TWI864973B

TWI864973B - 背光模組

Info

Publication number: TWI864973B
Application number: TW112131169A
Authority: TW
Inventors: 張裕政; 沈文臺; 陳彥龍
Original assignee: 達運精密工業股份有限公司
Priority date: 2023-08-18
Filing date: 2023-08-18
Publication date: 2024-12-01
Also published as: CN117704303A

Abstract

揭示一種背光模組，包含面光源、結構膜套組、以及分光膜套組。面光源包含光源出光面。結構膜套組設置於面光源之一側且與光源出光面平行，包含第一膜片。第一膜片之出光面均勻分佈有複數個微結構。分光膜套組設置於結構膜套組相對於面光源之另一側且與光源出光面平行，包含第一分光膜以及第二分光膜。第一分光膜之一面設置有複數個沿第一方向延伸之稜鏡條。第二分光膜與第一分光膜平行，一面設置有複數個沿第二方向延伸之稜鏡條，其中第一方向與第二方向實質上正交。

Description

背光模組

本發明係關於一種背光模組；具體而言，本發明係關於有微結構膜以及正交的雙分光膜的LED陣列發光模組。

習知發光模組中將發光二極體點光源以陣列方式設置成為面光源，大都會再疊放擴散板或光學膜疊放使光均勻化，藉以減少直接看到各個發光二極體點光源，即顯示器亮度不均勻造成各種痕跡的現象(mura)。然而，使用上述的膜片堆疊方式，通常會有較大的發光視角，造成在區域調光(local dimming)的情況下，觀測在側視角的畫面，可能看到在亮部與暗部交接處有漏光現象而形成光暈，即為暈輪效應(Halo effect)，造成使用者的觀看感受不佳。

本發明的目的在於提供一種背光模組，可減少漏光現象，同時提升觀看感受。

本發明的背光模組包含面光源、結構膜套組、以及分光膜套組。面光源包含光源出光面。結構膜套組設置於面光源之一側且與光源出光面平行，包含第一膜片。第一膜片具有朝向光源出光面之第一膜片入光面及位於相反側之第一膜片出光面，第一膜片出光面均勻分佈有複數個第一微結構。第一微結構由所在之第一膜片入光面或第一膜片出光面凸出或凹入。分光膜套組設置於結構膜套組相對於面光源之另一側且與光源出光面平行，包含第一分光膜以及第二分光膜。第一分光膜之一面設置有複數個沿第一方向延伸之稜鏡條。第二分光膜與第一分光膜平行，一面設置有複數個沿第二方向延伸之稜鏡條，其中第一方向與第二方向實質上正交。

在本發明的實施例中，第一微結構在第一膜片出光面之垂直投影具有投影長軸，且具有基面及中央曲線。其中，各第一微結構之投影長軸互相平行，基面的周緣具有位於相反側且分別與投影長軸之兩端連接的兩端角，中央曲線相對於該基面之垂直距離在中央曲線之中心點為最大。

在本發明的實施例中，結構膜套組進一步包含另一第一膜片，平行設置於面光源及分光膜組合之間，其中二個第一膜片其中之一的第一微結構之投影長軸實質上平行於二個第一膜片其中之另一之第一微結構之投影長軸。

在本發明的實施例中，結構膜套組進一步包含另一第一膜片，平行設置於面光源及分光膜組合之間，其中二個第一膜片其中之一的第一微結構之投影長軸實質上正交於二個第一膜片其中之另一之第一微結構之投影長軸。

在本發明的實施例中，結構膜套組進一步包含第二膜片，平行設置於面光源及分光膜組合之間，包含朝向光源出光面之第二膜片入光面及位於相反側之第二膜片出光面，第二膜片入光面及第二膜片出光面至少其中之一均勻分佈有複數個第二微結構，第二微結構由所在之第二膜片入光面或第二膜片出光面凸出或凹入。

在本發明的實施例中，面光源包含電路基板以及複數個發光二極體。電路基板包含面朝結構膜套組之第一面。複數個發光二極體發射藍光，並且以板上晶片封裝(Chip on Board，COB)方式設置於第一面。並且，背光模組進一步包含藍光穿透(Blue Light Transmission，BLT)膜以及量子點(Quantum Dot，QD)膜，設置在面光源及結構膜套組之間。

