其他需要背光模组的显示面板。
在图2所示的实施例中，背光模组包含载板110、多个光源130、至少一低反射部150及光学调控膜300。载板110具有承载面111供承载光源130；其中承载面111具有第一反射率，且第一反射率较佳介于50％到100％之间。其中较佳设计为材质为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)含硫酸钡粒子的反射片构成的承载面。载板110较佳为金属材质，例如铝板；然而在不同实施例中，载板110亦可为塑料材质所制成。承载面111较佳可由载板110本体的表面所形成，但当载板110本身的材质反射率不足时，则可于载板110本体上加设其他反射材质来形成具有第一反射率的承载面111。
光源130设置于承载面111上，且较佳采行列矩阵方式分布。在较佳实施例中，光源130为发光二极管；然不限于此。此外，如图2及图3所示，光源130中包含多个外侧光源131设置于最接近承载面111侧边112的位置，并沿侧边112分布排列。在较佳实施例中，承载面111为矩形而具有四个侧边112；相对地，外侧光源131亦形成框型的分布将其他非外侧的光源130包围在中间。此外，外侧光源131较佳沿侧边112呈直线型分布。
如图2及图3所示，低反射部150形成于承载面111上，并分别对应于外侧光源131与侧边112之间。在较佳实施例中，低反射部150设置于通过外侧光源131的侧边112法线路径上，但不限于此。低反射部150的形成方式包含但不限于外加低反射材质或于承载面111上形成孔洞以减少承载面111上相对位置所以反射的光线。低反射部150具有第二反射率，且第二反射率小于前述的第一反射率。在较佳实施例中，当使用深色或具低反射性的胶质材料，例如橡胶或聚乙烯(PE)材质的薄膜，或者低反射油墨等低反射材料作为低反射部150时，第二反射率不大于60％。若采用具散射效果的材料作为低反射部150时，则第二反射率较佳可大于60％，但低反射部150的光泽度(Gloss Rate)需不大于30％。
如图2及图4所示，光学调控膜300设置于光源130上方，亦即设置对应于光源130发出光线的一面。光学调控膜300可分配光源130产生的光线自光学调控膜300的不同位置穿射而出；以较佳实施例而言，光学调控膜300朝向光源130的一面具有反射面301，且光学调控膜300包含反射面与多个出光结构310；出光结构310结构可为贯穿孔或非贯穿孔。在图2所示的实施例中，出光结构310较佳是组合成多个区块311分别对应于不同光源130的上方。光源130产生的光线可经反射面301及承载面111来回反射，并自出光结构310处穿出光学调控膜300，如此即可通过调整出光结构310在光学调控膜300上不同位置的密度及大小以改变不同位置上的单位穿透率，来分配光源130产生的光线。此外，在光学调控膜300上方可设置扩散板600，以进一步将自光学调控膜300射出的光线作进一步的均匀化。
如图4及图5所示，每一低反射部150在光学调控膜300上分别具有投影范围305。在平行侧边112延伸的方向X上，投影范围305较相邻的位置(例如前后的范围306及307)具有较低的单位出光穿透比率。以单一的区块311而言，若以投影范围305所在位置沿方向X标出一带状区域308，则投影范围305较佳具有此带状区域308中最低的单位出光穿透比率。若带状区域308中各位置的单位出光穿透比率沿方向X而呈具有波峰及波谷的曲线分布，则投影范围305较佳落于产生曲线波谷的位置。在较佳实施例中，单位出光穿透比率是指在一单位面积之内，出光结构310所占的面积比率。换言之，单位出光穿透比率较佳为一标准化的比率值，而不具有单位。但在不同实施例中，除了出光结构310的面积比率，亦可考虑不同位置所分布的出光结构310特性。例如相较于为非贯穿孔的出光结构310，为贯穿孔的出光结构310在同面积下将具有较高的出光穿透比率。
由于单位出光穿透比率较低的位置通常对应于接收较多光源130产生光线之处，特别是在靠近侧边112的位置处。通过此一设计，低反射部150得以吸收部分的光线，以减少光学调控膜300上对应低反射部150位置产生的漏光现象。
