TWI785631B

TWI785631B - 背光模組

Info

Publication number: TWI785631B
Application number: TW110120053A
Authority: TW
Inventors: 陳明倫; 田堃正; 林義文; 陳政傳
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-01
Also published as: TW202248728A; US11796153B2; US20220390087A1; CN114002881B; CN114002881A

Abstract

本發明揭示一種背光模組。背光模組包括光源陣列、反射片模組以及光學膜片。光源陣列包括多個光源，透過光源內部的透鏡單元使得光源所發出之光線可透過透鏡單元折射得到特定的出光角度和均勻度；反射片模組包括多個反射單元，每一反射單元包括平面部、第一牆部以及角落牆部，彼此以不同的高度差能達到光源呈現出較少暗影和對比率較佳之顯示效果。

Description

背光模組

本發明係關於一種背光模組；具體而言，本發明係關於一種調整出光分佈的背光模組。

現今的背光模組技術大致分為直下式與側入式兩種，其中直下式技術是把多枚光源(例如：發光二極體)排成陣列，放在擴散片及液晶顯示器的背側，以提供光源亮度均勻的背光。直下式背光模組一直被廣為運用在家用、工作場合中所用之顯示裝置，是液晶顯示裝置目前的發展趨勢之一。然以發光二極體作為光源為例，礙於現有技術在光學上的限制，亮度的提升會造成整體背光模組的出光輝度不均勻。

若欲改善背光模組輝度不均勻的問題，現有技術是透過多層光學膜（Multilayer Optical Film, MOF）和反射片搭配來提升背光模組的光源輝度均勻化，然而此技術卻也造成了製造成本的提升及設計與製造上的負擔。

因此，本發明提出一種背光模組，將光源陣列搭載由多個反射單元組成的反射片模組，每一反射單元具有平面部、第一牆部以及角落牆部，以平面部為基準，而將第一牆緣以及角落牆緣設計成具有不同高度的設計，藉此可降低特定方向光線過亮以及特定方向光線不足的情形問題。

具體而言，背光模組包括有光源陣列及反射片模組。光源陣列包括多個光源分別沿第一方向及第二方向排列；反射片模組具有多個反射單元分別沿第一方向及第二方向排列並分別與該些光源關聯。每一反射單元具有平面部、第一牆部及角落牆部。與反射單元關聯之光源係設置於平面部；第一牆部自平面部朝向第一方向延伸並相對平面部抬升；角落牆部鄰接於第一牆部，並於朝遠離平面部且介於第一方向及第二方向間之第三方向延伸時相對平面部抬升。若以平面部為基準，第一牆部遠離平面部之第一牆緣具有第一高度，角落牆部遠離平面部之角落牆緣具有第二高度，且第二高度不小於第一高度。

為更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下通過特定的具體實施例並配合圖1至圖5以說明本發明所公開的光源、背光單元及其背光模組的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。

附圖中，為了清楚說明，所示者均為簡化示意圖，用以示意本發明的基本架構。因此，附圖中所顯示結構並非依實際實施的形狀與尺寸比例會至。例如，為方便說明，放大了特定元件的尺寸。此外，應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

以下配合圖1至圖2說明本發明第一實施例的背光模組100。其包括光源陣列1及反射片模組2。首先，請參閱圖1，光源陣列1包括多個光源11，且多個光源11分別沿第一方向L1及第二方向L2排列。第一方向L1與第二方向L2彼此不平行且較佳係相互垂直，但亦可彼此以非直角的角度相交。在本實施例中，光源11具有發光單元12與透鏡單元13。透鏡單元13能分別設置於發光單元12上。本實施例中，發光單元12例如為發光二極體，透鏡單元13可以透明材料（例如：壓克力）射出成形製成，然而，本發明不限於此。

