CN105116608B - 背光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光模块，包含载板、光源模块及光学调控膜。光源模块包含有多光源，并设置于载板的承载面。光学调控膜是设置于光源模块上方并具有多个出光孔。光学调控膜分配光源模块产生的光线于不同位置的出光孔穿射而出。光学调控膜具有周边区及中央区。周边区与承载面间的平均垂直距离不同于中央区与承载面间的平均垂直距离。

Description

背光模块
技术领域
本发明是关于一种背光模块；具体而言，本发明是关于一种具显示面周边亮度提升设计的背光模块。
背景技术
背光模块是显示装置重要的组件之一。光源发出的光线经由背光模块内的光学膜材调整光线分布，对显示效果(例如显示亮度及画质)产生直接影响。以采用发光二极管为光源的直下式背光模块为例，发光二极管产生光线，此时视为点光源的形式，经光学膜材引导光线为平面光源后输出至液晶面板，以提供显示装置所需光线。
然而，相对于显示区中央可获得各方向光源所提供的光线，在显示区的边角处能获得的光线较为受限，因而已知显示装置在显示区角落或边缘处容易有暗带或亮度不均匀的情形产生。针对上述问题，是有提出于已知显示装置的背光模块的四角落增设反射结构，以提高角落处的亮度。然而，此一作法又会衍生像是制作成本提高问题。因此，已知显示装置的背光模块仍有待改进。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种背光模块，以改善显示装置周边暗纹的情形。
背光模块包含载板、光源模块及光学调控膜。光源模块包含有多光源，并设置于载板的承载面。光学调控膜是设置于光源模块上方并具有多个出光孔。光学调控膜分配光源模块产生的光线于不同位置的出光孔穿射而出。光学调控膜具有周边区及中央区。周边区与承载面间的平均垂直距离不同于中央区与承载面间的平均垂直距离。
背光模块包含载板、光源模块及光学调控膜。光源模块包含有多光源，并设置于载板的承载面。光学调控膜是设置于光源模块上方并具有多个出光孔。光学调控膜分配光源模块产生的光线于不同位置的出光孔穿射而出。光学调控膜具有周边区及中央区。此外，周边区与中央区于承载面上亦分别形成有周边投影区及中央投影区。中央区及中央投影区的相对关系较周边区与周边投影区的相对关系接近平行。
通过光学调控膜与承载面之间垂直距离的改变，可调整出光分布，使周边区的亮度提升并减少暗纹，以改善显示效果。
附图说明
图1为本发明背光模块的第一实施例分解立体图；
图2A及图2B为采用图1的背光模块的实施例剖面图；
图3为相对中央亮度于周边各位置的分布示意图；
图4为不同角度间相对亮度于周边各位置的分布示意图；
图5为本发明背光模块的第二实施例剖面图；
图6为本发明背光模块的第三实施例剖面图；
图7为本发明背光模块的第四实施例剖面图；
图8为本发明背光模块的第五实施例分解立体图；
图9为采用图8的背光模块的剖面图。
附图标号
100 背光模块
110 载板
112 承载面
118 斜侧墙
122 周边投影区
122L 边缘投影区
124 中央投影区
130,130a 光源
133,133a 周边光源
150 光学调控膜
151 出光孔
152 周边区
152C 角隅区
152L 边缘区
153 反射面
154 中央区
171 第一支撑件
172 第二支撑件
d 间隔距离
h1,h2 垂直距离
p 顶点位置
q 光源投影位置
q2 外缘位置
X 高度差
Y 水平距离
θ 角度
具体实施方式
本发明是提供一种具显示面周边亮度提升设计的背光模块，在光学调控膜的周边区域具有弯曲造型，使得光源发出的光线可调整为较均匀的分布，以改善显示效果。所述光源较佳使用发光二极管，而显示装置较佳是使用液晶显示面板，但不以此为限。
图1为本发明背光模块100的第一实施例分解立体图。如图1所示，背光模块100包含载板110、光学调控膜150及包含多光源130的光源模块。载板110具有承载面112，其可由金属材质所制成，或是于塑料材质板面上涂覆反射材质所制成。多光源130是设置于载板110的承载面112，光源130与其电连接的控制电路(图未示)共同构成光源模块。于光源模块上方设置有光学调控膜150。光学调控膜150为多孔结构的光学膜片，其是分配光源模块产生的光线。如图1所示，光学调控膜150具有朝向承载面的反射面153，用以提供反射光线的效果，且光学调控膜150具有多个出光孔151。光学调控膜150反射未自出光孔151出光的光线至其他位置，以分配光源模块产生的光线于不同位置的出光孔151穿射而出。
