显示装置的制作方法

本发明一实施例是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种具有薄型化的直下式背光模块的显示装置。
背景技术：
：显示装置的类型十分多元，以目前市面上最常见的液晶显示装置来说，由于液晶面板本身非自发光，故须搭配背光模块辅助显示。背光模块依发光元件入射位置可分为直下式与侧入式两大类，其中直下式背光模块是将发光元件设置于液晶面板下方。然而，一般的直下式背光模块须具备足够大的空腔高度(例如30mm)，导致背光模块难以薄型化。技术实现要素：本发明提出一种显示装置，利用出光透镜使至少部分光线在预设角度出光，再透过逆棱镜片将大部分光线导向显示面板以正向出光，如此可降低背光模块的空腔高度，同时亦可达成高亮度和高动态范围(highdynamicrange,hdr)的效果。根据本发明的一方面，提出一种显示装置。显示装置包括一显示面板及一背光模块。背光模块对应设于显示面板，并包括多个发光元件、多个出光透镜及一逆棱镜片。发光元件提供多条光线，且设置于一电路板上。各出光透镜对应设于各发光元件上，并具有一外凸曲面及一内凹曲面，内凹曲面覆盖于发光元件，外凸曲面覆盖于内凹曲面，且自外凸曲面出光的至少部分光线各具有一预设出光角度θo，预设出光角度θo是大于30度且小于90度。逆棱镜片设置于出光透镜和显示面板之间，并具有数个逆棱镜，各逆棱镜具有一顶角。背光模块具有一空腔高度d，空腔高度为顶角与电路板之间的距离，且空腔高度的 范围为10微米(μm)≤d<30毫米(mm)。附图说明为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：图1绘示根据本发明一实施例的显示装置的示意图。图2绘示图1的背光模块局部的剖视图及其部分区域放大图。图中元件标号说明：10：显示装置100：背光模块110：电路板112：发光元件112e：发光面112w：长度120：出光透镜膜121：透光薄膜121b：下表面121t：上表面122：出光透镜122s：外凸曲面124：内凹曲面124w：宽度130：逆棱镜片131：透光基板131b：底面131t：出光面132：逆棱镜132s：表面140：光学膜片组200：显示面板210：下基板220：上基板230：显示介质层d：空腔高度h1、h2、h3：距离l：光线p：最高点p1、p2、p3：位置y：垂直距离θo：预设出光角度θi：入射角度θp：顶角具体实施方式此披露内容的实施例提出一种具备直下式背光模块的显示装置，背光模块包含出光透镜及逆棱镜片，出光透镜使发光元件射出的至少部分光线以大致相同的出光角度出光，接着透过逆棱镜片使大部分光线导向显示面板以正向出光。须注意的是，本发明并非显示出所有可能的实施例，未于本发明提出的其他实施态样也可能可以应用。再者，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和图示内容仅作叙述实施例之用，而非作为限缩本揭露保护范围之用。另外，实施例中的叙述，例如细部结构、制程步骤和材料应用等等，仅为举例说明之用，并非对本发明欲保护的范围做限缩。实施例的步骤和结构的细节可在不脱离本发明的精神和范围内根据实际应用制程的需要而加以变化与修饰。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。请参照图1，图1绘示根据本发明一实施例的显示装置10的示意图。显示装置10可包括背光模块100与显示面板200，两者是相对设置。显示面板200可包括一下基板210、一上基板220及一显示介质层230，显示介质层230位 于下基板210与上基板220之间。若显示面板200为一液晶显示面板，显示介质层230是液晶层，可受电压驱动而改变其透光率。背光模块100例如是一直下式背光模块，可包括一电路板110、数个发光元件112、一出光透镜膜120、一逆棱镜片130及一光学膜片组140。发光元件112例如是一发光二极管(light-emittingdiode,led)，设置于电路板110上。发光元件112可具有一发光面112e，以提供多条光线。本实施例中，数个发光元件112设于电路板110上，且可排列成阵列状，但本发明不以此为限。出光透镜膜120设置于电路板110上方，并可包括数个出光透镜122。发光元件112设于对应的出光透镜122内，使发光元件112所发射光线可穿透出光透镜122出光，进而产生对应的光学效果，例如改变出光光线的出光角度。本实施例中，数个出光透镜122形成于共用的透光薄膜121上，以一体形成出光透镜膜120，制作时可将透光薄膜121覆盖于电路板110上，使每个出光透镜122覆盖于对应的发光元件112。在另一实施例中可不具有透光薄膜121，而可将各个出光透镜122分别与对应的发光元件112直接组设在一起。逆棱镜片130设置于出光透镜膜120上方，以将自出光透镜122出光的光线导向正向(即平行于y轴的方向)出光。