CN115561932A - 背光模块及显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种背光模块，其包括导光板、光源、第一光学膜片及第二光学膜片。光源设置在导光板的入光面的一侧，且用以发出照明光束。第一光学膜片设置在导光板的出光面的一侧，且位于导光板和第二光学膜片之间。照明光束在通过第一光学膜片后具有平行于虚拟表面的第一偏振分量和垂直于虚拟表面的第二偏振分量。虚拟表面垂直于入光面和出光面。第一偏振分量与第二偏振分量的比值大于等于1.2且小于等于10。第二光学膜片包括基板及设置在基板朝向导光板一侧的多个棱镜结构。这些棱镜结构的延伸方向与入光面的夹角小于5度。一种显示装置亦被提出。本发明的背光模块用于产生特定偏振分量占比较高的照明光束，且使用前述背光模块的显示装置，其光能利用率较佳。

Description

背光模块及显示装置
技术领域
本发明关于一种显示技术，且特别是关于一种背光模块及显示装置。
背景技术
随着液晶显示器这类的非自发光显示器的应用日益广泛，背光模块的设计也需针对不同的用途而调整。为了提升光源的光能利用率，搭载光学增亮膜(BrightnessEnhancement Film，BEF)的背光模块已成为市场的主流之一。一般来说，此类背光模块都配置有两片光学增亮膜(例如棱镜的延伸方向相互正交的两棱镜片)的叠层架构，可将导光板在大角度出射的光束导向涵盖正视角的特定角度范围(例如-60度至60度)内，以提高背光模块于正视角附近的出光强度。
为了进一步提升背光模块的高集光性，一种采用逆棱镜片来取代层叠的两片光学增亮膜的高集光型背光模块应运而生。这类背光模块能更进一步地提升在正视角附近的总出光量(亦即，具有更小角度范围的聚光特性)。然而，由于逆棱镜片的棱镜结构需与导光板相向设置，因此导光板的出光面容易被逆棱镜片的棱镜结构刮伤而影响背光模块的生产良率。另一方面，由于此类背光模块所产生的照明光束具有较低的光束极化率，因此在通过具有偏光片的显示面板后的光能损耗较多，导致显示装置的光能利用率较差。
发明内容
本发明提供一种背光模块，用于产生特定偏振分量占比较高的照明光束。
本发明提供一种显示装置，其光能利用率较佳。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种背光模块。背光模块包括导光板、光源、第一光学膜片以及第二光学膜片。导光板具有相连接的入光面与出光面。光源设置在导光板的入光面的一侧，且用以发出照明光束。第一光学膜片设置在导光板的出光面的一侧。照明光束在通过第一光学膜片后具有平行于虚拟表面的第一偏振分量以及垂直于虚拟表面的第二偏振分量。虚拟表面垂直于入光面和出光面。第一偏振分量与第二偏振分量的比值大于等于1.2且小于等于10。第二光学膜片设置在第一光学膜片背离导光板的一侧，且包括基板与多个棱镜结构。这些棱镜结构设置在第二光学膜片的基板朝向导光板的一侧，且这些棱镜结构的延伸方向与导光板的入光面的夹角小于5度。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种显示装置。显示装置包括显示面板与背光模块。背光模块重叠设置于显示面板，且包括导光板、光源、第一光学膜片以及第二光学膜片。导光板具有相连接的入光面与出光面。光源设置在导光板的入光面的一侧，且用以发出照明光束。第一光学膜片设置在导光板的出光面的一侧。照明光束在通过第一光学膜片后具有平行于虚拟表面的第一偏振分量以及垂直于虚拟表面的第二偏振分量。此虚拟表面垂直于入光面与出光面。第一偏振分量与第二偏振分量的比值大于等于1.2且小于等于10。第二光学膜片设置在第一光学膜片背离导光板的一侧，且包括基板及多个棱镜结构。这些棱镜结构设置在基板朝向导光板的一侧。这些棱镜结构的延伸方向与导光板的入光面的夹角小于5度。
基于上述，在本发明一实施例的背光模块及显示装置中，导光板的出光面的一侧设有第一光学膜片和第二光学膜片。其中，第二光学膜片朝向导光板的一侧设有延伸方向大致上平行于导光板入光面的多个棱镜结构。位于这些棱镜结构和导光板之间的第一光学膜片可让来自导光板的照明光束在通过后沿着特定方向的偏振分量增加，有助于提升显示装置的光能利用率。另外，借由此第一光学膜片的设置还能避免导光板的出光面被第二光学膜片的这些棱镜结构刮伤而影响背光模块的生产良率。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的显示装置的示意图。
图2A及图2B是图1的显示装置的剖视示意图。
图3是图1的背光模块的俯视示意图。
图4A及图4B是照明光束自图1的导光板出射后的光强度分布图。
图5A是图2A的第二光学膜片的局部放大示意图。
图5B是本发明的另一实施例的第二光学膜片的局部放大示意图。
图5C是本发明的又一实施例的第二光学膜片的局部放大示意图。
图6是本发明的第二实施例的显示装置的示意图。
图7是图6的背光模块的俯视示意图。
图8A是图6的第一光学膜片的局部放大示意图。
图8B是本发明的另一实施例的第一光学膜片的局部放大示意图。
图9A是照明光束自图8A的第一光学膜片出射后的光强度分布图。
图9B是照明光束自图8B的第一光学膜片出射后的光强度分布图。
图10是本发明的第三实施例的显示装置的示意图。
