背光模塊及顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背光模塊及顯示裝置，背光模塊包括：一光源以及一導(dǎo)光板。導(dǎo)光板具有一入光面、一底面及與底面相對的一出光面，并包含復(fù)數(shù)突出于底面的微結(jié)構(gòu)，光源鄰設(shè)于入光面，并發(fā)出一光線由入光面入射至導(dǎo)光板，并由出光面射出，各微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離入光面的一第一部份及鄰近入光面的一第二部份，第一部份與底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，第二部份與底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。本發(fā)明亦揭露一種顯示裝置。本發(fā)明的背光模塊及顯示裝置具有較高的光通量及輝度。
【專利說明】背光模塊及顯示裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明系關(guān)于一種背光模塊及顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于液晶顯示器的液晶本身不會發(fā)光，為了達(dá)到顯示效果，必須提供一面光源給液晶顯示器的顯示面板，例如一背光模塊，以供應(yīng)足夠的光線輝度且分布均勻的面光源給顯示面板顯示所需畫面。
[0003]習(xí)知一種背光模塊包括一光源、一導(dǎo)光板以及一個反射片。光源可發(fā)出光線由導(dǎo)光板的一入光面入射至導(dǎo)光板。導(dǎo)光板的作用在于引導(dǎo)光線的傳輸方向，并藉由光線于導(dǎo)光板內(nèi)部的全反射，再加上位于導(dǎo)光板的一底面上的復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)(例如火山口結(jié)構(gòu))破壞光線的全反射，可使光線由導(dǎo)光板的一出光面射出，以形成均勻的面光源。另外，反射片鄰設(shè)于導(dǎo)光板的底面，以將由底面射出導(dǎo)光板的光線再反射回導(dǎo)光板，以增加光線利用率。
[0004]然而，反射片的設(shè)置雖然可將穿出導(dǎo)光板底面的光線再反射至導(dǎo)光板內(nèi)，但是，當(dāng)光線由導(dǎo)光板的底面穿出，再被反射片反射而射入導(dǎo)光板的內(nèi)部時，光線將進(jìn)行至少二次不同介質(zhì)(導(dǎo)光板與空氣)的穿射及一次的反射，由于不同介質(zhì)的穿透率及反射片的反射率均小于1，造成光線能量的損失(例如損失約20%)。另外，由于習(xí)知導(dǎo)光板的該等微結(jié)構(gòu)系以雷射光打在模仁上，再經(jīng)由射出機臺的射出而成形，但是，由于制程上的不穩(wěn)定，造成該等微結(jié)構(gòu)的高度也不穩(wěn)定，使得光線的能量分配也不穩(wěn)定。另外，該等微結(jié)構(gòu)與底面之間的角度也不易控制，也會造成無法形成全反射而造成光線的利用率降低。
[0005]因此，如何提 供一種背光模塊及顯示裝置，可減少光線的能量損失而提高光線利用率，并使背光模塊及顯示裝置具有較高的光通量及輝度，已成為重要課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種可減少光線的能量損失而提高光線利用率，并使背光模塊及顯示裝置具有較高的光通量及輝度的背光模塊及顯示裝置。
[0007]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種背光模塊包括一光源以及一導(dǎo)光板。導(dǎo)光板具有一入光面、一底面及與底面相對的一出光面，并包含復(fù)數(shù)突出于底面的微結(jié)構(gòu)，光源鄰設(shè)于入光面，并發(fā)出一光線由入光面入射至導(dǎo)光板，并由出光面射出，各微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離入光面的一第一部份及鄰近入光面的一第二部份，第一部份與底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，第二部份與底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。本發(fā)明亦揭露一種顯示裝置。
[0008]在一實施例中，導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚碳酸酯，第一夾角系介于20度至30度之間。
[0009]在一實施例中，導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯，第一夾角系介于10度至30度之間。
