背光模块及显示装置的制作方法

1.本实用新型关于一种光学模块及显示装置，且特别是关于一种背光模块及显示装置。


背景技术：

2.随着液晶显示器这类的非自发光显示器的应用日益广泛，背光模块的设计也需针对不同的用途而调整。为了提升光源的光能利用率，搭载光学增亮膜(brightness enhancement film，bef)与反射片的背光模块已成为市场的主流之一。一般来说，此类背光模块都配置有一棱镜片与两扩散片的叠层架构，可将导光板在大角度出射的光束导向涵盖正视角的特定角度范围内，以提高背光模块于正视角附近的出光强度。其中，扩散片虽可以将特定角度入射的光散射来增加正向出射的光线比例，但也容易造成出射光线的指向性不足，导致此类背光模块于正视角附近的出光辉度值无法被最大化。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种背光模块，其在彼此正交的两个方向上的集光特性明显不同。
4.本实用新型提供一种可符合tco 08(tco certified generation 8,fordisplays)规范的显示装置。
5.本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所公开的技术特征中得到进一步的了解。
6.为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种背光模块。背光模块包括导光板、光源、光学膜片以及棱镜片。导光板具有入光面以及连接入光面的出光面。光学膜片重叠设置于导光板的出光面，且包括第一基板与多个光学微结构。第一基板具有相对的第一表面与第二表面。第一表面朝向导光板的出光面。这些光学微结构设置于第一基板的第二表面上，且各自具有较远离入光面的第一迎光面。第一迎光面与第二表面之间具有第一角度。棱镜片重叠设置于光学膜片，且位于第一基板的第二表面的一侧。棱镜片包括第二基板与多个棱镜结构。第二基板具有相对的第三表面与第四表面。第三表面朝向光学膜片。这些棱镜结构设置于第二基板的第四表面上，且各自具有较远离入光面的第二迎光面。第二迎光面与第四表面之间具有第二角度，且第二角度不同于第一角度。
7.为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种显示装置。显示装置包括背光模块与显示面板。背光模块包括导光板、光源、光学膜片以及棱镜片。导光板具有入光面以及连接入光面的出光面。光源设置于导光板的入光面的一侧。光学膜片重叠设置于导光板的出光面，且包括第一基板与多个光学微结构。第一基板具有相对的第一表面与第二表面。第一表面朝向导光板的出光面。这些光学微结构设置于第一基板的第二表面上，且各自具有较远离入光面的第一迎光面。第一迎光面与第二表面之
间具有第一角度。棱镜片重叠设置于光学膜片，且位于第一基板的第二表面的一侧。棱镜片包括第二基板与多个棱镜结构。第二基板具有相对的第三表面与第四表面。第三表面朝向光学膜片。这些棱镜结构设置于第二基板的第四表面上，且各自具有较远离入光面的第二迎光面。第二迎光面与第四表面之间具有第二角度，且第二角度不同于第一角度。显示面板重叠设置于导光板的出光面，且位于棱镜片的第四表面的一侧。
8.基于上述，在本实用新型的一实施例的背光模块中，棱镜片与导光板之间设有光学膜片。光学膜片的光学微结构的迎光面与第一基板的表面之间的夹角不同于棱镜片的棱镜结构的迎光面与第二基板的表面之间的夹角。据此，可提升背光模块在垂直于导光板的入光面的方向上的集光性，并且增加显示装置在光学微结构的延伸方向上的可视角范围。
9.为让本实用新型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。
附图说明
10.图1是本实用新型的第一实施例的显示装置的示意图。
11.图2是图1的显示装置的侧视示意图。
12.图3是图1的背光模块与两个比较例的背光模块在水平方向上的视角对归一化辉度值的曲线图。
13.图4是本实用新型的第二实施例的显示装置的示意图。
14.图5是图4的显示装置的侧视示意图。
15.图6是本实用新型的第三实施例的显示装置的示意图。
16.图7是图6的背光模块的俯视示意图。
17.图8是本实用新型的第四实施例的显示装置的侧视示意图。
18.图9是本实用新型的第五实施例的显示装置的示意图。
19.图10是本实用新型的第六实施例的显示装置的侧视示意图。
20.图11是图10的光学膜片的局部放大示意图。
21.图12是本实用新型的第七实施例的显示装置的侧视示意图。
22.附图标记列表
23.10、11、12、13、14、15、16:显示装置
24.100、100a、100b、100c、100d、100e、100f:背光模块
25.110:导光板
26.110a:入光面
27.110b:出光面
28.110c:底面
29.120:光源
30.130、130a、130b、130c、130d、130e、130f:光学膜片