在本發明的實施例中，面光源包含電路基板以及複數個發光二極體。電路基板包含面朝結構膜套組之第一面。複數個發光二極體發射藍光，並且以晶片級封裝(Chip Scale Package)方式設置於第一面。並且，背光模組進一步包含藍光穿透(Blue Light Transmission，BLT)膜以及量子點(Quantum Dot，QD)膜，設置在面光源及結構膜套組之間。

在本發明的實施例中，面光源包含電路基板以及複數個發光二極體。電路基板包含面朝結構膜套組之第一面。複數個發光二極體發射白光，並且以晶片級封裝(Chip Scale Package)方式設置於第一面。

在本發明的實施例中，面光源進一步包含一反射片，設置於第一面上，其中發光二極體分別穿過反射片。

在本發明的實施例中，反射片為白色或銀色。

在本發明的實施例中，面光源進一步包含反射塗層，塗佈於第一面之發光二極體以外之位置。

100:面光源

101:電路基板

101a:第一面

110:光源出光面

120:光源

130:封裝層

131:封裝層

140:導光板

150:反射片

160:反射塗層

210:第一方向

220:第二方向

230:第三方向

300:結構膜套組

310:第一膜片

310’:第一膜片

310a:第一膜片入光面

310b:第一膜片出光面

311:第一微結構

311a:第一微結構

311b:第一微結構

311c:第一微結構

311h:距離

311w:微結構寬度

311x:節距

313a:V形溝切

313b:V形溝切

313c:V形溝切

314:基面

316:周緣

316a:端角

316b:端角

316c:第一弧邊

316d:第二弧邊

316e、316f:交會處

317:中央截面

320:中央曲線

320c:中心點

321:投影長軸

410:藍光穿透膜

420:量子點膜

500:分光膜套組

510:第一分光膜

511:面

511a:稜鏡條

520:第二分光膜

521:面

521a:稜鏡條

900:背光模組

θ1:第一夾角

θ2:第二夾角

圖1為本發明背光模組的實施例示意圖。

圖2A至2C為本發明背光模組中第一微結構之實施例示意圖。

圖3A至5B為本發明發光模組中微結構由複數個V形溝切形成的實施例示意圖。

圖6A至6C為習知背光模組的模擬測試結果。

圖7A至8C為本發明背光模組的實施例模擬測試結果。

圖9A至13C為不同實施例背光模組的模擬測試結果。

圖14A至14C為本發明背光模組的不同實施例示意圖。

以下通過特定的具體實施例並配合圖式以說明本發明所公開的連接組件的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。

應當理解，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的「第一元件」、「部件」、「區域」、「層」或「部分」可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的”下”側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

如圖1所示的實施例，本發明的背光模組900包含面光源100、結構膜套組300、以及分光膜套組500。面光源100包含光源出光面110。在一實施例中，至少一光源120設置於電路基板101，封裝層130接觸且包覆光源120。進一步而言，電路基板101包含印刷電路板，光源120較佳為發射白光之發光二極體(LED) 光源或次毫米發光二極體(Mini LED)光源，以晶片級封裝(Chip Scale Package)方式設置在電路基板101的第一面101a上。其中，光源120側邊可設置有導光板140以將光源120發出的光線導出形成面光源，或可以陣列方式設置複數個光源120而實質上形成面光源。封裝層130可由矽樹脂、環氧樹脂、玻璃、塑膠或其它材料製成，可以是例如透明的、半透明的、或發螢光的，而且可以混入例如磷光物質等的波長轉換材料。

結構膜套組300設置於面光源100之一側且與光源出光面110平行，包含第一膜片310。第一膜片310具有朝向光源出光面110之第一膜片入光面310a及位於相反側之第一膜片出光面310b。在此實施例中，第一膜片出光面310b均勻分佈有複數個第一微結構311，且第一微結構311是由所在之第一膜片出光面310b向內凹入。然而在不同實施例中，複數個第一微結構311可均勻分佈在第一膜片入光面310a，且可由所在之面向外凸出。其中，第一微結構311可在使用射出成形技術形成第一膜片310時同時形成，亦可在形成第一膜片310後另外形成，例如以機械加工、蝕刻、轉印、噴砂等方式去除部分的第一膜片310，或是使用化學氣相沈積法沈積與第一膜片310相同的材料。

