TW201510620A - 薄型直下式背光模組 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種薄型直下式背光模組，包括多個發光二極體、一導光板及多個光學薄膜片。導光板包括一入光底面、一出光頂面與多個反光結構，發光二極體設於入光底面，出光頂面相對於入光底面。所述多個反光結構形成於出光頂面並朝向入光底面的方向凹陷，發光二極體位於反光結構下方且逐一對應。每一個光學薄膜片具有多個穿孔，且逐一對應配置於所述反光結構上。光學薄膜片具有一遮光層，遮光層貼合導光板，且面向所對應之反光結構。

Description

薄型直下式背光模組

本發明係有關於一種背光模組，尤指一種直下式背光模組。

傳統之液晶顯示器之背光模組係配置於液晶面板背面，以提供液晶面板所需之顯示光源。背光模組依光源位置可分為「側光式」及「直下式」設計，其中「直下式」設計之背光模組漸漸地採用多個發光二極體作為光源，以取代傳統的白熱燈管或螢光燈管。當發光二極體作為光源時，通常是預留一段展光距離，再設置於液晶面板的下方，以提供液晶面板均勻的出光源，所以「直下式」設計之背光模組會很厚。「側光式」背光模組的架構是從側面入光，所以會比較薄；但是要使用的發光二極體顆數至少是同尺寸之「直下式」背光模組的2.5倍。

因此，若能直接將發光二極體貼合在導光板的背面，就可以兼前述兩者之優勢而有之。但實作上，直接貼合時，光線的強度在正視角方向(也就是發光二極體發光面之法線方向)上會最強，故須以導光板上之展光結構將發光二極體正視角方向的光線朝側面反射，但展光結構的展光能力終究有其極限，所以在發光二極體直接貼合導光板位置的正投影區域，仍然會形成一個亮點，造成面光源表面亮度不均勻。

鑒於先前技術所述，本揭示內容之一技術態樣，在於提供一種薄型直下式背光模組，以於整合側光式背光模組厚度薄的優點與直下式背光模組成本低的優點的同時，仍能提供均勻的面光源。

本技術態樣一實施方式提供一種薄型直下式背光模組，包括多個發光二極體、一導光板及多個光學薄膜片。導光板包括一入光底面、一出光頂面與多個反光結構，發光二極體設於入光底面，出光頂面相對於入光底面。所述多個反光結構形成於出光頂面並朝向入光底面的方向凹陷，發光二極體位於反光結構下方且逐一對應。每一個光學薄膜片具有多個穿孔，且逐一對應配置於所述反光結構上。光學薄膜片具有一遮光層，遮光層貼合導光板，且面向所對應之反光結構。

在本技術態樣另一實施方式中，上述的穿孔的排列密度是隨著遠離每個光學薄膜片的周緣而提高；換句話說，穿孔的排列密度是由中央朝向周緣而遞減。至於密度變化的具體參數，則應配合反光結構對於發光二極體所提供之光型的反射能力來調整。簡言之，若反光結構把發光二極體所提供之光線展得比較開，穿孔的排列密度變化就可以比較和緩；藉此，穿孔的排列密度是一個可控的參數，用來搭配反光結構，調整通過光學薄膜片的光量，進而在出光正面提供均勻光強度的面光源。

在本技術態樣又一實施方式中，光學薄膜片本身是由透光層跟遮光層組成的；遮光層本身就有一定的厚度存在，否則無以遮光。但值得注意的是，透光層貼合於遮光層上，且具有相當的厚度，例如遮光層的厚度相同於透光層的厚度。申言之，透光層的存在可以讓光線不會直接從遮光層中的穿孔投射出來而形成針尖狀的小亮點；光線在通過遮光層中的穿孔後，會在透光層被散射，進而延長了光線的傳遞路徑，產生霧化的效果。