如图1所示，光学调控膜150具有周边区152及中央区154。周边区152是指邻接光学调控膜150边缘及角落的部分；反之，中央区154则是被周边区152所围绕而未邻接边缘及角落的部分。然而在不同实施例中，周边区152亦可单指光学调控膜150上较中央区154靠近边缘或角落的一个部分，而不以围绕中央区154为必要。周边区152与中央区154于承载面112上分别形成有周边投影区122及中央投影区124。如图1所示，中央区154在投影方向上对应承载面112上的中央投影区124。周边区152在投影方向上所对应的周边投影区122即为中央投影区124以外的部分。周边区152中包含有角隅区152C对应于光学调控膜150的角落处。
就光源而言，光源130中包含周边光源133，且周边光源133较其他光源130靠近承载面112的边缘(例如，周边光源133a较光源130a靠近承载面112的边缘)，亦即周边光源133位于邻接承载面112侧边及角落的位置。周边光源133中亦可有部分设置对应于角隅区152C，例如周边光源133a。如图1所示，中央区154及中央投影区124的相对关系较周边区152与周边投影区122的相对关系接近平行。以本实施例而言，中央区154与中央投影区124为实质相互平行的平面，而周边区152与周边投影区122实质上为非平行的两平面。此外，在此实施例，光学调控膜150在角隅区152C形成为往显示方向上上掀(即朝背向载板110的方向掀起)的翘曲造形，亦即在角隅区152C的表面与周边投影区形成非平行的两平面。
请进一步参考图2A及图2B。图2A及图2B为采用图1的背光模块100对应角隅区152C的剖面图。如图2A所示，光源130产生的光线可经反射面153及承载面112来回反射，并自出光孔151处穿出光学调控膜150。换言之，光线是经由出光孔151自光学调控膜150的不同位置穿射而出，而达到分配光源的效果。此外，承载面112上设置有第一支撑件171及第二支撑件172。第一支撑件171是设置于承载面112上并支撑角隅区152C，第二支撑件172是设置于承载面112上并支撑中央区154。在图2A的实施例，第一支撑件171的长度大于第二支撑件172的长度。光学调控膜150藉第二支撑件172作为固定点，并配合长度较长的第一支撑件171将角隅区152C撑起形成与承载面112非平行的曲面或平面。具体而言，角隅区152C与承载面112间的平均垂直距离不同于中央区154与承载面112间的平均垂直距离。如图2A所示，周边光源133于光学调控膜150上具有光源投影位置p(较佳为正向的投影位置)，周边区中各位置随着与光源投影位置p距离的增加而增加与承载面112间的垂直距离。特别是在角隅区152C的位置，角隅区152C中各位置随着与光源投影位置p距离的增加而增加与周边投影区122所在平面间的垂直距离。换言之，愈往角隅区152C的尖角处接近，则光学调控膜150与承载面112间的垂直距离随之增加。如图2B所示，周边光源133通过角隅区152C与承载面112垂直距离渐增的设计，使射向角隅区152C的光线与反射面153所夹的入射角增加。如此一来，射向角隅区152C而未穿出光学调控膜150的光线于反射后反射角亦随之增大。藉此可使发出之光线更朝边缘分布，以提升周边区亮度。
进一步而言，角隅区152C中具有与光源投影位置p的距离最远的顶点位置q。顶点位置q与光源投影位置p的水平距离为Y。顶点位置q与承载面112间具有垂直距离h2(即顶点位置q与周边投影区122所在平面间具有垂直距离h2)。中央区154与承载面112间具有垂直距离h1。垂直距离h2与垂直距离h1的高度差为X。光学调控膜150以顶点位置q与光源投影位置p的连线相对水平面的夹角为θ。X、Y及θ符合以下关系式：
tan-1(X/Y)＝θ。
在量测背光模块的出光分布结果发现，在h1小于10mm的结构下，夹角θ小于10度(即抬升角度小于10度，具有tan-1(X/Y)≤10°)可提高角隅区亮度。此外，调整顶点位置q与光源投影位置p的水平距离Y实质介于相邻二光源间隔距离d的0.5～0.6倍之间(亦即，0.5d≦Y≦0.6d)，且配合前述tan-1(X/Y)≤10°，可较有效地提升角隅区亮度。在进一步的量测结果中显示，tan-1(X/Y)介于3°及5°之间时，可具有更佳的出光效果。藉此，使用者可根据上述关系式及量测结果，在产品开发阶段，依光学调控膜150的中央区与承载面所需的垂直距离，将光学调控膜150调整至合适的弯曲程度，以获致较佳的显示品质。
请参考图3及图4的量测结果。图3为相对中央亮度于周边各位置的分布示意图。在图3中，横轴是以角隅区尖角位置为原点，自原点朝中央区方向远离的距离。纵轴是角隅区与中央区的相对亮度。图3中各曲线代表光学调控膜的角隅区在不同抬升角度下，于不同位置的相对亮度分布，其中曲线301作为参考曲线，其是代表光学调控膜水平设置的情形(即角度0度)。曲线302及曲线303分别为角度2度、4度的分布曲线。如图3所示，在相距角隅区尖角位置50mm的范围内，角隅区的相对亮度随角度增加而有所提升。相对于曲线301，曲线302及曲线303愈往角隅区尖角位置接近时，相对亮度明显提升且下降程度趋缓。换言之，在显示面上靠近角落的光线分布较为均匀，且可避免在显示面角落有亮度陡降而产生暗纹的情形。
