CN104678650B - 背光模块 - Google Patents

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Abstract

一种背光模块包含一导光板、一光源、一反射片及一光学膜片。光源用以发出一光线。光线自入光面射入导光板。反射片邻近于导光板。反射片用以将光线反射回导光板。光学膜片介于导光板与反射片之间。光学膜片包含一片体及多个中空柱体。片体具有相对的一第一表面及一第二表面。片体的第一表面面向导光板。第二表面面向反射片，且这些中空柱体设置于片体并凸出于第二表面。其中，进入导光板的部分光线射出导光板，并依序经由片体与中空柱体的折射而缩小光线投射至反射片的一入射角度。

Description

背光模块
技术领域
本发明涉及一种背光模块，尤其涉及一种具有中空柱体的光学膜片的背光模块。
背景技术
现今液晶显示模块需要背光模块提供光源。背光模块分为直下式背光模块与侧向式背光模块，直下式背光模块的光源位于导光板下方，而侧向式背光模块的光源位于导光板的一侧。对于侧向式背光模块来说，因为导光板呈扁平板体，导光板传递射出的光线的强度会随着和光源间的距离增加而逐渐降低，故侧向式背光模块受到导光板的形状的影响，使得侧向式背光模块的光源的均匀性与亮度无法进一步提升。因此，目前业界常会在背光模块中添加棱镜光学膜或反射式增亮膜来增加侧向式背光模块的亮度与均匀度。然而，添加棱镜光学膜或/及反射式增亮膜却会增加侧向式背光模块的厚度而不利于薄化的趋势。
因此，如何进一步提升侧向式背光模块的均匀性与亮度，又兼顾背光模块的薄化需求则为研发人员应解决的问题之一。
发明内容
本发明在于提供一种背光模块，借以进一步提升侧向式背光模块的均匀性与亮度，且又可兼顾背光模块的薄化需求。
本发明所公开的背光模块，包含一导光板、一光源、一反射片及一光学膜片。导光板具有一入光面、一出光面及一背面，背面背对于出光面，且入光面介于出光面与背面之间。光源具有一发光面。发光面面向入光面。光源用以自发光面发出一光线。光线自入光面射入导光板。反射片邻近于导光板的背面，并具有一反射面。反射面用以将光线反射回导光板。光学膜片介于导光板与反射片之间。光学膜片包含一片体及多个中空柱体。片体具有相对的一第一表面及一第二表面。片体的第一表面面向导光板的背面。第二表面面向反射面，且这些中空柱体设置于片体并凸出于第二表面。其中，进入导光板的部分光线自背面射出导光板，并依序经由片体与中空柱体的折射而缩小光线投射至反射面的一入射角度。
根据上述本发明所公开的背光模块，光学膜片具有片体及凸出片体的中空柱体，使得从导光板的背面射出的光线可通过光学膜片的折射而较垂直地射入反射片的反射面，进而让反射面能够更集中且更均匀地将光线反射回导光板，并进一步地提升背光模块的光均匀性及光强度。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求作更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例所述的背光模块的剖面示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为图1的光学膜片的局部立体示意图。
图4为图1的背光模块的光迹示意图。
图5为图1的背光模块与公知未设有光学膜片的模拟示意图。
图6为图1的俯视示意图。
图7为根据本发明第二实施例所述的背光模块的俯视示意图。
图8为根据本发明第三实施例所述的背光模块的俯视示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 背光模块
100 导光板
110 入光面
120 出光面
130 背面
200 光源
210 发光面
300 反射片
310 本体
311 反射面
320 凸起体
400 光学膜片
410 片体
411 第一表面
412 第二表面
420 中空柱体
421 内表面
422 外表面
423 凹槽
424 侧面
430 间隙物
具体实施方式
请参阅图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所述的背光模块的剖面示意图。图2为图1的局部放大图。图3为图1的光学膜片的局部立体示意图。
如图1与图2所示，本实施例的背光模块10，包含一导光板100、一光源200、一反射片300及一光学膜片400及多个间隙物430。
导光板100具有一入光面110、一出光面120及一背面130。背面130背对于出光面120，且入光面110介于出光面120与背面130之间。
光源200具有一发光面210。发光面210面向入光面110，光源200用以自发光面210发出一光线(请先参阅图4的L1与L2或图6的L1)，光线自入光面110射入导光板100。
如图2与图3所示，反射片300邻近于导光板100的背面130。反射片300包含一本体310及一凸起体320。本体310具有一反射面311。反射面311面向导光板100的背面130，并用以将光线反射回导光板100。这些凸起体320凸出于反射面311，即自反射面311朝向导光板100凸出。
