CN115079464A - 背光模组及显示装置 - Google Patents

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黄信闵
李振铭
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Abstract

本发明涉及背光模组及显示装置。该背光模组包含光学板、光源以及光学膜片。光学板包含出光面、底面以及侧面，底面与出光面相对，侧面连接于出光面及底面之间。光源设置于光学板的底面或侧面。光学膜片设置于出光面的上方。光学膜片包含本体以及至少一个折射部。本体包含至少一个端面，折射部设置于端面，且包含多个微型结构。微型结构的尺寸实质上相同且以端面为基准朝远离端面的侧向方向堆叠，而使折射部在侧向方向上相对于端面具有不同厚度，且折射部的折射率与本体的折射率相异，以使多道光线通过折射部后朝不同方向偏折。

Description

背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及背光模组及显示装置，且特别是涉及可避免于边缘处形成亮线的背光模组及包含此背光模组的显示装置。
背景技术
随着科技进步，搭载有液晶显示装置的电子装置，例如手机、平板、笔记本电脑等，已成为现代人生活中不可或缺的物品。由于液晶本身不发光，液晶显示装置需使用背光模组来提供光源。
请参照图1，其是习知背光模组1的剖视示意图，由于此视角无法看到光源3，在此以虚线绘示光源3，来呈现光源3与光学板2的相对位置。背光模组1包含光学板2、光源3、至少一个光学膜片5以及外框6。在此，光源3为发光二极管(Light Emitting Diode,LED)灯条且包含多个LED 4。LED 4发出的光线大部分经由光学板2的导引而自光学板2的出光面S1均匀射出。然而，有少数光线，如光线L0，会由光学板2的侧面S2射出，并经外框6反射后通过光学膜片5的端面S3自光学膜片5的表面S4射出，而在光学膜片5的边缘E处形成亮线，从而影响液晶显示装置的影像质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模组及显示装置，以解决上述问题。
依据本发明的一实施方式在于提供一种背光模组，包含光学板、光源以及光学膜片。光学板包含出光面、底面以及侧面，底面与出光面相对，侧面连接于出光面及底面之间。光源设置于光学板的底面或侧面。光学膜片设置于出光面的上方，光学膜片包含本体以及至少一个折射部。本体包含第一表面、第二表面以及至少一个端面，第二表面相对于第一表面，至少一个端面连接于第一表面及第二表面之间。至少一个折射部设置于至少一个端面，折射部包含多个微型结构。多个微型结构的尺寸实质上相同且以端面为基准朝远离端面的侧向方向堆叠，而使折射部在侧向方向上相对于端面具有不同厚度，且折射部的折射率与本体的折射率相异，以使多道光线通过折射部后朝不同方向偏折。
依据本发明的另一实施方式在于提供一种背光模组，包含光学板、光源以及光学膜片。光学板包含出光面、底面以及侧面，底面与出光面相对，侧面连接于出光面及底面之间。光源设置于光学板的底面或侧面。光学膜片设置于出光面的上方，光学膜片包含本体以及至少一个折射部。本体包含第一表面、第二表面以及至少一个端面，第二表面相对于第一表面，至少一个端面连接于第一表面及第二表面之间。至少一个折射部设置于至少一个端面，折射部包含多个微型结构。多个微型结构的尺寸不同，且折射部的折射率与本体的折射率相异，以使多道光线通过折射部后朝不同方向偏折。
依据本发明的又一实施方式在于提供一种显示装置，包含前述的背光模组以及显示面板，显示面板设置在背光模组的上方。
相较于先前技术，本发明的背光模组通过在光学膜片的至少一个端面设置至少一个折射部，可使多道光线通过折射部后朝不同方向偏折，避免光线集中在同一位置而产生亮线，因而可达到柔化光线的效果，进而可提升显示装置的影像质量，且有利于应用在无胶框或窄边框显示装置。
附图说明
图1是习知背光模组的剖视示意图。
图2是依据本发明的一实施方式的显示装置的侧视分解示意图。
图3是图2中A部位的放大示意图。
图4是图2中A部位依据本发明的另一实施方式的放大示意图。
图5是依据本发明的另一实施方式的光学膜片的示意图。
图6是图2中背光模组的立体分解示意图。
图7是依据本发明的另一实施方式的显示装置的剖视示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下参考附图的较佳实施方式的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施方式所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、底、顶等，仅参考附图所示的方向。因此，使用的方向用语仅用以说明而非限制本发明。此外，在下列各实施方式中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
