TWI557474B

TWI557474B - 雙面背光模組

Info

Publication number: TWI557474B
Application number: TW103131927A
Authority: TW
Inventors: 薛文林; 蕭孟佳; 王炯翰
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-11-11
Also published as: US9709850B2; CN104279464A; CN104279464B; US20160076738A1; TW201612594A

Description

雙面背光模組

本發明係關於一種雙面背光模組；具體而言，本發明係關於一種載板具孔洞設計之雙面背光模組。

隨著顯示技術的發展，許多大尺寸、薄型化的顯示裝置不斷推出。為增加顯示裝置的空間運用彈性，亦有針對此一需求而特別設計的顯示產品，例如應用可撓式技術的顯示裝置，或是設計成雙面顯示的顯示裝置。

以雙面顯示裝置為例，習知的作法係將兩顯示模組背對搭接而成。請參考圖1的傳統雙面背光模組之剖面圖。如圖1所示，傳統背光模組10由兩背對設置的底板12、22連接而成。底板12上設置有複數光源14，在其發光側(即底板12上方)則設有擴散板16。同樣地，底板22上設置有複數光源24，在其發光側(即底板22下方)則設有擴散板26。然而，採用此一設置之雙面背光模組在結構上具有較大的整體厚度。

若是改以側光式的顯示裝置來製作雙面背光模組，雖然可稍減光源配置所占空間，但是採用側光式的顯示裝置在正反兩面皆需設置導光板，如此一來整體厚度並未獲得有效改善。此外，正反兩面皆設置導光板的情況下將導致整體的重量過重，不利於吊掛使用。因此，現有雙面顯示裝置的結構仍有待改進。

本發明之一目的在於提供一種雙面背光模組，以減少使用其之顯示裝置的尺寸。

本發明之另一目的係在於提供一種雙面背光模組，以提供載板兩側顯示光線。

雙面背光模組包含載板、複數光源、第一光學調控膜、第一擴散板以及第二擴散板。載板具有承載面，且在承載面上形成有複數個穿孔。複數個光源係分別設置於承載面上。第一光學調控膜係設置於載板設有光源之一側，並與承載面間夾有第一夾層。第一光學調控膜包含形成於第一光學調控膜朝向光源之一側的第一反射面，以及分別貫穿第一光學調控膜的複數第一出光孔。第一擴散板係設置於第一光學調控膜相背於載板之一側。第二擴散板係設置於載板相反於承載面之一側。光源產生之光線部分在第一夾層中經第一反射面及承載面之反射傳遞後自第一出光孔離開而抵達第一擴散板；部分則經第一反射面反射後穿過穿孔而抵達第二擴散板。藉由載板的穿孔設計，可省去載板另一側的光源，減少整體尺寸。

100‧‧‧雙面背光模組

130‧‧‧顯示裝置

200‧‧‧載板

201,201a‧‧‧穿透區塊

202‧‧‧承載面

204‧‧‧穿孔

206‧‧‧光源

300‧‧‧第一光學調控膜

301,301a‧‧‧第一區塊

302‧‧‧第一反射面

304‧‧‧第一出光孔

306‧‧‧第一夾層

310‧‧‧第二光學調控膜

312‧‧‧第二反射面

314‧‧‧第二出光孔

316‧‧‧第二夾層

401‧‧‧第一擴散板

402‧‧‧第二擴散板

500‧‧‧反射片

601‧‧‧第一顯示面板

602‧‧‧第二顯示面板

圖1為傳統雙面背光模組之剖面圖；圖2為本發明雙面背光模組之爆炸圖；圖3A為本發明雙面背光模組之一實施例剖面圖；圖3B為使用本發明雙面背光模組之顯示裝置之一實施例剖面圖；圖4為第一光學調控膜與載板之一實施例示意圖；圖5為第一出光孔於第一光學調控膜上之單位開口面積比率分布示意圖；圖6A為第一光學調控膜與載板之另一實施例示意圖；圖6B為對應圖6A之單位開口面積比率分布示意圖；圖7A為第一光學調控膜與載板之另一實施例示意圖；圖7B為對應圖7A之單位開口面積比率分布示意圖；圖8及圖9為本發明雙面背光模組之不同實施例剖面圖。

