背光模组及显示装置的制作方法

1.本实用新型涉及背光模组及显示装置，特别是，涉及一种包括将靠近导光板的棱镜膜片设计为具有非对称棱镜角的两层式棱镜膜片结构的背光模组及应用其的显示装置。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，电子产品在人类的生活中扮演的角色越发重要，手机、计算机、电视、智能型手表
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等产品的功能也越来越多，而且其框架也越来越轻薄。然而，在使用电子产品的各种功能时都需要消耗能源，因此，如何减少电子产品的能源损耗是相当重要的课题。在具备显示装置的电子产品中，为了要显示出具有足够亮度的画面，显示装置的背光模组往往需要消耗许多能源。在一些特定的电子产品(如手机、平板计算机等)中，显示装置的耗电量若是太高，则电子产品容易出现续航力不足的问题。
3.传统的侧投式背光模组的设计应用了设置在导光板出光方向上的两层交错棱镜膜片结构(cross bright enhancement film,cross bef)，利用此两层棱镜膜片中的长条状棱镜结构的互相交错设置可使射出的光线获得较佳的增亮效果。然而，因考虑到成本，该两层棱镜膜片大多数目前采用上层的棱镜角与下层棱镜角均为对称的正向配置，且两层棱镜膜片的延伸方向的交错夹角为90度的设计。然而，此架构容易在出光视角不是
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20度至20度处发生杂散光。在另一种习知架构中，如图1所示，则采用下层膜11具有对称棱镜角、而上层膜12具有非对称棱镜角的配置，光线在进入到下层膜11时，会产生一部分干涉光线，而这部分干涉光线会进入到相邻的棱镜结构，进而降低整体出光效益。综上所述，因此有必要重新分配导光板射入的光以增强对于特定视角或角范围的亮度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种应用层叠的两个棱镜膜片的背光模组，且其中靠近导光板的出光面的棱镜膜片采用了非对称的棱镜角的设计，以提升背光模组的辉度。
5.为了达成上述目的，本实用新型提供一种背光模组，包含：光源；导光板，其设置于该光源的一侧，该导光板具有相对的第一光学面与第二光学面；第一棱镜膜片，其具有第一入光面及与该第一入光面相对的第一出光面，该第一出光面上设有多个第一棱镜结构，每一第一棱镜结构具有第一棱镜角，该第一棱镜角由第一侧面与第二侧面形成，该第一侧面与该第一入光面形成的第一夹角大于该第二侧面与该第一入光面形成的第二夹角，且该第一夹角与该第二夹角皆非钝角；第二棱镜膜片，其具有第二出光面及与该第二出光面相对的第二入光面，该第二出光面设有多个第二棱镜结构，每一第二棱镜结构具有第二棱镜角；其中，该第一棱镜膜片配置于该导光板的一侧，且该第一棱镜膜片的第一入光面面向该导光板的第二光学面，该第二棱镜膜片的该第二入光面与该第一棱镜膜片的该第一棱镜结构相对，以接收来自该第一出光面的光线。
6.在本实用新型的一些实施例中，该第二棱镜膜片的该第二棱镜角由两个侧面形成，该两个侧面分别与该第二入光面形成的夹角相等。
7.在本实用新型的一些实施例中，该第二棱镜膜片的该第二棱镜角为90度。
8.在本实用新型的一些实施例中，每一该第一棱镜角的该第一夹角较该第二夹角位于靠近该光源的一侧。
9.在本实用新型的一些实施例中，该第一棱镜膜片的该第一夹角为大于45度且小于或等于90度。
10.在本实用新型的一些实施例中，该第一棱镜膜片的该第二夹角为45度。
11.在本实用新型的一些实施例中，该第二棱镜膜片的第二棱镜结构沿着第一方向延伸，该第一棱镜膜片的第一棱镜结构沿着第二方向延伸，该第一方向与该第二方向的夹角落在0度至50度的范围内且包含端点值。
12.在本实用新型的一些实施例中，任意两个相邻的第一棱镜结构相对于该第一入光面的顶峰高度呈一高一低的交错排列。
13.在本实用新型的一些实施例中，该第一出光面上的多个第一棱镜结构相对于该第一入光面的顶峰高度呈一组较高、一组较低的交错排列。
14.本实用新型的另一目的在于提供一种显示装置，其应用前述技术特征的背光模组，以提升显示装置的辉度。
