TWI550327B - 背光模組 - Google Patents

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TWI550327B
TWI550327B TW104141647A TW104141647A TWI550327B TW I550327 B TWI550327 B TW I550327B TW 104141647 A TW104141647 A TW 104141647A TW 104141647 A TW104141647 A TW 104141647A TW I550327 B TWI550327 B TW I550327B
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reflective
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馬啟唐
林蘇逸
薛芷苓
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Description

背光模組
本發明是有關於一種背光模組，且特別是有關於一種能夠提供較佳光學品質的背光模組。
近年來，隨著電子產品的普遍使用，用於電子產品中提供顯示功能的顯示面板(display panel)已為設計者關注的焦點。顯示面板的種類眾多，而可依據電子產品的設計選用。其中，部分種類的顯示面板本身不具有發光功能，而需在其下方配置背光模組(backlight module)提供光源，以達到顯示功能。
所述背光模組通常包括組裝框架、光源以及平面光學調控板。依據光源與平面光學調控板的相對關係，背光模組可分為直下式背光模組與側入式背光模組。以直下式背光模組為例，其將光源與平面光學調控板配置於組裝框架內，其中光源位在平面光學調控板的下方，使其所發出的光線通過平面光學調控板的引導與調整光源所發出的光線的傳遞方向或分佈方式後射出背光模組外。然而，雖然背光模組中已有平面光學調控板來調整光線的傳遞方向或分佈方式，但仍然會有些微亮暗分佈不均的(mura) 現象。因此，如何能夠使背光模組能夠發出亮度均勻的光線，一直是本領域所欲探討的目標。
本發明提供一種背光模組，其能夠提供亮度較為均勻的光線。
本發明的一種背光模組，包括一反射底板、至少一光源、至少一立體光學調控結構及一反射器。光源配置在反射底板上。立體光學調控結構配置在反射底板上並罩覆光源，各立體光學調控結構包括一頂面及連接於頂面的一側面，其中側面傾斜地朝向反射底板，且側面與反射底板之間夾有一銳角α。反射器配置在反射底板上且位於立體光學調控結構的側面旁，其中光源所發出的光線穿透頂面或側面，或被頂面或側面反射，其中穿出於側面的部分光線被反射器反射而往遠離反射底板的方向射去。
在本發明的一實施例中，上述的反射器與反射底板接觸的一底角為銳角β，銳角α與銳角β之間的關係滿足2*(90°-α)-15°β2*(90°-α)+15°。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組包括兩個立體光學調控結構，反射器位在兩立體光學調控結構之間，反射器包括與反射底板接觸的兩底角，兩底角的角度相同或是不同。
在本發明的一實施例中，上述的側面與頂面的連接處相對於反射底板的高度為h1，反射器相對於反射底板的高度為h2， h2 h1。
在本發明的一實施例中，上述的側面與頂面的連接處相對於反射底板的高度為h1，反射器相對於反射底板的高度為h2，側面與頂面的連接處對反射底板的正投影與反射器的最高點對反射底板的正投影之間的距離為D，反射器相對於反射底板的高度h2滿足 h2。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組包括兩個立體光學調控結構，反射器位在兩立體光學調控結構之間，反射器與其中一個立體光學調控結構之間的距離相同或是不同於反射器與另一個立體光學調控結構之間的距離。
在本發明的一實施例中，上述的各立體光學調控結構與反射器分別為長條狀結構，且反射器的長度等於或是小於各立體光學調控結構的長度。
在本發明的一實施例中，上述的反射器為一三角柱。
在本發明的一實施例中，上述的反射器的反射率介於60%至100%之間。