本發明係提供一種雙面背光模組，在雙面背光模組發光面的一側及其相反側皆可裝設顯示裝置以產生影像。雙面背光模組於設置光源的承載面上有複數穿孔，使得光源發出之光線可對發光面的一側提供顯示所需照明，也可藉穿孔將部分反射光線引導至發光面的相反側，而對發光面的相反側提供顯示所需照明。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2為本發明雙面背光模組100之爆炸圖。如圖2所示，雙面背光模組100包含載板200、複數光源206、第一光學調控膜300、第一擴散板401以及第二擴散板402。載板200具有承載面202，在承載面202上形成有複數個穿孔204，且複數個光源206係分別設置於承載面202上。載板200較佳為金屬材質，例如鋁板；然而在不同實施例中，載板亦可為塑料材質，板面再覆以反射材質以製成。

如圖2所示，第一光學調控膜300係設置於載板200設有光源206之一側，且位於第一擴散板401與載板200之間。第一光學調控膜 300包含第一反射面302及複數第一出光孔304，形成於第一光學調控膜300朝向光源206之一側，以及複數第一出光孔304貫穿第一光學調控膜300。所述之第一光學調控膜300其材質例如可由發泡材料製成的光學膜片。第一光學調控膜300除了以第一反射面302提供反射光線的效果外，還可藉由第一出光孔304分配自光源206出射之光線。如圖2所示，第一出光孔304較佳係組合成多個第一區塊301分別對應於不同光源206的上方。光源206產生之光線可經第一反射面302及承載面202來回反射，並自第一出光孔304處穿出第一光學調控膜300。換言之，光線係經由第一出光孔304自第一光學調控膜300的不同位置穿射而出，而達到分配光源的效果。

此外，在第一光學調控膜300上方係設有第一擴散板401，亦即，第一擴散板401係設置於第一光學調控膜300相背於載板200之一側。在載板200相反於承載面202之一側則設置有第二擴散板402。當光源206發出之光線經第一出光孔304穿射第一光學調控膜300後，可藉第一擴散板401進一步使光線均勻；反之，經第一光學調控膜300反射的光線在穿射穿孔204後抵達第二擴散板402，並藉第二擴散板402使光線均勻。

請接著參考圖3A。圖3A為本發明雙面背光模組100之一實施例剖面圖。如圖3A所示，第一光學調控膜300與承載面202間夾有第一夾層306。第一夾層306較佳係被應用來進行傳遞光線；換言之，未自第一出光孔304或穿孔204洩漏出去的光線係在構成第一夾層306的承載面202及第一反射面302間來回反射以散佈到不同區域。另外，如圖3A所示，第一光學調控膜300上有複數第一出光孔304，而載板200的承載面202上形成有複數個穿孔204。如前所述，光源206產生之光線部分在第一夾層306中經第一反射面302及承載面202之反射傳遞後自第一出光孔304離開而抵達第一擴散板401；部分光線則經第一反射面302反射後穿過穿孔204而抵達第二擴散板402。

請進一步參考圖3B，其係繪示採用如前面圖3A中所介紹之雙面背光模組的顯示裝置130。如圖3B所示，顯示裝置130包含第一顯示面板601及第二顯示面板602。第一顯示面板601係設置於第一擴散板401相背於第一光學調控膜300之一側。第二顯示面板602係設置於第二擴散板402相反於承載面202之一側。自第一出光孔304離開而抵達第一擴散板401的光線抵達第一顯示面板601，而經第一反射面302反射後穿過穿孔204的光線經第二擴散板402後抵達第二顯示面板602。換言之，第一顯示面板601利用第一光學調控膜300獲得分配後均勻霧化之光線，第二顯示面板602利用具有穿孔設計之載板200獲得分配後均勻霧化之反射光線。藉此，承載面上的光源經第一光學調控膜300及載板200上的孔洞可對第一顯示面板601及第二顯示面板602提供光線，以達到雙面顯示的效果。相較於習知的作法，採用本發明雙面背光模組的顯示裝置，不需使用兩組背光模組，且厚度也可變得較薄，以改善整體尺寸與應用彈性。

請參考圖3A及圖4，第一光學調控膜300係設置於載板200上方。第一光學調控膜300具有複數個第一區塊分別對應於承載面202上的不同光源206。如前所述，光源206產生之光線係自第一出光孔304處穿出第一光學調控膜300。如此一來，即可藉由調整第一出光孔304在第一光學調控膜300上不同位置的密度及大小以改變不同位置上的單位面積開口比率，來分配光源206產生的光線。需補充的是，每一第一區塊301a內的第一出光孔304分佈較佳為相同、相似或有一定程度的關連性。另外，前述之單位出光開口面積比率係指在一單位面積之內，第一出光孔304所佔的面積比率。換言之，單位出光開口面積比率較佳係為一標準化的比率值，而不具有單位。