图11是图10的背光模块的俯视示意图。
图12是图10的第一光学膜片的局部放大侧视图。
图13是本发明的第四实施例的显示装置的示意图。
图14是图13的背光模块的俯视示意图。
图15是本发明的第五实施例的显示装置的示意图。
图16是本发明的第六实施例的显示装置的示意图。
图17是本发明的第七实施例的显示装置的示意图。
图18是本发明的第八实施例的显示装置的示意图。
图19是本发明的第九实施例的显示装置的示意图。
图20是本发明的第十实施例的显示装置的示意图。
附图标记列表
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I:显示装置
50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H、50I:背光模块
100:导光板
100a:出光面
100b:入光面
100c:底面
100m1:柱状透镜结构
100m2:光学微结构
100m2r:迎光面
110:光源
120、120A、120A’、120B、120C、120D:第一光学膜片
120s、121a:第一表面
121、131、151、161:基板
121b:第二表面
122、122A、123、133、134、162A:光学微结构
122RL、132RL:棱线
122V、122V’、152V:顶角
124:棱镜
125:光学膜层
130、130”、130A、130B、130C:第二光学膜片
131a、131b、161a、161b:表面
132、132A、132C、152、162:棱镜结构
132b、132b’:背光面
132b1、132r1:第一部分
132b2、132r2:第二部分
132r、132r’、132r”:棱镜迎光面
140:反射片
150:第三光学膜片
151s:第三表面
160、160A:第四光学膜片
170:反射式偏光片
200:显示面板
211、212:偏光片
220:液晶盒
A1、A2:角度
AX1、AX2:吸收轴
H1、H2:高度
L1、L2、L1’、L2’:长度
P1:第一偏振分量
P2:第二偏振分量
RX:反射轴
W:宽度
X、Y、Z:方向
θ、α、β1、β1’、β2、β3、γ1、γ2:夹角。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是本发明的第一实施例的显示装置的示意图。图2A及图2B是图1的显示装置的剖视示意图。图3是图1的背光模块的俯视示意图。图4A及图4B是照明光束自图1的导光板出射后的光强度分布图。图5A是图2A的第二光学膜片的局部放大示意图。图5B是本发明的另一实施例的第二光学膜片的局部放大示意图。图5C是本发明的又一实施例的第二光学膜片的局部放大示意图。为清楚呈现起见，图3仅绘示出图1中背光模块50的导光板100、光源110和第二光学膜片130。
请参照图1至图2B，显示装置10包括背光模块50。背光模块50包括导光板100、光源110、第一光学膜片120和第二光学膜片130。导光板100具有入光面100b、出光面100a和底面100c。入光面100b连接出光面100a和底面100c。出光面100a与底面100c相对设置。光源110设置在导光板100的入光面100b的一侧，且用以发出照明光束IB。亦即，本实施例的背光模块50为侧入式背光模块。需说明的是，在本实施例中，光源110的数量是以四个为例进行示范性地说明，并不代表本发明局限于附图揭示的内容。在其他实施例中，光源110的配置数量可根据背光模块的光学设计而调整。
在本实施例中，导光板100的出光面100a可选择性地设有多个柱状透镜结构100m1，而导光板100的底面100c可选择性地设有多个光学微结构100m2。举例来说，这些柱状透镜结构100m1沿着方向Y排列并且在方向X上延伸，而这些光学微结构100m2沿着方向X排列并且在方向Y上延伸的。亦即，柱状透镜结构100m1的延伸方向相交于光学微结构100m2的延伸方向。特别注意的是，柱状透镜结构100m1的延伸方向大致上垂直于导光板100的入光面100b。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，可根据实际的光型需求而在导光板的出光面与底面的至少其中一个设置多个光学微结构。
在本实施例中，导光板100的这些柱状透镜结构100m1各自具有平行于出光面100a的法线方向(例如方向Z)的高度H1以及平行于入光面100b和出光面100a的宽度W，且此高度H1与此宽度W的比值大于0.15。导光板100的这些光学微结构100m2各自具有迎光面100m2r。在本实施例中，借由将光学微结构100m2的迎光面100m2r与底面100c间的夹角α设定在1度至10度之间，可让照明光束IB以较大的角度(例如大于50度)自导光板100的出光面100a出射。在一较佳的实施例中，迎光面100m2r与导光板100的底面100c间的夹角α可介于4度至10度之间。