如图6所示，外侧光源131在垂直于侧边112的方向Y上与最接近的光源130间具有间距P。在方向Y上，低反射部150与所对应的外侧光源131间的距离D较佳大于间距P的1/6。在较佳实施例中，距离D较佳为外侧光源131中央至低反射部150朝向外侧光源131的边缘间距离；然而在不同实施例中，距离D亦可以为外侧光源131及低反射部150在方向Y上的中心间距。此外，低反射部150在方向Y上的宽度W较佳小于间距P的1/3。通过此一设计，即可增加整体亮度的均匀性，且降低因低反射部150过度吸收光线而造成亮度不足的机会。
另在较佳实施例中，在平行侧边112延伸的方向X上，投影范围305内的单位出光穿透比率不大于投影范围在平行方向X上延伸范围中所具有最大单位出光穿透比率的2/3。如图7A所示，以单一的区块311而言，可以投影范围305所在位置沿方向X的延伸范围而标出一带状区域308。若带状区域308中各位置所具有最大的单位出光穿透比率为A，而投影范围305内的单位出光穿透比率为a，则较佳符合下式的关系：
a≤2/3A
投影范围305内的单位出光穿透比率a较佳是指投影范围305内各不同位置分别的单位出光穿透比率。换言之，即投影范围305内各位置的单位出光穿透比率均小于最大单位出光穿透比率A的2/3。若带状区域308中各位置的单位出光穿透比率沿方向X而呈如图7B所示的曲线分布，最大的单位出光穿透比率A发生于带状区域308的两端x1及x2，则投影范围305的两端则分别位于单位出光穿透比率为2/3A的位置。通过此一设计，即可决定投影范围305及低反射区150的宽度。然而在不同实施例中，投影范围305内的单位出光穿透比率a亦可为投影范围305内的平均单位出光穿透比率，以配合不同单位出光穿透比率曲线分布的特性。必需说明的是，带状区域308具有在垂直侧边112方向Y上的宽度，本实施例是基于假设方向Y上的宽度极小的状况下，先决定方向X上的长度，再视实际漏光状况、单位出光穿透比率分布曲线及前述方向Y上宽度的实施例来实际决定低反射区150在方向Y上的宽度。
如图8A所示，低反射部150为薄片状的结构，且贴附于承载面111上。在此实施例中，低反射部150可为深色或具低反射性的胶质材料，例如橡胶或聚乙烯(PE)材质的薄膜。此外，低反射部150亦可以油墨印刷形成网点的方式来设置。另在图8B所示的实施例中，低反射部150亦可为锁固于承载面111上的薄片元件151；换言之，低反射部150可以自薄片元件151下向伸出的或附加的螺丝或铆钉等锁附装置153直接锁附于承载面111上。
图9A所示为背光模组的另一实施例。如图9A所示，载板110是由载板本体113及反射片115所组成。反射片115是叠合设置于载板本体113上，且反射片115背向载板本体113的一面形成为前述的承载面111。在此实施例中，载板本体113朝向反射片115的一面所具有的反射率是小于反射片115所形成的承载面111反射率。如图9A所示，反射片115上形成至少一孔洞117；孔洞117即会暴露下方具有较低反射率的载板本体113表面。通过此一设置，孔洞117即与所暴露的载板本体113部分共同形成低反射部150以吸收光线。相较于前述的实施例，此一实施例仅需于反射片115上开孔，而不需以额外工序来加装低反射部150，较节省工时及成本。
另在图9B所示的实施例中，载板110同样由载板本体113及反射片115所组成，且反射片115上亦可形成多个光源孔119以容纳光源130。光源孔119所容纳的光源130包含但不限于外侧光源131，但容纳外侧光源131的光源孔119较容纳其他光源130的光源孔具有更大的面积，以暴露部分的载板本体113。在较佳实施例中，外侧光源131的光源孔119的直径介于外侧光源131直径的1.5倍到4倍之间，以提供较适当的光吸收比例。通过此一设置，被暴露的部分载板本体113是围绕着外侧光源131分布，且吸收部分外侧光源131所产生的光线，因此可降低在一区块中的亮度，进而减少漏光现象。
