CN214954440U - 背光模块以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种背光模块，用以提供照明光束。背光模块包括光源以及导光元件。光源用以提供光束。导光元件配置于光束的传递路径上。导光元件包括板体以及多个柱面单元。板体具有顶面、底面、侧面以及入光面。顶面与底面相互背向配置。侧面与入光面相互背向配置。入光面连接于顶面与底面之间。光源配置于入光面。多个柱面单元位于板体的顶面及底面的至少其中一者，其中各柱面单元沿第一方向延伸，且第一方向与入光面的法线方向之间具有第一夹角。此外，包括上述背光模块的显示装置也被提出。本实用新型的背光模块及显示装置可改善因光学膜设置而造成影像画面左右亮度不对称的现象，并有效提升显示装置的整体亮度以及画面均匀度。

Description

背光模块以及显示装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学模块以及显示装置，且特别是有关于一种背光模块以及包括此背光模块的显示装置。

背景技术

在已知的背光模块架构中，当光束从入光面进入导光板之后，在导光板内部进行全反射，当光束遇到导光板的表面微结构时，光束的全反射情形会被破坏，使得光束偏折出导光板表面，之后再经由光学膜片改变出光视角。常见的光学膜片包括扩散片和棱镜片，其作用为遮瑕以及将由导光板出射的光束收敛导向正向。

在实际应用中，为了避免光学膜片中的棱镜片的棱镜结构与液晶面板的像素阵列形成干涉，一般会将棱镜片的棱镜结构旋转一个角度来配置以改善干涉的现象。然而，此种方式会使得经过棱镜片后的出光视角偏移，而造成出光左右不对称。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种背光模块以及显示装置，可改善因光学膜设置而造成影像画面左右亮度不对称的现象，并有效提升显示装置的整体亮度以及画面均匀度。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提供一种背光模块，用以提供照明光束。背光模块包括光源以及导光元件。光源用以提供光束。导光元件配置于光束的传递路径上。导光元件包括板体以及多个柱面单元。板体具有顶面、底面、侧面以及入光面。顶面与底面相互背向配置。侧面与入光面相互背向配置。入光面连接于顶面与底面之间。光源配置于入光面。多个柱面单元位于板体的顶面及底面的至少其中一者，其中各柱面单元沿第一方向延伸，且第一方向与入光面的法线方向之间具有第一夹角。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型另提供一种显示装置，包括背光模块、至少一光学膜以及显示面板。背光模块用以提供照明光束。背光模块包括光源以及导光元件。光源用以提供光束。导光元件配置于光束的传递路径上。导光元件包括板体以及多个柱面单元。板体具有顶面、底面、侧面以及入光面。顶面与底面相互背向配置。侧面与入光面相互背向配置。入光面连接于顶面与底面之间。光源配置于入光面。多个柱面单元位于板体的顶面及底面的至少其中一者。至少一光学膜配置于照明光束的传递路径上。显示面板配置于照明光束的传递路径上，用以将照明光束转换为影像光束并投射出显示装置。其中，各柱面单元沿第一方向延伸，且第一方向与入光面的法线方向之间具有第一夹角。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的背光模块以及显示装置中，导光元件包括板体以及位于板体的顶面及底面的至少其中一者的多个柱面单元。其中，各柱面单元沿第一方向延伸，且第一方向与入光面的法线方向之间具有第一夹角。因此，当光源所提供的光束进入导光元件时，光束会借由柱面单元的旋转设计而改变光路，使得由导光元件出射的照明光束中最大光强度的传递方向不平行于板体的底面的法线方向。进而将使得照明光束斜向入射并传递通过光学膜，而由光学膜出射的光束将以正视方向入射显示面板，以产生正视方向的影像光束。如此一来，可改善因光学膜设置而造成影像画面左右亮度不对称的现象，并有效提升显示装置的整体亮度以及画面均匀度。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的显示装置的示意图。

图2为图1的显示装置中部分导光元件的剖面示意图。

图3为图1的显示装置中部分背光模块的俯视示意图。

图4为图1的显示装置中光学膜以及导光元件的俯视示意图。

图5为本实用新型一实施例以及比较例的显示装置的辉度分布曲线。

图6A至图6C分别为本实用新型不同实施例的部分导光元件的剖面示意图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的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实用新型。

图1为本实用新型一实施例的显示装置的示意图。请参考图1。本实施例揭露一种显示装置100，包括背光模块200、至少一光学膜110以及显示面板120。其中，背光模块200用以提供照明光束L2。显示面板120配置于照明光束L2的传递路径上，用以将照明光束L2转换为影像光束L3，使得使用者可观赏到影像画面。

