背光模组及其光学板结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种背光模组及其光学板结构。该背光模组包括一光学板、多个微结构及至少一光源。该光学板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。该凹陷部的侧面与顶面间的夹角为θ，其中，90°≦θ≦105°。所述微结构设置在该光学板的该下表面，每一所述微结构的最大高度为H。每一所述微结构与该下表面相交形成的相交区域的最大宽度为D，且0.03≦H/D≦0.10。该光源设置在该凹陷部中。
【专利说明】背光模组及其光学板结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种背光模组及其光学板结构。特别涉及一种超薄型的直下式背光模组及其光学板结构。
【背景技术】
[0002]参考图1，显示现有直下式背光模组的剖视示意图。该现有直下式背光模组I包括一扩散板11、一背板12、多个光源13及一反射层14。该背板12具有一基底121及多个侧壁122。所述侧壁122是由该基底121的侧边向上延伸，使得该背板12形成一四方体外形。所述侧壁122及该基底121定义出一容置空间15，以容纳所述光源13，使得所述光源13面对该扩散板11。所述光源13为发光二极管(LED)。该反射层14位于该基底121及所述侧壁122表面上，用以反射所述光源13所发出的光线。 [0003]该现有直下式背光模组I的使用状态如下，所述光源13所发出的光线的一部分会直接投射至该扩散板11，经过扩散混光后投射至一液晶面板2。而另一部份光线则会投射在该反射层14以反射至容置空间15，经过扩散混光后投射至该液晶面板2。在本说明书中，“混光”二字泛指以下三种定义:(a)如RGB等三种不同颜色的光源互相混合以产生所需的特定颜色的色光；(b)将如发光二极管等具有较强指向性的多个光源产生的光线互相混合以形成较均匀出光的面光源；以及(c)利用如量子点(Quantum Dots)等转换材料将特定颜色的入射光转换成另一特定颜色的出射光，其中如量子点的该转换材料一般包含于板材(如扩散板或导光板)、片材或薄膜中。
[0004]此外，为获得较佳的光学特性，通常会在该扩散板11与该液晶面板2之间设置多片光学膜片(图中未示出)，例如棱镜片(Normal Prism Sheet)、多功能棱镜片(Mult1-Functional Prism Sheet)、微透镜膜(Micro-Lens Film)、反射式偏光增亮膜(Reflective Polarizer)与扩散片(Diffuser Film)等。
[0005]在该现有直下式背光模组I中，该容置空间15的高度会影响扩散混光的效果。虽然该容置空间15的高度越大会使得扩散混光越好，然而却会增加该现有直下式背光模组I的厚度。因此，直下式背光模组的厚度一直无法和侧光式背光模组的厚度相比。
[0006]因此，有必要提供一创新且富有进步性的背光模组及其光学板结构，以解决上述问题。
实用新型内容
[0007]为了解决上述问题，本实用新型的一个目的为提供一种背光模组。
[0008]在一实施例中，该背光模组包括一光学板、多个微结构及至少一光源。该光学板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。该下表面与该出光面相对，该至少一凹陷部设置在该下表面，且在该下表面具有一开口，其中该凹陷部包含一顶面及一侧面，该侧面与该顶面间的夹角为Θ，其中90°含Θ ^ 105°。所述微结构设置在该光学板的该下表面，其中每一所述微结构的剖面轮廓为一弧形，每一所述微结构的最大高度为H。每一所述微结构与该下表面相交形成一相交区域，该相交区域的最大宽度为D,且0.03 = H/D = 0.10。该光源设置在该凹陷部中。
[0009]优选地，所述背光模组进一步包括至少一反射装置，所述反射装置设置在该凹陷部的该顶面上。
[0010]优选地，所述反射装置为镜面反射装置。
[0011]优选地，所述相交区域的面积与该光学板的该下表面扣除所述凹陷部的开口后的面积比例大于或等于50%。
[0012]优选地，所述光源为LED，所述光源具有二次光学元件。
[0013]优选地，所述凹陷部的该顶面平行于该出光面。
[0014]优选地，所述出光面与该下表面间的距离为T，其中3mm兰T兰5mm。
[0015]优选地，每一所述微结构为一网点。
[0016]本实用新型的另一个目的为提供一种光学板结构。
[0017]在一实施例中，该光学板结构包括一光学板及多个微结构。该光学板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部。该下表面与该出光面相对。该至少一凹陷部设置在该下表面,且在该下表面具有一开口，其中该凹陷部包含一顶面及一侧面。该侧面与该顶面间的夹角为Θ，其中90° f Θ g 105°。所述微结构设置在该光学板的该下表面,其中每一所述微结构的剖面轮廓为一弧形。每一所述微结构的最大高度为H，每一所述微结构与该下表面相交形成一相交区域，该相交区域的最大宽度为D，且0.03 ^ H/D ^ 0.10。
