TWM523875U - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本創作係關於一種背光模組；具體而言，本作係關於一種背光模組，其係使用具有多個出光孔的光學調控膜。

近年來，液晶顯示裝置的技術漸趨成熟。隨著消費者的喜好及要求增加，液晶顯示裝置也逐漸走向薄型化。為求達到薄型化的目的，液晶顯示裝置的各組成部分均需進行厚度的縮減，例如顯示面板、光學膜片及背光模組。其中背光模組因需要混光空間，所需要的厚度通常較大，因此也成了主要進行厚度縮減的目標。

圖1所示為習知一種直下式背光模組。如圖1所示，背光模組包含燈箱9、光源8以及洞片3。洞片3係可由支撐柱5所支撐，而大致將燈箱9分隔為下層空間S1與上層空間S2，其中光源8設置於燈箱9內的下層空間S1；光源8產生的光經洞片3入射至上層空間S2。進一步而言，洞片3的出光進入上層空間S2混光。此外，擴散板2與洞片3間隔該上層空間S2而相對設置，提高出光的均勻度。

為了進一步提升顯示裝置的廣色域表現能力，傳統上會採用藍光發光二極體作為光源8，而在光源8的上方加設量子點(Quantum Dot)膜片7，以激發出較廣色域的白光。然而由於下層空間S1的高度有限，量子點 膜片7與光源8的距離很接近，因此需在短距離內承受光源8的高能量。然而量子點膜片7並無法承受如此的高能量，從而造成使用壽命縮減，而使整體背光模組不符使用需求。

本創作之目的在於提供一種背光模組，具有較長的使用壽命。

本創作之另一目的在於提供一種背光模組，可提供廣色域之色彩表現。

背光模組包含光源模組、光學調控膜、波長轉換單元及強度弱化單元。光源模組包含至少一光源。光學調控膜設置於光源模組上方並具有複數出光孔。光學調控膜朝向光源之一面具有反射效果，當光源產生的光線抵達光學調控膜上未設有出光孔的部分，即可被反射(至少部分反射)回光源模組後於其他位置出光，因此可分配光源產生之光線於不同位置之出光孔穿射而出。波長轉換單元係設置於光學調控膜及光源之間。當光源產生的光線抵達波長轉換單元時，至少部分光線之波長為波長轉換單元所改變。

強度弱化單元設置於波長轉換單元及光源之間。光源及強度弱化單元在波長轉換單元上之垂直投影範圍至少部分重疊。藉由此一設置，光源產生的光線中，至少部分會在抵達波長轉換單元前先抵達強度弱化單元。強度弱化單元係以反射、散射、折射或吸收等方式，或以上方式之組合，降低通過強度弱化單元光線之強度，從而降低直射後方波長轉換 單元的光線強度，以提高波長轉換單元的使用壽命。

100‧‧‧光源模組

110‧‧‧光源

130‧‧‧載板

150‧‧‧光場中軸

170‧‧‧側牆

190‧‧‧反射面

300‧‧‧光學調控膜

310‧‧‧出光孔

330‧‧‧遮蔽區域

350‧‧‧輔助出光孔

400‧‧‧擴散板

500‧‧‧波長轉換單元

600‧‧‧空氣層

610‧‧‧膠材

700‧‧‧強度弱化單元

圖1為傳統背光模組之示意圖；圖2為本創作背光模組之實施例元件爆炸圖；圖3為背光模組之實施例剖視圖；圖4為強度弱化單元之實施例光穿透率分佈示意圖；圖5為背光模組之另一實施例剖視圖；圖6為背光模組之另一實施例剖視圖；圖7為背光模組之另一實施例剖視圖；圖8為背光模組之另一實施例剖視圖；圖9A為光學調控膜之實施例示意圖；圖9B為光學調控膜之另一實施例示意圖。

本創作係提供一種背光模組，較佳係供使用於顯示裝置中，以提供顯示裝置所需之背光。然而在不同實施例中，本創作之背光模組亦可與其他需要背光源之裝置組合，以提供所需之背光。

