CN104344283B - 背光模块 - Google Patents

Abstract

一种背光模块，其包括一导光板、一光源以及一光学材料层。导光板具有一出光面、与出光面相对的一底面以及一连接出光面与底面的入光面。出光面具有一有效照明区域以及连接于有效照明区域与入光面之间的一周边区域，且导光板具有位于出光面上的多个条状光学微结构。光源配置于入光面旁，用于发出一光束，其中光束从入光面进入导光板中，且光源包括多个沿着一排列方向排列的点光源。光学材料层配置于周边区域且覆盖条状光学微结构的部分区域，其中光学材料层的折射率为n1，而条状光学微结构的折射率为n2，且n1与n2满足|n1‑n2|≤0.1的关系式。

Description

背光模块

技术领域

本发明涉及一种光学元件，且特别涉及一种背光模块。

背景技术

随着显示技术的进步，平面显示器已成为显示器的主流，并取代了传统阴极射线管（cathode ray tube，CRT）的地位。在平面显示器中，又以液晶显示器（liquid crystaldisplay，LCD）最受消费者的广泛使用。一般的液晶显示器主要可由背光模块与液晶面板构成。由于液晶面板本身不会发光，因此需背光模块提供显示所需的面光源。

已知的背光模块可区分为直下式背光模块与侧边入光式背光模块。以侧边入光式背光模块为例，其一般是利用导光板（light guide plate）导引配置于导光板一侧的发光元件所发出的光，来提供液晶面板所需的面光源。其中，依照所采用的发光元件的类型又可分为发光二极管（light emitting diode，LED）背光模块与冷阴极荧光灯管（cold cathodefluorescent lamp，CCFL）背光模块。

在采用发光二极管作为发光元件的侧边入光式背光模块中，导光板一侧的入光面旁会配置有呈直线排列且彼此保持间距的多个发光二极管，这些发光二极管所提供的光束经由导光板的入光面而进入导光板内。由于发光二极管为点光源，具有较高的指向性，也就是发光二极管具有特定的出光角度范围，因此导光板出光面的靠近发光二极管且落在出光角度范围内的区域会形成亮区，且在出光角度范围外的区域会形成暗区，这些亮区与暗区会导致导光板所提供的面光源不均匀，这就是点光源所特有的热点（hot spot）现象，该问题若使用传统的冷阴极荧光灯管则不会发生。近期因为对显示器画面品质的需求提高，传统导光板出光面为平面的设计已无法实现所需的正向辉度，所以部分厂商在导光板出光面设置多条平行排列的条状凸透镜或棱镜，使导光板出光面的出光角度更加集中，却也造成亮区与暗区的边缘更加明显，热点现象更加严重。

已知解决热点现象的作法之一，是在导光板的入光面配置光学材料层，使光线进入导光板之前可先在光学材料层中进行混光，以降低光线在导光板中所需的混光距离。然而，此作法须在导光板与光源之间保留足够的空间来配置光学材料层，因此背光模块的体积会增加，且光线自光学材料层进入导光板时，容易在入光面处易产生线状亮纹，而导致背光模块的亮度分布不均。另一解决热点现象的作法之一，是在导光板的出光面邻近入光面的周边区域进行研磨抛光，以磨平此周边区域上的光学微结构，使光线可在邻近入光面的周边区域进行混光。然而，此作法不仅会增加导光板的制造成本，且此作法的制造过程中，容易在导光板的出光面残留粉尘颗粒，这些粉尘颗粒可能会刮伤背光模块中的光学膜片，导致画面产生白点或暗点。

承上述，如何有效地使光线在邻近入光面的区域进行混光以改善热点现象，实为目前亟待解决的议题之一。

发明内容

本发明提供一种背光模块，其可提供均匀度较高的面光源。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种背光模块，其包括一导光板、一光源以及一光学材料层。导光板具有一出光面、与出光面相对的一底面以及连接出光面与底面的一入光面。出光面具有一有效照明区域以及连接于有效照明区域与入光面之间的一周边区域，且导光板具有位于出光面上的多个条状光学微结构。光源配置于入光面旁。光源用于发出一光束，其中光束从入光面进入导光板中，且光源包括多个沿着一排列方向排列的点光源。光学材料层配置于周边区域上且覆盖条状光学微结构的部分区域。光学材料层的折射率为n1，而条状光学微结构的折射率为n2，且n1与n2满足|n1-n2|≤0.1的关系式。