[0018]优选地，所述相交区域的面积与该光学板的该下表面扣除所述凹陷部的开口后的面积比例大于或等于50%。
[0019]优选地，所述光学板结构进一步包括至少一反射装置，所述反射装置设置在该光学板的该凹陷部的该顶面上。
[0020]本实用新型的有益效果在于:由于该光源设置在该光学板的该凹陷部中，因此该背光模组的整体厚度可以大幅降低。亦即，该背光模组的厚度可以接近侧光式背光模组的厚度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为显示现有直下式背光模组的剖视示意图。
[0022]图2为显示本实用新型背光模组的一实施例的剖视示意图。
[0023]图2A为显示本实用新型背光模组的另一实施例的剖视示意图。
[0024]图3为显不图2的光学板的下表面区域A的局部放大不意图。
[0025]图4为显示图2的该光学板的凹陷部(区域B)的一实施例的局部放大示意图。
[0026]图5为显示该光学板的凹陷部的另一实施例的局部放大示意图。
[0027]图6为显示该光学板的凹陷部的另一实施例的局部放大示意图。
[0028]主要部件符号说明:
[0029]T距离
[0030]H 最大高度
[0031]D 最大宽度
[0032]Al 相交区域的面积[0033]A2光学板的下表面扣除凹陷部的开口后的面积
[0034]Θ侧面与顶面间的夹角
[0035]I现有直下式背光模组
[0036]2液晶面板
[0037]3本实用新型背光模组的一实施例
[0038]3a本实用新型背光模组的另一实施例
[0039]4液晶面板
[0040]11扩散板
[0041]12背板
[0042]13光源
[0043]14 反射层
[0044]15容置空间
[0045]30光学板结构
[0046]30a光学板结构
[0047]32光学板
[0048]32a光学板
[0049]34微结构
[0050]36反射装置
[0051]38光源
[0052]40反射片
[0053]42T字型分件
[0054]121基底
[0055]122侧壁
[0056]321出光面
[0057]322下表面
[0058]323凹陷部
[0059]324T字型凹槽
[0060]341相交区域
[0061]3231顶面
[0062]3232侧面
[0063]3233开口
[0064]3234斜面
[0065]3235弧面。
【具体实施方式】
[0066]参考图2，其显示本实用新型背光模组的一实施例的剖视示意图。该背光模组3包括一光学板结构30、至少一反射装置36、至少一光源38及一反射片40。在本实施例中，该背光模组3为一直下式背光模组。该光学板结构30包括一光学板32及多个微结构34。
[0067]在本实施例中，该光学板32为一导光板,其以可透光材料制成,例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate, PMMA)、丙烯酸基聚合物(Acrylic-based Polymer)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)或其共聚物(Copolymer)。
[0068]该光学板32具有一出光面321、一下表面322及至少一凹陷部323。该下表面322与该出光面321相对。该凹陷部323设置在该下表面322，且该凹陷部323在该下表面322具有一开口 3233。该凹陷部323包含一顶面3231及一侧面3232。在本实施例中，该出光面321为平坦的平面，亦即该出光面321对应于该凹陷部323上方的位置并没有凹槽或其他结构，且该凹陷部323的该顶面3231实质平行于该出光面321。在该光学板32内经过混光后的光线经由该出光面321投射至一液晶面板4。
[0069]此外，为获得较佳的光学特性，通常会在该光学板32与该液晶面板4之间设置多片光学膜片(图中未示出)，例如棱镜片、多功能棱镜片、微透镜膜、反射式偏光增亮膜与扩散片等。
[0070]在本实施例中，该出光面321与该下表面322间的距离(即该光学板32的厚度)为T，其中3mm写T写5mm。
[0071]所述微结构34设置在该光学板32的该下表面322，其中每一所述微结构34的剖面轮廓为一弧形。在本实施例中，所述微结构34与该光学板32具有不相同的材料,而在其他实施例中，所述微结构34与该光学板32可具有相同的材料。此外，在本实施例中，为了简化制造方法的复杂度，所有所述微结构34的尺寸皆相同，而排列成阵列型式。然而，在其他实施例中，不同的所述微结构34可具有不同的尺寸。再者，在本实施例中，所述微结构34是利用网版印刷(Screen Printing)而形成的透镜(Lens),亦即所述微结构34为附着至该光学板32的该下表面322的网点，而在其他的实施例中，所述微结构34亦可利用其他如切割该光学板32、雷射雕刻、射出成型、滚压成型、或喷印(Ink Jet Printing ;IJP)等制造方法来制造。