本創作的背光模組，如圖2所示，包含光源模組100、光學調控膜300、波長轉換單元500及強度弱化單元700。光源模組100包含至少一光源110；當具有複數個光源110時，光源110較佳係以行列矩陣之形式排列，如圖2所示。此外，光源模組100較佳另包含載板130供承載光源110。在較佳實施例中，光源110包含藍光發光二極體，但不以此為限。光學調控膜300 設置於光源模組100上方並具有複數出光孔310。在本實施例中，出光孔310係以穿孔的形式設置；然而在不同實施例中，出光孔310亦可以為未貫穿的凹孔。光學調控膜300朝向光源110之一面具有反射效果，當光源110產生的光線抵達光學調控膜300上未設有出光孔310的部分，即可被反射(至少部分反射)回光源模組100後再由載板130或其上反射板/層反射至其他位置出光，因此可分配光源110產生之光線於不同位置之出光孔310穿射而出。如此即可藉由調整出光孔310在光學調控膜300上不同位置的密度及大小以改變不同位置上的單位面積開口率，來分配光源110產生的光線。光學調控膜300上方一定距離處可再設有擴散板400或其他光學膜片，但並非一定需要設置。

如圖2所示，波長轉換單元500係設置於光學調控膜300及光源110之間，且較佳位於光源110的正上方，亦即在光源110出光的正向上。以較佳實施例而言，波長轉換單元500可形成為片狀結構，而以貼附或鍍膜等方式設置於光學調控膜300朝向光源110之一面。波長轉換單元500可形成為圓形、矩形或多邊形的片狀結構，然本實施例並不以此為限。波長轉換單元500較佳為量子點(Quantum Dot)膜片，亦即佈設有量子點的光學膜；然而在不同實施例中，亦可以其他有機或無機的螢光轉換材料作為波長轉換單元500，例如含有硫化物螢光粉的膜片。當光源110產生的光線抵達波長轉換單元500時，至少部分光線之波長為波長轉換單元500所改變。在本實施例中，藍光發光二極體產生的光線即可經由波長轉換單元500之轉換，而混合出具有較廣色域之白光。

強度弱化單元700設置於波長轉換單元500及光源110之間。 如圖2及圖3所示，強度弱化單元700亦可形成為片狀結構，而貼附於波長轉換單元500朝向光源110之一面上。另如圖3所示，光源110及強度弱化單元700在波長轉換單元500上之垂直投影範圍至少部分重疊。藉由此一設置，光源110產生的光線中，至少部分會在抵達波長轉換單元500前先抵達強度弱化單元700。強度弱化單元700較佳係以反射、散射、折射或吸收等方式，或以上方式之組合，降低通過強度弱化單元700光線之強度，從而降低直射後方波長轉換單元500的光線強度，以提高波長轉換單元500的使用壽命。

在圖3所示之實施例中，光源110之出光光場均有光場中軸150。光場中軸150較佳係指光源110的光場中強度最高的位置，通常即為垂直光源110出光面且通過出光面中央的軸線。如圖3所示，波長轉換單元500及強度弱化單元700均為光場中軸150所通過，且光場中軸150較佳係通過波長轉換單元500及強度弱化單元700在平行於光學調控膜300一面上的形心位置。藉由此一設計，即可將光源110所產生的光線中強度最大的部分以強度弱化單元700予以弱化，以保護波長轉單元500。

以圖3所示之實施例而言，強度弱化單元700之光穿透率介於10%至40%之間，或者強度弱化單元700的反射率介於60%至90%之間。如圖3所示，由於強度弱化單元700具有高反射率，因此在光場中軸150附近的光線將大部分被反射至其他位置，而不會直射波長轉換單元500的中心。以實驗結果而言，本實施例約可將整體背光亮度降至50%的時間延長7至10倍以上。在本實施例中，承載光源110的載板130上並包含有反射面190，其係可以為設置於載板130上的反射片的上表面或塗佈於載板130上的反射層的上表面。當載板130本身材質具高光反射性時，反射面190亦可以是載板130本 身的上表面。強度弱化單元700之中心位置(即上述形心位置)至強度弱化單元700最近邊緣的距離R小於反射面190至光學調控膜300的距離H。強度弱化單元700可形成為圓形、矩形或多邊形的片狀結構，然本實施例並不以此為限。以本實施例為例，強度弱化單元700較佳係形成為圓形的片狀結構，因此距離R即為強度弱化單元700的半徑，而距離H較佳係指光源110出光面至光學調控膜300朝向光源110之一面間的距離。在本實施例中，波長轉換單元500的面積係大於強度弱化單元700的面積，因此在強度弱化單元700降低光場中軸150附近的光學強度後，仍有部分的光線可由光源110直射波長轉換單元500，以兼顧波長轉換效率及光學品味。

在圖3所示的實施例中，強度弱化單元700在不同的位置上較佳具有相同的光穿透率或反射率。然而在另一實施例中，如圖4所示，強度弱化單元700的光穿透率可由中心位置朝邊緣遞增，例如由10%漸增至40%。此外，光穿透率較佳可以先緩後急的趨勢由中心朝邊緣增加，以提高在光線中軸150附近對於波長轉換單元500的保護效果，又兼顧波長轉換效率及光學品味。

