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TW202232142A - 具傾斜結構之光學膜片的背光模組 - Google Patents

具傾斜結構之光學膜片的背光模組 Download PDF

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TW202232142A
TW202232142A TW110105143A TW110105143A TW202232142A TW 202232142 A TW202232142 A TW 202232142A TW 110105143 A TW110105143 A TW 110105143A TW 110105143 A TW110105143 A TW 110105143A TW 202232142 A TW202232142 A TW 202232142A
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TW
Taiwan
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light
backlight module
optical film
emitting element
angle
Prior art date
Application number
TW110105143A
Other languages
English (en)
Inventor
鄭文峰
Original Assignee
暘旭光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to CN202110421975.1A priority patent/CN113671750B/zh
Priority to US17/357,945 priority patent/US11650454B2/en
Priority to EP21204385.5A priority patent/EP4040228A1/en
Priority to KR1020210144691A priority patent/KR102587192B1/ko
Priority to JP2021187133A priority patent/JP7348940B2/ja
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Abstract

一種背光模組，包括一基板、多個發光元件及至少一光學膜片。發光元件分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上。光學膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多個錐形結構，錐形結構的邊緣形成多個第一稜線，該第一稜線與該第一方向的夾角為一角度。第二表面相對於該第一表面，面向於該基板。

