專利名稱：背光模塊的制作方法
背光模塊
技術領域：
本發明關于一種背光模塊，尤指一種利用光致發光層發光并利用光學膜改善光線分布狀況的背光模塊。
背景技術：
發光二極管由于具有耗電量低、元件壽命長、低驅動電壓以及反應速度快等優點，目前已廣泛地被應用于交通號志、裝飾燈具以及各式電子產品的光線來源等方面。使用發光二極管來制作的背光模塊目前亦已可見使用于許多平面顯示產品之中。請參考圖I與圖2。圖I與圖2分別繪示了現有技術的背光模塊101與背光模塊102。如圖I所示，現有技術的背光模塊101包括光源110、導光板120、擴散板130以及增亮膜140。背光模塊101屬于側光式背光模塊。光源110設置于導光板120的一側。光源 110可包括發光二極管或其他適合的光源結構，用以產生光線LI。光線LI可通過導光板120導向垂直投影方向Z,并利用擴散板130使光線LI分布較偏向一特定方向，再搭配利用增亮膜140使得光線LI于垂直投影方向Z(—般亦可稱為一正視方向)上的亮度增加。增亮膜140—般為一具有兩層棱鏡片結構的交錯式增亮膜(cross bright enhancementfilm, cross BEF)，利用此兩棱鏡片中的長條狀棱鏡結構互相交錯設置可使光線LI獲得較佳的增亮效果。然而，由于一般平面顯示器中所需的背光光源多為白光光源，但目前白光發光二極管仍有色純度不佳或結構復雜與制作成本偏高等問題需要解決，因此亦有如圖2所示的背光模塊102，利用一光源111產生光線L2，通過導光板120導向光致發光層150以激發光致發光層150形成激發光L3。在背光模塊102的結構下,光源111可為藍色發光二極管光源，以使得藍色的光線L2可激發光致發光層150形成白色的激發光L3，故可達到簡化光源結構的目的。然而，光致發光層150所形成的激發光L3為一較不具方向性的光線。也就是說，激發光L3于垂直投影方向Z上的亮度大體上相等于一側視方向S上的亮度。因此，當激發光L3通過傳統背光設計增亮膜140而射出后，激發光L3于垂直投影方向Z上的亮度反而會小于側視方向S上的亮度，而不利于一般正視方向的亮度表現。也就是說，利用光致發光層150所產生的激發光L3并不適合與一般常用的增亮膜搭配使用。

發明內容本發明的主要目的之一在于提供一種背光模塊，利用同時具有二維對稱微結構的光學膜與光致發光層搭配設置，達到增加背光模塊的發光亮度與改善其亮度分布的目的。為達上述目的，本發明的一較佳實施例提供一種背光模塊。此背光模塊包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源用以提供一光線。光致發光層用以被光源提供的光線激發而產生一激發光。光學膜與光致發光層于一垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與多個二維對稱微結構。二維對稱微結構設置于基板的至少一表面上，且激發光通過二維對稱微結構而射出。為達上述目的，本發明的另一較佳實施例提供一種背光模塊。此背光模塊包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源用以提供一光線。光致發光層用以被光源提供的光線激發而產生一激發光。激發光于一垂直投影方向上的亮度大體上相等于任一側視方向上的亮度。光學膜與光致發光層于垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與多個二維對稱微結構。二維對稱微結構設置于基板的至少一表面上，且激發光通過二維對稱微結構而射出。二維對稱微結構用以使激發光通過二維對稱微結構后于垂直投影方向上的亮度大體上大于側視方向上的亮度。

圖I與圖2繪示了現有技術的背光模塊的示意圖。圖3至圖6繪示了本發明的一第一較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖7繪示了本發明的一第二較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖8繪示了本發明的一第三較佳實施例的背光模塊的示意圖。 圖9繪示了本發明的一第四較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖10繪示了本發明的一第五較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖11繪示了本發明的一第六較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖12繪示了本發明的一第七較佳實施例的背光模塊的示意圖。