此外，如圖4所示，承載面202上形成有複數個穿透區塊分別與第一區塊相對(例如：穿透區塊201a投影對應第一區塊301a)。如前所述，經第一光學調控膜300反射的光線在穿射穿孔204後抵達第二擴散板。如此一來，即可藉由調整穿孔204在載板200上不同位置的密度及大小以改變不同位置上的單位面積開口比率，來分配由第一光學調控膜300反射的光線。需補充的是，每一穿透區塊內的穿孔204分佈較佳為相同、相似或有一定程度的關連性。

具體而言，前述單位出光開口面積比率的調整方式，在第一光學調控膜300上的每一第一區塊301內較佳係採：複數第一出光孔之單位開口面積比率以最接近之光源投影位置為中心朝所在第一區塊之外側遞增。類似地，在載板200上的每一穿透區塊201a內較佳係採：複數穿孔之單位開口面積比率以其上設置之光源為中心朝所在穿透區塊之外側遞增。在圖4的實施例中，穿透區塊201a中穿孔204的分佈較佳係與所對應之第一區塊301a中第一出光孔304之分佈相對應。換言之，穿孔204與第一出光孔304在以光源206為中心朝外側延伸方向上的每個對應位置(投影對應位置)具有相同的開口率。

請參考圖4及圖5，其中圖5係繪示第一出光孔於第一光學調控膜上之單位開口面積比率的分布曲線。如圖5所示，橫軸係代表第一區塊中以對應光源投影位置為中心的相對位置(x)，縱軸係代表第一光學調控膜的單位開口面積比率(A)，橫軸上的不同位置依照預定的函數會對應到特定的單位開口面積比率。如圖5所示，在第一區塊中，第一出光孔的單位開口面積比率係以所對應的光源投影位置為中心(座標原點O)，而依預設的第一函數之函數值朝第一區塊的外側遞增變化。換言之，第一函數的函數值將隨著距離光源投影位置的距離增加而漸增。第一函數較佳為三次多項式函數，例如為：f(x)=ax³+bx²+cx+d其中x為第一區塊301中各位置距離光源投影位置的距離，f(x)則可直接為該位置的單位開口面積比率，或者是再乘以一個參數後成為單位開口面積比率。在較佳量測背光分布中，以係數a為非零的負數，係數b²-3ac>0，且在接近距離光源的遠端位置上(接近座標點P)，單位開口面積比率趨近60%，可具有較佳的出光效果。舉例而言，第一函數為(但不以此為限)f₁(x)=-1.1078 x³+1.9775 x²-0.3242 x+0.0328。f₂(x)=-0.6836 x³+1.0845 x²+0.1148 x+0.0365。f₃(x)=-0.84 x³+1.3913 x²-0.0308 x+0.0239，的配置下，可提供較佳的出光效果。

另一方面，在承載面202上的穿孔204亦具有類似前述第一函數的曲線變化。具體而言，在穿透區塊201a中，穿孔204之單位開口面積比率係以所承載之光源206為中心按距離依第二函數之函數值變化。換言之，第二函數的函數值將隨著距離光源206的距離增加而漸增。第二函數較佳為三次多項式函數，例如為：g(x)=ax³+bx²+cx+d其中，x為穿透區塊201中各位置距離光源投影位置的距離，g(x)則可直接為該位置的單位開口面積比率，或者是再乘以一個參數後成為單位開口面積比率。在較佳量測背光分布中，以係數a為非零的負數，係數b²-3ac>0，且在接近距離光源的遠端位置上(接近座標點P)，單位開口面積比率趨近60%，可具有較佳的出光效果。就圖4的實施例來說，因為穿孔204與第一出光孔304在以光源206為中心朝外側延伸方向上的對應位置具有相同的開口率，此時第二函數與第一函數具有相同之函數值變化。藉由此一設計，可使最終產生的背光較為均勻。

