CN115685620A - 具倾斜结构的光学膜片的背光模块 - Google Patents

具倾斜结构的光学膜片的背光模块 Download PDF

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Abstract

一种背光模块，包括一基板、多个发光组件及至少一光学膜片。发光组件分别以一第一方向与一第二方向排列设置于该基板上。光学膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多个锥形结构，锥形结构的边缘形成多个第一棱线，该第一棱线与该第一方向的夹角为一角度。第二表面相对于该第一表面，面向于该基板。本发明的有益效果是，可有效改善光线扩散的表现。

Description

具倾斜结构的光学膜片的背光模块
技术领域
一种背光模块，特别是一种应用于显示器的背光模块。
背景技术
背光模块是现代液晶屏幕的主要组件之一，背光模块上具有多个发光组件，用以形成液晶屏幕所显示的画面。为了发光组件的光线更为均匀，提高液晶屏幕显示画面的质量，目前解决方案是在直下式背光模块中设置扩散板(Diffuser plate)。扩散板上具有纹路，利用光线折射、反射或散射等物理现象，让光线更均匀分布。
随着技术发展为提升显示器的对比度，背光模块的发光组件逐步以Mini LED来取代普通的LED。而Mini LED的发光面积更小，传统的扩散板无法有效的分散光源。请参阅图1A至图1D，图1A所绘示为一种背光模块，图1B所绘示为传统不具偏位结构的微结构示意图，图1C所绘示为亮度分布图，图1D所绘示为光学仿真结果。其中，图1A所绘示为图1B中虚线L的横切面示意图。图1C则是由图1D中A-A截面线所产生的亮度分布图。图1D便是以图1A的组件配置，取四个相邻的Mini LED 12经由光学仿真而产生的仿真结果图。在亮度分布图中Mini LED 12是设置于横轴的-5、-4之间与4、5之间。
背光模块10包括基板11、Mini LED12与传统不具偏位结构的光学膜片13，此种传统不具偏位结构的光学膜片13的微结构14是对应Mini LED12排列。从亮度分布图可以看出，光线多集中在Mini LED 12周边，并往Mini LED 12排列的纵向方向扩张，而在水平方向上Mini LED 12之间则较为黯淡，这样的光线表现并不佳。
因此，如何解决上述问便是本领技术人员值得思量的。
发明内容
本发明提供一种背光模块，具备偏位微结构的扩散板，可有效改善光线扩散的表现。其具体技术手段如下：
本发明提供一种背光模块，包括一基板、多个发光组件及至少一光学膜片。发光组件分别以一第一方向与一第二方向排列设置于该基板上。光学膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多个微结构，这些微结构彼此为平行排列，且每一微结构包括一第一棱线，该第一棱线的延伸方向在平均上与一方向线平行，该方向线与该第一方向的夹角为一角度。第二表面相对于该第一表面，面向于该基板。其中，该角度为θ，该第一方向上的该发光组件与相邻的该发光组件的距离为X，该第二方向上的该发光组件与相邻的该发光组件的距离为Y，该角度θ的范围为
Figure BDA0003257673570000021
上述的背光模块，其中，
Figure BDA0003257673570000022
上述的背光模块，其中，该光学膜片为多个，并为重迭设置，相邻的该光学膜片上的该微结构的该第一棱线为正交交错。
上述的背光模块，其中，该微结构为三角柱结构。
上述的背光模块，其中，该第二表面还包括多个圆柱结构，该圆柱结构的延伸方向与该第一方向的夹角为该角度。
上述的背光模块，其中，该第一棱线为一曲线。
上述的背光模块，其中，该第一棱线与该第二表面的距离不是固定值。
上述的背光模块，还包括至少一棱镜片，设置于该光学膜片上方。
上述的背光模块，其中，该发光组件为迷你发光二极管。
上述的背光模块，其中，该光学膜片的厚度为0.05-0.5毫米。
上述的背光模块，其中，该光学膜片的材质为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，或为PC、PMMA、PET的堆栈复合材质。
附图说明
图1A所绘示为一种背光模块。
图1B所绘示为扩散板微结构示意图。
图1C所绘示为亮度分布图。
图1D所绘示为光学仿真结果。
图2A所绘示为一实施例的光学膜片。
图2B所绘示为光学膜片的局部放大图。
图2C所绘示为光学膜片的侧截面图。
图2D所绘示为另一实施例的光学膜片的侧截面图。
图2E所绘示为又一实施例的光学膜片的俯视图。
图3A与图3B所绘示为微结构偏斜示意图。
图3C所绘示为另一种排列方式的发光组件。
图4绘示为第一实施例的背光模块。
图4A所绘示为第一实施例的背光模块的亮度分布图。
图5A至图5C所绘示为第二实施例的背光模块。
图5D所绘示为第二实施例背光模块的亮度分布图。
图6A所绘示为第三实施例的背光模块。
图6B所绘示为图6C的比较例的亮度分布图。
图6C为第三实施例的背光模块亮度分布图。
图6D所绘示为第三实施例采用彼此为正交偏斜的光学膜片的亮度分布图。
图7A所绘示为第四实施例的光学膜片的背面图。
图7B所绘示为光学膜片背面的局部放大图。
图7C所绘示为光学膜片的侧截面图。
图8A所绘示为第四实施例的背光模块。
图8B所绘示为图8C的比较例的亮度分布图。
图8C所绘示为第四实施例的背光模块亮度分布图。
