TWI752894B - 具傾斜結構之光學膜片的背光模組 - Google Patents

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Abstract

一種背光模組，包括一基板、多個發光元件及至少一光學膜片。發光元件分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上。光學膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多個微結構，該微結構為平行排列，並包括一第一稜線，該第一稜線的延伸方向在平均上與一方向線平行，該第一稜線與該方向線的夾角為一角度。第二表面相對於該第一表面，面向於該基板。

Description

具傾斜結構之光學膜片的背光模組
一種背光模組，特別是一種應用於顯示器的背光模組。
背光模組是現代液晶螢幕的主要元件之一，背光模組上具有多個發光元件，用以形成液晶螢幕所顯示的畫面。為了發光元件的光線更為均勻，提高液晶螢幕顯示畫面的品質，目前解決方案是在直下式背光模組中設置擴散板(Diffuser plate)。擴散板上具有紋路，利用光線折射、反射或散射等物理現象，讓光線更均勻分布。
隨著技術發展為提升顯示器的對比度，背光模組的發光元件逐步以Mini LED來取代普通的LED。而Mini LED的發光面積更小，傳統的擴散板無法有效的分散光源。請參閱圖1A至圖1C，圖1A所繪示為一種背光模組，圖1B所繪示為傳統不具偏位結構之微結構示意圖，圖1C所繪示為光學模擬結果。其中，圖1A所繪示為圖1B中虛線L的橫切面示意圖。此種背光模組10包括基板11、Mini LED12與傳統不具偏位結構之光學膜片13，此種傳統不具偏位結構之光學膜片13的微結構14是對應Mini LED12排列。從光學模擬結果可以看出，光線多集中在Mini LED 12周邊，並往Mini LED 12排列的縱向方向擴張，而在水平方向上Mini LED 12之間則較為黯淡，這樣的光線表現並不佳。
因此，如何解決上述問便是本領域具通常知識者值得思量的。
本發明提供一種背光模組，具備偏位微結構的擴散板，可有效改善光線擴散的表現。其具體技術手段如下：
本發明提供一種背光模組，包括一基板、多個發光元件及至少一光學膜片。發光元件分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上。光學膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多個微結構，這些微結構彼此為平行排列，且每一微結構包括一第一稜線，該第一稜線的延伸方向在平均上與一方向線平行，該方向線與該第一方向的夾角為一角度。第二表面相對於該第一表面，面向於該基板。其中，該角度為θ，該第一方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為X，該第二方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為Y，該角度θ的範圍為
Figure 110126308-A0305-02-0004-2
-10°
Figure 110126308-A0305-02-0004-4
θ
Figure 110126308-A0305-02-0004-3
+10°。
上述之背光模組，其中，
Figure 110126308-A0305-02-0004-1
。
上述之背光模組，其中，該光學膜片為多個，並為重疊設置，相鄰的該光學膜片上的該微結構的該第一稜線為正交交錯。
上述之背光模組，其中，該第二表面還包括多個圓柱結構，該圓柱結構的延伸方向與該第一方向的夾角為該角度。
上述之背光模組，其中，該第一稜線為一曲線。
上述之背光模組，其中，該第一稜線與該第二表面的距離不是固定值。
上述之背光模組，還包括至少一稜鏡片，設置於該光學膜片上方。
上述之背光模組，其中，該發光元件為迷你發光二極體。
上述之背光模組，其中，該光學膜片的厚度為0.05-0.5毫米。
上述之背光模組，其中，該光學膜片的材質為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。
L:虛線
10:背光模組
11:反射片
12:Mini LED
13:傳統具有擴散效果之光學膜片
14:微結構
100、200、300、400:背光模組
110、110a、110b、310、410:光學膜片
111、311:第一表面
112、312:第二表面
113、313:微結構
114、114a、114b:第一稜線
114’:方向線
314:圓柱結構
θ:角度
X、X’、Y、Y’、H:距離
120:基板
130:發光元件
131:第一方向
132:第二方向
150:稜鏡片
151:第一稜鏡片
152:第二稜鏡片
圖1A所繪示為一種背光模組。
圖1B所繪示為擴散板微結構示意圖。