图4为不同角度间相对亮度于周边各位置的分布示意图。在图4中，横轴是以角隅区尖角位置为原点，自原点朝中央区方向远离的距离。纵轴是角隅区中不同抬升角度的亮度比例。曲线401代表光学调控膜抬升4度相对光学调控膜水平设置于不同位置的亮度比例，曲线402代表光学调控膜抬升4度相对光学调控膜抬升2度于不同位置的亮度比例。如图4的曲线401所示，光学调控膜抬升4度相对光学调控膜水平设置的方式，在相距角隅区尖角位置15mm～45mm的范围内，亮度明显提升。从曲线402来看，光学调控膜抬升4度相对光学调控膜抬升2度的方式，在相距角隅区尖角位置10mm～40mm的范围内，亮度明显提升。换言之，随着角度增加，光线提升的区域愈往角隅区移动，藉此可使显示面上靠近角落的光线分布较为均匀，以提供较佳的显示品质。
在前述实施例，位在周边区的第一支撑件是以加长的设计将光学调控膜向上撑起，还可利用如图5及图6所绘示的不同方式来达成。如图5所示，载板110包含斜侧墙118围绕承载面112，第一支撑件171设置于载板110的斜侧墙118上并支撑角隅区152C。藉此可以在不改变支撑件的设计下，利用载板的斜侧墙抬升第一支撑件171的高度而达成光学调控膜150周边区152C翘曲的效果。另外，如图6所示，第一支撑件171是设置于承载面112上，并延伸至斜侧墙118上方而支撑角隅区152C。藉此可以在不改变支撑件在承载面上的固定孔位，同时利用斜侧墙，以延伸抵靠至斜侧墙的设计使第一支撑件在周边区达到支撑效果。
光学调控膜可视需求调整为不同的弯曲造型。请参考图7绘示的背光模块100的实施例剖面图。如图7所示，光学调控膜150在角隅区152C形成为下压的弧曲造形。第一支撑件171是设置于承载面112上并支撑角隅区152C，第二支撑件172是设置于承载面112上并支撑中央区154。在图7的实施例，第一支撑件171的长度小于第二支撑件172的长度。光学调控膜150藉第二支撑件172作为固定点，并配合长度较短的第一支撑件171将角隅区152C向下弯折(即朝载板110的方向弯折)而形成与承载面112非平行的曲面。周边光源133通过角隅区152C与承载面112垂直距离渐减的设计，使射向角隅区152C的光线与反射面153所夹的入射角减少。如此一来，射向角隅区152C而未穿出光学调控膜150的光线于反射后反射角亦随之减小。藉此可使发出的光线形成较集中的分布，以降低周边区亮度。举例而言，当显示面在周边区有亮纹产生，可采用如图7的方式使光线朝中央区集中，避免光线在周边区的特定位置产生亮纹。
图8为本发明背光模块100的第五实施例分解立体图。与图1的实施例的差异在于，光学调控膜150在角落及边缘处皆形成为上掀的翘曲造形(即朝背向载板110的方向掀起)。详言之，光学调控膜150具有周边区152及中央区154。周边区152与中央区154于承载面112上分别形成有周边投影区122及中央投影区124。如图8所示，周边区152中包含有边缘区152L沿光学调控膜150的侧边分布，边缘区152L于承载面112上形成有边缘投影区122L。为标示方便，图中仅绘出两个边缘区及边缘投影区，但应理解边缘区及边缘投影区是分别位于光学调控膜及承载面的四个边缘。就光源130而言，光源130中包含周边光源133，且周边光源133较其他光源130靠近承载面112的边缘(亦即位于邻接承载面112侧边及角落的位置)。周边光源133亦设置对应于边缘区152L。如图8所示，中央区154及中央投影区124的相对关系较边缘区152L与边缘投影区122L的相对关系接近平行。换言之，中央区154为具有较小曲率的表面，而边缘区152L为具有较大曲率的表面。
图9为采用图8的背光模块100对应边缘区152L的剖面图。如图9所示，承载面112上设置有第一支撑件171及第二支撑件172。第一支撑件171是设置于承载面112上并支撑边缘区152L，第二支撑件172是设置于承载面112上并支撑中央区154。第一支撑件171的长度大于第二支撑件172的长度。光学调控膜150藉第二支撑件172作为固定点，并配合长度较长的第一支撑件171将边缘区152L撑起而形成与承载面112非平行的曲面。具体而言，边缘区152L与承载面112间的平均垂直距离不同于中央区154与承载面112间的平均垂直距离。如图9所示，周边光源130于光学调控膜150上具有光源投影位置p，周边区152中各位置随着与光源投影位置p距离的增加而增加与承载面112间的垂直距离。特别是在边缘区152L的位置，边缘区152L中各位置随着与光源投影位置p距离的增加而增加与边缘投影区122L所在平面间的垂直距离。换言之，愈往边缘区152L的外缘接近，则光学调控膜150与承载面112间的垂直距离随之增加。
