TWI526741B - 背光模組 - Google Patents

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TWI526741B
TWI526741B TW104101251A TW104101251A TWI526741B TW I526741 B TWI526741 B TW I526741B TW 104101251 A TW104101251 A TW 104101251A TW 104101251 A TW104101251 A TW 104101251A TW I526741 B TWI526741 B TW I526741B
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hollow cylinder
light guide
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林伯駿
蔡宗輝
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友達光電股份有限公司
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Description

背光模組
本發明係關於一種背光模組，特別是一種具有中空柱體之光學膜片的背光模組。
現今液晶顯示模組需要背光模組提供光源。背光模組分為直下式背光模組與側向式背光模組，直下式背光模組之光源位於導光板下方，而側向式背光模組之光源位於導光板之一側。對於側向式背光模組來說，因為導光板呈扁平板體，導光板傳遞射出之光線的強度會隨著和光源間的距離增加而逐漸降低，故側向式背光模組受到導光板之形狀的影響，使得側向式背光模組的光源的均勻性與亮度無法進一步提升。因此，目前業界常會在背光模組中添加稜鏡光學膜或反射式增亮膜來增加側向式背光模組的亮度與均勻度。然而，添加稜鏡光學膜或/及反射式增亮膜卻會增加側向式背光模組的厚度而不利於薄化的趨勢。
因此，如何進一步提升側向式背光模組的均勻性與亮度，又兼顧背光模組之薄化需求則為研發人員應解決的問題之一。
本發明在於提供一種背光模組，藉以進一步提升側向式背光模組的均勻性與亮度，且又可兼顧背光模組之薄化需求。
本發明所揭露的背光模組，包含一導光板、一光源、一反射片 及一光學膜片。導光板具有一入光面、一出光面及一背面，背面背對於出光面，且入光面介於出光面與背面之間。光源具有一發光面。發光面面向入光面。光源用以自發光面發出一光線。光線自入光面射入導光板。反射片鄰近於導光板之背面，並具有一反射面。反射面用以將光線反射回導光板。光學膜片介於導光板與反射片之間。光學膜片包含一片體及多個中空柱體。片體具有相對的一第一表面及一第二表面。片體之第一表面面向導光板之背面。第二表面面向反射面，且這些中空柱體設置於片體並凸出於第二表面。其中，進入導光板之部分光線自背面射出導光板，並依序經由片體與中空柱體的折射而縮小光線投射至反射面之一入射角度。
根據上述本發明所揭露的背光模組，光學膜片具有片體及凸出片體之中空柱體，使得從導光板之背面射出之光線可透過光學膜片的折射而較垂直地射入反射片之反射面，進而讓反射面能夠更集中且更均勻地將光線反射回導光板，並進一步地提升背光模組的光均勻性及光強度。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
10‧‧‧背光模組
100‧‧‧導光板
110‧‧‧入光面
120‧‧‧出光面
130‧‧‧背面
200‧‧‧光源
210‧‧‧發光面
300‧‧‧反射片
310‧‧‧本體
311‧‧‧反射面
320‧‧‧凸起體
400‧‧‧光學膜片
410‧‧‧片體
411‧‧‧第一表面
412‧‧‧第二表面
420‧‧‧中空柱體
421‧‧‧內表面
422‧‧‧外表面
423‧‧‧凹槽
424‧‧‧側面
430‧‧‧間隙物
第1圖為根據本發明第一實施例所述之背光模組的剖面示意圖。
第2圖為第1圖之局部放大圖。
第3圖為第1圖之光學膜片的局部立體示意圖。
第4圖為第1圖之背光模組的光跡示意圖。
第5圖為第1圖之背光模組與習知未設有光學膜片的模擬示意圖。
第6圖為第1圖之上視示意圖。
第7圖為根據本發明第二實施例所述之背光模組的上視示意圖。
