背光模块及显示装置的制作方法

1.本技术是有关于一种背光模块，且特别是有关于一种在背光单元上设置有棱镜元件的背光模块。


背景技术：

2.背光模块被普遍运用在各种电子装置(例如显示装置)中。现有的背光模块无法完全将发射出的光线集中在中央，而会在较倾斜的视角上仍具有一定的亮度。这可能不符合特定的显示需求。因此，如何解决上述问题成为一重要的课题。


技术实现要素：

3.本技术的一些实施例提供一种背光模块，包括背光单元以及第一棱镜元件。背光单元具有出光面，且背光单元包括扩散层。第一棱镜元件设置于前述背光单元的出光面上，且设置于前述扩散层上。第一棱镜元件包括多个第一棱镜单元，前述第一棱镜单元具有多个第一棱镜顶部。前述第一棱镜顶部面对前述出光面设置。
4.本技术的一些实施例提供一种显示装置，包括显示面板以及前述的背光模块，其中前述棱镜元件设置在前述背光单元和前述显示面板之间。
附图说明
5.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：
6.图1显示根据本技术一些实施例的背光模块的立体示意图。
7.图2显示图1所示的背光单元和第一棱镜单元的剖面示意图。
8.图3显示图1所示的背光模块的亮度和出光角度的相对关系示意图。
9.图4显示根据本技术另一些实施例的背光模块的立体示意图。图5显示根据本技术一些实施例的显示装置的剖面示意图。
10.图中元件标号说明：
11.10、10a：背光模块
12.20：显示装置
13.50：显示面板
14.100：背光单元
15.100s：出光面
16.110：反射层
17.120：导光层
18.130：扩散层
19.140：增亮膜
20.200：第一棱镜元件
21.210：第一棱镜单元
22.210t：第一棱镜顶部
23.211：第一表面
24.212：第二表面
25.213：光学面
26.250：第二棱镜元件
27.260：第二棱镜单元
28.260t：第二棱镜顶部
29.261、262：表面
30.300：图表
31.302、304、306：线
32.d1、d2：延伸方向
33.l：光线
34.n、n’：法线方向
35.p：单位宽度
36.θ1：第一夹角
37.θ2：第二夹角
38.θ
i
：入射角
39.θ
m
：反射角
40.θ
n
：临界角
具体实施方式
41.通过参考以下的详细描述并同时结合附图可以理解本技术，须注意的是，为了使读者能容易了解及附图的简洁，本技术中的多张附图只绘出背光模块及显示装置的一部分，且附图中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本技术的范围。此外，不同实施例中可能使用类似及/或对应的标号，仅为简单清楚地叙述一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。
42.本技术通篇说明书与所附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的元件。在下文说明书与权利要求书中，“包括”、“含有”、“具有”等词为开放式词语，因此其应被解释为“含有但不限定为
…”
的意。因此，当本技术的描述中使用术语“包括”、“含有”及/或“具有”时，其指定了相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在，但不排除一个或多个相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在。
43.此外，实施例中可能使用相对性的用语，例如“下方”或“底部”及“上方”或“顶部”，以描述附图的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将附图的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“下方”侧的元件将会成为在“上方”侧的元件。
44.当相应的构件(例如膜层或区域)被称为“在另一个构件上”时，它可以直接在另一个构件上，或者两者之间可存在有其他构件。另一方面，当构件被称为“直接在另一个构件上”时，则两者之间不存在任何构件。另外，当一构件被称为“在另一个构件上”时，两者在俯
视方向上有上下关系，而此构件可在另一个构件的上方或下方，而此上下关系取决于装置的取向(orientation)。
45.术语“大约”、“等于”、“相等”或“相同”、“实质上”或“大致上”一般解释为在所给定的值或范围的20％以内，或解释为在所给定的值或范围的10％、5％、3％、2％、1％或0.5％以内。