进一步而言，边缘区152L具有外缘位置q2。边缘区外缘位置q2与光源投影位置p的水平距离为Y。边缘区152L外缘位置q2与承载面间具有垂直距离h2(即外缘位置q2与边缘投影区122L所在平面间具有垂直距离h2)。中央区于接近第二支撑件172之处与承载面间具有垂直距离h1。垂直距离h1与垂直距离h2之差为X。光学调控膜150以边缘区外缘位置q2与光源投影位置p的连线相对水平面的夹角为θ。X、Y及θ符合以下关系式：
tan-1(X/Y)＝θ。
在量测背光模块的出光分布结果发现，在h1小于10mm的结构下，夹角θ小于10度(即抬升角度小于10度，具有tan-1(X/Y)≤10°)可提高边缘区亮度。此外，调整水平距离Y实质介于相邻二光源间隔距离d的0.5～0.6倍之间(亦即，0.5d≦Y≦0.6d)，且配合前述tan-1(X/Y)≤10°可较有效地提升边缘区亮度。在进一步的量测结果中显示，tan-1(X/Y)介于3°及5°之间时，可具有更佳的出光效果。藉此可使显示面上靠近边缘的光线分布较为均匀，以提供较佳的显示品质。综上所述，本发明的背光模块可利用通过光学调控膜与承载面之间垂直距离的改变，将光学调控膜边角处的表面弯曲以调整出光分布，使周边区的亮度提升并改善显示品质。
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，包含于申请专利范围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 (24)

1.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包含：
一载板，具有一承载面；
一光源模块，包含有多光源，并设置于所述承载面；以及
一光学调控膜，设置于所述光源模块上方并具有多个出光孔，所述光学调控膜分配所述光源模块产生的光线于不同位置的所述出光孔穿射而出；
其中，所述光学调控膜具有一周边区及一中央区；所述周边区与所述承载面间的平均垂直距离不同于所述中央区与所述承载面间的平均垂直距离；
所述光源中包含一周边光源，所述周边光源较其他所述光源靠近所述承载面的边缘；所述周边光源于所述光学调控膜上具有一光源投影位置，所述周边区中各位置随着与所述光源投影位置距离的增加而增加与所述承载面间的垂直距离。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述周边区中包含一角隅区对应于所述光学调控膜的一角，且所述周边光源亦设置对应于所述角隅区；所述角隅区中具有与所述光源投影位置的距离最远的一顶点位置；所述顶点位置与所述光源投影位置的水平距离为Y，所述顶点位置与所述承载面间的垂直距离及所述中央区与所述承载面间的垂直距离之差为X，X及Y符合以下关系式：
tan-1(X/Y)≤10°。
3.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，tan-1(X/Y)是介于3°及5°之间。
4.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，所述顶点位置与所述光源投影位置的水平距离Y实质介于相邻二所述光源间隔距离的0.5～0.6倍之间。
5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含：
一第一支撑件，设置于所述承载面上并支撑所述周边区；以及
一第二支撑件，设置于所述承载面上并支撑所述中央区；
其中，所述第一支撑件的长度大于所述第二支撑件的长度。
6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含一第一支撑件设置于所述载板上并支撑所述周边区；其中，所述载板包含一斜侧墙围绕所述承载面，所述第一支撑件是设置于所述斜侧墙上。
7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含一第一支撑件设置于所述承载面上并支撑所述周边区；其中，所述载板包含一斜侧墙围绕所述承载面，所述第一支撑件是延伸至所述斜侧墙上方而支撑所述周边区。
8.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述周边区包含一边缘区沿所述光学调控膜的侧边分布；所述边缘区与所述承载面间的平均垂直距离不同于所述中央区与所述承载面间的平均垂直距离。
9.根据权利要求8所述的背光模块，其特征在于，所述光源中包含一周边光源，所述周边光源较其他所述光源靠近所述承载面的侧边；所述周边光源于所述光学调控膜上具有一光源投影位置，所述边缘区中各位置随着与所述光源投影位置距离的增加而增加与所述承载面间的垂直距离。
