TWI632415B - 顯示裝置及其背光模組 - Google Patents

Abstract

本發明背光模組包含導光板、光源、分光膜。導光板具有出光面及位於出光面一側之入光面；而光源設置對應於入光面。分光膜設置於出光面上方，並包含膜片本體及複數個第一稜鏡。膜片本體具有底面朝向出光面；複數個第一稜鏡分別沿第一方向同向延伸並列設置於底面上，其中第一方向不平行於入光面。每一第一稜鏡於橫切第一方向之剖面上具有朝向出光面之頂角，且頂角係為圓角。

Description

顯示裝置及其背光模組

本發明係關於一種顯示裝置及其背光模組；具體而言，本發明係關於一種具光場結構調整設計之顯示裝置及其背光模組。

就液晶顯示器或其他非自發光型顯示器而言，背光模組與顯示品質密切相關。目前市面上各式的背光模組因其光學配置或先天結構原因，通常會在顯示正面具有最強的顯示亮度。然而對於在廣視角顯示效果要求較高的顯示器而言，目前的背光模組往往會使得廣視角的顯示亮度不足，影響廣視角的顯示效果。

以車用顯示裝置為例，對位於正副駕駛座的使用者而言，其位置均在中控台上設置顯示裝置的兩側而非正面，因此對於顯示裝置的廣視角顯示效果要求較高。然而現有的車用背光模組光線過於集中在正視角度，特別是在水平方向上。以圖1所繪示習知背光模組水平視角的光場形分布為例，對應於方位角0°-180°連線方向不同發射角的光線亮度。在圖1中，縱軸為亮度而橫軸為發射角。如圖1所示，習知的背光模組光線過於集中在正視角度(見曲線L1)附近，分布於較窄的範圍，因而使得廣視角的顯示效果不盡人意。如此一來，位於正副駕駛座的使用者可能無法清楚的 判讀顯示裝置顯示的影像及資訊。因此，現有背光模組仍有待改進。

本發明之一目的在於提供一種顯示裝置及其背光模組，可使光線明亮處分布的視角更廣。

本發明之一目的在於提供一種顯示裝置及其背光模組，可使提升廣視角的顯示效果。

背光模組包含導光板、光源、分光膜。導光板具有出光面及位於出光面一側之入光面；而光源設置對應於入光面。分光膜設置於出光面上方，並包含膜片本體及複數個第一稜鏡。膜片本體具有底面朝向出光面；複數個第一稜鏡分別沿第一方向同向延伸並列設置於底面上，其中第一方向不平行於入光面。每一第一稜鏡於橫切第一方向之剖面上具有朝向出光面之頂角，且頂角係為圓角。

顯示裝置包含背光模組及顯示面板。背光模組包含導光板、光源、分光膜。導光板具有出光面及位於出光面一側之入光面；而光源設置對應於入光面。分光膜設置於出光面上方，並包含膜片本體及複數個第一稜鏡。膜片本體具有底面朝向出光面；複數個第一稜鏡分別沿第一方向同向延伸並列設置於底面上，且第一方向不平行於入光面。每一第一稜鏡於橫切第一方向之剖面上具有朝向出光面之頂角，且頂角係為圓角。顯示面板設置於分光膜相反於底面之一側。

1‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧背光模組

20‧‧‧顯示面板

100‧‧‧光源

110‧‧‧導光板

112‧‧‧入光面

114‧‧‧出光面

120‧‧‧分光膜

121‧‧‧膜片本體

122‧‧‧第一稜鏡

123‧‧‧底面

124‧‧‧頂角

126A,126B‧‧‧側邊

130,130A,130B‧‧‧增亮膜

132,132A,132B‧‧‧第二稜鏡

140‧‧‧反射式增亮膜

150,150A,150B‧‧‧擴散片

190‧‧‧背板

a‧‧‧底角

c‧‧‧中心線

w‧‧‧最大寬度

x‧‧‧第一方向

y‧‧‧第二方向

z‧‧‧第三方向

圖1為習知背光模組水平視角的光場形分布示意圖。

圖1A為本發明背光模組之一實施例剖視示意圖。

圖1B為背光模組沿橫切第一方向的剖視示意圖。

圖2A及圖2B為分光膜的局部放大示意圖。

圖3為水平視角的光場形分布示意圖。

圖4為背光模組的另一實施例剖視示意圖。

圖5至圖7為背光模組的不同實施例剖視示意圖。

圖8為本發明顯示裝置的實施例剖視示意圖。

圖9為本發明背光模組的光場形分布示意圖。

本發明係提供一種背光模組及顯示裝置，利用分光膜調整出光分布，避免光線過於集中。背光模組較佳可用於各式非自發光型顯示裝置，例如液晶顯示裝置。顯示裝置較佳可包含車用顯示裝置、行動電話等手持式裝置、電視、穿戴式裝置等，但不以此為限。