46.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”等来叙述各种元件、层及/或部分，这些元件、层及/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的元件、层及/或部分。因此，以下讨论的一第一元件、层及/或部分可在不偏离本技术一些实施例的教导的情况下被称为一第二元件、层及/或部分。另外，为了简洁起见，在说明书中亦可不使用“第一”、“第二”等用语来区别不同元件。在不违背所附权利要求书所界定的范围的情况下，权利要求书所记载的第一元件及/或第二元件可解读为说明书中符合叙述的任何元件。
47.在本技术中，厚度、长度与宽度的测量方式可采用光学显微镜测量而得，厚度则可以由电子显微镜中的剖面影像测量而得，但不以此为限。另外，任两个用来比较的数值或方向，可存在着一定的误差。若第一值等于第二值，其隐含着第一值与第二值之间可存在着约10％的误差；若第一方向垂直于第二方向，则第一方向与第二方向之间的角度可介于80度至100度之间；若第一方向平行于第二方向，则第一方向与第二方向之间的角度可介于0度至10度之间。
48.须说明的是，下文中不同实施例所提供的技术方案可相互替换、组合或混合使用，以在未违反本技术精神的情况下构成另一实施例。
49.除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本技术的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。
50.图1显示根据本技术一些实施例的背光模块10的立体示意图。背光模块10可应用于电子装置中，例如可包括显示装置、天线装置(例如液晶天线)、感测装置、触控电子装置(touch display)、曲面电子装置(curved display)或非矩形电子装置(free shape display)，但不以此为限。如图1所示，背光模块10包括背光单元100和设置于背光单元100上的第一棱镜元件200。举例而言，背光单元100包括沿背光单元100的法线方向n(例如大致平行于z轴)依序堆叠的反射层110、导光层120、扩散层130和增亮膜140。换言之，导光层120是设置于反射层110上，扩散层130是设置于导光层120上，且增亮膜140是设置于扩散层130上，但本技术不限于此。在一些实施例中，背光单元100具有一出光面100s(例如为背光单元100的上表面)，且第一棱镜元件200设置于背光单元100的出光面100s上。
51.如图1所示，背光模块10包括背光单元100和第一棱镜元件200。背光单元100包一扩散层130。第一棱镜元件200设置于背光单元100的出光面100s上，且设置于扩散层130上。第一棱镜元件200包括多个第一棱镜单元210。多个第一棱镜单元210具有多个第一棱镜顶部210t。例如，每个第一棱镜单元210具有第一棱镜顶部210t。第一棱镜顶部210t面对出光面100s而设置。依据一些实施例，扩散层130可设置于导光层120和第一棱镜元件200之间。
52.背光单元100可将光源(图未示)所发出的光，其中前述光源可例如包括次毫米发光二极管(mini led)、微发光二极管(micro led)或量子点发光二极管(quantum dot；qd，
可例如为qled、qdled)、荧光(fluorescence)、磷光(phosphor)或其他适合的材料且其材料可任意排列组合，但不以此为限。在其它实施例，前述光源也可包括有机发光二极管(oled)。虽然本实施例公开如上，本领域技术人员可根据需求省略导光层120及/或扩散层130。亦即，在一些实施例中，在反射层110和增亮膜140之间只设有导光层120。在其他一些实施例中，在反射层110和增亮膜140之间只设有扩散层130。在其他一些实施例中，在反射层110和增亮膜140之间并未设有任何光学膜层，但本技术不限于上述实施例。
53.在一些实施例中，反射层110的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、银(silver)和任何其他适合的材料，但不限于此。反射层110可配置以将来自光源的光线朝背光模块10的显示方向反射。在一些实施例中，导光层120的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)和任何其他适合的材料，但不限于此。导光层120可配置以将光线引导至适当的方向(例如背光模块10的显示方向)。在一些实施例中，扩散层130的材料包括pet、pmma、sio2和任何其他适合的材料，但不限于此。扩散层130可配置以将光线扩散，以达到更均匀的显示效果。在一些实施例中，增亮膜140的材料包括pet、pc、紫外线(uv)硬化树脂和任何其他适合的材料，但不限于此。增亮膜140可配置以增强通过背光单元100的光线亮度。