Description

具傾斜結構之光學膜片的背光模組
一種背光模組，特別是一種應用於顯示器的背光模組。
背光模組是現代液晶螢幕的主要元件之一，背光模組上具有多個發光元件，用以形成液晶螢幕所顯示的畫面。而為了發光元件的光線更為均勻，提高液晶螢幕顯示畫面的品質。其方法就是在直下式背光模組中設置擴散板（Diffuser plate），擴散板上具有紋路，利用光線折射、反射或散射等物理現象，讓光線更均於分布。 隨著技術發展為提升顯示器的對比度，背光模組的發光元件逐步以Mini LED來取代普通的LED。而Mini LED的發光面積更小，傳統的擴散板無法有效的分散光源。請參閱圖1A至圖1D，圖1A所繪示為一種背光模組，圖1B所繪示為傳統不具偏位結構之微結構示意圖，圖1C所繪示為光學模擬結果，圖1D所繪示為傳統不具偏位結構之光學膜片。此種背光模組10包括基板11、Mini LED 12與傳統不具偏位結構之光學膜片13。此種傳統不具偏位結構之光學膜片13的微結構14是對應Mini LED 12排列。而從光學模擬結果可以看出，在Mini LED 12之間的區域15仍有較為黯淡的區塊，這樣的光線表現並不佳。 因此，如何解決上述問便是本領域具通常知識者值得思量的。
本發明提供一種背光模組，具備偏位微結構的擴散板，可有效改善光線擴散的表現。 本發明提供一種背光模組，包括一基板、多個發光元件及至少一光學膜片。發光元件分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上。光學膜片包括一第一表面及一第二表面。第一表面具有多個錐形結構，形成多個第一稜線，該第一稜線與該第一方向的夾角為一角度。第二表面相對於該第一表面，面向於該基板。其中，該角度為θ，該第一方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為X，該第二方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為Y，該角度θ的範圍為
Figure 02_image001
。 上述之背光模組，其中，
Figure 02_image003
。 上述之背光模組，其中，該錐形結構為四角錐。 上述之背光模組，其中，該第二表面還包括多個圓柱結構，該圓柱結構還包括一第二稜線，該第二稜線與該光學膜片的水平邊緣以該角度偏斜。 上述之背光模組，還包括至少一稜鏡片，設置於該光學膜片上方。 上述之背光模組，其中，該發光元件為迷你發光二極體。 上述之背光模組，其中，該光學膜片的厚度為0.05-0.5毫米。 上述之背光模組，其中，該光學膜片的材質為聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET），或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。 本發明之背光模組將可提供更加的光線表現，同時可降低發光元件的密度也能達到相當的光線表現，進一步降低背光模組的製作成本。
有鑑於此，本發明提供一種背光模組，其光學膜片具備對應Mini LED陣列角度偏位的微結構，可有效改善Mini LED的光線擴散，提高光線表現。 請先參閱圖4A，圖4A所繪示為本發明第一實施例之背光模組。第一實施例的背光模組100包括了一基板120、多個發光元件130與多個光學膜片110。其中，發光元件130是設置於基板120上，並且發光元件130是分別以第一方向與第二方向排列設置於於該基板120上，基板120例如為一種軟性基板。請參閱圖3B，發光元件130的排列是分別以第一方向131與第二方向排列132，第一方向131與第二方向132為垂直交錯。 在本實施例中，發光元件130例如為發光二極體（LED），較佳實施例發光元件130為迷你發光二極體（Mini LED）。而光學膜片110設置於發光元件130上方。在較佳實施例中，光學膜片110的厚度為0.05-0.5毫米，且光學膜片110的數量為3-5片。此外，光學膜片110的材質可為聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET），或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。 請參閱圖2A至圖2C，圖2A所繪示為一實施例之光學膜片，圖2B所繪示為光學膜片之局部放大圖，圖2C所繪示為光學膜片之側截面圖。光學膜片110包括一第一表面111與一第二表面112，第一表面111與第二表面112呈現相對而設置，其中第二表面112是面向發光元件130而設置。 光學膜片110的第一表面111還包括多個錐形結構113，錐形結構113包括一頂點114，並且頂點114是向第二表面112延伸。也就是說，錐形結構113是下凹設置於第一表面111。進一步的，在本實施例中錐形結構113為下凹的四角錐。這些錐形結構113緊密排列而形成多個第一稜線 116，第一稜線 116與第一方向的夾角為一角度。 請參閱圖3A與圖3B，圖3A與圖3B所繪示為錐形結構偏斜示意圖。錐形結構113的偏斜角度與發光元件130的排列有所關連。請先參閱圖3A，圖3A的實施例是以錐形結構113為四角錐為例，並且為保持圖面清晰，在圖3A中並未繪出頂點114。多個錐形結構113的邊緣形成了多條第一稜線116。第一稜線116與‘第一方向131（以虛線表示）呈現一角度θ的夾角。 接著，請參閱圖3B，角度θ則由發光元件130的排列決定，是由其中一發光元件130與斜角發光元件130的夾角作為角度θ。也就是說，角度θ的正切函數等於第二方向132上的發光元件130的距離Y除於第一方向131上的發光元件130的距離X，即
Figure 02_image005
。因此，錐形結構113的偏斜角度θ是與發光元件130的排列相呼應。 換句話說，第二方向132上的發光元件130的距離Y除於第一方向131上的發光元件130的距離X的反正切函數為角度θ，即
Figure 02_image003
。此外，角度θ允許一定範圍的公差，在較佳實施例中公差為10 ˚，也就是角度θ±10˚，具體來說便是
Figure 02_image001
。 請參閱3C，圖3C所繪示為另一種排列方式的發光元件。在圖3C的實施例中，發光元件130是以菱形陣列的方式排列。而在此實施例中，發光元件130仍是以第一方向131與第二方向132排列，角度θ的定義仍與第二方向132上的發光元件130的距離Y’及第一方向上的發光元件130的距離X’有關，也就是
Figure 02_image007
