TW201525578A - 背光模組及其光學板結構 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種背光模組及其光學板結構。該背光模組包括一光學板、複數個微結構及至少一光源。該光學板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。該凹陷部之側面與頂面間之夾角為θ，90°≦θ≦105°。該等微結構設置在該光學板之該下表面，每一該些該微結構之最大高度為H。每一該些該微結構與該下表面相交形成之相交區域之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10。該光源設置在該凹陷部中。

Description

背光模組及其光學板結構

本發明係關於一種背光模組及其光學板結構。詳言之，本發明係關於一種超薄型之直下式背光模組及其光學板結構。

參考圖1，顯示習知直下式背光模組之剖視示意圖。該習知直下式背光模組1包括一擴散板11、一背板12、複數個光源13及一反射層14。該背板12具有一基底121及複數個側壁122。該等側壁122係由該基底121之側邊向上延伸，使得該背板12形成一四方體外形。該等側壁122及該基底121定義出一容置空間15，以容納該等光源13，使得該等光源13面對該擴散板11。該等光源13係為發光二極體(LED)。該反射層14係位於該基底121及該等側壁122表面上，用以反射該等光源13所發出之光線。

該習知直下式背光模組1之使用狀態如下，該等光源13所發出之光線之一部分會直接投射至該擴散板11，經過擴散混光後投射至一液晶面板2。而另一部份光線則會投射在該反射層14以反射至容置空間15，經過擴散混光後投射至該液晶面板2。在本說明書中，「混光」二字係泛指以下三種定義：(a)如RGB等三種不同顏色之光源互相混合以產生所需之特定顏色之色光；(b)將如發光二極體等具有較強指向性之多個光源產生之光線互相混合以形成較均勻出光的面光源；以及(c)利用如量子點(Quantum Dots)等轉換材質將特定顏色之入射光轉換 成另一特定顏色之出射光，其中如量子點之該轉換材質一般係包含於板材(如擴散板或導光板)、片材或薄膜中。

此外，為獲得較佳之光學特性，通常會在該擴散板11與該液晶面板2之間設置多片光學膜片(圖未繪示)，例如稜鏡片(Normal Prism Sheet)、多功能稜鏡片(Multi-Functional Prism Sheet)、微透鏡膜(Micro-Lens Film)、反射式偏光增亮膜(Reflective Polarizer)與擴散片(Diffuser Film)等。

在該習知直下式背光模組1中，該容置空間15之高度會影響擴散混光之效果。雖然該容置空間15之高度越大會使得擴散混光越好，然而卻會增加該習知直下式背光模組1之厚度。因此，直下式背光模組之厚度一直無法和側光式背光模組之厚度相比。

因此，有必要提供一創新且富進步性的背光模組及其光學板結構，以解決上述問題。

本揭露之一方面係關於一種背光模組。在一實施例中，該背光模組包括一光學板、複數個微結構及至少一光源。該光學板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。該下表面係相對該出光面，該至少一凹陷部設置在該下表面，且在該下表面具有一開口，其中該凹陷部包含一頂面及一側面，該側面與該頂面間之夾角為θ，90°≦θ≦105°。該等微結構設置在該光學板之該下表面，其中每一該些微結構之剖面輪廓為一弧形，每一該些該微結構之最大高度為H。每一該些該微結構與該下表面相交形成一相交區域，該相交區域之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10。該光源設置在該凹陷部中。

藉此，由於該光源設置在該光學板之該凹陷部中，因此該背光模組之整體厚度可以大幅降低。亦即，該背光模組之厚度可以接近側光式背光模組之厚度。

本揭露之一方面係關於一種光學板結構。在一實施例中，該光學板結構包括一光學板及複數個微結構。該光學板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。該下表面係相對該出光面。該至少一凹陷部設置在該下表面，且在該下表面具有一開口，其中該凹陷部包含一頂面及一側面。該側面與該頂面間之夾角為θ，90°≦θ≦105°。該些微結構設置在該光學板之該下表面，其中每一該些微結構之剖面輪廓為一弧形。每一該些該微結構之最大高度為H，每一該些該微結構與該下表面相交形成一相交區域，該相交區域之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10。

