专利名称：背光模块及其集光元件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种背光模块与其集光元件，尤其是可有效分布光能量于 背光模块及其集光元件。
背景技术：
在传统的单一影像显示装置中，使用者无论在哪一个视角，所看到的都是相同的影像，而双视像显示技术(Dual View Technology),却可在一面板上提 供两个不同影像画面。举例而言，当双视像显示器应用在车内时，左方的驾 驶者可观看导航指示内容，而右方的乘客则可观赏娱乐节目。然而一般的双视像显示装置沿用已知单一影像显示装置的背光模块设 计，因此其背光模块的光能量分布呈O度视角较亮的单峰形状，如图1所示。 由图1可知，已知背光模块的单峰光能量分布使得在0度视角时具有最亮的 辉度，然而在双视像显示装置一般在约+/-30度视角观看面板。因此，当双视 像显示装置运用己知单峰光能量的背光模块设计时，使得正向观看的视角(O 度视角)辉度过高反而在两侧观看的视角(例如+/-30度视角)无法有效利用光能 量，造成设计上的缺失。此外，当双视像显示装置运用已知单峰光能量设计的背光模块时，为了 使得各视角的辉度达到预设规格，通常必须通过提升背光模块单峰的辉度进 而同时提升于所需各视角的辉度至预设规格。因此，于应用上造成光能量设 计的浪费亦导致成本的增加。因此，有必要提供一种可以有效提供所需光能量分布的背光模块及其集 光元件，以有效将光能量集中在多个角度上，以形成多峰的能量分布，而提供多视角显示，也就是针对单一面板两个以上的视角上，提供有效的光能量 分布，以达到适宜使用者的观赏辉度。发明内容鉴于上述现有技术的不足，本发明的一技术样态为一种集光元件，其可 形成多峰的光能量分布，有效提升相应于不同视角的辉度。本发明提供一种集光元件，包括基板以及微结构。微结构设置于基板上， 且具有多个棱镜部与多个平坦部，使得在与基板平行的一投影平面上，所述 这些棱镜部与所述这些平坦部呈条状且平行配置。本发明另提供一种背光模块，包括光源与集光元件。集光元件包括基板 以及微结构。微结构设置于基板上。微结构具有多个棱镜部与多个平坦部。 在与基板平行投影平面上，所述这些棱镜部与所述这些平坦部呈条状且平行 配置。此外，于另一实施例，本发明提供的背光模块包含另一集光元件，而此 另一集光元件具有多个邻接排列的棱镜结构，使得在投影平面上，另一集光 元件的棱镜结构与集光元件的棱镜部呈条状且垂直配置。另一集光元件可以 棱镜结构朝向导光板或背向导光板的方式设置，且可置于集光元件的上方或 下方。本发明揭露一种背光模块及其集光元件，能形成多峰的光能量分布，以 有效利用光能量于多个视角，进而以较低成本提升每一视角所观赏到影像画 面的辉度。光能量分布于多个视角并不限于两个视角，位置也不限于显示装 置的左右两侧，可依实际观赏角度、位置来调整光能量分布的位置、强度与 分布。
图1是已知单峰光能量分布的示意图。图2是本发明一实施例的背光模块的示意图。 图3是本发明双峰光能量分布的示意图。图4A及图4B是本发明一实施例的集光元件的立体图及沿A-A，线的截 面图。图5A至图5F是本发明集光元件的多个变形实施例的截面示意图。附图标号10背光模块函集光元件101基板103微结构1030、 1030，棱镜部1032平坦部1032A平坦区1032B矩形截面110光源120导光板130扩散元件140另一集光元件150反射元件具体实施方式
本发明揭露一种背光模块及其集光元件，能形成多峰的光能量分布，以 有效利用光能量于多个视角，进而以较低成本提升每一视角所观赏到影像画 面的辉度。光能量分布于多个视角并不限于两个视角，位置也不限于显示装 置的左右两侧，可依实际观赏角度、位置来调整光能量分布的位置、强度与 分布。本发明可应用于双视像显示装置或单一影像显示装置，依影像显示装置的实际需求调整。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，本发明的上述及 其他技术样态、特征及优势将在以下各种更特定的范例实施例的详述及伴随 图式下更易明了，其中相同的参考编号通常表示本发明的范例实施例中的相 同构件。本发明并不限于特定实施例的细节描述。图2为根据本发明的一实施例而绘示的背光模块的示意图。以侧向式发 光的背光模块为例，背光模块10包括集光元件100、光源110及导光板120。 