CN102444835A - 直下式背光模块与液晶显示模块 - Google Patents

Abstract

一种直下式背光模块，包括：至少二发光元件、至少一扩散膜片、反射片以及扩散板。发光元件配置于基底上且这些发光元件适于分别提供光束。任二相邻的这些发光元件的间距为P。扩散膜片配置于这些发光元件的上方并与这些发光元件保持一间隙。来自这些发光元件的光束适于传递至扩散膜片。反射片配置于基底上并位于这些发光元件的外围。反射片与扩散膜片保持一距离，其中距离大于间隙且距离为H。扩散板配置于扩散膜片上方，且此直下式背光模块满足5％≤H/P≤60％。本发明亦提供一种采用前述直下式背光模块的液晶显示模块。

Description

直下式背光模块与液晶显示模块

技术领域

本发明涉及一种背光模块，且尤其涉及一种薄型化的直下式背光模块。

背景技术

在现今液晶显示器的使用上，越来越多的应用是将液晶显示器以壁挂方式悬于墙上或户外广告牌，因此轻量化有其一定的市场趋势，其中，背光模块又是液晶显示器的关键组件。直下式的背光模块的主要构件有光学模片、扩散板、灯源组与反射片等，在此组成架构中，如何在不增加成本与出光均匀度的条件下，有效地缩减灯源组与扩散板之间的间距使得背光模块达到薄型化的需求实为一项重要的课题。

美国专利公开第20080231780号揭露了一种采用直下式背光模块的显示器组件。扩散片(diffuser film)设置于支撑基板与光源之间，且支撑基板(supporting substrate)具有低光吸收率及低光散射率，其中支撑基板由透光材料所制成。另外，美国专利公开第20080231780号的图41A～图41C中揭露了扩散片与支撑基板之间不同间隔关系。另外，美国专利公开第20080231780号中亦揭露其设计具有足够的光散射效果以遮蔽光源，且可提供较均匀的面光源，并可提供较薄的光学散射架构。

另外，美国公告第7068332号揭露一直下式背光单元，其中扩散膜(diffusion film)设置于扩散片(diffusing sheet)与灯之间。

中国台湾新型专利第M271174号揭露一直下式背光模块，包括光源、扩散板、及设置于扩散板下方的透明片。透明片可经网点印刷、喷砂、蚀刻或者雾化处理，使光源的光线可先通过透明片均匀散出。接着，再由扩散板散出，使光源的光线均匀由液晶面板散出。另外，此专利亦揭露另一实施方式，其为透明片任一侧固设有扩散片或二侧固设有扩散片，其固定方式可以为贴附、溅镀、或者于扩散片上设有可与透明片相互嵌合的嵌合机构。

发明内容

本发明提供一种直下式背光模块，此直下式背光模块的整体厚度较薄。

本发明提供一种液晶显示模块，采用前述的直下式背光模块而具有前述直下式背光模块的整体厚度较薄的优点。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种直下式背光模块，包括：至少二发光元件、至少一扩散膜片、反射片以及扩散板。发光元件配置于基底上且这些发光元件适于分别提供光束。任二相邻的这些发光元件的间距为P。扩散膜片配置于这些发光元件的上方并与这些发光元件保持一间隙。来自这些发光元件的光束适于传递至扩散膜片。反射片配置于基底上并位于这些发光元件的外围。反射片与扩散膜片保持一距离，其中距离大于间隙且距离为H。扩散板配置于扩散膜片上方，且背光模块满足5％≤H/P≤60％。

在本发明的一实施例中，扩散膜片的厚度小于0.8mm。在本发明的一实施例中，扩散膜片的雾度至少大于或等于75％。在本发明的一实施例中，扩散膜片内掺杂有多个扩散粒子。

在本发明的一实施例中，扩散膜片的一面向扩散板的表面上配置有多个均匀排列或随机数排列的凸起结构。在本发明的一实施例中，凸起结构与扩散膜片一体成型或各自成型。

在本发明的一实施例中，扩散板的厚度大于或等于0.8mm。在本发明的一实施例中，扩散板的背向至少一扩散膜片的表面上配置有多个规则排列的扩散微结构。在本发明的一实施例中，每一扩散微结构为条状结构和点状结构的至少其一。在本发明的一实施例中，条状结构包括直线状结构、直线状交错结构、曲线状结构和弧状结构的至少其一。在本发明的一实施例中，条状结构包括三角柱、半圆柱和半椭圆柱的至少其一。在本发明的一实施例中，点状结构包括半球体、半椭圆球体、四角锥和三角锥的至少其一。