在本发明之一实施例中，上述的光源包括一电路板以及多个发光二极管元件。多个发光二极管元件配置于电路板上。发光二极管元件沿着该排列方向排列于电路板上。

在本发明的一实施例中，上述的条状光学微结构包括多个彼此平行的条状棱镜部（prism），条状棱镜部的延伸方向大致上垂直于该排列方向，且条状棱镜部沿着该排列方向排列。

在本发明的一实施例中，上述的条状光学微结构包括多个彼此平行的柱状透镜（lenticular lens），柱状透镜的延伸方向大致上垂直于该排列方向，且柱状透镜沿着该排列方向排列。

在本发明的一实施例中，上述的光学材料层的上表面包括一平坦表面。

在本发明的一实施例中，上述的有效照明区域内的条状光学微结构的最大厚度为H1，而位于周边区域内的光学材料层的最大厚度为H2，且H1与H2满足H2大于或等于H1的关系。

在本发明的一实施例中，上述的光学材料层的上表面包括一皱折表面。

在本发明的一实施例中，上述的有效照明区域内的条状光学微结构的最大高度差异为△h1，而位于周边区域内的光学材料层的最大高度差异为△h2，且△h1与△h2满足△h1大于△h2的关系。

在本发明的一实施例中，上述的背光模块，还包括一基材，其中光学材料层配置于基材与条状光学微结构之间。

在本发明的一实施例中，上述的基材具有透光性。

在本发明的一实施例中，上述的导光板还包括多个位于底面的微结构。

基于上述，在本发明的实施例的背光模块中，因为光学材料层覆盖于周边区域的条状光学微结构上，各点光源所发出的光线，可在配置有光学材料层的周边区域中进行混光，且因为光学材料层的上表面较条状光学微结构平坦，故可降低条状光学微结构造成的严重热点现象，而较均匀地传递至出光面。藉此，采用此导光板的背光模块可提供均匀度较高的面光源。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

图1A为本发明的一实施例的背光模块的上视示意图。

图1B为图1A的背光模块沿着I-I’剖面线的剖面示意图。

图1C至图1E与图2A至图2B为本发明其他实施例的背光模块的剖面示意图，其位置对应于图1A的I-I’剖面线。

【主要元件符号说明】

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A为本发明的一实施例的背光模块100A的上视示意图。图1B为图1A的背光模块100A沿着I-I’剖面线的剖面示意图。请参照图1A与图1B，背光模块100A包括一导光板110、一光源120以及一光学材料层130。

导光板110具有一出光面112、与出光面112相对的一底面114以及连接出光面112与底面114的一入光面116。出光面112具有一有效照明区域112A以及连接于有效照明区域112A与入光面116之间的一周边区域112B，且导光板110具有位于出光面112上的多个条状光学微结构118。

具体来说，条状光学微结构118可包括多个彼此平行的条状棱镜部（prism）118a，例如为三角柱状棱镜。其中，条状棱镜部118a的延伸方向V大致上垂直于排列方向D，且条状棱镜部118a沿着排列方向D排列。或者，如图1C所示的导光板110’的剖面示意图，剖面位置类似图1A的I-I’剖面线，条状光学微结构118也可包括多个彼此平行的柱状透镜（lenticular lens）118b，例如为半圆柱状透镜。其中，柱状透镜118b的延伸方向V大致上也是垂直于排列方向D，且柱状透镜118b沿着排列方向D排列。如此一来，由出光面112的有效照明区域112A离开的光线，可经由条状光学微结构118而导引至正向（即沿着平行于出光面112的法线的方向），且在延伸方向V与出光面112的法线所形成的平面上收敛，藉此，背光模块100A可具有较佳的正向辉度。另外，本实施例并不限制条状光学微结构118中条状棱镜部118a与柱状透镜118b的数量，且条状光学微结构118也可同时包括条状棱镜部118a与柱状透镜118b。

请参照图1A，光源120配置于入光面116旁。具体而言，光源120包括多个沿着排列方向D排列的点光源122，而各个点光源122分别用于发出一光束122c，其中各光束122c会从入光面116进入导光板110中。此外，本实施例的光源120可包括一电路板（未示出），而点光源122配置于电路板上，其中点光源122沿着排列方向D且与电路板电连接。在此，点光源122例如是发光二极管（light-emitting diode,LED）元件，而电路板例如为FR-4印刷电路板、FR-5印刷电路板、金属合金印刷电路板（MC-PCB）、可挠性线路（flexible printedcircuit，FPC）等。

