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TWI657295B - 具有光調控裝置的背光模組 - Google Patents

具有光調控裝置的背光模組 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種背光模組，包含底板、設置於底板上的多個光源、一或多個光調控裝置及光學膜片。光調控裝置設置於底板上，並覆蓋於至少一光源上。光源產生的光線射出抵達光調控裝置，並由光調控裝置對光線進行調控。光學膜片設置於光調控裝置相反於光源的一側。藉由調整光源間的間距、光調控裝置之頂面寬度W及底板至光學膜片間垂直距離OD之尺寸及彼此間之關係，將可使背光模組的出光均勻度得到改善；或者可使得背光模組產生的光場較容易藉由調整頂面上出光窗之圖案分佈，來微調達到均勻化的效果。

Description

具有光調控裝置的背光模組
本發明係關於一種具光調控裝置之背光模組；具體而言，本發明係關於一種具有光調控裝置且於其上設置有光學膜片之背光模組。
平面及曲面顯示裝置已被廣泛地應用於各式的電子裝置之中，例如行動電話、個人穿戴裝置、電視、交通工具用主機、個人電腦、數位相機、掌上型電玩等。然而隨著解析度、窄邊框等規格要求的不斷提高，顯示裝置內的光學設計也隨之受到考驗。
以液晶顯示裝置為例，其光學表現通常與設置於顯示面板後方的背光模組息息相關。以傳統的直下式背光模組為例，為了在有限的厚度範圍達到較佳的光混合效果，會在光源上方加設光調控膜片，以將光源發出的光部分反射至不同位置再行經由出光孔來出光。此外，為了更加強背光模組產生背光的品質，在光調控膜片上方亦會再加設擴散片，以進一步達到使光均勻分佈的效果。
然而隨著對背光模組厚度減少的要求日漸嚴格，光調控膜片與光源間的距離也逐漸縮小。然而當光調控膜片與光源間的距離縮小時，同時也壓縮了光源發出光線進行混光的空間，進而使得產生光場的均勻度受到影響。
本發明之目的在於提供一種背光模組，可增加光線分佈的均勻度。
背光模組包含底板、設置於底板上的多個光源、一或多個光調控裝置及光學膜片。光調控裝置設置於底板上，並覆蓋於至少一光源上。光源產生的光線射出抵達光調控裝置，並由光調控裝置對光線進行調控。光調控裝置的頂面上形成有多個出光窗，以允許光線穿透。光學膜片設置於光調控裝置相反於光源的一側，並具有朝向反射面的底面。
光源、該光調控裝置及該光學膜片之設置符合下列關係式：0<<2-3 其中，P：在第一方向上二相鄰光源之中心間距；W：在第一方向上頂面之寬度；OD：反射面及該底面間之垂直距離。
藉由調整間距P、寬度W及垂直距離OD之尺寸及彼此間之關係，將可使背光模組的出光均勻度得到改善；或者可使得背光模組產生的光場較容易藉由調整頂面上出光窗之圖案分佈，來微調達到均勻化的效果。
100‧‧‧底板
110‧‧‧反射面
300‧‧‧光源
500‧‧‧反射片
700‧‧‧光調控裝置
701‧‧‧出光窗
710‧‧‧頂板
711‧‧‧頂面
713‧‧‧區塊
730‧‧‧側板
731‧‧‧定位端
900‧‧‧光學膜片
910‧‧‧底面
圖1為背光模組之實施例元件爆炸圖；圖2為背光模組之實施例剖視圖；圖3為具有不同垂直距離OD實施例的光場強度分佈圖； 圖4A為具有不同寬度W實施例的光場強度分佈圖；圖4B為另一組具有不同寬度W實施例的光場強度分佈圖；圖5A為背光模組一實施例之光場強度分佈圖；圖5B為圖5A所示實施例經調整出光窗圖案後之光場強度分佈圖；圖5C為圖5B所示實施例經調整出光窗圖案後之光場強度分佈圖；圖6A為背光模組一實施例之光場強度分佈圖；圖6B為圖6A所示實施例經調整出光窗圖案後之光場強度分佈圖；圖6C為圖6B所示實施例經調整出光窗圖案後之光場強度分佈圖；圖7A為背光模組一實施例之光場強度分佈圖；圖7B為背光模組一實施例之光場強度分佈圖。
本發明提供一種背光模組，其較佳可應用於顯示裝置上。顯示裝置較佳包含液晶顯示面板或電泳顯示面板等非自發性顯示面板；且較佳可應用於電腦顯示器、電視、監視器、車用主機上。此外，顯示裝置亦可運用於其他電子裝置上，例如作為手機、數位相機、掌上型遊樂器等的顯示屏幕。
如圖1所示，背光模組包含底板100、多個光源300、一或多個光調控裝置700及光學膜片900。底板100較佳可由塑料或金屬製成，供承 載光源300及控制光源300的電路。光源300較佳為點光源，例如發光二極體，但不以此為限。光源300較佳係呈行列矩陣排列設置於底板100上以在不同方向上形成數行及數列。然而在不同實施例中，光源300亦可以其他方式排列設置。如圖1所示，底板100上形成有反射面110，其較佳係可以反射片500與底板100的本體疊合來形成；然而在不同實施例中，亦可於底板100的本體表面塗佈反射塗層來形成反射面110。光源300發出的光線中有部分可被反射面110直接或間接反射回收，以提高光線的使用效率。
如圖1所示，光調控裝置700設置於反射面110上，並覆蓋於至少一光源300上。較佳而言，光源300產生的光線射出抵達光調控裝置700，並由光調控裝置700對光線進行調控。例如，光調控裝置700可將部分光線反射至不同位置後再允許光線離開光調控裝置700，而抵達上方的光學膜片900，進而使光線分佈較為均勻，但不以此為限；光調控裝置700亦可對光線進行其他形式的調整，例如行進方向、相位、顏色等。
在此實施例中，光調控裝置700係形成為長條狀，並具有頂板710以及兩個相對的側板730。頂板710形成為長條矩形而沿光源300排列形成的行或列延伸，而兩個側板730則分別自頂板710的相對長端彎折伸出。頂板710具有頂面711，頂面711上較佳形成有複數個出光窗701，以允許光線穿透。出光窗701較佳為鏤空的穿孔，但亦可由較透明的材質所形成。如圖1及圖2所示，兩個側板730可相互平行，但亦可相對於頂板710向外張開或向內縮。每一側板730具有遠離頂板710的定位端731，光調控裝置700則藉由定位端731而設置於反射片500上，並覆蓋於一行、半行、一列或半列的光源300上。然而在其他實施例中，光調控裝置700亦可不具有側板 730而形成片狀元件，並由其他支撐方式懸吊於光源300之上。