更具体地说，本实施例的导光板100的出光光型具有集中性和指向性，且照明光束IB自导光板100出射后的传递方向大致上朝向入光面100b的法线方向(例如方向X的反向)偏折。例如：自导光板100出射的照明光束IB的光强度大部分集中在导光板100相对于光源110的一侧(如图4A中方位角90度附近的区域)，且光强度更集中在该方位上的50度至85度的出射角范围内(如图4B所示)。因此，来自导光板100的照明光束IB能以较大的角度入射第一光学膜片120(如图2A所示)。举例来说，入射第一光学膜片120的照明光束IB与第一光学膜片120朝向导光板100的第一表面120s的法线方向的夹角θ(即入射角)大于50度。
进一步而言，第一光学膜片120设置在导光板100的出光面100a的一侧。来自导光板100的照明光束IB具有平行于一虚拟表面(图上未绘示)的第一偏振分量P1以及垂直于此虚拟表面的第二偏振分量P2，而此处的虚拟表面例如是XZ平面，亦即虚拟表面是垂直于入光面110b与出光面110a。特别注意的是，照明光束IB在通过第一光学膜片120后，其同样具有平行于前述虚拟表面的第一偏振分量P1以及垂直于此虚拟表面的第二偏振分量P2，其中第一偏振分量P1与第二偏振分量P2的比值大于等于1.2且小于等于10。在一较佳的实施例中，照明光束IB在通过第一光学膜片120后的第一偏振分量P1与第二偏振分量P2的比值可大于等于1.2且小于等于4。
在本实施例中，第一光学膜片120的材质例如是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)。因此，来自导光板100的照明光束IB若以大于50度的角度入射第一光学膜片120，则照明光束IB的第一偏振分量P1和第二偏振分量P2在第一光学膜片120的入光面(即图2A的第一表面120s)的穿透率差异可大于10％，进而取得较佳的偏光分离效果。
请同时参照图3及图5A，第二光学膜片130设置在第一光学膜片120背离导光板100的一侧，且包括基板131与多个棱镜结构132。基板131具有朝向导光板100的表面131a以及相对于表面131a的表面131b。第二光学膜片130的这些棱镜结构132沿着方向X排列于基板131的表面131a上并且在方向Y上延伸。亦即，本实施例的这些棱镜结构132的延伸方向平行于导光板100的入光面100b，但不局限于此。在其他实施例中，为了避免这些棱镜结构132与其他膜层的周期性结构产生摩尔纹(Moiré)，棱镜结构132的延伸方向可不平行于导光板100的入光面100b，例如：棱镜结构132的延伸方向与导光板100的入光面100b间的夹角可小于15度。在一较佳的实施例中，棱镜结构132的延伸方向与导光板100的入光面100b间的夹角可小于5度。
详细而言，这些棱镜结构132各自具有朝向光源110的棱镜迎光面132r以及背离光源110的背光面132b。此处的棱镜迎光面132r与背光面132b定义出棱镜结构132的棱线132RL，且此棱线132RL的延伸方向平行于导光板100的入光面100b。棱镜结构132的背光面132b又可区分为两部分，即第一部分132b1和第二部分132b2。第一部分132b1连接于基板131与第二部分132b2之间。第二部分132b连接于棱镜迎光面132r与第一部分132b1之间。
特别注意的是，在本实施例中，棱镜结构132的背光面132b的第一部分132b1与棱镜迎光面132r之间的夹角β1介于62度至68度之间，且背光面132b的第二部分132b2与第一部分132b1的虚拟延伸面的夹角β2介于2度至4度之间。亦即，棱镜结构132的背光面132b为弯折面。来自第一光学膜片120的照明光束IB在入射第二光学膜片130的棱镜结构132后会往出光面100a的法线方向(例如方向Z)偏折，进而增加背光模块50于正视角附近的出光辉度值，并形成具有高度集光性的出光光型。
前述图5A的实施例中，虽是用以例示第二光学膜片130的棱镜结构132的背光面132b具有折角，然而，本发明不限于此。在其他未示出的实施例中，也可以是第二光学膜片130的棱镜结构132的棱镜迎光面132r具有折角，亦即第二光学膜片130的棱镜结构132是单侧具有折角。于一实施例中，第二光学膜片130”的棱镜结构132A除了背光面132b具有折角，其中棱镜结构132A的棱镜迎光面132r”也可区分为两部分，即第三部分132r1和第四部分132r2(如图5B所示)。第三部分132r1连接于基板131与第四部分132r2之间。第四部分132r2连接于背光面132b的第二部分132b2与第三部分132r1之间。相似于背光面132b，棱镜迎光面132r”的第四部分132r2与第三部分132r1的虚拟延伸面的夹角β3介于2度至4度之间。因此图5B中例示了第二光学膜片130的棱镜结构132A的双侧皆具有折角。
在另一些实施例中，第二光学膜片的棱镜结构的棱镜迎光面和背光面也可以是不具有折角的平面。举例来说，如图5C所示的一实施例的第二光学膜片130C的棱镜结构132C，其棱镜迎光面132r’和背光面132b’都不具有折角。特别注意的是，其棱镜迎光面132r’与基板131之间的夹角γ1不等于背光面132b’与基板131之间的夹角γ2，且棱镜结构132C的棱镜迎光面132r’和背光面132b’之间的夹角β1’较佳地可介于48度至74度之间，最佳地可介于48度至64度。然而，本发明不局限于此。在未绘示的一实施例中，第二光学膜片的棱镜结构的棱镜迎光面与基板之间的夹角也可等于背光面与基板之间的夹角，且棱镜结构的棱镜迎光面和背光面之间的夹角较佳地可介于59度至67度之间，最佳地可介于60度至64度。