31.131、141:基板
32.131a:第一表面
33.131b:第二表面
34.132、132a、132b、132c、132d、132e1、132e2:光学微结构
35.132da、132db:部分
36.132a、132a1、132a2、132e1a、132e2a、142a:迎光面
37.132b、132b1、132b2、142b:背光面
38.133:扩散结构层
39.1331:感光胶层
40.1332:扩散粒子
41.140、140a:棱镜片
42.141a:第三表面
43.141b:第四表面
44.142、142a:棱镜结构
45.150扩散片
46.160:反射片
47.200:显示面板
48.h1、h2:高度
49.x、y、z:方向
50.lb、lba、lbb、lbc:光束
51.α1、α2、θ1、θ1’、θ2、θ2’、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8: 角度。
具体实施方式
52.有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳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实用新型。
53.图1是本实用新型的第一实施例的显示装置的示意图。图2是图1的显示装置的侧视示意图。图3是图1的背光模块与两个比较例的背光模块在水平方向上的视角对归一化辉度值的曲线图。
54.请参照图1及图2，显示装置10包括背光模块100与显示面板200。显示面板200重叠设置于背光模块100。在本实施例中，显示面板200例如是液晶显示(liquid crystal display，lcd)面板、电泳显示 (electrophoretic display，epd)面板、或其他非自发光型显示面板，且来自背光模块100的光束lb在通过显示面板200后转变成影像光束并传递至使用者的眼睛以形成显示画面。
55.背光模块100包括导光板110、光源120与光学膜片130。导光板110 具有入光面110a与出光面110b，且入光面110a与出光面110b相连接。光源120设置在导光板110的入光面110a的一侧。光学膜片130重叠设置于导光板110的出光面110b。也就是说，本实施例的背光模块100为侧入式背光模块。需说明的是，在本实施例中，光源120的数量系以五个为例进行示范性地说明，并不代表本实用新型以附图揭示内容为限制。在其他实施例中，光源120的配置数量可根据背光模块的光学设计而调整。
56.光学膜片130包括基板131与多个光学微结构132。基板131具有相对的第一表面131a与第二表面131b，其中第一表面131a朝向导光板110的出光面110b，且这些光学微结构
132设置在基板131的第二表面131b上。亦即，这些光学微结构132是位于基板131远离导光板110的一侧。举例来说，在本实施例中，这些光学微结构132是沿着方向y排列且在方向x 上延伸。更具体地说，本实施例的光学微结构132的延伸方向可选择性地平行于导光板110的入光面110a，但本实用新型不局限于此。在其他实施例中，光学膜片的光学微结构也可相交于导光板110的入光面110a。
57.进一步而言，背光模块100还包括棱镜片140，重叠设置于光学膜片 130。棱镜片140位于光学膜片130与显示面板200之间。棱镜片140具有基板141与多个棱镜结构142。基板141具有相对的第三表面141a与第四表面141b，其中第三表面141a朝向光学膜片130，且这些棱镜结构142设置于基板141的第四表面141b上。
58.在本实施例中，棱镜片140的这些棱镜结构142是沿着方向y排列且在方向x上延伸。更具体地说，棱镜片140的棱镜结构142的延伸方向可平行于导光板110的入光面110a，但本实用新型不局限于此。在其他实施例中，棱镜片的棱镜结构的延伸方向也可不平行且不垂直于导光板110的入光面110a。
59.值得一提的是，由于本实施例的光学膜片130的光学微结构132的延伸方向是平行于棱镜片140的棱镜结构142的延伸方向，因此背光模块100 在方向y上的集光性相较于其在方向x上的集光性来得更高些。
60.在本实施例中，光学膜片130的基板131与棱镜片140的基板141的材质可包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)与聚碳酸酯(polycarbonate，pc)。光学膜片130的光学微结构132与棱镜片140的棱镜结构142的材质可包括紫外光硬化胶材(uv glue)、或其他适合的高分子聚合物。
