TW201634982A - 具顯示面周邊亮度提升設計之背光模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種背光模組，包含載板、光源模組及光學調控膜。光源模組包含有複數光源，並設置於載板之承載面。光學調控膜係設置於光源模組上方並具有複數個出光孔。光學調控模分配光源模組產生之光線於不同位置之出光孔穿射而出。光學調控膜具有周邊區及中央區。周邊區與承載面間之平均垂直距離不同於中央區與承載面間之平均垂直距離。

Description

具顯示面周邊亮度提升設計之背光模組

本發明係關於一種背光模組；具體而言，本發明係關於一種具顯示面周邊亮度提升設計之背光模組。

背光模組是顯示裝置重要的組件之一。光源發出之光線經由背光模組內的光學膜材調整光線分布，對顯示效果(例如顯示亮度及畫質)產生直接影響。以採用發光二極體為光源之直下式背光模組為例，發光二極體產生光線，此時視為點光源的形式，經光學膜材引導光線為平面光源後輸出至液晶面板，以提供顯示裝置所需光線。

然而，相對於顯示區中央可獲得各方向光源所提供之光線，在顯示區的邊角處能獲得的光線較為受限，因而習知顯示裝置在顯示區角落或邊緣處容易有暗帶或亮度不均勻的情形產生。針對上述問題，係有提出於習知顯示裝置的背光模組之四角落增設反射結構，以提高角落處的亮度。然而，此一作法又會衍生像是製作成本提高問題。因此，習知顯示裝置的背光模組仍有待改進。

本發明之一目的在於提供一種背光模組，以改善顯示裝置周邊暗紋的情形。

背光模組包含載板、光源模組及光學調控膜。光源模組包含有複數光源，並設置於載板之承載面。光學調控膜係設置於光源模組上方並具有複數個出光孔。光學調控模分配光源模組產生之光線於不同位置之出光孔穿射而出。光學調控膜具有周邊區及中央區。周邊區與承載面間之平均垂直距離不同於中央區與承載面間之平均垂直距離。

此外，周邊區與中央區於承載面上亦分別形成有周邊投影區及中央投影區。中央區及中央投影區之相對關係較周邊區與周邊投影區之相對關係接近平行。藉由光學調控模與承載面之間垂直距離的改變，可調整出光分布，使周邊區的亮度提升並減少暗紋。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧載板

112‧‧‧承載面

118‧‧‧斜側牆

122‧‧‧周邊投影區

122L‧‧‧邊緣投影區

124‧‧‧中央投影區

130,130a‧‧‧光源

133,133a‧‧‧周邊光源

150‧‧‧光學調控膜

151‧‧‧出光孔

152‧‧‧周邊區

152C‧‧‧角隅區

152L‧‧‧邊緣區

153‧‧‧反射面

154‧‧‧中央區

171‧‧‧第一支撐件

172‧‧‧第二支撐件

d‧‧‧間隔距離

h1,h2‧‧‧垂直距離

p‧‧‧頂點位置

q‧‧‧光源投影位置

q2‧‧‧外緣位置

X‧‧‧高度差

Y‧‧‧水平距離

θ‧‧‧角度

圖1為本發明背光模組之第一實施例爆炸圖；圖2A及圖2B為採用圖1之背光模組之實施例剖面圖；圖3為相對中央亮度於周邊各位置的分布示意圖；圖4為不同角度間相對亮度於周邊各位置的分布示意圖；圖5為本發明背光模組之第二實施例剖面圖；圖6為本發明背光模組之第三實施例剖面圖；圖7為本發明背光模組之第四實施例剖面圖；圖8為本發明背光模組之第五實施例爆炸圖；圖9為採用圖8之背光模組之剖面圖。

本發明係提供一種具顯示面周邊亮度提升設計之背光模組，在光學調控膜的周邊區域具有彎曲造型，使得光源發出之光線可調整為較均勻的分布，以改善顯示效果。所述光源較佳使用發光二極體，而顯示裝置較佳係使用液晶顯示面板，但不以此為限。