在本发明的一实施例中，直下式背光模块满足5mm≤H≤20mm。

在本发明的一实施例中，直下式背光模块满足35mm≤P≤100mm。

在本发明的一实施例中，直下式背光模块还包括光学膜片组，配置于扩散板的上方。在本发明的一实施例中，光学膜片组包括棱镜片(prismsheet)和增光片(brightness enhancement film，BEF)的至少其一。

在本发明的一实施例中，直下式背光模块还包括至少二扩散元件，每一扩散元件配置于每一发光元件上，以将传递至扩散膜片的光束扩散。

在本发明的一实施例中，这些发光元件分别为发光二极管元件。

本发明的另一实施例提出一种液晶显示模块，包括前述的直下式背光模块以及液晶显示面板。液晶显示面板配置于直下式背光模块的上方，且直下式背光模块适于提供液晶显示面板的背光源。

综上所述，本发明的实施例的直下式背光模块及液晶显示模块至少具有下列其中一个优点：首先，通过在发光元件的上方依序设置有扩散膜片及扩散板，使得直下式背光模块可提供更为均匀的光场分布。另外，通过适当缩减反射片与扩散膜片之间的距离，使直下式背光模块的整体厚度变薄的同时仍可提供适当的出光均匀度。此外，亦可适当地提高发光元件之间的间距，藉以降低发光元件的使用数量，从而可降低直下式背光模块的制作成本的同时仍可提供适当的出光均匀度。本发明的实施例为达上述优点，本发明的直下式背光模块满足5％≤H/P≤60％的关系式。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的直下式背光模块的局部示意图；

图1’为本发明一实施例的直下式背光模块的光束出射于扩散膜片后的不同光扩散角度的示意图；

图2为本发明另一实施例的直下式背光模块的局部示意图；

图3A与图3B分别绘示图2的一实施形态的扩散板的剖视图与立体图；

图4A与图4B分别绘示图2的一实施形态的扩散板的立体图与剖视图；

图5A与图5B分别绘示图2的一实施形态的扩散板的剖视图与立体图；

图6为本发明又一实施例的直下式背光模块的局部示意图；

图7为本发明再一实施例的直下式背光模块的局部示意图；

图8为本发明一实施例的液晶显示模块的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下结合附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明一实施例的直下式背光模块的局部示意图。参考图1，本实施例的直下式背光模块100包括：至少二个以上的发光元件110、至少一扩散膜片120、反射片130以及扩散板140。发光元件110配置于基底150上且适于分别提供光束L1。此外，相邻的这些发光元件110之间的间距定义为P。在本实施例中，发光元件110以发光二极管元件作为实施范例。

另外，扩散膜片120配置于上述的发光元件110的上方并与这些发光元件110保持一间隙S1，且来自发光元件110的光束L1适于直接传递至扩散膜片120，如图1所示。换言之，发光元件110与扩散膜片120之间并不存在其它光学膜片，例如：厚度较厚且适于做为支撑之用的扩散板。在本实施例中，扩散膜片120的厚度基本上是小于0.8mm，藉以与传统厚度较厚且适于做为支撑之用的扩散板作为区分。此外，由于本实施例的扩散膜片120的厚度较薄，因此扩散膜片120本身除了可呈现挠曲状且适于应用于各种形状或形态的背光模块上之外，对于直下式背光模块100整体厚度的薄型化亦所有帮助。

在本实施例中，上述的扩散膜片120的雾度至少大于等于75％，如此可使来自发光元件110的光束L1在通过扩散膜片120之后，可产生较佳的光扩散效果，意即光束L1出射于扩散膜片120之后的光场强度分布会较为均匀。另外，本实施例针对上述扩散膜片120的雾度的定义采用图1’及如下的公式进行计算：

其中，图1’绘示光束L1出射于扩散膜片120后的不同光扩散角度的示意图，在图1’中，L5定义为与光出射面E1的法线N1夹角为5度时所量测的辉度，L20定义为与光出射面E1的法线N1夹角为20度时所量测的辉度，L70定义为与光出射面E1的法线N1夹角为70度时所量测的辉度。