圖1C所繪示為光學模擬結果。
圖2A所繪示為一實施例之光學膜片。
圖2B所繪示為光學膜片之局部放大圖。
圖2C所繪示為光學膜片之側截面圖。
圖2D所繪示為另一實施例之光學膜片的側截面圖。
圖2E所繪示為又一實施例之光學膜片的俯視圖。
圖3A與圖3B所繪示為微結構偏斜示意圖。
圖3C所繪示為另一種排列方式的發光元件。
圖4A繪示為第一實施例的背光模組。
圖4B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。
圖5A至圖5C所繪示為第二實施例之背光模組。
圖5D所繪示為第二實施例背光模組的光學模擬圖。
圖6A所繪示為第三實施例之背光模組。
圖6B所繪示為圖6C的比較例的光學模擬圖。
圖6C為第三實施例之背光模組光學模擬圖。
圖6D所繪示為第三實施例採用彼此為正交偏斜的光學膜片的光學模擬圖。
圖7A所繪示為第四實施例之光學膜片的背面圖。
圖7B所繪示為光學膜片背面的局部放大圖。
圖7C所繪示為光學膜片的側截面圖。
圖8A所繪示為第四實施例之背光模組。
圖8B所繪示為圖8C的比較例的光學模擬圖。
圖8C所繪示為第四實施例之背光模組光學模擬圖。
圖8D所繪示為第四實施例採用彼此為正交偏斜的光學膜片的光學模擬圖。
圖9A所繪示為第五實施例之背光模組。
圖9B所繪示為圖9C的比較例的光學模擬圖。
圖9C為第五實施例之背光模組光學模擬圖。
圖9D所繪示為第六實施例的光學模擬圖。
請先參閱圖4A，圖4A所繪示為本發明第一實施例之背光模組。第一實施例的背光模組100包括了一基板120、多個發光元件130與多個光學膜片110。其中，發光元件130是設置於基板120上，並且發光元件130是分別以第一方向與第二方向排列設置於於該基板120上，基板120例如為一種軟性基板。請參閱圖3B，發光元件130的排列是分別以第一方向131與第二方向排列132，第一方向131與第二方向132為垂直交錯。
在本實施例中，發光元件130為迷你發光二極體(Mini LED)，但在其他實施例中發光元件130也可為發光二極體(LED)。而且，光學膜片110設置於發光元件130上方。光學膜片110的厚度例如為0.05-0.5毫米，且光學膜片110的數量例如為2-4片。此外，光學膜片110的材質可為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。
請參閱圖2A至圖2C，圖2A所繪示為一實施例之光學膜片，圖2B所繪示為光學膜片之局部放大圖，圖2C所繪示為光學膜片之側截面圖。光學膜片110包括一第一表面111與一第二表面112，第一表面111與第二表面112彼此相對設置，其中第二表面112是面向發光元件130而設置，而第一表面111則是背向發光元件130而設置。
光學膜片110的第一表面111還包括多個微結構113，微結構113包括一第一稜線114。進一步的，在本實施例中微結構113為凸起的三角柱結構。這些微結構113是彼此平行排列，其中第一稜線114與第一方向131的夾角為一角度θ。
請參閱圖3A與圖3B，圖3A與圖3B所繪示為微結構偏斜示意圖。微結構113的偏斜角度與發光元件130的排列有所關連。請先參閱圖3A，圖3A的實施例是以微結構113為三角柱為例，進一步的在圖3A中以點鏈線表示每個微結構113的連接處，即下凹的位置。第一稜線114則是以實線表示，則是指微結構113的頂點線。並且第一稜線114的延伸方向與一方向線114’平行，方向線114’與第一方向131呈現一角度θ的夾角。也就是說，第一稜線114的延伸方向與第一方向131的夾角為角度θ。在圖3A中，第一方向131與方向線114’在圖中以向量的方式進行表示。
接著，請參閱圖3B，角度θ則由發光元件130的排列決定，是由其中一發光元件130與斜角發光元件130的夾角作為角度θ。也就是說，角度θ的正切函數等於第二方向132上的發光元件130的距離Y除於第一方向131上的發光元件130的距離X，即
Figure 110126308-A0305-02-0007-5
。因此，指微結構113的偏斜角度θ是與發光元件130的排列相呼應。
換句話說，第二方向132上的發光元件130的距離Y除於第一方向131上的發光元件130的距離X的反正切函數為角度θ，即
Figure 110126308-A0305-02-0007-6
。此外，角度θ允許一 定範圍的公差，在本實施例中公差為10°，也就是角度θ±10°，具體來說便是
Figure 110126308-A0305-02-0008-8
-10°
Figure 110126308-A0305-02-0008-10
θ
Figure 110126308-A0305-02-0008-9
+10°。
請參閱3C，圖3C所繪示為另一種排列方式的發光元件。在圖3C的實施例中，發光元件130是以菱形陣列的方式排列。而在此實施例中，發光元件130仍是以第一方向131與第二方向132排列，角度θ的定義仍與第二方向132上的發光元件130的距離Y’及第一方向上的發光元件130的距離X’有關，也就是θ=