另一方面，由于第二光学膜片130的棱镜结构132的顶角为锐角，因此容易刮伤导光板100的出光面100a而形成亮痕或亮点。借由在导光板100和第二光学膜片130间设置第一光学膜片120，还可避免第二光学膜片130上的棱镜结构132直接接触导光板100的出光面100b，从而提升背光模块50的生产良率。
在本实施例中，第一光学膜片120的基板(如图6的基板121)和第二光学膜片130的基板131的材料可选用低复折射率材料，而低复折射率材料例如包括：聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)、环状烯烃共聚物(cyclic olefin polymer，COP)与三乙酰纤维素(Cellulose triacetate，TAC)，但不局限于此。在其他实施例中，第一光学膜片120的基板和/或第二光学膜片130的基板131的材料也可选用高复折射率材料，而高复折射率材料例如包括：聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(PC)或环状烯烃共聚物(COP)的拉伸膜。特别注意的是，倘若选用高复折射率材料来制作第一光学膜片120的基板和第二光学膜片130的基板131(亦即，光学膜片的基板具有双折射性)，则光学膜片的基板的光轴(或材料拉伸轴)轴向要平行于或垂直于导光板100的入光面100b以避免照明光束IB在通过这些膜片后产生相位延迟。此相位延迟会造成照明光束IB的第一偏振分量P1和第二偏振分量P2的比值改变，导致前述的偏光分离效果变差。
请继续参照图1至图2B，显示装置10更包括重叠设置于背光模块50的显示面板200。显示面板200位在第二光学膜片130的表面131b的一侧，且包括两个偏光片211、212与液晶盒220。其中，偏光片211设置在液晶盒220与背光模块50之间，而液晶盒220设置在偏光片211和偏光片212之间。举例来说，在本实施例中，偏光片211和偏光片212分别具有吸收轴AX1和吸收轴AX2，且这两个吸收轴AX1、AX2的轴向彼此正交，但不局限于此。在其他实施例中，显示面板的两个偏光片的两个吸收轴轴向的相对配置关系可根据液晶盒的电控模式进行调整，本发明并不加以限制。
在本实施例中，显示面板200中较靠近背光模块50的偏光片211的吸收轴AX1的轴向垂直于照明光束IB的第一偏振分量P1(或平行于导光板100的入光面100b)。也就是说，照明光束IB的第一偏振分量P1可通过显示面板200的偏光片211。因此，借由前述第一光学膜片120的偏光分离效果，可让入射显示面板200的照明光束IB的第一偏振分量P1增加，从而提升显示装置10的光能利用率。
为了进一步增加显示装置10的光能利用率，背光模块50还可选择性地包括反射片140。此反射片140是设置在导光板100的底面100c的一侧。举例来说，在本实施例中，反射片140可以是反射率大于95％的银反射片或白反射片，但不局限于此。在一较佳的实施例中，反射片140的反射率可大于98％。
以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图6是本发明的第二实施例的显示装置的示意图。图7是图6的背光模块的俯视示意图。图8A是图6的第一光学膜片的局部放大示意图。图8B是本发明的另一实施例的第一光学膜片的局部放大示意图。图9A是照明光束自图8A的第一光学膜片出射后的光强度分布图。图9B是照明光束自图8B的第一光学膜片出射后的光强度分布图。
请参照图6及图7，本实施例的显示装置10A与图1的显示装置10的差异在于：第一光学膜片的构型不同。在本实施例中，背光模块50A的第一光学膜片120A包括基板121与多个光学微结构122。基板121具有朝向导光板100的第一表面121a以及朝向第二光学膜片130的第二表面121b。第一光学膜片120A的基板121的第二表面121b上设有这些光学微结构122。在本实施例中，这些光学微结构122沿着方向Y排列并且在方向X上延伸。亦即，第一光学膜片120A的这些光学微结构122的长轴方向(棱线122RL的延伸方向)大致上垂直于导光板100的入光面100b与第二光学膜片130的棱镜结构132的棱线132RL的延伸方向。
借由上述的配置关系，可进一步增加背光模块50A在第二光学膜片130的棱镜结构132的延伸方向上的集光性，从而提升背光模块50A于正视角附近的出光辉度值。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，为了增加背光模块在第二光学膜片130的棱镜结构132的排列方向(或垂直于导光板100的入光面100b的方向)上的可视角度，第一光学膜片120A的多个光学微结构122的延伸方向也可平行于第二光学膜片130的棱镜结构132的延伸方向。
请参照图8A，在本实施例中，第一光学膜片120A的光学微结构122为棱镜。此棱镜具有靠近第二光学膜片130的顶角122V，且此顶角122V的角度A1介于120度至160度之间。在一较佳的实施例中，顶角122V的角度可介于140度至160度之间。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，第一光学膜片的光学微结构也可以是柱状透镜结构、椭圆形透镜结构或长条形凹凸结构。