由于本实施例的扩散膜片120的雾度至少大于或等于75％，因此光束L1在通过扩散膜片120后，可呈现出较佳的光扩散效果，如此一来，在遮蔽亮度缺陷(mura)的效果上便可具有较佳的表现。在图1所绘示的实施例中，扩散膜片120例如是透光膜片，且此透光膜片内掺杂有多个扩散粒子(未绘示)，以使得光束L1在通过扩散膜片120的过程中，可有效地被扩散粒子所散射，并且在出射于扩散膜片后可呈现出较均匀的光场扩散效果。然而，本实施例的扩散膜片120的实施形态并不限于图1所绘示，扩散膜片120亦可采用其它可能的实施态样，相关描述将于后续段落中说明。

另外，扩散板140配置于扩散膜片120上方，如图1所示。在本实施例中，扩散板140的厚度基本上为大于或等于0.8mm，藉以与前述的扩散膜片120作为区分。换言之，本实施例的扩散板140除了可将通过扩散膜片120的光束L1进一步地均匀化化之外，扩散板140亦可作为支撑后续光学膜片配置其上之用。类似地，在图1所绘示的实施例中，扩散板140例如是透光平板，且此透光平板内亦可掺杂有多个扩散粒子(未绘示)，如此一来，当光束L1在通过扩散板140的过程中，便可有效地被扩散粒子所散射，藉以使得光束L1在出射于扩散板后其光场强度可更均匀化。然而，本实施例的扩散板140的实施形态并不限于图1所绘示，扩散板140亦可采用其它可能的实施态样，相关描述将于后续段落中说明。

继续参考图1，由于传递至扩散膜片120的光束L1会部分地反射回基底150上，因此本实施例通过将反射片130配置于基底150上并位于发光元件110的外围，使得光束L1得以被反射并再传递至扩散膜片120，从而可有效地提升光束L1的利用率并同时提升直下式背光模块整体的出光强度。在本实施例中，反射片130与扩散膜片120之间保持有一距离，其中此距离定义为H，且距离H大于间隙S1。

详细而言，由于本实施例的发光元件110上方依序设置有上述的扩散膜片120及上述的扩散板140，因此，发光元件110所提供的光束L1在先通过扩散膜片120时，便可被扩散膜片120扩散光束L1的光强度分布，从而使得出射于扩散膜片120的光束L1的光场强度分布较为均匀。然后，来自扩散膜片的光束L1在传递至扩散板140时可藉由扩散板140内部的扩散粒子或是后续段落中的所描述的微结构，从而可使出射于扩散板140的光束的光强度分布更为均匀化。换言之，采用本实施例所揭露的结构，将可使得直下式背光模块100提供更为均匀的光场分布。

另外，由于直下式背光模块100的出光均匀度与距离H及间距P有关，因此如何有效地设计距离H及间距P的关系，使得直下式背光模块100在薄型化的前提下，仍可提供较佳的出光均匀度，其详细说明如下。

首先，反射片130与扩散膜片120之间的距离H越大时，虽可提升直下式背光模块100的出光均匀度，但相对地直下式背光模块100的整体厚度便会变大，因此不利直下式背光模块100的薄性化。反之，若将距离H降低并同时缩减发光元件110之间的间距P时，虽可提升直下式背光模块100的出光均匀度，但相对地所采用的发光元件的数量便会增加，如此将会造成成本上的负担。

因此本实施例通过在发光元件110的上方依序设置有上述的扩散膜片120及上述的扩散板140，藉以使直下式背光模块100可提供更为均匀的光场分布。并且，在背光模块100可提供更为均匀的光场分布的前提下，适当地微缩反射片130与扩散膜片120之间的距离H，可使得直下式背光模块100的厚度薄型化的同时仍可提供适当的出光均匀度；又或者是，在背光模块100可提供更为均匀的光场分布的前提下，适当地提高发光元件110之间的间距P，藉以降低发光元件的使用数量，从而可降低直下式背光模块100的制作成本并仍可提供适当的出光均匀度。换言之，本实施例的直下式背光模块100满足5％≤H/P≤60％的关系式，因此具有上述的优点。

值得一提的是，虽然直下式背光模块100满足5％≤H/P≤60％的关系式便可具有上述的优点，然而，在实务上，本实施例的反射片130与扩散膜片120之间的距离H优选地为满足关系式：5mm≤H≤20mm；或者是，本实施例的发光元件110之间的间距P优选地满足关系式：35mm≤P≤100mm。

在本实施例中，直下式背光模块100还可包括光学膜片组160，配置于扩散板140的上方，如图1所示。在本实施例中，光学膜片组160可包括棱镜片162(prism sheet)、增光片164(brightness enhancement film，BEF)、其它适当的光学膜片或上述膜片的任意组合。在本实施例中，光学膜片组160是用来增进面光源的光学特性，例如是增进面光源的亮度、均匀度或其组合。