在本发明中，两个元件实质上平行是指两个元件之间具有夹角，该夹角为0度±10度，较佳为0度±5度，更佳为0度±3度，或者，该夹角为180度±10度，较佳为180度±5度，更佳为180度±3度。
在本发明中，背光模组可用于提供液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)面板的光源，背光模组中的各元件包含底面与顶面，底面及顶面的定义以LCD面板为参考基准，各元件的远离LCD面板的一面为底面，而面向LCD面板的一面为顶面。此外，在本发明中，一个元件设置于另一元件的上方，是指设置于该另一元件的顶面或该另一元件的顶面的上方。
请参照图2，其是依据本发明的一实施方式的显示装置10的侧视分解示意图。显示装置10包含背光模组30及显示面板20，显示面板20设置在背光模组30的上方。背光模组30用于向显示面板20提供光线，显示面板20可为LCD面板。
背光模组30包含光学板100、光源200以及光学膜片300。光学板100包含出光面110、底面120以及侧面130，底面120与出光面110相对，侧面130连接于出光面110及底面120之间。
光源200可设置于光学板100的底面120或侧面130，亦即，背光模组30可为直下式背光模组或侧入式背光模组，在此以光源200设置于光学板100的侧面130即背光模组30为侧入式背光模组为例示出。光源200可为但不限于冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp,CCFL)或LED灯条，在此以LED灯条为例示出，LED灯条包含多个LED 210。
光学膜片300设置于光学板100的出光面110的上方。光学膜片300包含本体310以及至少一个折射部320。请同时参照图6，其是图2中背光模组30的立体分解示意图。本体310包含第一表面311、第二表面312、第一端面313、第二端面314、第三端面315及第四端面316。第二表面312相对于第一表面311，第一端面313、第二端面314、第三端面315及第四端面316分别连接于第一表面311及第二表面312之间。第一端面313与第三端面315相对，第二端面314与第四端面316相对且连接于第一端面311及第三端面315之间，第一端面313面向光源200。在此，以折射部320的数量为一个且设置于第二端面314为例示出。
请参照图3，其是图2中A部位的放大示意图，为了便于说明，图3以XYZ直角坐标系为参照进行描述，其中X方向垂直于纸面向外，光学膜片300中的本体310的第一表面311平行于XY平面，第二端面314平行于XZ平面。在本实施方式中，折射部320包含多个微型结构321，多个微型结构321以第二端面314为基准朝远离第二端面314的侧向方向D1堆叠，侧向方向D1与Y方向平行，折射部320在侧向方向D1上相对于第二端面314具有不同厚度(即Y坐标不同)，如厚度T1、T2，且折射部320的折射率与本体310的折射率相异，以使多道光线(如光线L1、L2、L3)通过折射部320后朝不同方向偏折。举例而言，折射部320在侧向方向D1上相对于第二端面314具有不同厚度的结构，可以选择利用相同或不同尺寸的微型结构321堆叠而成。
在图3中，在微型结构321的尺寸实质上相同的前提下，借助于微型结构321的堆叠方式，可使折射部320在侧向方向D1上具有不同的厚度，如厚度T1、T2，由此，多道光线在折射部320中的不同厚度处的光程不同，这有利于多道光线在不同的位置处射出。以光线L1、L2为例，光线L1在折射部320中的光程为点P1至点P2的直线距离，光线L2在折射部320中的光程为点P3至点P4的直线距离，光线L2在折射部320中的光程大于光线L1在折射部320中的光程。再者，由于折射部320与本体310的折射率相异，相较于未设置折射部320的光学膜片(图中未绘示)，当光线通过折射部320及本体310时，光线会多一次偏折的机会。以光线L2为例，光线L2自空气由点P3进入折射部320会先经过第一次偏折，当光线L2自折射部320由点P4进入本体310会经过第二次偏折，当光线L2自本体310由点P5进入空气会经过第三次偏折，而未设置折射部320的光学膜片，光线由空气进入本体310时产生第一次偏折，并由本体310进入空气时产生第二次偏折。因此，本发明借助于折射部320与本体310的折射率相异的设计，可增加光线偏折的次数，可进一步分散多道光线射出的位置，避免光线集中在同一位置射出而产生亮线，因此可达到柔化光线的效果，进而可提升显示装置10的影像质量，且有利于将显示装置10配置为窄边框。