圖13與圖14繪示了本發明的一第八較佳實施例的背光模塊的示意圖。主要元件符號說明101背光模塊102背光模塊110光源111光源120導光板130擴散板140增亮膜150光致發光層200背光模塊210光源220導光板230光致發光層240光學膜240M 二維對稱微結構250基板251 上表面252下表面300背光模塊340光學膜340M 二維對稱微結構400背光模塊440光學膜440M 二維對稱微結構 500背光模塊540光學膜54IM 二維對稱微結構542M 二維對稱微結構 600背光模塊640光學膜640M 二維對稱微結構700背光模塊740光學膜740M 二維對稱微結構800背光模塊900背光模塊910光源920光學板A 夾角LI 光線L2 光線L3 激發光L4 光線
L5 激發光S 側視方向T 頂角X 第一方向Y 第二方向Z 垂直投影方向
具體實施方式
為使熟悉本發明所屬技術領域的一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明的較佳實施例，并配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。請參考圖3至圖6。圖3至圖6繪示了本發明的一第一較佳實施例的背光模塊的示意圖。其中圖3為一側視示意圖，圖4為背光模塊的光學膜的部分放大示意圖，圖5與圖 6為背光模塊的光學膜之上視示意圖。為了方便說明，本發明的各圖式僅為示意以更容易了解本發明，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。如圖3與圖4所示，本實施例提供一背光模塊200，背光模塊200包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜240。光源210用以提供光線L4。本實施例的光源210較佳可包括藍光光源例如藍光發光二極管光源或紫外光源，但并不以此為限。導光板220與光致發光層230對應設置，且光源210設置于導光板220的一側，以使光源210所產生的光線L4可通過導光板220導向垂直投影方向Z。本實施例的導光板220、光致發光層230以及光學膜240于垂直投影方向Z上依序堆疊設置。換句話說，本實施例的導光板220、光致發光層230以及光學膜240于垂直投影方向Z上互相重疊，且光源210于垂直投影方向Z上不與導光板220、光致發光層230以及光學膜240互相重疊。本實施例的背光模塊200可視為一種側光式背光模塊,但并不以此為限。光致發光層230用以被光源210提供的光線L4激發而產生一激發光L5。本實施例的光致發光層230可包括熒光材料或磷光材料，但并不以此為限。更進一步說明，光致發光層230較佳可包括乾招石槽石(Yttrium Aluminium Garnet, YAG)材料、紅綠光(Red andGreen, RG)材料、量子點(Quantum Dot, QD)材料或其他適合的光致發光材料。舉例來說，當光源210所提供的光線L4為藍色光或紫外光時，可激發具有上述材料的光致發光層230而產生白色的激發光L5，但本發明并不以此為限而可視需要選擇其他適合的光源與其他材料所組成的光致發光層來達到所需的激發光效果。此外，光學膜240包括基板250與多個二維對稱微結構240M。基板250具有一上表面251以及一下表面252,下表面面對光致發光層230,而上表面251背對光致發光層230。二維對稱微結構240M設置于基板250之上表面251上，而激發光L5通過二維對稱微結構240M而射出。值得說明的是，本實施例的二維對稱微結構240M為一凸起微結構。更明確地說，二維對稱微結構240M為一凸起的圓錐形微結構，并具有一頂角T，且頂角T較佳介于30度至130度之間，以達到較佳的光學效果，但本發明并不以此為限而可視需要使用其他適合的二維對稱微結構。值得說明的是，本發明中的二維對稱微結構指于基板的表面上任意正交的兩軸皆可為基準定義軸,而二維對稱微結構于此兩基準定義軸上皆需對稱。此外，本發明的二維對稱微結構依據有二維對稱特征的三維結構。舉例而言，二微對稱結構可為半圓球、圓椎、金字塔等。