图2为本发明另一实施例的直下式背光模块的局部示意图。同时参考图1与图2，本实施例的直下式背光模块200与前述的背光模块100采用相同的概念，二者差异在于，直下式背光模块200的扩散板240具有多个扩散微结构240a，如图2所绘示。在本实施例中，扩散板240的背向至少一扩散膜片120的表面S1上配置有多个规则排列的扩散微结构240a。另外，每一扩散微结构240a可依使用者需求与设计而定，扩散微结构240a可以是呈现条状结构和点状结构的至少其一，以下将以图3A、图3B、图4A、图4B、图5A与图5B进行相关说明。

在图3A与图3B所绘示的实施例中，扩散微结构240a呈现条状结构，其中此条状结构可以是呈现如图3A与图3B所绘示的直线状排列的结构，或是曲线状结构与弧状结构之类的结构。此外，条状结构可以是三角柱、半圆柱、半椭圆柱或是如图3A与图3B所绘示的顶部为平面或圆弧状的结构。

在图4A与图4B所绘示的实施例中，扩散微结构240a也可以是呈现点状结构，其中此点状结构可以是呈现如图4A与图4B所绘示的规则排列的四角锥结构，或是半球体、半椭圆球体与三角锥之类的结构。此外，点状结构也可呈现如图4A与图4B所绘示的顶部为平面或圆弧状的结构。

另外，在图5A与图5B所绘示的实施例中，扩散微结构240a也可以是呈现直线状交错结构，其中此直线状交错结构可以是呈现如图5A与图5B所绘示的规则排列的凸起/凹陷结构。

基于上述可知，由于本实施例的直下式背光模块200与前述的背光模块100采用相同的概念，仅为扩散板240的实施形态不同，因此，直下式背光模块200同样地具有前述的背光模块100所提及的优点，在此便不再赘述。

图6为本发明又一实施例的直下式背光模块的局部示意图。同时参考图1、图2与图6，本实施例的直下式背光模块300与直下式背光模块100、200采用相同的概念，其中差异在于，直下式背光模块300的扩散膜片320为具有多个凸起结构320a，如图6所绘示。在本实施例中，扩散膜片320的面向扩散板240a的表面S2上配置有多个均匀排列或随机排列的凸起结构320a，其中图6是以均匀排列作为举例说明，但不以附图为限。在本实施例中，凸起结构320a与扩散膜片320可以是一体成型或各自成型，本实施例是以一体成型为例，但不限于此。

同样地，由于本实施例的直下式背光模块300与前述的背光模块100、200采用相同的概念，差异在于扩散膜片320的实施形态不同，因此，直下式背光模块300同样地具有前述的背光模块100、200所提及的优点，在此便不再赘述。

图7为本发明再一实施例的直下式背光模块的局部示意图。同时参考图1与图7，本实施例的直下式背光模块400与直下式背光模块100采用相同的概念，二者差异在于，直下式背光模块400还包括至少二扩散元件470，每一扩散元件470配置于每一发光元件110上，以将传递至扩散膜片120的光束先扩散，如图7所绘示。在本实施例中，扩散元件可以是透镜元件或是掺有扩散粒子的透光元件，本实施例是以透镜元件作为举例说明，但不限于此。

类似地，由于本实施例的直下式背光模块400与前述的背光模块100采用相同的概念，二者差异在于每一发光元件110上配置有扩散元件470，因此，直下式背光模块400同样地具有前述的背光模块100所提及的优点，在此便不再赘述。

另外，图8为本发明一实施例的液晶显示模块的示意图。参考图8，本实施例的液晶显示模块500包括直下式背光模块510及液晶显示面板520，其中液晶显示面板520配置于直下式背光模块510的上方，且直下式背光模块520适于提供液晶显示面板510的背光源BL。