[0072]该反射装置36设置在该凹陷部323的该顶面3231上。在本实施例中，该反射装置36为一镜面反射装置，其粘附于该顶面3231，且朝下面对该开口 3233。上述的镜面反射装置是指，当一条入射光入射至该镜面反射装置时，仅会对应产生一条反射光。
[0073]此外，在其他实施例中，该反射装置36亦可设置在该凹陷部323的该顶面3231与该光学板32的出光面321之间；或者，该反射装置36亦可设置在该光学板32的出光面321上且直接位在该凹陷部323的该顶面3231的上方。本领域技术人员通过以上的说明当可知，可选择现有的适当技术将该反射装置36设置在其所欲的位置，故未将上述说明内容绘示于附图中。
[0074]该光源38设置在该凹陷部323中。在本实施例中，该光源38为发光二极管(LED)，其具有二次光学元件，其中该二次光学元件是指可改变该光源38的光学特性的元件，例如用以扩张LED出光角度的透镜结构等。该光源38所发出的光线的大部分被该反射装置36反射后经由该凹陷部323的该侧面3232进入该光学板32，接着，该光线被所述微结构34反射回该光学板32以进行混光。由于该光源38设置在该光学板32的该凹陷部323中，因此该背光模组3的整体厚度(大致上即为该光学板32的厚度T)可以大幅降低。亦即，该直下式背光模组3的厚度可以接近侧光式背光模组的厚度。
[0075]该反射片40位于该光学板32的下方，用以将来自所述微结构34及该光学板32的下表面322的光线反射回该光学板32。在本实施例中，该反射片40为一雾面反射片,其中该雾面反射片是指，当一条入射光入射至该雾面反射片时，则会对应产生多条反射线。
[0076]参考图2A，显示本实用新型背光模组的另一实施例的剖视示意图。本实施例的背光模组3a与图2所示的背光模组3大致相同，其不同处如下所述。在本实施例的光学板结构30a的光学板32a中，为了该反射装置36设置的便利性，该光学板32a进一步包括至少一 T字型凹槽324及至少一 T字型分件42。该T字型凹槽324位于该凹陷部323正上方，且该T字型分件42位于该T字型凹槽324内。该T字型分件42的尺寸与该T字型凹槽324的尺寸相符，且该T字型分件42的材料与该光学板32a的材料相同或不同。在本实施例中，可于该T字型分件42的顶面、垂直部分的中间区域、或垂直部分的底端平面(此即为该凹陷部323的该顶面3231)设置该反射装置36。当该T字型分件42与该光学板32a其他部分分离时，该凹陷部323的正上方即可贯穿至该下表面322，而当该T字型分件42与该光学板32a其他部分组合时，即形成该凹陷部323。本领域技术人员通过以上的说明当可知，可选择现有的适当技术来实现上述T字型分件42的概念。
[0077]参考图3，其显示图2的该光学板的下表面322区域A的局部放大示意图。如图所示，每一所述微结构34具有半圆形表面，更具体来说，每一所述微结构34为一半球体，借此可简化制造所述微结构34的制造方法的复杂度。在不考虑制造方法复杂度的前提下，每一所述微结构34仅需具有一弧状外表面即可，不需形成一半球体结构。在本实施例中，每一所述微结构34具有一最大高度H，每一所述微结构34与该光学板32的下表面322相交形成一相交区域341。可以理解的是，该相交区域341即为每一所述微结构34与该光学板32的下表面322接触的接触面。在本实施例中，该相交区域341的最大宽度为D，且0.03含H/D^0.10，较佳地，0.04 ^ H/D ^ 0.06。当Η/D大于0.10或小于0.03时，该光学板32的出光面321会出现明显的点状亮纹(Spot Mura)现象，而上述0.03 ^ H/D ^ 0.10的范围可最佳化整个模组出 光的扩散效果，故可加大该光源38 (发光二极管)的间距，减少该光源38 (发光二极管)的使用数量，进而降低成本。
[0078]此外，所述相交区域341的总面积定义为Al，该光学板32的该下表面322扣除所述凹陷部323的开口 3233后的面积定义为A2，所述相交区域341的总面积(Al)与该光学板32的该下表面322扣除所述凹陷部323的开口 3233后的面积(A2)的比例(A1/A2)大于或等于50%。亦即，所述微结构34在该光学板32的该下表面322的覆盖率大于或等于50%，较佳地，60% ^ A1/A2 ^ 70%。当A1/A2的值小于50%时，该光学板32的出光面321会出现明显的点状亮纹现象，而上述50%含A1/A2的范围可最佳化整个模组出光的扩散效果。在本实施例中，由于该光源38所发出的光线的大部分不会直接由该光学板的出光面321出光，而是在该光学板32内进行混光，加上所述微结构34的特殊设计，因此混光效果良好。