请参照图4，其是图2中A部位依据本发明的另一实施方式的放大示意图，比照图3，图4同样以XYZ直角坐标系为参照进行描述。相较于图3，在本实施方式中，多个微型结构321的尺寸不同，举例而言，多个微型结构321具有至少两种以上的尺寸，以不同尺寸的球型微型结构321而言，其球形表面的弧度，可使多道光线(如光线L4、L5、L6)通过折射部320后朝不同方向偏折。
如图4所示，基于微型结构321的尺寸不同，折射部320以第二端面314(即XZ平面)为基准朝远离第二端面314的侧向方向D1堆叠出不同厚度，如厚度T3、T4，由此，多道光线在折射部320中的光程不同，例如，光线L5在折射部320中的光程大于光线L4在折射部320中的光程，这有利于多道光线由不同的位置射出。再者，由于折射部320与本体310的折射率相异，当光线通过折射部320及本体310时，可增加光线偏折的次数，关于细节可参照图3的相关说明。另外，不同尺寸的微型结构321之间的折射率也可以相异，这更能增加光线偏折的随机数，以避免光线集中在同一位置射出而产生亮线，进而达到柔化光线的效果。在图4中，亦可调整微型结构321的堆叠方式，来调整折射部320沿着侧向方向D1的厚度。在本实施方式中，本体310的折射率可为1～3，折射部320的折射率可为1～3。综上所述，借助于微型结构321的尺寸变化或同一尺寸但不同的堆叠方式，可使折射部320在XZ平面上的厚度有所变化，增加光线偏折的次数，避免光线集中在同一位置射出而产生亮线，进而达到柔化光线的效果。
如图3和图4所示，折射部320可还包含基材322，微型结构321分散于基材322。基材322可为黏着剂，用以使微型结构321黏着于第二端面314，在本实施方式中，虽然以基材322作为黏着剂，但是在其他实施方式中，也可不采用基材322，而是直接将微型结构321附着在第二端面314上，因此，并不以需要设置基材322的实施方式为限。以下再进一步说明基材322的折射率，基材322及微型结构321的折射率可相同或相异，当基材322及微型结构321的折射率相异时，这有利于提升光线偏折的次数，而可进一步提升分散光线的效果，以图3的光线L3为例，光线L3自空气由点P6进入微型结构321会先经过第一次偏折、自微型结构321由点P7进入基材322会经过第二次偏折、自基材322由点P8进入微型结构321会经过第三次偏折、自微型结构321由点P9进入本体310会经过第四次偏折，并自本体310由点P10进入空气会经过第五次偏折。相似的，在图4中，光线L6因为经过基材321，所以其偏折次数也大于光线L4、L5的偏折次数。
微型结构321具有透光的特性，微型结构321的材质例如可为二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)或其组合。微型结构321可为微米粒子、奈米粒子或其组合，例如，微型结构321的尺寸可为但不限于0.1μm至20μm。微型结构321的形状在此例示为球形，由于球面上每一点的法线方向沿着球面产生变化，这有利于改变多道光线的行进方向。以图3的光线L1、L2为例，光线L1、L2进入折射部320前的行进方向实质上平行，然而，由于光线L1、L2进入微型结构321的位置不同(即点P1在球面上的位置与点P3在球面上的位置不同)，因此导致光线L1、L2进入微型结构321的入射角不同，进而影响后续偏折角度。在其他实施方式中，微型结构321可配置为其他形状的多面体结构，例如正方体、长方体等，不同的平面可提供不同的法线方向，当平行的多道光线入射到不同的平面也可形成不同的入射角，亦有利于改变多道光线的行进方向。微型结构321的型态在此为实心粒子，然而，在其他实施方式中，微型结构321可配置为其他形态，例如，微型结构321可为中空粒子、复合粒子或其组合。前述中空粒子(图未示)可包含中空部(空气折射率＝1)及壳部(折射率>1)，壳部的材质可为TiO2、SiO2、Ta2O5、树脂如PMMA或其组合。前述复合粒子(图未示)可为但不限于核壳结构，核壳结构可包含核部及壳部，核部的材质可为TiO2、SiO2、Ta2O5，壳部的材质可为树脂如PMMA，或者核部及壳部的材质可分别为不同的树脂。由此，微型结构321本身可提供两种不同的折射率，可进一步提升分散光线的效果