反射片模組2具有多個反射單元21。多個反射單元21分別沿第一方向L1及第二方向L2排列，並分別與光源11有所關聯。在本實施例中，關聯的可能狀況包含每一光源11能分別設置在反射單元21上、光源11產生的光線主要透過反射單元21反射或其他結構或光學上的關聯性。每一反射單元21具有平面部211、第一牆部212以及角落牆部213。其中，平面部211具有開孔22，且開孔22能容置光源11，並藉以連接光源11與平面部211。在本實施例中，如圖1及圖2所示，與反射單元21關聯之光源11係穿過開孔22設置，並部分突出於平面部211上。

依上所述，本實施例中，各反射單元21的開孔22也分別沿第一方向L1及第二方向L2排列組成。因開孔22能容納光源11的關係，使得各光源11分別沿平行於反射片模組2的第一方向L1以及第二方向L2排列。本實施例中，平面部211可以是開孔22的設計以容納光源11，或是將平面部211設計成凹槽以容置光源11。

如圖1及圖2所示，第一牆部212係自平面部211朝向第一方向L1延伸並相對平面部211抬升，也就是說，第一牆部212不平行於平面部211。具體而言，第一牆部212在平行平面部211越接近平面部211的部分，在垂直平面部211的方向上也越接近平面部211，反之亦然。在本實施例中，如圖1所示，反射片模組2進一步包括第二牆部214。第二牆部214係自平面部211朝向第二方向L2延伸並相對平面部211抬升，且第二牆部214不平行於平面部211。具體而言，第二牆部214在平行平面部211越接近平面部211的部分，在垂直平面部211的方向上也越接近平面部211，反之亦然。

如圖1所示，角落牆部213鄰接於第一牆部212，並於朝遠離平面部211且介於第一方向L1及第二方向L2間之第三方向L3延伸時相對平面部211抬升，也就是說，角落牆部213不平行於平面部211。具體而言，角落牆部213在平行平面部211越接近平面部211的部分，在垂直平面部211的方向上也越接近平面部211，反之亦然。角落牆部213的兩側邊分別連接於第一牆部212及第二牆部214，以共同圍設於光源11的部分外圍。在本實施例中，第一牆部212可位於在第一方向L1的相鄰光源11之間；第二牆部214可位於在第二方向L2的相鄰光源11之間；角落牆部213可位於在第三方向L3的相鄰光源11之間。

從另一個方面來看，以單一反射單元21來看，第一牆部212係設於平面部211在第一方向L1正向或反向的外側；第二牆部214係設於平面部211在第二方向L2正向或反向的外側；角落牆部213係設於平面部211在第三方向L3正向或反向的外側。第三方向L3為在第一方向L1及第二方向L2之間的方向。此外，在本實施例中，第一牆部212與第二牆部214分別與平面部211的一側連接，而角落牆部213分別與第一牆部212與第二牆部214連接，但未與平面部211連接，但不以此為限。

請同時參閱圖3，圖3為背光模組100的實施例剖面圖。以平面部211為基準之面，第一牆部212遠離平面部211之第一牆緣212a具有第一高度H1。其中，以平面部211為基準，第二牆部214遠離平面部211之第二牆緣214a具有第一高度H1。本實施例中，第一牆部212與第二牆部214為相同部件，且具有相同的第一高度H1，然而，本發明不限於此，第一牆部212與第二牆部214可分別具有不同的高度。在本實施例中，第一牆緣212a及第二牆緣214a分別係指第一牆部212及第二牆部214遠離平面部211的端緣，且第一牆緣212a及第二牆緣214a分別用於與相鄰的反射單元21相鄰接。

另一方面，以平面部211為基準，角落牆部213遠離平面部211之角落牆緣213a具有第二高度H2，且第二高度H2不小於第一高度H1。角落牆緣213a係為遠離平面部211的外側端緣，且供與相鄰的反射單元21相鄰接。在本實施例中，角落牆緣213a係包含角落牆部213不與第一牆部212及第二牆部214相接的外側端緣，而第二高度H2較佳係為整個角落牆緣213a上最高的高度，例如角落尖點的高度。另外，光源11具有第三高度H3，且第二高度H2不小於第三高度H3不小於第一高度H1。藉由本發明設計第一牆部212、角落牆部213及光源11不同的高度能達到光源11發射光線時呈現較少暗影、對比率較佳之顯示效果。