[0010]在一實施例中，各微結(jié)構(gòu)沿一第一方向具有一長度，并沿一第二方向具有一高度，長度系介于高度的2.5倍至8.4倍之間。[0011]在一實施例中，離光源較遠(yuǎn)的微結(jié)構(gòu)的第一夾角大于離光源較近的微結(jié)構(gòu)的第一夾角。
[0012]在一實施例中，光線射至第一部份時，第一部份將光線全反射。
[0013]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種顯示裝置包括一顯示面板以及一背光模塊。背光模塊與顯不面板相對而設(shè)，并包含一光源及一導(dǎo)光板，導(dǎo)光板具有一入光面、一底面及與底面相對的一出光面，并包含復(fù)數(shù)突出于底面的微結(jié)構(gòu)，光源鄰設(shè)于入光面，并發(fā)出一光線由入光面入射至導(dǎo)光板，并由出光面射出，各微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離入光面的一第一部份及鄰近入光面的一第二部份，第一部份與底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，第二部份與底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。
[0014]承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的背光模塊及顯示裝置中，導(dǎo)光板包含復(fù)數(shù)突出于底面的微結(jié)構(gòu)，各微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離入光面的一第一部份及鄰近入光面的一第二部份，且第一部份與底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，而第二部份與底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。因此，本發(fā)明藉由復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可將入射的光線導(dǎo)引并造成全反射，以減少光線射出導(dǎo)光板的底面所造成的能量損失，藉此可提高光線的利用率，并使本發(fā)明的背光模塊及顯示裝置具有較高的光通量及輝度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1A及圖1B分別為本發(fā)明較佳實施例的一種背光模塊的剖視示意圖及仰視示意圖；
[0016]圖1C為圖1B中，區(qū)域C的放大示意圖；
[0017]圖1D為本發(fā)明的背光模塊的局部仰視立體示意圖；
[0018]圖2A至圖2D分別為本發(fā)明不同態(tài)樣的背光模塊的局部仰視立體示意圖；以及
[0019]圖3為本發(fā)明較佳實施例的一種顯示裝置的剖視示意圖。
[0020]主要元件符號說明:
[0021]1、Ia?ld、4:背光模塊
[0022]11,41:光源
[0023]12、12a ?12d、42:導(dǎo)光板
[0024]121、121a ?121d、421:微結(jié)構(gòu)
[0025]2:顯示裝置
[0026]3:顯示面板
[0027]B:底面
[0028]D:長度
[0029]H:高度
[0030]1:入光面
[0031]L:光線
[0032]O:出光面
[0033]Pl:第一部份
[0034]P2:第二部份
[0035]X:第一方向[0036]Y:第三方向
[0037]Z:第二方向
[0038]α:第一夾角
[0039]β:第二夾角
【具體實施方式】
[0040]以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明較佳實施例的背光模塊及顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
[0041]請參照圖1A至圖1D所示，其中，圖1A及圖1B分別為本發(fā)明較佳實施例的一種背光模塊I的剖視示意圖及仰視示意圖，圖1C為圖1B中，區(qū)域C的放大示意圖，而圖1D為背光模塊I的局部仰視立體示意圖。于此，圖1A及圖1D只顯示一個微結(jié)構(gòu)。另外，圖1A至圖1D只是示意，并未顯示真實的物件比例。
[0042]背光模塊I包括一光源11以及一導(dǎo)光板12。