54.此外，如图1所示，在本实施例中，第一棱镜元件200包括多个第一棱镜单元210，每个第一棱镜单元210具有第一棱镜顶部210t。多个第一棱镜单元210可沿着一第一方向d1(在图1中，例如是y轴方向)延伸，且可沿一第二方向d2(在图1中，例如是x轴方向)而排列。如图1所示，在一个第一棱镜单元210中，第一表面211和第二表面212连接的位置，可定义为第一棱镜顶部210t。第一棱镜单元210的延伸方向d1，可定义为第一棱镜顶部210t的延伸方向。第一棱镜元件200具有一光学面213，位于第一棱镜顶部210t的相反侧。在一些实施例中，光学面213以与x-y平面大致平行的方向延伸。以至少一个第一棱镜单元210为例，至少一个第一棱镜单元210具有一第一表面211连接光学面213，第一表面211和光学面213构成一第一夹角θ1。第一棱镜单元210具有一第二表面212，连接光学面213和第一表面211。第一表面211和第二表面212构成一第二夹角θ2。在一些实施例中，第一夹角θ1的角度范围介于3
°
和25
°
之间，但不限于此。在一些实施例中，第一夹角θ1的角度范围介于10
°
和15
°
之间，但不限于此。在一些实施例中，第二夹角θ2可以为非直角(亦即第二夹角θ2可为钝角或锐角)，但不限于此。在一些实施例中，第二夹角θ2可为直角。以下将搭配图2更进一步说明第一棱镜单元210的详细结构。
55.在一些实施例中，第一棱镜单元210具有单位宽度p。单位宽度p可为沿着第二方向d2测量。在一些实施例中，单位宽度p可定义为第一棱镜单元210在光学面213上的投影沿着第二方向d2所测量的宽度。假使单位宽度p的值过大，则可能会降低显示品质，影响使用者的观赏体验。假使单位宽度p的值过小，则可能会提高制程难度，增加生产成本。在一些实施例中，可适当设计第一棱镜单元210的单位宽度p，单位宽度p可为大于0且小于60μm，但不限于此。在一些实施例中，单位宽度p可为大于10μm且小于60μm。在一些实施例中，在一些实施例中，单位宽度p可为大于10μm且小于40μm。
56.图2显示图1所示的背光单元100和第一棱镜单元210的剖面示意图。如图2所示，可由背光单元100的出光面100s发射出光线l，且光线l可由第一表面211入射至第一棱镜单元210。光线l相对于背光单元100的法线方向n具有一入射角θ
i
。在一些实施例中，第一棱镜单
元210具有折射率n，且折射率n可介于约1.45至约2的范围内。由第一表面211进入第一棱镜单元210的光线l会产生偏折，且与第一棱镜单元210的法线方向n’之间形成反射角θ
m
，其中背光单元100的法线方向n与第一棱镜单元210的法线方向n’大致上平行。在一些实施例中，反射角θ
m
符合下列公式(1)：
[0057][0058]
在本实施例中，只要反射角θ
m
大于等于临界角θ
n
，则光线l可被光学面213反射回背光单元100，再通过背光单元100的反射层110反射而射出。在一些实施例中，临界角θ
n
符合下列公式(2)：
[0059][0060]
应理解的是，上述第一表面211和第二表面212的定义是根据特定光线l射入第一棱镜单元210的方向而决定。只要光线l射入第一棱镜单元210的方向不同，第一表面211和第二表面212的位置是可以互换的。换言之，在其他实施例中，在光线l射入第二表面212的情况下，第二表面212可被视为上述第一表面211，而第一表面211则被视作上述第二表面212。
[0061]
图3显示图1所示的背光模块10的亮度和出光角度的相对关系示意图。如图3所示，图表300的横轴为出光角度，纵轴为亮度，其中线302、线304和线306的峰值愈高，表示在该位置的亮度愈大。线302表示仅设置有背光单元100而未设置有第一棱镜元件200的背光模块的实施例。线304表示具有设置于背光单元100上的第一棱镜元件200的背光模块的实施例，其中第一棱镜单元210的第一夹角θ1(如图2所示)为15度。线306表示具有设置于背光单元100上的第一棱镜元件200的背光模块的实施例，其中第一棱镜单元210的第一夹角θ1(如图2所示)为10度。由图表300可得知，在未设置第一棱镜元件200的情况下，可以观察到在较倾斜的视角(例如接近90度，即靠近图表300两侧的位置)上仍具有一定的亮度。然而，在设置有的第一棱镜元件200情况下，可有效地降低在较倾斜的视角处的亮度，将光线的亮度分布集中在中央的视角(即接近0度的位置)，如线304、线306所示。此外，借由上述第一棱镜元件200的配置，可降低在较倾斜的视角处的出光亮度，可达到亮度分布集中在中间视角区以及具有节能的效果。