T‧‧‧距離

H‧‧‧最大高度

D‧‧‧最大寬度

A1‧‧‧相交區域之面積

A2‧‧‧光學板之下表面扣除凹陷部之開口後之面積

θ‧‧‧側面與頂面間之夾角

1‧‧‧習知直下式背光模組

2‧‧‧液晶面板

3‧‧‧本發明背光模組之一實施例

3a‧‧‧本發明背光模組之另一實施例

4‧‧‧液晶面板

11‧‧‧擴散板

12‧‧‧背板

13‧‧‧光源

14‧‧‧反射層

15‧‧‧容置空間

30‧‧‧光學板結構

30a‧‧‧光學板結構

32‧‧‧光學板

32a‧‧‧光學板

34‧‧‧微結構

36‧‧‧反射裝置

38‧‧‧光源

40‧‧‧反射片

42‧‧‧T字型分件

121‧‧‧基底

122‧‧‧側壁

321‧‧‧出光面

322‧‧‧下表面

323‧‧‧凹陷部

324‧‧‧T字型凹槽

341‧‧‧相交區域

3231‧‧‧頂面

3232‧‧‧側面

3233‧‧‧開口

3234‧‧‧斜面

3235‧‧‧弧面

圖1顯示習知直下式背光模組之剖視示意圖。

圖2顯示本發明背光模組之一實施例之剖視示意圖。

圖2A顯示本發明背光模組之另一實施例之剖視示意圖。

圖3顯示圖2之光學板之下表面區域A之局部放大示意圖。

圖4顯示圖2之該光學板之凹陷部(區域B)之一實施例之局部放大示意圖。

圖5顯示該光學板之凹陷部之另一實施例之局部放大示意圖。

圖6顯示該光學板之凹陷部之另一實施例之局部放大示意圖。

參考圖2，顯示本發明背光模組之一實施例之剖視示意圖。該背光模組3包括一光學板結構30、至少一反射裝置36、至少一光源38及一反射片40。在本實施例中，該背光模組3係為一直下式背光模組。該光學板結構30包括一光學板32及複數個微結構34。

在本實施例中，該光學板32係為一導光板，其係以可透光材料製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、丙烯酸基聚合物(Acrylic-based Polymer)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)或其共聚物(Copolymer)。

該光學板32具有一出光面321、一下表面322及至少一凹陷部323。該下表面322係相對該出光面321。該凹陷部323設置在該下表面322，且該凹陷部323在該下表面322具有一開口3233。該凹陷部323包含一頂面3231及一側面3232。在本實施例中，該出光面321係為平坦之平面，亦即該出光面321對應於該凹陷部323上方之位置並沒有凹槽或其他結構，且該凹陷部323之該頂面3231係實質平行該出光面321。在該光學板32內經過混光後之光線經由該出光面321投射至一液晶面板4。

此外，為獲得較佳之光學特性，通常會在該光學板32與該液晶面板4之間設置多片光學膜片(圖未繪示)，例如稜鏡片、多功能稜鏡片、微透鏡膜、反射式偏光增亮膜與擴散片等。

在本實施例中，該出光面321與該下表面322間之距離(即該光學板32之厚度)為T，3mm≦T≦5mm。

該等微結構34設置在該光學板32之該下表面322，其中每一該些微結構34之剖面輪廓為一弧形。在本實施例中，該等微結構34係與該光學板32具有不相同之材質，而在其他實施例中，該等微結構34與該光學板32可具有相同之材質。此外，在本實施例中，為了簡化製程之複雜度，所有該等微結構34之尺寸皆相同，而排列成陣列型式。然而，在其他實施例中，不同之該等微結構34可具有不同之尺寸。再者，在本實施例中，該等微結構34係利用網版印刷(Screen Printing)而形成之透鏡(Lens)，亦即該等微結構34係為附著至該光學板32之該下表面322之網點，而在其他之實施例中，該等微結構34亦可利用其他如切割該光學板32、雷射雕刻、射出成型、滾壓成型、或噴印(Ink Jet Printing；IJP)等製程來製造。

該反射裝置36係設置在該凹陷部323之該頂面3231上。在本實施例中，該反射裝置36為一鏡面反射裝置，其係黏附於該頂面3231，且朝下面對該開口3233。上述之鏡面反射裝置係指，當一條入射光入射至該鏡面反射裝置時，僅會對應產生一條反射光。