。進一步的說，光學膜片110上的錐形結構113之第一稜線116都會與發光元件130的排列呈現一角度θ的夾角。 請參閱圖4A與圖4B，圖4A繪示為第一實施例的背光模組。圖4B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。第一實施例的背光模組100包括了三個光學薄膜110，並且具備偏斜的錐形結構113。相較於圖1C的習知技術光學模擬圖，從圖4B光學模擬圖中可以看出，中央區域16佈有較多的光點，取代原先的黯淡表現，顯見光學薄膜110改善了發光元件130光線擴散的表現。 請參閱圖5A，圖5A所繪示為第二實施例之背光模組。第二實施例之背光模組200是在光學膜片110上方設置了多個稜鏡片150，稜鏡片150包括一第一稜鏡片151與一第二稜鏡片152，其中第一稜鏡片151與第二稜鏡片152的結構方向正交設置。具體來說，第一稜鏡片151與第二稜鏡片152上包括具有方向性的微結構，第一稜鏡片151與第二稜鏡片152在設置時，兩個稜鏡片的微結構的延伸方向彼此垂直。 接著，請參閱圖5B與圖5C，圖5B所繪示為習知技術的光學模擬圖。其中圖5B是以第二實施例之背光模組200為基礎，將光學膜片110替換為傳統不具偏位結構之光學膜片13（如圖1D之光學膜片13），進而產生的光學模擬圖。圖5C為第二實施例之背光模組光學模擬圖。經由比較圖5B與圖5C之光學模擬圖可以看出，在圖5B中高亮度的區域較少，多集中於發光點。相較之下圖5C的高亮度區的明顯擴散，並且有效讓光線擴散至中央區域。 請參閱圖6A至圖6C，圖6A所繪示為另一實施例之光學膜片的背面圖。圖6B所繪示為光學膜片背面的局部放大圖。圖6C所繪示為光學膜片的側截面圖。在此實施例中，光學膜片310包括一第一表面311與一第二表面312，且第一表面311包括了多個錐形結構313，第一表面311與錐形結構313的技術特徵與圖2C之實施例相當，在此不再贅述。此實施例的特徵在於，第二表面312還包括多個圓柱結構317（Lenticular）。並且圓柱結構317還包括一第二稜線318。第二稜線318與發光元件130的第一方向131以角度θ偏斜，也就說圓柱結構317的設置方向與第一表面311的錐形結構313相當。請參閱圖6D，圖6D所繪示為另一實施例的圓柱結構317’，此實施例的圓柱結構317’是由不同方向的圓柱體交疊所所形成的曲面，因此會具有兩個第二稜線318a、318b，表示兩個不同方向的圓柱體，兩個第二稜線318a、318b較佳為互相垂直交錯，而其中一個第二稜線318a則與發光元件130的第一方向131以角度θ偏斜。 請參閱圖1E，圖1E所繪示為傳統具有圓柱結構的光學膜片，比較圖6A與1E，可以看出本實施例（圖6A）中光學膜片310的圓柱結構317與發光元件130的第一方向131具有夾角偏斜。而傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片13’（圖1E）的圓柱體則是平行設置。 請參閱圖7A，圖7A所繪示為第三實施例之背光模組。第三實施例之背光模組300包括了多片光學膜片310，設置於發光元件130上方，而光學膜片310的圓柱結構317是面向發光元件130而設置。 接著，請參閱圖7B與圖7C，圖7B所繪示為習知技術的光學模擬圖，也就是在第三實施例之背光模組300的基礎上，將光學膜片310替換為圖1E所示之傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片13’，進而產生的光學模擬圖。圖7C為第三實施例之背光模組光學模擬圖。從圖7B中可以看出，光線相對集中於發光點，而中間區域有明顯的黯淡。而在圖7C中可以按出，將錐形結構113與圓柱結構317偏位後，可讓光線更均勻的分布，並且可填補中央區域的黯淡，有效的改善光線表現。 請參閱圖8A，圖8A所繪示為第四實施例之背光模組。第四實施例的背光模組400是在光學膜片310上方設置了稜鏡片150，稜鏡片150的技術特徵與第二實施例（圖5A）相當，在此不再贅述。接著，請參閱圖8B與圖8C，圖8B所繪示為習知技術的光學模擬圖，也就是在第四實施例之背光模組400的基礎上，將光學膜片310替換為圖1E所示之傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片13’，進而產生的光學模擬圖。圖8C為第四實施例之背光模組光學模擬圖。從圖8B可以看出，相較於圖7B，施加稜鏡片150後，光線較為分散，但仍可看出光線仍集中於發光處周邊。而在圖8C中可以看出，將錐形結構113與圓柱結構317偏位後，光線則可更平均的分布。 請參閱圖9A至圖9D，圖9A與圖9B所繪示為第五實施例之光學膜片的局部示意圖，圖9C與圖9D所繪示為第六實施例之光學膜片。在前述實施例中，錐形結構113為四角錐，但並不限於此，也可為不同類型的錐體形成錐形結構113。圖9A與圖9B中之光學膜片500便是以下凹的等邊三角錐作為錐形結構113，並且以三角錐的其中一邊作為第一稜線116，並與發光元件130的第一方向131以角度θ偏斜。 而在圖9C與圖9D中之光學膜片600則是由下凹的等腰三角錐601作為錐形結構113，圖9C與圖9D以斜線區域繪出等腰三角錐601的形狀，並且以等腰三角錐601的其中一底邊作為第一稜線116，並與發光元件130的第一方向131以角度θ偏斜。 本發明提供之背光模組，所包含的光學膜片110、310，具有偏位的錐形結構131與圓柱結構317，可有效提高發光元件130的光線擴散效果，讓光線更能夠覆蓋顯示區域。相較於習知技術的背光模組，本發明之背光模組將可提供更加的光線表現，同時可降低發光元件130的密度也能達到相當的光線表現，進一步降低背光模組的製作成本。 本發明說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
10:背光模組 11:反射片 12:Mini LED 13:傳統具有擴散效果之光學膜片 13’:傳統具有圓柱結構的光學膜片 14:微結構 15:區域 100、200、300、400、500、600:背光模組 110、310:光學膜片 111、311:第一表面 112、312:第二表面 113、313:錐形結構 114、314:頂點 116:第一稜線 317、317’:圓柱結構 318、318a、318b:第二稜線 θ:角度 X、Y:距離 120:基板 130:發光元件 131:第一方向 132:第二方向 601:等腰三角形
圖1A所繪示為一種背光模組。 圖1B所繪示為擴散板微結構示意圖。 圖1C所繪示為光學模擬結果。 圖1D所繪示為傳統不具偏位結構之光學膜片。 圖1E所繪示為傳統不具偏位圓柱結構的光學膜片。 圖2A所繪示為一實施例之光學膜片。 圖2B所繪示為光學膜片之局部放大圖。 圖2C所繪示為光學膜片之側截面圖。 圖3A與圖3B所繪示為錐形結構偏斜示意圖。 圖3C所繪示為另一種排列方式的發光元件。 圖4A繪示為第一實施例的背光模組。 圖4B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖5A所繪示為第二實施例之背光模組。 圖5B所繪示為不具備偏位微結構的背光模組搭配稜鏡片的光學模擬圖。 圖5C為第二實施例之背光模組光學模擬圖。 圖6A所繪示為另一實施例之光學膜片的背面圖。 圖6B所繪示為光學膜片背面的局部放大圖。 圖6C所繪示為光學膜片的側截面圖。 圖6D所繪示為另一實施例的圓柱結構。 圖7A所繪示為第三實施例之背光模組。 圖7B所繪示為不具備偏位微結構的光學模擬圖。 圖7C為第三實施例之背光模組光學模擬圖。 圖8A所繪示為第四實施例之背光模組。 圖8B所繪示為不具備偏位微結構的背光模組的光學模擬圖。 圖8C為第四實施例之背光模組光學模擬圖。 圖9A與圖9B所繪示為第五實施例之光學膜片的局部示意圖。 圖9C與圖9D所繪示為第六實施例之光學膜片。
100:背光模組
110:光學膜片
120:基板
130:發光元件