如圖2A至2C所示之實施例，其中，圖2A為複數個第一微結構311的俯視圖，圖2B及2C分別為第一微結構311之單元之俯視圖及立體圖。如圖2A所示，在一實施例中，第一微結構311在第一膜片出光面310b之垂直投影具有投影長軸321，且具有基面314及中央曲線320。其中，基面314係第一微結構311的邊緣圍成的平面。中央曲線320可為圓、橢圓或拋物線。各第一微結構311之投影長軸321互相平行，基面314的周緣具有位於相反側且分別與投影長軸321之兩端連接的兩端角316a、316b，中央曲線320相對於基面314之垂直距離311h在中央曲線之中心點320c為最大。基面314之兩端角316a、316b以外的周緣相對於中央曲線320分別形成第一弧邊316c以及第二弧邊316d。其中，垂直於第一面101a及平行於中央曲線320且通過中央曲線320之中心點320c之平面，在與第一弧邊316c以及第二弧邊316d交會處316e、316f及中央曲線320之中心點320c間定義有三角形之中央截面317，中央截面317在與第一弧邊316c以及第二弧邊316d交會處具有第一夾角θ1及第二夾角θ2。

以不同角度觀之，在圖2A至2C所示之實施例中，第一微結構311具有類似船形之外觀，第一弧邊316c以及第二弧邊316d共同形成基面314的周緣316，並且於端角316a、316b相接，中央截面317是與中央曲線320相對於基面314之中心點320c即最高點相切的截面。實際製程中，可使用微型圓形挖杓在第一膜片310之表面上相對於投影長軸321旋轉挖除部分而形成。

在一實施例中，第一夾角θ1為20~40°，第二夾角θ2為20~40°。第一弧邊316c與中央截面317之交會處316e以及第二弧邊316d與中央截面317之交會處316f之間在基面314上具有微結構寬度311w，微結構寬度311w為50~200μm。中央曲線320相對於基面314之垂直距離311h在中央曲線320之中心點320c為5~30μm。換言之，第一微結構311之高/深度為5~30μm。如圖2A所示的實施例，兩相鄰第一微結構311之投影長軸321的距離為節距311x，節距311x為50~300μm。第一微結構311之排列不限於直線對齊，可調整以使整體獲得較佳的光均勻效果。

第一微結構之尺寸及形狀可根據使用、製造等考量加以變化。例如在圖3A、4A及5A所示的實施例中，第一微結構係由複數個V形溝切形成，其中各V形溝切之角度為θ，30°≦θ≦150°。更具體而言，如圖3A所示的實施例，第一微結構311a是由3組V形溝切313a形成，相鄰之V形溝切313a之夾角為45°。如圖3B所示的實施例，第一微結構311a為三角錐形，亦即在此實施例中，第一微結構311a之預定義形狀為三角錐形。進一步而言，實際製作時，可在第一膜片310’的表面上直接以工具刻出V形溝切313a，從而形成第一微結構311a。亦可先在模具上製出V形溝切313a的對應形狀，然後再以熱壓等方式在第一膜片310’的表面上形成V形溝切313a以及第一微結構311a。其中，還可藉由模具上與V形溝切313a對應形狀的正反來控制第一微結構311a是凹入或者凸出。

在如圖4A及4B所示的實施例中，第一微結構311b是由2組V形溝切313b形成，相鄰之V形溝切313b之夾角為90°。如圖4B所示的實施例，第一微結構311b為四角錐形，亦即在此實施例中，第一微結構311b之預定義形狀為四角錐形。在如圖5A及5B所示的實施例中，第一微結構311c是由4組V形溝切313c形成，相鄰之V形溝切313c之夾角為45°。如圖5B所示的實施例，第一微結構311c為四芒星形，亦即在此實施例中，第一微結構311c之預定義形狀為四芒星形。進一步而言，如圖1所示的實施例，結構膜套組300可包含複數個膜片，每一膜片的至少其中一面分佈有前述的船形、三角錐形、四角錐形、四芒星形等的微結構，每一膜片上分佈的微結構可為相同或不同。具有相同微結構的膜片在重疊設置時，其上的微結構的投影長軸可實質上相互平行或正交。

如圖1所示的實施例，分光膜套組500設置於結構膜套組300相對於面光源100之另一側且與光源出光面110平行，包含第一分光膜510以及第二分光膜520。第一分光膜510之面511設置有複數個沿第一方向210延伸之稜鏡條511a。第二分光膜520與第一分光膜510平行，面521設置有複數個沿第二方向220 延伸之稜鏡條521a，其中第一方向210、第二方向220以及垂直於光源出光面110之第三方向230實質上正交。換言之，第一方向210與第二方向220在光源出光面110之垂直投影之夾角實質上垂直，亦即大於80°且小於100°。稜鏡條511a、521a可在使用射出成形技術形成第一分光膜510、第二分光膜520時同時形成，亦可在形成該等分光膜後另外形成，例如以機械加工、蝕刻、轉印、噴砂等方式去除部分的分光膜，或是使用化學氣相沈積法沈積與分光膜相同的材料。