如圖1及圖2所示，光學膜片900設置於光調控裝置700相反於光源300的一側，並具有朝向反射面110的底面910。在此實施例中，光學膜片900較佳係設置於頂面711上，並為光調控裝置700所支撐；然而在不同實施例中，光學膜片900亦可藉由例如支撐頂針等其他結構支撐而設置於光調控裝置700上方。光學膜片900較佳包含擴散片、稜鏡片、增亮片、偏光片等，但不以此為限。
圖2所示為背光模組之實施例剖面圖。在此實施例中，在第一方向X上相鄰二光源的中心之間具有間距P。第一方向X較佳係為橫切光調控裝置700長邊且平行於反射面110的方向，且光源300係沿著第一方向X排列成並排的數行或列，但不以此為限。此外，頂面711在第一方向X上具有寬度W；在此實施例中，頂面711係形成為矩形，而寬度W即為頂面711中短邊的長度。另如圖2所示，反射面110與光學膜片900底面910之間具有垂直距離OD。藉由調整間距P、寬度W及垂直距離OD之尺寸及彼此間之關係，將可使背光模組的出光均勻度得到改善；或者可使得背光模組產生的光場較容易藉由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈，來微調達到均勻化的效果。
第一實施例
在本實施例中，係以間距P、寬度W均為固定的條件下，改變垂直距離OD的大小來進行模擬，以判垂直距離OD對於光場均勻性的影響。如圖3所示，當間距P、寬度W均為固定的條件下，垂直距離OD為4.3mm時光場的分佈均勻度較垂直距離OD為7.15mm及10mm的光場分佈勻度為 佳。由此可知，垂直距離OD確實為對於光場分佈均勻度有影響之因子。雖然在此實施例中垂直距離OD為4.3mm時光場的分佈均勻度較佳，但垂直距離OD為7.15mm及10mm時之光場相對於其他的光場分佈仍可能具有一定的規律性和穩定性；例如其剖面的亮度分佈較高斯分佈來得平坦緩和，或是在相鄰的光源間僅具有單一的亮度波峰或波谷等。在此情況下，光場仍屬於較易可由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈來達到進一步均勻化的光場類型。舉例而言，頂面711上出光窗701之圖案分佈可藉由改變出光窗701的平均孔徑、分佈位置及密度、光源正上方出光窗701孔徑等方式來加以調整。
第二實施例
在本實施例中，改以間距P、垂直距離OD均為固定的條件下，改變寬度W的大小來進行模擬，以判寬度W對於光場均勻性的影響。如圖4A所示，當間距P、垂直距離OD均為固定的條件時，寬度W為49.6mm時的光場的分佈均勻度較寬度W為39.6mm及29.6mm的光場分佈勻度為佳。由此可知，寬度W確實為對於光場分佈均勻度有影響之因子。在此實施例中，垂直距離OD固定為4.3mm，間距P、寬度W及垂直距離OD間具有下列關係：
然而在另一變化實施例中，如圖4B所示，改為將垂直距離OD固定為10mm，並同時固定間距P的條件下，可觀察出寬度W為49.6mm時的光場的分佈均勻度仍為最佳者；但當寬度W為39.6mm時，其光場分佈均勻度亦已有顯著提升而符合顯示裝置所需。
第三實施例
在本實施例所採用的垂直距離OD為7.15mm，OD/P為0.12。在此設定下，搭配之寬度W為45mm，即可產生易於藉由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈來達到進一步均勻化的光場類型，如圖5A所示。在本實施例中間距P、寬度W及垂直距離OD間具有下列關係：
當將圖5A所示實施例之設定作進一步出光窗701的圖案調整，例如將出光窗701全面擴孔0.15mm及0.2mm，則可得到如圖5B所示的兩種光場，兩者均顯著較圖5A之光場更為均勻。此時，若再將出光窗701中對應光源300之中心孔徑進行調整，例如調整孔徑為0.5mm，則可得如圖5C所示的兩種光場，又分別較圖5B的兩個光場有更佳的均勻度。由此可知，當設定適當的垂直距離OD、間距P、寬度W，則可以產生較均勻或者較易於調整進行均勻化的光場。
第四實施例
本實施例對各項參數的設定方式與第三實施例相似，而僅在參數數值上進行調整。在本實施例所採用的垂直距離OD為10mm，OD/P為0.17。在此設定下，搭配之寬度W為39.6mm，即可產生易於藉由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈來達到進一步均勻化的光場類型，如圖6A所示。在本實施例中間距P、寬度W及垂直距離OD間具有下列關係：
當將圖6A所示實施例之設定作進一步出光窗701的圖案調 整，例如將出光窗701全面擴孔0.2mm，則可得到如圖6B所示的光場，其顯著較圖6A之光場更為均勻。此時，若再將出光窗701中對應光源300之中心孔徑進行調整，例如調整孔徑為0.8mm或0.9mm，則可得如圖6C所示的兩種光場，又分別較圖6B的光場有更佳的均勻度。由此可知，當設定適當的垂直距離OD、間距P、寬度W，則可以產生較均勻或者較易於調整進行均勻化的光場。
綜合上述實施例，間距P、寬度W及垂直距離OD間較佳具有下列關係： 0<<2.3 此外OD/P較佳小於或等於0.2。藉由此一設置，可使得背光模組產生較為均勻的背光。退步言之，即便產生出的背光仍不夠均勻，但其光場將較容易藉由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈(例如平均孔徑、分佈位置及密度、光源正上方出光窗孔徑等)，來微調達到均勻化的效果。
圖7A及圖7B進一步對上述的關係式作出驗證。圖7A所示實 施例中，間距P、寬度W及垂直距離OD間具有下列關係：。如圖 7A所示，可看出光場之強度分佈較緩和，而屬於較易可由調整頂面711上出光窗701之圖案分佈來達到進一步均勻化的光場類型。在圖7B所示實施例 中，間距P、寬度W及垂直距離OD間具有下列關係：。如圖7B 所示，可看出光場之強度分佈具有足夠的均勻度，已符合顯示裝置影像顯示之需求。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