如图2所示，光学膜片400介于导光板100与反射片300之间。如图3所示，光学膜片400包含一片体410、多个中空柱体420及多个间隙物430。片体410具有相对的一第一表面411及一第二表面412。片体410的第一表面411面向导光板100的背面130。第二表面412面向反射面311。片体410的厚度T的范围介于2与2000微米之间。这些中空柱体420设置于片体410并凸出于第二表面412，凸出的高度H介于2与2000微米之间。每一中空柱体420具有一内表面421、一外表面422及一侧面424。内表面421围绕出一凹槽423，凹槽423的宽度W介于0.001微米(um)至200微米(um)之间。外表面422背对于内表面421。外表面422与第一表面411间的夹角及内表面421与第一表面411间的夹角皆介于75～105度。侧面424介于内表面421与外表面422之间。这些间隙物430设置于片体410，并凸出于第一表面411。
再如图1与图2所示，这些间隙物430抵靠于导光板100的背面130。通过这些间隙物430可让背面130和第一表面411间保持一第一间距D1，且第一间距D1介于2至2000微米之间，使得导光板100的背面130与片体410的第一表面411之间能够填充折射率小于导光板100的透光介质(如空气)，以避免穿透出导光板100的光线以全反射传递。
这些中空柱体420的侧面424接触于反射片300的凸起体320。通过这些凸起体320可让侧面424和反射面311间保持一第二间距D2，且第二间距D2介于2至2000微米之间，使得中空柱体420的侧面424与反射片300之间能够填充折射率小于导光板100的透光介质(如空气)，以避免穿透出导光板100中的光线以全反射传递。
请参阅图4。图4为图1的背光模块的光迹示意图。
如图4所示，光源200自发光面210发出一第一光线L1与第二光线L2。第一光线L1经过中空柱体420的外表面422。第二光线L2经过中空柱体420的内表面421。而以下先以经中空柱体420的外表面422的第一光线L1进行说明。
第一光线L1自导光板100的入光面110进入，并自导光板100的背面130射出。射出导光板100的第一光线L1自片体410的第一表面411进入，并自中空柱体420的外表面422射出。值得注意的是，原本第一光线L1射出导光板100的背面130的一出射角度呈θ1(第一光线与背面130的法线N1的夹角)，但第一光线L1在经过光学膜片400的折射后，第一光线L1入射反射片300的反射面311的一入射角度则缩小成θ2(第一光线L1与反射面311的法线N2的夹角)，使第一光线L1能够较垂直地入射反射面311，进而让经反射面311反射的第一光线L1能够较垂直地反射回导光板100，以提升背光模块10的光均匀性与发光亮度。
为清楚比较有无光学膜片400的差异，若原本第一光线L1未经过光学膜片400，则原本经光学膜片400的第一光线L1的路径会转变成未经光学膜片400的第一光线L1’的路径。也就是说，未经光学膜片400的第一光线L1’会维持原本倾斜角度θ1前进而以入射角度θ2’(θ2’＝θ1)入射反射面311。由于未经光学膜片400的第一光线L1’会较倾斜地入射反射面311，使得经反射面311反射的第一光线L1’会偏向单侧，也就是说经反射面311反射的第一光线L1’并无法较集中且均匀地回到导光板100，进而导致降低背光模块10的光均匀性与发光亮度的状况发生。
此外，第二光线L2自导光板100的入光面110进入，并自导光板100的背面130射出。射出导光板100的第二光线L2自片体410的第一表面411进入，并自中空柱体420的内表面421射出。光线自内表面421射出与光线自外表面422射出的效果相同，使得原本第二光线L2射出导光板100的背面130的一出射角度呈θ3(第二光线L2与背面130的法线N1的夹角)缩小成θ4(第二光线L2与反射面311的法线N2的夹角)。也就是说通过光学膜片400的折射能够使第二光线L2能够较垂直地入射反射面311，进而让经反射面311反射的第二光线L2能够较垂直地反射回导光板100，以提升背光模块10的光均匀性与发光亮度。
请参阅图5。图5为图1的背光模块与公知未设有光学膜片的模拟示意图。
如图5所示，经实验模拟，未设有光学膜片400的背光模块的亮度约71％，而设有光学膜片400的背光模块10的亮度约78％，也就是说，设有光学膜片400的背光模块10的亮度约提升7％。
此外，从上述可知，与光学膜片400采实心柱体的设计相比，每一个实心柱体仅可形成一个棱镜效果(例如：第一表面411和外表面422形成一个棱镜效果)，而本实施例的光学膜片400采中空柱体420的设计，每一个中空柱体420可形成两个棱镜效果(例如：第一表面411和外表面422形成一个棱镜效果，第一表面411和内表面421形成另一个棱镜效果)。因此，在相同面积下，中空柱体420的光线折射量几乎为实心柱体的光线折射量的两倍，进而大幅提升背光模块10的均匀性与亮度。
再者，本实施例的光学膜片400通过中空柱体420的折射来大幅提升背光模块10的均匀性与亮度，与光学膜片400的厚度的关系较小，故能够进一步具有此光学膜片400的背光模块10的厚度进一步薄化。
请参阅图6。图6为图1的俯视示意图。
在本实施例中，光学膜片400正交投影至背面130的一投影面的投影面积占导光板100的背面130的总面积的80百分比以上。中空柱体420的外表面422围出的形状为长方形，且中空柱体420的长边A1与光源200发出的光线L1相正交(即中空柱体420的长边与入光面110的法线正交)。与中空柱体420的长边A1与光源200发出的光线L1非正交的实施例相比，若两实施例的中空柱体420皆具有相同排列密度与相同尺寸，中空柱体420的长边A1与光源200发出的光线L1相正交的实施例将可提升中空柱体420对于光源200发出的光线的折射量，进而提升光学膜片400的光均匀化与增加亮度的效果。在其他实施例中，该中空柱体的长边与该入光面的法线夹角可介于70～90度。