Claims (9)

  1. 一種背光模組，包括： 一基板； 多個發光元件，分別以一第一方向與一第二方向排列設置於該基板上；及 至少一光學膜片，包括： 一第一表面，具有多個錐形結構，這些錐形結構的邊緣形成多個第一稜線，該第一稜線與該第一方向的夾角為一角度；及 一第二表面，相對於該第一表面，面向於該基板； 其中，該角度為θ，該第一方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為X，該第二方向上之該發光元件與相鄰的該發光元件的距離為Y，該角度θ的範圍為
    Figure 03_image001
    。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中，
    Figure 03_image003
    。
  3. 如請求項1所述之背光模組，其中，該錐形結構為下凹的四角錐。
  4. 如請求項1所述之背光模組，其中，該錐形結構為下凹的多角錐。
  5. 如請求項1所述之背光模組，其中，該第二表面還包括多個圓柱結構，該圓柱結構還包括一第二稜線，該第二稜線與該第一方向以該角度偏斜。
  6. 如請求項1所述之背光模組，還包括至少一稜鏡片，設置於該光學膜片上方。
  7. 如請求項1所述之背光模組，其中，該發光元件為迷你發光二極體。
  8. 如請求項1所述之背光模組，其中，該光學膜片的厚度為0.05-0.5毫米。
  9. 如請求項1所述之背光模組，其中，該光學膜片的材質為聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET），或為PC、PMMA、PET的堆疊複合材質。
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