61.进一步而言，光学膜片130的光学微结构132具有较远离导光板110 的入光面110a的迎光面132a以及连接迎光面132a且较靠近导光板110的入光面110a的背光面132b。迎光面132a与基板131的第二表面131b之间具有角度θ1，背光面132b与基板131的第二表面131b之间具有角度θ2。在本实施例中，迎光面132a的角度θ1大致上等于背光面132b的角度θ2。也就是说，光学膜片130的光学微结构132的横截面轮廓为等边三角形，但本实用新型不局限于此。在本实施例中，光学微结构132的迎光面132a 的角度θ1与背光面132b的角度θ2例如是22度，但不局限于此。
62.借由光学微结构132的迎光面132a与第二表面131b之间的角度θ1 小于35度并大于0度，可使来自导光板110的光束能以适当的角度入射棱镜片140，以避免光束被棱镜片140反射回导光板110中，有助于提升背光模块100的集光性。
63.另一方面，棱镜片140的棱镜结构142具有较远离导光板110的入光面110a的迎光面142a以及连接迎光面142a且较靠近导光板110的入光面 110a的背光面142b。迎光面142a与基板141的第四表面141b之间具有角度α1，背光面142b与基板141的第四表面141b之间具有角度α2。应注意的是，棱镜片140的棱镜结构142的迎光面142a的角度α1大致上等于背光面142b的角度α2，但不同于光学膜片130的光学微结构132的迎光面132a的角度θ1。在本实施例中，光学微结构132的迎光面132a的角度θ1可小于棱镜结构142的迎光面142a的角度α1。
64.在本实施例中，背光模块100还可包括扩散片150，重叠设置于导光板 110的出光面110b以及光学膜片130，且位于光学膜片130与导光板110 之间。详细而言，来自导光板
110的光束lb在入射扩散片150后在各方位角上可散射出多道光束，例如：在yz平面上可散射出光束lba、光束lbb 与光束lbc，这些光束在通过光学膜片130后可以适当的角度入射棱镜片 140，从而提高背光模块100在正视角附近的整体辉度值。不同地，扩散片150在xz平面上所散射出的另一部分光束在通过光学膜片130后并无法被有效集中在正视角范围内，因此，可让背光模块100在方向x上具有较大的可视角范围。
65.换句话说，借由光学膜片130、棱镜片140与扩散片150的组合，可有效提升背光模块100在垂直于导光板110的入光面110a的方向(例如方向 y)上的集光性，并且增加显示装置10在光学微结构132的延伸方向(例如方向x)上的可视角范围。
66.第一比较例的背光模块(未绘示)与本实施例的背光模块100的差异在于：第一比较例的背光模块是以另一片扩散片取代本实施例的背光模块 100的光学膜片130。换句话说，第一比较例的背光模块具有两个扩散片与一个棱镜片140，且这两个扩散片位于棱镜片140与导光板110之间。请参照图3，在水平方向(即图1的方向x)上，本实施例的背光模块100的出光辉度值较高的视角范围(如图3的曲线c1所示)明显大于第一比较例的背光模块的出光辉度值较高的视角范围(如图3的曲线c2所示)，此处较高辉度值例如是图3的归一化辉度值(normalized brightness)大于0.8 的数值。
67.本实施例的背光模块100与第一比较例的背光模块可让来自导光板 110的光束集中在垂直方位的视角范围内的比例增加，借此来增加具有高辉度输出的垂直视角范围。
68.值得注意的是，在本实施例中，利用光学膜片130来取代第一比较例的其中一个扩散片，可使本实施例的背光模块100在垂直方向上的集光性优于第一比较例的背光模块的集光性。也因此，相较于第一比较例的背光模块，本实施例的背光模块100在正视角方向上的辉度增益值(brightnessgain)可达1.27。
69.特别说明的是，图3还示出第二比较例的背光模块的视角对归一化辉度值的曲线c3，其中第二比较例的背光模块(未绘示)与本实施例的背光模块100的差异在于：第二比较例的背光模块是以另一片棱镜片取代本实施例的背光模块100的光学膜片130。换句话说，第二比较例的背光模块具有两个棱镜片与一个扩散片150，且这两个棱镜片的棱镜结构的延伸方向相互垂直。
70.相较于本实施例的背光模块100与第一比较例的背光模块，第二比较例的背光模块无论是在水平方向(如图3的曲线c3所示)或垂直方向上都具有最佳的集光性，且正视角的辉度值表现也较佳。然而，其可视角范围却也因此较小，如此并无法符合现行tco 8.0的视角规范，例如：当显示装置以横向模式(landscape mode)进行操作并且沿着一垂直轴水平转动至水平视角
±
30度时，显示画面左右两侧的最大亮度与最小亮度的比值要小于1.73；相似地，当显示装置以横向模式进行操作并且沿着一水平轴垂直转动至垂直视角
±
15度时，显示画面上下两侧的最大亮度与最小亮度的比值也要小于1.73。
71.从另一观点来说，虽然第一比较例的背光模块可符合现行tco 8.0的视角规范，但其正视角辉度值会显著地低于第二比较例的背光模块的正视角辉度值(降幅达8％以上)。然而，本实施例的背光模块100在符合现行 tco 8.0的视角规范下，其正视角辉度值却仅略低于第二比较例的背光模块的正视角辉度值。也就是说，本实施例的背光模块100相较于第一比较例的背光模块来说，在满足现行tco 8.0的视角规范下，还能够提供较佳的正视角辉度值。