Claims (10)

  1. 一種背光模組，包含：一底板，具有一反射面；複數個光源，分別設置於該底板上，且該些光源之周圍分佈有至少部分該反射面；至少一光調控裝置，設置覆蓋於該些光源之上；其中，該調控裝置具有一頂面，該頂面上佈設有複數個出光窗；以及一光學膜片，設置於該光調控裝置相反於該些光源之一側；該光學膜片具有朝向該反射面之一底面；其中該些光源、該光調控裝置及該光學膜片之設置符合下列關係式：0<<2.3其中，P：在一第一方向上二相鄰該光源之中心間距；W：在該第一方向上該頂面之寬度；OD：該反射面及該底面間之垂直距離。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中該些光源、該光調控裝置及該光學膜片之設置符合下列關係式：<2.23。
  3. 如請求項1所述之背光模組，其中該些光源、該光調控裝置及該光學膜片之設置符合下列關係式：1.76<。
  4. 如請求項1所述之背光模組，其中該光調控裝置具有：一頂板；以及兩側板，分別自該頂板的二相對端彎折伸出；每一該側板具有遠離該頂板之一定位端；其中，該頂面係形成於該頂板上。
  5. 如請求項4所述之背光模組，其中該光學膜片係為該頂面所支撐。
  6. 如請求項1所述之背光模組，其中OD/P0.2。
  7. 如請求項1所述之背光模組，其中OD10mm。
  8. 如請求項7所述之背光模組，其中OD4.3mm。
  9. 如請求項1所述之背光模組，其中39mmW50mm。
  10. 如請求項1所述之背光模組，係具有複數該光調控裝置；其中該些光源係排列形成複數條垂直該第一方向且並排之列，該些光調控裝置分別沿著該些光源所形成的列延伸以覆蓋對應之該些光源。
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