圖1A為本發明背光模組10之一實施例剖視示意圖。如圖1A所示，背光模組10包含導光板110、光源100、分光膜120。導光板110具有出光面114及位於出光面114一側之入光面112。光源100設置對應於入光面112。分光膜120設置於出光面114上方。光源100及導光板110係設置於背板190上，位於背板190朝向分光膜120的一側。於其它實施例，導光板110與背板190之間也可設置其他光學元件(如反射片)，但不限於此。如圖1A所示，分光膜120包含膜片本體121及複數個第一稜鏡122。膜片本體121具有底面123朝向出光面114。複數個第一稜鏡122分別沿第一方向x同向延伸。第一方向x不平行於入光面112。膜片本體121、第一稜鏡122、導光板110沿第三方向z設置。第三方向z垂直出光面114，並與第一方向x、第二方向y互相垂直。在此實施例，第一方向x垂直於入光面 112，但不限於此。

圖1B為背光模組10沿橫切第一方向x的剖視示意圖。如圖1B所示，複數個第一稜鏡122並列設置於底面123上，且複數個第一稜鏡122分別沿第一方向x同向延伸。每一第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面上具有朝向出光面114之頂角124。請配合參考圖2A及圖2B。圖2A及圖2B為分光膜120的放大示意圖。如圖2A所示，頂角124係為圓角。藉此設計使部分光線能導向正視方向，以獲得較均勻的出光分布。

以圖3為例，圖3係繪示水平視角的光場形分布，其中右上方小圖代表自圓心(發射角0°)開展，各發射角於不同方位角的出光範圍。圖3所繪示的光場形分布即是沿方位角0°-180°連線上不同發射角所對應的亮度，在此例中方位角0°-180°連線方向為水平視角。在圖3中，縱軸為亮度而橫軸為發射角。如圖3所示，曲線L2呈現調整出光後的出光分布。藉由前述分光膜的設置使光線集中處(波峰位置)朝偏離正視方向(發射角0°附近)移動，使光線明亮處分布於較廣的範圍。另外，藉由分光膜之第一稜鏡的頂角為圓角的設計，使正視方向具有亮度，避免正視方向產生暗帶。

如圖2A及圖2B所示，頂角124係為圓角，從圖2B所示光路可知，自頂角124附近入射的光線中，一部分光線分散至兩側，而其他部分光線能導向正視方向，以獲得較均勻的出光分布。具體而言，頂角之圓角半徑可與第一稜鏡的寬度相關聯。以圖2A的分光膜120為例，第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面上具有最大寬度w，為第一稜鏡122頂角124對邊(即連接底面123一側)的距離。橫切之剖面係指與參考方向不平行的平面。在此實施例，橫切第一方向x之剖面係指yz平面。就並列設置且相互鄰接的第一稜鏡而言，最大寬度w亦為第一稜鏡的節距。頂角124之圓角半徑與最大寬度w之比例較佳為1：2至1：5。藉此獲得廣視角的出光 分布。

另外，如圖2A所示，第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面上具有位於底面123之底角a。正視方向的亮度與光線集中處(如圖3中曲線L2的波峰位置)的亮度差異可利用底角a角度來調整。底角a較佳為45度至60度。藉此使正視方向仍維持一定亮度，避免亮暗不均。

在圖2A的實施例，第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面上具有側邊(126A,126B)連接頂角124及底面123。側邊(126A,126B)係為直線。如圖2A所示，第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面具有連接頂角124與底面123之二側邊(126A,126B)。前述二側邊(126A,126B)較佳係為等邊。換言之，第一稜鏡122於橫切第一方向x之剖面係相對於垂直於底面123之剖面之中心線c而為對稱。藉此設計，水平視角上位於發射角0°兩側的出光分布較為對稱。然而當對於顯示裝置兩側大視角之顯示亮度要求不同時，例如希望增加車用顯示裝置在正駕駛側的顯示亮度，也可藉由改變第一稜鏡122兩側底角a為不同及調整二側邊(126A,126B)為不同，而達成此一效果。

圖4為背光模組10的另一實施例剖視示意圖。如圖4所示，背光模組10另包含擴散片150和增亮膜130。增亮膜130設置於導光板110及分光膜120之間。分光膜120、增亮膜130、擴散片150、導光板110沿第三方向z設置，且第三方向z垂直出光面114。增亮膜130包含有複數個第二稜鏡132分別沿第二方向y延伸且彼此並列設置，此實施例中第二方向y橫切第一方向x。擴散片150設置於導光板110與增亮膜130之間。藉此設計，自導光板110出射的光線經擴散片150和增亮膜130調整光線的亮度及方向，再利用分光膜120調整，使光線明亮處分布於較廣的範圍。

圖5至圖7為背光模組10的不同實施例剖視示意圖。在以 下實施例中係說明分光膜120可用於不同出光需求的背光結構中。如圖5所示，背光模組10具有一個擴散片150、一個增亮膜130，以及一個反射式增亮膜140。反射式增亮膜140位於最遠離導光板110的位置。反射式增亮膜140、分光膜120、增亮膜130、擴散片150、導光板110沿第三方向z設置，且第三方向z垂直出光面114。增亮膜130設置於導光板110及反射式增亮膜140之間。擴散片150設置於導光板110與增亮膜130之間。此外，背光模組10另設置有分光膜120，其位於反射式增亮膜140和增亮膜130之間。從另一角度觀之，增亮膜130設置於導光板110及分光膜120之間，而反射式增亮膜140設置於分光膜120相反於底面123之一側。