依实际需求，背光模块10另可包含扩散元件130、另一集光元件140或反射 元件150，而光学元件的数目、位置与排列，并不限于此，可依实际需求调整。 本发明提供的集光元件100可使入射的光束经由集光元件100的作用以及依 据预设的多峰光能量分布而由集光元件100射出，进而可在相应的两侧观察 视角，例如大约+/-30度视角，具有较高的辉度，如图3所示。本发明并不限 于双视像显示装置，亦可用于单一影像显示装置，只要着重于面板局部视角 的辉度，亦属本发明的应用范畴，例如显示同样影像的车用面板等。以下将 详细描述本发明集光元件的结构。参考图4A及图4B，图4A为集光元件100的立体图，图4B为沿A-A， 线的截面图。如图所示，集光元件IOO包括基板101以及设置于基板101上 的微结构103。微结构103包含多个棱镜部1030与多个平坦部1032。在与基 板101平行的投影平面上，棱镜部1030与平坦部1032呈条状且平行配置。 微结构103可为多个条状棱镜结构，且彼此平行相隔地设置于基板101上， 以界定多个棱镜部1030，而在基板101上，扣除棱镜部1030以外的部分为平 坦部1032。换言之，各棱镜部1030并非邻接设置，而是棱镜部1030与平坦 部1032交错配置。如4B图所示，每一棱镜部1030包括至少一三角形截面，使得经由平坦 部1032射出的光束与经由棱镜部1030射出的光束具有不同的角度，以达到 多峰的光能量形状设计。在较佳实施例中，棱镜部1030的三角形截面具有一 顶角e ，此顶角大致介于30至60度，但本发明不限于此，本领域技术人员亦可依实际需求调整所需的角度。在此需注意，依不同设计需求，微结构103 与基板101可具有相同或不同材质。在较佳实施例中，微结构103与基板101 为一体成型，但不限于此，亦可依实际需求而采用刻蚀、印刷、粘着、融接 等其他技术形成。参考图5A至图5E，其为集光元件的多个变形实施例的截面示意图。每 一棱镜部1030包括至少一三角形截面(例如包括两个三角形截面，如图5A所 示)，此三角形截面可为等腰三角形(如图4B所示)、直角三角形(如图5B及图 5C所示)等，另可依实际需求调整三角形截面数目、形状与角度。等腰三角形 包含正三角形。直角三角形截面的直角可垂直于基板101。如图5D及图5E 所示，棱镜部1030为包含两个直角三角形截面的棱镜结构，且直角三角形设 置的方向亦可依据所需光能量分布而有不同变化，因此不限于图中所示的单 一方向排列设计。换言之，集光元件100的微结构103可设计成具有两直角 三角形相对或相背的配置方式，另可依实际需求调整。棱镜部1030包括至少一三角形截面，如图4B所示，各棱镜部1030可包 括一个三角形截面。如图5A、图5D与图5E所示，各棱镜部1030可包含两 个三角形截面的棱镜结构，亦即微结构103以一个棱镜部1030与一个平坦部 1032交错的方式配置，且每一棱镜部1030可具有两个三角形截面。依实际需 求调整，每一棱镜部1030亦可调整为具有三个或三个以上的三角形截面。在 此需注意，依不同的设计需求，只要能均匀呈现预设的多峰光能量分布(例如 图3所示)，每一棱镜部1030的截面形状与截面数目可依实际需求调整，不以 实施例所述为限。在基板101的投影平面上，棱镜部1030与平坦部1032宽度可为一致或 不一致，在较佳实施例中，于基板101的投影平面上，棱镜部1030与平坦部 1032的宽度比例大致介于1:2至1:4。在此需注意，平坦部1032为在基板101 上扣除棱镜部1030以外的部分。依不同设计需求，只要能均匀呈现预设的多 峰光能量分布(例如图3所示)，棱镜部1030与平坦部1032交错配置方式不以实施例所述为限。在另一实施例中，微结构103可设计为具有梯形截面，每一梯形截面由 一三角形截面与一矩形截面一体成型地构成。参考图5F，微结构103包含平 坦部1032以及棱镜部1030，，平坦部1032为在基板101上扣除棱镜部1030， 以外的部分。详言之，棱镜部1030，定义为条状的棱镜结构，平坦部1032另 包含基板上的平坦区1032A以及矩形截面1032B。如前所述，依据不同设计 需求(例如多峰的数目及多视角的角度)，微结构103的形状、棱镜部1030'、 平坦区1032A以及矩形截面1032B的配置方式、宽度比例、以及棱镜部1030'的顶角角度可有不同的变化，而不以实施例所述为限。