TWI392933B - 具星芒形擴散結構之擴散板及使用其之背光模組 - Google Patents

具星芒形擴散結構之擴散板及使用其之背光模組 Download PDF

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Description

具星芒形擴散結構之擴散板及使用其之背光模組
本發明係有關於一種擴散板；具體而言，本發明係有關於一種供液晶顯示器背光模組使用之擴散板。
近年來液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display)已成為各類顯示裝置之主流。例如家用的電視、個人電腦、膝上型電腦、監視器、行動電話及數位相機等，均為大量使用液晶顯示裝置之產品。其中應用於液晶顯示裝置之背光模組(Backlight Module)係用於供應液晶有著足夠亮度及分佈均勻的光源，以使液晶顯示裝置能正常顯示影像。
如圖1所示，習知之直下式背光模組90包含光源模組200及光學膜片組80。其中，光學膜片組80包含第一擴散板81及第二擴散板82，屬於雙板架構，且第一擴散板81及第二擴散板82上分別設置有單面之印刷微結構。另一方面，發光二極體(Light Emitting Diodes,LED)由於體積小、耗能少，因此成為包含液晶顯示器背光模組使用的光源之一。然而對於使用雙板架構之直下式背光模組而言，若使用發光二極體作為光源，即使配合雙板架構仍容易產生出光不均勻的現象。同時，為了維持一定的均勻度，必需使用雙板架構或者更多的光學膜片，導致背光模組厚度以及成本增加。另外，直下式背光模組之發光二極體在顯示裝置如電視中所使用的顆數往往都不下幾百顆，因此發光二極體的價錢往往佔了直下式背光模組相當高的成本。
本發明之主要目的在於提供一種擴散板，供背光模組使用，可提高背光模組之出光均勻度。
本發明另一目的在於提供一種擴散板，供背光模組使用，可減少背光模組之製造成本。
本發明之另一目的在於提供一種背光模組，具有較佳之出光均勻度。
本發明之另一目的在於提供一種背光模組，具有較低之製造成本。
本發明之擴散板包含基板、複數個圓形擴散結構以及至少一星芒形擴散結構。複數個圓形擴散結構以矩陣分佈方式形成於基板之一面，每一圓形擴散結構包含複數個第一部分反射單元，第一部分反射單元係以呈圓形分佈之方式設置於基板上，相鄰之圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成星芒形區域。至少一星芒形擴散結構包含複數個第二部分反射單元，第二部分反射單元係形成於基板之一面，且呈星芒形分佈於星芒形區域內。
基板具有邊界，沿邊界設置之相鄰圓形擴散結構與邊界共同圍成星芒形區域。每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元於圓形擴散結構之圓心外係為複數條同心圓線，且以圓形擴散結構之圓心為中心向外分佈成圓形。每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元於圓形擴散結構之圓心處形成為實心圓圖案。
每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元之圓心處及圓心外為複數條同心圓線。同心圓線之線寬隨著與圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞減。同心圓線之間距隨著與圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞增。每一同心圓線係由複數段落組成，段落彼此間有間隙。
第二部分反射單元係為同心之複數條星芒形線，其中每一星芒形線係由複數邊線組成，邊線係為相鄰圓形擴散結構之同心弧線。星芒形線之線寬隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。星芒形線之間距隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
第一部分反射單元為實心圓圖案，且以圓形擴散結構之圓心為中心向外分佈成複數條同心圓線。第一部分反射單元之直徑隨著與圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞減。同心圓線之間距隨著與圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞增。
第二部分反射單元係形成為點狀圖案，且分佈成同心之複數條星芒形線。每一星芒形線係由複數邊線組成，邊線係為相鄰圓形擴散結構之同心弧線。第二部分反射單元之直徑隨著與該星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。星芒形線之間距隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
擴散板進一步具有對側擴散單元，設置於基板之另一面，且與圓形擴散單元及星芒形擴散單元互為鏡像。擴散板進一步具有對側擴散單元，覆蓋於基板之另一面。圓形擴散結構以正方形矩陣分佈方式形成於基板之一面上，相鄰之四圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成星芒形區域。圓形擴散結構以三角矩陣分佈方式形成於基板之一面上，相鄰之三圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成星芒形區域。本發明之背光模組，包含光源模組以及前述之擴散板。光源模組具有複數個光源單元。
