TWI810019B - 直下式背光模組 - Google Patents

Abstract

一種直下式背光模組，包含依序設置的一基板、一發光模組、一透明支撐層及一光學結構膜片，該發光模組具有複數個發光元件設置於該基板上，相鄰的兩個發光元件之間的距離介於4毫米至16毫米之間，該光學結構膜片具有一透明結構層設置在一透明基材層的相對二個表面的其中之一，該透明結構層朝向該發光模組的方向以內凹或凸出方式形成有複數個角錐結構呈陣列排列，相鄰的兩個角錐結構之間的距離小於0.08毫米，該等角錐結之間的排列相較於該等發光元件之間的排列緊密藉此讓光發元件發出的一個點光源形成多個點光源射出。

Description

直下式背光模組

本發明係關於一種能夠使用於車用環境，不需要印刷擴散片或二次光學透鏡就能擴大發光角度並滿足均光性的直下式背光模組。

一般直下式背光模組可以滿足高畫質、高亮度的需求，但是習用的直下式背光模組並無混光機制，且因為LED的發光角度有限，因此需要較多數量的LED及較長的距離來滿足均光性。而目前習用的技術還包含在直下式背光模組設置二次光學透鏡或是印刷擴散片來改善均光性的問題。

然而，使用二次光學透鏡的直下式背光模組必須滿足二次光學透鏡與光源需要一對一精確對位的條件，且二次光學透鏡無法適應在車用高溫、高濕及震動的環境；另外，使用印刷擴散片則會減少光學能量的利用率，反而增加車輛油、電的損耗。

因此，需要提供一種能夠運用於車用環境且在擴大發光角度的同時也能達到均光性的直下式背光模組。

基於上述缺失，本發明係關於一種能夠使用於車用環境，不需要印刷擴散片或二次光學透鏡就能擴大發光角度並滿足均光性的直下式背光模組。

根據本發明目的，提供一種直下式背光模組，包含依序設置的一基板、一發光模組、一透明支撐層及一光學結構膜片，該基板上設置有一電路佈局，該發光模組具有複數個發光元件設置於該基板上並電性連接於該電路佈局，相鄰的該兩發光元件之間的距離介於4毫米至16毫米之間，其中，該光學結構膜片具有一透明基材層及一透明結構層，該透明結構層設於該透明基材層的相對二個表面其中之一，該透明結構層朝向該發光模組的方向以內凹或凸出方式形成有複數個角錐結構呈陣列排列，相鄰的該兩角錐結構之間的距離小於0.08毫米。

其中該透明基材層的折射率為n1，其中n1滿足1.54≦n1≦1.68，該透明結構層的折射率為n2，其中n2滿足1.45≦n2≦1.58，其滿足下列條件：-0.25＜n1-n2＜0.25 。

其中各該角錐結構的斜面與底面具有一夾角θ，該夾角θ的角度為40°＜θ＜50°，且該等角錐結構的高度小於0.04毫米。

較佳的，該透明支撐層為透明膠層或空氣層。

較佳的，該發光模組還包含一反射層位於該透明支撐層級與該發光元件之間，該反射層為複數個反射杯對應設置於該等發光元件的出光面。

較佳的，該等角錐結構為三角錐結構或四角錐結構。

較佳的，該透明結構層設於該透明基材層相對遠離該發光模組的一表面，該透明結構層內凹形成該等角錐結構。

較佳的，該透明結構層設於該透明基材層相對靠近該發光模組的一表面，該透明結構層凸出形成該等角錐結構。

為了清楚說明本發明之具體實施方式、構造及所達成之效果，提供實施例並配合圖式說明如下：

請參閱圖1及圖2，繪示一種直下式背光模組，至少包含依序設置的一基板10、一發光模組、一透明支撐層20及一光學結構膜片25，該基板10上設置有一電路佈局，該發光模組具有複數個發光元件15呈陣列排列於該基板10上並電性連接於該電路佈局，相鄰的二個發光元件15之間的距離d介於4毫米至16毫米之間，該透明支撐層20設置於該發光模組上，該光學結構膜片25設置於該透明支撐層20上。該等發光元件15為多面發光體或單面發光體。

