专利名称：背光模块的制作方法
背光模块
技术领域：
本发明关于一种背光模块，尤指一种利用光致发光层发光并利用光学膜改善光线分布状况的背光模块。
背景技术：
发光二极管由于具有耗电量低、元件寿命长、低驱动电压以及反应速度快等优点，目前已广泛地被应用于交通号志、装饰灯具以及各式电子产品的光线来源等方面。使用发光二极管来制作的背光模块目前亦已可见使用于许多平面显示产品之中。请参考图I与图2。图I与图2分别绘示了现有技术的背光模块101与背光模块102。如图I所示，现有技术的背光模块101包括光源110、导光板120、扩散板130以及增亮膜140。背光模块101属于侧光式背光模块。光源110设置于导光板120的一侧。光源 110可包括发光二极管或其他适合的光源结构，用以产生光线LI。光线LI可通过导光板120导向垂直投影方向Z,并利用扩散板130使光线LI分布较偏向一特定方向，再搭配利用增亮膜140使得光线LI于垂直投影方向Z(—般亦可称为一正视方向)上的亮度增加。增亮膜140—般为一具有两层棱镜片结构的交错式增亮膜(cross bright enhancementfilm, cross BEF)，利用此两棱镜片中的长条状棱镜结构互相交错设置可使光线LI获得较佳的增亮效果。然而，由于一般平面显示器中所需的背光光源多为白光光源，但目前白光发光二极管仍有色纯度不佳或结构复杂与制作成本偏高等问题需要解决，因此亦有如图2所示的背光模块102，利用一光源111产生光线L2，通过导光板120导向光致发光层150以激发光致发光层150形成激发光L3。在背光模块102的结构下,光源111可为蓝色发光二极管光源，以使得蓝色的光线L2可激发光致发光层150形成白色的激发光L3，故可达到简化光源结构的目的。然而，光致发光层150所形成的激发光L3为一较不具方向性的光线。也就是说，激发光L3于垂直投影方向Z上的亮度大体上相等于一侧视方向S上的亮度。因此，当激发光L3通过传统背光设计增亮膜140而射出后，激发光L3于垂直投影方向Z上的亮度反而会小于侧视方向S上的亮度，而不利于一般正视方向的亮度表现。也就是说，利用光致发光层150所产生的激发光L3并不适合与一般常用的增亮膜搭配使用。
发明内容本发明的主要目的之一在于提供一种背光模块，利用同时具有二维对称微结构的光学膜与光致发光层搭配设置，达到增加背光模块的发光亮度与改善其亮度分布的目的。为达上述目的，本发明的一较佳实施例提供一种背光模块。此背光模块包括一光源、一光致发光层以及一光学膜。光源用以提供一光线。光致发光层用以被光源提供的光线激发而产生一激发光。光学膜与光致发光层于一垂直投影方向上互相堆叠设置。光学膜包括一基板与多个二维对称微结构。二维对称微结构设置于基板的至少一表面上，且激发光通过二维对称微结构而射出。为达上述目的，本发明的另一较佳实施例提供一种背光模块。此背光模块包括一光源、一光致发光层以及一光学膜。光源用以提供一光线。光致发光层用以被光源提供的光线激发而产生一激发光。激发光于一垂直投影方向上的亮度大体上相等于任一侧视方向上的亮度。光学膜与光致发光层于垂直投影方向上互相堆叠设置。光学膜包括一基板与多个二维对称微结构。二维对称微结构设置于基板的至少一表面上，且激发光通过二维对称微结构而射出。二维对称微结构用以使激发光通过二维对称微结构后于垂直投影方向上的亮度大体上大于侧视方向上的亮度。
图I与图2绘示了现有技术的背光模块的示意图。图3至图6绘示了本发明的一第一较佳实施例的背光模块的示意图。图7绘示了本发明的一第二较佳实施例的背光模块的示意图。图8绘示了本发明的一第三较佳实施例的背光模块的示意图。 图9绘示了本发明的一第四较佳实施例的背光模块的示意图。图10绘示了本发明的一第五较佳实施例的背光模块的示意图。图11绘示了本发明的一第六较佳实施例的背光模块的示意图。图12绘示了本发明的一第七较佳实施例的背光模块的示意图。图13与图14绘示了本发明的一第八较佳实施例的背光模块的示意图。主要元件符号说明101背光模块102背光模块110光源111光源120导光板130扩散板140增亮膜150光致发光层200背光模块210光源220导光板230光致发光层240光学膜240M 二维对称微结构250基板251 上表面252下表面300背光模块340光学膜340M 二维对称微结构400背光模块440光学膜440M 二维对称微结构 500背光模块540光学膜54IM 二维对称微结构542M 二维对称微结构 600背光模块640光学膜640M 二维对称微结构700背光模块740光学膜740M 二维对称微结构800背光模块900背光模块910光源920光学板A 夹角LI 光线L2 光线L3 激发光L4 光线
L5 激发光S 侧视方向T 顶角X 第一方向Y 第二方向Z 垂直投影方向
具体实施方式