请参照图9A，由于本实施例的第一光学膜片120A的光学微结构122的顶角122V为尖角，来自导光板100的照明光束IB在通过第一光学膜片120A后的出光光型在垂直导光板100的入光面100b的方向(即图9A中90度角的方位)上较不对称，且此照明光束IB在通过第二光学膜片130后于正视角附近的出光辉度值较高。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第一光学膜片120A’的光学微结构122A的顶角122V’可以是弧角(如图8B所示)。因此，来自导光板100的照明光束IB在通过此第一光学膜片后的出光光型在垂直导光板100的入光面100b的方向上较对称(如图9B所示)，且照明光束IB在通过第二光学膜片130后于正视角附近的出光辉度值较低。
图10是本发明的第三实施例的显示装置的示意图。图11是图10的背光模块的俯视示意图。图12是图10的第一光学膜片的局部放大侧视图。请参照图10至图12，本实施例的显示装置10B与图1的显示装置10的差异在于：第一光学膜片的光学微结构的构型不同。在本实施例中，背光模块50B的第一光学膜片120B的光学微结构123为椭圆形透镜结构。
特别注意的是，此椭圆形透镜结构沿着长轴方向与短轴方向分别具有第一长度L1和第二长度L2，且第一长度L1与第二长度L2的比值大于2。在一较佳的实施例中，椭圆形透镜结构的第一长度L1与第二长度L2的比值可大于5。在本实施例中，椭圆形透镜结构的长轴方向是垂直于导光板100的入光面100b的方向，例如方向X。短轴方向(例如方向Y)垂直于长轴方向。另一方面，此椭圆形透镜结构沿着基板121的第二表面121b的法线方向具有高度H2，且第二长度L2与高度H2的比值介于1至50之间。在一较佳的实施例中，椭圆形透镜结构的第二长度L2与高度H2的比值可介于2至30之间。
借由上述的配置关系，可进一步增加背光模块50B在第二光学膜片130的棱镜结构132的延伸方向上的集光性，从而提升背光模块50B于正视角附近的出光辉度值。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，为了增加背光模块在第二光学膜片130的棱镜结构132的排列方向(或垂直于导光板100的入光面100b的方向)上的可视角度，第一光学膜片120B的多个椭圆形透镜结构(即光学微结构123)的长轴方向也可平行于第二光学膜片130的棱镜结构132的延伸方向。
另一方面，借由这些椭圆形透镜结构的设置，还可避免第二光学膜片130与第一光学膜片120B产生吸附而产生吸附痕或牛顿环。然而，本发明不局限于此。在其他实施例中，这些椭圆形透镜结构也可设置在第一光学膜片的基板121朝向导光板100的第一表面121a，以避免第一光学膜片与导光板100的出光面100a产生吸附而产生吸附痕或牛顿环。
图13是本发明的第四实施例的显示装置的示意图。图14是图13的背光模块的俯视示意图。为清楚呈现起见，图14仅绘示出图13中背光模块50C的导光板100、光源110和第二光学膜片130A。
请参照图13及图14，本实施例的显示装置10C与图1的显示装置10的差异在于：第二光学膜片的结构组成不同。具体而言，为了增加背光模块50C在第二光学膜片130A的棱镜结构132的排列方向(或垂直于导光板100的入光面100b的方向)上的可视角度，第二光学膜片130A的基板131背离导光板100一侧的表面131b还设有多个光学微结构133，且这些光学微结构133的延伸方向或长轴方向平行于棱镜结构132的延伸方向。
在本实施例中，第二光学膜片130A的光学微结构133为椭圆形透镜结构，且椭圆形透镜结构的长轴方向平行于导光板100的入光面100b。特别注意的是，椭圆形透镜结构的长轴方向是平行于导光板100的入光面100b的方向，例如方向Y。短轴方向(例如方向X)垂直于长轴方向。此椭圆形透镜结构沿着长轴方向与短轴方向分别具有第一长度L1’和第二长度L2’，且第一长度L1’与第二长度L2’的比值大于2。在一较佳的实施例中，椭圆形透镜结构的第一长度L1’与第二长度L2’的比值可大于5。
然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第二光学膜片设置在基板131背离导光板100的表面131b上的光学微结构也可以是棱镜、柱状透镜或长条形凹凸结构。特别一提的是，在本实施例中，第二光学膜片130A的这些光学微结构133还具有小于80％的雾度值，以避免背光模块50C在第二光学膜片130A的棱镜结构132的排列方向(或垂直于导光板100的入光面100b的方向)上的可视角度过大而降低正视角附近的出光辉度值。在一较佳的实施例中，第二光学膜片130A的这些光学微结构133的雾度值可介于30％至60％之间。
图15是本发明的第五实施例的显示装置的示意图。请参照图15，本实施例的显示装置10D与图13的显示装置10C的差异在于：第二光学膜片的光学微结构的构型不同。在本实施例中，背光模块50D的第二光学膜片130B中设置在基板131背离导光板100的表面131b上的多个光学微结构134为多个棱镜结构，且这些棱镜结构的延伸方向平行于导光板100的入光面100b和棱镜结构132的延伸方向(例如方向Y)。由于本实施例的第二光学膜片130B的光学微结构134所起的作用相似于图13的第二光学膜片130A的光学微结构133，因此详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