15.为了达成上述目的，本实用新型提供一种显示装置，其包含：如前述背光模组；以及液晶模块，其配置于该第二棱镜膜片的该第二出光面的上方。
16.本实用新型至少具有下列特点：在导光板上设置两层式棱镜膜片，其中下层棱镜膜片即靠近导光板的出光面的棱镜膜片采用正向设置，且其棱镜角采用非对称式设计，可以提供较多具有正视角的出光角度的光线；而且，相较于将具有非对称棱镜角的棱镜膜片置于上层而将具有对称棱镜角的棱镜膜片置于下层的配置方式，本实用新型将具有对称棱镜角的棱镜膜片置于上层而将具有非对称棱镜角的棱镜膜片置于下层的配置方式所达到的辉度较高，且可高达10％，因此可更有效地利用导光板射出的光线。
附图说明
17.图1为先前技术的交错式双层棱镜膜片结构的前视示意图；
18.图2为本实用新型的一实施例的背光模组的前视示意图；
19.图3为图2所示的实施例中的第一棱镜膜片与第二棱镜膜片配置的前视示意图；
20.图4a为先前技术的双层棱镜膜片结构的第一层棱镜膜片采用对称棱镜结构的光路示意图；
21.图4b为本实用新型的一背光模组的实施例的由导光板出光的光线进入第一棱镜结构的光路示意图；
22.图5a为本实用新型的一背光模组的实施例的经过第二棱镜结构调整的光形仿真图；
23.图5b为本实用新型的一背光模组的实施例的经过第二棱镜角的两个侧面调整的光形示意图
24.图6为本实用新型的一实施的结构与图1所示的结构的光分布图；
25.图7为本实用新型的一实施例的第一棱镜结构与第二棱镜结构的延伸方向夹角的俯视图；
26.图8为本实用新型的一实施例的第一棱镜结构与第二棱镜结构不同摆放角度的光分布图；
27.图9为本实用新型的一实施例的第一棱镜结构为高、低顶峰高度交错排列的前视示意图；
28.图10为本实用新型的一实施例的第一棱镜结构为一组高顶峰高度与一组低顶峰高度交错排列的前视示意图；以及
29.图11为本实用新型的一实施例的显示装置的前视示意图。
具体实施方式
30.现在，参考附图对本实用新型的实施例进行如下详细说明，附图主要为简化的示意图，其仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此在附图中仅标示与本实用新型有关的元件，且所示出的元件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其元件的布局形态有可能更为复杂。
31.以下各实施例的说明参考了附图，以例示本实用新型可据以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」等，仅参考了附图中的方向。因此，所使用的方向用语用以说明及理解本技术，而非用以限制本技术。另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述元件，但是不排除任何其它元件。
32.请参照图2及图3所示。本实施例的背光模组2主要包含：光源21、导光板22、第一棱镜膜片23及第二棱镜膜片24。光源21可提供光线，其可以例如是发光二极管。导光板22设置于光源21的一侧，且可引导光源21所发出的光线而形成面光源，导光板22具有第一光学面221及与第一光学面221相对的第二光学面222，在本实施例中，第一光学面221为导光板22的反射面，第二光学面222为导光板22的出光面。在本实施例中，第一棱镜膜片23与第二棱镜膜片24配置于导光板22的同一侧。
33.如图3所示，第一棱镜膜片23配置于导光板22的一侧。第一棱镜膜片23具有第一入光面231及与第一入光面231相对的第一出光面232，第一入光面231面向导光板22的第二光学面222，且第一出光面232上设有第一棱镜结构233，在本实施例中，第一棱镜结构233的数目为多个，每一第一棱镜结构233上具有第一棱镜角234。如图3所示，第一棱镜角234由第一侧面2341与第二侧面2342形成，第一侧面2341与平行于第一入光面231的假想面p1形成第一夹角α，即相当于第一侧面2341与第一入光面231形成第一夹角α；第二侧面2342与平行于第一入光面231的假想面p1形成第二夹角β，即相当于第二侧面2342与第一入光面231形成第二夹角β，第一夹角α与第二夹角β皆非钝角，且第一夹角α大于第二夹角β。
