TWI507786B - 顯示裝置及其側光式背光模組 - Google Patents

Description

顯示裝置及其側光式背光模組

本發明係關於一種顯示裝置及其側光式背光模組。詳言之，本發明係關於一種可修正視角之顯示裝置及其側光式背光模組。

目前中小型顯示裝置(例如：手機、平板電腦及筆記型電腦等)正走向節能的趨勢，因此其背光模組係採取窄視角的背光設計。然而，此種設計會使得使用者在使用時會感覺顯示裝置之螢幕中央的輝度和螢幕邊緣處並不一致，而覺得螢幕邊緣處較暗。當使用時間較長時，會覺得眼睛不適。因此，有必要提供一種可修正螢幕中心視角之顯示裝置及其側光式背光模組，讓使用者在使用時感覺螢幕中央的輝度和螢幕邊緣處一致，而不會造成眼睛不適。

本揭露之一方面係關於一種側光式背光模組。在一實施例中，該側光式背光模組包括一導光板、複數個微結構及一稜鏡片。該導光板具有一出光面、一下表面及一入光面，該出光面係相對於該下表面，該入光面係鄰接該出光面及該下表面。該等微結構位於該導光板之下表面。該稜鏡片包括複數個第一稜鏡結構，該等第一稜鏡結構係面對該導光板之該出光面，每一該等第一稜鏡結構具有一頂角角度θ₁ ，其中56°≦θ₁ ≦72°，且該等第一稜鏡結構具有至少三種不同數值 之頂角角度θ₁ 。

藉此，一光源發出之光線經由該入光面進入該導光板，之後通過該稜鏡片後形成複數條射出光線，由於該等第一稜鏡結構之該等頂角角度θ₁ 之特殊設計所產生之導光功能，該等射出光線係朝向中央集中射出。因此，當使用者面向該側光式背光模組時，會感覺中央位置的輝度和邊緣位置的輝度大約一致，而不會造成眼睛不適。

本揭露之一方面係關於一種顯示裝置。在一實施例中，該顯示裝置包括一側光式背光模組及一顯示面板。該側光式背光模組係與上述之側光式背光模組相同。該顯示面板係相對配置於該側光式背光模組之上方。

H‧‧‧最大高度

D‧‧‧外徑

θ₁ ‧‧‧頂角角度

h‧‧‧最大高度

d‧‧‧寬度

θ₂ ‧‧‧頂角角度

1‧‧‧本發明側光式背光模組之一實施例

2‧‧‧本發明顯示裝置之一實施例

10‧‧‧導光板

11‧‧‧中央平面

12‧‧‧微結構

14‧‧‧稜鏡片

15‧‧‧第一稜鏡結構

16‧‧‧光源

18‧‧‧半柱狀結構

18a‧‧‧第二稜鏡結構

20‧‧‧反射膜

22‧‧‧射出光線

24‧‧‧顯示面板

101‧‧‧出光面

102‧‧‧下表面

103‧‧‧入光面

141‧‧‧第一區域

142‧‧‧第二區域

143‧‧‧第三區域

圖1顯示本發明側光式背光模組之一實施例之立體示意圖。

圖2顯示本發明側光式背光模組之一實施例之側視示意圖。

圖3顯示圖2之該導光板下表面之局部剖視示意圖。

圖4顯示圖2之該導光板上表面之局部剖視示意圖。

圖5顯示圖2之俯視示意圖。

圖6顯示本發明背光模組之導光板之另一實施例之上表面之局部剖視示意圖。

圖7顯示本發明顯示裝置之一實施例之側視示意圖。

參考圖1及圖2，分別顯示本發明側光式背光模組之一實施例之立體及側視示意圖。該側光式背光模組1包括一導光板10、複數個微結構12、一稜鏡片14、至少一光源16、複數個半柱狀結構18及一反射膜20。