第8圖為根據本發明第三實施例所述之背光模組的上視示意圖。
請參閱第1圖至第3圖。第1圖為根據本發明第一實施例所述之背光模組的剖面示意圖。第2圖為第1圖之局部放大圖。第3圖為第1圖之光學膜片的局部立體示意圖。
如第1圖與第2圖所示，本實施例之背光模組10，包含一導光板100、一光源200、一反射片300及一光學膜片400及多個間隙物430。
導光板100具有一入光面110、一出光面120及一背面130。背面130背對於出光面120，且入光面110介於出光面120與背面130之間。
光源200具有一發光面210。發光面210面向入光面110，光源200用以自發光面210發出一光線(請先參閱第4圖之L1與L2或第6圖之L1)，光線自入光面110射入導光板100。
如第2圖與第3圖所示，反射片300鄰近於導光板100之背面130。反射片300包含一本體310及一凸起體320。本體310具有一反射面311。反射面311面向導光板100之背面130，並用以將光線反射回導光板100。這些凸起體320凸出於反射面311，即自反射面311朝向導光板100凸出。
如第2圖所示，光學膜片400介於導光板100與反射片300之間。如第3圖所示，光學膜片400包含一片體410、多個中空柱體420及多個間隙物430。片體410具有相對的一第一表面411及一第二表面412。片體410之第一表面411面向導光板100之背面130。第二表面412面向反射面311。這些 中空柱體420設置於片體410並凸出於第二表面412。每一中空柱體420具有一內表面421、一外表面422及一側面424。內表面421圍繞出一凹槽423，凹槽423的寬度W介於0.001微米(um)至200微米(um)之間。外表面422背對於內表面421。外表面422與第一表面411間的夾角及內表面421與第一表面411間的夾角皆介於75~105度。側面424介於內表面421與外表面422之間。這些間隙物430設置於片體410，並凸出於第一表面411。其中，片體410的厚度T的範圍介於2與2000微米之間，且中空柱體420凸出於第二表面412的高度H介於2與2000微米之間。
再如第1圖與第2圖所示，這些間隙物430抵靠於導光板100之背面130。透過這些間隙物430可讓背面130和第一表面411間保持一第一間距D1，且第一間距D1介於2至2000微米之間，使得導光板100之背面130與片體410之第一表面411之間能夠填充折射率小於導光板100的透光介質(如空氣)，以避免穿透出導光板100的光線以全反射傳遞。
這些中空柱體420之側面424接觸於反射片300之凸起體320。透過這些凸起體320可讓側面424和反射面311間保持一第二間距D2，且第二間距D2介於2至2000微米之間，使得中空柱體420之側面424與反射片300之間能夠填充折射率小於導光板100的透光介質(如空氣)，以避免穿透出導光板100中的光線以全反射傳遞。
請參閱第4圖。第4圖為第1圖之背光模組的光跡示意圖。
如第4圖所示，光源200自發光面210發出一第一光線L1與第二光線L2。第一光線L1係經過中空柱體420之外表面422。第二光線L2係經過中空柱體420之內表面421。而以下先以經中空柱體420之外表面422之第一 光線L1進行說明。
第一光線L1自導光板100之入光面110進入，並自導光板100之背面130射出。射出導光板100之第一光線L1自片體410之第一表面411進入，並自中空柱體420之外表面422射出。值得注意的是，原本第一光線L1射出導光板100之背面130的一出射角度呈θ1(第一光線與背面130之法線N1的夾角)，但第一光線L1在經過光學膜片400的折射後，第一光線L1入射反射片300之反射面311的一入射角度則縮小成θ2(第一光線L1與反射面311之法線N2的夾角)，使第一光線L1能夠較垂直地入射反射面311，進而讓經反射面311反射之第一光線L1能夠較垂直地反射回導光板100，以提升背光模組10的光均勻性與發光亮度。
為清楚比較有無光學膜片400之差異，若原本第一光線L1未經過光學膜片400，則原本經光學膜片400之第一光線L1的路徑會轉變成未經光學膜片400之第一光線L1’的路徑。也就是說，未經光學膜片400之第一光線L1’會維持原本傾斜角度θ1前進而以入射角度θ2’(θ2’=θ1)入射反射面311。由於未經光學膜片400之第一光線L1’會較傾斜地入射反射面311，使得經反射面311反射之第一光線L1’會偏向單側，也就是說經反射面311反射之第一光線L1’並無法較集中且均勻地回到導光板100，進而導致降低背光模組10的光均勻性與發光亮度的狀況發生。