從材料選擇的角度觀之，在本技術態樣再一實施方式中，遮光層是黑色遮光膠體或灰色遮光膠體。值得注意的是，遮光層存在的目的雖然是避免發光二極體的光線，大量從反光結構直接衝出，形成亮點；但遮光層的選用不建議使用銀色或白色反光材料，因為反光材料會造成光線從出光面再次反射進入導光板，終而在光學薄膜片邊緣形成一圈亮線，破壞整體均勻度。

本揭示內容之另一技術態樣，在於提供一種薄型直下式背光模組，在整合側光式背光模組厚度薄的優點與直下式背光模組成本低的優點時，直接用印有特殊設計的擴散片，來實現前述的均勻面光源。

本技術態樣一實施方式提供一種薄型直下式背光模組，用以提供均勻出光強度的平面光源。所述薄型直下式背光模組包括多個發光二極體、一導光板、一擴散片及多個遮光網點圖塊。導光板包含入光底面與出光頂面，發光二極體設於入光底面，出光頂面相對於入光底面。反光結構形成於出光頂面並朝向入光底面的方向凹陷，發光二極體位於這些反光結構下方且逐一對應。擴散片位於出光頂面上方，遮光網點圖塊設置於擴散片下方；每一遮光網點圖塊具有多個透光孔，遮光網點圖塊逐一對應配置於所述反光結構上，且面向所對應的反光結構。

在本技術態樣另一實施方式中，上述的透光孔的排列密度是隨著遠離每個遮光網點圖塊的周緣而提高；換句話說，穿孔的排列密度是由中央朝向周緣而遞減。至於密度變化的具體參數，則應配合反光結構對於發光二極體所提供之光型的反射能力來調整。

在本技術態樣又一實施方式中，更包括一透光層，設置於擴散片與遮光網點圖塊間，且具有相當的厚度，例如遮光層的厚度相同於透光層的厚度。從採購料件的角度觀之，前述遮光網點圖塊與透光層可以視為擴散片的一部分；申言之，一片擴散片從上到下，分別是混有散射例子的擴散層、透光層，以及例如用網點印刷方式，設計在擴散片底面的遮光網點圖塊。

1、1A、1B‧‧‧薄型直下式背光模組

3‧‧‧導光板

320‧‧‧入光底面

3200‧‧‧微結構

322‧‧‧出光頂面

326、326B‧‧‧反光結構

3260‧‧‧側壁

3262B‧‧‧第一線段

3264B‧‧‧第二線段

35‧‧‧空氣間隙

5‧‧‧發光二極體

7‧‧‧光學薄膜片

70‧‧‧遮光層

72‧‧‧穿孔

74、82‧‧‧透光層

8‧‧‧遮光網點圖塊

80‧‧‧透光孔

9‧‧‧擴散膜

第一圖為本揭示內容第一實施方式之薄型直下式背光模組之分解圖。

第二圖為本揭示內容第一實施方式之薄型直下式背光模組之組合圖。

第三圖為本揭示內容第一實施方式之薄型直下式背光模組之俯視圖。

第四圖為本揭示內容第二實施方式之薄型直下式背光模組之剖視圖。

第五圖為本揭示內容第三實施方式之薄型直下式背光模組之剖視圖。

請參考附圖所示，本發明的額外目的、特徵及優點將透過多個較佳實施方式闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。

配合參閱第一圖及第二圖，分別為本揭示內容第一實施方式之薄型直下式背光模組之分解圖及組合圖。所述薄型直下式背光模組1用以提供液晶面板(未圖示)顯示時所需的光源，所述薄型直下式背光模組1包含一導光板3、複數個發光二極體5以及複數光學薄膜片7。

導光板3通常是使用聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethylmethacrylate，PMMA)或聚苯乙烯(Polystyrene，PS)所製得的具有均勻厚度且可透光的矩形結構，但導光板3的製作材料也不排除使用其他具有透光性質的樹脂材料製成，例如:丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚碳酸酯(PC)或矽膠(Silicone)。

導光板3包含一入光底面320、一出光頂面322以及複數個反光結構326。發光二極體5設於入光底面320，出光頂面322相對於入光底面320。在本實施方式中，入光底面320及出光頂面322為導光板3具有較大面積的二相對平面。

