TW200815862A - Direct type backlight module structure - Google Patents

Description

200815862 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為有關於-種具表面微結構之擴散板，特別是指利用 基板及微結構搭崎賴計__反料，可_高透光 高輝度及光線均勻化之優點。 … 【先前技術】 按，-般直下式背光模组在不加光學膜片時，都無法達到輝 鲁度均勻的均勻背光要求，且當我們眼睛直視背光模組不同位置 時，將發現背細組轉度分布㈣性極差，可⑽解到這是因 為在燈官社方絲能直接進人㈣，而距_管鱗處因為光 •線無法有效地擴散到燈管旁邊暗帶區且光線無法有效聚光進入眼 睛視網膜’而這種輝度極不均勻的背光現象在顯示器通常稱為 ，MUM祕’所Μ下式背細_加上㈣板（随财

Plate)與擴散膜片（Diffuser Film)來改善不均勻光源或燈管所造 成的MURA缺陷。 • . 然，目箣直下型背光模組使用到的擴散板係由透明光學高分 子材貝衣成’且於材貝内添加擴散粒子，講究者，係更進一步在 其擴散板出光或入光表面上製造半球面（或稱為半枉狀 ：(lenticular))的折射結構，如此一來，均勻擴散效果雖然有所提 -升，但是半球柱狀之微結構透鏡普遍存在透鏡像差 (Aberration)，所以光線擴散角度很大，由於光線擴散的角度太 大，而人的眼睛在接收光源之輝度(Brightness)聘因人眼的視角 200815862 (Field of View)有限，因此使人眼最後所感受的液晶 敕 體輝度下降衫，這都是因為大部分f光·出的光線無法真正 ^ 進入到人眼睛視網膜所造成的。 、 而在燈官數目減少而燈管之間的距離越增越大時(例如32吋 LCD TV背光模組原採用16支冷陰極燈管，現已縮減為a支），若 繼續使用傳統只添加擴散粒子或是半球面折繼構設計的擴散板 已經操法達成無MURA缺陷的嚴格要求，而必須要靠增加背光模組 馨的厚度來增加擴散度並降低MURA缺陷，但這是跟目前顯示器越來 越輕薄的要求有所違背的，所以未來若繼續採傳統擴散板的設計 •方案，將會制當要求燈管數目減量或背光模_薄化的問題。 所以未來擴散板的設計必須要有新的光學設計考量，就是必須能 有效將背光板的光有導入眼睛中而且魏達到一定的輝度與均句 度表現。 因此’如何開發-種得以解決上述習知之技術各種缺點之擴 ♦散板’藉以發展出高透光率、高輝度及光線均勻化的實用性發明， 實為目前虽欲解決的課題。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的即在基板出光及入光至少一表面上 •提供-種運用菲>圼耳鏡片（Fresnei Lens)設計原理及司乃耳定律 :(Cell’s Law)所製成的微結構，以收斂半視角及提升〇度視角強 度。另外，基板及微結構可收斂半視角及提升〇度視角強度，但 為保證透過基板後背光模組的均勻性，需搭配特殊設計的圓孤形 200815862 反射罩’並藉由反射罩將燈源發出的部分光線反射至基板，使本 發明可將半視纽細:1Q翻，在G度視触度_提升題 左右。 為達上揭目的以及其他目的，本發明提供—種直下式背光模 組結構’包含有： 數燈源，燈源與另-燈源之間具有一定的間距； 一反射罩，係為連續並排的祕形，前述之燈源係容置於反 射罩内； 、 -基板’設社叙燈社方，伽巧分子透储質 以及 ' -微結構，係形成於前述之基板的出光及人光至少一表至 上，包括複數組的圖案。 …藉由上職術手段，本發明可以改進習知缺失轉有高透光 率、局輝度及光線均勻化之優點。 【實施方式】 有關於本發8綺細之技術、手段及魏成魏，_數較 佳實施例並配合圖式詳細酬如後，相信當可*之得深入而呈體 的瞭解。 〃 、明配口㈣第-圖及第二圖所示，本發明之第—實施例之直 下式背光模組結構，包含有. 數k源1机源丨係可為一冷陰極螢光燈管⑽L)或為孤 發光二極辦列其中之―，且燈源1與另-燈源丨之間具有一定 200815862 的間距PL。 一反射罩2 ’係為連續並排的圓弧形，其半徑R定義在前述之 \間距PL的〇· 5至〇· 75倍;而前述之燈源1係容置於反射罩2内， 、该反射罩2材質係選自於由聚曱基丙烯酸甲酯（p〇iy (Methyl methacrylate) ’ PMMA)、聚碳酸酯樹脂（p〇lycarb〇nate，pc)、 甲基丙稀酸曱醋聚苯乙烯（(Methyl methacrylate ) styrene，MS )、 聚苯乙稀（Polystyrene，PS)、紹(A1)、銀(Ag)、鎳(Ni)、銅（Cu) 鲁子錫（Su)組成的材料群組中之至少一種材質；又反射罩2係用以 反射前述之燈源1所發出的部分光線，並藉由反射罩2可使光線 更為集中。 