如图10A所示，在另一实施例中，载板110可包含中间平面的底板181及自底板181侧边弯折而形成的侧壁183，因此承载面111亦可对应分为底板181上的底面区810及侧壁上的斜面区830。底面区810具有端缘811，端缘811较佳平行于侧边112。外侧光源131设置于底面区810上且邻近于端缘811；较佳而言，外侧光源131沿着端缘811而分布且为所有光源130中最接近端缘811的部分。斜面区830自端缘811向外并偏向光学调控膜300而斜向延伸；换言之，斜面区830是相对于底面区810而向光学调控膜300弯折。此外，斜面区830亦沿侧边112分布。在此实施例中，如图10A所示，低反射区150形成于斜面区830上，以吸收部分外侧光源131产生的光线，以减低所对应部分产生漏光的情形。然而在另一实施例中，如图10B所示，低反射区150可分为第一反射区161及第二反射区162。第一反射区161及第二反射区162分别形成于底面区810及斜面区830上，以提供更均匀的出光效果。
图11所示为光学调控膜300的实施例。在此实施例中，光学调控膜300上包含有多个区块311分别对应于包含外侧光源131在内的各光源130。以较佳实施例而言，每一区块311内的出光结构310分布均为相同、相似或有一定程度的关连性。区块311中包含多个外侧区块312对应于外侧光源131上方，低反射部150于外侧区块312内的投影范围305介于所对应的光源131的投影位置及光学调控膜300平行于侧边112的边缘309之间。在外侧区块312内，出光结构310的单位穿透比率是以所对应的光源131的投影位置为中心，而依预设函数的函数值朝外侧区块312的外侧递增变化。换言之，预设函数的函数值将随着距离光源投影位置的距离增加而渐增。预设函数较佳为多项式函数，例如二次或三次多项式函数，但不以此为限。以预设函数为二次多项式函数为例，则预设函数可以为：
f(x)＝ax2+bx+c
其中x为外侧区块312中各位置距离光源投影位置的距离，f(x)则可直接为该位置的单位穿透比率或着在乘以一个参数后成为单位穿透比率。通过此一设计，可使最终产生的背光较为均匀。
另在图12所示的实施例中，外侧区块312内可包含有预设区域313分别与相邻的外侧区块312及边缘309邻接。以此较佳实施例而言，预设区域313为外侧区块312在边缘309一侧的两个截角区域，因此每一外侧区块312会有一个预设区域313与相邻外侧区块312中的预设区域313相邻接，且共同形成顶角朝向光学调控膜内部的等腰三角形。此外，预设区域313本身亦可为形成为等腰三角形的截角区域。如图12所示，形成预设区域313的截角区域若形成为等腰三角形时，其等腰的边长较佳小于边缘309的一半。然而在不同实施例中，预设区域313并不限于截角区域、三角形或等腰，亦可为其他的几合形状。
在预设区域313中，出光结构310的单位穿透比率较其他区域有所不同，较佳为较其他区域的单位穿透比率更大。以较佳实施例而言，预设区域313的单位穿透比率是以所对应的光源投影位置为中心，而依预设函数的函数值乘以一个加权值而朝外侧区块312的外侧递增变化；其中加权值介于1.1到1.3之间。通过此一设计，可有效在外侧区块312中可能产生暗带的区域增加出光量，以提高出光均匀度。
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，已公开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 (16)

1.一种背光模组，包含：
一载板，具有一承载面；其中该承载面具有一第一反射率；
多个光源，分别设置于该承载面上；其中，该些光源中包含多个外侧光源，该多个外侧光源沿该承载面的至少一侧边排列分布；
多个低反射部，形成于该承载面，并分别对应位于该些外侧光源与该侧边之间；其中，该低反射部具有一第二反射率，该第二反射率小于该第一反射率；以及
一光学调控膜，设置于该些光源上方并具有多个出光结构；其中，该光学调控膜分配该光源产生的光线于不同位置的该出光结构穿射而出；
其中，每一该低反射部于该光学调控膜上分别具有一投影范围；在平行于该侧边延伸的方向上，该投影范围较相邻的位置具有较低的单位出光穿透比率。
2.如权利要求1所述的背光模组，其中该外侧光源在垂直该侧边的方向上与最接近的该光源间具有一间距，该低反射部与对应的该外侧光源的距离大于该间距的1/6。