逆棱镜片130可具有一透光基板131及数个逆棱镜132。透光基板131具有一出光面131t及一底面131b，两者相对设置。数个逆棱镜132是外凸分布于底面131b处，且沿着z轴的方向延伸。各个逆棱镜132例如可形成为等腰的棱镜。光学膜片组140例如是扩散片、棱镜片、偏光片等膜片及其组合，其设置于逆棱镜片130与显示面板200之间，以对从逆棱镜片130出光的光线进行不同目的的光学改善动作。举例来说，光学膜片组140可仅具有扩散片。一实施例中，扩散片的雾度范围可为介于40％和100％之间。另一较佳的实施例中，扩散片的雾度范围可为介于80％和100％之间。一实施例中，扩散片可由一感压胶(pressuresensitiveadhesive,psa)所形成，逆棱镜片130即是借由感压胶贴附于显示面板200的下基板210上。在此情况下，扩散粒子是填充于感压胶中，以产生适量的雾度。另一实施例中，扩散片可为额外设置于逆棱镜片130与显示面板200之间的一膜片。由于一般的光学膜片组更包括扩散板，本发明中借由上述实施例的出光透镜122及逆棱镜片130，可省略扩散板的设置。如此一来，可避免当光线进入扩散板的入射角度过大时极易造成光线的反射损失的情况发生，进而导致亮度无谓的损失。请参照图2，图2绘示图1的背光模块100局部的剖视图及其部分区域放大图。出光透镜122可具有一外凸曲面122s及一内凹曲面124。内凹曲面124形成于透光薄膜121的下表面121b，并覆盖于发光元件112上。外凸曲面122s形成于透光薄膜121的上表面121t，并覆盖于内凹曲面124上。当发光元件112所射出的光线l经过内凹曲面124和外凸曲面122s后，至少部分的光线l会转为大致相同的出光角度(即预设出光角度θo)出光。如图2中的部分区域放大图所示，本文中所述的出光角度，是指光线l自外凸曲面122s出光后与y轴方向所夹的角度。因此，可借由改变出光透镜122的外型，如改变外凸曲面122s及内凹曲面124的曲率半径等，来控制光线l自外凸曲面122s出光时的出光角度(即控制部分区域放大图中的预设出光角度θo)。下方表一列出各种实施例，显示发光元件112所射出的光线l在经过出光透镜122后，其出光角度落在预设出光角度θo的±1度、±2度、±3度、±5度、±6度及±10度范围内的出光量百分比。θo(度)±1度±2度±3度±5度±6度±10度89.9919.3％32.0％39.7％47.8％50.0％54.2％85.0028.7％46.5％57.8％71.7％72.0％73.2％80.0029.4％44.7％52.4％63.0％67.4％81.2％75.0031.9％46.0％53.0％63.5％67.6％79.8％60.0033.6％49.0％56.7％68.1％72.4％84.6％45.0020.9％39.6％51.2％63.1％67.3％78.9％表一如表一所示，可知发光元件112所提供的至少40％以上的光线可于预设出光角度θo的±5度范围内自外凸曲122s面出光。举例来说，若预设出光角度 θo为60度，则发光元件112所提供的所有光线中，将有68.1％的光线的出光角度会落在60度的±5度范围内(即介于55度和65度之间)。也就是说，发光元件112的至少部分光线l会在预设出光角度θo出光。此外，在本发明一实施例中，请参照图1及图2，若发光元件112的发光面112e的最大长度(即对角线长度112w)大于出光透镜122的内凹曲面124的最小宽度124w或高度距离h1的千分之一时，发光元件112须为单一面发光。反之，若发光面112e的最大长度112w小于内凹曲面124的最小宽度124w或高度距离h1的千分之一时，发光元件112可为五面发光(即除了与电路板110面对而设的另五面)或单一面发光。请参照图2中的部分区域放大图。当至少部分的光线l自外凸曲面122s出光时，在位置p1具有一预设出光角度θo。当光线l行进至逆棱镜132时，在位置p2具有一入射角度θi，由于光线l行经的介质不同，在位置p2将产生折射而进入逆棱镜132。特别地，本发明一实施例中，可依照预设出光角度θo设计逆棱镜132的一顶角θp，使进入逆棱镜132的光线l在接触逆棱镜132的一表面132s时，使至少部分光线l产生全反射而朝向显示面板200的方向出光。其中，各个逆棱镜132可具有一顶角θp，顶角θp与预设出光角度θo之间可符合一数学式(i)关系：上方数学式(i)中，ni为出光透镜122与逆棱镜片130之间介质的折射率，本发明并未特别限定其介质的材质，但可为介于0.85和1.75之间的透明材料，且较佳可为介于1.25和1.38之间的聚合物或是以橡胶为基材的粘着剂(如感压胶)或空气。np为逆棱镜片130的折射率，本发明并未特别限定逆棱镜片130的材质，但可为介于1.45和1.65之间的透明材料。由数学式(i)可知，若选定ni及np后，使用者可透过选择预设出光角度θo，即可得到对应的逆棱镜132的顶角θp。