另請注意，在本實施例中，由于受光致發光層的發光性質影響，光致發光層230受光線L4激發而產生的激發光L5為一較不具方向性的光線。也就是說，激發光L5通過二維對稱微結構240M前，激發光L5于垂直投影方向Z上的亮度大體上相等于一側視方向S上的亮度，而側視方向S與垂直投影方向Z之間具有一夾角A，且夾角A大體上介于O度至正負90度之間，舉例而言，以垂直投影方向Z為基準，順時針方向的夾角A為正角度，逆時針方向的夾角A為負角度。激發光L5通過二維對稱微結構240M后，受到二維對稱微結構240M所產生的光學效果影響，可使激發光L5于垂直投影方向Z上的亮度大體上大于側視方向S上的亮度。于本實施例中，垂直投影方向Z上的亮度與夾角A為O度至正負15度之間的亮度的比例介于I至2，且可通過調整二維對稱微結構240M的頂角T的角度來控制亮度比例，舉例而言，當二維對稱微結構240M為圓錐時，垂直投影方向Z上的亮度與夾角A為正負15度的亮度比例為2，當將圓錐結構的頂角T變大之后，則垂直投影方向Z上的亮度與 夾角A為正負45度的亮度比例為2，亦即提升側視方向S的亮度。舉例來說，激發光L5通過二維對稱微結構240M后，整體正視亮度可提升約90% (亮度可由280W提升至531W)，而垂直投影方向Z上(亦可稱的為正視方向上)的福射強度(radiant intensity, ff/sr)亦可提升約60%(輻射強度可由225W/sr提升至360W/sr)。當側視方向S與垂直投影方向Z之間的夾角A約為20度時，激發光L5于垂直投影方向Z上的亮度可提升至側視方向S上的亮度的3倍。更進一步說明，由于本實施例的二維對稱微結構240M以垂直于背光模塊200的垂直投影方向Z為一對稱軸，故于各視角上可呈現較均勻的光學效果，而可適用于激發光L5。此外，由于本實施例利用二維對稱微結構240M，故可不需如先前技術中利用的兩個互相堆疊的棱鏡片，以使兩棱鏡片中的長條狀棱鏡結構互相交錯來產生光學效果，因此本實施例的背光模塊200亦相對地有可降低整體厚度的優點。此外,本實施例的背光模塊200中,光致發光層230與基板250之間較佳具有一定間隔或具有一黏著層(圖未示)，通過此間隔(亦可稱的為空氣間隔，air gap)或控制上述的黏著層的折射率狀況，可避免部分角度的激發光L5與光致發光層230與基板250的交界處發生全反射的現象，進而改善整體的發光效果。于本實施例中，二微對稱結構240M為圓錐時，其光學亮度最佳。此外，如圖5與圖6所示，本實施例的各二維對稱微結構240M的排列方式可包括一陣列方式排列(如圖5所示)、一六方最密堆積(hexagonal close-packed, hep)方式排列(如圖6所示)或其他適合的規則或不規則的排列方式。為方便說明，本實施例僅以圓錐的二維對稱微結構240M來說明，但本發明不以此為限。陣列方式排列具有生產流程方便以及制程簡單的優點，而六方最密堆積方式排列則具有可使亮度提升效果最佳化的效果，但本發明不以此為限，排列方式可依不同光學設計的需求而調整，亦可為不規則排列，舉例而言，在部分區域依六方最密堆積排列，而介于各部份區域(六方最密堆積排列)之間的區域可隨機分布。各二維對稱微結構240M的大小較佳介于O. 01公厘(mm)至O. I公厘(mm)之間，但并不以此為限。下文將針對本發明的背光模塊的不同實施例進行說明，且為簡化說明，以下說明主要針對各實施例不同的處進行詳述，而不再對相同的處作重復贅述。此外，本發明的各實施例中相同的元件以相同的標號進行標示，以利于各實施例間互相對照。請參考圖7。圖7繪示了本發明的第二較佳實施例的背光模塊300的示意圖。如圖7所示，背光模塊300包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜340。本實施例的背光模塊300與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于,在本實施例中，光學膜340包括基板250與多個二維對稱微結構340M，且二維對稱微結構340M設置于基板250的下表面252上。將二維對稱微結構340M設置于基板250的下表面252上可減少因二維對稱微結構340M形狀因素所可能造成的觀看可識別性等問題。相對地，將二維對稱微結構設置于基板250之上表面251則可減少對其下層的膜片的刮傷。本實施例的背光模塊300除了二維對稱微結構340M的設置位置之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。