3.如权利要求1所述的背光模组，其中该外侧光源在垂直该侧边的方向上与最接近的该光源间具有一间距，该低反射部在垂直该侧边方向上的宽度小于该间距的1/3。
4.如权利要求2所述的背光模组，其中在平行于该侧边延伸方向上，该投影范围内的单位出光穿透比率不大于该投影范围在平行于该侧边方向上延伸范围中所具有最大单位出光穿透比率的2/3。
5.如权利要求1所述的背光模组，其中该第二反射率不大于60％。
6.如权利要求1所述的背光模组，其中该第二反射率大于60％，且该低反射部的光泽度不大于30％。
7.如权利要求1所述的背光模组，其中该承载面包含：
一底面区，具有一端缘；其中，该外侧光源设置于该底面区上且邻近于该端缘；以及
一斜面区，自该端缘向外并偏向该光学调控膜斜向延伸；其中，该斜面区沿该侧边分布；
其中，该低反射区形成于该斜面区上。
8.如权利要求1所述的背光模组，其中该承载面包含：
一底面区，具有一端缘；其中，该外侧光源设置于该底面区上且邻近于该端缘；以及
一斜面区，自该端缘向外并偏向该光学调控膜斜向延伸；其中，该斜面区沿该侧边分布；
其中，该低反射区包含一第一低反射区及一第二低反射区；该第一低反射区形成于该底面区上，该第二低反射区形成于该斜面区上。
9.如权利要求1所述的背光模组，其中该载板包含：
一载板本体；以及
一反射片，设置于该载板本体上；其中该反射片背向该载板本体的一面具有大于该载板本体的反射率；
其中，该反射片上形成有多个孔洞，该孔洞暴露部分该载板本体，该孔洞及暴露的部分该载板本体共同形成该低反射部。
10.如权利要求1所述的背光模组，其中该载板包含：
一载板本体；以及
一反射片，设置于该载板本体上；其中该反射片背向该载板本体的一面具有大于该载板本体的反射率；
其中，该反射片上形成有多个光源孔，以供容纳该些光源，并且容纳该外侧光源的该光源孔较容纳其他该光源的光源孔具有更大的面积以暴露部分该载板本体。
11.如权利要求1所述的背光模组，其中该光学调控膜具有多个区块分别对应于该些光源；该些区块中包含多个外侧区块，该多个外侧区块位于该光学调控膜的最外侧，并分别位于该些外侧光源上方；每一该外侧区块内该些出光结构的单位出光穿透比率以所对应该外侧光源的投影位置为中心依一预设函数的函数值朝该外侧区块的外侧递增变化。
12.如权利要求11所述的背光模组，其中每一该外侧区块包含一预设区域，该预设区域分别与相邻外侧区块及该光学调控膜的边缘邻接；该预设区域的单位出光穿透比率是以最接近的该外侧光源的投影位置为中心依该预设函数的函数值乘以一加权值变化，该加权值介于1.1至1.3之间。
13.如权利要求12所述的背光模组，其中相邻该外侧区块中的该预设区域共同形成顶角朝向该光学调控膜内部的等腰三角形。
14.一种背光模组，包含：
一载板，具有一承载面；其中该承载面具有一第一反射率；
多个光源，分别设置于该承载面上；其中，该些光源中包含多个外侧光源，该多个外侧光源沿该承载面的至少一侧边排列分布；
一光学调控膜，设置于该些光源上方并具有多个出光结构；其中，该光学调控膜具有多个区块分别对应于该些光源；该些区块中包含多个外侧区块，该多个外侧区块位于该光学调控膜的最外侧，并分别位于该些外侧光源上方；每一该外侧区块内该些出光结构的单位出光穿透比率以所对应该光源投影位置为中心依一预设函数的函数值朝该外侧区块的外侧递增变化；
多个低反射部，形成于该承载面，并分别位于该些外侧区块的下方；该低反射部具有一第二反射率，该第二反射率小于该第一反射率；
其中，每一该低反射部于该外侧区块内分别具有一投影范围，该投影范围介于该外侧区块内的该外侧光源的投影位置以及该光学调控膜平行于该侧边的一边缘之间。
15.如权利要求14所述的背光模组，其中每一该外侧区块包含一预设区域，该预设区域分别与相邻外侧区块及该光学调控膜的边缘邻接；该预设区域的单位出光穿透比率是以最接近的该外侧光源的投影位置为中心依该预设函数的函数值乘以一加权值变化，该加权值介于1.1至1.3之间。
16.如权利要求15所述的背光模组，其中相邻该外侧区块中的该预设区域共同形成顶角朝向该光学调控膜内部的等腰三角形。
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