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CN115812167B - 背光模组及显示装置 - Google Patents

背光模组及显示装置 Download PDF

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CN115812167B
CN115812167B CN202180006828.6A CN202180006828A CN115812167B CN 115812167 B CN115812167 B CN 115812167B CN 202180006828 A CN202180006828 A CN 202180006828A CN 115812167 B CN115812167 B CN 115812167B
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light incident
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蔡文豪
吴俊毅
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Radiant Guangzhou Opto Electronics Co Ltd
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Radiant Guangzhou Opto Electronics Co Ltd
Radiant Opto Electronics Corp
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Abstract

一种背光模组及包含背光模组的显示装置，背光模组包含至少一个光学膜片(2)及背光单元(3)。光学膜片(2)具有入光侧(21)及与入光侧(21)相对的出光侧(22)，入光侧(21)上形成有多个入光微结构(24)，入光微结构(24)是锥状结构。背光单元(3)设置于光学膜片(2)的入光侧(21)，并包括光源(31)。通过光学膜片(2)的入光微结构(24)的结构设计，能使光源(31)的光场更为展开，以达成特定角度出光的目的。

Description

背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及光学元件，特别是涉及具有特殊光线角度的背光模组及显示装置。
背景技术
随着液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)在诸如手机、车载显示器、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)以及电视机等应用领域的拓展，对以导光板为主的背光技术提出了更高要求，例如：高亮度、低成本、低能耗、轻薄化等。
以车载显示器为例，需要其视野角在水平方向上极为宽广，但现有的背光模组架构无法符合车载显示器的特殊视野角需求。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种使光场更为展开、能产生特定光线角度的背光模组。
该背光模组包含至少一个光学膜片、及背光单元。该光学膜片具有入光侧、及与该入光侧相对的出光侧，该入光侧上形成有多个入光微结构，该入光微结构是锥状结构。该背光单元设置于该光学膜片的入光侧，并包括光源。
本发明的另一技术手段，在于每一入光微结构具有多个侧面、顶点以及中央线，该中央线垂直于该光学膜片的该入光侧，且该顶点位于该中央线上，其中该多个侧面以该顶点为接合点且使相邻的边缘互相接合而成为复合表面。
本发明的另一技术手段，在于定义该光学膜片的延伸方向具有X轴、及垂直于该X轴的Y轴，该入光微结构在该X轴的方向上具有斜率相同且对称排列的第一光学面与第二光学面，且在该Y轴的方向具有斜率相同且对称排列的第三光学面与第四光学面，该入光微结构呈对称式金字塔状。
本发明的另一技术手段，在于该光学膜片的出光侧上形成有多个出光微结构，该出光微结构呈凸出状。
本发明的另一技术手段，在于该背光单元还包括用以接收该光源的光线的扩散板，该光源具有电路板、及设置于该电路板上的多个发光二极管，且该扩散板具有底面和与该底面相对的出光面，该底面面向该电路板，该出光面面向该光学膜片。
本发明的另一技术手段，在于该背光单元还包括用以接收该光源的光线的导光板，该光源具有电路板、及设置于该电路板上的多个发光二极管，且该导光板具有侧面和连接于该侧面的出光面，该侧面面向该电路板，该出光面面向该光学膜片。
本发明的另一技术手段，在于该光学膜片包括基材层、设置于该基材层的一侧的结构层、及设置于该基材层的另一侧的扩散粒子层，该入光微结构形成于该结构层上。
本发明的另一技术手段，在于定义该光学膜片的延伸方向具有X轴、及垂直于该X轴的Y轴，该入光微结构在该X轴的方向上具有斜率不同且非对称排列的第一光学面与第二光学面，且在该Y轴的方向上具有斜率相同且对称排列的第三光学面与第四光学面，该入光微结构呈非对称式金字塔状。
本发明的另一技术手段，在于该背光模组还包含位于该光学膜片的出光侧的光栅层，该光栅层具有多个挡板及多个设置于相邻挡板之间的透光部，该挡板沿着该X轴的方向间隔且倾斜设置，并沿着该Y轴的方向延伸。
