TWI778715B - 背光模組及顯示裝置 - Google Patents

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戴忠勇
蔡文豪
吳俊毅
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Abstract

一種背光模組包含至少一光學膜片，及一背光單元。該光學膜片具有一入光側，及一相反於該入光側之出光側，該入光側上形成有複數入光微結構，所述入光微結構是錐狀結構。該背光單元設置於該光學膜片之入光側，並包括一光源。透過該光學膜片之入光微結構的結構設計，能使該光源之光場更為展開，以達成特定角度出光的目的。本發明還提供一種包含該背光模組之顯示裝置。

Description

背光模組及顯示裝置
本發明是關於一種光學元件，特別是指一種具有特殊光線角度的背光模組及顯示裝置。
隨著液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)在諸如手機、車載顯示器、個人數位助理(Personal Digital Assistant, PDA)以及電視機等應 用領域之拓展，對以導光板為主之背光技術提出了更高要求，例如： 高亮度、低成本、低能耗、輕薄化等。
以車載顯示器為例，其視野角需求在水平方向需要極為寬廣，但現有的背光模組架構無法符合車載顯示器的特殊視野角需求。
因此，本發明之目的，即在提供一種使光場更為展開，能產生特定光線角度的背光模組。
該背光模組包含至少一光學膜片，及一背光單元。該光學膜片具有一入光側，及一相反於該入光側之出光側，該入光側上形成有複數入光微結構，所述入光微結構是呈錐狀結構。該背光單元設置於該光學膜片之入光側，並包括一光源。
本發明的另一技術手段，是在於每一該些入光微結構具有複數個側面、一頂點以及一中央線，該中央線垂直於該光學膜片的該入光側，且該頂點位於該中央線上，其中該些側面以該頂點為接合點且相鄰之邊緣互相接合而成為一複合表面。
本發明的另一技術手段，是在於定義該光學膜片的延伸方向具有一X軸，及一垂直於該X軸的Y軸，所述入光微結構在X軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第一光學面與一第二光學面，在Y軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第三光學面與一第四光學面，所述入光微結構為對稱式金字塔狀。
本發明的另一技術手段，是在於該光學膜片之出光側形成有複數出光微結構，所述出光微結構是呈凸出狀。
本發明的另一技術手段，是在於該背光單元還包括一用以接收該光源之光線的擴散板，該光源具有一電路板，及複數設置於該電路板上的發光二極體，且該擴散板具有一底面與相對於該底面的一出光面，該底面是面向該電路板，該出光面是面向該光學膜片。
本發明的另一技術手段，是在於該背光單元還包括一用以接收該光源之光線的導光板，該光源具有一電路板，及複數設置於該電路板上的發光二極體，且該導光板具有一側面與連接該側面的一出光面，該側面是面向該電路板，該出光面是面向該光學膜片。
本發明的另一技術手段，是在於該光學膜片包括一基材層、一設置於該基材層之一側的結構層，及一設置於該基材層之另一側的擴散粒子層，所述入光微結構是形成於該結構層上。
本發明的另一技術手段，是在於定義該光學膜片的延伸方向具有一X軸，及一垂直於該X軸的Y軸，所述入光微結構在X軸的方向具有斜率不同且為非對稱排列的一第一光學面與一第二光學面，在Y軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第三光學面與一第四光學面，所述入光微結構為非對稱式金字塔狀。
本發明的另一技術手段，是在於該背光模組還包含一位於該光學膜片之出光側的光柵層，該光柵層具有複數擋板，及複數位於相鄰擋板之間的透光部，所述擋板是沿著該X軸的方向間隔且傾斜設置，並沿著該Y軸的方向延伸。
本發明的另一技術手段，是在於該光源具有一電路板、複數設置於該電路板上的發光二極體，及一覆蓋所述發光二極體的透光膠層，所述發光二極體為藍色光源，該背光模組還包含一螢光膜，用來與所述發光二極體搭配而將藍色光源轉化為白色光源，其中，該背光單元還包括一用以接收該光源之光線的擴散板或擴散片。
本發明之另一目的，是提供一種顯示裝置，包含一如前述的背光模組，及一設置於該背光模組上的顯示面板。
本發明之功效在於，透過該光學膜片之入光微結構的結構設計，能使該光源之光場更為展開，以達成特定角度出光的目的。
有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號作表示。