图16是本发明的第六实施例的显示装置的示意图。图17是本发明的第七实施例的显示装置的示意图。请参照图16，本实施例的显示装置10E与图6的显示装置10A的差异在于：第一光学膜片的组成结构不同。具体而言，为了避免背光模块50E的第一光学膜片120C与导光板100的出光面100a产生吸附，第一光学膜片120C的基板121朝向导光板100的第一表面121a上可设置光学膜层125。举例来说，在本实施例中，此光学膜层125的雾度值可小于20％。在一较佳的实施例中，光学膜层125的雾度值可小于5％。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，此光学膜层125可具有大于2H等级的铅笔硬度，及较基板121低的表面能。
请参照图17，在另一实施例中，显示装置10F的背光模块50F的第一光学膜片120D也可以多个棱镜124来取代图16的第一光学膜片120C的光学膜层125，但不局限于此。在又一实施例中，第一光学膜片的基板121朝向导光板100的第一表面121a也可设置多个椭圆形透镜结构、多个柱状透镜结构或多个长条形凹凸结构，且这些结构的长轴方向(或延伸方向)可垂直于或平行于导光板100的入光面100b，以调整背光模块的出光光型，例如：增加在特定方向上的集光性或可视角度。
图18是本发明的第八实施例的显示装置的示意图。请参照图18，本实施例的显示装置10G与图1的显示装置10的差异在于：显示装置10G更包括设置在偏光片211与背光模块50G之间的反射式偏光片170。借由反射式偏光片170的反射轴RX平行于导光板100的入光面100b，可进一步增加入射显示面板200的照明光束IB的第一偏振分量P1的占比值，从而提升显示装置10G的光能利用率。
另一方面，本实施例的背光模块50G还可选择性地包括设置在导光板100和反射片140之间的第三光学膜片150。第三光学膜片150包括基板151以及设置在基板151朝向导光板100的第三表面151s上的多个棱镜结构152。这些棱镜结构152沿着方向Y排列并且在方向X上延伸。亦即，这些棱镜结构152的延伸方向垂直于导光板100的入光面100b。在本实施例中，这些棱镜结构152各自具有较靠近导光板100的顶角152V，且顶角152V的角度A2介于80度至100度之间。
值得一提的是，借由第三光学膜片150的设置，可增加反射片140的选用弹性。举例来说，为了取得成本优势，反射片140可选用成本较低的白反射片，而第三光学膜片150的设置可补偿背光模块50G因选用白反射片所产生的一部分出光辉度值损失。
图19是本发明的第九实施例的显示装置的示意图。请参照图19，本实施例的显示装置10H与图1的显示装置10的差异在于：背光模块的组成不同。在本实施例中，背光模块50H更包括设置在第二光学膜片130和显示面板200之间的第四光学膜片160。第四光学膜片160包括基板161以及多个棱镜结构162。基板161具有朝向导光板100的表面161a以及与表面161a相对的表面161b。在本实施例中，这些棱镜结构162可选择性地设置在基板161的表面161b。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，这些棱镜结构162也可以图13的光学微结构133(即椭圆形透镜结构)来取代，于另一实施例，更可将这些棱镜结构162改设置在基板161的表面161a上。
在本实施例中，第二光学膜片130的棱镜结构132的延伸方向可平行于第四光学膜片160的棱镜结构162的延伸方向，但不局限于此。由于本实施例的第二光学膜片130和第四光学膜片160的组合所起的作用相似于图15的第二光学膜片130B，因此详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
图20是本发明的第十实施例的显示装置的示意图。请参照图20，本实施例的显示装置10I与图15的显示装置10D的差异在于：显示装置10I的背光模块50I更包括设置在第二光学膜片130B与显示面板200之间的第四光学膜片160A。第四光学膜片160A包括基板161和多个光学微结构162A。基板161具有朝向导光板100的表面161a以及与表面161a相对的表面161b。在本实施例中，这些光学微结构162A例如是多个棱镜结构。这些棱镜结构可选择性地设置在基板161的表面161b上，且其延伸方向垂直于导光板100的入光面100b。
借由这些光学微结构162A的设置，可增加背光模块50I在第二光学膜片130B的多个棱镜结构132(或多个光学微结构134)的延伸方向(例如方向Y)上的可视角度。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，第四光学膜片的这些光学微结构162A也可以多个椭圆形透镜结构(如图10的光学微结构123)来取代，于另一实施例，更可将这些棱镜结构162改设置在基板161的表面161a上。