本发明的另一技术手段，在于该光源具有电路板、设置于该电路板上的多个发光二极管、及覆盖该发光二极管的透光胶层，该发光二极管为蓝色光源，该背光模组还包含荧光膜，其用来与该发光二极管搭配而将蓝色光源转化为白色光源，其中，该背光单元还包括用以接收该光源的光线的扩散板或扩散片。
本发明的另一目的在于提供一种显示装置，其包含如前所述的背光模组、及设置于该背光模组上的显示面板。
本发明的功效在于，通过该光学膜片的入光微结构的结构设计，使该光源的光场更为展开，以达成特定角度出光的目的。
附图说明
图1是本发明的背光模组的第一较佳实施例的示意图，其中，光源为直下式光源。
图2是第一较佳实施例的另一种形态的示意图，其中，光源为侧入式光源；
图3是本发明的显示装置的较佳实施例的示意图；
图4是说明入光微结构为对称式金字塔状的示意图；
图5是说明本发明的光学膜片能降低中间视野角的亮度，同时提升两侧大视野角的亮度的曲线图；
图6是本发明的背光模组的第二较佳实施例的示意图；
图7是说明第二较佳实施例的光学膜片的结构的示意图；
图8是本发明的背光模组的第三较佳实施例的示意图；
图9是说明第三较佳实施例的光学膜片的结构的示意图；及
图10是说明第三较佳实施例的出光角度模拟的示意图。
具体实施方式
有关本发明的相关申请专利特色与技术内容，在以下参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。在进行详细说明前，应注意的是，类似的元件以相同的编号来表示。
参阅图1，为本发明的背光模组的第一较佳实施例，包含光学膜片2、及背光单元3。在部分实施形态中，背光单元3包括直下式光源31、用以接收光源31的光线的扩散板32、叠置于扩散板32上的扩散片33、及位于扩散片33的出光侧的增亮膜34。其中，光源31具有电路板311、及设置于电路板311上的多个发光二极管312，且扩散板32具有底面321和与底面321相对的出光面322，底面321面向电路板311，出光面322面向扩散片32。参阅图2，在另一部分的实施形态中，背光单元3包括侧入式光源31、用以接收光源的光线的导光板35、叠置于导光板35上的扩散片33、及位于扩散片33的出光侧的增亮膜34。导光板35具有面向电路板311的入光面351与连接于入光面351的出光面352，出光面352面向扩散片33。如图3所示，将显示面板36设于增亮膜34的出光侧，即形成显示装置。要说明的是，为了清楚显示各元件的结构，各元件之间互相分离，在实际使用时，各元件之间为紧密叠置的状态，以下各实施例亦同。
参阅图1及图2，在本实施例中，光学膜片2设置于扩散片33与增亮膜34之间，且为双面形成有微结构的棱镜片。更详细地说，光学膜片2具有入光侧21、及与入光侧21相对的出光侧22，入光侧21面向扩散片33，出光侧22则面向增亮膜34。出光侧22上形成有多个出光微结构23，出光微结构23呈凸出状。入光侧21上形成有多个入光微结构24，其中，入光微结构24是锥状结构。当发光二极管312的光线进入光学膜片2的入光微结构24后，由于入光微结构24是具有多个侧面的锥状结构，所以不论是在X轴或是Y轴的方向上皆能经由入光微结构24的多个侧面将光线向外折射而产生分光效果，将发光二极管312的指向式光源均匀化。另外要说明的是，入光微结构24是锥状结构，并不局限于凹陷或凸起，同样都可以使光源31的光场更为展开。在本实施例中，锥状结构采用凹陷状设计，可以避免刮伤叠置于其下方的扩散片33。
如图4所示，每一入光微结构24为四角锥状结构，具有四个侧面241、顶点P以及中央线C，中央线C垂直于光学膜片2的入光侧21，且顶点P位于中央线C上，其中四个侧面241以顶点P为接合点且使相邻的边缘互相接合而成为复合表面。更详细地说，定义光学膜片2的延伸方向具有X轴、及垂直于X轴的Y轴，入光微结构24在X轴的方向上具有斜率相同且对称排列的第一光学面241a与第二光学面241b，在Y轴的方向上具有斜率相同且为对称排列的第三光学面241c与第四光学面241d，因此入光微结构24呈对称式金字塔状。
由于每一入光微结构24具有第一光学面至第四光学面241a～241d，因此当发光二极管312的光线进入光学膜片2的入光微结构24后，不论在X轴方向还是在Y轴方向上，皆能经由侧面241将光线向外折射而产生分光效果，使发光二极管312的指向式光源均匀化。如图5所示，相较于一般的背光模组(如虚线所示)，本较佳实施例(如实线所示)使用光学膜片2能小幅度地降低中间视野角的亮度(也就是说，视野角在-40度至+40度之间时实线与虚线之间的面积较小)，同时却能大幅度地提升两侧大视野角的亮度(也就是说，视野角在-40度至+40度之外时实线与虚线之间的面积较大)，使得光场的分布变得更广，以便适于车载装置，符合车载机种要让驾驶座与副座同时观看的目的所时常要求的特殊广视角的需求。
参阅图6，为本发明的背光模组的第二较佳实施例，包含至少一个光学膜片4、及背光单元5。背光单元5包括光源51、用以接收光源51的光线的扩散板52、位于扩散板52的出光侧的荧光膜53、及位于荧光膜53的出光侧的多个增亮膜54。在本实施例中，两片光学膜片4叠置于扩散板52与荧光膜53之间。其中，光源51为直下式光源并具有电路板511、设置于电路板511上的多个发光二极管512、及覆盖发光二极管的透光胶层513。发光二极管512为蓝色光源，荧光膜53用来与发光二极管512搭配而将蓝色光源转化为白色光源。