該導光板10係以可透光材料製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、丙烯酸基高分子(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)。該導光板10具有一出光面101、一下表面102及一入光面103。該出光面101係相對於該下表面102，該入光面103係鄰接該出光面101及該下表面102。

該等微結構12係位於該導光板10之下表面102。在本實施例中，該等微結構12係與該導光板10具有相同之材質，而在其他實施例中，該等微結構12與該導光板10可具有不同之材質。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12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12可具有不同之尺寸。再者，在本實施例中，該等微結構12係利用網版印刷(Screen Printing)而形成之透鏡(Lens)，亦即該等微結構12係為附著至該導光板10下表面102之網點，而在其他之實施例中，該等微結構12亦可利用其他如切割該導光板10之製程而成。

參考圖3，顯示圖2之該導光板10之下表面102之局部剖視示意圖。如圖所示，每一該等微結構12係為圓形，更具體來說，每一該等微結構12係為一半球體，藉此可簡化製造該等微結構12之製程的複雜度。在不考慮製程複雜度之前提下，每一該等微結構12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，每一該等微結構12具有一最大高度H，且每一該等微結構12與該導光板10之該下表面102接觸之接觸面具有一外徑D，其中0.02≦H/D≦0.10。

請再參考圖1及圖2，該稜鏡片14包括複數個第一稜鏡結構15，且該等第一稜鏡結構15係面對該導光板10之該出光面101，亦即該稜鏡片14係被當做一逆稜鏡(Reversed Prism)膜片使用。每一該等第一稜鏡結構15之延伸方向(即圖1之x方向)係實質垂直於該入光面103之法線方向(即圖1之y方向)。而在其他實施例中，可根據通過該 稜鏡片14之射出光線所需之射出角度，調整該等第一稜鏡結構15之延伸方向，使得該等第一稜鏡結構15之延伸方向並未垂直於該入光面103之法線方向(即圖1之y方向)。

如圖2所示，每一該等第一稜鏡結構15具有一頂角角度θ₁ ，其中56°≦θ₁ ≦72°，且該等第一稜鏡結構15具有至少三種不同數值之頂角角度θ₁ 。該等第一稜鏡結構15包含複數個區域，位於同一區域之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆相同，位於不同區域之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 不同。較佳地，位於不同區域之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 係呈現等差級數關係。在本實施例中，該等第一稜鏡結構15包含三個區域，即一第一區域141、一第二區域142及一第三區域143。位於該第一區域141之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為72度，位於該第二區域142之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為64度，位於該第三區域143之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為56度。亦即，越遠離該入光面103之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 越小。此外，在另一實施例中，位於該第一區域141之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為68度，位於該第二區域142之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為64度，位於該第三區域143之該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 皆為60度。

該光源16係面對該導光板10之該入光面103。該光源16係為複數個發光二極體(LED)或複數個冷陰極螢光燈管(CCFL)，其發出之光線經由該入光面103進入該導光板10。

該等半柱狀結構18係位於該導光板10之該出光面101，其中每一該等半柱狀結構18之延伸方向(即圖1之y方向)係實質平行於該入光面103之法線方向(即圖1之y方向)。因此，每一該等半柱狀結構18之延伸方向(即圖1之y方向)係實質垂直於每一該等第一稜鏡結構15之 延伸方向(即圖1之x方向)。在其他實施例中，可根據光學性能需求，調整每一該等半柱狀結構18之延伸方向，使得每一該等半柱狀結構18之延伸方向並未垂直於每一該等第一稜鏡結構15之延伸方向(即圖1之x方向)。該等半柱狀結構18係可利用例如雷射加工而成。或者，該等半柱狀結構18亦可採其他製程方式而形成，例如：壓印(Imprint)、射出(Injection)、銑製(Milling process)、蝕刻(Etching)等方式，但不侷限上述之製程方式。