圖1為本發明背光模組100之第一實施例爆炸圖。如圖1所示，背光模組100包含載板110、光學調控膜150及包含複數光源130之光源模組。載板110具有承載面112，其可由金屬材質所製成，或是於塑料材質板面上塗覆反射材質所製成。複數光源130係設置於載板110之承載面112，光源130與其電連接之控制電路(圖未示)共同構成光源模組。於光源模組上方設置有光學調控膜150。光學調控膜150為多孔結構的光學膜片，其係分配光源模組產生之光線。如圖1所示，光學調控膜150具有朝向承載面之反射面153，用以提供反射光線的效果，且光學調控膜150具有複數個出光孔151。光學調控膜150反射未自出光孔151出光之光線至其他位置，以分配光源模組產生之光線於不同位置之出光孔151穿射而出。

如圖1所示，光學調控膜150具有周邊區152及中央區154。周邊區152係指鄰接光學調控膜150邊緣及角落的部分；反之，中央區154則是被周邊區152所圍繞而未鄰接邊緣及角落的部分。然而在不同實施例中，周邊區152亦可單指光學調控膜150上較中央區154靠近邊緣或角落的一個部分，而不以圍繞中央區154為必要。周邊區152與中央區154於承載面112上分別形成有周邊投影區122及中央投影區124。如圖1所示，中央區154在投影方向上對應承載面112上的中央投影區124。周邊區152在投影方向上所對應之周邊投影區122即為中央投影區124以外的部分。周邊區 152中包含有角隅區152C對應於光學調控膜150之角落處。

就光源而言，光源130中包含周邊光源133，且周邊光源133較其他光源130靠近承載面112之邊緣(例如，周邊光源133a較光源130a靠近承載面112之邊緣)，亦即周邊光源133位於鄰接承載面112側邊及角落的位置。周邊光源133中亦可有部分設置對應於角隅區152C，例如周邊光源133a。如圖1所示，中央區154及中央投影區124之相對關係較周邊區152與周邊投影區122之相對關係接近平行。以本實施例而言，中央區154與中央投影區124為實質相互平行的平面，而周邊區152與周邊投影區122實質上為非平行的兩平面。此外，在此實施例，光學調控膜150在角隅區152C形成為往顯示方向上上掀(即朝背向載板110之方向掀起)的翹曲造形，亦即在角隅區152C的表面與周邊投影區形成非平行的兩平面。

請進一步參考圖2A及圖2B。圖2A及圖2B為採用圖1之背光模組100對應角隅區152C的剖面圖。如圖2A所示，光源130產生之光線可經反射面153及承載面112來回反射，並自出光孔151處穿出光學調控膜150。換言之，光線係經由出光孔151自光學調控膜150的不同位置穿射而出，而達到分配光源的效果。此外，承載面112上設置有第一支撐件171及第二支撐件172。第一支撐件171係設置於承載面112上並支撐角隅區152C，第二支撐件172係設置於承載面112上並支撐中央區154。在圖2A的實施例，第一支撐件171之長度大於第二支撐件172之長度。光學調控膜150藉第二支撐件172作為固定點，並配合長度較長之第一支撐件171將角隅區152C撐起形成與承載面112非平行的曲面或平面。具體而言，角隅區152C與承載面112間之平均垂直距離不同於中央區154與承載面112間之平均垂直距離。如圖2A所示，周邊光源133於光學調控膜150上具有光源投影位置p(較佳為正向的投影位置)，周邊區中各位置隨著與光源投影 位置p距離的增加而增加與承載面112間之垂直距離。特別是在角隅區152C的位置，角隅區152C中各位置隨著與光源投影位置p距離的增加而增加與周邊投影區122所在平面間之垂直距離。換言之，愈往角隅區152C的尖角處接近，則光學調控膜150與承載面112間之垂直距離隨之增加。如圖2B所示，周邊光源133藉由角隅區152C與承載面112垂直距離漸增之設計，使射向角隅區152C的光線與反射面153所夾的入射角增加。如此一來，射向角隅區152C而未穿出光學調控膜150的光線於反射後反射角亦隨之增大。藉此可使發出之光線更朝邊緣分布，以提升周邊區亮度。