此外，在其他實施例中，該反射裝置36亦可設置在該凹陷部323之該頂面3231與該光學板32之出光面321之間；或者，該反射裝置36亦可設置在該光學板32之出光面321上且直接位在該凹陷部323之該頂面3231之上方。熟悉此技術領域之技藝者透過以上之說明當可知，可選擇現有之適當技術將該反射裝置36設置在其所欲之位置，故未將上述說明內容繪示於圖示中。

該光源38設置在該凹陷部323中。在本實施例中，該光源38係為發光二極體(LED)，其具有二次光學元件，其中該二次光學元件係指可改變該光源38之光學特性的元件，例如用以擴張LED出光角度之透鏡結構等。該光源38所發出之光線之大部分被該反射裝置36反射後經由該凹陷部323之該側面3232進入該光學板32，接著，該光線被該等微結構34反射回該光學板32以進行混光。由於該光源38設置在該光學板32之該凹陷部323中，因此該背光模組3之整體厚度(大致上即為該光學板32之厚度T)可以大幅降低。亦即，該直下式背光模組3之厚度可以接近側光式背光模組之厚度。

該反射片40係位於該光學板32之下方，用以將來自該等微結構34及該光學板32之下表面322之光線反射回該光學板32。在本實施例中，該反射片40係為一霧面反射片，其中該霧面反射片係指，當一條入射光入射至該霧面反射片時，則會對應產生多條反射線。

參考圖2A，顯示本發明背光模組之另一實施例之剖視示意圖。本實施例之背光模組3a與圖2所示之背光模組3大致相同，其不同處如下所述。在本實施例之光學板結構30a之光學板32a中，為了該反射裝 置36設置之便利性，該光學板32a更包括至少一T字型凹槽324及至少一T字型分件42。該T字型凹槽324係位於該凹陷部323正上方，且該T字型分件42係位於該T字型凹槽324內。該T字型分件42的尺寸與該T字型凹槽324之尺寸相符，且該T字型分件42之材質與該光學板32a之材質相同或不同。在本實施例中，可於該T字型分件42之頂面、垂直部分之中間區域、或垂直部分之底端平面(此即為該凹陷部323之該頂面3231)設置該反射裝置36。當該T字型分件42與該光學板32a其他部分分離時，該凹陷部323之正上方即可貫穿至該下表面322，而當該T字型分件42與該光學板32a其他部分組合時，即形成該凹陷部323。熟悉此技術領域之技藝者透過以上之說明當可知，可選擇現有之適當技術來實現上述T字型分件42之概念。

參考圖3，顯示圖2之該光學板之下表面322區域A之局部放大示意圖。如圖所示，每一該些微結構34具有半圓形表面，更具體來說，每一該些微結構34係為一半球體，藉此可簡化製造該些微結構34之製程的複雜度。在不考慮製程複雜度之前提下，每一該些微結構34僅需具有一弧狀外表面即可，不需形成一半球體結構。在本實施例中，每一該些微結構34具有一最大高度H，每一該些該微結構34與該光學板32之下表面322相交形成一相交區域341。可以理解的是，該相交區域341即為每一該些微結構34與該光學板32之下表面322接觸之接觸面。在本實施例中，該相交區域341之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10，較佳地，0.04≦H/D≦0.06。當H/D大於0.10或小於0.03時，該光學板32之出光面321會出現明顯之點狀亮紋(Spot Mura)現象，而上述0.03≦H/D≦0.10之範圍可最佳化整個模組出光的擴散效果，故可加大該光源38(發光二極體)之間距，減少該光源38(發光二極體)的使用數量，進而降低成本。

此外，該些相交區域341之總面積定義為A1，該光學板32之該下 表面322扣除該些凹陷部323之開口3233後之面積定義為A2，該些相交區域341之總面積(A1)與該光學板32之該下表面322扣除該些凹陷部323之開口3233後之面積(A2)之比例(A1/A2)大於或等於50%。亦即，該些微結構34在該光學板32之該下表面322之覆蓋率大於或等於50%，較佳地，60%≦A1/A2≦70%。當A1/A2之值小於50%時，該光學板32之出光面321會出現明顯之點狀亮紋現象，而上述50%≦A1/A2之範圍可最佳化整個模組出光的擴散效果。在本實施例中，由於該光源38所發出之光線之大部分不會直接由該光學板之出光面321出光，而是在該光學板32內進行混光，加上該些微結構34之特殊設計，因此混光效果良好。

