CN220105473U - 背光模块以及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种背光模块，包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件。第一光学元件配置于导光元件的出光面的一侧。第一光学元件包括多个第一棱镜结构，各第一棱镜结构包括朝向入光面的第一底角及远离入光面的第二底角。第一底角的角度不同于第二底角的角度。第二光学元件配置于出光面的一侧。第一光学元件位于导光元件与第二光学元件之间。第二光学元件包括多个第二棱镜结构，各第二棱镜结构包括朝向入光面的第三底角及远离入光面的第四底角。第三底角的角度不同于第四底角的角度。本实用新型还提供一种具有上述背光模块的显示装置。本实用新型的背光模块与显示装置可有效提升辉度并具有良好的光学效果。

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发光模块以及光学装置，且特别是有关于一种背光模块以及显示装置。

背景技术

液晶显示器包含液晶显示面板，由于液晶显示面板本身不具发光的能力，所以液晶显示面板必须依赖背光模块提供面光源给液晶显示面板，以便于使用者观看液晶显示面板所显示的影像。在现有技术中，背光模块以发光二极管作为面光源为主流，然而其光学效果也有限。在目前，光线经过下扩散片后，光线将朝多个方向进行散射，因扩散片作用为提供均匀性光源，会使视角变宽，光辐射面积增大，进而降低了单位面积的光强度，即减低辉度。所以为了提高背光模块的光强度，必须透过棱镜片将散射光再次收敛至垂直于面板方向。

然而，这样的模块架构，光线仅能控制在视角半峰全宽(Full width at halfmaximum,FWHM)50度内的范围出光。若背光模块搭配下扩散片使用，在水平与垂直方向的视角，将具有较大的半峰全宽，也就是具有较宽的视角。因此，当显示器需应用于隐私性较高，具有防窥需求时，背光模块就必须提供更窄的视角，才能符合产品需求。因此，如何使用光学膜来调整视角半峰全宽，以提升背光模块的准直性，并增加光辉度增益，使模块视角能符合终端产品需求，是本专利所要解决的主要问题。

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，可有效提升辉度并具有良好的光学效果。

本实用新型提供一种背光模块，包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件。导光元件具有相互垂直的入光面及出光面。光源配置于导光元件的入光面。第一光学元件配置于出光面的一侧。第一光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第一棱镜结构。各第一棱镜结构包括朝向入光面的第一底角及远离入光面的第二底角。第一底角的角度不同于第二底角的角度。第二光学元件配置于出光面的一侧。第一光学元件位于导光元件与第二光学元件之间。第二光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第二棱镜结构。各第二棱镜结构包括朝向入光面的第三底角及远离入光面的第四底角。第三底角的角度不同于第四底角的角度。其中，第一方向垂直于第二方向，第二棱镜结构位于第二光学元件远离导光元件的一侧。

本实用新型提供一种显示装置，包括背光模块以及显示模块。背光模块用以提供照明光束。背光模块包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件。导光元件具有相互垂直的入光面及出光面。光源配置于导光元件的入光面。第一光学元件配置于出光面的一侧。第一光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第一棱镜结构。各第一棱镜结构包括朝向入光面的第一底角及远离入光面的第二底角。第一底角的角度不同于第二底角的角度。第二光学元件配置于出光面的一侧。第一光学元件位于导光元件与第二光学元件之间。第二光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第二棱镜结构。各第二棱镜结构包括朝向入光面的第三底角及远离入光面的第四底角。第三底角的角度不同于第四底角的角度。其中，第一方向垂直于第二方向，第二棱镜结构位于第二光学元件远离导光元件的一侧。显示模块配置于照明光束的传递路径上。