本發明背光模組100進一步包含光學膜片3。光源陣列1設置於反射片模組2與光學膜片3之間，光學膜片3係朝向反射片模組2的平面部211。在一實施例中，光學膜片3係平行於平面部211。其中，光學膜片3的底面與平面部211之間間隔混光距離H，且混光距離H和第二高度H2之間符合以下關係式：0.4*H≤H2≤0.8*H。另外，光源11在第一方向L1或是第二方向L2上，與相鄰之光源11之間具有間距P，且混光距離H和間距P之間符合以下關係式：0.125≤ H/P≤0.17。本發明較佳實施例中，混光距離H值較佳為10（mm），以呈現較佳的光場。上述混光距離H/間距P比值之效果係依據光源11之型號、模組設計、輝度等特性，以及透鏡單元13之構造及材質等特性相應變化，因此在這並不限定於特定數值。

請參閱圖4，為光源11在垂直於平面部方向上的徑向剖面實施例示意圖。在本實施例中，光源11的透鏡單元13進一步包含本體131、透鏡底面132以及透鏡頂面133。在此實施例中，透鏡底面132及透鏡頂面133均為圓形平面；然而在不同實施例中，透鏡底面132及透鏡頂面133亦可均為六角形或其他多邊形；亦可透鏡底面132為圓形而透鏡頂面133為六角形或相反設置。透鏡頂面133較佳係小於透鏡底面132，且參閱圖2本發明實施例之透鏡單元13立體圖其外觀為上寬下窄的柱體，接著參閱圖4可看出本實施例之透鏡單元13在截面上的形狀為梯形。

透鏡單元13較佳係由透明的材質形成，例如透明塑料或玻璃；然而在不同實施例中，透鏡單元13亦可由透光之材質形成，其中亦可依不同設計需求而包含不同種類的粒子等內含物。舉例而言，透鏡單元13可為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等高折射率及透光率高的材質，使得從光源11所發出之光可藉由透鏡單元13折射得到特定的出光角度和均勻度。

在圖4所示之實施例中，透鏡底面132至少部分內凹入本體131以形成入光面134，入光面134圍設出用以容置發光單元12的容置空間135。透鏡頂面133至少部分內凹入本體131以形成出光面136，出光面136相對於入光面134。透鏡頂面133與透鏡底面132係為明顯區隔之不同面。例如，透鏡頂面133實質上與透鏡底面132平行分佈。

其中，當出光面136突向入光面134的部分具有粗糙區域R。例如粗糙區域R相較於出光面136之其他區域高密度匯集。粗糙區域R末端形成尖端突點R1，且粗糙區域R在與平面部211平行之虛擬平面之投影範圍具有第一最大寬度A。其中，在垂直平面部211之虛擬徑向截面上，如圖4所示之截面，出光面136之頂緣1361(例如入光面136與透鏡頂面133之交界處)與粗糙區域R之邊緣位置連線與平面部211夾第一夾角C，第一夾角C介於29度至37度之間。另外，粗糙區域R具有平均粗糙度（Ra），且

，粗糙區域R具有材料霧度值（Z），且

。

容置空間135在平面部211所在平面之投影範圍具有第二最大寬度B，且第一最大寬度A小於等於第二最大寬度B。在虛擬徑向截面上，如圖4所示之截面，入光面134突向出光面136之中心與粗糙區域R邊緣於入光面134上之投影位置連線與平面部211夾第二夾角D，且第二夾角D不小於第一夾角C。藉由調整出光面136及容置空間135之設計，可使產生之發射光場之中央具有預期之光均勻度。