參考圖4，顯示圖2之該導光板10之上表面101之局部剖視示意圖。如圖所示，每一該等半柱狀結構18之剖面係實質為半圓形；然而，在其他實施例中，每一該等半柱狀結構18之剖面可為其他弧狀剖面，而不以上述半圓形為限。在本實施例中，每一該等半柱狀結構18具有一最大高度h，且每一該等半柱狀結構18與該出光面101接觸之接觸面具有一寬度d，其中0.2≦h/d≦0.5。要說明的是，該等半柱狀結構18主要係在提昇出光之輝度值。

可以理解的是，如果該等半柱狀結構18係由加工該導光板10而成(例如雷射切削加工、機械切削加工、射出成型、熱壓出成型等等)，則該等半柱狀結構18與該導光板10即為一體成型之結構。然而，該等半柱狀結構18與該導光板10並不以上述之一體成型結構為限，例如，可在該導光板10上塗佈紫外光硬化(UV Curing)塗料，接著再將該塗料照射紫外光，使該塗料硬化形成該等半柱狀結構18。

請再參考圖1及圖2，該反射膜20係位於該導光板10之下表面102之下方，用以將來自該導光板10下表面102或該等微結構12之光線反射回該導光板10。

請同時參考圖2及圖5，其中圖5係為圖2之俯視示意圖。在本實施例中，該光源16發出之光線通過該導光板10及該等第一稜鏡結構15後朝向一中央平面11集中，其中該中央平面11係為一假想平面且位於 該稜鏡片14中央，同時，該中央平面11實質垂直該導光板10之該出光面101且實質平行於該入光面103。換言之，該光源16發出之光線通過該導光板10及該稜鏡片14後形成複數條射出光線22，由於該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 之特殊設計所產生之導光功能，使得位於該中央平面11二側之射出光線22係朝向該中央平面11射出。要說明的是，在其他實施例中，上述該中央平面11之所在位置，可根據側光式背光模組所需之最終出光特性來調整，使得該中央平面11並未位於該稜鏡片14中央。

經由模擬結果發現，採用圖2及圖5實施例所示之結構，該中央平面11左側位置之中心視角會向右偏，而該中央平面11右側位置之中心視角會向左偏。因此，當使用者面向該側光式背光模組1時，會感覺中央位置(即該中央平面11之位置)的輝度和邊緣位置的輝度大約一致，而不會造成眼睛不適。要說明的是，以上所述之中心視角，係指在一特定位置的上方，採用極座標方式，量測該特定位置由0°至180°的輝度值，其中具有最大輝度值之角度，即為所謂的中心視角。

參考圖6，顯示本發明背光模組之導光板之另一實施例之上表面之局部剖視示意圖。本實施例之導光板10與圖4所示之導光板10大致相同，其不同處如下所述。在本實施例中，該導光板10更包括複數個第二稜鏡結構18a，位於該導光板10之該出光面101。如圖所示，每一該等第二稜鏡結構18a之剖面係實質為三角形。在本實施例中，每一該等第二稜鏡結構18a具有一頂角角度θ₂ ，其中60°≦θ₂ ≦120°。此外，每一該等第二稜鏡結構18a之延伸方向與每一該等半柱狀結構18之延伸方向(即圖1之y方向)相同，其係實質平行於該入光面103之法線方向(即圖1之y方向)。要說明的是，該等第二稜鏡結構18a與該等半柱狀結構18相同，主要係在提昇出光之輝度值。

可以理解的是，如果該等第二稜鏡結構18a係由加工該導光板10 而成(例如雷射切削加工、機械切削加工、射出成型、熱壓出成型等等)，則該等第二稜鏡結構18a與該導光板10即為一體成型之結構。然而，該等第二稜鏡結構18a與該導光板10並不以上述之一體成型結構為限，例如，可在該導光板10上塗佈紫外光硬化塗料，接著再將該塗料照射紫外光，使該塗料硬化形成該等第二稜鏡結構18a。