除前述第一出光孔與穿孔具有相同分布方式外，以可視需求採用其他分布方式。舉例而言，以穿透區塊中複數穿孔的總開口面積比率較對應之第一區塊中複數第一出光孔之總開口面積比率為大。如圖6A所示，載板200上穿孔204的分布在遠離光源206的外圍區域的開口面積比率大於對應位置上的第一出光孔304的開口面積比率，使得穿透區塊201a中的總開口面積比率大於第一區塊301a中的總開口面積比率。請配合參考圖6B，以函數值變化來說，則是第二函數g(x)相較第一函數f(x)於遠離光源的對應位置上(接近圖6B中P點附近的位置)具有較大之開口率。舉例來說，對於穿透至載板背側顯示的光線於遠離光源的外圍區域亮度不足的情形，採用如圖6A的分布方式，可增加穿透到載板200背側顯示的出光量，以提高出光均勻度。藉由此一設計，可有效在每一穿透區塊201a中可能產生暗帶的外圍區域增加出光量，以提高出光均勻度。

圖7A為第一光學調控膜300與載板200之另一實施例示意圖。圖7A係繪示第一出光孔304與穿孔204另一分布方式，其係採：穿透區塊201a中複數穿孔204的單位開口面積比率較在第一區塊301a上投影對應位置之複數第一出光孔304之單位開口面積比率大。換言之，圖7A的實施例與圖6的實施例之差異在於，承載面202不僅在遠離光源206的外圍區域有較大的單位開口面積比率，在其他對應位置也具有較大的單位開口面積比率。請配合參考圖7B，以函數值變化來說，則是第二函數g(x)相較第一函數f(x)於每一個對應位置具有較大之開口率。採用如圖7A的分布方式，可進一步增加穿透到載板200背側顯示的出光量，以提高出光均勻度。相對而言，亦可利用相同概念來控制承載面上的單位開口面積比率，以在應用需要時降低載板背側背光的亮度，使正反兩面的背光亮度具有一定的差異。

圖8為本發明雙面背光模組之另一實施例剖面圖。如圖8所示，除了前述已示於圖3的結構外，在載板200及第二擴散板402之間還設置有第二光學調控膜310。類似地，第二光學調控膜310包含形成於第二光學調控膜310朝向載板200之一側的第二反射面312，以及貫穿第二光學調控膜310的複數第二出光孔314。此外，第二光學調控膜310與載板200之背面間夾有第二夾層316。第二夾層316較佳係被應用來進行傳遞光線；換言之，未自穿孔204或第二出光孔314洩漏出去的光線係在構成第二夾層316的第二反射面312及載板200的背面間來回反射以散佈到不同區域。配合載板200之承載面202上形成的複數個穿孔204，當光源206產生之光線穿過穿孔204而自第一夾層306進入第二夾層316中，並在第二夾層316中經由第二反射面312及載板200之背面反射傳遞後，光線會自第二出光孔314離開而抵達第二擴散板402。舉例來說，對於穿透至第二夾層316的光線有亮度較亮，或是穿透至第二夾層316的光線不夠均勻的情形，可藉此一設計，利用第二光學調控310膜重新分配光線，以提高出光均勻度。此外，藉由第一夾層306及第二夾層316的平行設置，兩個夾層中的光線可經由穿孔204作進一步的混光，使兩個夾層中各自的光量更為平均。

如前所述，由於載板本身可為具反射性的金屬材質所製成，因此承載面較佳可由載板本體的表面所形成。但當載板本身的材質反射率不足時，則可於載板表面上加設其他反射材質以提高承載面的反射率。如圖9所示，在載板200上設置光源206的一面另形成有反射片500。反射片500的反射率較載板200表面的反射率更高。反射片500上對應於載板200的穿孔204位置亦形成有孔洞。孔洞例如可在反射片500貼附於載板200之後，與穿孔204同時形成，以提供光線穿透。藉此設置，可增加光線自第一夾層306穿透至第一擴散板401的出光量。在其他實施例中，亦可選擇於載板的正反兩面貼附反射片，以增加光線自第一夾層穿透至第一擴散板的出光量，以及增加光線自第二夾層穿透至第二擴散板的出光量。

綜上所述，本發明之雙面背光模組可利用載板的穿孔設計，將反射回載板的光線引導至載板的另一側，以達到雙面顯示的效果。此外，具複數出光孔的光學調控膜，將光線反射與光線均勻化的效果結合，使光線均勻分布。另外，利用載板的穿孔設計，省去載板另一側的光源，減少整體尺寸。

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。