具體而言，本發明藉由在面光源100上方設置具有至少一分佈有船形之第一膜片310之結構膜套組300、以及包含兩片具有在延伸方向上相互正交之稜鏡條之分光片之分光膜套組500，達成集中面光源100發出的光線的效果，從而減少漏光現象。

進一步使用軟體(LightTools，CYBERNET SYSTEMS TAIWAN，台灣)對不同實施例之背光模組與習知背光模組進行模擬測試，其中習知發光模組未包含結構膜套組，而是以穿透率為55%~70%的擴散板取代。結構膜套組參數設定及模擬測試結果分別如下表1所示。其中，各組別之面光源均為使用板上晶片封裝方式設置藍光晶片之陣列面光源，分光膜套組均為包含兩具有在延伸方向上相互正交之稜鏡條之分光片，兩分光片同為透明PET基材，其菱鏡pitch為50um，菱鏡角度為90°。

在上列模擬測試結果的圖式中，虛線與實線分別代表水平與垂直軸向的模擬數據，圖6A、7A、8A、9A、10A、11A、12A、13A之間可透過參考中心點上的數值來比較單位面積上的光強度。圖6B、7B、8B、9B、10B、11B、12B、13B為極座標，X、Y軸為輻射強度，並對應在360度的角度座標，出光法線在-180度，圖6B中可看出在一半輻射強度的視角約為±45度。而圖7B、8B、9B在一半輻射強度的視角約為±30度。具有其視角收斂效果。圖6C、7C、8C、9C、10C、11C、12C、13C之間可透過參考中心點上的數值來比較單位立體角上的輻射強度。據此，將圖7A至7C以及圖8A至8C所示的實施例1及實施例2模擬結果與圖6A至6C所示的習知背光模組模擬結果相比可明顯看出，包含至少一片設置船形微結構的第一膜片的本發明具有較佳的亮度與視角集中控制效果，而包含二片具有船形微結構的第一膜片的實施例一之上述效果又優於包含一片具有船形微結構的第一膜片及一片具有金字塔形微結構的第二膜片的實施例二之效果。另一方面，將圖7A至7C以及圖8A至8C所示的實施例1及實施例2模擬結果與實施例3至7模擬結果相比可明顯看出，包含至少一片設置船形微結構的第一膜片的本發明，其亮度與視角集中控制效果優於設置非船形微結構的實施例。據此，可知本發明的背光模組具有較佳的亮度與視角集中控制效果，可減少漏光現象，藉以提升觀看感受。

面光源可根據使用、製造等考量加以變化。如圖14A所示的實施例，面光源100進一步包含反射片150，設置於第一面101a上，用以增加對發光二極體120的反射效果，進而提升亮度。其中，發光二極體120分別穿過反射片150。反射片150可為白色或銀色。如圖14A-1所示，在不同實施例中，面光源100可包含反射塗層160，塗佈於第一面101a之發光二極體120以外之位置，用以取代反射片並達到相同效果。反射塗層可為白色或銀色。

如圖14B所示的實施例，發光二極體120發射藍光，並且以晶片級封裝(Chip Scale Package)方式設置於第一面101a。並且，背光模組900進一步包含藍光穿透(Blue Light Transmission，BLT)膜410以及量子點(Quantum Dot，QD)膜420，設置在面光源及結構膜套組之間。更具體而言，在此實施例中，面光源100為晶片級封裝(Chip Scale Package)型藍光發光二極體燈板。量子點膜420具有將發光二極體120發射之藍光與綠光、紅光量子點相結合以形成白光的顏色轉換機制。進一步而言，發光二極體120發射之藍光部分被量子點吸收轉變成綠光和紅光，利用RGB原理與剩餘藍光複合形成白光。

如圖14C所示的實施例，發光二極體120發射藍光，並且以板上晶片封裝(Chip on Board，COB)方式設置於第一面101a。並且，背光模組900進一步包含藍光穿透(Blue Light Transmission，BLT)膜410以及量子點(Quantum Dot，QD)膜420，設置在面光源及結構膜套組之間。更具體而言，在此實施例中，面光源100為板上晶片封裝(Chip on Board，COB)型藍光發光二極體燈板。其中，封裝層131覆蓋發光二極體120。

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。