參閱圖1，為本發明背光模組之第一較佳實施例，包含一光學膜片2，及一背光單元3。在部分實施形態中，該背光單元3包括一直下式的光源31、一用以接收該光源31之光線的擴散板32、一疊置於該擴散板32上的擴散片33、及一位於該擴散片33之出光側的增亮膜34。其中，該光源31具有一電路板311，及複數設置於該電路板311上的發光二極體312，且該擴散板32具有一底面321與相對於該底面321的一出光面322，該底面321是面向該電路板311，該出光面322是面向該擴散片32。參閱圖2，在另一部分的實施形態中，該背光單元3包括一側入式的光源31、一用以接收該光源之光線的導光板35、一疊置於該導光板35上的擴散片33、及一位於該擴散片33之出光側的增亮膜34。該導光板35具有一面向該電路板311的入光面351與一連接於該入光面351的出光面352，該出光面352是面向該擴散片33。如圖3所示，將一顯示面板36設於該增亮膜34的出光側，即形成一顯示裝置。要說明的是，為了清楚顯示各元件的結構，因此各元件之間是互相分離，於實際使用時，各元件之間為緊密疊置的狀態，以下各實施例亦同。
參閱圖1及圖2，於本實施例中，該光學膜片2是設置於該擴散片33與該增亮膜34之間，且為雙面形成有微結構的稜鏡片。更詳細地說，該光學膜片2具有一入光側21，及一相反於該入光側21之出光側22，該入光側21是面向該擴散片33，該出光側22則面向該增亮膜34。該出光側22形成有複數出光微結構23，所述出光微結構23是呈凸出狀。該入光側21上形成有複數入光微結構24，其中，所述入光微結構24是錐狀結構。當所述發光二極體312的光線進入該光學膜片2的所述入光微結構24後，由於所述入光微結構24是具有多個側面的錐狀結構，所以不論是在X軸或是Y軸的方向皆能經由所述入光微結構24的多個側面將光線向外折射而產生分光效果，將所述發光二極體312的指向式光源均勻化。另外要說明的是，所述入光微結構24的錐狀結構，並不侷限於凹陷或凸起，同樣都可以使該光源31之光場更為展開，而在本實施例中其錐狀結構所採用的凹陷狀的設計，可以避免刮傷疊置於其下方的該擴散片33。
如圖4所示，每一所述入光微結構24為四角錐狀結構，具有四個側面241、一頂點P以及一中央線C，該中央線C垂直於該光學膜片2的該入光側21，且該頂點P位於該中央線C上，其中所述側面241以該頂點P為接合點且相鄰之邊緣互相接合而成為一複合表面。更詳細地說，定義該光學膜片2的延伸方向具有一X軸，及一垂直於該X軸的Y軸，所述入光微結構24在X軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第一光學面241a與一第二光學面241b，在Y軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第三光學面241c與一第四光學面241d，因此所述入光微結構24是呈對稱式金字塔狀。
由於每一所述入光微結構24具有第一至第四光學面241a~241d，因此當所述發光二極體312的光線進入該光學膜片2的所述入光微結構24後，不論是在X軸或是Y軸的方向皆能經由所述側面241將光線向外折射而產生分光效果，將所述發光二極體312的指向式光源均勻化。如圖5所示，相較於一般的背光模組(如虛線所示)，本較佳實施例(如實線所示)使用該光學膜片2能小幅度的降低中間視野角的亮度(也就是-40度至+40度之間的實線與虛線之間的面積較小)，同時卻能大幅度的提升兩側大視野角的亮度(也就是-40度至+40度之外的實線與虛線之間的面積較大)，使得光場的分佈變的更廣，亦適合用於車載設備，符合車載機種為了同時要讓駕駛座與副座同時觀看的目的而時常要求的特殊廣視角的需求。
參閱圖6，為本發明背光模組之第二較佳實施例，包含至少一光學膜片4，及一背光單元5。該背光單元5包括一光源51、一用以接收該光源51之光線的擴散板52、一位於該擴散板52之出光側的螢光膜53、及複數位於該螢光膜53之出光側的增亮膜54。於本實施例中，是將兩片光學膜片4疊置於該擴散板52與該螢光膜53之間。其中，該光源51為直下式光源並具有一電路板511、複數設置於該電路板511上的發光二極體512，及一覆蓋所述發光二極體的透光膠層513。所述發光二極體512為藍色光源，該螢光膜53是用來與所述發光二極體512搭配而將藍色光源轉化為白色光源。
參閱圖7，每一該光學膜片4包括一基材層41、一設置於該基材層41之一側的結構層42，及一設置於該基材層41之另一側的擴散粒子層43，該結構層42面向該擴散板52的一側形成有複數入光微結構44。其中，所述入光微結構44是呈錐狀結構，在本實施例中其錐狀結構是採用凸起設計，且是與該第一較佳實施例相同的對稱式金字塔狀，同樣都可以使該光源31之光場更為展開。
參閱圖6及圖7，於本實施例中，該光學膜片4除了透過所述入光微結構44的設計能達成將該光源51之光線更為展開之功效外，以符合車載機種為了同時要讓駕駛座與副座同時觀看的目的而時常要求的特殊廣視角的需求。該光學膜片4還能透過該擴散粒子層43能使穿過該結構層42與該基材層41的光線產生更佳的勻光效果，可以進一步勻化所述發光二極體512正上方的亮點區域以及縮小所述發光二極體512之間的暗影區域，減少熱點(hot spot)的現象產生，且本實施例將兩層所述光學膜片4疊置，具有加乘之功效。由於所述光學膜片4能大幅提升光線均勻度，因此可以縮短該光源51與該擴散板52之間所需要的混光距離，有利於整體結構之薄型化。同時，取消原本習知技術中時常在該透光膠層513上所用來支撐該擴散板52與其他光學膜片的填充材料(例如聚碳酸酯​Polycarbonate, PC) ，藉此降低材料成本，減少填充材料的堆疊厚度，也能有利於整體結構之進一步薄型化。