在本發明的一實施例中，上述的反射器包括朝向立體光學調控結構的側面的一表面，表面包括一反射塗層、一油墨層、一粗糙層或是多個孔洞。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括一光學膜層，位在反射底板、光源與立體光學調控結構上方，反射器包 括朝向立體光學調控結構的側面的一表面，且反射器的表面傾斜地朝向該光學膜層。
基於上述，本發明的背光模組藉由能夠自行站立的立體光學調控結構配置在反射底板上並罩覆光源，而不需利用額外的間隔件來支撐。立體光學調控結構包括相連的頂面及側面，側面傾斜地朝向反射底板，側面與反射底板之間夾有銳角α，反射器配置立體光學調控結構的側面旁。光源發出之一部分光線會直接穿透立體光學調控結構之頂面的孔洞，一部分的光線在穿出側面之後被反射底板與反射器反射而往遠離反射底板的方向射去，而使光線均勻分散而不會僅集中在光源處，有效地達到均勻背光的目的。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
α、β‧‧‧銳角
D、x‧‧‧距離
h1、h2‧‧‧高度
100、200‧‧‧背光模組
110、210‧‧‧反射底板
120‧‧‧光源
130、230‧‧‧立體光學調控結構
132‧‧‧頂面
134‧‧‧側面
136‧‧‧底面
140、240‧‧‧反射器
142‧‧‧表面
150‧‧‧光學膜層
圖1是依照本發明的一實施例的一種背光模組的局部剖面示意圖。
圖2至圖7分別是未具有反射器以及具有不同底角的反射器的背光模組所發出的光線實照圖。
圖8是具有不同底角的反射器的背光模組所發出的光線的亮暗紋(mura)差異百分比的折線圖。
圖9是圖1的背光模組的立體光學調控結構及反射器的示意圖。
圖10是圖1的背光模組的立體示意圖。
圖11是依照本發明的另一實施例的一種背光模組的立體示意圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種背光模組的局部剖面示意圖。請參閱圖1，背光模組100包括一反射底板110、至少一光源120、至少一立體光學調控結構130、一反射器140及一光學膜層150。在本實施例中，背光模組100包括多個光源120、多個立體光學調控結構130與多個反射器140(繪示於圖10)，圖1中僅示意性地擷取其中兩個光源120、兩個立體光學調控結構130及一反射器140的局部區域。
如圖1所示，光源120配置在反射底板110上。在本實施例中，光源120可以是發光二極體或其他適當的光源。立體光學調控結構130配置在反射底板110上並罩覆光源120。在本實施例中，由圖1來看，各立體光學調控結構130包括一頂面132、連接於頂面132的兩側面134及分別連接兩側面134的兩底面136。立體光學調控結構130的底面136與反射底板110平行且連接於反射底板110。立體光學調控結構130的側面134傾斜地朝向反射底板110，兩側面134對稱，且兩側面134與反射底板110之間分 別夾有銳角α。立體光學調控結構130的頂面132平行於反射底板110。
當然，立體光學調控結構130的形狀並不以此為限制，在其他實施例中，立體光學調控結構130也可以省略與反射底板110平行的兩底面136，立體光學調控結構130的頂面132也可以是不平行於反射底板110，立體光學調控結構130的兩側面134也可以是不對稱的，而與反射底板110之間夾有不同的角度。設計者可視需求調整立體光學調控結構130的形式。
值得一提的是，雖然圖式上為了線條簡潔而未繪示出立體光學調控結構130上的微孔，實際上，在本實施例中，立體光學調控結構130為高反射率的立體多孔反射結構，其可調整光源所發出的光線的傳遞方向與分佈方式。詳細地說，立體光學調控結構130的頂面132與側面134具有數量不同或面積不同的多個微孔，使頂面132的不同區域有不同的透光量，側面的不同區域也有不同的透光量。例如，立體光學調控結構130的頂面132的對應光源120上方的區域具有數量較少或面積較小的微孔，以容許較低的透光量。相對地，在立體光學調控結構130的頂面132的未對應光源120的另一區域具有數量較多或面積較大的微孔，以提供較高的透光量。同樣地，立體光學調控結構130的側面134在較靠近光源120所發出的光線直射的部位具有數量較少或面積較小的微孔，立體光學調控結構130的側面134在較遠離光源120所發出的光線直射的部位具有數量較多或面積較大的微孔。藉 此，光源120所發出的光線可先通過立體光學調控結構130調整其分布型態之後才往外傳遞，以提升光線的均勻性。