图8D所绘示为第四实施例采用彼此为正交偏斜的光学膜片的亮度分布图。
图9A所绘示为第五实施例的背光模块。
图9B所绘示为图9C的比较例的亮度分布图。
图9C为第五实施例的背光模块亮度分布图。
图9D所绘示为第六实施例的亮度分布图。
具体实施方式
请先参阅图4，图4所绘示为本发明第一实施例的背光模块。第一实施例的背光模块100包括了一基板120、多个发光组件130与多个光学膜片110。其中，发光组件130是设置于基板120上，并且发光组件130是分别以第一方向与第二方向排列设置于于该基板120上，基板120例如为一种软性基板。请参阅图3B，发光组件130的排列是分别以第一方向131与第二方向排列132，第一方向131与第二方向132为垂直交错。
在本实施例中，发光组件130为迷你发光二极管(Mini LED)，但在其他实施例中发光组件130也可为发光二极管(LED)。而且，光学膜片110设置于发光组件130上方。光学膜片110的厚度例如为0.05-0.5毫米，且光学膜片110的数量例如为2-4片。此外，光学膜片110的材质可为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，或为PC、PMMA、PET的堆栈复合材质。
请参阅图2A至图2C，图2A所绘示为一实施例的光学膜片，图2B所绘示为光学膜片的局部放大图，图2C所绘示为光学膜片的侧截面图。光学膜片110包括一第一表面111与一第二表面112，第一表面111与第二表面112彼此相对设置，其中第二表面112是面向发光组件130而设置，而第一表面111则是背向发光组件130而设置。
光学膜片110的第一表面111还包括多个微结构113，微结构113包括一第一棱线114。进一步的，在本实施例中微结构113为凸起的三角柱结构。这些微结构113是彼此平行排列，其中第一棱线114与第一方向131的夹角为一角度θ。
请参阅图3A与图3B，图3A与图3B所绘示为微结构偏斜示意图。微结构113的偏斜角度与发光组件130的排列有所关连。并且在图3B中，是取四个相邻的发光组件130表示其排列方式，并不代表全部的发光组件130。请先参阅图3A，图3A的实施例是以微结构113为三角柱为例，进一步的在图3A中以点链线表示每个微结构113的连接处，即下凹的位置。第一棱线114则是以实线表示，则是指微结构113的顶点线。并且第一棱线114的延伸方向与一方向线114’平行，方向线114’与第一方向131呈现一角度θ的夹角。也就是说，第一棱线114的延伸方向与第一方向131的夹角为角度θ。在图3A中，第一方向131与方向线114’在图中以向量的方式进行表示。
接着，请参阅图3B，角度θ则由发光组件130的排列决定，是由其中一发光组件130与斜角发光组件130的夹角作为角度θ。也就是说，角度θ的正切函数等于第二方向132上的发光组件130的距离Y除于第一方向131上的发光组件130的距离X，即
Figure BDA0003257673570000061
因此，指微结构113的偏斜角度θ是与发光组件130的排列相呼应。
换句话说，第二方向132上的发光组件130的距离Y除于第一方向131上的发光组件130的距离X的反正切函数为角度θ，即
Figure BDA0003257673570000062
此外，角度θ允许一定范围的公差，在本实施例中公差为10°，也就是角度θ±10°，具体来说便是
Figure BDA0003257673570000063
请参阅3C，图3C所绘示为另一种排列方式的发光组件。在图3C的实施例中，发光组件130是以菱形数组的方式排列。而在此实施例中，发光组件130仍是以第一方向131与第二方向132排列，角度θ的定义仍与第二方向132上的发光组件130的距离Y’及第一方向上的发光组件130的距离X’有关，也就是
Figure BDA0003257673570000064
进一步的说，光学膜片110上的微结构113的第一棱线114都会与发光组件130的水平排列方向呈现一角度θ的夹角。
请参阅图2D，图2D所绘示为另一实施例的光学膜片的侧截面图。在图2D的侧截面图是以第一棱线114为截面线。而且，从图2D中可以看出，在侧截面图上第一棱线114呈波浪状。也就是说，在第一棱线114上第一表面111与第二表面112的距离H并非为固定值，而是会回随着延伸方向而改变。换句话说，相对于第二表面112，微结构113的高度是具有起伏变化的。
请参阅图2E，图2E所绘示为又一实施例的光学膜片的俯视图。从图2E中可以看出，第一棱线114为一曲线，曲线的延伸方向平均上与方向线114’平行。详细来说，第一棱线114上的延伸方向虽然会随着每一点而变化，但平均上或整体上第一棱线114是往方向线114’的方向延伸。而曲线的方向线114’则与发光组件130的排列呈现一角度θ的夹角，即方向线114’与第一方向131现一角度θ的夹角。在此，方向线114’可以视为第一棱线114的平均的或大致上的延伸方向。须注意的是，图2B的第一棱线114的延伸方向虽然与方向线114’完全相同，但文义上也是可以视为「第一棱线114的延伸方向平均上与方向线114’平行」。
请再参阅图4与图4A，图4绘示为第一实施例的背光模块。图4A所绘示为第一实施例的背光模块的亮度分布图。图4A是以图3B的发光组件130的排列方式进行光学仿真，并沿着图3B之对角线D撷取的亮度分布图。其中发光组件130是设置于横轴的-5、-4之间与4、5之间。并且，图4A、图5D、图6B、图6C、图6D、图8B、图8C、图8D、图9B及图9C也是沿着图3B之对角线D撷取的亮度分布图。