在圖5所示之實施例中，係以擴散膜或擴散板作為強度弱化單元700，其中可包含有複數擴散粒子，以對光線產生散射或反射的效果。在本實施例中，強度弱化單元700的霧度大於90%，並較佳搭配介於65%至75%之間的光穿透率，以取得較平衡的保護效果及光學品味。以實驗結果而言，本實施例約可將整體背光亮度降至50%的時間延長2至3倍以上。另如圖5所示，在本實施例中，強度弱化單元700可完全覆蓋於波長轉換單元500朝向光源110之一面上。由於強度弱化單元700相較於前一實施例具有較高的 光穿透率，因此可維持較好的光學品味。

在圖6所示之實施例中，係以增光稜鏡片作為強度弱化單元700，其上可設置有複數微結構，以對光線產生折射的效果。在本實施例中，強度弱化單元700的折射率較佳介於1.5至1.6之間，以取得較平衡的保護效果及光學品味。以實驗結果而言，本實施例約可將整體背光亮度降至50%的時間延長2至3倍以上。另如圖6所示，在本實施例中，強度弱化單元700可完全覆蓋於波長轉換單元500朝向光源110之一面上。由於強度弱化單元700相較於前一實施例具有較高的光穿透率，因此可維持較好的光學品味。

除前述以反射膜、擴散膜或增光稜鏡片作為強度弱化單元之實施例外，反射膜、擴散膜或增光稜鏡片亦可以混合或組合的方式形成強度弱化單元。例如可以反射膜作為強度弱化單元之中央部分，而以擴散膜或增光稜鏡片作為強度弱化單元的邊緣部分。

圖7所示為本創作之另一實施例。在本實施例中，強度弱化單元700及波長轉換單元500間夾有空氣層600，且空氣層600及強度弱化單元700在波長轉換單元500上之垂直投影範圍至少部分重疊。較佳而言，空氣層600亦為光場中軸150所通過。具體而言，如圖7所示，膠材610分佈於強度弱化單元700及波長轉換單元500間，以黏合強度弱化單元700於波長轉換單元500上。膠材610較佳係沿著強度弱化單元700的邊緣分佈，並圍繞空氣層600之部分或全部。藉由膠材610的設置，即可在強度弱化單元700及波長轉換單元500間間隔出空氣層600。膠材610較佳係為光學膠，以減少對於光學使用效率及品味的影響。此外，膠材610於波長轉換單元500朝向光源110一面上之投影面積不大於該面面積之70%，以減少對於光學使用效率及 品味的影響。

空氣層600較佳係可與強度弱化單元700搭配，以使通過強度弱化單元700的光線被折射或產生全反射，而進一步增加對於波長轉換單元500的保護效果。空氣層600所配合的強度弱化單元700較佳具有大於1.5的折射率，但不以此為限。此外，空氣層600於波長轉換單元500朝向光源110一面上之投影面積不小於該面面積之30%，以產生較好的保護效果。

在前述的實施例中，強度弱化單元700係直接設置於波長轉換單元500朝向光源110的一面上。然而強度弱化單元700亦可設置於波長轉換單元500與光源110間的其他位置上。例如在圖8所示之實施例中，光源模組100包含有側牆170至少部分圍繞光源110設置，例如設置於光源110的相對兩側，或形成為碗杯狀而將光源110圍繞其中。強度弱化單元700係架設於側牆170頂端，而位於光源110的上方。藉由此設置方式，可使強度弱化單元700較接近於光源110，從而以較少的強度弱化單元700設置面積，即可達到保護後方波長轉換單元500的效果。

在圖9A所示之實施例中，強度弱化單元700於光學調控膜300上具有垂直投影之遮蔽區域330，出光孔310係圍繞遮蔽區域330分佈。遮蔽區域330內可不設有出光孔310。然而為了降低強度弱化單元700在其對應位置上產生暗區的可能性，在另一實施例中，如圖9B所示，遮蔽區域330內可形成有一或多個輔助出光孔350。輔助出光孔350之孔徑較佳大於出光孔310中最接近遮蔽區域330者之孔徑，以增加其均勻亮度的效果。此外，如同出光孔310，輔助出光孔350亦可視需要而採穿孔或未貫穿的凹孔設計。

藉由以上具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作 之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制，任何熟知此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可做各種更動與潤飾。因此，本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光源模組

110‧‧‧光源

130‧‧‧載板

150‧‧‧光場中軸

190‧‧‧反射面

300‧‧‧光學調控膜

310‧‧‧出光孔

500‧‧‧波長轉換單元

700‧‧‧強度弱化單元

Claims (26)