在本實施例中，由於立體光學調控結構130本身可靠著自身的結構而自行站立在反射底板110上，立體光學調控結構130不需使用額外的間隔件來支撐。相較於傳統上設置在光源上方的平面光學調控板需要靠多個間隔件來維持其與光源之間的距離，本實施例的背光模組100可省去間隔件，而可節省材料與模具的成本。此外，本實施例的立體光學調控結構130還提供了側面134的微孔來調整靠近光源120的兩側的光線分布。
另外，反射器140配置在反射底板110上且位於立體光學調控結構130的側面134旁。在本實施例中，反射器140位在兩相鄰的立體光學調控結構130之間，反射器140為一三角柱，反射器140包括與反射底板110接觸的兩底角(也就是銳角β)以及分別朝向兩立體光學調控結構130的側面134的兩表面142。在本實施例中，反射器140的兩底角(也就是銳角β)的角度相同，也就是說，反射器140是等腰三角柱，但在其他實施例中，反射器140的兩底角的角度也可以不同，或者，在其他實施例中，反射器140也可以是其他的形狀，只要具有一個銳角β的底角以及一個朝向立體光學調控結構130的側面134的表面142即可。
此外，在本實施例中，反射器140與其中一個立體光學調控結構130(例如是圖1左方的立體光學調控結構130)之間的距離相同於此反射器140與另一個立體光學調控結構130(例如是 圖1右方的立體光學調控結構130)之間的距離。但是，在其他實施例中，反射器140與其中一個立體光學調控結構130之間的距離也可以不同於此反射器140與另一個立體光學調控結構130之間的距離。
在本實施例中，反射器140的表面包括一反射塗層，其可用以提高反射率，反射器140的反射率介於60%至100%之間。在其他實施例中，若反射器140的反射率較高，反射器140的表面也可以包括一油墨層或是多個孔洞，透過油墨層或是孔洞來調整反射率至所需的範圍。另外，在其他實施例中，反射器140的表面也可以包括一粗糙層，反射器140可藉由粗糙層來使被反射的光線往各方向漫射。
光學膜層150位在反射底板110、光源120與立體光學調控結構130上方，反射器140的表面同樣地也傾斜地朝向光學膜層150。光學膜層150例如是稜鏡片(prism film)、擴散片(diffusion film)、增亮片(brightness enhancement film，BEF)、偏光片(polarizer film)等，以調整光源120所發出的光線的傳遞方向或分佈方式。在其他實施例中，也可以省去光學膜層150的設計。
在本實施例中，光源120所發出的光線穿透立體光學調控結構130的頂面132或側面134，或被頂面132或側面134反射，其中穿出於側面134的部分光線被反射器140反射而往遠離反射底板110的方向射去。詳細地說，光源120發出之一部分光線會直接穿透立體光學調控結構130之頂面132或是側面134的微孔 而往光學膜層150的方向射去，未直接穿透立體光學調控結構130之頂面132的一部分光線會被頂面132反射之後而從側面134穿出，此部分的光線在穿出側面134之後被反射底板110與反射器140反射而往遠離反射底板110的方向射去，而使光線均勻分散而不會僅集中在光源120處，有效地達到均勻背光的目的。
反射器140的設置可使得光線能夠更均勻地混光，而降低發生亮暗紋的程度。下面將以實際的照片來說明使用未具有反射器140以及具有不同底角的反射器140的背光模組所發出的光線的狀態。圖2至圖7分別是未具有反射器以及具有不同底角的反射器的背光模組所發出的光線實照圖。
請參閱圖2至圖7，在圖2至圖7的背光模組中，立體光學調控結構130的側面134與反射底板110之間的底角(也就是圖1中的銳角α)是以75度為例。圖2的背光模組省略了圖1的反射器140，圖3至圖7的背光模組的反射器140的底角(也就是銳角β)的角度分別是15度、30度、45度、60度與75度。由圖2至圖7可看出，相較於未配置有反射器140的背光模組，在反射底板110上且位於立體光學調控結構130的側面134旁的位置設置反射器140的背光模組100具有較佳的光線均勻性。