此外，第二光線L2自導光板100之入光面110進入，並自導光板100之背面130射出。射出導光板100之第二光線L2自片體410之第一表面411進入，並自中空柱體420之內表面421射出。光線自內表面421射出與光線自外表面422射出的效果相同，使得原本第二光線L2射出導光板100之背面130 的一出射角度呈θ3(第二光線L2與背面130之法線N1的夾角)縮小成θ4(第二光線L2與反射面311之法線N2的夾角)。也就是說透過光學膜片400的折射能夠使第二光線L2能夠較垂直地入射反射面311，進而讓經反射面311反射之第二光線L2能夠較垂直地反射回導光板100，以提升背光模組10的光均勻性與發光亮度。
請參閱第5圖。第5圖為第1圖之背光模組與習知未設有光學膜片的模擬示意圖。
如第5圖所示，經實驗模擬，未設有光學膜片400之背光模組的亮度約71%，而設有光學膜片400之背光模組10的亮度約78%，也就是說，設有光學膜片400之背光模組10的亮度約提升7%。
此外，從上述可知，與光學膜片400採實心柱體的設計相比，每一個實心柱體僅可形成一個稜鏡效果(例如：第一表面411和外表面422形成一個稜鏡效果)，而本實施例之光學膜片400採中空柱體420的設計，每一個中空柱體420可形成兩個稜鏡效果(例如：第一表面411和外表面422形成一個稜鏡效果，第一表面411和內表面421形成另一個稜鏡效果)。因此，在相同面積下，中空柱體420之光線折射量幾乎為實心柱體之光線折射量的兩倍，進而大幅提升背光模組10的均勻性與亮度。
再者，本實施例之光學膜片400係透過中空柱體420的折射來大幅提升背光模組10的均勻性與亮度，與光學膜片400之厚度的關係較小，故能夠進一步具有此光學膜片400的背光模組10的厚度進一步薄化。
請參閱第6圖。第6圖為第1圖之上視示意圖。
在本實施例中，光學膜片400正交投影至背面130之一投影面 的投影面積佔導光板100之背面130之總面積的80百分比以上。中空柱體420之外表面422圍出之形狀為長方形，且中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1相正交(即中空柱體420之長邊與入光面110之法線正交)。與中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1非正交的實施例相比，若兩實施例之中空柱體420皆具有相同排列密度與相同尺寸，中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1相正交的實施例將可提升中空柱體420對於光源200發出之光線的折射量，進而提升光學膜片400的光均勻化與增加亮度的效果。
上述第一實施中，中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1是以正交為例，但並不以此為限，在其他實施例中，中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1間也可以接近正交，即中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1間的夾角也可以介於70~90度。
請參閱第7圖與第8圖。第7圖為根據本發明第二實施例所述之背光模組的上視示意圖。第8圖為根據本發明第三實施例所述之背光模組的上視示意圖。第7圖與第8圖之實施例與上述實施例相似，故僅針對相異處進行說明。
如第7圖所示，在本實施例中，中空柱體420之外表面422圍出之形狀為橢圓形，且橢圓形之長軸A2與光源200發出之光線L1正交(即中空柱體420之長軸與入光面110之法線正交)，以進一步提升中空柱體420對於光源200發出之光線的折射量，進而提升光學膜片400的光均勻化與增加亮度的效果。
上述第二實施中，橢圓形之長軸A2與光源200發出之光線L1是以正交為例，但並不以此為限，在其他實施例中，橢圓形之長軸A2與光源 200發出之光線L1間也可以接近正交，即中空柱體420之長邊A1與光源200發出之光線L1間的夾角也可以介於70~90度。