進一步而言，角隅區152C中具有與光源投影位置p之距離最遠之頂點位置q。頂點位置q與光源投影位置p之水平距離為Y。頂點位置q與承載面112間具有垂直距離h2(即頂點位置q與周邊投影區122所在平面間具有垂直距離h2)。中央區154與承載面112間具有垂直距離h1。垂直距離h2與垂直距離h1之高度差為X。光學調控膜150以頂點位置q與光源投影位置p之連線相對水平面之夾角為θ。X、Y及θ符合以下關係式：tan^-1(X/Y)=θ在量測背光模組的出光分布結果發現，在h1小於10mm的結構下，夾角θ小於10度(即抬升角度小於10度，具有tan^-1(X/Y)10°)可提高角隅區亮度。此外，調整頂點位置q與光源投影位置p之水平距離Y實質介於相鄰二光源間隔距離d之0.5~0.6倍之間(亦即，0.5d≦Y≦0.6d)，且配合前述tan^-1(X/Y)10°，可較有效地提升角隅區亮度。在進一步的量測結果中顯示，tan^-1(X/Y)介於3°及5°之間時，可具有更佳的出光效果。藉此，使用者可根據上述關係式及量測結果，在產品開發階段，依光學調控膜150之中央區與承載面所需的垂直距離，將光學調控膜150調整至合適的彎曲程度，以獲致較佳的顯示品質。

請參考圖3及圖4的量測結果。圖3為相對中央亮度於周邊各位置的分布示意圖。在圖3中，橫軸係以角隅區尖角位置為原點，自原點朝中央區方向遠離的距離。縱軸係角隅區與中央區之相對亮度。圖3中各曲線代表光學調控膜之角隅區在不同抬升角度下，於不同位置之相對亮度分布，其中曲線301作為參考曲線，其係代表光學調控膜水平設置的情形(即角度0度)。曲線302及曲線303分別為角度2度、4度的分布曲線。如圖3所示，在相距角隅區尖角位置50mm的範圍內，角隅區的相對亮度隨角度增加而有所提升。相對於曲線301，曲線302及曲線303愈往角隅區尖角位置接近時，相對亮度明顯提升且下降程度趨緩。換言之，在顯示面上靠近角落的光線分布較為均勻，且可避免在顯示面角落有亮度陡降而產生暗紋的情形。

圖4為不同角度間相對亮度於周邊各位置的分布示意圖。在圖4中，橫軸係以角隅區尖角位置為原點，自原點朝中央區方向遠離的距離。縱軸係角隅區中不同抬升角度之亮度比例。曲線401代表光學調控膜抬升4度相對光學調控膜水平設置於不同位置的亮度比例，曲線402代表光學調控膜抬升4度相對光學調控膜抬升2度於不同位置的亮度比例。如圖4的曲線401所示，光學調控膜抬升4度相對光學調控膜水平設置的方式，在相距角隅區尖角位置15~45mm的範圍內，亮度明顯提升。從曲線402來看，光學調控膜抬升4度相對光學調控膜抬升2度的方式，在相距角隅區尖角位置10~40mm的範圍內，亮度明顯提升。換言之，隨著角度增加，光線提升的區域愈往角隅區移動，藉此可使顯示面上靠近角落的光線分布較為均勻，以提供較佳的顯示品質。

在前述實施例，位在周邊區的第一支撐件係以加長的設計將光學調控膜向上撐起，還可利用如圖5及圖6所繪示之不同方式來達成。 如圖5所示，載板110包含斜側牆118圍繞承載面112，第一支撐件171設置於載板110的斜側牆118上並支撐角隅區152C。藉此可以在不改變支撐件的設計下，利用載板的斜側牆抬升第一支撐件171的高度而達成光學調控膜150周邊區152C翹曲的效果。另外，如圖6所示，第一支撐件171係設置於承載面112上，並延伸至斜側牆118上方而支撐角隅區152C。藉此可以在不改變支撐件在承載面上的固定孔位，同時利用斜側牆，以延伸抵靠至斜側牆之設計使第一支撐件在周邊區達到支撐效果。