光学材料层130配置于周边区域112B上且覆盖条状光学微结构118的部分区域，其中光学材料层130的折射率为n1，而条状光学微结构118的折射率为n2，且n1与n2满足|n1-n2|≤0.1的关系式。在此，由于光学材料层130的折射率n1与条状光学微结构118的折射率n2相近，因此当光线经过条状光学微结构118与光学材料层130时，光线可视为在相同的介质中传递而维持相同的传递方向。也就是说，在条状光学微结构118与光学材料层130之间的界面，即有效照明区域112A与周边区域112B的交界较不易产生亮线。

进一步而言，光学材料层130例如是光学透明胶（optical clear adhesive,OCA），而光学材料层130的成型方式例如是利用紫外线硬化胶（UV curing glue）、热硬化胶（thermal curing glue）或其它粘胶经紫外线照射或加热硬化而成。举例而言，本实施例可预先在周边区域112B上配置双面粘胶，其中此双面粘胶上相对于周边区域112B的一面配置有上述硬化胶，相对于周边区域112B的另一面配置有一基材，而透过一紫外线照射或加热的硬化过程来固化硬化胶并除去上述基材后，即可得到光学材料层130。

在本实施例中，光学材料层130的上表面例如为平坦表面，例如图1B的光学材料层130的上表面S132，以及图1C的光学材料层130的上表面S134。请参照图1A、图1B与图1C，当光学材料层130的上表面S132为平坦表面时，配置在有效照明区域112A内的条状光学微结构118的最大厚度为H1，而位于周边区域112B内的光学材料层130的最大厚度为H2，且H1与H2满足H2大于或等于H1的关系。

当然，光学材料层130的上表面也可为皱折表面，例如，图1D的背光模块100B与图1E的背光模块100B’，其中图1D的光学材料层130的上表面S136与图1E的光学材料层130的上表面S138分别为皱折表面。请参照图1A、图1D与图1E，当光学材料层130的上表面S136为皱折表面时，有效照明区域112A内的条状光学微结构118的最大高度差异为△h1，而位于周边区域112B内的光学材料层130的上表面S136的最大高度差异为△h2，且△h1与△h2满足△h1大于△h2的关系。

在此，由于光学材料层130的上表面S136较条状光学微结构118接近平坦，因此，当光源120发出的光束122c从入光面116进入导光板110的周边区域112B时，光束122c中的光线可经由条状光学微结构118与光学材料层130而被发散，以在周边区域112B中进行混光。如此一来，自各点光源122所发出的光束122c可均匀地传递到有效照明区域112A，而传递到有效照明区域112A的光线可进而在延伸方向V1与出光面112的法线所形成的平面上收敛，藉此，背光模块100A可提供均匀度高的面光源。

值得一提的是，本实施例的导光板110还可选择性地配置多个位于底面114的微结构（未示出）。微结构例如是具有特定排列密度的网点、V形槽（V-shaped grooves）或其它光学微结构（micro-structures），以使从入光面116入射至导光板110内的光线容易被散射，增加光线从出光面112出射的机率。其中，对应于有效照明区域112A的微结构在垂直于排列方向D的方向上的分布密度，可随着与入光面116的距离增加而递增。如此一来，自点光源122传递至照明区域120A的光线，可均匀地自出光面112导出，而提高背光模块100A在有效照明区域120A中的亮度，据以提高正向辉度。

基于上述，由于光学材料层130的折射率n1与条状光学微结构118的折射率n2相近，因此当光线经过条状光学微结构118与光学材料层130的界面时，光线被反射的比例较低。并且，由于光学材料层130的表面可接近平坦，因此，自导光板110的周边区域112B所射出的光线经过条状光学微结构118与光学材料层130时，可在周边区域112B发散。如此一来，当光源120发出的光束122c从入光面116进入导光板110之后，可在周边区域112B经由条状光学微结构118与光学材料层130进行混光，使光线均匀地传递至有效照明区域112A。藉此，背光模块100A提供较均匀的面光源。

图2A为本发明另一实施例的背光模块200A的剖面示意图，其剖面位置类似于图1A的I-I’剖面线。请同时参考图1A、图2A，本实施例的背光模块200A与上述的背光模块100A相似，然而本实施例与上述诸实施例不同之处在于：背光模块200A还包括一基材140，而光学材料层130配置于基材140与条状光学微结构118之间，其中条状光学微结构118包括多个条状棱镜部118a。

进一步而言，基材140例如是具有透光性的一软性基材或是一薄膜，且基材140的上表面S142例如为平坦表面。此外，基材140的折射率也可与光学材料层130的折射率相近，以使光线在基材140与光学材料层130中的传递方向视为相同。