为使熟悉本发明所属技术领域的一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。请参考图3至图6。图3至图6绘示了本发明的一第一较佳实施例的背光模块的示意图。其中图3为一侧视示意图，图4为背光模块的光学膜的部分放大示意图，图5与图 6为背光模块的光学膜之上视示意图。为了方便说明，本发明的各图式仅为示意以更容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。如图3与图4所示，本实施例提供一背光模块200，背光模块200包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜240。光源210用以提供光线L4。本实施例的光源210较佳可包括蓝光光源例如蓝光发光二极管光源或紫外光源，但并不以此为限。导光板220与光致发光层230对应设置，且光源210设置于导光板220的一侧，以使光源210所产生的光线L4可通过导光板220导向垂直投影方向Z。本实施例的导光板220、光致发光层230以及光学膜240于垂直投影方向Z上依序堆叠设置。换句话说，本实施例的导光板220、光致发光层230以及光学膜240于垂直投影方向Z上互相重叠，且光源210于垂直投影方向Z上不与导光板220、光致发光层230以及光学膜240互相重叠。本实施例的背光模块200可视为一种侧光式背光模块,但并不以此为限。光致发光层230用以被光源210提供的光线L4激发而产生一激发光L5。本实施例的光致发光层230可包括荧光材料或磷光材料，但并不以此为限。更进一步说明，光致发光层230较佳可包括乾招石槽石(Yttrium Aluminium Garnet, YAG)材料、红绿光(Red andGreen, RG)材料、量子点(Quantum Dot, QD)材料或其他适合的光致发光材料。举例来说，当光源210所提供的光线L4为蓝色光或紫外光时，可激发具有上述材料的光致发光层230而产生白色的激发光L5，但本发明并不以此为限而可视需要选择其他适合的光源与其他材料所组成的光致发光层来达到所需的激发光效果。此外，光学膜240包括基板250与多个二维对称微结构240M。基板250具有一上表面251以及一下表面252,下表面面对光致发光层230,而上表面251背对光致发光层230。二维对称微结构240M设置于基板250之上表面251上，而激发光L5通过二维对称微结构240M而射出。值得说明的是，本实施例的二维对称微结构240M为一凸起微结构。更明确地说，二维对称微结构240M为一凸起的圆锥形微结构，并具有一顶角T，且顶角T较佳介于30度至130度之间，以达到较佳的光学效果，但本发明并不以此为限而可视需要使用其他适合的二维对称微结构。值得说明的是，本发明中的二维对称微结构指于基板的表面上任意正交的两轴皆可为基准定义轴,而二维对称微结构于此两基准定义轴上皆需对称。此外，本发明的二维对称微结构依据有二维对称特征的三维结构。举例而言，二微对称结构可为半圆球、圆椎、金字塔等。另请注意，在本实施例中，由于受光致发光层的发光性质影响，光致发光层230受光线L4激发而产生的激发光L5为一较不具方向性的光线。也就是说，激发光L5通过二维对称微结构240M前，激发光L5于垂直投影方向Z上的亮度大体上相等于一侧视方向S上的亮度，而侧视方向S与垂直投影方向Z之间具有一夹角A，且夹角A大体上介于O度至正负90度之间，举例而言，以垂直投影方向Z为基准，顺时针方向的夹角A为正角度，逆时针方向的夹角A为负角度。激发光L5通过二维对称微结构240M后，受到二维对称微结构240M所产生的光学效果影响，可使激发光L5于垂直投影方向Z上的亮度大体上大于侧视方向S上的亮度。于本实施例中，垂直投影方向Z上的亮度与夹角A为O度至正负15度之间的亮度的比例介于I至2，且可通过调整二维对称微结构240M的顶角T的角度来控制亮度比例，举例而言，当二维对称微结构240M为圆锥时，垂直投影方向Z上的亮度与夹角A为正负15度的亮度比例为2，当将圆锥结构的顶角T变大之后，则垂直投影方向Z上的亮度与 夹角A为正负45度的亮度比例为2，亦即提升侧视方向S的亮度。举例来说，激发光L5通过二维对称微结构240M后，整体正视亮度可提升约90% (亮度可由280W提升至531W)，而垂直投影方向Z上(亦可称的为正视方向上)的福射强度(radiant intensity, ff/sr)亦可提升约60%(辐射强度可由225W/sr提升至360W/sr)。当侧视方向S与垂直投影方向Z之间的夹角A约为20度时，激发光L5于垂直投影方向Z上的亮度可提升至侧视方向S上的亮度的3倍。更进一步说明，由于本实施例的二维对称微结构240M以垂直于背光模块200的垂直投影方向Z为一对称轴，故于各视角上可呈现较均匀的光学效果，而可适用于激发光L5。此外，由于本实施例利用二维对称微结构240M，故可不需如先前技术中利用的两个互相堆叠的棱镜片，以使两棱镜片中的长条状棱镜结构互相交错来产生光学效果，因此本实施例的背光模块200亦相对地有可降低整体厚度的优点。此外,本实施例的背光模块200中,光致发光层230与基板250之间较佳具有一定间隔或具有一黏着层(图未示)，通过此间隔(亦可称的为空气间隔，air gap)或控制上述的黏着层的折射率状况，可避免部分角度的激发光L5与光致发光层230与基板250的交界处发生全反射的现象，进而改善整体的发光效果。于本实施例中，二微对称结构240M为圆锥时，其光学亮度最佳。此外，如图5与图6所示，本实施例的各二维对称微结构240M的排列方式可包括一阵列方式排列(如图5所示)、一六方最密堆积(hexagonal close-packed, hep)方式排列(如图6所示)或其他适合的规则或不规则的排列方式。为方便说明，本实施例仅以圆锥的二维对称微结构240M来说明，但本发明不以此为限。