10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于，所述光源投影位置与所述边缘区外缘的水平距离为Y，所述边缘区外缘与所述承载面间的垂直距离及所述中央区与所述承载面间的垂直距离之差为X，X及Y符合以下关系式：
tan-1(X/Y)≤10°。
11.根据权利要求10所述的背光模块，其特征在于，tan-1(X/Y)是介于3°及5°之间。
12.根据权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述边缘区外缘与所述光源投影位置的水平距离Y实质介于相邻二所述光源间隔距离的0.5～0.6倍之间。
13.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包含：
一载板，具有一承载面；
一光源模块，包含有多光源，并设置于所述承载面；以及
一光学调控膜，设置于所述光源模块上方并具有多个出光孔，所述光学调控膜分配所述光源模块产生的光线于不同位置的所述出光孔穿射而出；
其中，所述光学调控膜具有一周边区及一中央区，所述周边区与所述中央区于所述承载面上分别形成有一周边投影区及一中央投影区；所述中央区及所述中央投影区的相对关系较所述周边区与所述周边投影区的相对关系接近平行；
所述光源中包含一周边光源，所述周边光源较其他所述光源靠近所述承载面的边缘；所述周边光源于所述光学调控膜上具有一光源投影位置，所述周边区中各位置随着与所述光源投影位置距离的增加而增加与所述周边投影区所在平面间的垂直距离。
14.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述周边区中包含一角隅区对应于所述光学调控膜的一角，且所述周边光源亦设置对应于所述角隅区；所述角隅区中具有与所述光源投影位置的距离最远的一顶点位置；所述顶点位置与所述光源投影位置的水平距离为Y，所述顶点位置与所述周边投影区所在平面间的垂直距离及所述中央区与所述承载面间的垂直距离之差为X，X及Y符合以下关系式：
tan-1(X/Y)≤10°。
15.根据权利要求14所述的背光模块，其特征在于，tan-1(X/Y)是介于3°及5°之间。
16.根据权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述顶点位置与所述光源投影位置的水平距离Y实质介于相邻二所述光源间隔距离的0.5～0.6倍之间。
17.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含：
一第一支撑件，设置于所述承载面上并支撑所述周边区；以及
一第二支撑件，设置于所述承载面上并支撑所述中央区；
其中，所述第一支撑件的长度大于所述第二支撑件的长度。
18.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含一第一支撑件设置于所述载板上并支撑所述周边区；其中，所述载板包含一斜侧墙围绕所述承载面，所述第一支撑件是设置于所述斜侧墙上。
19.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块进一步包含一第一支撑件设置于所述承载面上并支撑所述周边区；其中，所述载板包含一斜侧墙围绕所述承载面，所述第一支撑件是延伸至所述斜侧墙上方而支撑所述周边区。
20.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述周边区包含一边缘区沿所述光学调控膜的侧边分布；所述边缘区于所述承载面上形成有一边缘投影区；所述中央区及所述中央投影区的相对关系较所述边缘区与所述边缘投影区的相对关系接近平行。
21.根据权利要求20所述的背光模块，其特征在于，所述光源中包含一周边光源，所述周边光源较其他所述光源靠近所述承载面的侧边；所述周边光源于所述光学调控膜上具有一光源投影位置，所述边缘区中各位置随着与所述光源投影位置距离的增加而增加与所述边缘投影区所在平面间的垂直距离。
22.根据权利要求20所述的背光模块，其特征在于，所述光源投影位置与所述边缘区外缘的水平距离为Y，所述边缘区外缘与所述边缘投影区所在平面间的垂直距离及所述中央区与所述承载面间的垂直距离之差为X，X及Y符合以下关系式：
tan-1(X/Y)≤10°。
23.根据权利要求22所述的背光模块，其特征在于，tan-1(X/Y)是介于3°及5°之间。
24.根据权利要求22所述的背光模块，其特征在于，所述边缘区外缘与所述光源投影位置的水平距离Y实质介于相邻二所述光源间隔距离的0.5～0.6倍之间。
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