显示面板120例如为彩色滤光片、液晶层及/或透光基板的组合，用以整合背光模块200所提供照明光束L2以形成显示画面。本实用新型并不限定显示装置100中显示面板120的种类或形态，其详细结构及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

至少一光学膜110配置于照明光束L2的传递路径上，且位于背光模块200与显示面板120之间。光学膜110例如为至少一增亮膜、任意数量扩散片或其任意组合，其中增亮膜为具有单层或双层的棱镜结构的光学膜片。一般而言，为了避免产生莫列波纹(moirépattern)等光学干涉现象，会将具有棱镜结构的光学膜片旋转一小角度来配置，使棱镜结构的延伸方向不与显示面板120的像素阵列完全平行或完全垂直。

背光模块200包括光源210以及导光元件220。光源210用以提供光束L1至导光元件220。在本实施例中，光源210例如是发光二极管灯条，具有沿图1中所示的X轴方向排列的多个发光单元，用以提供白色的光束L1。

导光元件220配置于光束L1的传递路径上。具体而言，导光元件220包括板体222以及多个柱面单元224。板体222具有顶面S1、底面S2、侧面S3以及入光面S4，其中顶面S1与底面S2相互背向配置，侧面S3与入光面S4相互背向配置。入光面S4连接于顶面S1与底面S2之间，且光源210配置于入光面S4，即入光面S4面朝向光源210，而光源210所提供的光束L1大致上沿板体222的入光面S4的法线方向N1(如图1中所示的Y轴方向)传递进入导光元件220。

另外，在本实施例中，背光模块200还包括反射元件230，配置于板体222的底面S1，用以反射光束L1并将光束L1传递回导光元件220。在其他实施例中，板体222还可包括多个微结构(图未示)，设置于板体222的顶面S1及底面S2的至少其中一者。这些微结构为对光束L1具有高指向性的微结构，可以是凹入顶面S1或底面S2，或者是凸出于顶面S1或底面S2，本实用新型并不限于此。

图2为图1的显示装置中部分导光元件的剖面示意图。图3为图1的显示装置中部分背光模块的俯视示意图。请参考图1至图3。另一方面，多个柱面单元224位于板体222的顶面S1及底面S2的至少其中一者。举例而言，本实施例的多个柱面单元224位于板体222的顶面S1，但本实用新型并不限于此。柱面单元224为沿单一方向延伸的长条状结构，其结构突出于板体222的表面或凹陷于板体222的表面，而板体222上的多个柱面单元224的排列方向垂直于上述的结构延伸方向，如图3所显示。

在结构设计上，图2所示的实施例中，这些柱面单元224位于板体222的顶面S1，且这些位于顶面S1的柱面单元224与顶面S1之间的最大距离H1大于0毫米且小于0.1毫米，换句话说，这些柱面单元224的结构最大深度可大于0毫米且小于0.1毫米。此外，在图2所示的实施例中，柱面单元224为圆柱凸面。在未绘示的另一实施例中，亦可以将这些柱面单元224形成于底面S2，本实用新型并不限于此，而在此情况下，这些位于底面S2的柱面单元224与底面S2之间的最大距离H1大于0毫米且小于0.1毫米。此外，这些柱面单元224的其中一者与其中相邻的另一者之间的距离H2大于0毫米且小于0.2毫米。在本实施例中，板体222的侧面S3至入光面S4的距离H3(标示于图3)大于0毫米且小于500毫米。

值得一提的是，这些柱面单元224沿第一方向D1延伸，且第一方向D1与入光面S4的法线方向N1之间具有第一夹角θ1，且此第一夹角θ1的角度不为0度或90度，如图3所显示。意即，这些柱面单元224不沿着平行或垂直于板体222的侧面S3或入光面S4延伸。在本实施例中，第一夹角θ1的角度大于0.01度且小于20度。

图4为图1的显示装置中光学膜以及导光元件的俯视示意图，为了便于观察，图4中的光学膜以及导光元件的俯视示意图以并排的方式呈现。请参考图1、图3及图4。举例而言，本实施例的光学膜110包括第一棱镜结构层112以及第二棱镜结构层114。第一棱镜结构层112具有沿第二方向D2延伸的多个第一棱镜结构P1，且第二棱镜结构层114具有沿第三方向D3延伸的多个第二棱镜结构P2，其中第二方向D2垂直于第三方向D3，第二方向D2以及第三方向D3皆不平行于入光面S4的法线方向N1。换句话说，光学膜110中的第一棱镜结构层112的第一棱镜结构P1与第二棱镜结构层114的第二棱镜结构P2呈垂直设置，且第一棱镜结构P1及第二棱镜结构P2相对于导光元件22的柱面单元224旋转一小角度来配置。第一棱镜结构层112与第二棱镜结构层114可形成于不同的或相同的增亮膜上，本实用新型并不限于此。