所述反光結構326形成於出光頂面322並朝向入光底面320的方向凹陷，發光二極體5位於所述反光結構326下方且逐一對應。由反光結構326的側剖面觀之，反光結構326由二側壁3260所構成，兩側壁3260於反光結構326底部形成夾角約為100至140度，且較佳地，兩側壁3260於反光結構326底部形成夾角為120至130度。由反光結構326的俯視角度觀之，反光結構326的開口大致呈圓形，但也不排除為其他形狀。所述反光結構326可以引導光線朝導光板3的側面發散，降低從反光結構326直衝向上的光線。

所述入光底面320上形成有圖案狀的微結構3200，所述微結構3200對應設於反光結構326下方的周邊，藉由調整所述微結構3200的排列密度變化及結構深度變化可以微調由出光頂面322的出光量。所述微結構3200可以呈週期性或非週期性地佈設在入光底面320，且在本實施方式中，所述微結構3200是朝向出光頂面322的方向呈圓弧狀凹陷的結構，在實際實施時，所述微結構3200也可以是朝向相反於出光頂面322的方向凸起的結構，當然，所述微結構3200的外型可以為三角形、四邊形或其他幾何形狀。

光學薄膜片7逐一對應配置於所述反光結構326上。在本實施例中，光學薄膜片7可以是一面吸光且一面反光的雙面貼紙，具體而言，雙面貼紙反光的一面是銀色或白色的材質，覆有離型紙與膠層，吸光的一面是黑色的材質，也覆有離型紙與膠層；使用時，將黑色吸光面的離型紙撕去，利用膠層直接黏貼在反光結構326上，此時光學薄膜片7的周緣與側壁3260結合，且光學薄膜片7與側壁3260間隔有一空氣間隙35。光學薄膜片7可以是如第二圖所示，裁剪成略小於反光結構326的截面積，貼在反光結構326上而中央處朝導光板32的方向彎曲。光學薄膜片7也可以是略大於反光結構326的截面積，使用時與出光頂面322平行結合。

每一光學薄膜片7具有一遮光層70，遮光層70貼合於導光板3，且面向所對應之反光結構326，且多個穿孔72分布於遮光層70中，例如前述黑色吸光面。申言之，遮光層70可以是黑色或灰色遮光材料覆以膠體，藉以吸收發光二極體5發出的部分光線，避免發光二極體5發出的光線大量從反光結構326衝出，形成亮點。在此要說明的是，遮光層70的選用不建議使用銀色或白色等具有反光效果的材料，因為具有反光效果的材料會造成光線從出光頂面322再次反射進入導光板3，而在光學薄膜片7邊緣形成一圈亮線，破壞薄型直下式背光模組1的整體均勻度。

所述穿孔72的排列密度是隨著遠離每個光學薄膜片7的周緣而提高；意即穿孔72的排列密度是由中央向周緣而遞減。所述穿孔72用來調整通過光學薄膜片7的光量，進而在出光頂面322提供均勻光強度的面光源。

此外，薄型直下式背光模組1更包含複數個透光層74，每一透光層74是每一光學薄膜片7的一部分，所述透光層74貼合於遮光層70上，並具有預定厚度，例如前述雙面貼紙反光的一面以膠層貼合透明離型紙，離型紙本身若不予撕除，即可成為透光層74。當然，為確保透光層74貼合於遮光層70上且不因外力分離，前述離型紙僅為例示，不是實際量產時的方案，而應採用在透明薄膜上塗佈雙面材料的方式，來製作光學薄膜片7，實現透光層74與遮光層70。在本實施方式中，透光層74的厚度相同於遮光層70的厚度。透光層74可以避免光線直接從遮光層70中的穿孔72射出，形成針尖狀的小亮點；並且，光線在通過遮光層70的穿孔72後，會在透光層74被散射，使光線的傳遞路徑延長而使產生霧化光線的效果。如此一來，就可以避免在發光二極體正投影的位置產生明顯亮點。