34.如图3所示，第二棱镜膜片24具有第二入光面241及与第二入光面241相对的第二出光面242，第二出光面242上设有第二棱镜结构243，在本实施例中，第二棱镜结构243的数目为多个，每一第二棱镜结构243上具有第二棱镜角244。一般而言，构成第二棱镜角244的两个侧面与第二入光面241分别形成夹角γ，例如图3的第二棱镜角244的两个侧面分别与平行于第二入光面241的假想面p2形成的夹角通常相等，例如为45度，也就是说，第二棱镜角244的两个侧面分别与第二入光面241的夹角均为45度，此种情形下，第二棱镜角244为90度。但是，本实用新型并不以夹角γ为45度为限，夹角γ也可采用等角但非45度的实施态
样。
35.需特别注意的是，本实用新型的第一棱镜结构233主要用于降低非正向出光(例如20～70度区域的出光)所产生的干涉问题。请参照图4a，习知背光模组架构包含具有对称棱镜结构的习知棱镜膜片，来自下方的导光板中的光线中存在干涉光线l，而干涉光线l会进入相邻的对称棱镜结构，由此导致原本正向出光的光线受到干涉影响，从而降低了整体出光效益。
36.请参照图4b，本实用新型的每一第一棱镜结构233具有非对称结构，第一棱镜角234的第一夹角α较第二夹角β位于靠近光源21的一侧，第一夹角α大于第二夹角β，且第一夹角α与第二夹角β皆为非钝角。更详言之，由导光板22的所发出的光线进入第一棱镜膜片23的第一入光面231的入射角度并非90度，当光线进入第一棱镜膜片23的第一入光面231时，大部分光线先发生第一次偏折，再碰到第二侧面2342(也就是第一棱镜膜片23的迎光面)发生第二次偏折后尽可能被引导至正向出光，此时另一部分干涉光线l碰到第二侧面2342后反射到第一侧面2341，发生第二次偏折后出光，其出光方向可朝向第二棱镜膜片24的方向偏折，由此能降低相邻的第一棱镜结构233被干涉光线l干扰的程度，从而尽可能达到最大效益的一次性出光。
37.请参照图5a的光形模拟图来看，第一棱镜膜片23调整后的光形较为扁平，在进入第二棱镜膜片24后，被第二棱镜角的两个侧面调整成如图5b所示的光形，以提供较佳的出光视角。
38.举例而言，本实用新型的第一棱镜膜片23的第一夹角α可以大于45度且小于或等于90度，利用此结构，可有效利用进入第一棱镜膜片23的光线，提供较多具有正视角的出光角度。第一棱镜膜片23的第二夹角β可以是固定的，例如第二夹角β可为45度，但并不以此为限。第一夹角α越大，光线从第一棱镜膜片23的出射角度就越大，由此可减少原大部分光线的干涉，进而达到最大效益的一次性出光。当第一夹角α等于45度时，这相当于如图1与图4a所示的习知架构，干涉光线l会进入到相邻的第一棱镜结构233而降低整体出光效益。当第一夹角α小于45度时，可能会有更多的干涉光线l进入相邻的第一棱镜结构233，由此会降低正向出光的效益。另一方面，当第一夹角α大于90度时，会导致第二夹角β小于45度，进而导致第二侧面2342在
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20度至20度处的集光效果有所减损，进一步讲，当第一夹角α等于90度时，则
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20度至20度处的集光效果最好，且进入相邻的第一棱镜结构233的干涉光线l也会最少。
39.因此，相较于先前技术，本实用新型利用前述第一棱镜膜片23与第二棱镜膜片24的两层结构能够提升辉度。进一步讲，本实用新型的结构与先前技术的结构两者所产生的光分布图如图6所示，图6的纵轴为辉度，其单位为尼特(nits)，横轴为视角角度，其单位为度。通过比较本实用新型的两层式棱镜膜片结构(包括置于靠近导光板22出光的第二光学面222一侧、作为非等角棱镜的第一棱镜膜片23以及作为等角棱镜的第二棱镜膜片24)和图1所示的倒置结构(即作为等角棱镜的第一膜11置于靠近导光板一侧、而作为非等角棱镜的第二膜12置于第一膜11的出光侧)可知，在视角0度时，本实用新型的辉度高出图1所示的习知架构达10％，且本实用新型可使出光角度落于
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20度至20度的辉度提升，同时抑制出光角度落于20度至70度的辉度，如图6的箭头所示。
40.继续请参照图7所示，本实施例的第一棱镜膜片23的第一棱镜结构233沿着第一方