基于上述，在本实用新型的背光模块以及显示装置中，背光模块包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件。第一光学元件包括多个第一棱镜结构，且各第一棱镜结构包括朝向入光面的第一底角及远离入光面的第二底角，其中第一底角的角度不同于第二底角的角度。而第二光学元件包括多个第二棱镜结构，且各第二棱镜结构包括朝向入光面的第三底角及远离入光面的第四底角，其中第三底角的角度不同于第四底角的角度。如此一来，透过上述具有非对称棱镜的第一光学元件以及具有非对称棱镜的第二光学元件的光学设计，可有效提升背光模块的辉度并使背光模块具有良好的光学效果。

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为本实用新型一实施例的背光模块的示意图。

图3为本实用新型一实施例的第一光学元件及第二光学元件的示意图。

图4为本实用新型另一实施例的第一光学元件及第二光学元件的示意图。

图5为本实用新型另一实施例的第一光学元件及第二光学元件的示意图。

图6为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。

图7为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。

图8为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。

图9为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。

图10为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。

图11为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。

图12为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。

附图标记说明：

10：显示装置

50：显示模块

100,100A～100D：背光模块

110：导光元件

120：光源

130,130A～130C：第一光学元件

132,132A～132C：第一棱镜结构

134,144：扩散层

140,140A～140C：第二光学元件

142,142A～142C：第二棱镜结构

150：反射元件

160：第一扩散元件

170：第二扩散元件

A1：第一底角

A2：第二底角

A3：第三底角

A4：第四底角

D1：第一方向

D2：第二方向

LB：照明光束

LI：显示光束

N1,N2：折射率

P：扩散粒子

S 1：入光面

S2：出光面。

具体实施方式

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。本实施例提供一种显示装置10，包括背光模块100以及显示模块50。其中，背光模块100用以提供一照明光束LB，而显示模块50配置于照明光束LB的传递路径上，用以将照明光束LB转换为影像光束LI，且用以提供影像光束LI出显示装置10。显示模块50例如使用液晶显示模块。

图2为本实用新型一实施例的背光模块的示意图。本实施例所显示的背光模块100至少可应用于图1所显示的显示装置10，故以下以此为例。请参考图2。在本实施例中，背光模块100包括导光元件110、光源120、第一光学元件130以及第二光学元件140。其中，导光元件110具有相互垂直的入光面S1及出光面S2，而光源120配置于导光元件110的入光面S1。导光元件110例如为导光板，其形状可为平板状或楔型板状，本实用新型并不限于此。此外，导光元件110可具有光学微结构(图未绘示)，其中光学微结构至少设置于导光元件110的出光面S2以及相对出光面S2的底面(图未标示)的至少其中之一，其中光学微结构可以是透过雷射布点或是滚压、射出等方式形成，其中光学微结构可以是以局部网点或贯穿沟的型式进行布点，以增加光学效果，其光学微结构可为内凹结构或是外凸结构，本实用新型亦不限于此。导光元件110的出光面S2以及底面的光学微结构可选择性搭配相同类型或不同类型光学微结构。光源120包括至少一发光单元，例如是发光二极管(Light-emitting diode,LED)，但本实用新型并不限于此。在本实施例中，背光模块100还包括反射元件150，配置于导光元件110相对出光面S2的另一侧，用以反射来自导光元件110的光束，进而提高光束使用效率。

图3为本实用新型一实施例的第一光学元件及第二光学元件的示意图。请同时参考图2及图3，其中图3省略绘示导光元件110与光源120。第一光学元件130配置于出光面S2的一侧。其中，第一光学元件130包括沿第一方向D1排列以及沿第二方向D2延伸的多个第一棱镜结构132。各第一棱镜结构132包括朝向入光面S1的第一底角A1及远离入光面S1的第二底角A2，且第一底角A1的角度不同于第二底角A2的角度。具体来说，第一底角A1位于入光面S1与第二底角A2之间。其中，第一方向D1垂直于第二方向D2。换句话说，多个第一棱镜结构132为非对称棱镜结构，故第一光学元件130为非对称棱镜片。在本实施例中，第一棱镜结构132的平均间距大于0微米且小于等于200微米。