請參閱圖5，為本發明第四實施例的光源11剖面，與本發明第三實施例差別在於，當出光面136突向入光面134的部分具有平坦區域F。平坦區域F係平行於平面部211，並在平面部211所在平面之投影範圍具有第三最大寬度A’。在垂直平面部211之虛擬徑向截面上，如圖5所示之截面，出光面136之頂緣1361(例如入光面136與透鏡頂面133之交界處)與平坦區域F之邊緣連線與平面部211夾第三夾角C’，第三夾角C’介於33度至45度之間。本實施例中，平坦區域F可為平面或是與平坦區域F邊緣的切線為小於等於20度之曲面。

容置空間135在平面部211所在平面之投影範圍具有第四最大寬度B’，且第三最大寬度A’不大於第四最大寬度B’。在如圖5所示之虛擬徑向截面上，入光面134突向出光面136之中心與平坦區域F邊緣於入光面134上之投影位置連線與平面部夾第四夾角D’，且第四夾角D’不小於第三夾角C’。藉由調整出光面136及容置空間135之設計，可使產生之發射光場之中央具有預期之光均勻度。

根據上述實施例所述之光源、背光單元及其背光模組，可具有發射光時較少暗影、對比率較佳之顯示效果。藉由這樣的顯示效果，整體顯示之均勻度及品質均得以改善，進而提升了使用者或觀看者的使用體驗或效果。

文中所述僅為本發明之一些較佳實施例。應注意的是，在不脫離本發明之精神與原則下，本發明可進行各種變化及修改。所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，本發明由所附申請專利範圍所界定，且在符合本發明之意旨下，各種可能置換、組合、修飾及轉用等變化皆不超出本發明由所附申請專利範圍所界定之範疇。

100:背光模組 1:光源陣列 11:光源 12:發光單元 13:透鏡單元 131:本體 132:透鏡底面 133:透鏡頂面 134:入光面 135:容置空間 136:出光面 1361頂緣 2:反射片模組 21:反射單元 211:平面部 212:第一牆部 212a:第一牆緣 213:角落牆部 213a:角落牆緣 214:第二牆部 214a:第一牆緣 22:開孔 3:光學膜片 L1:第一方向 L2:第二方向 L3:第三方向 H1:第一高度 H2:第二高度 H3:第三高度 H:混光距離 P:間距 R:粗糙區域 R1:尖端突點 A:第一最大寬度 C:第一夾角 B:第二最大寬度 D:第二夾角 F:平坦區域 A’:第三最大寬度 C’:第三夾角 B’:第四最大寬度 D’:第四夾角

圖1為背光模組的實施例立體示意圖。圖2為背光單元的實施例立體示意圖。圖3為背光模組的實施例剖面示意圖。圖4為光源的實施例剖面示意圖。圖5為光源的另一實施例剖面示意圖。