在本实施例中，导光元件220上多个柱面单元224的延伸方向(即第一方向D1)不同于多个第一棱镜结构P1的延伸方向(即第二方向D2)以及多个第二棱镜结构P2的延伸方向(即第三方向D3)。举例而言，在本实施例中，第二方向D2与入光面S4的法线方向N1之间具有第二夹角θ2(绘示于图4)，且第二夹角θ2的角度大于0.01度且小于60度。若第一方向θ1与入光面S4的法线方向N1之间形成第一区域A1，且第二方向θ2与入光面S4的法线方向N1之间形成第二区域A2，则第一区域A1与第二区域A2完全不重叠，如图3所显示。在此需说明的是，第一区域A1及第二区域A2皆定义为两方向所夹较小的区域。换句话说，若光学膜110的棱镜结构相对于入光面S4的法线方向N1沿一旋转方向(在图4实施例中例如为逆时针方向)旋转一小角度(在图4实施例中例如为第二夹角θ2的角度)来配置，则导光元件220上的多个柱面单元224则相对于入光面S4的法线方向N1沿相反于上述旋转方向的方向(在图4实施例中例如为顺时针方向)旋转另一角度(在图4实施例中例如为第一夹角θ1的角度)来配置。

图5为本实用新型一实施例以及比较例的显示装置的辉度分布曲线。请参考图1及图5。图5所显示的曲线300表示为未配置本实施例的导光元件220的显示装置(比较例)所产生的辉度分布，而曲线310则表示为配置有本实施例的导光元件220的显示装置100所产生的辉度分布。继续前述，因此，当光源210所提供的光束L1进入导光元件220时，光束L1会借由柱面单元224的旋转设计而改变光路，使得由导光元件220出射的照明光束L2中最大光强度的传递方向T1不平行于板体222的底面S2的法线方向N2(如图1中所示的Z轴方向)，如图1所显示。进而将使得照明光束L2斜向入射并传递通过光学膜110，而由光学膜110出射的光束将以正视方向入射显示面板120，以产生正视方向的影像光束L3。意即，影像光束L3中最大光强度的传递方向T2平行于底面S2的法线方向N2。如此一来，可改善因光学膜110设置而造成影像画面左右亮度不对称的现象，并有效提升显示装置100的整体亮度以及画面均匀度。换句话说，本实施例借由导光元件220上具有旋转一小角度来配置的多个柱面单元224对出光光束产生偏移作用，进而补偿因光学膜110的棱镜结构旋转设置而造成的亮度偏移。

图6A至图6C分别为本实用新型不同实施例的部分导光元件的剖面示意图。请先参考图6A，本实施例的导光元件220A类似于图2所显示的导光元件220。两者不同之处在于，在本实施例中，柱面单元224A为棱柱凸面。请参考图6B，本实施例的导光元件220B类似于图2所显示的导光元件220。两者不同之处在于，在本实施例中，柱面单元224B为圆柱凹面。请参考图6C，本实施例的导光元件220C类似于图2所显示的导光元件220。两者不同之处在于，在本实施例中，柱面单元224C为棱柱凹面。如此一来，可借由导光元件220A/220B/220C上具有旋转一小角度来配置的多个柱面单元224A/224B/224C对出光光束产生偏移作用，进而补偿因光学膜的棱镜结构旋转设置而造成的亮度偏移。

综上所述，在本实用新型的背光模块以及显示装置中，导光元件包括板体以及位于板体的顶面及底面的至少其中一者的多个柱面单元。其中，各柱面单元沿第一方向延伸，且第一方向与入光面的法线方向之间具有第一夹角。因此，当光源所提供的光束进入导光元件时，光束会借由柱面单元的旋转设计而改变光路，使得由导光元件出射的照明光束中最大光强度的传递方向不平行于板体的底面的法线方向。进而将使得照明光束斜向入射并传递通过光学膜，而由光学膜出射的光束将以正视方向入射显示面板，以产生正视方向的影像光束。如此一来，可改善因光学膜设置而造成影像画面左右亮度不对称的现象，并有效提升显示装置的整体亮度以及画面均匀度。

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(实用新型名称)仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明：

100:显示装置

110:光学膜

112:第一棱镜结构层

114:第二棱镜结构层

120:显示面板

200:背光模块

210:光源

220,220A,220B,220C:导光元件

222:板体

224,224A,224B,224C:柱面单元

230:反射元件

300,310:曲线

θ1:第一夹角

θ2:第二夹角

A1:第一区域

A2:第二区域

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

H1,H2,H3:距离

L1:光束

L2:照明光束

L3:影像光束

N1,N2:法线方向

P1:第一棱镜结构

P2:第二棱镜结构

S1:顶面

S2:底面

S3:侧面

S4:入光面

T1,T2:传递方向

X,Y,Z:轴。

Claims (25)