光學調控膜可視需求調整為不同的彎曲造型。請參考圖7繪示之背光模組100的實施例剖面圖。如圖7所示，光學調控膜150在角隅區152C形成為下壓的弧曲造形。第一支撐件171係設置於承載面112上並支撐角隅區152C，第二支撐件172係設置於承載面112上並支撐中央區154。在圖7之實施例，第一支撐件171之長度小於第二支撐件172之長度。光學調控膜150藉第二支撐件172作為固定點，並配合長度較短之第一支撐件171將角隅區152C向下彎折(即朝載板110之方向彎折)而形成與承載面112非平行的曲面。周邊光源133藉由角隅區152C與承載面112垂直距離漸減之設計，使射向角隅區152C的光線與反射面153所夾的入射角減少。如此一來，射向角隅區152C而未穿出光學調控膜150的光線於反射後反射角亦隨之減小。藉此可使發出之光線形成較集中的分布，以降低周邊區亮度。舉例而言，當顯示面在周邊區有亮紋產生，可採用如圖7之方式使光線朝中央區集中，避免光線在周邊區的特定位置產生亮紋。

圖8為本發明背光模組100之第五實施例爆炸圖。與圖1之實施例的差異在於，光學調控膜150在角落及邊緣處皆形成為上掀的翹曲造形(即朝背向載板110之方向掀起)。詳言之，光學調控膜150具有周邊區152及中央區154。周邊區152與中央區154於承載面112上分別形成有周 邊投影區122及中央投影區124。如圖8所示，周邊區152中包含有邊緣區152L沿光學調控膜150之側邊分佈，邊緣區152L於承載面112上形成有邊緣投影區122L。為標示方便，圖中僅繪出兩個邊緣區及邊緣投影區，但應理解邊緣區及邊緣投影區係分別位於光學調控膜及承載面的四個邊緣。就光源130而言，光源130中包含周邊光源133，且周邊光源133較其他光源130靠近承載面112之邊緣(亦即位於鄰接承載面112側邊及角落的位置)。周邊光源133亦設置對應於邊緣區152L。如圖8所示，中央區154及中央投影區124之相對關係較邊緣區152L與邊緣投影區122L之相對關係接近平行。換言之，中央區154為具有較小曲率之表面，而邊緣區152L為具有較大曲率之表面。

圖9為採用圖8之背光模組100對應邊緣區152L的剖面圖。如圖9所示，承載面112上設置有第一支撐件171及第二支撐件172。第一支撐件171係設置於承載面112上並支撐邊緣區152L，第二支撐件172係設置於承載面112上並支撐中央區154。第一支撐件171之長度大於第二支撐件172之長度。光學調控膜150藉第二支撐件172作為固定點，並配合長度較長之第一支撐件171將邊緣區152L撐起而形成與承載面112非平行的曲面。具體而言，邊緣區152L與承載面112間之平均垂直距離不同於中央區154與承載面112間之平均垂直距離。如圖9所示，周邊光源130於光學調控膜150上具有光源投影位置p，周邊區152中各位置隨著與光源投影位置p距離的增加而增加與承載面112間之垂直距離。特別是在邊緣區152L的位置，邊緣區152L中各位置隨著與光源投影位置p距離的增加而增加與邊緣投影區122L所在平面間之垂直距離。換言之，愈往邊緣區152L的外緣接近，則光學調控膜150與承載面112間之垂直距離隨之增加。