在此要說明的是，所述穿孔72可以是利用雷射穿孔技術而形成在光學薄膜片7上。雷射加工技術是利用雷射的能量熔化特定位置的光學薄膜片7，使形成所述穿孔72。在熔化光學薄膜片7的過程中，可以讓透光層74及遮光層70的穿孔72處形成熔融現象，藉以有效地避免透光層74及遮光層70產生剝離現象，進而提高透光層74及遮光層70間的結合強度。

配合參閱第四圖，為本揭示內容第二實施方式之薄型直下式背光模組之剖視圖。所述薄型直下式背光模組用以提供液晶面板(未圖示)顯示時所需的光源，所述薄型直下式背光模組1A包含一導光板3、複數個發光二極體5、多個遮光網點圖塊8及一擴散片9。

導光板3通常是使用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚苯乙烯(PS)所製得的具有均勻厚度且可透光的矩形結構。導光板3包含一入光底面320、一出光頂面322以及複數個反光結構326。發光二極體5設於入光底面320，出光頂面322相對於入光底面320，在本實施方式中，入光底面320及出光頂面322為導光板3具有較大面積的二相對平面。

所述反光結構326形成於出光頂面322並朝向入光底面320的方向凹陷，發光二極體5位於所述反光結構326下方且逐一對應。由反光結構326的側剖面觀之，反光結構326由二側壁3260所構成，兩側壁3260於反光結構326底部形成夾角約為100至140度，且較佳地，兩側壁3260於反光結構326底部形成夾角為120至130度。由反光結構326的俯視角度觀之，反光結構326的開口大致呈圓形。所述反光結構326可以引導光線朝導光板3的側面發散，降低從反光結構326直衝向上的光線。

所述入光底面320上形成有圖案狀的微結構3200，所述微結構3200對應設於反光結構326下方的周邊，藉由調整所述微結構3200的排列密度變化及結構深度變化微調由出光正面的出光量。所述微結構3200可以呈週期性或非週期性地佈設在入光底面320，且在本實施方式中，所述微結構3200是朝向出光頂面322的方向呈圓弧狀凹陷的結構，在實際實施時，所述微結構3200也可以是朝向相反於出光頂面322的方向凸起的結構，當然，所述微結構3200的外型可以為三角形、四邊形或其他幾何形狀。

擴散片9位於出光頂面322上方，遮光網點圖塊8設置於擴散片9下方。每一遮光網點圖塊8具有多個透光孔80，遮光網點圖塊8逐一對應配置於所述反光結構326上，且面向所對應的反光結構326。

所述透光孔80的排列密度是隨著遠離每個遮光網點圖塊8的周緣而提高，意即透光孔80的排列密度是由中央向周緣而遞減。在此要說明的是，所述透光孔80的密度變化主要依據反光結構326對於發光二極體5所提供之光型的反射能力來調整。所述透光孔80用來調整通過遮光網點圖塊8的光量，進而在出光頂面322提供均勻光強度的面光源。

再者，薄型直下式背光模組1更包含複數個透光層82，所述透光層82設置於擴散片9與遮光網點圖塊8間，並具有預定厚度。在本實施方式中，透光層80的厚度相同於遮光網點圖塊8的厚度。透光層82可以避免光線直接從遮光網點圖塊8中的透光孔80射出，形成針尖狀的小亮點；並且，光線在通過遮光網點圖塊8的透光孔80後，會在透光層82被散射，使光線的傳遞路徑延長而使產生霧化光線的效果。

在此要說明的是，所述遮光網點圖塊8與透光層82可以視為擴散片9的一部分；換句話說，一片擴散片9從上到下分別是混有散射粒子的擴散層、透光層，以及例如使用網點印刷方式，設計在擴散片9底面的遮光網點圖塊8。藉此，因為遮光網點圖塊8是被印刷形成在擴散片9的底面，所以在實際組裝量產時，即不須如前述第一圖之架構，逐一針對多個反光結構326加工光學薄膜片7，而是直接將相匹配之擴散片9覆蓋於已形成反光結構326的導光板3上即可。