Figure 110126308-A0305-02-0008-7
。進一步的說，光學膜片110上的微結構113之第一稜線114都會與發光元件130的水平排列方向呈現一角度θ的夾角。
請參閱圖2D，圖2D所繪示為另一實施例之光學膜片的側截面圖。在圖2D之側截面圖是以第一稜線114為截面線。而且，從圖2D中可以看出，在側截面圖上第一稜線114呈波浪狀。也就是說，在第一稜線114上第一表面111與第二表面112的距離H並非為固定值，而是會回隨著延伸方向而改變。換句話說，相對於第二表面112，微結構113的高度是具有起伏變化的。
請參閱圖2E，圖2E所繪示為又一實施例之光學膜片的俯視圖。從圖2E中可以看出，第一稜線114為一曲線，曲線的延伸方向平均上與方向線114’平行。詳細來說，第一稜線114上的延伸方向雖然會隨著每一點而變化，但平均上或整體上第一稜線114是往方向線114’的方向延伸。而曲線的方向線114’則與發光元件130的排列呈現一角度θ的夾角，即方向線114’與第一方向131現一角度θ的夾角。在此，方向線114’可以視為第一稜線114的平均的或大致上的延伸方向。須注意的是，圖2B的第一稜線114的延伸方向雖然與方向線114’完全相同，但文義上也是可以視為「第一稜線114的延伸方向平均上與方向線114’平行」。
請再參閱圖4A與圖4B，圖4A繪示為第一實施例的背光模組。圖4B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。第一實施例的背光模組100包括了四個光學膜片110，並且具備偏斜的微結構113。相較於圖1C的習知技術光學模擬 圖，從圖4B光學模擬圖中可以看出，發光元件130的光線有效擴散到中間區域，本實施例的背光模組100相較於習知的背光模組10明顯有較佳的光線擴散的效果。
請參閱圖5A至圖5C，圖5A至圖5C所繪示為第二實施例之背光模組。在第二實施例中。背光模組200的光學膜片110為多個，並且多個光學膜片110中包括不同偏斜角度的光學膜片110a與110b(如圖5A與圖5B)。其中，光學膜片110a與110b是交錯疊合設置在發光元件130上方。進一步的，光學膜片110a與110b的偏斜角度為正交，即是光學膜片110a的微結構113a的第一稜線114a是正交於光學膜片110b的微結構113b的第一稜線114b。
接著請參閱圖5D，圖5D所繪示為第二實施例背光模組的光學模擬圖。從圖5D中可以看出，使用彼此為正交偏斜的光學膜片110a與110b疊合，可使光線擴散的效果更為均勻。
請參閱圖6A，圖6A所繪示為第三實施例之背光模組。第三實施例之背光模組200是在光學膜片110上方設置了多個稜鏡片150，稜鏡片150包括一第一稜鏡片151與一第二稜鏡片152，其中第一稜鏡片151與第二稜鏡片152的結構方向正交設置。具體來說，第一稜鏡片151與第二稜鏡片152上包括具有方向性的微結構，第一稜鏡片151與第二稜鏡片152在設置時，兩個稜鏡片的微結構的延伸方向彼此垂直。
接著，請參閱圖6B與圖6C，圖6B所繪示為圖6C的比較例的光學模擬圖。其中，圖6B是以第三實施例之背光模組200為基礎，將光學膜片110替換為傳統不具偏位結構之光學膜片13(如圖1B之光學膜片13)，進而產生的光學模擬圖。圖6C為第三實施例之背光模組光學模擬圖。經由比較圖6B與圖6C之光學模擬圖可以看出，在圖6B中高亮度的區域多集中於發光點縱向的上方與下方， 發光元件之間的中央區域較為黯淡。相較之下圖6C的高亮度區的明顯擴散，並且有效讓光線擴散至中央區域。
請參閱圖6D，圖6D所繪示為第三實施例採用彼此為正交偏斜的光學膜片的光學模擬圖。也就是在圖6A的基礎上，將光學膜片110改為彼此正交偏斜(相當於圖5A至圖5C)進而產生的光學模擬圖。可以看出光線進一步的擴散，亮度更為均勻。
請參閱圖7A至圖7C，圖7A所繪示為第四實施例之光學膜片的背面圖，圖7B所繪示為光學膜片背面的局部放大圖，圖7C所繪示為光學膜片的側截面圖。在此實施例中，光學膜片310包括一第一表面311與一第二表面312，且第一表面311包括了多個微結構313，第一表面311與微結構313的技術特徵與圖2C之實施例相當，在此不再贅述。此實施例的特徵在於，第二表面312還包括多個圓柱結構314(Lenticular)。並且圓柱結構314的延伸方向與發光元件130的第一方向131以角度θ偏斜，也就說圓柱結構314的設置方向與第一表面311的微結構313相當。
請參閱圖8A，圖8A所繪示為第四實施例之背光模組。第四實施例之背光模組300包括了多片光學膜片310，設置於發光元件130上方，而光學膜片310的圓柱結構314是面向發光元件130而設置。