第一实施例的背光模块100包括了四个光学膜片110，并且具备偏斜的微结构113。相较于图1C的习知技术亮度分布图，从图4A亮度分布图中可以看出，发光组件130的光线有效扩散到中间区域，横轴-3与3之间区域的亮度显著提升，本实施例的背光模块100相较于习知的背光模块10明显有较佳的光线扩散的效果。
请参阅图5A至图5C，图5A至图5C所绘示为第二实施例的背光模块。在第二实施例中。背光模块200的光学膜片110为多个，并且多个光学膜片110中包括不同偏斜角度的光学膜片110a与110b(如图5A与图5B)。其中，光学膜片110a与110b是交错迭合设置在发光组件130上方。进一步的，光学膜片110a与110b的偏斜角度为正交，即是光学膜片110a的微结构113a的第一棱线114a是正交于光学膜片110b的微结构113b的第一棱线114b。
接着请参阅图5D，图5D所绘示为第二实施例背光模块的亮度分布图。从图5D中可以看出，使用彼此为正交偏斜的光学膜片110a与110b迭合，可使光线扩散的效果更为均匀。
请参阅图6A，图6A所绘示为第三实施例的背光模块。第三实施例的背光模块200是在光学膜片110上方设置了多个棱镜片150，棱镜片150包括一第一棱镜片151与一第二棱镜片152，其中第一棱镜片151与第二棱镜片152的结构方向正交设置。具体来说，第一棱镜片151与第二棱镜片152上包括具有方向性的微结构，第一棱镜片151与第二棱镜片152在设置时，两个棱镜片的微结构的延伸方向彼此垂直。
接着，请参阅图6B与图6C，图6B所绘示为图6C的比较例的亮度分布图。其中，图6B是以第三实施例的背光模块200为基础，将光学膜片110替换为传统不具偏位结构的光学膜片13(如图1B的光学膜片13)，进而产生的亮度分布图。图6C为第三实施例的背光模块亮度分布图。经由比较图6B与图6C的亮度分布图可以看出，在图6B中高亮度的区域多集中于发光点周边，发光组件的间的中央区域较为黯淡。相较的下图6C的高亮度区的明显扩散，并且有效让光线扩散至中央区域。
请参阅图6D，图6D所绘示为第三实施例采用彼此为正交偏斜的光学膜片的亮度分布图。也就是在图6A的基础上，将光学膜片110改为彼此正交偏斜(相当于图5A至图5C)进而产生的亮度分布图。可以看出光线进一步的扩散，亮度更为均匀，改善了亮度集中于光源的现象。
请参阅图7A至图7C，图7A所绘示为第四实施例的光学膜片的背面图，图7B所绘示为光学膜片背面的局部放大图，图7C所绘示为光学膜片的侧截面图。在此实施例中，光学膜片310包括一第一表面311与一第二表面312，且第一表面311包括了多个微结构313，第一表面311与微结构313的技术特征与图2C的实施例相当，在此不再赘述。此实施例的特征在于，第二表面312还包括多个圆柱结构314(Lenticular)。并且圆柱结构314的延伸方向与发光组件130的第一方向131以角度θ偏斜，也就说圆柱结构314的设置方向与第一表面311的微结构313相当。
请参阅图8A，图8A所绘示为第四实施例的背光模块。第四实施例的背光模块300包括了多片光学膜片310，设置于发光组件130上方，而光学膜片310的圆柱结构314是面向发光组件130而设置。
接着，请参阅图8B与图8C，图8B所绘示为图8C的比较例的亮度分布图，也就是在第三实施例的背光模块300的基础上，将光学膜片310替换为传统不具偏位圆柱结构的光学膜片，进而产生的亮度分布图。图8C所绘示为第四实施例的背光模块亮度分布图。从图8B中可以看出，光线相对集中于发光点，而中间区域有明显的黯淡。而在图8C中可以看出，将微结构113与圆柱结构317偏位后，可让光线更均匀的分布，并且可填补中央区域的黯淡，有效的改善光线表现。
请参阅图8D，图8D所绘示为第四实施例采用彼此为正交偏斜的光学膜片的亮度分布图。也就是在图8A的基础上，将光学膜片310改为彼此正交偏斜(相当于图5A至图5C)进而产生的亮度分布图。可以看出光线进一步的扩散，亮度更为均匀，几乎可覆盖所有黯淡的区域。
请参阅图9A，图9A所绘示为第五实施例的背光模块。第五实施例的背光模块400是在光学膜片310上方设置了棱镜片150，棱镜片150的技术特征与第二实施例(图6A)相当，在此不再赘述。接着，请参阅图9B与图9C，图9B所绘示为图9C的比较例的亮度分布图，也就是在第五实施例的背光模块400的基础上，将光学膜片310替换为传统不具偏位圆柱结构的光学膜片，进而产生的亮度分布图。图9C为第五实施例的背光模块亮度分布图。从图9B可以看出，施加棱镜片150后，光线较为分散，光源中心却呈现黯淡，并且整体亮度偏低。而在图9C中可以看出，将微结构113与圆柱结构313偏位后，光线则可更平均的分布，并且亮度衰减较少，光线扩散的同时仍可保持一定的亮度。
请参阅图9D，图9D所绘示为第六实施例的亮度分布图。第六实施例是以图9A为基础，并将光学膜片310以正交的方式交错迭合。可以看出，光线扩散效果的十分良好，光线分布均匀，几乎可以覆盖整个光线区域。
本发明提供的背光模块，所包含的光学膜片，具有偏位的微结构113与圆柱结构317，以及透过正交方向性的交迭方式，可有效提高发光组件130的光线扩散效果，让光线更能够覆盖显示区域。相较于习知技术的背光模块，本发明的背光模块将可提供更加的光线表现，同时可降低发光组件130的密度也能达到相当的光线表现，进一步降低背光模块的制作成本。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。