参阅图7，每一光学膜片4包括基材层41、设置于基材层41的一侧的结构层42、及设置于基材层41的另一侧的扩散粒子层43，结构层42面向扩散板52的一侧形成有多个入光微结构44。其中，入光微结构44是锥状结构，在本实施例中锥状结构采用凸起设计，且呈与第一较佳实施例相同的对称式金字塔状，同样都可以使光源31的光场更为展开。
参阅图6及图7，在本实施例中，光学膜片4除了通过入光微结构44的设计达成将光源51的光线更为展开的功效以符合车载机种要让驾驶座与副座同时观看的目的所时常要求的特殊广视角的需求外，光学膜片4还能通过扩散粒子层43使穿过结构层42与基材层41的光线产生更佳的匀光效果，以进一步匀化发光二极管512正上方的亮点区域以及缩小发光二极管512之间的暗影区域，从而减少热点(hot spot)现象的产生，而且本实施例中的两层光学膜片4叠置具有加倍的功效。由于光学膜片4能够大幅提升光线均匀度，因此可以缩短光源51与扩散板52之间所需要的混光距离，有利于整体结构的薄型化。同时，由于取消了习知技术中时常在透光胶层513上用来支撑扩散板52与其他光学膜片的填充材料(例如聚碳酸酯，Polycarbonate,PC)，因此可以降低材料成本，减少填充材料的堆栈厚度，也能有利于整体结构的进一步薄型化。
参阅图8，为本发明的背光模组的第三较佳实施例，包含光学膜片6、背光单元7、及光栅层8。背光单元7包括光源71、用以接收光源71的光线的扩散片72、及位于扩散片72的出光侧的荧光膜73。光学膜片6设置于荧光膜73与光栅层8之间。荧光膜73同样用来将蓝色光源转化为白色光源。
其中，光学膜片6具有入光侧61、及与入光侧61相对的出光侧62，入光侧61面向荧光膜73，出光侧62面向光栅层8。入光侧61上形成有多个入光微结构63，入光微结构63是锥状结构。在本实施例中，更进一步得，锥状结构采用凹陷状设计，可以避免刮伤叠置于其下方的荧光膜73。更详细地说，如图9所示，定义光学膜片6的延伸方向具有X轴、及垂直于X轴的Y轴，入光微结构63在X轴的方向上具有斜率不同且非对称排列的第一光学面631a与第二光学面631b，且在Y轴的方向上具有斜率相同且对称排列的第三光学面631c与第四光学面631d，因此入光微结构63为非对称式金字塔状。在图9中，入光微结构63连续排列，在某些实施例中，也可以不连续排列，相邻的入光微结构63之间以平面连接，以避免刮伤叠置于其下方的荧光膜73。
如图8所示，光栅层8具有多个挡板81、及多个设置于相邻挡板81之间的透光部82，挡板81沿着X轴的方向间隔且倾斜设置，并沿着Y轴的方向延伸。
当光线通过光学膜片6后，除了可以借助于入光微结构63产生分光效果之外，非对称式金字塔状的设计还可以将光线的分光偏向特定方向，并且再配合光栅层8的设置，光线会由光栅层8的透光部82出光。因此，只要调整挡板81的倾斜角度，就能改变光线透过光栅层8后的出光方向，进而调整光场的分布。如图10所示，利用本较佳实施例的设计，能够让光线的出光方向偏向一侧。
以应用于车载仪表板为例，由于仪表板上需要显示的信息众多，其显示区域通常为横向延伸的矩形而非正方形，因此本实施例通过光学膜片6的设计并配合光栅层8，使光线偏向特定方向，例如朝向驾驶座方向提供行车讯息，以符合车用显示装置的非对称视野角需求。同时也能视使用环境的不同，调整光学面631a～631d的斜率以及光栅层8的挡板81的倾斜方向与角度，以符合各种特殊视野角的要求。
综上所述，本发明通过光学膜片的入光微结构为对称式或非对称式金字塔状的结构设计，使得当光线透过入光微结构时，在X轴及Y轴方向上皆能使光线向外折射而产生分光效果，将指向性光源均匀化，以符合车载机种为了让驾驶座与副座同时观看的目的所时常要求的特殊广视角的需求。而非对称式金字塔状的结构设计更能将光往特定方向偏移，例如朝向驾驶座方向提供行车讯息，以符合特殊视野角的需求，确实能达成本发明的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，应当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明的权利要求书范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的专利涵盖范围内。
【附图标记列表】
2 光学膜片
21 入光侧
22 出光侧
23 出光微结构
24 入光微结构
241 侧面
241a 第一光学面
241b 第二光学面
241c 第三光学面
241d 第四光学面
3 背光单元
31 光源
311 电路板
312 发光二极管
32 扩散板
321 底面
322 出光面
33 扩散片
34 增亮膜
35 导光板
351 入光面
352 出光面
36 显示面板
4 光学膜片
41 基材层
42 结构层
43 扩散粒子层
44 入光微结构
5 背光单元
51 光源
511 电路板
512 发光二极管
513 透光胶层
52 扩散板
53 荧光膜
54 增亮膜
6 光学膜片
61 入光侧
62 出光侧
63 入光微结构
631a 第一光学面
631b 第二光学面
631c 第三光学面
631d 第四光学面
7 背光单元
71 光源
72 扩散片
73 荧光膜
8 光栅层
81 挡板
82 透光部
P 顶点
C 中央线
X、Y 轴向。