參閱圖8，為本發明背光模組之第三較佳實施例，包含一光學膜片6、一背光單元7，及一光柵層8。該背光單元7包括一光源71、一用以接收該光源71之光線的擴散片72，及一位於該擴散片72之出光側的螢光膜73。該光學膜片6是設置於該螢光膜73與該光柵層8之間。該螢光膜73同樣是用來將藍色光源轉化為白色光源。
其中，該光學膜片6具有一入光側61，及一相反於該入光側61之出光側62，該入光側61面向該螢光膜73，該出光側62面向該光柵層8。該入光側61上形成有複數入光微結構63，所述入光微結構63是錐狀結構。在本實施例中更進一步將錐狀結構採用凹陷狀的設計，以避免刮傷疊置於其下方的該螢光膜73。更詳細地說，如圖9所示，定義該光學膜片6的延伸方向具有一X軸，及一垂直於該X軸的Y軸，所述入光微結構63在X軸的方向具有斜率不同且為非對稱排列的一第一光學面631a與一第二光學面631b，在Y軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第三光學面631c與一第四光學面631d，因此所述入光微結構63為非對稱式金字塔狀。於圖9中，所述入光微結構63為連續排列，在某些實施例中，也可以是不連續排列，相鄰的入光微結構63之間以平面連接，以避免刮傷疊置於其下方的該螢光膜73。
如圖8所示，該光柵層8具有複數擋板81，及複數位於相鄰擋板81之間的透光部82，所述擋板81是沿著該X軸的方向間隔且傾斜設置，並沿著該Y軸的方向延伸。
當光線通過該光學膜片6後，除了可以藉由所述入光微結構63產生分光效果之外，非對稱式金字塔狀的設計還可以將光線的分光偏向特定方向，並且再配合該光柵層8的設置，光線會由該光柵層8的所述透光部82出光。因此只要調整所述擋板81的傾斜角度，就能改變光線透過該光柵層8後的出光方向，進而調整光場的分佈。如圖10所示，利用本較佳實施例之設計，能讓光線的出光方向偏向一側。
以應用於車載儀表板為例，由於儀表板上需要顯示的資訊眾多，其顯示區域通常為橫向延伸的矩形而非正方形，因此本實施例透過該光學膜片6的設計並配合該光柵層8，使光線偏向特定方向，例如朝向駕駛座方向提供行車訊息，以符合車用顯示設備之非對稱視野角需求。同時也能視使用環境的不同，調整所述光學面631a~631d的斜率以及該光柵層8之擋板81的傾斜方向與角度，以符合各種特殊視野角的要求。
綜上所述，本發明透過該光學膜片之入光微結構為對稱式或非對稱式金字塔狀的結構設計，因此當光線透過所述入光微結構時，在X軸及Y軸方向皆能將光線向外折射而產生分光效果，將指向性光源均勻化，以符合車載機種為了同時要讓駕駛座與副座同時觀看的目的而時常要求的特殊廣視角的需求。而非對稱式金字塔狀更能將光往特定方向偏移，例如朝向駕駛座方向提供行車訊息，以符合特殊視野角之需求，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2:光學膜片 21:入光側 22:出光側 23:出光微結構 24:入光微結構 241:側面 241a:第一光學面 241b:第二光學面 241c:第三光學面 241d:第四光學面 3:背光單元 31:光源 311:電路板 312:發光二極體 32:擴散板 321:底面 322:出光面 33:擴散片 34:增亮膜 35:導光板 351:入光面 352:出光面 36:顯示面板 4:光學膜片 41:基材層 42:結構層 43:擴散粒子層 44:入光微結構 5:背光單元 51:光源 511:電路板 512:發光二極體 513:透光膠層 52:擴散板 53:螢光膜 54:增亮膜 6:光學膜片 61:入光側 62:出光側 63:入光微結構 631a:第一光學面 631b:第二光學面 631c:第三光學面 631d:第四光學面 7:背光單元 71:光源 72:擴散片 73:螢光膜 8:光柵層 81:擋板 82:透光部 P:頂點 C:中央線 X、Y:軸向
圖1是一示意圖，為本發明背光模組之第一較佳實施例，其中，一光源為直下式光源； 圖2是一示意圖，為該第一較佳實施例之另一種形態，其中，該光源為側入式光源； 圖3是一示意圖，為本發明顯示裝置之較佳實施例； 圖4是一示意圖，說明一入光微結構為對稱式金字塔狀； 圖5是一曲線圖，說明本發明之光學膜片能降低中間視野角的亮度，同時提升兩側大視野角的亮度； 圖6是一示意圖，為本發明背光模組之第二較佳實施例； 圖7是一示意圖，說明該第二較佳實施例之光學膜片的結構； 圖8是一示意圖，為本發明背光模組之第三較佳實施例； 圖9是一示意圖，說明該第三較佳實施例之光學膜片的結構；及 圖10是一示意圖，說明該第三較佳實施例之出光角度模擬。
2:光學膜片
21:入光側
22:出光側
23:出光微結構
24:入光微結構
3:背光單元
31:光源
311:電路板
312:發光二極體
32:擴散板
321:底面
322:出光面
33:擴散片
34:增亮膜