1.一种背光模块，用以提供照明光束，其特征在于，所述背光模块包括光源以及导光元件，其中：

所述光源用以提供光束；以及

所述导光元件配置于所述光束的传递路径上，所述导光元件包括板体以及多个柱面单元，其中：

所述板体具有顶面、底面、侧面以及入光面，所述顶面与所述底面相互背向配置，所述侧面与所述入光面相互背向配置，所述入光面连接于所述顶面与所述底面之间，所述光源配置于所述入光面；以及

所述多个柱面单元位于所述板体的所述顶面及所述底面的至少其中一者，其中各所述多个柱面单元沿第一方向延伸，且所述第一方向与所述入光面的法线方向之间具有第一夹角。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述照明光束中最大光强度的传递方向不平行于所述板体的所述底面的法线方向。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述光束沿所述板体的所述入光面的所述法线方向传递进入所述导光元件。

4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个柱面单元包括圆柱凸面、棱柱凸面、圆柱凹面或棱柱凹面。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一夹角的角度大于0.01度且小于20度。

6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个柱面单元位于所述板体的所述底面，且所述多个柱面单元与所述底面之间的最大距离大于0毫米且小于0.1毫米。

7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个柱面单元位于所述板体的所述顶面，且所述多个柱面单元与所述顶面之间的最大距离大于0毫米且小于0.1毫米。

8.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个柱面单元的其中一者与其中相邻的另一者之间的距离大于0毫米且小于0.2毫米。

9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述板体的所述侧面至所述入光面的距离大于0毫米且小于500毫米。

10.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述板体还包括多个微结构，其设置于所述板体的所述顶面及所述底面的至少其中一者。

11.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括：

反射元件，其配置于所述板体的所述底面，用以反射所述光束传递回所述导光元件。

12.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括背光模块、至少一光学膜以及显示面板，其中：

所述背光模块用以提供照明光束，并且所述背光模块包括光源以及导光元件，其中：

所述光源用以提供光束；以及

所述导光元件配置于所述光束的传递路径上，并且所述导光元件包括板体以及多个柱面单元，其中：

所述板体具有顶面、底面、侧面以及入光面，所述顶面与所述底面相互背向配置，所述侧面与所述入光面相互背向配置，所述入光面连接于所述顶面与所述底面之间，所述光源配置于所述入光面；以及

所述多个柱面单元位于所述板体的所述顶面及所述底面的至少其中一者；

所述至少一光学膜配置于所述照明光束的传递路径上；以及

所述显示面板配置于所述照明光束的传递路径上，用以将所述照明光束转换为影像光束并投射出所述显示装置，其中各所述多个柱面单元沿第一方向延伸，且所述第一方向与所述入光面的法线方向之间具有第一夹角。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述照明光束中最大光强度的传递方向不平行于所述板体的所述底面的法线方向。

14.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述影像光束中最大光强度的传递方向平行于所述底面的法线方向。

15.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述至少一光学膜包括第一棱镜结构层以及第二棱镜结构层，所述第一棱镜结构层具有沿第二方向延伸的多个第一棱镜结构，所述第二棱镜结构层具有沿第三方向延伸的多个第二棱镜结构，所述第二方向垂直于所述第三方向，且所述第二方向以及所述第三方向皆不平行于所述入光面的所述法线方向。

16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，所述第二方向与所述入光面的所述法线方向之间具有第二夹角，所述第二夹角的角度大于0.01度且小于60度，所述第一方向与所述入光面的所述法线方向之间形成第一区域，所述第二方向与所述入光面的所述法线方向之间形成第二区域，且所述第一区域与所述第二区域完全不重叠。

17.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述光束沿所述板体的所述入光面的所述法线方向传递进入所述导光元件。

18.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱面单元包括圆柱凸面、棱柱凸面、圆柱凹面或棱柱凹面。

19.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述第一夹角的角度大于0.01度且小于20度。

20.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱面单元位于所述板体的所述底面，且所述多个柱面单元与所述底面之间的最大距离差大于0毫米且小于0.1毫米。

21.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱面单元位于所述板体的所述顶面，且所述多个柱面单元与所述顶面之间的最大距离差大于0毫米且小于0.1毫米。

22.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱面单元的其中一者与其中相邻另一者之间的距离大于0毫米且小于0.2毫米。

23.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述板体的所述侧面至所述入光面的距离大于0毫米且小于500毫米。

24.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述板体还包括多个微结构，其设置于所述板体的所述顶面及所述底面的至少其中一者。

25.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述背光模块还包括反射元件，其配置于所述板体的所述底面，用以反射所述光束传递回所述导光元件。

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