圖8是具有不同底角的反射器的背光模組所發出的光線的亮暗紋(mura)差異百分比的折線圖。圖8是依據圖3至圖7的實驗結果繪示出顯示出亮暗紋(mura)差異百分比的折線圖。請參閱圖8，由圖8搭配圖3至圖7可清楚看到，在立體光學調控 結構130的側面134與反射底板110之間的底角(也就是圖1中的銳角α)為75度的前提下，背光模組100的反射器140的底角(也就是銳角β)的角度範圍約在15度至45度之間為佳。更明確地說，背光模組100的反射器140的底角(也就是銳角β)的角度範圍在30度更佳，此背光模組100所發出的光線具有最佳的混光效果。
上面僅是說明其中一部分的實驗結果，經過多次調整不同的角度所得到的實驗結果可知，若反射器140與反射底板110接觸的底角為銳角β，立體光學調控結構130的側面134與反射底板110之間的底角(也就是圖1中的銳角α)與反射器140與反射底板110接觸的底角(也就是圖1中的銳角β)之間的關係滿足2*(90°-α)-15°β2*(90°-α)+15°，會有較佳的混光效果。
此外，除了反射器140與立體光學調控結構130的角度關係之外，反射器140的高度以及反射器140與立體光學調控結構130之間的距離也需要被探討。
圖9是圖1的背光模組的立體光學調控結構及反射器的示意圖。請參閱圖9，在本實施例中，立體光學調控結構130的側面134與頂面132的連接處相對於反射底板110的高度為h1，反射器140相對於反射底板110的高度為h2，側面134與頂面132的連接處對反射底板110的正投影與反射器140的最高點對反射底板110的正投影之間的距離為D。由圖9可看到，若希望從立 體光學調控結構130的側面134的最高處垂直射出側面134的光線能夠被反射器140反射，此光線至少會經過反射器140的最高點，以反射器140的最高點到此光線照射至反射底板110的交會處的距離為x，在圖9會出現兩個角度相同的相似三角形，這兩個相似三角形的底邊分別是x與x+D，透過相似三角形的比例去推算可知，反射器140相對於反射底板110的高度h2滿足 h2。
在另一實施例，若h2太高，反射器未能反射從立體光學調控結構130的側面134的最高處垂直射出側面134的光線的範圍變大，且接近光學膜層150的距離變小，易造成畫面出現反射器140之暗影，所以較佳設計，可以進一步限定為h2 h1，即 h2 h1。
圖10是圖1的背光模組的立體示意圖。需說明的是，圖10主要是要表示出反射器140與立體光學調控結構130的位置關係，因此，在圖10中隱藏了光學膜層150，而能夠從上方的視角直接看到反射器140與立體光學調控結構130。請參閱圖10，由圖10可清楚看到，反射器140配置在兩立體光學調控結構130之間，各反射器140與兩側的立體光學調控結構130之間的距離相同。各立體光學調控結構130與反射器140分別為長條狀結構，反射器140的延伸方向平行於立體光學調控結構130，且反射器140的長度等於各立體光學調控結構130的長度。當然，反射器 140與立體光學調控結構130之間的配置關係並不以此為限制。
圖11是依照本發明的另一實施例的一種背光模組的立體示意圖。請參閱圖11，圖11的背光模組200與圖10的背光模組100的主要差異在於，在圖11中，反射器240的長度小於旁邊的立體光學調控結構230的長度。換句話說，立體光學調控結構230旁會有多個反射器240沿著同一個軸線排列成排。此外，雖然上述的立體光學調控結構130、230與反射器140、240是沿著平行於反射底板110、210的長邊方向排列在反射底板110、210上，在其他實施例中，立體光學調控結構130、230與反射器140、240也可以是沿著平行於反射底板110、210的短邊方向排列在反射底板110、210上，反射器140與立體光學調控結構130在反射底板110上的排列方式並不以圖式為限制。