如圖2A所示之背光模組爆炸示意圖，在較佳實施例中，本發明之擴散板800可供背光模組900使用。具體而言，背光模組900包含光源模組200及擴散板800。光源模組200具有複數個光源單元210，其中，光源單元210包含發光二極體。如圖2B所示之背光模組側視示意圖，本發明之擴散板800係由基板100及分佈於基板100表面之部份反射單元400構成，雖然圖2B中僅例示將部份反射單元400設置於基板100之下表面，但不限於此，反射單元400亦可設置於基板100之上表面。當光源單元210發出之光線600接觸到部分反射單元400時，會發生部分折射以及部分反射，藉此可產生擴散效果，提高背光模組之均勻度。另一方面，相較於傳統使用雙板架構，本發明之擴散板800係使用單板架構，也就是將部份反射單元400形成在基板100的至少一表面，可降低模組厚度以及成本。其中，擴散板800的反射率可介於25%至100%，較佳介於25%至80%，隨著光源單元210的亮度增加，擴散板800的反射率可以設計得越高，其中，擴散板800的反射率係可藉由調整反射單元400之配置密度/覆蓋比率(具體如下述)或選擇適當之反射單元400材質等來決定。形成部分反射單元400之製程較佳但不限定為網版印刷，亦可以是濺鍍(sputter)或噴射印刷等。
以下進一步說明本發明之擴散板800之結構。如圖3A所示之較佳實施例，本發明之擴散板800包含基板100、複數個圓形擴散結構300以及至少一星芒形擴散結構500。基板100可為透明板材或者包含擴散粒子的板材。複數個圓形擴散結構300以矩陣分佈方式形成於基板100之一面。在較佳實施例中，圓形擴散結構300係如圖3A所示以正方形矩陣分佈方式形成於基板100之一面上，相鄰之四圓形擴散結構300之外弧相切或相交並共同圍成四芒之星芒形區域700。然而在不同實施例中，圓形擴散結構300可以三角矩陣分佈方式形成於基板100之一面上，相鄰之三圓形擴散結構300之外弧相切並共同圍成三芒之星芒形區域。
每一圓形擴散結構包含複數個第一部分反射單元410，第一部分反射單元410係以呈圓形或同心圓形分佈之方式設置於基板100上，相鄰之圓形擴散結構300之外弧相切並共同圍成星芒形區域700。至少一星芒形擴散結構500包含複數個第二部分反射單元420，第二部分反射單元420係形成於基板100之一面，且呈星芒形分佈於星芒形區域700內。其中，第一部分反射單元410與第二部分反射單元420共同構成圖2B中所示之部分反射單元400。部分反射單元400之厚度較佳係介於1奈米至1毫米。其中，厚度範圍為微米等級時，材料較佳為碳酸鋇(BaCO3 )或硫酸鋇(BaSO4 )；厚度範圍為奈米等級時，材料較佳為氧化鎝(Ta2 O5 )、二氧化矽(SiO2 )等薄膜式材料。
如圖3A所示，第二部分反射單元420係為同心之複數條星芒形線，其中每一星芒形線係由複數邊線組成，邊線係為相鄰圓形擴散結構300之同心弧線。具體而言，第二部分反射單元420最外圍之星芒形線係由分別與四個相鄰圓形擴散結構300最接近之同心弧線421、422、423及424所構成，其中，同心弧線421係與左上之圓形擴散結構300同心，同心弧線422係與右上之圓形擴散結構300同心，同心弧線423係與右下之圓形擴散結構300同心，同心弧線424係與左下之圓形擴散結構300同心。以此類推，第二部分反射單元420其他星芒形線係以類似方式組成。各圓形擴散結構300之圓心較佳係分別與一光源單元210(請見圖2B)對應。具體而言，各圓形擴散結構300之圓心較佳係分別設置於一光源單元210之上方。
如圖3A所示，以不同方式觀之，在基板100表面分別以複數個以矩陣分佈之點為圓心，以呈圓形分佈之方式由圓心向外設置部分反射單元，部分反射單元會相交並圍出星芒形區域700。星芒形區域外之部分反射單元為第一部份反射單元410，星芒形區域內之部分反射單元為第二部份反射單元420。另一方面，基板100具有邊界，沿邊界設置之相鄰圓形擴散結構300可與邊界共同圍成星芒形區域710。
如圖3A所示，在較佳實施例中，每一圓形擴散結構300之複數個第一部分反射單元410於圓形擴散結構300之圓心外係為複數條同心圓線，且以圓形擴散結構300之圓心為中心向外分佈成圓形。然而在如圖3B所示之不同實施例中，每一圓形擴散結構300之複數個第一部分反射單元410於圓形擴散結構300之圓心處形成為實心圓圖案。具體而言，在如圖3A所示之較佳實施例中，圓形擴散結構300之圓心為圓線圖案，即，為中空之環形，光源單元210(請見圖2B)發出方向朝向正上方之光線，有部分可不經第一部分反射單元410部分反射而直接通過擴散板800。在圖3B所示之不同實施例中，圓形擴散結構300之圓心為實心圓圖案，光源單元210發出方向朝向正上方之光線，通過擴散板800時均會經第一部分反射單元410部分。換言之，可利用圓形擴散結構300之圓心之圖案覆蓋比率控制光源單元210發出方向朝向正上方之光線不經第一部分反射單元410部分反射而直接通過擴散板800之量。