再次参考图2与图4A，以下将详细说明本发明应用集光元件100的背光 模块10的配置。光源110设置于导光板120的一侧，而集光元件100设置于 导光板120上方。光源110为条状结构的发光装置。光源110可为条状的萤 光灯管或配置成条状的多个发光二极管装置。在基板101的投影平面上，光 源110与棱镜部1030延伸的方向平行设置。集光元件100的微结构103可位 于基板101朝向或背向导光板120的一面；在较佳的实施例中，集光元件100 的微结构103可位于基板101朝向导光板120的一面。以此方式配置，可使 得光源110所发出的光束经由导光板120的导引而向上入射至集光元件100。 然后，经由本发明提供的集光元件100，可使得自导光板120导引入射的光束 依据预设的多峰光能量分布由集光元件100射出，而可在相应的多视角，例 如约+/-30度视角，具有较高的辉度。此外，为进一步集中光束，背光模块10可选用另一集光元件140。另一 集光元件140具有多个邻接排列的棱镜，且另一集光元件140与集光元件100 的配置方式使得在基板101的投影平面上，另一集光元件140的棱镜结构与 集光元件100的棱镜部1030呈条状，且两者条状结构的延伸方向垂直配置。 另一集光元件140的棱镜结构可朝向导光板120或背向导光板120设置。另 外，另一集光元件140可配置于集光元件100之上，即集光元件100较另一集光元件140接近导光板120，但本发明不限于此，亦可依实际需求调整，例 如将集光元件100配置于另一集光元件140之上，使另一集光元件140较集 光元件100接近导光板120。图2所示为一较佳实施例，集光元件100的微结构103位于基板101朝 向导光板120的一面，而另一集光元件140设置于集光元件100的上方，且 集光元件140的棱镜结构背向导光板120设置，但本发明不限于此，亦可依 实际需求调整。反射元件150可设置于导光板120下方，用以将光束反射避免逸漏而可 更有效提升光利用率。再者，为均匀散布光束，背光模块10可选用扩散元件 130。如图2所示，扩散元件130可分别设置于导光板120上方或集光元件 100(或另一集光元件140)上方，用以均匀光源，以具有更均匀多峰光能量分 布，而达到有效利用背光模块10以较低成本提升多视角辉度的功效。光学元 件的数目、位置与排列，并不限于此，可依实际需求调整。在此需注意，本发明实施例虽以侧向式发光的背光模块为例，然而本发 明并不限于此；亦即依据不同的应用，本发明亦可应用于直下式发光的背光 模块。举例而言，当本发明的集光元件应用于直下式发光的背光模块时，可 省略导光板而将集光元件置于光源之上，使得光源所发出的光束经由集光元 件而形成具有预设多峰的光能量分布光形，而可于多视角有效提升辉度，达 到如上所述的功效。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要 求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包 含在权利要求内。ii
权利要求
1.一种集光元件，其特征在于，所述集光元件包括一基板；以及一微结构，设置于所述基板上，所述微结构具有多个棱镜部与多个平坦部，其中在与所述基板平行的一投影平面上，所述这些棱镜部与所述这些平坦部呈条状且平行配置。
2. 如权利要求1所述的集光元件，其特征在于，每一所述这些棱镜部及每 一所述这些平坦部交错配置。
3. 如权利要求1所述的集光元件，其特征在于，在所述投影平面上，每一 所述这些棱镜部与每一所述这些平坦部的宽度比例介于约1:2至约1:4。
4. 如权利要求1所述的集光元件，其特征在于，每一所述这些棱镜部包括 至少一三角形截面。
5. 如权利要求4所述的集光元件，其特征在于，所述三角形截面具有一顶 角，所述顶角介于约30度至约60度。
6. 如权利要求4所述的集光元件，其特征在于，所述三角形截面为一等腰 三角形。
7. 如权利要求4所述的集光元件，其特征在于，所述三角形截面具有一直 角，所述直角垂直于所述基板。
8. 如权利要求4所述的集光元件，其特征在于，每一所述这些平坦部包括 一矩形截面，所述矩形截面为每一所述这些平坦部的至少一部份。
9. 如权利要求8所述的集光元件，其特征在于，所述矩形截面与所述三角 形截面一体成型，所述矩形截面与所述三角形截面构成一梯形截面。