請參考圖8。圖8繪示了本發明的第三較佳實施例的背光模塊400的示意圖。如圖8所示，背光模塊400包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜440。本實施例的背光模塊400與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于,在本實施例中，光學膜440包括基板250與多個二維對稱微結構440M，各二維對稱微結構440M之間具有間隙，也就是說各二維對稱微結構440M并非緊密排列設置，故可有利于降低制作光學膜440時的制程難度，進而達到提升良率的效果。本實施例的背光模塊400除了各二維對稱微結構440M之間的設置方式之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在 此并不再贅述。請參考圖9。圖9繪示了本發明的第四較佳實施例的背光模塊500的示意圖。如圖9所不,背光模塊500包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜540。本實施例的背光模塊500與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于,在本實施例中，光學膜540包括基板250、多個二維對稱微結構541M以及多個二維對稱微結構542M，各二維對稱微結構541M設置于基板250之上表面251上,而各二維對稱微結構542M設置于基板250的下表面252上。換句話說,本實施例的光學膜540于基板250的兩表面上均具有二維對稱微結構，故可更進一步加強所需的光學效果。本實施例的背光模塊500除了于基板250之上下表面分別設置二維對稱微結構541M與二維對稱微結構542M之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。請參考圖10。圖10繪示了本發明的第五較佳實施例的背光模塊600的示意圖。如圖10所示，背光模塊600包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜640。本實施例的背光模塊600與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于,在本實施例中，光學膜640包括基板250與多個二維對稱微結構640M，且各二維對稱微結構640M為球形微結構，故可具有防止刮傷的優點。本實施例的背光模塊600除了二維對稱微結構640M的形狀之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。請參考圖11。圖11繪示了本發明的第六較佳實施例的背光模塊700的示意圖。如圖11所示，背光模塊700包括光源210、導光板220、光致發光層230以及光學膜740。本實施例的背光模塊700與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于,在本實施例中，光學膜740包括基板250與多個二維對稱微結構740M，各二維對稱微結構740M為凹陷微結構，故可進一步降低對于整體厚度的影響。本實施例的背光模塊700除了各二維對稱微結構740M之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。請參考圖12。圖12繪示了本發明的第七較佳實施例的背光模塊800的示意圖。如圖12所示，本實施例的背光模塊800與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于，在本實施例中，光致發光層230與導光板220緊密設置，也就是說光致發光層230可直接形成于導光板220之上，故可整合光致發光層230與導光板220的制程步驟，進而達到簡化制程的效果。此外，光致發光層230與導光板220緊密設置亦可減少光線所需通過的其他介質，進而達到減少光線耗損的效果。本實施例的背光模塊800除了光致發光層230與導光板220之間的設置方式之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。請參考圖13與圖14。圖13與圖14繪示了本發明的第八較佳實施例的背光模塊900的示意圖。