一基板3，設於上述之燈源丨上方，係以高分子透光材質製 成，該高分子透光材質係選自於由聚甲基丙烯酸甲g旨（p〇ly( Methyl methacrylate)，PMMA)、聚碳酸酯樹脂（p〇lycarb〇nate，pc)、 甲基丙細酉夂甲酉曰♦本乙細（（Methyl methacrylate) Styrene，MS ) 馨及♦本乙細（P〇iy&yrene ’ ps )組成的材料群組中之至少一種材 料；另基板3内部係摻雜有紫外線吸收劑31，以阻絕紫外線直接 照射’避免擴散板產生黃化、裂解等現象發生；且内部掺雜有數 擴散粒子32，該擴散粒子32係選自於由聚碳酸酯樹脂 (Polycarbonate，PC )、聚甲基丙烯酸曱酯（p〇ly ( Methyl _ methacrylate)’PMMA)、曱基丙烯酸甲酯聚苯乙烯（（Methyl methacrylate) Styrene，MS)、聚笨乙烯（PolyStyrene，ps)、氧 200815862 ，夕（Silica)、石夕（Silicon)、聚氰胺⑽amin)、碳酸詞、鐵氟 旎、一氧化鈦(Τί02)及二氧化石夕(Si〇2)組成的材料群組中之至少一 ‘種材料，藉此使燈源1所發出的光線經過擴散粒子32時，造成光 i 學擴散的效果。以及 一微結構4，係形成於前述之基板3的出光及入光至少一表面 上，包括複數組非常微細的圖案(pattem)41，該圖案41係具有複 數個不同寬度P、不同角度Θ、不同對應深度H的曲折部如，該 ►曲折部411的寬度p係界於〇· 〇5麵至〇· 5腿之間，另曲折部‘η 之角度Θ均不相同，其曲折部411角度Θ設計的原理係與菲淫耳 鏡片（Fresnel Lens)設計原理相同，而設計曲折部411所需的表 數取決於上述之燈源1的數目N、燈源丨與另一燈源丨的間距pL、 燈源1與基板.3的第一距離z卜及燈源丨與反射罩2的第二距離 Z2’以間距PL為-週期，第一距離Z1加上第二距離^的值為透 鏡的後焦距，而前焦距則設為無窮遠處，並利用司乃耳定律 I (Snell’s Law)則可以訂出每一個曲折部411肖度㈣變化值，換· 言之，若背光模組共使用N個燈源i，則微結構4共有N組週期性 的圖案41，且每一週期内的曲折部411角度0變化率均相同。參 、第二圖，以燈源1正上方為中心值開始，曲折部411的角度Θ變 -化從〇到70，且曲折部411的對應深度Η變化為〇到一倍的曲 -折部411寬度Ρ。 請參閱第五圖，圖示為一曲線圖，說明習知技術(Α曲線)與本 9 200815862 發明中第一實施例(B曲線)設計押出的哀下式背光模組結構。將習 知技術的直下式背光模組與本發明第一實施例之直下式背光模組 •結構以輝度測量儀器（例如：型號Topcon BM7-fast)來測量模組的 :最終輝度與均勻度，證實本發明可將半視角收斂在±10度内，在〇 度視角強度明顯提升125%左右。 請配合參閱第三圖及第四圖所示，本發明之第二實施例之直 下式背光模組結構與第一實施例原理上基本相同，不同點在於第 >二實施例之微結構5、6係形成於基板3的出光及入光表面上，由 形成於基板3單面的微結構4、變更為形成於基板3雙面的微結構 5、6;其中，曲折部51丨、61 i的寬度ρι、p2係界於〇· 〇5咖至〇· 5咖 之間％亥見度P1可以與寬度P2相同也可以不相等，係以避免產 生干涉條紋為原則，另曲折部5n、611的角度0卜變化從〇 到40°，且曲折部5Π、611的對應深度HI、H2變化為〇到〇· 5 倍的寬度Π與0到0.5倍的寬度P2。 藉由上述技術手段，本發明之第二實施例具有數項優點：α) 其，利用第一實施例雙面微結構5、6的設計加以控制光的方向 性’比第一實施例單面微結構4控制光方向的空間來的大。（2)其 二，在製程上，第二實施例的雙面微結構5、6可以分擔第一實施 例單面微結構4所造成過大的角度（導致深度過深，會影響脫模 性），目此第二實施例雙面微結構5、6的設計結構深度將可以減 少約一半，仍保持光學特性相同。 200815862 另外特別-提的是，第-實施例與第二實施例，基板3及形 成於基板3的出光及人絲面上的微結構4、5、6可採用押出、 •共押出及射出製程，板厚在〇. 08至3. 〇_，押出的板材可為單一 ‘層（押出）或為二明治結構(共押出），若為三明治結構則可分為核 心層及附屬（Sub)層，擴散板總厚度在〇. Q8至3. Qmm，_層厚度 在 50〜200//m。 【圖式簡單說明】 ⑩第-圖是-側視圖，說明本發明之直下式背光模組結構的第一實 施例内部結構； 第一圖是一局部放大圖，說明本發明之第一實施例基板及形成於 基板表面上的微結構； 第三圖是—側視圖，說明本發明之直下式背光模組的第二實施例 内部結構； 第四圖疋一局部放大圖，說明本發明之第二實施例基板及形成於 •基板表面上的微結構；以及 第五圖疋一曲線圖，說明本發明之直下式背光模組及習知技術之 直下式背光模組的水平視角強度。 【主要元件符號說明】 ：1................燈源 :2...............反射罩 •............板 ................紫外線吸收劑 31 200815862 324· 41., 41L 5… 51·. 511_ 6… 61·· 611. R… PL·· Ρ... PI • Ρ2 θ ΘΙ Θ2 Η·· Η1· Η2 擴散粒子 微結構 圖案 曲折部 微結構 圖案 曲折部 微結構 圖案 曲折部 半徑 間距 寬度 寬度 寬度 角度 角度 角度 對應深度 對應深度 對應深度 12 200815862 zi...............第一距離 Z2...............第二距離 A.....……··… A曲線