透明支撐層20的設置讓該發光模組與該光學結構膜片25之間保持一定距離，使發光模組發出的光線有足夠距離來形成如圖6所示的反射光路，且前述距離能夠較習用的直下式背光模組中LED與擴散片的距離更短。請參閱圖1為本發明直下式背光模組的第一實施態樣，於第一實施態樣中，該透明支撐層20是透明膠層，即在該發光模組與該光學結構膜片25之間塗佈有透明膠而形成透明膠層；請參閱圖2為本發明直下式背光模組的第二實施態樣，該透明支撐層20是空氣層，並在該發光模組與該光學結構膜片25之間放置一支撐元件21，而使該發光模組與該光學結構膜片25之間保持間隔一距離，進一步說明的是，該透明支撐層20必須是透光率大於90%的透明結構組成，藉此能夠取代擴散板或設有擴散材料的結構。

請參閱圖3為直下式背光模組的第三實施態樣，於第三實施態樣中，發光元件15為多面發光體，發光模組還具有一反射層18位於該透明支撐層20及該發光元件15之間，該反射層18為複數個反射杯181對應設置於該等發光元件15的出光面，該等發光元件15從側面發出的光線會先抵達反射杯181，再反射至透明支撐層20及光學結構膜片25，避免產生側向溢光的問題，加強畫面對比控制與能量利用。

進一步說明，於前述實施態樣中，該光學結構膜片25具有一透明基材層252及一透明結構層251，該透明結構層251頂面凹設有複數個角錐結構251a呈陣列排列，該等角錐結構251a的斜面與虛擬的底面具有一夾角θ，該夾角θ的角度為40°＜θ＜50°，且該等角錐結構251a的高度h小於0.04毫米。於本發明的實施態樣中，該角錐結構251a為四角錐結構，於其他實施態樣中該角錐結構251a可以是但不限於三角錐結構。

其中該透明基材層252的折射率為n1，其中n1介於1.54至1.68之間，該透明結構層251的折射率為n2，於前述實施態樣中，n2介於1.45至1.48之間或1.55至1.58之間，其滿足下列條件：-0.25＜n1-n2＜0.25。

進一步說明，於前述實施態樣中，該光學結構膜片25上的每一該角錐結構251a之間的距離小於0.08毫米，而該發光模組的每一該發光元件15之間的距離d介於4毫米至16毫米之間，該等角錐結構251a之間的排列相較於該等發光元件15之間的排列緊密，代表發光元件15與角錐結構251a不需要一對一對應設置，一個發光元件15可能對應到多個角錐結構251a，藉此讓發光元件15發出的光束經過該光學結構膜片25之後規律的形成多個光束而射出，進而擴大發光角度。換句話說，本發明的發光元件15與角錐結構251a不需要像二次透鏡一樣需要滿足發光元件15與二次透鏡的一對一對位配置的條件才能達到擴大發光角度的效果。

請參閱圖4，為本發明光學結構膜片25的一實施態樣示意圖，該透明結構層251凹設於該透明基材層252相對遠離該發光模組的一表面，並請一併參閱圖6，當直下式背光模組設置有前述的光學結構膜片25時，發光元件15所發出的光線射出透明支撐層20而抵達光學結構膜片25後，將反射至基板10，再反射至光學結構膜片25射出。從光學結構膜片25射出的光線在不同角度的發光強度分布如圖7B所示，請一併參閱圖7A為直下式背光模組未設置有光學結構膜片25所產生的發光分布圖，由圖式中可以明顯看出，當直下式背光模組設置有前述的光學結構膜片25時所產生的發光角度相較習用的直下式背光模組所產生的發光角度廣，也就是說，該光學結構膜片25可以擴大發光角度。

參閱圖8A為習用直下式背光模組使用單個LED所產生的光型圖，其顯示為單一點光源的發光效果；請參閱圖8B為本發明直下式背光模組，同樣使用單個LED並設置有前述的光學結構膜片25所產生的光型圖，透過光學結構膜片25能產生等同四個點光源的發光效果。進一步說明的是，圖8B的四個發光強度總和與圖8A的發光強度總和相等，換句話說，當直下式背光模組設置有光學結構膜片25時，能夠將單一光源產生類似多個光源的發光效果，並且不會減弱光線的強度。因此，本發明的發光模組內建的發光元件15數量可以減少，有助於降低成本。