综上所述，在本发明一实施例的背光模块及显示装置中，导光板的出光面的一侧设有第一光学膜片和第二光学膜片。其中，第二光学膜片朝向导光板的一侧设有延伸方向大致上平行于导光板入光面的多个棱镜结构。位于这些棱镜结构和导光板之间的第一光学膜片可让来自导光板的照明光束在通过后沿着特定方向的偏振分量增加，有助于提升显示装置的光能利用率。另外，借由此第一光学膜片的设置还能避免导光板的出光面被第二光学膜片的这些棱镜结构刮伤而影响背光模块的生产良率。

Claims (26)

1.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包括导光板、光源、第一光学膜片以及第二光学膜片，其中，
所述导光板具有相连接的入光面与出光面；
所述光源设置在所述导光板的所述入光面的一侧，且用以发出照明光束；
所述第一光学膜片设置在所述导光板的所述出光面的一侧，其中所述照明光束在通过所述第一光学膜片后具有平行于虚拟表面的第一偏振分量以及垂直于所述虚拟表面的第二偏振分量，所述虚拟表面垂直于所述入光面与所述出光面，且所述第一偏振分量与所述第二偏振分量的比值大于等于1.2且小于等于10；以及
所述第二光学膜片设置在所述第一光学膜片背离所述导光板的一侧，且所述第二光学膜片包括基板以及多个棱镜结构，其中，
所述多个棱镜结构设置在所述第二光学膜片的所述基板朝向所述导光板的一侧，所述第二光学膜片的所述多个棱镜结构的延伸方向与所述导光板的所述入光面的夹角小于5度。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片具有朝向所述导光板的第一表面，且入射所述第一光学膜片的所述照明光束与所述第一光学膜片的所述第一表面的法线方向的夹角大于50度。
3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述导光板还具有连接所述入光面并且与所述出光面相对的底面以及设置在所述底面上的多个光学微结构，且所述导光板的各所述多个光学微结构的迎光面与所述底面的夹角介于1度至10度之间。
4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，所述导光板还包括：
多个柱状透镜结构，设置在所述出光面上，所述多个柱状透镜结构的延伸方向垂直于所述入光面，各所述多个柱状透镜结构具有平行于所述出光面的法线方向的高度以及平行于所述入光面与所述出光面的宽度，且所述高度与所述宽度的比值大于0.15。
5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的各所述多个棱镜结构具有朝向所述光源的棱镜迎光面以及背离所述光源的背光面，所述背光面和所述棱镜迎光面的其中一个具有连接所述基板的第一部分以及连接于所述棱镜迎光面和所述背光面的其中另一个与所述第一部分之间的第二部分，所述背光面和所述棱镜迎光面的其中所述一个的所述第一部分与所述棱镜迎光面和所述背光面的其中所述另一个之间的夹角介于62度至68度之间，且所述第二部分与所述第一部分的虚拟延伸面的夹角介于2度至4度之间。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，所述棱镜迎光面和所述背光面的其中所述另一个具有第三部分以及连接于所述棱镜迎光面和所述背光面的其中所述一个与所述第三部分之间的第四部分，所述第三部分与所述第一部分之间的夹角介于62度至68度之间，且所述第四部分与所述第三部分的虚拟延伸面的夹角介于2度至4度之间。
7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的各所述多个棱镜结构具有朝向所述光源的棱镜迎光面以及背离所述光源的背光面，所述棱镜迎光面与所述基板之间的夹角等于所述背光面与所述基板之间的夹角，且所述棱镜迎光面与所述背光面之间的夹角介于59度至67度。
8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，所述棱镜迎光面与所述背光面之间的夹角介于60度至64度。
9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的各所述多个棱镜结构具有朝向所述光源的棱镜迎光面以及背离所述光源的背光面，所述棱镜迎光面与所述基板之间的夹角不等于所述背光面与所述基板之间的夹角，且所述棱镜迎光面与所述背光面之间的夹角介于48度至74度。
10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于，所述棱镜迎光面与所述背光面之间的夹角介于48度至64度。
11.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片还包括基板以及多个光学微结构，其中，
所述基板具有朝向所述导光板的第一表面与朝向所述第二光学膜片的第二表面；以及
所述多个光学微结构设置在所述第一表面与所述第二表面的至少一个上，且所述多个光学微结构的长轴方向垂直于所述导光板的所述入光面。
12.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片的各所述多个光学微结构为棱镜，所述棱镜具有较靠近所述第二光学膜片的顶角，且所述顶角的角度介于120度至160度之间。