接著，請參閱圖8B與圖8C，圖8B所繪示為圖8C的比較例的光學模擬圖，也就是在第三實施例之背光模組300的基礎上，將光學膜片310替換為傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片，進而產生的光學模擬圖。圖8C所繪示為第四實施例之背光模組光學模擬圖。從圖8B中可以看出，光線相對集中於發光點，而中間區域有明顯的黯淡。而在圖8C中可以看出，將微結構113與圓柱結構314偏位後，可讓光線更均勻的分布，並且可填補中央區域的黯淡，有效的改善光線表現。
請參閱圖8D，圖8D所繪示為第四實施例採用彼此為正交偏斜的光學膜片的光學模擬圖。也就是在圖8A的基礎上，將光學膜片310改為彼此正交偏斜(相當於圖5A至圖5C)進而產生的光學模擬圖。可以看出光線進一步的擴散，亮度更為均勻，幾乎可覆蓋所有黯淡的區域。
請參閱圖9A，圖9A所繪示為第五實施例之背光模組。第五實施例的背光模組400是在光學膜片310上方設置了稜鏡片150，稜鏡片150的技術特徵與第二實施例(圖6A)相當，在此不再贅述。接著，請參閱圖9B與圖9C，圖9B所繪示為圖9C的比較例的光學模擬圖，也就是在第五實施例之背光模組400的基礎上，將光學膜片310替換為傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片，進而產生的光學模擬圖。圖9C為第五實施例之背光模組光學模擬圖。從圖9B可以看出，施加稜鏡片150後，光線較為分散，光源中心卻呈現黯淡，並且整體亮度偏低。而在圖9C中可以看出，將微結構113與圓柱結構314偏位後，光線則可更平均的分布，並且亮度衰減較少，光線擴散的同時仍可保持一定的亮度。
請參閱圖9D，圖9D所繪示為第六實施例的光學模擬圖。第六實施例是以圖9A為基礎，並將光學膜片310以正交的方式交錯疊合。可以看出，光線擴散效果的十分良好，光線分布均勻，幾乎可以覆蓋整個光線區域。
本發明提供之背光模組，所包含的光學膜片，具有偏位的微結構113與圓柱結構314，以及透過正交方向性的交疊方式，可有效提高發光元件130的光線擴散效果，讓光線更能夠覆蓋顯示區域。相較於習知技術的背光模組，本發明之背光模組將可提供更加的光線表現，同時可降低發光元件130的密度也能達到相當的光線表現，進一步降低背光模組的製作成本。
本發明說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知 識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
100:背光模組
110:光學膜片
120:基板
130:發光元件

Claims (10)

  1. 一種背光模組，包括：一基板；多個發光元件，分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上；及至少一光學膜片，包括：一第一表面，具有多個微結構，這些微結構彼此為平行排列，且每一該微結構包括一第一稜線，該第一稜線的延伸方向在平均上與一方向線平行，該方向線與該第一方向的夾角為一角度；及一第二表面，相對於該第一表面，面向於該基板；其中，該角度為θ，該第一方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為X，該第二方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為Y，該角度θ的範圍為
    Figure 110126308-A0305-02-0014-11
    -10°
    Figure 110126308-A0305-02-0014-13
    θ
    Figure 110126308-A0305-02-0014-12
    +10°。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中，
    Figure 110126308-A0305-02-0014-14
    。
  3. 如請求項1所述之背光模組，其中，該光學膜片為多個，並為重疊設置，相鄰的該光學膜片上的該微結構的該第一稜線為正交交錯。
  4. 如請求項1所述之背光模組，其中，該第二表面還包括多個圓柱結構，該圓柱結構的延伸方向與該第一方向的夾角為該角度。
  5. 如請求項1所述之背光模組，其中，該第一稜線為一曲線。
  6. 如請求項1所述之背光模組，其中，該第一稜線與該第二表面的距離不是固定值。
  7. 如請求項1所述之背光模組，還包括至少一稜鏡片，設置於該光學膜片上方。
  8. 如請求項1所述之背光模組，其中，該發光元件為迷你發光二極體。
  9. 如請求項1所述之背光模組，其中，該光學膜片的厚度為0.05-0.5毫米。
  10. 如請求項1所述之背光模組，其中，該光學膜片的材質為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。
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