配合參閱第五圖，為本揭示內容第三實施方式之薄型直下式背光模組之剖視圖。第五圖所示之薄型直下背光模組1B與第一實施方式的薄型直下式背光模組1類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:第五圖所示的薄型直下背光模組1B的反光結構326B的側壁是由一第一線段3262B及一第二線段3264B所構成。

第一線段3262B設於第二線段3264B上方，第一線段3262B的斜率不同於第二線段3264B的斜率，且在本實施方式中，第一線段3262B的斜率小於第二線段3264B的斜率。兩第二線段3264B於反光結構326B底部形成夾角約為100至140度，且較佳地，兩第二線段3264B於反光結構326B底部形成夾角為120至130度。兩第一線段3262B所形成的夾角約為150度。

光學薄膜片7設在第一線段3262B上，藉由具有較低斜率的第一線段3262B可以使光學薄膜片7較易固定在反光結構326B間。薄型直下式背光模組1B的各元件之功用與相關說明，實際上與第一實施方式的薄型直下式背光模組1相同，在此不予贅述。薄型直下式背光模組1B至少可達到與薄型直下式背光模組1相同的功能。

然以上所述者，僅為本發明的較佳實施方式而已，當不能限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍意圖保護的範疇。

1‧‧‧薄型直下式背光模組

3‧‧‧導光板

320‧‧‧入光底面

3200‧‧‧微結構

322‧‧‧出光頂面

326‧‧‧反光結構

3260‧‧‧側壁

35‧‧‧空氣間隙

5‧‧‧發光二極體

7‧‧‧光學薄膜片

72‧‧‧穿孔

Claims (10)

1. 一種薄型直下式背光模組，包含:
   複數個發光二極體；
   一導光板，包含:
   一入光底面，該些發光二極體設於該入光底面；
   一出光頂面，相對於該入光底面；以及
   複數個反光結構，形成於該出光頂面並朝向該入光底面的方向凹陷，該些發光二極體位於該些反光結構下方且逐一對應；以及
   複數個光學薄膜片，該些光學薄膜片逐一對應配置於所述反光結構上，每一該些光學薄膜片具有一遮光層，該遮光層貼合該導光板，且面向所對應之該反光結構，且多個穿孔分布於遮光層中。
2. 如權利要求1所述的薄型直下式背光模組，其中該光學薄膜片的所述穿孔的排列密度是由中央朝向周緣而遞減。
3. 如權利要求1所述的薄型直下式背光模組，更包括複數個透光層，每一該些透光層是每一該些光學薄膜片的一部分，貼合於該遮光層上。
4. 如權利要求1所述的薄型直下式背光模組，其中該遮光層是黑色遮光膠體。
5. 如權利要求1所述的薄型直下式背光模組，其中該遮光層是灰色遮光膠體。
6. 一種薄型直下式背光模組，包含:
   複數個發光二極體；
   一導光板，包含:
   一入光底面，該些發光二極體設於該入光底面；
   一出光頂面，相對於該入光底面；以及
   複數個反光結構，形成於該出光頂面並朝向該入光底面的方向凹陷，該些發光二極體位於該些反光結構下方且逐一對應；
   一擴散片，位於該出光面上方；以及
   複數個遮光網點圖塊，設置於該擴散片下方，每一該些遮光網點圖塊具有多個透光孔，該些遮光網點圖塊逐一對應配置於所述反光結構上，且面向所對應之該反光結構。
7. 如權利要求6所述的薄型直下式背光模組，其中該遮光網點圖塊的所述透光孔的排列密度是由中央朝向周緣而遞減。
8. 如權利要求6所述的薄型直下式背光模組，更包括一透光層，設置於該擴散片與該些遮光網點圖塊間。
9. 如權利要求7所述的薄型直下式背光模組，其中該遮光網點圖塊的厚度相等於該透光層的厚度。
10. 如權利要求6所述的薄型直下式背光模組，其中該遮光網點圖塊是黑色遮光膠體。