進一步而言，邊緣區152L具有外緣位置q2。邊緣區外緣位 置q2與光源投影位置p之水平距離為Y。邊緣區152L外緣位置q2與承載面間具有垂直距離h2(即外緣位置q2與邊緣投影區122L所在平面間具有垂直距離h2)。中央區於接近第二支撐件172之處與承載面間具有垂直距離h1。垂直距離h1與垂直距離h2之差為X。光學調控膜150以邊緣區外緣位置q2與光源投影位置p之連線相對水平面之夾角為θ。X、Y及θ符合以下關係式：tan^-1(X/Y)=θ在量測背光模組的出光分布結果發現，在h1小於10mm的結構下，夾角θ小於10度(即抬升角度小於10度，具有tan^-1(X/Y)10°)可提高邊緣區亮度。此外，調整水平距離Y實質介於相鄰二光源間隔距離d之0.5~0.6倍之間(亦即，0.5d≦Y≦0.6d)，且配合前述tan^-1(X/Y)10°可較有效地提升邊緣區亮度。在進一步的量測結果中顯示，tan^-1(X/Y)介於3°及5°之間時，可具有更佳的出光效果。藉此可使顯示面上靠近邊緣的光線分布較為均勻，以提供較佳的顯示品質。綜上所述，本發明之背光模組可利用藉由光學調控模與承載面之間垂直距離的改變，將光學調控模邊角處的表面彎曲以調整出光分布，使周邊區的亮度提升並改善顯示品質。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧載板

112‧‧‧承載面

122‧‧‧周邊投影區

124‧‧‧中央投影區

130‧‧‧光源

133‧‧‧周邊光源

150‧‧‧光學調控膜

151‧‧‧出光孔

152C‧‧‧角隅區

153‧‧‧反射面

154‧‧‧中央區

171‧‧‧第一支撐件

172‧‧‧第二支撐件

d‧‧‧間隔距離

h1,h2‧‧‧垂直距離

p‧‧‧頂點位置

q‧‧‧光源投影位置

X‧‧‧高度差

Y‧‧‧水平距離

θ‧‧‧角度

Claims (26)