綜上所述，本發明的背光模組藉由能夠自行站立的立體光學調控結構配置在反射底板上並罩覆光源，而不需利用額外的間隔件來支撐。立體光學調控結構包括相連的頂面及側面，側面傾斜地朝向反射底板，側面與反射底板之間夾有銳角α，反射器配置立體光學調控結構的側面旁。光源發出之一部分光線會直接穿透立體光學調控結構之頂面的孔洞，一部分的光線在穿出側面之後被反射底板與反射器反射而往遠離反射底板的方向射去，而使光線均勻分散而不會僅集中在光源處，有效地達到均勻背光的目的。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍 當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
α、β‧‧‧銳角
D‧‧‧距離
h1、h2‧‧‧高度
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧反射底板
120‧‧‧光源
130‧‧‧立體光學調控結構
132‧‧‧頂面
134‧‧‧側面
136‧‧‧底面
140‧‧‧反射器
142‧‧‧表面
150‧‧‧光學膜層

Claims (11)

  1. 一種背光模組，包括：一反射底板；至少一光源，配置在該反射底板上；至少一立體光學調控結構，配置在該反射底板上並罩覆該至少一光源，各該立體光學調控結構包括一頂面及連接於該頂面的一側面，其中該側面傾斜地朝向該反射底板，且該側面與該反射底板之間夾有一銳角α；以及一反射器，配置在該反射底板上且位於該至少一立體光學調控結構的該側面旁，其中各該光源所發出的光線穿透對應的立體光學調控結構該頂面或該側面，或被該頂面或該側面反射，其中穿出於該側面的部分光線被該反射器反射而往遠離該反射底板的方向射去。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該反射器與該反射底板接觸的一底角為銳角β，銳角α與銳角β之間的關係滿足2*(90°-α)-15°β2*(90°-α)+15°。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該背光模組包括兩個該立體光學調控結構，該反射器位在該兩立體光學調控結構之間，該反射器包括與該反射底板接觸的兩底角，該兩底角的角度相同或是不同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該側面與該頂面的連接處相對於該反射底板的高度為h1，該反射器相對於 該反射底板的高度為h2，該側面與該頂面的連接處對該反射底板的正投影與該反射器的最高點對該反射底板的正投影之間的距離為D，該反射器相對於該反射底板的高度h2滿足 h2。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的背光模組，其中該側面與該頂面的連接處相對於該反射底板的高度h1與該反射器相對於該反射底板的高度h2滿足h2 h1。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該背光模組包括兩個該立體光學調控結構，該反射器位在該兩立體光學調控結構之間，該反射器與其中一個該立體光學調控結構之間的距離相同或是不同於該反射器與另一個該立體光學調控結構之間的距離。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該立體光學調控結構與該反射器分別為長條狀結構，且該反射器的長度等於或是小於各該立體光學調控結構的長度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該反射器為一三角柱。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該反射器的反射率介於60%至100%之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該反射器包括朝向該至少一立體光學調控結構的該側面的一表面，該表面包括一反射塗層、一油墨層、一粗糙層或是多個孔洞。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，更包括：一光學膜層，位在該反射底板、該光源與該立體光學調控結構上方，該反射器包括朝向該至少一立體光學調控結構的該側面的一表面，且該反射器的該表面傾斜地朝向該光學膜層。
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