[0043]如圖1A所示，導(dǎo)光板12具有一入光面1、一底面B及與底面B相對的一出光面0，并包含復(fù)數(shù)突出于底面B的微結(jié)構(gòu)121。在本實施例中，導(dǎo)光板12具有兩相對而設(shè)的底面B及出光面O。導(dǎo)光板12系用以引導(dǎo)光線行進(jìn)方向，并以透光材料制成，并可為射出成形。透光材料例如可包含聚碳酸酯(Polycarbonate, PC,俗稱塑膠)或聚甲基丙烯酸甲酯(poly-methylmethacrylate, PMMA)。其中，透光材料的折射率系大于周邊物質(zhì)(例如空氣，其折射率約為1)，且具有特定角度的光線于導(dǎo)光板12與周邊物質(zhì)的交界可形成全反射效應(yīng)，并可將由導(dǎo)光板12側(cè)邊(入光面I)入射的光線引導(dǎo)至中央部分，形成較為均勻分布的出光形式。另外，沿一第一方向X來看，導(dǎo)光板12的剖面形狀可例如為平板狀或楔形。于此，系以平板狀的導(dǎo)光板12為例。
[0044]光源11鄰設(shè)于入光面I，并發(fā)出一光線L由入光面I入射至導(dǎo)光板12，并由出光面O射出。于此，入光面I系鄰設(shè)于底面B及出光面O。其中，光源11可包含至少一發(fā)光二極管、至少一有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diode, 0LED)、至少一冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)、或至少一熱陰極螢光燈管(hot cathodefluorescent lamp’HCFL)。于此，光源11系以一發(fā)光二極管光條(LED light bar)為例。發(fā)光二極管光條具有復(fù)數(shù)發(fā)光二極管設(shè)置于一電路基板上。本實施例的光源11的數(shù)量系為I，不過，在其它的實施態(tài)樣中，也可設(shè)置二組光源11分別鄰設(shè)于導(dǎo)光板12相對的兩入光面I，并分別發(fā)出光線L由導(dǎo)光板12的入光面I入射至導(dǎo)光板12。
[0045]另外，各微結(jié)構(gòu)121分別突出于底面B，并具有遠(yuǎn)離入光面I的一第一部份Pl及鄰近入光面I的一第二部份P2。其中，第一部分Pl或第二部分P2可包含至少一斜面、至少一曲面，或其任意組合。另外，各微結(jié)構(gòu)121的形狀例如可分別由角柱體及橢圓柱體、角柱體及角柱體，或橢圓柱體及橢圓柱體的形狀交集(相切)而成。各微結(jié)構(gòu)121的俯視形狀(即沿一第二方向Z觀察)可分別包含橢圓形的一部份、多邊形(例如三邊形或四邊形)的一部分、或其組合。在本實施例中，如圖1C及圖1D所示，各微結(jié)構(gòu)121的形狀系分別由一角柱體及一橢圓柱體的形狀交集而成，且其俯視形狀包含三邊形的一部份及弧形的一部份(兩者的交集)。另外，本實施例的第二部分P2包含兩斜面的組合(角柱體斜面的一部分)，而第一部分Pl包含一曲面(橢圓柱體曲面的一部份)。[0046]以面光源來說，由于在導(dǎo)光板12中，鄰近入光面I處的光線L強度較強，故出光較亮，而遠(yuǎn)離入光面I處的光線L強度則較弱，出光較暗。因此，為了控制導(dǎo)光板12的出光強度與色度，并使其出光更均勻，如圖1B所示，本實施例的該等微結(jié)構(gòu)121鄰近入光面I的分布密度，系小于遠(yuǎn)離入光面I的分布密度。另外，該等微結(jié)構(gòu)121系為不連續(xù)的微結(jié)構(gòu)，并可為隨機排列。不過，于其它的實施態(tài)樣中，該等微結(jié)構(gòu)121也可為陣列排列。
[0047]請再參照圖1A及圖1B所示，本發(fā)明的各微結(jié)構(gòu)121沿第一方向X具有一長度D，并沿第二方向Z具有一高度H，且長度D系可介于高度H的2.5倍至8.4倍之間。另外，各微結(jié)構(gòu)121沿第一方向X的長度D實質(zhì)上系可等于沿一第三方向Y的一寬度。于此,第一方向X、第二方向Z及第三方向Y系彼此互相垂直。
[0048]另外，第一部份Pl與底面B的一第一夾角α系介于10度至30度之間，而第二部份Ρ2與底面B的一第二夾角β系介于20度至50度之間。于此，第一夾角α介于10度至30度之間及第二夾角β介于20度至50度之間，系分別表示:10° < α < 30°，且20° < β <50°。其中，離光源11越遠(yuǎn)，第一夾角α越大。換言之，于本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)121中，第一部分Pl與底面B之間所形成的第一夾角α越遠(yuǎn)離光源11，其角度越大。