阵列方式排列具有生产流程方便以及制程简单的优点，而六方最密堆积方式排列则具有可使亮度提升效果最佳化的效果，但本发明不以此为限，排列方式可依不同光学设计的需求而调整，亦可为不规则排列，举例而言，在部分区域依六方最密堆积排列，而介于各部份区域(六方最密堆积排列)之间的区域可随机分布。各二维对称微结构240M的大小较佳介于O. 01公厘(mm)至O. I公厘(mm)之间，但并不以此为限。下文将针对本发明的背光模块的不同实施例进行说明，且为简化说明，以下说明主要针对各实施例不同的处进行详述，而不再对相同的处作重复赘述。此外，本发明的各实施例中相同的元件以相同的标号进行标示，以利于各实施例间互相对照。请参考图7。图7绘示了本发明的第二较佳实施例的背光模块300的示意图。如图7所示，背光模块300包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜340。本实施例的背光模块300与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于,在本实施例中，光学膜340包括基板250与多个二维对称微结构340M，且二维对称微结构340M设置于基板250的下表面252上。将二维对称微结构340M设置于基板250的下表面252上可减少因二维对称微结构340M形状因素所可能造成的观看可识别性等问题。相对地，将二维对称微结构设置于基板250之上表面251则可减少对其下层的膜片的刮伤。本实施例的背光模块300除了二维对称微结构340M的设置位置之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。请参考图8。图8绘示了本发明的第三较佳实施例的背光模块400的示意图。如图8所示，背光模块400包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜440。本实施例的背光模块400与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于,在本实施例中，光学膜440包括基板250与多个二维对称微结构440M，各二维对称微结构440M之间具有间隙，也就是说各二维对称微结构440M并非紧密排列设置，故可有利于降低制作光学膜440时的制程难度，进而达到提升良率的效果。本实施例的背光模块400除了各二维对称微结构440M之间的设置方式之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在 此并不再赘述。请参考图9。图9绘示了本发明的第四较佳实施例的背光模块500的示意图。如图9所不,背光模块500包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜540。本实施例的背光模块500与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于,在本实施例中，光学膜540包括基板250、多个二维对称微结构541M以及多个二维对称微结构542M，各二维对称微结构541M设置于基板250之上表面251上,而各二维对称微结构542M设置于基板250的下表面252上。换句话说,本实施例的光学膜540于基板250的两表面上均具有二维对称微结构，故可更进一步加强所需的光学效果。本实施例的背光模块500除了于基板250之上下表面分别设置二维对称微结构541M与二维对称微结构542M之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。请参考图10。图10绘示了本发明的第五较佳实施例的背光模块600的示意图。如图10所示，背光模块600包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜640。本实施例的背光模块600与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于,在本实施例中，光学膜640包括基板250与多个二维对称微结构640M，且各二维对称微结构640M为球形微结构，故可具有防止刮伤的优点。本实施例的背光模块600除了二维对称微结构640M的形状之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。请参考图11。图11绘示了本发明的第六较佳实施例的背光模块700的示意图。如图11所示，背光模块700包括光源210、导光板220、光致发光层230以及光学膜740。本实施例的背光模块700与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于,在本实施例中，光学膜740包括基板250与多个二维对称微结构740M，各二维对称微结构740M为凹陷微结构，故可进一步降低对于整体厚度的影响。本实施例的背光模块700除了各二维对称微结构740M之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。请参考图12。图12绘示了本发明的第七较佳实施例的背光模块800的示意图。