Claims (11)

1.一种背光模块，包括：
一基板；
多个发光组件，分别以一第一方向与一第二方向排列设置于该基板上；及
至少一光学膜片，包括：
一第一表面，具有多个微结构，这些微结构彼此为平行排列，且每一该微结构包括一第一棱线，该第一棱线的延伸方向在平均上与一方向线平行，该方向线与该第一方向的夹角为一角度；及
一第二表面，相对于该第一表面，面向于该基板；
其中，该角度为θ，该第一方向上的该发光组件与相邻的该发光组件的距离为X，该第二方向上的该发光组件与相邻的该发光组件的距离为Y，该角度θ的范围为
Figure FDA0003257673560000011
2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，
Figure FDA0003257673560000012
3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片为多个，并为重迭设置，相邻的该光学膜片上的该微结构的该第一棱线为正交交错。
4.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该微结构为三角柱结构。
5.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第二表面还包括多个圆柱结构，该圆柱结构的延伸方向与该第一方向的夹角为该角度。
6.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一棱线为一曲线。
7.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一棱线与该第二表面的距离不是固定值。
8.如权利要求1所述的背光模块，还包括至少一棱镜片，设置于该光学膜片上方。
9.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该发光组件为迷你发光二极管。
10.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片的厚度为0.05-0.5毫米。
11.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片的材质为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，或为PC、PMMA、PET的堆栈复合材质。
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