100:背光模組

1:光源陣列

11:光源

12:發光單元

13:透鏡單元

2:反射片模組

21:反射單元

211:平面部

212:第一牆部

213:角落牆部

214:第二牆部

22:開孔

3:光學膜片

L1:第一方向

L2:第二方向

L3:第三方向

Claims

一種背光模組，其包括：一光源陣列，該光源陣列包括多個光源分別沿一第一方向及一第二方向排列；以及一反射片模組，其具有多個反射單元分別沿該第一方向及該第二方向排列並分別與該些光源關聯，每一該反射單元具有：一平面部，其中與該反射單元關聯之該光源係設置於該平面部；一第一牆部，自該平面部朝向該第一方向延伸並相對該平面部抬升；以及一角落牆部，鄰接於該第一牆部，並於朝遠離該平面部且介於該第一方向及該第二方向間之一第三方向延伸時相對該平面部抬升；其中，以該平面部為基準，該第一牆部遠離該平面部之一第一牆緣具有一第一高度，該角落牆部遠離該平面部之一角落牆緣具有一第二高度，且該第一高度小於該第二高度。
如請求項1所述的背光模組，其中，該光源具有一發光單元與一透鏡單元，該透鏡單元分別設置於該發光單元上。
如請求項1所述的背光模組，其中，該平面部具有一開孔，該開孔能容置該光源係容納於開孔中。
如請求項1所述的背光模組，其中，該反射片模組進一步包括一第二牆部，自該平面部朝向該第二方向延伸並相對該平面部抬升。
如請求項4所述的背光模組，其中該角落牆部以不同側邊分別與該第一牆部及該第二牆部鄰接。
如請求項1所述的背光模組，進一步包含：一光學膜片，該光源陣列設置於該反射片模組與該光學膜片之間，該光學膜片係朝向反射片模組的該平面部，且該光學膜片係平行於該平面部；以及其中，該底面與該平面部之間間隔一混光距離，且符合以下關係式：0.4*H
H2
0.8*H；其中關係式中H為該混光距離，H2為該第二高度。
如請求項6所述的背光模組，其中，每一該光源在該第一方向上與相鄰之該光源之間具有一間距，且該間距及該混光距離之間符合以下關係式：0.125
H/P
0.17；其中關係式中H為該混光距離，P為該間距。
如請求項1所述的背光模組，其中至少部分該角落牆部係位於在該第三方向上相鄰的二該光源之間。
如請求項1所述的背光模組，該光源具有一發光單元與一透鏡單元，該透鏡單元進一步包含：一本體；一透鏡底面，該透鏡底面至少部分內凹入該本體以形成一入光面，該入光面圍設出用以容置該發光單元的一容置空間；以及一透鏡頂面，該透鏡頂面至少部分內凹入該本體以形成一出光面，該出光面相對於該入光面；其中，該出光面突向該入光面的部分具有一粗糙區域；該粗糙區域在該平面部所在平面之投影範圍具有一第一最大寬度；該容置空間在該平面部所在平面之投影範圍具有一第二最大寬度，且該第一最大寬度不大於該第二最大寬度。
如請求項9所述的背光模組，其中，在垂直該平面部之一虛擬徑向截面上，該出光面之一頂緣與該粗糙區域之邊緣連線與該平面部夾一第一夾角，該第一夾角介於29度至37度之間。
如請求項10所述的背光模組，其中，在該虛擬徑向截面上，該入光面突向該出光面之中心與該粗糙區域邊緣於該入光面上之投影位置連線與該平面部夾一第二夾角，且該第二夾角不小於該第一夾角。
如請求項9所述的方法，其中，該粗糙區域具有一平均粗糙度(Ra)，且0.3μm
Ra
1.5μm。
如請求項9所述的方法，其中，該粗糙區域具有一材料霧度值(Z)，且5%
Z
90%。
如請求項1所述的背光模組，該光源具有一發光單元與一透鏡單元，該透鏡單元進一步包含：一本體；一透鏡底面，該透鏡底面至少部分內凹入該本體以形成一入光面，該入光面圍設出用以容置該發光單元的一容置空間；以及一透鏡頂面，該透鏡頂面至少部分內凹入該本體以形成一出光面，該出光面相對於該入光面；其中，該出光面突向該入光面的部分具有一平坦區域，該平坦區域係平行於該平面部；該平坦區域在該平面部所在平面之投影範圍具有一第三最大寬度；該容置空間在該平面部所在平面之投影範圍具有一第四最大寬度，且該第三最大寬度不大於該第四最大寬度。
如請求項14所述的背光模組，其中，在垂直該平面部之一虛擬徑向截面上，該出光面之一頂緣與該平坦區域之邊緣連線與該平面部夾一第三夾角，該第三夾角介於33度至45度之間。
如請求項14所述的背光模組，其中，在該虛擬徑向截面上，該入光面突向該出光面之中心與該平坦區域邊緣於該入光面上之投影位置連線與該平面部夾一第四夾角，且該第四夾角不小於該第三夾角。
如請求項14所述的背光模組，其中該平坦區域上任一點之一虛擬切面與該平面部形成之夾角小於等於20度。