请参照图7，其是依据本发明的另一实施方式的显示装置10'的剖视示意图，由于此视角无法看到光源200，在此以虚线绘示光源200，以呈现光源200与光学板100的相对位置。与图2的显示装置10的不同之处在于，背光模组30'还包含框架400，框架400包含背板410及侧墙420，侧墙420环设于背板410。背板410承载光学板100、光源200及光学膜片300，侧墙420的顶部424用以承载显示面板20，且侧墙420未遮蔽光学膜片300的顶面T。换句话说，显示装置10'为无胶框显示装置。借助于自框架400反射的光线经过折射部320后可增加偏折次数，可避免光线集中在同一位置射出而产生亮线。因此，无须利用侧墙420遮蔽光学膜片300的顶面T以遮挡亮线，而使显示装置10'可配置为无胶框显示装置。
在图7中，侧墙420的内表面423包含第一区域421及第二区域422，为清楚区别两者，在此以不同撒点型态表示。第一区域421对应于光学膜片300，第二区域422对应于光学板100，第一区域421的表面粗糙度可大于第二区域422的表面粗糙度及/或第一区域421的反射率可小于第二区域422的反射率。换言之，对于第一区域421来说，反射率较小的特性可确保较少的光线被反射至光学膜片300，而粗糙度较大的特性可确保被反射的光线方向具有更高的乱度，由此，可确保侧墙420的内表面423能将光线反射回到光学板100而再次利用，同时避免光线集中于光学膜片300，可以更进一步增进柔化光线的效果。
请再次参照图2及图6，在本实施方式中，光学膜片300仅包含一个折射部320，且设置于第二端面314，然而，本发明并不以此为限。在其他实施方式中，当光源同样设置于光学板的侧面且对应于光学膜片的第一端面，背光模组可优选地包含两个折射部，其分别设置于第二端面及第四端面；或者，背光模组可仅包含一个折射部，其设置于第一端面或第三端面；又，或者背光模组亦可包含三个折射部，其分别设置于第二端面、第三端面及第四端面。换句话说，可视实际需求，如背光模组内各光学元件的配置方式以及背光模组所需的光学性能，适应性地调整折射部的数量及/或设置位置。再者，在本实施方式中，背光模组30以包含光学膜片300为例示出，在其他实施方式中，背光模组30可包含多个光学膜片，且多个光学膜片中的至少一者设置有折射部。
请参照图5，其是依据本发明的另一实施方式的光学膜片300'的示意图。与光学膜片300的不同之处在于，光学膜片300'的折射部320具有第一延伸部320a以及第二延伸部320b，第一延伸部320a由第二端面314延伸至本体310的第一表面311，第二延伸部320b由第二端面314延伸至本体310的第二表面312。由此，被框架反射的光线(图未绘示)，在通过位于第二端面314的折射部320时产生偏折后，可再经过第一延伸部320a及/或第二延伸部320b，这有利于提升光线偏折的次数，而可进一步提升分散光线的效果。在一实施方式中，第一延伸部320a平行于侧向方向D1的长度为M1，其可满足下列条件式：0<M1≤2mm，第二延伸部320b平行于侧向方向D1的长度为M2，其可满足下列条件式：0<M2≤2mm，M2可与M1相同或相异。在另一实施方式中，第一延伸部320a或第二延伸部320b可依照需求择一设置，以解决来自其他构件例如上方胶框或下方光学板的反射光线所造成的亮线问题。
相较于先前技术，本发明的背光模组通过在光学膜片的至少一个端面设置至少一个折射部，可使多道光线通过折射部后朝不同方向偏折，避免光线集中在同一位置而产生亮线，并可达到柔化光线的效果，进而可提升显示装置的影像质量，且有利于应用在无胶框或窄边框的显示装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【附图标记列表】
1、30、30'：背光模组
2、100：光学板
3、200：光源
4、210：LED
5、300、300'：光学膜片
6：外框
10、10'：显示装置
20：显示面板
S1、110：出光面
120：底面
S2、130：侧面
310：本体
311：第一表面
312：第二表面
313：第一端面
314：第二端面
315：第三端面
316：第四端面
320：折射部
321：微型结构
322：基材
320a：第一延伸部
320b：第二延伸部
400：框架
410：背板
420：侧墙
421：第一区域
422：第二区域
423：内表面
424：顶部
A：部位
D1：侧向方向
E：边缘处
L0、L1、L2、L3、L4、L5、L6：光线
P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10：点
S3：端面
S4：表面
T：顶面
T1、T2、T3、T4：厚度
M1、M2：长度。

Claims (17)

1.一种背光模组，其特征在于，其包含：
光学板，其包含：
出光面；
底面，其与所述出光面相对；以及
侧面，其连接于所述出光面及所述底面之间；
光源，其设置于所述光学板的所述底面或所述侧面；以及
光学膜片，其设置于所述出光面的上方，所述光学膜片包含：