向a延伸，第二棱镜膜片24的第二棱镜结构243沿着第二方向b延伸，较佳的是，第一方向a与第二方向b的方向夹角δ落在0度至50度的范围内且包含端点值。再请参考图8所示，图8为本实用新型的第一棱镜膜片23固定不动时，第二棱镜膜片24相对于第一棱镜膜片23的方向夹角δ变化时的光分布图，图8的纵轴为辉度，其单位为尼特(nits)，横轴为视角角度，其单位为度。由图8可知，当第一棱镜膜片23与第二棱镜膜片24的方向夹角δ落在0度至50度之间时，0度时辉度表现最佳，50度时辉度表现较差，当方向夹角δ大于50度时，则无法达成所需的辉度。
41.如图9所示，在另一实施例中，在如前述第一棱镜膜片23的实施例的第一夹角α与第二夹角β的角度保持不变的情形下，在另一个第一棱镜膜片23’的态样中，第二棱镜结构233a’相对于第一入光面231’具有顶峰高度h1，第二棱镜结构233b’相对于第一入光面231’具有顶峰高度h2，h1不等于h2，由此任意两个相邻的第二棱镜结构233a’、233b’相对于第一入光面231’呈较高的第二棱镜结构233a’连接较低的第二棱镜结构233b’所形成的交错排列结构。
42.如图10所示，在本实施例中，在如前述第一棱镜膜片23的实施例的第一夹角α与第二夹角β的角度保持不变的情形下，在另一个第一棱镜膜片23”的态样中，第一出光面232”上的多个第一棱镜结构233a”相对于第一入光面231”具有顶峰高度h1，多个第一棱镜结构233b”相对于第一入光面231”具有顶峰高度h2，h1不等于h2，由此第一出光面232”上的多个第一棱镜结构233a”、233b”相对于第一入光面231”呈一组较高的第一棱镜结构233a”连接一组较低的第一棱镜结构233b”所形成的交错排列结构。利用如图9所示的较高的第一棱镜结构233a’与较低的第一棱镜结构233b’交错排列的结构，或者图10所示的一组较高的第二棱镜结构233a”与一组较低的第二棱镜结构233b”交错排列的结构，可以增加第一棱镜膜片23与第二棱镜膜片24之间的空隙，以避免吸附现象发生。
43.如图11所示，本实施例的显示装置3的结构包含：如前述任一实施例的背光模组2；以及液晶模块31，其配置于第二棱镜膜片24的第二出光面242上方。显示装置3通过背光模组2的设计，同样可接收到背光模组2的最大效益的一次性出光及较窄出光角度的光线，故在此不再赘述。
44.综上实施例可知，本实用新型的背光模组借由第一、第二棱镜膜片的叠合设计，且通过使靠近导光板的出光面的棱镜膜片采用正向设置(即棱镜结构背向导光板的出光面)且使其棱镜角采用非对称式设计，并且搭配第一、第二棱镜膜片的方向夹角，可以抑制一定程度上偏离正视角的出光角度的光线，同时能够提供较多具有正视角的出光角度的光线，而应用此背光模组的显示装置也能够具备较多具有正视角(如
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20度至20度视角的出光角度)的光线，由此能够提升辉度效能，同时能够压抑20度至70度视角的辉度。
45.上述揭示的实施形态仅例示性说明本实用新型的原理、特点及其功效，并非用以限制本实用新型的可实施范畴，任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本实用新型所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为所附的权利要求书的涵盖范围。
46.【附图标记列表】
47.1：显示膜
48.11：第一膜
49.12：第二膜
50.2：背光模组
51.21：光源
52.22：导光板
53.221：第一光学面
54.222：第二光学面
55.23、23’、23”：第一棱镜膜片
56.231、231’：第一入光面
57.232、232”：第一出光面
58.233、233a’、233b’、233a”、233b”：第一棱镜结构
59.234：第一棱镜角
60.2341：第一侧面
61.2342：第二侧面
62.24：第二棱镜膜片
63.241：第二入光面
64.242：第二出光面
65.243：第二棱镜结构
66.244：第二棱镜角
67.3：显示装置
68.31：液晶模块
69.a：第一方向
70.b：第二方向
71.h1、h2：顶峰高度
72.p1、p2：假想面
73.α：第一夹角
74.β：第二夹角
75.γ：夹角
76.δ：方向夹角。