如圖6所示，背光模組10具有兩個擴散片(150A,150B)以及一個反射式增亮膜140。反射式增亮膜140、分光膜120、擴散片150B、擴散片150A、導光板110沿第三方向z設置，且第三方向z垂直出光面114。反射式增亮膜140位於最遠離導光板110的位置。擴散片(150A,150B)較其他膜片接近導光板110。此外，背光模組10另設置有分光膜120位於反射式增亮膜140和擴散片150B之間。從另一角度觀之，擴散片(150A,150B)設置於導光板110與分光膜120之間，且擴散片150A較擴散片150B接近導光板110。反射式增亮膜140設置於分光膜120相反於底面123之一側。

如圖7所示，背光模組10具有兩個增亮膜(130A,130B)以及一個擴散片150。分光膜120、增亮膜130B、增亮膜130A、擴散片150、導光板110沿第三方向z設置，且第三方向z垂直出光面114。擴散片150較其他膜片接近導光板110。增亮膜(130A,130B)設置於擴散片150相反於導光板110的一側，且增亮膜130A設置於增亮膜130B和擴散片150之間。增亮膜130A包含有複數個第二稜鏡132A分別沿第二方向y同向延伸並列設置。增亮膜130B包含有複數個第二稜鏡132B分別沿第一方向x同向延 伸並列設置。此外，背光模組10另設置有分光膜120位於最遠離導光板110的位置。從另一角度觀之，擴散片150設置於導光板110與增亮膜130A之間。增亮膜(130A,130B)設置於導光板110與分光膜120之間，且增亮膜130A較增亮膜130B接近導光板110。藉此將各增亮膜收束的光線朝正視角以外分散，在維持正視方向一定亮度下，以獲得廣視角的出光分布，使光線明亮處的出光分布較廣。

圖8為本發明顯示裝置1的實施例剖視示意圖。如圖8所示，顯示裝置1包含背光模組10以及顯示面板20。在圖8的實施例係繪示顯示面板20搭配圖5的背光模組10，但不以此為限。如圖8所示，顯示面板20、反射式增亮膜140、分光膜120、增亮膜130、擴散片150、導光板110沿第三方向z設置，且第三方向z垂直出光面114。顯示面板20設置於分光膜120相反於底面123之一側。光源100產生的光線進入導光板110後自導光板110出射。自導光板110出射的光線經擴散片150和增亮膜130調整光線的亮度及方向，再利用分光膜調整，使光線明亮處分布於較廣的範圍。反射式增亮膜140進一步提高光線的利用率，使整體顯示亮度提升。

圖9為採用圖4所示的背光模組的光場形分布示意圖。如圖9所示，右側圓形圖中繪示自圓心(發射角0°)開展，各發射角於不同方位角的光場形分布，各點的深淺顏色代表不同亮度，對應於左側的亮度值。在圖9之例中，方位角90°-270°連線方向為水平視角。如圖9所示，光線集中處朝偏離正視方向(發射角0°)移動，並分布於發射角-50°~+50°的範圍。分光膜之第一稜鏡的頂角為圓角的設計，使正視方向具有亮度。藉此使光線明亮處分布於較廣的範圍，避免光線過於集中於正視方向。

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。

Claims (9)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一出光面以及連接該出光面之入光面；一光源，設置對應於該入光面；以及一分光膜，設置於該出光面上方；其中，該分光膜包含：一膜片本體，具有一底面朝向該出光面；以及複數個第一稜鏡，分別沿一第一方向延伸且彼此並列設置於該底面上，該第一方向不平行於該入光面；其中，每一該第一稜鏡於橫切該第一方向之剖面上具有朝向該出光面之一頂角，該頂角係為一圓角；該第一稜鏡於橫切該第一方向之剖面上具有一最大寬度；該圓角之半徑與該最大寬度之比例為1：2至1：5。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一稜鏡於橫切該第一方向之剖面上具有一底角，該底角為45度至60度。
3. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一方向垂直於該入光面，該第一稜鏡於橫切該第一方向之剖面具有連接該頂角與該底面之二側邊，該二側邊係為等邊。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一稜鏡於橫切該第一方向之剖面上具有一側邊連接該頂角及該底面，該側邊係為直線。
5. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一增亮膜設置於該導光板及該分光膜之間，該增亮膜包含有複數個第二稜鏡分別沿橫切該第一方向之一第二方向同向延伸並列設置。
6. 如請求項5所述之背光模組，進一步包含一擴散片設置於該導光板與該增亮膜之間。
7. 如請求項5所述之背光模組，進一步包含一反射式增亮膜設置於 該分光膜相反於該底面之一側。
8. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一擴散片設置於該導光板與該分光膜之間。
9. 一種顯示裝置，包含：如請求項1至請求項8中任一所述之背光模組；以及一顯示面板，設置於該分光膜相反於該底面之一側。