[0049]利用微結(jié)構(gòu)121的第二部份Ρ2與底面B所夾的β角度，可增加第一部份Pl的入光量，且當(dāng)光線L由導(dǎo)光板12內(nèi)部射至微結(jié)構(gòu)121的第一部份Pl時，第一部份Pl (本實施例為一曲面)可將光線L全反射并進(jìn)入導(dǎo)光板12的內(nèi)部，且由出光面O射出。因此，本發(fā)明可減少光線L射出導(dǎo)光板12的底面B所造成的能量損失，藉此可提高光線L的利用率。特別注意的是，當(dāng)導(dǎo)光板12的材質(zhì)為聚碳酸酯(PC)時，較佳的第一夾角α系介于20度至30度之間。另外，當(dāng)導(dǎo)光板12的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)時，較佳的第一夾角α系介于10度至30度之間,藉此,可使導(dǎo)光板12具有較佳的光通量(luminous flux)及輝度(brightness)。經(jīng)由實際的實驗證明，習(xí)知2.7吋的背光模塊以雷射形成微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板的平均輝度為574nits，而藉由本發(fā)明經(jīng)過角度設(shè)計的微結(jié)構(gòu)121的導(dǎo)光板12的平均輝度為618nits，因此，可使出光的輝度比習(xí)知的導(dǎo)光板高約8%左右。此外，于本實施態(tài)樣中，當(dāng)?shù)谝粖A角α =20°，且40° < β <50°時，導(dǎo)光板12可具有較高的光通量及輝度。
[0050]此外，再說明的是，在其它的實施態(tài)樣中，背光模塊I更可包括一反射板及或至少一光學(xué)膜片(圖未顯不)，反射板可設(shè)置于導(dǎo)光板12的底面B的一側(cè)，以將射出底面B的光線再反射至導(dǎo)光板12內(nèi)，以更提高光線利用率。而光學(xué)膜片可例如為一擴散片，并可設(shè)置于背光模塊I的出光面O的一側(cè)，以使射出背光模塊I的光線通過擴散片后可形成一更均勻的面光源。
[0051]另外，請分別參照圖2Α至圖2D所示，其分別為本發(fā)明不同態(tài)樣的背光模塊Ia?Id的局部仰視立體不意圖。
[0052]如圖2Α所示，背光模塊Ia與背光模塊I主要的不同在于，背光模塊Ia的導(dǎo)光板12a的各微結(jié)構(gòu)121a的形狀系分別由一橢圓柱體及另一橢圓柱體的形狀交集而成，且其俯視形狀包含兩弧形的組合。另外，于本實施態(tài)樣中，當(dāng)?shù)谝粖A角α =20°，且40° < β <50°時，導(dǎo)光板12a具有較高的光通量及輝度。
[0053]如圖2B所不,背光模塊Ib與背光模塊I主要的不同在于，背光模塊Ib的導(dǎo)光板12b的各微結(jié)構(gòu)121b的形狀系分別由一角柱體及另一角柱體的形狀交集而成，且其俯視形狀包含兩多邊形的組合(組成一四邊形)。另外，于本實施態(tài)樣中，當(dāng)?shù)谝粖A角α =30°，且20° < β <30°時，導(dǎo)光板12b具有較高的光通量及輝度。
[0054]如圖2C所不,背光模塊Ic與背光模塊I主要的不同在于，背光模塊Ic的導(dǎo)光板12c的各微結(jié)構(gòu)121c的形狀系分別由一角柱體及另一角柱體的形狀交集而成，且其俯視形狀亦包含兩多邊形的組合(組成一四邊形)。另外，于本實施態(tài)樣中，當(dāng)?shù)谝粖A角α =20°，且40° < β <50°時，導(dǎo)光板12c具有較高的光通量及輝度。
[0055]如圖2D所示，背光模塊Id與背光模塊I主要的不同在于，背光模塊Id的導(dǎo)光板12d的各微結(jié)構(gòu)121d的形狀系分別由一橢圓柱體及一角柱體的形狀交集而成，且其俯視形狀包含弧形及四邊形的組合。另外，于本實施態(tài)樣中，當(dāng)?shù)谝粖A角α =20°，且30° < β <40°時，導(dǎo)光板12d具有較高的光通量及輝度。
[0056]此外，背光模塊Ia?Id其它元件的技術(shù)特征可參照圖1A至圖1D的背光模塊I的相同元件，于此不再贅述。
[0057]另外，請參照圖3所示，其為本發(fā)明較佳實施例的一種顯示裝置2的剖視示意圖。
[0058]本發(fā)明的顯示裝置2包括一顯示面板3以及一背光模塊4。
[0059]背光模塊4與顯不面板3相對而設(shè),并包含一光源41及一導(dǎo)光板42。導(dǎo)光板42具有一入光面1、一底面B及與底面B相對的一出光面0，并包含復(fù)數(shù)突出于底面B的微結(jié)構(gòu)421。光源41鄰設(shè)于入光面I,并發(fā)出一光線L由入光面I入射至導(dǎo)光板42,并由出光面O射出。各微結(jié)構(gòu)421具有遠(yuǎn)離入光面I的一第一部份Pl及鄰近入光面I的一第二部份P2，第一部份Pl與底面B的一第一夾角系介于10度至30度之間，第二部份P2與底面B的一第二夾角系介于20度至50度之間。其中，背光模塊4具有上述背光模塊I或背光模塊Ia?Id的所有技術(shù)特征，于此不再贅述。