第二光学元件140配置于出光面S2的一侧，且第一光学元件130位于导光元件110与第二光学元件140之间。其中，第二光学元件140包括沿第一方向D1排列以及沿第二方向D2延伸的多个第二棱镜结构142。各第二棱镜结构142包括朝向入光面S1的第三底角A3及远离入光面S1的第四底角A4，且第三底角A3的角度不同于第四底角A4的角度。具体来说，第三底角A3位于入光面S1与第四底角A4之间。换句话说，多个第二棱镜结构142为非对称结构，故第二光学元件140为非对称棱镜片。在本实施例中，第二棱镜结构142的平均间距大于0微米且小于等于200微米。

在本实施例中，第一方向D1与入光面S1的法向量的夹角等于0度。但在不同实施例中，可将第一方向D1设计与入光面S1的法向量的夹角大于0度且小于等于50度，以避免第一光学元件130的多个第一棱镜结构132以及第二光学元件140的多个第二棱镜结构142与背光模块100中其他光学元件交互作用产生干涉条纹，其中第一棱镜结构132与入光面S1的法向量的夹角可相同于第二棱镜结构142与入光面S1的法向量的夹角。于另一实施例，第一棱镜结构132与入光面S1的法向量的夹角可不同于第二棱镜结构142与入光面S1的法向量的夹角。

在本实施例中，第一棱镜结构132的成形材质折射率N1小于第二棱镜结构142的成形材质折射率N2时，具有较佳的光学效果。此外，在本实施例中，第一光学元件130及第二光学元件140的至少其中之一的雾度大于0％且小于等于90％。具体而言，可以是在第一光学元件130的第一棱镜结构132及/或第二光学元件140的第二棱镜结构142内配置具有扩散粒子，及/或是在远离第一棱镜结构132及/或第二棱镜结构142的一侧具有扩散层134/144，于本实施例中，扩散层134/144具有扩散粒子P。于其他实施例，扩散层134/144可不具有扩散粒子，而是具有粗糙化表面。于其他实施例，扩散层134/144可同时具有扩散粒子与粗糙化表面，本实用新型并不限于此。

在本实施例中，第一棱镜结构132位于第一光学元件130远离导光元件110的一侧，且第二棱镜结构142位于第二光学元件140远离导光元件110的一侧。但在不同实施例中，第一棱镜结构132可位于第一光学元件130面向导光元件110的一侧，如图4所显示，本实用新型并不限于此。

详细而言，在本实施例中，第一棱镜结构132的第一底角A1的角度小于第二棱镜结构142的第三底角A3的角度。此外，第一棱镜结构132的第一底角A1的角度大于第二底角A2的角度，及/或第二棱镜结构142的第三底角A3的角度大于第四底角A4的角度。但在不同的实施例中，亦可设计第一棱镜结构132的第一底角A1的角度小于第二底角A2的角度，及/或第二棱镜结构142的第三底角A3的角度小于第四底角A4的角度，如图5所显示。

如此一来，透过上述具有非对称棱镜的第一光学元件130以及具有非对称棱镜的第二光学元件140的光学设计，可有效提升背光模块100的辉度并使背光模块100具有良好的光学效果。举例而言，在一实施例中，当第一光学元件130中多个第一棱镜结构132的第一底角A1与第二底角A2的角度分别为50度与40度，且第二光学元件140中多个第二棱镜结构142的第三底角A3与第四底角A4的角度分别为70度与50度时，背光模块100的辉度增益可达到现有技术的1.9倍。此外，在本实施例中，背光模块100在垂直于入光面S1的出光的半峰全宽(FWHM)小于25度。举例而言，在上述的实施例中，背光模块100的水平视角的半峰全宽(FWHM)为40度，与现有技术接近。但垂直视角的半峰全宽(FWHM)则缩小至19度，进而可限制一个维度(即垂直方向)的视角以应用于防窥显示器和车载显示器中，且构成的背光模块100也大幅提升光效能，辉度增益提升比起现有技术超过90％，可降低显示装置的能源消耗。上述的垂直视角可由本实施例定义为垂直入光面S1的视角，水平视角可由本实施例定义为平行入光面S1与出光面S2的视角。