其中圖14為背光模塊的光學膜之上視示意圖如圖13所示，背光模塊900包括光源910、光學板920、光致發光層230以及光學膜240。本實施例的背光模塊900與上述第一較佳實施例的背光模塊200之間的不同處在于，在本實施例中，光源910、光致發光層230以及光學膜240于垂直投影方向Z上依序堆疊設置，也就是說本實施例的背光模塊900可視為直下式背光模塊，但并不以此為限。此外，光學板920設置于光源910以及光致發光層230之間，且光學板920可視需要具有導光或/及擴散的光學效果。本實施例的背光模塊900除了光源910設置方式以及光學板920之外，其余各部件的設置、材料特性、光學性質以及發光方式與上述第一較佳實施例的背光模塊100相似，故在此并不再贅述。值得說 明的是，本實施例的直下式光源910亦與上述第二至第七較佳實施例中的光學膜進行搭配來獲得所需的光學效果。本實施例的各二維對稱微結構240M的排列方式除了可包括上述的陣列方式排列(圖5所示)以及六方最密堆積方式排列(圖6所示)之外，也可如圖14所示以光源910為一圓心而呈一圓形排列。此外，在本發明的其他較佳實施例中，亦可包括多個光源910,而各組以光源910為圓心排列的二維對稱微結構240M之間亦可有不同方式排列的其他二維對稱微結構240M。綜合以上所述，本發明的背光模塊利用具有二維對稱微結構的光學膜與光致發光層搭配設置，使得光致發光層被光源提供的光線激發所產生的激發光可通過二維對稱微結構達到增加整體亮度與改善亮度分布的效果。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種背光模塊，包括 一光源，用以提供一光線； 一光致發光層，用以被該光源提供的該光線激發而產生一激發光；以及 一光學膜，與該光致發光層于一垂直投影方向上互相堆疊設置，其中該光學膜包括一基板與多個二維對稱微結構，該等二維對稱微結構設置于該基板的至少一表面上，且該激發光通過該等二維對稱微結構而射出。
2.根據權利要求I所述的背光模塊，其特征在于，各該二維對稱微結構包括一球形微結構或一圓錐形微結構。
3.根據權利要求2所述的背光模塊，其特征在于，該圓錐形微結構具有一頂角，介于30度至130度之間。
4.根據權利要求I所述的背光模塊，其特征在于，各該二維對稱微結構包括一凸起微結構或一凹陷微結構。
5.根據權利要求I所述的背光模塊，其特征在于，更包括一導光板，與該光致發光層對應設置，其中該光源設置于該導光板的至少一側，且該導光板、該光致發光層以及該光學膜于該垂直投影方向上依序堆疊設置。
6.根據權利要求I所述的背光模塊，其特征在于，該光源、該光致發光層以及該光學膜于該垂直投影方向上依序堆疊設置。
7.根據權利要求I所述的背光模塊，其特征在于，該激發光于該垂直投影方向上的亮度大體上相等于一側視方向上的亮度，且該激發光通過該等二維對稱微結構后于該垂直投影方向上的亮度大體上大于該側視方向上的亮度。
8.根據權利要求7所述的背光模塊，其特征在于，該側視方向與該垂直投影方向之間具有一夾角，該夾角介于O度至正負90度之間。
9.一種背光模塊，包括 一光源，用以提供一光線； 一光致發光層，用以被該光源提供的該光線激發而產生一激發光，其中該激發光于一垂直投影方向上的亮度大體上相等于一側視方向上的亮度；以及 一光學膜，與該光致發光層于該垂直投影方向上互相堆疊設置，其中該光學膜包括一基板與多個二維對稱微結構，該等二維對稱微結構設置于該基板的至少一表面上，該激發光通過該等二維對稱微結構而射出； 其中該等二維對稱微結構用以使該激發光通過該等二維對稱微結構后于該垂直投影方向上的亮度大體上大于該側視方向上的亮度。
10.根據權利要求9所述的背光模塊，其特征在于，該側視方向與該垂直投影方向之間具有一夾角，該夾角介于O度至正負90度之間。
全文摘要
一種背光模塊包括一光源、一光致發光層以及一光學膜。光源用以提供一光線。光致發光層用以被光源提供的光線激發而產生一激發光。光學膜與光致發光層于一垂直投影方向上互相堆疊設置。光學膜包括一基板與多個二維對稱微結構。二維對稱微結構設置于基板的至少一表面上，且激發光通過二維對稱微結構而射出。
文檔編號F21S8/00GK102691947SQ20121020452
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年5月16日
發明者張譯文, 范富誠 申請人:友達光電股份有限公司