此处，适用的预设出光角度θo的范围可为大于30度且小于90度，较佳可为大于70度且小于90度。下方表二列出各种实施例，显示从出光透镜122的外凸曲面122s以各种预设出光角度θo出光的所有光线中，经由各个逆棱镜132的导引后，于正向(即平行于y轴的方向)的±1度、±2度、±3度、±5度、±6度及±10度视角范 围内朝向显示面板200出光的出光量百分比。表二如表二所示，可知光线经由逆棱镜132后，至少有50％以上从外凸曲面122s出光的光线于正向的±3度视角范围内朝向显示面板200出光。举例来说，若以预设出光角度θo为60度为例，这些自外凸曲面122s出光的光线经由逆棱镜132后，将有91.5％的光线会于正向的±3度视角范围内(即平行y轴的方向的±3度范围内)朝向显示面板200出光。也就是说，透过对应预设出光角度θo所设计的逆棱镜顶角角度θp，可将大部分从外凸曲面122s出光的光线转为正向出光。一些实施例中，关于出光透镜122的设计，当内凹曲面124为半圆时，外凸曲面122s的最高点p与发光元件112之间的垂直距离y符合一函数(ii)关系：y＝a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a上方函数(ii)中，x为预设出光角度θo，a4、a3、a2、a1及a为常数，且1.04×10-6<a4<3.37×10-6，-2.65×10-4<a3<8.76×10-4，1.87×10-2<a2<6.60×10-2，-0.20<a1<0.99且32.95<a<110.10。举例来说，a4可为1.04109561482879×10-6以上至3.36105268139431×10-6以下的数值，a3可为-2.64672316421688×10-4以上至8.75391470513076×10-4以下的数值，a2可为1.87991619758372×10-2以上至6.59116752787121×10-2以下的数值，a1可为-0.194248624349835 以上至0.985103308294265以下的数值，且a可为32.9545619503418以上至110.098618919616以下的数值。一些实施例中，可使外凸曲面122s的最高点p与发光元件112之间的垂直距离y符合上述函数关系(ii)，即可使设计的出光透镜122能将至少部分发光元件112所发出的光线在预设出光角度θo出光。以下是提出关于出光透镜122的设计相关的一些实施例。配合参照图1及图2，出光透镜122的设计参数包括h1、h2及h3，其中h1是内凹曲面124的最高点与电路板110之间的距离，h2是外凸曲面122s的最高点p与透光薄膜121的上表面121t之间的距离，h3是透光基板131的底面131b(即逆棱镜132的底部)与透光薄膜121的上表面121t之间的距离。一实施例中，若外凸曲面122s的预设出光角度θo为60°时，h1可为10微米(μm)，h2可为70.7μm，h3可为112.3μm。一实施例中，若外凸曲面122s的预设出光角度θo为84°时，h1可为10μm，h2可为70.2μm，h3可为103μm。一实施例中，若外凸曲面122s的预设出光角度θo为89°时，h1可为10μm，h2可为67μm，h3可为101μm。然而，本发明并不限于上述的数值，这些数值可考量实际产品需求而做改变。此外，在一些实施例中，出光透镜122可利用卷对卷(roll-to-roll)的方式制成，故可进一步降低厚度。本发明借由上述出光透镜与逆棱镜片的配置，可将空腔高度d的范围控制介于10微米(μm)≤d<30毫米(mm)的范围，其中的空腔高度d是逆棱镜132的顶角θp与电路板110之间的距离。在一较佳实施例中，可将空腔高度d的范围控制介于10微米(μm)≤d<10mm的范围。除了应用于显示装置10外，根据实施例的背光模块100的设计亦可视实际需求应用至适当的发光产品，例如照明产品的灯具等。综合上述，本发明的实施例至少具有例如以下优点。透过出光透镜的外型设计及逆棱镜片特定的顶角角度，可进一步减少背光模块的空腔高度，进而有利于背光模块及其应用产品的薄型化。并且，出光透镜可控制至少部分光线在预设角度出光，再透过逆棱镜片中的多个逆棱镜的导引后，使大部分从出光透镜出光的光线能够转向正向出光，以提高出光效率及hdr效果。另外，由于搭配的逆棱镜片可用来分配出光能量，因此可减少扩散板的设置，如此不但可 有利于背光模块的薄型化，亦可避免光线因无法穿透扩散板而造成亮度损失。此外，本发明亦提供出光透镜的设计函数关系，透过此函数关系，可使至少部分光线在预设出光角度出光。再者，本发明亦同时提供预设出光角度及逆棱镜的顶角的数学式关系，使用者可透过选择预设出光角度，即可得到对应的逆棱镜的顶角及其设计。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。当前第1页12