72.进一步而言，背光模块100还可包括反射片160，设置于导光板110 的底面110c的一侧，且此底面110c连接入光面110a并与出光面110b相对。在本实施例中，反射片160例如是银反射片或白反射片，且用以将自导光板110的底面110c出射的光束反射回导光板110中，以提升光源120 的光能利用率。
73.以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
74.图4是本实用新型的第二实施例的显示装置的示意图。图5是图4的显示装置的侧视示意图。请参照图4及图5，本实施例的显示装置11与图1的显示装置10的差异在于：光学膜片的光学微结构的构型不同。具体而言，在本实施例中，光学膜片130a的光学微结构132a的迎光面132a与第二表面131b之间的角度θ1’可选地小于背光面132b与第二表面131b之间的角度θ2’。也就是说，迎光面132a与第二表面131b之间的角度θ1’不同于背光面132b与第二表面131b之间的角度θ2’，因此光学膜片130a 的光学微结构132a的横截面轮廓为非等边三角形，但本实用新型不局限于此。值得注意的是，借由光学微结构132a的角度θ1’小于角度θ2’，可增加光学微结构132a的迎光面132a的表面积，进而增加来自导光板110 的光束能以适当的角度入射棱镜片140的机会，以避免光束被第一棱镜片 140反射回导光板110中，有助于提升背光模块100a的集光性。
75.图6是本实用新型的第三实施例的显示装置的示意图。图7是图6的背光模块的俯视示意图。请参照图6及图7，本实施例的显示装置12与图 4的显示装置11的差异仅在于：棱镜片的棱镜结构的延伸方向以及光学膜片的光学微结构的延伸方向的配置方式不同。
76.具体而言，在本实施例中，背光模块100b的棱镜片140a的棱镜结构 142a的延伸方向不平行且不垂直于导光板110的入光面110a。亦即，棱镜片140a的棱镜结构142a的延伸方向都相交于导光板110的入光面110a，但不局限于此。在本实施例中，棱镜片140a的棱镜结构142a的延伸方向与导光板110的入光面110a之间的夹角可小于等于30度。
77.另一方面，本实施例的光学膜片130b的光学微结构132b的延伸方向与导光板110的入光面110a之间的夹角可小于等于30度。在本实施例中，光学膜片130b的光学微结构132b的延伸方向可选地平行于棱镜片140a的棱镜结构142a的延伸方向。据此，背光模块100b在垂直于棱镜片140a的棱镜结构142a的延伸方向上的集光性相较于背光模块100b在平行于棱镜片140a的棱镜结构142a的延伸方向上的集光性来得更高些。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，光学膜片的光学微结构的延伸方向与棱镜片的棱镜结构的延伸方向之间的夹角可大于0度且小于等于30度。
78.图8是本实用新型的第四实施例的显示装置的侧视示意图。请参照图 8，本实施例的显示装置13与图1的显示装置10的差异在于：光学膜片的组成不同。具体而言，显示装置13的背光模块100c的光学膜片130c的基板131的第一表面131a上设有扩散结构层133。
79.举例来说，扩散结构层133可包括感光胶层1331与多个扩散粒子1332，其中这些扩散粒子1332被感光胶层1331所包覆。在本实施例中，感光胶层1331的材质例如是紫外光硬化胶材(uv glue)、或其他适合的透明感光胶材。扩散粒子1332的材质可包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、或上述材料的共聚物(copolymer)。另一方面，在本实施例中，扩散结构层133的多个扩散粒子1332可以是圆球状，且具有多种粒径，但本实用新型不局限于此。在其他实施例中，多个扩散粒子1332也可
具有大致上相同的粒径。
80.值得一提的是，借由光学膜片130c在第一表面131a设有扩散结构层 133，可使光学膜片130c具有特定的雾度值(haze value)。举例来说，扩散结构层133(或者是光学膜片130c)的雾度值可介于20％至90％之间。据此，可提升背光模块100c的遮瑕性，进而提高背光模块100c的组装良率。换句话说，也可增加背光模块100c之各组件的制程容许度(processlatitude)。由于光学膜片130c的扩散结构层133具有特定的雾度值，因此背光模块100c可不具有扩散片150。