請參閱圖5，為本發明光學結構膜片25的另一實施態樣示意圖，該透明結構層251凸設於該透明基材層252相對靠近該發光模組的一表面，當直下式背光模組設置有前述的光學結構膜片25時，發光元件15所發出的光線射出透明支撐層20抵達光學結構膜片25後，將反射至基板10，再反射至光學結構膜片25穿透射出，其光線射出後產生的發光分布與發光光型同樣如圖7B及圖8B所示。換句話說，不論該透明結構層251凹設在該透明基材層252相對遠離發光模組的表面，或凸設在該透明基材層252相對靠近該發光模組的表面，直下式背光模組來說所產生的發光分布與發光光型是相同的，同樣都能夠達到將單點光源等效形成多點光源，以及擴大發光角度的效果。

10:基板 15:發光元件 18:反射層 181:反射杯 20:透明支撐層 21:支撐件 25:光學結構膜片 251:透明結構層 251a:角錐結構 252:透明基材層 θ:夾角 h:高度 d:距離

圖1是本發明直下式背光模組的第一實施態樣示意圖。

圖2是本發明直下式背光模組的第二實施態樣示意圖。

圖3是本發明直下式背光模組的第三實施態樣示意圖。

圖4是本發明直下式背光模組的光學結構膜片的一實施態樣示意圖。

圖5是本發明直下式背光模組的光學結構膜片的另一實施態樣示意圖。

圖6是本發明直下式背光模組的光線路徑示意圖。

圖7A是直下式背光模組未設有光膜結構膜片產生的發光分布圖。

圖7B是直下式背光模組設有光膜結構膜片產生的發光分布圖。

圖8A是直下式背光模組未設有光膜結構膜片產生的發光光型圖。

圖8B是直下式背光模組設有光膜結構膜片產生的發光光型圖。

10:基板

15:發光元件

20:透明支撐層

25:光學結構膜片

251:透明結構層

252:透明基材層

d:距離

Claims (10)

1. 一種直下式背光模組，包含依序設置的一基板、一發光模組、一透明支撐層及一光學結構膜片，該基板上設置有一電路佈局，該發光模組具有複數個發光元件設置於該基板上並電性連接於該電路佈局，相鄰的該兩發光元件之間的距離介於4毫米至16毫米之間，其中，該光學結構膜片具有一透明基材層及一透明結構層，該透明結構層設置於該透明基材層的相對二個表面其中之一，該透明結構層朝向該發光模組的方向以內凹或凸出方式形成有複數個角錐結構呈陣列排列，相鄰的該兩角錐結構之間的距離小於0.08毫米。
2. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該透明基材層的折射率為n1，其中n1滿足1.54≦n1≦1.68，該透明結構層的折射率為n2，其中n2滿足1.45≦n2≦1.58，其滿足下列條件：-0.25＜n1-n2＜0.25。
3. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中各該角錐結構的斜面與底面具有一夾角θ，該夾角θ的角度為40°＜θ＜50°。
4. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該等角錐結構的高度小於0.04毫米。
5. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該透明支撐層為一透明膠層或一空氣層。
6. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該發光模組還包含一反射層位於該透明支撐層及該等發光元件之間。
7. 如請求項6所述之直下式背光模組，其中該反射層為複數個反射杯對應設置於該等發光元件的出光面。
8. 如請求項1至6其中任一項所述之直下式背光模組，其中該等角錐結構為三角錐結構或四角錐結構。
9. 如請求項8所述之直下式背光模組，其中該透明結構層設於該透明基材層相對遠離該發光模組的一表面，該透明結構層內凹形成該等角錐結構。
10. 如請求項8所述之直下式背光模組，其中該透明結構層設於該透明基材層相對靠近該發光模組的一表面，該透明結構層凸出形成該等角錐結構。