本体，其包含：
第一表面；
第二表面，其相对于所述第一表面；以及
至少一个端面，其连接于所述第一表面及所述第二表面之间；以及
至少一个折射部，其设置于所述端面，所述折射部包含多个微型结构；
其中，所述多个微型结构的尺寸实质上相同且以所述端面为基准朝远离所述端面的侧向方向堆叠，而使所述折射部在所述侧向方向上相对于所述端面具有不同厚度，且所述折射部的折射率与所述本体的折射率相异，以使多道光线通过所述折射部后朝不同方向偏折。
2.一种背光模组，其特征在于，其包含：
光学板，其包含：
出光面；
底面，其与所述出光面相对；以及
侧面，其连接于所述出光面及所述底面之间；
光源，其设置于所述光学板的所述底面或所述侧面；以及
光学膜片，其设置于所述出光面的上方，所述光学膜片包含：
本体，其包含：
第一表面；
第二表面，其相对于所述第一表面；以及
至少一个端面，其连接于所述第一表面及所述第二表面之间；以及
至少一个折射部，其设置于所述端面，所述折射部包含多个微型结构；
其中，所述多个微型结构的尺寸不同，且所述折射部的折射率与所述本体的折射率相异，以使多道光线通过所述折射部后朝不同方向偏折。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述折射部在由所述端面朝远离所述端面的侧向方向上具有不同厚度。
4.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述折射部具有第一延伸部，其由所述端面延伸至所述本体的所述第一表面。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述折射部还具有第二延伸部，其由所述端面延伸至所述本体的所述第二表面。
6.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述折射部还包含基材，所述多个微型结构分散于所述基材。
7.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述多个微型结构为微米粒子、奈米粒子或其组合。
8.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述多个微型结构为中空粒子、复合粒子或其组合。
9.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述多个微型结构的材质为二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钽、聚甲基丙烯酸甲酯或其组合。
10.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述光源设置于所述光学板的所述侧面，所述端面的数量为四个，其分别为第一端面、第二端面、第三端面及第四端面，所述第一端面与所述第三端面相对，所述第二端面与所述第四端面相对且连接于所述第一端面及所述第三端面之间，所述第一端面向所述光源。
11.根据权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述折射部的数量为两个，其分别设置于所述第二端面及所述第四端面。
12.根据权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述折射部设置于所述第一端面或所述第三端面。
13.根据权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述折射部的数量为三个，分别设置于所述第二端面、所述第三端面及所述第四端面。
14.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，还包含：
框架，包含：
背板；以及
侧墙，其环设于所述背板；
其中，所述背板承载所述光学板，且所述侧墙未遮蔽所述光学膜片的顶面。
15.根据权利要求14所述的背光模组，其特征在于，所述侧墙的内表面包含第一区域及第二区域，所述第一区域对应于所述光学膜片，所述第二区域对应于所述光学板，所述第一区域的表面粗糙度大于所述第二区域的表面粗糙度。
16.根据权利要求14所述的背光模组，其特征在于，所述侧墙的内表面包含第一区域及第二区域，所述第一区域对应于所述光学膜片，所述第二区域对应于所述光学板，所述第一区域的反射率小于所述第二区域的反射率。
17.一种显示装置，其特征在于，包含：
根据权利要求1至16中任一项所述的背光模组；以及
显示面板，其设置在所述背光模组的上方。
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