10. —种背光模块，其特征在于，所述背光模块包括-一光源；以及一集光元件，包括一基板以及一微结构，所述微结构设置于所述基板上，所述微结构具有多个棱镜部与多个平坦部，其中在与所述基板平行的一投影 平面上，所述这些棱镜部与所述这些平坦部呈条状且平行配置。
11. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述光源为条状结构的发光装置，且在所述投影平面上所述光源与所述这些棱镜部平行设置。
12. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块另包括一 导光板，且所述微结构位于所述基板朝向导光板的一面。
13. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块另包括一 导光板，且所述微结构位于所述基板背向所述导光板的一面。
14. 如权利要求12或13所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块另 包括另一集光元件，所述另一集光元件具有多个棱镜结构且所述这些棱镜结 构邻接排列，在所述投影平面上，所述这些棱镜结构与所述这些棱镜部呈条 状且延伸方向垂直配置。
15. 如权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述另一集光元件的所 述棱镜结构朝向导光板。
16. 如权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述另一集光元件的所 述棱镜结构背向导光板。
17. 如权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述另一集光元件设置 于所述集光元件的上方。
18. 如权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述另一集光元件设置 于所述集光元件的下方。
19. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，每一所述这些棱镜部及 每一所述这些平坦部交错配置。
20. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，在所述投影平面上，每 一所述这些棱镜部与每一所述这些平坦部的宽度比例介于约1:2至约1:4。
21. 如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，每一所述这些棱镜部包 括至少一三角形截面。
22. 如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，所述三角形截面具有一 顶角，所述顶角介于约30度至约60度。
23. 如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，所述三角形截面为一等 腰三角形。
24. 如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，所述三角形截面具有一 直角垂直于所述基板。
25. 如权利要求18所述的背光模块，其特征在于，每一所述这些平坦部包 括一矩形截面，所述矩形截面为每一所述这些平坦部的至少一部份。
26. 如权利要求25所述的背光模块，其特征在于，所述矩形截面与所述三 角形截面一体成型，所述矩形截面与所述三角形截面构成一梯形截面。
全文摘要
本发明提供一种背光模块及其集光元件，其中该集光元件包括基板以及微结构，其中微结构设置于基板上。微结构具有多个棱镜部与多个平坦部，使得在与基板平行的一投影平面上，所述这些棱镜部与所述这些平坦部呈条状且平行配置。本发明的背光模块及其集光元件，能形成多峰的光能量分布，以有效利用光能量于多个视角，进而以较低成本提升每一视角所观赏到影像画面的辉度。光能量分布于多个视角并不限于两个视角，位置也不限于显示装置的左右两侧，可依实际观赏角度、位置来调整光能量分布的位置、强度与分布。
文档编号F21V5/02GK101329032SQ20081013430
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者刘耕儒, 朱启智, 许圣志, 郑吉成 申请人:友达光电股份有限公司