13.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片的各所述多个光学微结构为椭圆形透镜结构，所述椭圆形透镜结构沿着所述长轴方向的第一长度与所述椭圆形透镜结构沿着短轴方向的第二长度的比值大于2，且所述短轴方向垂直于所述长轴方向。
14.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，所述椭圆形透镜结构沿着所述第二表面的法线方向具有高度，且所述第二长度与所述高度的比值介于1至50之间。
15.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片的所述多个光学微结构设置在所述第二表面，所述第一光学膜片还包括设置在所述第一表面上的光学膜层，且所述光学膜层的雾度值小于20％。
16.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片的所述多个光学微结构设置在所述第二表面，所述第一光学膜片还包括设置在所述第一表面上的光学膜层，且所述光学膜层具有大于2H等级的铅笔硬度。
17.根据权利要求11所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学膜片的所述基板与所述第二光学膜片的所述基板的至少一个具有双折射性，且所述至少一个的光轴平行或垂直于所述入光面。
18.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片还包括：
多个光学微结构，设置在所述第二光学膜片的所述基板背离所述导光板的一侧，且所述多个光学微结构的长轴方向平行于所述导光板的所述入光面。
19.根据权利要求18所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的各所述多个光学微结构为椭圆形透镜结构，所述椭圆形透镜结构沿着所述长轴方向的长度与所述椭圆形透镜结构沿着短轴方向的长度的比值大于2，且所述短轴方向垂直于所述长轴方向。
20.根据权利要求19所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的所述多个光学微结构的雾度值介于30％至60％之间。
21.根据权利要求18所述的背光模块，其特征在于，所述第二光学膜片的各所述多个光学微结构为棱镜或柱状透镜。
22.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块还包括反射片以及第三光学膜片，其中，
所述反射片设置在所述导光板的底面的一侧，所述底面连接所述入光面并且与所述出光面相对；以及
所述第三光学膜片设置在所述导光板与所述反射片之间，且包括基板以及多个棱镜结构，其中，
所述基板具有朝向所述导光板的第三表面；以及
所述多个棱镜结构设置在所述第三表面上，所述第三光学膜片的所述多个棱镜结构的延伸方向垂直于所述导光板的所述入光面，所述第三光学膜片的各所述多个棱镜结构具有较靠近所述导光板的顶角，且所述顶角的角度介于80度至100度之间。
23.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块还包括：
第四光学膜片，设置在所述第二光学膜片背离所述导光板的一侧，且所述第四光学膜片包括基板以及多个棱镜结构，其中，
所述多个棱镜结构设置在所述第四光学膜片的所述基板上，其中所述第四光学膜片的所述多个棱镜结构的延伸方向垂直于或平行于所述第二光学膜片的所述多个棱镜结构。
24.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示面板以及背光模块，其中，
所述背光模块重叠设置于所述显示面板，且包括导光板、光源、第一光学膜片以及第二光学膜片，其中，
所述导光板具有相连接的入光面与出光面；
所述光源设置在所述导光板的所述入光面的一侧，且用以发出照明光束；
所述第一光学膜片设置在所述导光板的所述出光面的一侧，其中所述照明光束在通过所述第一光学膜片后具有平行于虚拟表面的第一偏振分量以及垂直于所述虚拟表面的第二偏振分量，所述虚拟表面垂直于所述入光面与所述出光面，且所述第一偏振分量与所述第二偏振分量的比值大于等于2且小于等于10；以及
所述第二光学膜片设置在所述第一光学膜片背离所述导光板的一侧，且所述第二光学膜片包括基板以及多个光学微结构，其中，
所述多个棱镜结构设置在所述基板朝向所述导光板的一侧，所述多个棱镜结构的延伸方向与所述导光板的所述入光面的夹角小于5度。
25.根据权利要求24所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板具有较靠近所述背光模块的偏光片，且所述偏光片的吸收轴平行于所述导光板的所述入光面。
26.根据权利要求25所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：
反射式偏光片，设置在所述偏光片与所述背光模块之间，所述反射式偏光片的反射轴平行于所述导光板的所述入光面。
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