參考圖4，顯示圖2之該光學板之凹陷部323(區域B)之一實施例之局部放大示意圖。在本實施例中，該凹陷部323係為圓柱狀，該側面3232與該頂面3231相交，且該側面3232與該頂面3231間之夾角為θ，較佳地，90°≦θ≦105°。當θ大於105°或小於90°時，該光學板32之出光面321會出現明顯之點狀亮紋現象，而上述90°≦θ≦105°之範圍可最佳化整個模組出光的擴散效果。

參考圖5，顯示該光學板之凹陷部之另一實施例之局部放大示意圖。本實施例之凹陷部323與圖4所示之凹陷部323大致相同，其不同處如下所述。在本實施例中，該凹陷部323更具有一斜面3234，分別與該側面3232與該頂面3231相交。因此，在本實施例中，該側面3232與該頂面3231不直接相交。藉此避免應力集中於該側面3232與該頂面3231相交之處，進而破壞光學板32。

參考圖6，顯示該光學板之凹陷部之另一實施例之局部放大示意圖。本實施例之凹陷部323與圖4所示之凹陷部323大致相同，其不同處如下所述。在本實施例中，該凹陷部323更具有一弧面3235，分別與該側面3232與該頂面3231相交。因此，在本實施例中，該側面3232 與該頂面3231不直接相交。藉此避免應力集中於該側面3232與該頂面3231相交之處，進而破壞光學板32。

惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非用以限制本發明。因此，習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

T‧‧‧距離

3‧‧‧本發明背光模組之一實施例

4‧‧‧液晶面板

30‧‧‧光學板結構

32‧‧‧光學板

34‧‧‧微結構

36‧‧‧反射裝置

38‧‧‧光源

40‧‧‧反射片

321‧‧‧出光面

322‧‧‧下表面

323‧‧‧凹陷部

3231‧‧‧頂面

3232‧‧‧側面

3233‧‧‧開口

Claims (11)

1. 一種背光模組，包括：一光學板，具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部，該下表面係相對該出光面，該至少一凹陷部設置在該下表面，且在該下表面具有一開口，其中該凹陷部包含一頂面及一側面，該側面與該頂面間之夾角為θ，90°≦θ≦105°；複數個微結構，設置在該光學板之該下表面，其中每一該些微結構之剖面輪廓為一弧形，每一該些該微結構之最大高度為H，每一該些該微結構與該下表面相交形成一相交區域，該相交區域之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10；及至少一光源，設置在該凹陷部中。
2. 如請求項1之背光模組，更包括至少一反射裝置，設置在該凹陷部之該頂面上。
3. 如請求項2之背光模組，其中該反射裝置為鏡面反射裝置。
4. 如請求項1之背光模組，其中該些相交區域之面積與該光學板之該下表面扣除該些凹陷部之開口後之面積比例大於或等於50%。
5. 如請求項1之背光模組，其中該光源係為LED，其具有二次光學元件。
6. 如請求項1之背光模組，其中該凹陷部之該頂面係平行該出光面。
7. 如請求項1之背光模組，其中該出光面與該下表面間之距離為T，3mm≦T≦5mm。
8. 如請求項1之背光模組，其中每一該些微結構係為一網點。
9. 一種光學板結構，包括：一光學板，具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部，該下 表面係相對該出光面，該至少一凹陷部設置在該下表面，且在該下表面具有一開口，其中該凹陷部包含一頂面及一側面，該側面與該頂面間之夾角為θ，90°≦θ≦105°；及複數個微結構，設置在該光學板之該下表面，其中每一該些微結構之剖面輪廓為一弧形，每一該些該微結構之最大高度為H，每一該些該微結構與該下表面相交形成一相交區域，該相交區域之最大寬度為D，且0.03≦H/D≦0.10。
10. 如請求項9之光學板結構，其中該些相交區域之面積與該光學板之該下表面扣除該些凹陷部之開口後之面積比例大於或等於50%。
11. 如請求項9之光學板結構，更包括至少一反射裝置，設置在該光學板之該凹陷部之該頂面上。