Claims (4)

1. 一种背光模组，包含：
至少一个光学膜片，具有入光侧、及与所述入光侧相对的出光侧，所述入光侧上形成有多个入光微结构，所述入光微结构是锥状结构；及
背光单元，设置于所述光学膜片的入光侧，并包括光源，
其中，定义所述光学膜片的延伸方向具有X轴、及垂直于所述X轴的Y轴，所述入光微结构在所述X轴的方向上具有斜率不同且非对称排列的第一光学面与第二光学面，且在所述Y轴的方向上具有斜率相同且对称排列的第三光学面与第四光学面，所述入光微结构呈非对称式金字塔状，以使光线偏向特定方向，
其中，所述背光模组还包含位于所述光学膜片的出光侧的光栅层，所述光栅层具有多个挡板、及多个设置于相邻挡板之间的透光部，所述挡板沿着所述X轴的方向间隔且倾斜设置，并沿着所述Y轴的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其中，每一所述入光微结构具有多个侧面、顶点以及中央线，所述中央线垂直于所述光学膜片的所述入光侧，且所述顶点位于所述中央线上，其中，所述多个侧面以所述顶点为接合点且使相邻的边缘互相接合而成为复合表面。
3.根据权利要求1或2所述的背光模组，其中，所述光源具有电路板、设置于所述电路板上的多个发光二极管、及覆盖所述发光二极管的透光胶层，所述发光二极管为蓝色光源，所述背光单元还包含荧光膜、及用以接收所述光源的光线的扩散片，所述荧光膜用来与所述发光二极管搭配而将蓝色光源转化为白色光源。
4. 一种显示装置，包括：
根据权利要求1至3中任一项所述的背光模组；及
显示面板，其设置于所述背光模组上。
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