Claims (8)

  1. 一種背光模組，包含：至少一光學膜片，具有一入光側，及一相反於該入光側之出光側，該入光側上形成有複數入光微結構，所述入光微結構是錐狀結構；及一背光單元，設置於該光學膜片之入光側，並包括一光源；其中，定義該光學膜片的延伸方向具有一X軸，及一垂直於該X軸的Y軸，所述入光微結構在X軸的方向具有斜率不同且為非對稱排列的一第一光學面與一第二光學面，在Y軸的方向具有斜率相同且為對稱排列的一第三光學面與一第四光學面，所述入光微結構為非對稱式金字塔狀。
  2. 如請求項1所述的背光模組，其中，該光學膜片之出光側形成有複數出光微結構，所述出光微結構是呈凸出狀。
  3. 如請求項2所述的背光模組，其中，該背光單元還包括一用以接收該光源之光線的擴散板，該光源具有一電路板，及複數設置於該電路板上的發光二極體，且該擴散板具有一底面與相對於該底面的一出光面，該底面是面向該電路板，該出光面是面向該光學膜片。
  4. 如請求項2所述的背光模組，其中，該背光單元還包括一用以接收該光源之光線的導光板，該光源具有一電路板，及複數設置於該電路板上的發光二極體，且該導光板具有一側面與 連接該側面的一出光面，該側面是面向該電路板，該出光面是面向該光學膜片。
  5. 如請求項1所述的背光模組，其中，該光學膜片包括一基材層、一設置於該基材層之一側的結構層，及一設置於該基材層之另一側的擴散粒子層，所述入光微結構是形成於該結構層上。
  6. 如請求項1所述的背光模組，其中，該背光模組還包含一位於該光學膜片之出光側的光柵層，該光柵層具有複數擋板，及複數位於相鄰擋板之間的透光部，所述擋板是沿著該X軸的方向間隔且傾斜設置，並沿著該Y軸的方向延伸。
  7. 如請求項5至6中任一項所述的背光模組，其中，該光源具有一電路板、複數設置於該電路板上的發光二極體，及一覆蓋所述發光二極體的透光膠層，所述發光二極體為藍色光源，該背光單元還包含一螢光膜，及一用以接收該光源之光線的擴散板或擴散片，該螢光膜是用來與所述發光二極體搭配而將藍色光源轉化為白色光源。
  8. 一種顯示裝置，包括如請求項1至請求項7中任一項所述的背光模組，及一設置於該背光模組上的顯示面板。
TW110126470A 2021-07-14 2021-07-19 背光模組及顯示裝置 TWI778715B (zh)

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