在圖3A及圖3B所示之實施例中，每一圓形擴散結構300之複數個第一部分反射單元410之圓心外為複數條同心圓線，且同心圓線之線寬隨著與圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞減。換言之，圓形擴散結構300之覆蓋比率可藉由調整第一部分反射單元410之同心圓線之線寬加以控制。其中，作為第二部份反射單元420之星芒形線之線寬也隨著與相鄰圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞減，亦即隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。
在不同實施例中，圓形擴散結構300之覆蓋比率亦可藉由調整第一部分反射單元410之同心圓線之間距加以控制。亦即可固定第一部分反射單元410之同心圓線之線寬，而後調整第一部分反射單元410之同心圓線之間距，間距越小，該單位區域第一部分反射單元410之覆蓋率越高。如圖3C所示之不同實施例中，同心圓線之間距隨著與圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞增。其中，作為第二部份反射單元420之星芒形線之間距也隨著與相鄰圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞增，亦即隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
在圖3A至圖3C所示之實施例中，圓形擴散結構300之每一同心圓線係為連續實線。然而在不同實施例中，同心圓線可視設計需求由段落或點所構成。在圖4所示之實施例中，每一同心圓線係由複數段落組成，段落彼此間有間隙。在圖5A及圖5B所示之實施例中，第一部分反射單元410為實心圓圖案，且以圓形擴散結構300之圓心為中心向外分佈成複數條同心圓線。換言之，在圖5A及圖5B所示之實施例中，第一部分反射單元410是分佈成同心圓線的實心圓。相對應的，第二部分反射單元420亦形成為點狀圖案，且分佈成同心之複數條星芒形線。其中，如圖5所示，第一部分反射單元410之直徑可隨著與圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞減。第二部分反射單元420之直徑隨著與相鄰圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞減，亦即隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。另一方面，在圖5B所示之實施例中，同心圓線之間距隨著與圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞增。星芒形線之間距隨著與相鄰圓形擴散結構300之圓心之距離增加而遞增，亦即隨著與星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
如圖6A及圖6B所示，在較佳實施例中，擴散板800進一步具有對側擴散單元480，設置於基板100之另一面，供再增加對光線600之部分反射效果。其中，擴散板800的反射率可介於25%至100%，較佳介於25%至80%，隨著光源單元210的亮度增加，擴散板800的反射率可以設定得越高。對側擴散單元480之厚度較佳係介於1奈米至1毫米。其中，厚度範圍為微米等級時，材料較佳為碳酸鋇(BaCO3 )或硫酸鋇(BaSO4 )；厚度範圍為奈米等級時，材料較佳為氧化鎝(Ta2 O5 )、二氧化矽(SiO2 )等薄膜式材料。在如圖6A所示之實施例中，對側擴散單元480係覆蓋於基板100之另一面。在如圖6B所示之實施例中，設置於基板100之另一面之對側擴散單元480則與圓形擴散單元(請見圖3A)及星芒形擴散單元(請見圖3A)互為鏡像。其中，圓形擴散單元及星芒形擴散單元共同構成圖6B所示之部分反射單元400。如圖6A及圖6B所示，光源單元210發出之光線600行進到部分反射單元400會產生一次部分反射，行進到對側擴散單元480時則產生另一次部分反射。具體而言，經由部分反射單元400及對側擴散單元480對光線600之重複部分反射，光線600可有比上述圖2B之實施例具有更廣之分佈，藉此可更提高出光均勻度，減少光源單元210的使用數量，進一步降低耗能及製造成本。
雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。
100‧‧‧基板
200‧‧‧光源模組
210‧‧‧光源單元
300‧‧‧圓形擴散結構
400‧‧‧部份反射單元
410‧‧‧第一部分反射單元
420‧‧‧第二部分反射單元
421‧‧‧同心弧線
422‧‧‧同心弧線
423‧‧‧同心弧線
424‧‧‧同心弧線
480‧‧‧對側擴散單元
500‧‧‧星芒形擴散結構
600‧‧‧光線
700‧‧‧星芒形區域
710‧‧‧星芒形區域
800‧‧‧擴散板
900‧‧‧背光模組
圖1為習知技術示意圖；圖2A為本發明背光模組爆炸示意圖；圖2B為本發明側視示意圖；圖3A為本發明較佳實施例示意圖；圖3B至圖5B為本發明不同實施例示意圖；以及圖6A及圖6B為本發明具有對側擴散單元之較佳實施例示意圖。
100．．．基板
300．．．圖型擴散結構
410．．．第一部分反射單元
420．．．第二部分反射單元
421．．．同心弧線
422．．．同心弧線
423．．．同心弧線
424．．．同心弧線
500．．．星芒形擴散結構
700．．．星芒形區域
710．．．星芒形區域

Claims (27)