在本实施例中，进入导光板110的光线，可经由条状棱镜部118a、光学材料层130与基材140而在周边区域112B发散以相互混合。如此一来，各点光源122所发出的光束122c可较均匀地传递至有效照明区域112A，进而经由条状光学微结构118而被导引至正向。藉此，背光模块200A提供较均匀的面光源。此外，图2A中的背光模块200A的其它构件的材料、配置关系、用途与功效等也是与图1A中的背光模块100A的构件相似，故于此不再赘述。

图2B为本发明另一实施例的背光模块200B的剖面示意图，其剖面位置类似于图1A的I-I’剖面线。请同时参考图1A、图2A与图2B，本实施例的背光模块200B与上述的背光模块200A相似，然而本实施例与图2A的实施例不同之处在于：背光模块200B中的条状光学微结构118包括多个柱状透镜118b，而光学材料层130配置于基材140与柱状透镜118b之间。

相同地，进入导光板110’的光线可经由柱状透镜118b、光学材料层130与基材140而在周边区域112B发散以相互混合，使得各点光源122所发出的光束122c可较均匀地传递至有效照明区域112A，进而经由条状光学微结构118而被导引至正向。藉此，背光模块200B提供较均匀的面光源。此外，图2B中的背光模块200B的其它构件的材料、配置关系、用途与功效等也是与图2A中的背光模块200A的构件相似，故于此不再赘述。

综上所述，在本发明的实施例的背光模块中，导光板的出光面邻近入光面的周边区域上配置有光学材料层，用以覆盖位于出光面上的条状光学微结构的部分区域。藉此，各点光源所发出的光线可在配置有光学材料层的周边区域中进行混光，且因为光学材料层的出光表面较条状光学微结构平坦，故可降低条状光学微结构造成的严重热点现象，使光线较均匀地传递至出光面的有效照明区域。再者，由于光学材料层的折射率与条状光学微结构的折射率相近，所以在条状光学微结构与光学材料层之间的界面，即有效照明区域与周边区域的交界较不易产生亮线。如此一来，采用此导光板的背光模块可提供均匀度较高的面光源。

以上所述仅为本发明的优选实施例，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (11)

1.一种背光模块，包括一导光板、一光源，

所述导光板具有一出光面、与所述出光面相对的一底面以及连接所述出光面与所述底面的一入光面，所述导光板具有位于所述出光面上的多个条状光学微结构，所述光源配置于所述入光面旁，所述光源用于发出一光束，其中所述光束从所述入光面进入所述导光板中，且所述光源包括多个沿着一排列方向排列的点光源，

其特征在于，所述出光面具有一有效照明区域以及连接于所述有效照明区域与所述入光面之间的一周边区域，且所述背光模块还包括：一光学材料层，所述光学材料层配置于所述周边区域上且覆盖这些条状光学微结构的部分区域，其中所述光学材料层的折射率为n1，而这些条状光学微结构的折射率为n2，且n1与n2满足|n1-n2|≤0.1的关系式。

2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述光源包括：

一电路板；以及

多个发光二极管元件，配置于所述电路板上，其中这些发光二极管元件沿着所述排列方向排列于所述电路板上。

3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，这些条状光学微结构包括多个彼此平行的条状棱镜部，这些条状棱镜部的一延伸方向大致上垂直于所述排列方向，且这些条状棱镜部沿着所述排列方向排列。

4.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，这些条状光学微结构包括多个彼此平行的柱状透镜，这些柱状透镜的一延伸方向大致上垂直于所述排列方向，且这些柱状透镜沿着所述排列方向排列。

5.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述光学材料层的一上表面包括一平坦表面。

6.如权利要求5所述的背光模块，其特征在于，所述有效照明区域内的这些条状光学微结构的最大厚度为H1，而位于所述周边区域内的所述光学材料层的最大厚度为H2，且H1与H2满足H2大于或等于H1的关系。

7.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述光学材料层的一上表面包括一皱折表面。

8.如权利要求7所述的背光模块，其特征在于，所述有效照明区域内的这些条状光学微结构的最大高度差异为△h1，而位于所述周边区域内的所述光学材料层的最大高度差异为△h2，且△h1与△h2满足△h1大于△h2的关系。

9.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括一基材，其中所述光学材料层配置于所述基材与这些条状光学微结构之间。

10.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于，所述基材具有透光性。

11.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述导光板还包括多个位于所述底面的微结构。