[0062]
图4显示根据本技术另一些实施例的背光模块10a的立体示意图。应注意的是，本实施例中所示的背光模块10a可包括与图1所示的背光模块10相同或相似的部分。这些部分将以相同或相似的标号来表示，以下将不再赘述。举例而言，背光模块10a包括背光单元100以及第一棱镜元件200。本实施例中的背光模块10a与图1所示的背光模块10的不同之处在于：背光模块10a更包括第二棱镜元件250，设置于第一棱镜元件200上。第一棱镜元件200设置于背光单元100和第二棱镜元件250之间。第二棱镜元件250包括多个第二棱镜单元260，多个第二棱镜单元260具有多个第二棱镜顶部260t。例如，每个第二棱镜单元260具有第二棱镜顶部260t。第二棱镜顶部260t面对出光面100s而设置。在本实施例中，多个第二棱镜单元260可沿着第二方向d2(在图1中，例如是x轴方向)延伸，且可沿第一方向d1(在图1中，例如是y轴方向)而排列。第二棱镜单元260的结构可与第一棱镜单元210的结构大致相同，惟第一棱镜单元210的延伸方向d1与棱镜单元260的延伸方向d2不同。如图4所示，在一个第二棱镜单元260中，表面261和表面262连接的位置，可定义为第二棱镜顶部260t。第二棱镜单
元260的延伸方向d2，可定义为第二棱镜顶部260t的延伸方向。
[0063]
在本实施例中，第一棱镜单元210的延伸方向d1大致平行于y轴，而第二棱镜单元260的延伸方向d2大致平行于x轴。第一棱镜单元210的延伸方向d1可大致垂直于第二棱镜单元260的延伸方向d2，但不限于此。在一些实施例中，第一棱镜单元210的延伸方向d1与第二棱镜单元260的延伸方向d2之间的夹角可介于约65
°
至约90
°
之间，但不限于此。借由第二棱镜单元260的设置，可更进一步将光线的亮度分布集中在中央的视角。在本实施例中，第一棱镜单元210和第二棱镜单元260之间可不设置任何光学膜层，但不限于此。
[0064]
图5显示根据本技术一些实施例的显示装置20的剖面示意图。如图5所示，显示装置20包括背光模块(例如包括背光单元100、第一棱镜元件200)及显示面板50。应理解的是，在本实施例中所述的显示装置20的背光模块仅作为范例，亦可选用本技术所涵盖的任何一种背光模块。在一些实施例中，第一棱镜元件200设置在背光单元100和显示面板50之间。在一些实施例中，显示面板50可以是任何一种适合与背光模块搭配的显示面板。举例而言，显示面板50可包括基板(未显示)和设置在基板上的显示层(未显示)。基板可为可挠基板或不可挠基板，基板的材料可例如包括玻璃、蓝宝石、陶瓷、塑胶、或者其他适合的材料，其中塑胶材料可例如为聚酰亚胺(polyimine，pi)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚醚砜(polyether oxime，pes)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate，pbt)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polynaphthalene ethylene glycolate，pen)或聚芳酯(polyarylate，par)、其他适合的材料、或其组合，但不限于此。在一些实施例中，显示层可包括液晶层，其中液晶层的材料可例如包括向列型液晶(nematic)、层列型液晶(smectic)、胆固醇液晶(cholesteric)、蓝相液晶(blue phase)或其它任何适合的液晶材料。
[0065]
综上所述，本技术的实施例提供一种在背光单元上设置有棱镜元件的背光模块。借由将棱镜元件的棱镜单元的棱镜顶部设置为面对背光单元的出光面，可有效地降低在较倾斜的视角处的出光亮度，而将背光模块的亮度分布集中在中央的视角(即接近0度的位置)。如此一来，可得到更理想的背光模块的亮度分布，或可达到节能的作用。
[0066]
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。