  1. 一種擴散板，供一背光模組使用，該擴散板包含：一基板；複數個圓形擴散結構，以矩陣分佈方式形成於該基板之一面，每一圓形擴散結構包含複數個第一部分反射單元，該些第一部分反射單元呈圓形分佈於該基板上，相鄰之該圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成一星芒形區域；以及至少一星芒形擴散結構，包含複數個第二部分反射單元，該些第二部分反射單元係形成於該基板之該面，且呈星芒形分佈於該星芒形區域內。
  2. 如請求項1所述之擴散板，其中該基板具有一邊界，沿該邊界設置之相鄰該圓形擴散結構，與該邊界共同圍成該星芒形區域。
  3. 如請求項1所述之擴散板，其中每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元於該圓形擴散結構之圓心外係為複數條同心圓線，且以該圓形擴散結構之圓心為中心向外分佈成圓形。
  4. 如請求項3所述之擴散板，其中每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元於該圓形擴散結構之圓心處形成為實心圓圖案。
  5. 如請求項3所述之擴散板，其中每一圓形擴散結構之複數個第一部分反射單元之圓心處及圓心外為複數條同心圓線。
  6. 如請求項3所述之擴散板，其中該些同心圓線之線寬隨著與該圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞減。
  7. 如請求項3所述之擴散板，其中該些同心圓線之間距隨著與該 圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞增。
  8. 如請求項3所述之擴散板，其中每一同心圓線係由複數段落組成，該些段落彼此間有間隙。
  9. 如請求項3所述之擴散板，其中該些第二部分反射單元係為同心之複數條星芒形線，其中，每一該星芒形線係由複數邊線組成，該些邊線係為相鄰圓形擴散結構之同心弧線。
  10. 如請求項9所述之擴散板，其中該些星芒形線之線寬隨著與該星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。
  11. 如請求項9所述之擴散板，其中該些星芒形線之間距隨著與該星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
  12. 如請求項1所述之擴散板，其中該些第一部分反射單元為實心圓圖案，且以該圓形擴散結構之圓心為中心向外分佈成複數條同心圓線。
  13. 如請求項12所述之擴散板，其中該些第一部分反射單元之直徑隨著與該圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞減。
  14. 如請求項12所述之擴散板，其中該些同心圓線之間距隨著與該圓形擴散結構之圓心之距離增加而遞增。
  15. 如請求項12所述之擴散板，其中該些第二部分反射單元係形成為點狀圖案，且分佈成同心之複數條星芒形線，其中，每一該星芒形線係由複數邊線組成，該些邊線係為相鄰圓形擴散結構之同心弧線。
  16. 如請求項15所述之擴散板，其中該些第二部分反射單元之直徑隨著與該星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞增。
  17. 如請求項15所述之擴散板，其中該些星芒形線之間距隨著與 該星芒形擴散結構之中心之距離增加而遞減。
  18. 如請求項1所述之擴散板，進一步具有一對側擴散單元，設置於該基板之另一面，且與該圓形擴散單元及該星芒形擴散單元互為鏡像。
  19. 如請求項1所述之擴散板，進一步具有一對側擴散單元，覆蓋於該基板之另一面。
  20. 如請求項1所述之擴散板，該些圓形擴散結構以正方形矩陣分佈方式形成於該基板之該面上，相鄰之四該圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成該星芒形區域。
  21. 如請求項1所述之擴散板，該些圓形擴散結構以三角矩陣分佈方式形成於該基板之該面上，相鄰之三該圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成該星芒形區域。
  22. 如請求項1所述之擴散板，該擴散板的反射率介於25%至100%。
  23. 如請求項22所述之擴散版，該擴散板的反射率介於25%至80%。
  24. 一種背光模組，包含：一光源模組，具有複數個光源單元；以及一擴散板，包含：一基板，設置於該光源模組之一側；複數個圓形擴散結構，以矩陣分佈方式形成於該基板之一面，且每一圓形擴散結構之圓心分別位於該些光源單元其中之一之正上方，每一圓形擴散結構包含複數個第一部分反射單元，該些第一部分反射單元呈圓形分佈 於該基板上，相鄰之該圓形擴散結構之外弧相切並共同圍成一星芒形區域；以及至少一星芒形擴散結構，包含複數個第二部分反射單元，該些第二部分反射單元係形成於該基板之該面，且呈星芒形分佈於該星芒形區域內。
  25. 如請求項24所述之背光模組，其中該基板具有一邊界，沿該邊界設置之相鄰該圓形擴散結構，與該邊界共同圍成該星芒形區域。
  26. 如請求項24所述之背光模組，該擴散板的反射率介於25%至100%。
  27. 如請求項26所述之背光模組，該擴散板的反射率介於25%至80%。
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