图6为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。请参考图6。本实施例的第一光学元件130A与第二光学元件140A至少可应用于前述任意实施例中。与前述任意实施例的差异在于，在本实施例中，第一光学元件130A的多个第一棱镜结构132A的间距不等距，且不进一步限定第一棱镜结构132A的深度。同理，第二光学元件140A的多个第二棱镜结构142A的间距亦可不等距，且不进一步限定第二棱镜结构14A2的深度。如此一来，可提供较均匀的光学效果。于其他实施例，也可以是第一光学元件130A以及第二光学元件140A中的一个的多个棱镜结构的间距不等距即可。

图7为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。请参考图7。本实施例的第一光学元件130B与第二光学元件140B至少可应用于前述任意实施例中。与前述任意实施例的差异在于，在本实施例中，第一光学元件130B的多个第一棱镜结构132B的外型轮廓在第二方向D2上沿平行第一方向D1的方向上不规则摆动。同理，第二光学元件140B的多个第二棱镜结构142B的外型轮廓在第二方向D2上沿平行第一方向D1的方向上不规则摆动。如此一来，可提供较均匀的光学效果，且可避免产生干涉现象。于其他实施例，也可以是第一光学元件130B以及第二光学元件140B中的一个的多个棱镜结构的外型轮廓在第二方向D2上沿平行第一方向D1的方向上不规则摆动即可。

图8为本实用新型另一实施例的第一光学元件的示意图。请参考图8。本实施例的第一光学元件130C与第二光学元件140C至少可应用于前述任意实施例中。与前述任意实施例的差异在于，在本实施例中，第一光学元件130C的多个第一棱镜结构132C的外型轮廓在垂直于第一方向D1与第二方向D2的方向上不规则摆动。同理，第二光学元件140C的多个第二棱镜结构142C的外型轮廓在垂直于第一方向D1与第二方向D2上不规则摆动。如此一来，可提供较均匀的光学效果，且可避免产生干涉现象。于其他实施例，也可以是第一光学元件130C以及第二光学元件140C中的一个的多个棱镜结构的外型轮廓在垂直于第一方向D1与第二方向D2的方向上不规则摆动即可。

图9为本实用新型一实施例的背光模块的示意图。请参考图9。本实施例的背光模块100A类似于图2所显示的背光模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，背光模块100A还包括第一扩散元件160，配置于第一光学元件130与导光元件110之间。第一扩散元件160例如为扩散片或其他具均匀光型效果的光学元件。如此一来，可提供较均匀的光学效果。

图10为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。请参考图10。本实施例的背光模块100B类似于图9所显示的背光模块100A。两者不同之处在于，在本实施例中，第一扩散元件160配置于第二光学元件140远离导光元件110的一侧。如此一来，亦可提供较均匀的光学效果。

图11为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。请参考图11。本实施例的背光模块100C类似于图9所显示的背光模块100A。两者不同之处在于，在本实施例中，第一扩散元件160配置于第一光学元件130与第二光学元件140之间。如此一来，亦可提供较均匀的光学效果。

图12为本实用新型另一实施例的背光模块的示意图。请参考图12。本实施例的背光模块100D类似于图11所显示的背光模块100C。两者不同之处在于，在本实施例中，背光模块100D还包括第二扩散元件170，配置位于第二光学元件140远离导光元件110的一侧。意即，在本实施例中，背光模块100D具有上扩散片及下扩散片。在本实施例中，第二扩散元件170可选用类似第一扩散元件160的扩散片或其他具均匀光型效果的光学元件，或者是可选用反射式偏光增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film)。如此一来，亦可提供较均匀的光学效果。