1. 一種背光模組，包含：一光源模組，包含至少一光源，具有一光場中軸；一光學調控膜，設置於該光源模組上方並具有複數出光孔；其中，該光學調控膜分配該光源產生之光線於不同位置之該出光孔穿射而出；一波長轉換單元，設置於該光學調控膜及該光源之間，且為該光場中軸所通過；其中，至少部分該光源產生光線之波長為該波長轉換單元所改變；以及一強度弱化單元，設置於該波長轉換單元及該光源之間，且為該光場中軸所通過；其中，該光源產生光線中在該光場中軸上通過該強度弱化單元而抵達該波長轉換單元部分之強度為該強度弱化單元所降低。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率介於10%至40%之間。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中該光源模組包含一載板承載該光源，該載板上並包含有一反射面；該強度弱化單元之中心位置至最近邊緣的距離小於該反射面至該光學調控膜的距離。
4. 如請求項2所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率由中心位置朝邊緣遞增。
5. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元之霧度大於90%。
6. 如請求項5所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率介於65%至75%之間。
7. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元包含一增光稜鏡片，並具有介於1.5至1.6之間之折射率。
8. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元及該波長轉換單元間 夾有一空氣層，且該空氣層為該光場中軸所通過。
9. 如請求項8所述之背光模組，進一步包含一膠材分佈於該強度弱化單元及該波長轉換單元間，以黏合該強度弱化單元於該波長轉換單元上；其中，該膠材係圍繞該空氣層分佈。
10. 如請求項9所述之背光模組，其中該空氣層於該波長轉換單元朝向該光源一面上之投影面積不小於該面面積之30%。
11. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元係直接貼附於該波長轉換單元朝向該光源之一面上。
12. 如請求項1所述之背光模組，其中該光源模組包含一側牆至少部分圍繞該光源設置，該強度弱化單元係架設於該側牆頂端。
13. 如請求項1所述之背光模組，其中該強度弱化單元於該光學調控膜上具有垂直投影之一遮蔽區域，該些出光孔係圍繞該遮蔽區域分佈；該遮蔽區域內並形成有至少一輔助出光孔，該輔助出光孔之孔徑係大於該些出光孔中最接近該遮蔽區域者之孔徑。
14. 一種背光模組，包含：一光源模組，包含至少一光源；一光學調控膜，設置於該光源模組上方並具有複數出光孔；其中，該光學調控膜分配該光源產生之光線於不同位置之該出光孔穿射而出；一波長轉換單元，設置於該光學調控膜及該光源之間；其中，至少部分該光源產生光線之波長為該波長轉換單元所改變；以及一強度弱化單元，設置於該波長轉換單元及該光源之間；其中，該光源及該強度弱化單元在該波長轉換單元上之垂直投影範圍至少部分重疊。
15. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率介於 10%至40%之間。
16. 如請求項15所述之背光模組，其中該光源模組包含一載板承載該光源，該載板上並包含有一反射面；該強度弱化單元之中心位置至最近邊緣的距離小於該反射面至該光學調控膜的距離。
17. 如請求項15所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率由中心位置朝邊緣遞增。
18. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元之霧度大於90%。
19. 如請求項18所述之背光模組，其中該強度弱化單元之光穿透率介於65%至75%之間。
20. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元包含一增光稜鏡片，並具有介於1.5至1.6之間之折射率。
21. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元及該波長轉換單元間夾有一空氣層，該空氣層及該強度弱化單元在該波長轉換單元上之垂直投影範圍至少部分重疊。
22. 如請求項21所述之背光模組，進一步包含一膠材分佈於該強度弱化單元及該波長轉換單元間，以黏合該強度弱化單元於該波長轉換單元上；其中，該膠材係圍繞該空氣層分佈。
23. 如請求項22所述之背光模組，其中該空氣層於該波長轉換單元朝向該光源一面上之投影面積不小於該面面積之30%。
24. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元係直接貼附於該波長轉換單元朝向該光源之一面上。
25. 如請求項14所述之背光模組，其中該光源模組包含一側牆至少部分圍繞該光源設置，該強度弱化單元係架設於該側牆頂端。
26. 如請求項14所述之背光模組，其中該強度弱化單元於該光學調控膜上 具有垂直投影之一遮蔽區域，該些出光孔係圍繞該遮蔽區域分佈；該遮蔽區域內並形成有至少一輔助出光孔，該輔助出光孔之孔徑係大於該些出光孔中最接近該遮蔽區域者之孔徑。