在本实施例中，液晶显示面板520例如是非自发光显示面板，液晶显示面板520可以是透射型显示面板、彩色滤光片于有源层上(color filter onarray)的显示面板、有源层于彩色滤光片上(array on color filter)的显示面板、垂直配向型(Vertical Alignment，VA)显示面板、水平切换型(In-PlaneSwitching，IPS)显示面板、多域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)显示面板、扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)显示面板、超扭曲向列型(Super Twisted Nematic，STN)显示面板、图案垂直配向型(PatternedVertical Alignment，PVA)显示面板、超级图案垂直配向型(Super-PatternedVertical Alignment，S-PVA)显示面板、先进大视角型(Advanced Super View，ASV)显示面板、边缘电场切换型(Fringe-Field Switching，FFS)显示面板、连续焰火状排列型(Continuous Pinwheel Alignment，CPA)显示面板、轴对称排列微胞型(Axially Symmetric aligned Microcell，ASM)显示面板、光学补偿弯曲排列型(Optically Compensated Bend，OCB)显示面板、超级水平切换型(Super-In-Plane Switching，S-IPS)显示面板、先进超级水平切换型(Advanced Super In-Plane Switching，AS-IPS)显示面板、极端边缘电场切换型(Ultra Fringe Field Switching，UFFS)显示面板或上述面板的组合。

另外，本实施例的直下式背光模块510可以是采用前述直下式背光模块100、200、300、400的结构，如此一来，液晶显示模块500除了可提供较佳的显示画面外，其整体厚度同样地可具有薄型化的优点。

综上所述，本发明的实施例的直下式背光模块及液晶显示模块至少具有下列其中一个优点：首先，本发明的实施例通过在发光元件的上方依序设置有扩散膜片及扩散板，使得直下式背光模块可提供更为均匀的光场分布。另外，在直下式背光模块可提供更为均匀的光场分布的前提下，通过适当缩减反射片与扩散膜片之间的距离，使直下式背光模块的整体厚度变薄的同时仍可提供适当的出光均匀度。此外，亦可在直下式背光模块可提供更为均匀的光场分布的前提下，适当地提高发光元件之间的间距，藉以降低发光元件的使用数量，从而可降低直下式背光模块的制作成本的同时仍可提供适当的出光均匀度。再者，为达上述优点，本发明的实施例的直下式背光模块满足5％≤H/P≤60％的关系式。

以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (19)

1.一种直下式背光模块，包括：

至少二发光元件，配置于基底上且所述至少二发光元件适于分别提供光束，任二相邻的所述至少二发光元件的间距为P；

至少一扩散膜片，配置于所述至少二发光元件的上方并与所述至少二发光元件保持一间隙，且来自所述至少二发光元件的所述光束适于传递至所述至少一扩散膜片；

反射片，配置于所述基底上并位于所述至少二发光元件的外围，所述反射片与所述至少一扩散膜片保持一距离，其中所述距离大于所述间隙，且所述距离为H；以及

扩散板，配置于所述至少一扩散膜片上方，且所述直下式背光模块满足5％≤H/P≤60％。

2.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述至少一扩散膜片的厚度小于0.8mm。

3.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述至少一扩散膜片的雾度至少大于或等于75％。

4.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述至少一扩散膜片内掺杂有多个扩散粒子。

5.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述至少一扩散膜片的面向所述扩散板的表面上配置有多个均匀排列或随机排列的凸起结构。

6.如权利要求5所述的直下式背光模块，其中所述凸起结构与所述至少一扩散膜片一体成型或各自成型。

7.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述扩散板的厚度大于或等于0.8mm。

8.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述扩散板的背向所述至少一扩散膜片的表面上配置有多个规则排列的扩散微结构。

9.如权利要求8所述的直下式背光模块，其中所述扩散微结构为条状结构和点状结构的至少其一。

10.如权利要求9所述的直下式背光模块，其中所述条状结构包括直线状结构、直线状交错结构、曲线状结构和弧状结构的至少其一。

11.如权利要求9所述的直下式背光模块，其中所述条状结构包括三角柱、半圆柱和半椭圆柱的至少其一。

12.如权利要求9所述的直下式背光模块，其中所述点状结构包括半球体、半椭圆球体、四角锥与三角锥的至少其一。

13.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述直下式背光模块满足5mm≤H≤20mm。

14.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述直下式背光模块满足35mm≤P≤100mm。

15.如权利要求1所述的直下式背光模块，还包括光学膜片组，配置于所述扩散板的上方。

16.如权利要求15所述的直下式背光模块，其中所述光学膜片组包括棱镜片和增光片的至少其一。

17.如权利要求1所述的直下式背光模块，还包括至少二扩散元件，每一所述扩散元件配置于每一所述发光元件上，以将传递至所述至少一扩散膜片的所述光束扩散。

18.如权利要求1所述的直下式背光模块，其中所述至少二发光元件分别为发光二极管元件。

19.一种液晶显示模块，包括：

如权利要求1所述的直下式背光模块；以及

液晶显示面板，配置于所述直下式背光模块的上方，且所述直下式背光模块适于提供所述液晶显示面板的背光源。

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