综上所述，在本实用新型的背光模块以及显示装置中，背光模块包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件。第一光学元件包括多个第一棱镜结构，且各第一棱镜结构包括朝向入光面的第一底角及远离入光面的第二底角，其中第一底角的角度不同于第二底角的角度。而第二光学元件包括多个第二棱镜结构，且各第二棱镜结构包括朝向入光面的第三底角及远离入光面的第四底角，其中第三底角的角度不同于第四底角的角度。如此一来，透过上述具有非对称棱镜的第一光学元件以及具有非对称棱镜的第二光学元件的光学设计，可有效提升背光模块的辉度并使背光模块具有良好的光学效果。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (18)

1.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件，其中：

所述导光元件具有相互垂直的入光面及出光面；

所述光源配置于所述导光元件的所述入光面；

所述第一光学元件配置于所述出光面的一侧，所述第一光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第一棱镜结构，各所述多个第一棱镜结构包括朝向所述入光面的第一底角及远离所述入光面的第二底角，所述第一底角的角度不同于所述第二底角的角度；以及

所述第二光学元件配置于所述出光面的一侧，所述第一光学元件位于所述导光元件与所述第二光学元件之间，所述第二光学元件包括沿所述第一方向排列以及沿所述第二方向延伸的多个第二棱镜结构，各所述多个第二棱镜结构包括朝向所述入光面的第三底角及远离所述入光面的第四底角，所述第三底角的角度不同于所述第四底角的角度，其中所述第一方向垂直于所述第二方向，所述多个第二棱镜结构位于所述第二光学元件远离所述导光元件的一侧。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一底角的角度小于所述第三底角的角度。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一底角的角度大于所述第二底角的角度。

4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第三底角的角度大于所述第四底角的角度。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一光学元件及所述第二光学元件的至少其中之一的雾度大于0％且小于等于90％。

6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构位于所述第一光学元件远离所述导光元件的一侧。

7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构位于所述第一光学元件面向所述导光元件的一侧。

8.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一方向与所述入光面的法向量的夹角大于等于0度且小于等于50度。

9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构的平均间距大于0微米且小于等于200微米。

10.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构的间距不等距。

11.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构的外型轮廓在所述第二方向上沿平行所述第一方向的方向上不规则摆动。

12.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述多个第一棱镜结构的外型轮廓在垂直于所述第一方向与所述第二方向的方向上不规则摆动。

13.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述第一棱镜结构的折射率小于所述第二棱镜结构的折射率。

14.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括第一扩散元件，其中：

所述第一扩散元件配置于所述第一光学元件与所述导光元件之间，或配置于所述第二光学元件远离所述导光元件的一侧。

15.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括第一扩散元件，其中：

所述第一扩散元件配置于所述第一光学元件与所述第二光学元件之间。

16.根据权利要求13所述的背光模块，其特征在于，还包括第二扩散元件，其中：

所述第二扩散元件配置位于所述第二光学元件远离所述导光元件的一侧。

17.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块在垂直于入光面的出光的半峰全宽小于25度。

18.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括背光模块以及显示模块，其中：

所述背光模块用以提供照明光束，且所述背光模块包括导光元件、光源、第一光学元件以及第二光学元件，其中：

所述导光元件具有相互垂直的入光面及出光面；

所述光源配置于所述导光元件的所述入光面；

所述第一光学元件配置于所述出光面的一侧，所述第一光学元件包括沿第一方向排列以及沿第二方向延伸的多个第一棱镜结构，各所述多个第一棱镜结构包括朝向所述入光面的第一底角及远离所述入光面的第二底角，所述第一底角的角度不同于所述第二底角的角度；以及

所述第二光学元件配置于所述出光面的一侧，所述第一光学元件位于所述导光元件与所述第二光学元件之间，所述第二光学元件包括沿所述第一方向排列以及沿所述第二方向延伸的多个第二棱镜结构，各所述多个第二棱镜结构包括朝向所述入光面的第三底角及远离所述入光面的第四底角，所述第三底角的角度不同于所述第四底角的角度，其中所述第一方向垂直于所述第二方向，所述多个第二棱镜结构位于所述第二光学元件远离所述导光元件的一侧；以及

所述显示模块配置于所述照明光束的传递路径上。