请参阅图7与图8。图7为根据本发明第二实施例所述的背光模块的俯视示意图。图8为根据本发明第三实施例所述的背光模块的俯视示意图。图7与图8的实施例与上述实施例相似，故仅针对相异处进行说明。
如图7所示，在本实施例中，中空柱体420的外表面422围出的形状为椭圆形，且椭圆形的长轴A2与光源200发出的光线正交(即中空柱体420的长轴与入光面110的法线正交)，以进一步提升中空柱体420对于光源200发出的光线的折射量，进而提升光学膜片400的光均匀化与增加亮度的效果。在其他实施例中，该中空柱体的长轴与该入光面的法线夹角可介于70～90度。
如图8所示，在本实施例中，中空柱体420的外表面422围出的形状为正方形，且正方形的其中一边与光源200发出的光线正交(即中空柱体420的一边与入光面110的法线正交)。
在其他实施例中，中空柱体420的外表面422围出的形状还可以是圆形或其他多边形。
根据上述本发明所公开的背光模块，光学膜片具有片体及凸出片体的中空柱体，使得从导光板的背面射出的光线可通过光学膜片的折射而较垂直地射入反射片的反射面，进而让反射面能够更集中且更均匀地将光线反射回导光板，并进一步地提升背光模块的光均匀性及光强度。
此外，中空柱体内的凹槽的宽度介于0.001微米(um)至200微米(um)之间，使得中空柱体的光线折射量几乎为实心柱体的光线折射量的两倍，进而在大幅提升背光模块的均匀性与亮度之外，更进一步薄化背光模块，以兼顾背光模块的薄化需求。
虽然本发明的实施例公开如上所述，然并非用以限定本发明，任何所属领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种背光模块，其特征在于，包含：
一导光板，具有一入光面、一出光面及一背面，该背面背对于该出光面，且该入光面介于该出光面与该背面之间；
一光源，具有一发光面，该发光面面向该入光面，该光源用以自该发光面发出一光线，该光线自该入光面射入该导光板；
一反射片，邻近于该导光板的该背面，并具有一反射面，该反射面用以将该光线反射回该导光板；以及
一光学膜片，介于该导光板与该反射片之间，该光学膜片包含一片体及多个中空柱体，该片体具有相对的一第一表面及一第二表面，该片体的该第一表面面向该导光板的该背面，该第二表面面向该反射面，且所述多个中空柱体设置于该片体并凸出于该第二表面；
其中，进入该导光板的部分该光线自该背面射出该导光板，并依序经由该片体与该中空柱体的折射而缩小该光线投射至该反射面的一入射角度。
2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该中空柱体具有相对的一内表面及一外表面，该内表面围绕出一凹槽，该外表面相对于该内表面，进入该导光板的部分该光线自该背面射出该导光板，并依序经由该片体的该第一表面与该中空柱体的该外表面的折射而缩小该光线投射至该反射面的该入射角度。
3.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该中空柱体内的该凹槽的宽度介于0.001微米至200微米之间。
4.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该外表面与该第一表面间的夹角介于75度至105度，该内表面与该第一表面间的夹角介于75度至105度。
5.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于，该中空柱体的该外表面围出的形状为多边形、圆形或椭圆形。
6.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于，该中空柱体的该外表面围出的外形为长方形，且该中空柱体的长边与该入光面的法线夹角介于70度至90度。
7.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于，该中空柱体的该外表面围出的外形为椭圆形，且该中空柱体的长轴与该入光面的法线夹角介于70度至90度。
8.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片还包含多个间隙物，所述多个间隙物夹设于该第一表面与该背面之间，令该第一表面与该背面保持一第一间距。
9.如权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第一间距介于2微米至2000微米之间。
10.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一该中空柱体具有面向该反射片的一侧面，该反射片包含一本体及多个凸起体，该反射面位于该本体，所述多个凸起体凸出于该反射面，并分别抵持于所述多个中空柱体，令该反射面与该中空柱体的该侧面保持一第二间距。
11.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，该第二间距介于2微米至2000微米之间。
12.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片正交投影至该背面的一投影面的投影面积占该导光板的该背面的总面积的80百分比以上。
13.如权利要求1所述的背光模块，其中该片体的厚度范围介于2微米至2000微米之间，该中空柱体凸出于该第二表面的高度介于2微米至2000微米之间。
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