[0060]綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的背光模塊及顯示裝置中，導(dǎo)光板包含復(fù)數(shù)突出于底面的微結(jié)構(gòu)，各微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離入光面的一第一部份及鄰近入光面的一第二部份，且第一部份與底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，而第二部份與底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。因此，本發(fā)明藉由復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可將入射的光線導(dǎo)引并造成全反射，以減少光線射出導(dǎo)光板的底面所造成的能量損失，藉此可提高光線的利用率，并使本發(fā)明的背光模塊及顯示裝置具有較高的光通量及輝度。
[0061]以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種背光模塊，其特征在于，所述的背光模塊包括: 一光源；以及 一導(dǎo)光板，具有一入光面、一底面及與所述的底面相對的一出光面，并包含復(fù)數(shù)突出于所述的底面的微結(jié)構(gòu)，所述的光源鄰設(shè)于所述的入光面，并發(fā)出一光線由所述的入光面入射至所述的導(dǎo)光板，并由所述的出光面射出，各所述的微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離所述的入光面的一第一部份及鄰近所述的入光面的一第二部份，所述的第一部份與所述的底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，所述的第二部份與所述的底面的一第二夾角β系介于20度至50度之間。
2.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，所述的導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚碳酸酯，所述的第一夾角系介于20度至30度之間。
3.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，所述的導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯，所述的第一夾角系介于10度至30度之間。
4.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，各所述的微結(jié)構(gòu)沿一第一方向具有一長度，并沿一第二方向具有一高度，所述的長度系介于所述的高度的2.5倍至8.4倍之間。
5.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，離所述的光源較遠(yuǎn)的所述的微結(jié)構(gòu)的所述的第一夾角大于離所述的光源較近的所述的微結(jié)構(gòu)的所述的第一夾角。
6.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，所述的光線射至所述的第一部份時，所述的第一部份將所述的光線全反射。
7.一種顯示裝置，包括: 一顯示面板；以及 一背光模塊，與所述的顯不面板相對而設(shè)，并包含一光源及一導(dǎo)光板，所述的導(dǎo)光板具有一入光面、一底面及與所述的底面相對的一出光面，并包含復(fù)數(shù)突出于所述的底面的微結(jié)構(gòu)，所述的光源鄰設(shè)于所述的入光面，并發(fā)出一光線由所述的入光面入射至所述的導(dǎo)光板，并由所述的出光面射出，各所述的微結(jié)構(gòu)具有遠(yuǎn)離所述的入光面的一第一部份及鄰近所述的入光面的一第二部份，所述的第一部份與所述的底面的一第一夾角系介于10度至30度之間，所述的第二部份與所述的底面的一第二夾角系介于20度至50度之間。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚碳酸酯，所述的第一夾角系介于20度至30度之間。
9.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)光板的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯，所述的第一夾角系介于10度至30度之間。
10.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，各所述的微結(jié)構(gòu)沿一第一方向具有一長度，并沿一第二方向具有一高度，所述的長度系介于所述的高度的2.5倍至8.4倍之間。
【文檔編號】F21S8/00GK103883930SQ201210560754
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】陳建良 申請人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美電子股份有限公司