如第8圖所示，在本實施例中，中空柱體420之外表面422圍出之形狀為正方形，且正方形之其中一邊與光源200發出之光線正交(即中空柱體420之一邊與入光面110之法線正交)。
此外，中空柱體420之外表面422圍出之形狀除上述各實施例所列舉之長方形、正方形、橢圓形外，亦可為圓形或其他多邊形。
根據上述本發明所揭露的背光模組，光學膜片具有片體及凸出片體之中空柱體，使得從導光板之背面射出之光線可透過光學膜片的折射而較垂直地射入反射片之反射面，進而讓反射面能夠更集中且更均勻地將光線反射回導光板，並進一步地提升背光模組的光均勻性及光強度。
此外，中空柱體內之凹槽的寬度介於0.001微米(um)至200微米(um)之間，使得中空柱體之光線折射量幾乎為實心柱體之光線折射量的兩倍，進而在大幅提升背光模組的均勻性與亮度之外，更進一步薄化背光模組，以兼顧背光模組之薄化需求。
雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧背光模組
100‧‧‧導光板
120‧‧‧出光面
130‧‧‧背面
300‧‧‧反射片
310‧‧‧本體
311‧‧‧反射面
320‧‧‧凸起體
400‧‧‧光學膜片
410‧‧‧片體
411‧‧‧第一表面
412‧‧‧第二表面
420‧‧‧中空柱體
421‧‧‧內表面
422‧‧‧外表面
423‧‧‧凹槽
424‧‧‧側面
430‧‧‧間隙物

Claims (12)

  1. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一入光面、一出光面及一背面，該背面背對於該出光面，且該入光面介於該出光面與該背面之間；一光源，具有一發光面，該發光面面向該入光面，該光源用以自該發光面發出一光線，該光線自該入光面射入該導光板；一反射片，鄰近於該導光板之該背面，並具有一反射面，該反射面用以將該光線反射回該導光板；以及一光學膜片，介於該導光板與該反射片之間，該光學膜片包含一片體及多個中空柱體，該片體具有相對的一第一表面及一第二表面，該片體之該第一表面面向該導光板之該背面，該第二表面面向該反射面，且該些中空柱體設置於該片體並凸出於該第二表面，該中空柱體具有相對的一內表面及一外表面，該內表面圍繞出一凹槽，該外表面相對於該內表面；其中，進入該導光板之部分該光線自該背面射出該導光板，並依序經由該片體之該第一表面與該中空柱體之該外表面的折射而縮小該光線投射至該反射面之一入射角度。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中該中空柱體內之該凹槽的寬度介於0.001微米至200微米之間。
  3. 如請求項1所述之背光模組，其中該外表面與該第一表面間的夾角介於75~105度，該內表面與該第一表面間的夾角介於75~105度。
  4. 如請求項3所述之背光模組，其中該中空柱體之該外表面圍出之形狀為三邊形、四邊形、多邊形、圓形或橢圓形。
  5. 如請求項3所述之背光模組，其中該中空柱體之該外表面圍出之外形為長方形，且該中空柱體之長邊與該入光面之法線夾角介於70~90度。
  6. 如請求項3所述之背光模組，其中該中空柱體之該外表面圍出之外形為橢圓形，且該中空柱體之長軸與該入光面之法線夾角介於70~90度。
  7. 如請求項1所述之背光模組，其中該光學膜片更包含多個間隙物，該些間隙物夾設於該第一表面與該背面之間，令該第一表面與該背面保持一第一間距。
  8. 如請求項7所述之背光模組，其中該第一間距介於2至2000微米之間。
  9. 如請求項1所述之背光模組，其中每一該中空柱體具有面向該反射片的一側面，該反射片包含一本體及多個凸起體，該反射面位於該本體，該些凸起體凸出於該反射面，並分別抵持於該些中空柱體，令該反射面與該中空柱體之該側面保持一第二間距。
  10. 如請求項9所述之背光模組，其中該第二間距介於該2至2000微米之間。
  11. 如請求項1所述之背光模組，其中該光學膜片正交投影至該背面之一投影面的投影面積佔該導光板之該背面之總面積的80百分比以上。
  12. 如請求項1所述之背光模組，其中該片體的厚度範圍介於2與2000微米之間，該中空柱體凸出於該第二表面的高度介於2與2000微米之間。
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