如图12所示，本实施例的背光模块800与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于，在本实施例中，光致发光层230与导光板220紧密设置，也就是说光致发光层230可直接形成于导光板220之上，故可整合光致发光层230与导光板220的制程步骤，进而达到简化制程的效果。此外，光致发光层230与导光板220紧密设置亦可减少光线所需通过的其他介质，进而达到减少光线耗损的效果。本实施例的背光模块800除了光致发光层230与导光板220之间的设置方式之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。请参考图13与图14。图13与图14绘示了本发明的第八较佳实施例的背光模块900的示意图。其中图14为背光模块的光学膜之上视示意图如图13所示，背光模块900包括光源910、光学板920、光致发光层230以及光学膜240。本实施例的背光模块900与上述第一较佳实施例的背光模块200之间的不同处在于，在本实施例中，光源910、光致发光层230以及光学膜240于垂直投影方向Z上依序堆叠设置，也就是说本实施例的背光模块900可视为直下式背光模块，但并不以此为限。此外，光学板920设置于光源910以及光致发光层230之间，且光学板920可视需要具有导光或/及扩散的光学效果。本实施例的背光模块900除了光源910设置方式以及光学板920之外，其余各部件的设置、材料特性、光学性质以及发光方式与上述第一较佳实施例的背光模块100相似，故在此并不再赘述。值得说 明的是，本实施例的直下式光源910亦与上述第二至第七较佳实施例中的光学膜进行搭配来获得所需的光学效果。本实施例的各二维对称微结构240M的排列方式除了可包括上述的阵列方式排列(图5所示)以及六方最密堆积方式排列(图6所示)之外，也可如图14所示以光源910为一圆心而呈一圆形排列。此外，在本发明的其他较佳实施例中，亦可包括多个光源910,而各组以光源910为圆心排列的二维对称微结构240M之间亦可有不同方式排列的其他二维对称微结构240M。综合以上所述，本发明的背光模块利用具有二维对称微结构的光学膜与光致发光层搭配设置，使得光致发光层被光源提供的光线激发所产生的激发光可通过二维对称微结构达到增加整体亮度与改善亮度分布的效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种背光模块，包括 一光源，用以提供一光线； 一光致发光层，用以被该光源提供的该光线激发而产生一激发光；以及 一光学膜，与该光致发光层于一垂直投影方向上互相堆叠设置，其中该光学膜包括一基板与多个二维对称微结构，该等二维对称微结构设置于该基板的至少一表面上，且该激发光通过该等二维对称微结构而射出。
2.根据权利要求I所述的背光模块，其特征在于，各该二维对称微结构包括一球形微结构或一圆锥形微结构。
3.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该圆锥形微结构具有一顶角，介于30度至130度之间。
4.根据权利要求I所述的背光模块，其特征在于，各该二维对称微结构包括一凸起微结构或一凹陷微结构。
5.根据权利要求I所述的背光模块，其特征在于，更包括一导光板，与该光致发光层对应设置，其中该光源设置于该导光板的至少一侧，且该导光板、该光致发光层以及该光学膜于该垂直投影方向上依序堆叠设置。
6.根据权利要求I所述的背光模块，其特征在于，该光源、该光致发光层以及该光学膜于该垂直投影方向上依序堆叠设置。
7.根据权利要求I所述的背光模块，其特征在于，该激发光于该垂直投影方向上的亮度大体上相等于一侧视方向上的亮度，且该激发光通过该等二维对称微结构后于该垂直投影方向上的亮度大体上大于该侧视方向上的亮度。
8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，该侧视方向与该垂直投影方向之间具有一夹角，该夹角介于O度至正负90度之间。
9.一种背光模块，包括 一光源，用以提供一光线； 一光致发光层，用以被该光源提供的该光线激发而产生一激发光，其中该激发光于一垂直投影方向上的亮度大体上相等于一侧视方向上的亮度；以及 一光学膜，与该光致发光层于该垂直投影方向上互相堆叠设置，其中该光学膜包括一基板与多个二维对称微结构，该等二维对称微结构设置于该基板的至少一表面上，该激发光通过该等二维对称微结构而射出； 其中该等二维对称微结构用以使该激发光通过该等二维对称微结构后于该垂直投影方向上的亮度大体上大于该侧视方向上的亮度。
10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于，该侧视方向与该垂直投影方向之间具有一夹角，该夹角介于O度至正负90度之间。
全文摘要
一种背光模块包括一光源、一光致发光层以及一光学膜。光源用以提供一光线。光致发光层用以被光源提供的光线激发而产生一激发光。光学膜与光致发光层于一垂直投影方向上互相堆叠设置。光学膜包括一基板与多个二维对称微结构。二维对称微结构设置于基板的至少一表面上，且激发光通过二维对称微结构而射出。
文档编号F21S8/00GK102691947SQ20121020452
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年5月16日
发明者张译文, 范富诚 申请人:友达光电股份有限公司