參考圖7，顯示本發明顯示裝置之一實施例之側視示意圖。該顯示裝置2包括一側光式背光模組1及一顯示面板24。在本實施例中，該側光式背光模組1係與圖2所示之側光式背光模組1相同，其包括該導光板10、該等微結構12、該稜鏡片14、該光源16、該等半柱狀結構18及該反射膜20。該顯示面板24係相對配置於該側光式背光模組1之上方。在本實施例中，該顯示面板24係為一液晶面板，其係接受來自該稜鏡片14之光線而顯示。在該顯示裝置2中，由於該等第一稜鏡結構15之該等頂角角度θ₁ 之特殊設計所產生之導光功能，使得位於該稜鏡片14側邊之光線可朝向中央集中。因此，當使用者面向該顯示裝置2時，會感覺中央位置的輝度和邊緣位置的輝度大約一致，而不會造成眼睛不適。

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。

1‧‧‧本發明側光式背光模組之一實施例

10‧‧‧導光板

12‧‧‧微結構

14‧‧‧稜鏡片

15‧‧‧第一稜鏡結構

16‧‧‧光源

18‧‧‧半柱狀結構

20‧‧‧反射膜

101‧‧‧出光面

102‧‧‧下表面

103‧‧‧入光面

Claims (14)

1. 一種側光式背光模組，包括：一導光板，具有一出光面、一下表面及一入光面，該出光面係相對於該下表面，該入光面係鄰接該出光面及該下表面；複數個微結構，位於該導光板之下表面；以及一稜鏡片，包括複數個第一稜鏡結構，該等第一稜鏡結構係面對該導光板之該出光面，每一該等第一稜鏡結構具有一頂角角度θ₁ ，其中56°≦θ₁ ≦72°，且該等第一稜鏡結構具有至少三種不同數值之頂角角度θ₁ 。
2. 如請求項1之側光式背光模組，其中每一該等微結構具有一最大高度H，且每一該等微結構與該下表面接觸之接觸面具有一外徑D，其中0.02≦H/D≦0.10。
3. 如請求項1之側光式背光模組，其中每一該等第一稜鏡結構之延伸方向係實質垂直於該入光面之法線方向。
4. 如請求項1之側光式背光模組，更包括至少一光源，面對該導光板之該入光面，且該至少一光源發出之光線通過該導光板及該等第一稜鏡結構後朝向一中央平面集中，其中該中央平面係實質垂直該導光板之該出光面且實質平行於該入光面。
5. 如請求項1之側光式背光模組，其中每一該等微結構係為一網點，且具有一弧狀外表面。
6. 如請求項5之側光式背光模組，其中該網點為一半球體。
7. 如請求項1之側光式背光模組，其中越遠離該入光面之該等第一稜鏡結構之該等頂角角度θ₁ 越小。
8. 如請求項1之側光式背光模組，其中該等第一稜鏡結構包含複數個區域，位於同一區域之該等第一稜鏡結構之該等頂角角度θ₁ 皆 相同，位於不同區域之該等第一稜鏡結構之該等頂角角度θ₁ 不同。
9. 如請求項8之側光式背光模組，其中該等第一稜鏡結構包含三個區域。
10. 如請求項1之側光式背光模組，更包括複數個第二稜鏡結構，位於該導光板之該出光面，每一該等第二稜鏡結構具有一頂角角度θ₂ ，其中60°≦θ₂ ≦120°。
11. 如請求項10之側光式背光模組，其中每一該等第二稜鏡結構之延伸方向係實質平行於該入光面之法線方向。
12. 如請求項1之側光式背光模組，更包括複數個半柱狀結構，位於該導光板之該出光面，每一該等半柱狀結構具有一最大高度h，且每一該等半柱狀結構與該出光面接觸之接觸面具有一寬度d，其中0.2≦h/d≦0.5。
13. 如請求項12之側光式背光模組，其中每一該等半柱狀結構之延伸方向係實質平行於該入光面之法線方向。
14. 一種顯示裝置，包括：一如請求項1至13中任一項所述之該側光式背光模組；及一顯示面板，其相對配置於該側光式背光模組之上方。