[0079]参考图4，其显示图2的该光学板的凹陷部323(区域B)的一实施例的局部放大示意图。在本实施例中，该凹陷部323为圆柱状，该侧面3232与该顶面3231相交，且该侧面3232与该顶面3231间的夹角为Θ，较佳地，90° ^ Θ ^ 105°。当Θ大于105°或小于90°时，该光学板32的出光面321会出现明显的点状亮纹现象，而上述90°含Θ g 105°的范围可最佳化整个模组出光的扩散效果。
[0080]参考图5，其显示该光学板的凹陷部的另一实施例的局部放大示意图。本实施例的凹陷部323与图4所示的凹陷部323大致相同，其不同处如下所述。在本实施例中，该凹陷部323进一步具有一斜面3234，分别与该侧面3232与该顶面3231相交。因此，在本实施例中，该侧面3232与该顶面3231不直接相交。借此避免应力集中于该侧面3232与该顶面3231相交之处，进而破坏光学板32。
[0081 ] 参考图6，其显示该光学板的凹陷部的另一实施例的局部放大示意图。本实施例的凹陷部323与图4所示的凹陷部323大致相同，其不同处如下所述。在本实施例中，该凹陷部323进一步具有一弧面3235，分别与该侧面3232与该顶面3231相交。因此，在本实施例中，该侧面3232与该顶面3231不直接相交。借此避免应力集中于该侧面3232与该顶面3231相交之处，进而破坏光学板32。
[0082] 但是上述实施例仅为说明本实用新型的原理及其功效，而非用以限制本实用新型。因此，本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本实用新型的精神。本实用新型的权利范围应如所附的权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种背光模组，其特征在于:所述背光模组包括: 一光学板，所述光学板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部，该下表面与该出光面相对，该至少一凹陷部设置在该下表面，且在该下表面具有一开口，其中该凹陷部包含一顶面及一侧面，该侧面与该顶面间的夹角为Θ，其中90°含Θ g 105° ； 多个微结构，所述微结构设置在该光学板的该下表面，其中每一所述微结构的剖面轮廓为一弧形，每一所述微结构的最大高度为H，每一所述微结构与该下表面相交形成一相交区域，该相交区域的最大宽度为D，且0.03 = Η/D含0.10 ;及 至少一光源，所述光源设置在该凹陷部中。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:所述背光模组进一步包括至少一反射装置，所述反射装置设置在该凹陷部的该顶面上。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于:所述反射装置为镜面反射装置。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:所述相交区域的面积与该光学板的该下表面扣除所述凹陷部的开口后的面积比例大于或等于50%。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:所述光源为LED，所述光源具有二次光学兀件。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:所述凹陷部的该顶面平行于该出光面。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:所述出光面与该下表面间的距离为T，其中 3mm 3 T 3 5mm。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于:每一所述微结构为一网点。
9.一种光学板结构，其特征在于:所述光学板结构包括: 一光学板，所述光学板具有一出光面、一下表面及至少一凹陷部，该下表面与该出光面相对，该至少一凹陷部设置在该下表面，且在该下表面具有一开口，其中该凹陷部包含一顶面及一侧面，该侧面与该顶面间的夹角为Θ，其中90°含Θ g 105° ;及 多个微结构，所述微结构设置在该光学板的该下表面，其中每一所述微结构的剖面轮廓为一弧形，每一所述微结构的最大高度为H，每一所述微结构与该下表面相交形成一相交区域，该相交区域的最大宽度为D，且0.03兰H/D ^ 0.1O0
10.根据权利要求9所述的光学板结构，其特征在于:所述相交区域的面积与该光学板的该下表面扣除所述凹陷部的开口后的面积比例大于或等于50%。
11.根据权利要求9所述的光学板结构，其特征在于:所述光学板结构进一步包括至少一反射装置，所述反射装置设置在该光学板的该凹陷部的该顶面上。
【文档编号】F21V8/00GK203744012SQ201420017176
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】李坤宪, 姚正宏, 许宝元 申请人:奇菱光电股份有限公司