81.图9是本实用新型的第五实施例的显示装置的示意图。请参照图9，本实施例的显示装置14与图4的显示装置11的差异仅在于：光学膜片的光学微结构的设置方式不同。在本实施例中，背光模块100d的光学膜片130d 的多个光学微结构132c可分散地排列于基板131的第二表面131b上。举例来说，这些光学微结构132c可分别在方向x与方向y上排成多列与多行 (亦即，这些光学微结构132c可阵列排列于基板131上)，而这些光学微结构132c的延伸方向大致上仍平行于棱镜片140的棱镜结构142的延伸方向。由于光学微结构132c的迎光面132a与背光面132b的配置方式相似于图4的光学微结构132a，因此详细的说明可参考前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
82.图10是本实用新型的第六实施例的显示装置的侧视示意图。图11是图10的光学膜片的局部放大示意图。请参照图10及图11，本实施例的显示装置15与图2的显示装置10的差异在于：光学膜片的光学微结构的构形不同。在本实施例中，背光模块100e的光学膜片130e的横截面(例如 yz平面)轮廓例如是五角形。
83.举例来说，本实施例的光学微结构132d具有较远离导光板110的入光面110a的迎光面132a1与迎光面132a2以及较靠近导光板110的入光面 110a的背光面132b1与背光面132b2，其中迎光面132a2两端分别连接于迎光面132a1与基板131的第二表面131b，背光面132b2两端分别连接于背光面132b1与基板131的第二表面131b。迎光面132a1连接于迎光面 132a2与背光面132b1之间。背光面132b1连接于迎光面132a1与背光面 132b2之间。特别注意的是，两迎光面132a1、132a2相对于基板131的第二表面131b的倾斜程度彼此不同；相似地，两背光面132b1、132b2相对于基板131的第二表面131b的倾斜程度也彼此不同。
84.在本实施例中，光学微结构132d的迎光面132a1、背光面132b1、迎光面132a2和背光面132b2分别与基板131的第二表面131b之间具有角度θ3、角度θ4、角度θ5和角度θ6。其中，借由光学微结构132d的迎光面132a2与第二表面131b之间的角度θ5小于35度并大于0度，可使来自导光板110的光束能以适当的角度入射棱镜片140，以避免光束被棱镜片 140反射回导光板110中，有助于提升背光模块100e的集光性。特别注意的是，借由光学微结构132d的迎光面132a1与第二表面131b之间的角度θ3小于迎光面132a2与第二表面131b之间的角度θ5，可在提升集光性的同时，维持背光模块100e的视角规范。
85.举例来说，在本实施例中，光学微结构132d的迎光面132a1的角度θ3 大致上等于背光面132b1的角度θ4，且迎光面132a2的角度θ5大致上等于背光面132b2的角度θ6，但不局限于此。在其他实施例中，光学微结构 132d的迎光面132a1的角度θ3也可不等于背光面132b1的角度θ4，且迎光面132a2的角度θ5也可不等于背光面132b2的角度θ6，只要光学微结构的这些角度都小于棱镜结构142的迎光面142a的角度α1和角度α2 即可。
86.另一方面，光学微结构132d可区分为相连接的两个部分，分别为迎光面132a1和背
光面132b1定义的第一部分132da以及迎光面132a2和背光面132b2定义的第二部分132db，其中第一部分132da和第二部分132db 在基板131的第二表面131b的法线方向(例如方向z)上分别具有第一高度h1和第二高度h2。在本实施例中，光学微结构132d的第一部分132da 的第一高度h1小于第二部分132db的第二高度h2。
87.图12是本实用新型的第七实施例的显示装置的侧视示意图。请参照图 12，本实施例的显示装置16与图2的显示装置10的差异在于：光学膜片的光学微结构的构形不同。具体而言，背光模块100f的光学膜片130f的光学微结构的迎光面相对于基板131的第二表面131b的倾斜程度有两种。举例来说，在本实施例中，光学膜片130f具有在方向y上交替排列的多个光学微结构132e1和多个光学微结构132e2。光学微结构132e1的迎光面 132e1a和光学微结构132e2的迎光面132e2a与基板131的第二表面131b 之间分别具有角度θ7和角度θ8。借由光学微结构132e1的迎光面132e1a 的角度θ7不同于光学微结构132e2的迎光面132e2a的角度θ8，可在提升背光模块100f的集光性的同时，还能维持显示装置16的视角规范。
88.综上所述，在本实用新型的一实施例的背光模块中，棱镜片与导光板之间设有光学膜片。光学膜片的光学微结构的迎光面与第一基板的表面之间的夹角不同于棱镜片的棱镜结构的迎光面与第二基板的表面之间的夹角。据此，可提升背光模块在垂直于导光板的入光面的方向上的集光性，并且增加显示装置在光学微结构的延伸方向上的可视角范围。
89.虽然本实用新型已以实施例公开，然而其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。