1. 一種背光模組，包含：一載板，具有一承載面；一光源模組，包含有複數光源，並設置於該承載面；以及一光學調控膜，設置於該光源模組上方並具有複數個出光孔，該光學調控模分配該光源模組產生之光線於不同位置之該出光孔穿射而出；其中，該光學調控膜具有一周邊區及一中央區；該周邊區與該承載面間之平均垂直距離不同於該中央區與該承載面間之平均垂直距離。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該些光源中包含一周邊光源，該周邊光源較其他該光源靠近該承載面之邊緣；該周邊光源於該光學調控膜上具有一光源投影位置，該周邊區中各位置隨著與該光源投影位置距離的增加而增加與該承載面間之垂直距離。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中該周邊區中包含一角隅區對應於該光學調控膜之一角，且該周邊光源亦設置對應於該角隅區；該角隅區中具有與該光源投影位置之距離最遠之一頂點位置；該頂點位置與該光源投影位置之水平距離為Y，該頂點位置與該承載面間之垂直距離及該中央區與該承載面間之垂直距離之差為X，X及Y符合以下關係式：
4. 如請求項3所述之背光模組，其中tan^-1(X/Y)係介於3°及5°之間。
5. 如請求項3所述之背光模組，其中該頂點位置與該光源投影位置之水平距離Y實質介於相鄰二該光源間隔距離之0.5~0.6倍之間。
6. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含：一第一支撐件，設置於該承載面上並支撐該周邊區；以及一第二支撐件，設置於該承載面上並支撐該中央區； 其中，該第一支撐件之長度大於該第二支撐件之長度。
7. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一第一支撐件設置於該載板上並支撐該周邊區；其中，該載板包含一斜側牆圍繞該承載面，該第一支撐件係設置於該斜側牆上。
8. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一第一支撐件設置於該承載面上並支撐該周邊區；其中，該載板包含一斜側牆圍繞該承載面，該第一支撐件係延伸至該斜側牆上方而支撐該周邊區。
9. 如請求項1所述之背光模組，其中該周邊區包含一邊緣區沿該光學調控膜之側邊分佈；該邊緣區與該承載面間之平均垂直距離不同於該中央區與該承載面間之平均垂直距離。
10. 如請求項9所述之背光模組，其中該些光源中包含一周邊光源，該周邊光源較其他該光源靠近該承載面之側邊；該周邊光源於該光學調控膜上具有一光源投影位置，該邊緣區中各位置隨著與該光源投影位置距離的增加而增加與該承載面間之垂直距離。
11. 如請求項10所述之背光模組，其中該光源投影位置與該邊緣區外緣之水平距離為Y，該邊緣區外緣與該承載面間之垂直距離及該中央區與該承載面間之垂直距離之差為X，X及Y符合以下關係式：
12. 如請求項11所述之背光模組，其中tan^-1(X/Y)係介於3°及5°之間。
13. 如請求項11所述之背光模組，其中該邊緣區外緣與該光源投影位置之水平距離Y實質介於相鄰二該光源間隔距離之0.5~0.6倍之間。
14. 一種背光模組，包含：一載板，具有一承載面；一光源模組，包含有複數光源，並設置於該承載面；以及 一光學調控膜，設置於該光源模組上方並具有複數個出光孔，該光學調控模分配該光源模組產生之光線於不同位置之該出光孔穿射而出；其中，該光學調控膜具有一周邊區及一中央區，該周邊區與該中央區於該承載面上分別形成有一周邊投影區及一中央投影區；該中央區及該中央投影區之相對關係較該周邊區與該周邊投影區之相對關係接近平行。
15. 如請求項14所述之背光模組，其中該些光源中包含一周邊光源，該周邊光源較其他該光源靠近該承載面之邊緣；該周邊光源於該光學調控膜上具有一光源投影位置，該周邊區中各位置隨著與該光源投影位置距離的增加而增加與該周邊投影區所在平面間之垂直距離。
16. 如請求項15所述之背光模組，其中該周邊區中包含一角隅區對應於該光學調控膜之一角，且該周邊光源亦設置對應於該角隅區；該角隅區中具有與該光源投影位置之距離最遠之一頂點位置；該頂點位置與該光源投影位置之水平距離為Y，該頂點位置與該周邊投影區所在平面間之垂直距離及該中央區與該承載面間之垂直距離之差為X，X及Y符合以下關係式：
17. 如請求項16所述之背光模組，其中tan^-1(X/Y)係介於3°及5°之間。
18. 如請求項16所述之背光模組，其中該頂點位置與該光源投影位置之水平距離Y實質介於相鄰二該光源間隔距離之0.5~0.6倍之間。
19. 如請求項14所述之背光模組，進一步包含：一第一支撐件，設置於該承載面上並支撐該周邊區；以及一第二支撐件，設置於該承載面上並支撐該中央區；其中，該第一支撐件之長度大於該第二支撐件之長度。
20. 如請求項14所述之背光模組，進一步包含一第一支撐件設置於該載板上並支撐該周邊區；其中，該載板包含一斜側牆圍繞該承載面，該第一支撐件係設置於該斜側牆上。
21. 如請求項14所述之背光模組，進一步包含一第一支撐件設置於該承載面上並支撐該周邊區；其中，該載板包含一斜側牆圍繞該承載面，該第一支撐件係延伸至該斜側牆上方而支撐該周邊區。
22. 如請求項14所述之背光模組，其中該周邊區包含一邊緣區沿該光學調控膜之側邊分佈；該邊緣區於該承載面上形成有一邊緣投影區；該中央區及該中央投影區之相對關係較該邊緣區與該邊緣投影區之相對關係接近平行。
23. 如請求項22所述之背光模組，其中該些光源中包含一周邊光源，該周邊光源較其他該光源靠近該承載面之側邊；該周邊光源於該光學調控膜上具有一光源投影位置，該邊緣區中各位置隨著與該光源投影位置距離的增加而增加與該邊緣投影區所在平面間之垂直距離。
24. 如請求項23所述之背光模組，其中該光源投影位置與該邊緣區外緣之水平距離為Y，該邊緣區外緣與該邊緣投影區所在平面間之垂直距離及該中央區與該承載面間之垂直距離之差為X，X及Y符合以下關係式：
25. 如請求項24所述之背光模組，其中tan^-1(X/Y)係介於3°及5°之間。
26. 如請求項24所述之背光模組，其中該邊緣區外緣與該光源投影位置之水平距離Y實質介於相鄰二該光源間隔距離之0.5~0.6倍之間。