B B曲線

Claims (1)

1. 200815862 十、申請專利範圍·· 1、一種直下式背光模組結構，包含有： . 紐源’燈源與另一燈源之間具有-定的間距； ‘ 反射罩’係為連喊排的圓弧形，前述之燈源係容置於反 射罩内； 基板’秘上述之騎上^，細冑分子透光材質製成， 以及 • —微結構’係形成於前述之基板的出光及人光至少-表面 上，包括複數組的圖案。 2、 如申請專利範圍第丨項所述之直下式背光模組結構，其中， 該燈源係可為-冷陰極螢光燈管(CCFL)iu LED發光二極體陣列 其中之一。 3、 如申凊專利範圍第丨項所述之直下式背光模組結構，其中， 反射罩的圓弧形之半徑係為燈源與另一燈源之間距的〇.5至〇·75 •倍。 4、 如申請專利範圍第丨項所述之直下式背光模組結構，其中， 反射罩材質係選自於由聚甲基丙烯酸曱酯（p〇ly ( Methyl methacrylate) ’ PMMA)、聚碳酸酯樹脂（Polycarb〇nate，pc)、 曱基丙烯酸甲g旨聚笨乙烯（（Methylmethaerylate)St^ene，MS)、 -聚笨乙烯（PolyStyrene，PS)、铭(A1)、銀(Ag)、鎳(Ni)、銅（Cu) 及錫（Su)組成的材料群組中之至少一種材質。 5、 如申請專利範圍第丨項所述之直下式背光模組結構，其中， 14 200815862 基板的南分子透光材質係選自於由聚甲基丙烯酸曱酷（P〇ly (Methyl methacrylate) ’ PMMA)、聚碳酸醋樹脂（Polycarbonate， -PC )、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯（（Methyl methacrylate ) Styrene， :MS)及聚苯乙烯（Polystyrene，PS)組成的材料群組中之至少一 種材料。 6、如申請專利範圍第1項所述之直下式背光模組結構，其中， 基板内部係摻雜有紫外線吸收劑。 ⑩ 7、如申請專利範圍第1項所述之直下式背光模組結構，其中， 基板内部摻雜有數擴散粒子。 8、 如申請專利範圍第7項所述之直下式背光模組結構，其中， 擴政粒子係選自於由聚碳酸g旨樹脂，ρ。）、聚甲基 丙烯酸甲酉旨（p〇ly ( Methyl methacrylate )，PMMA )、甲基丙烯酸 甲酯聚苯乙烯（（Methyl methacrylate ) Styrene，MS )、聚苯乙烯 ⑩（PolyStyrene，PS)、氧化矽（Silica)、矽（Silicon)、聚氰胺 (Melamin)、碳酸約、鐵氣龍、二氧化鈦(Ti〇2)及二氧化石夕(si〇2) 組成的材料群組中之至少一種材料。 9、 如申請專利範圍第1項所述之直下式背光模組結構，其中， :圖案係具有複數個不同寬度、不同角度、不同對應深度的曲折部。 ： 1〇如申清專利範圍第9項所述之直下式背光模組結構，其 中，曲折部的寬度係界於0· 05刪至〇· 5刪。 Π如申凊專利範圍第g項所述之直下式背光模組結構，其 15 200815862 中，曲折部角度變化從0°到70°。 12、如申請專利範圍第9項所述之直下式背光模組結構，其 中，曲折部的對應深度Η變化為0到一倍的曲折部之寬度。