CN100367090C - 直下式背光组件 - Google Patents

Abstract

本发明是一种直下式背光组件，其采用多个发光元件，使发出的光线由一反射罩反射或直接照射至一扩散板，而提供一种平面式背光光源；本发明主要通过在任意两个相邻的发光元件之间增设一种光补偿元件的手段，借此克服任意两个相邻的发光元件之间的亮度缺陷，进而提高平面式背光光源的辉度及均匀度。

Description

直下式背光组件

技术领域

本发明涉及一种直下式背光组件(Direct Type Back Light Module)，特别是涉及一种通过增设光补偿元件来克服任意两个相邻的发光元件之间的亮度缺陷进而提高平面式背光光源的辉度及均匀度的直下式背光组件。

背景技术

一般而言，背光组件(Backlight Unit，BLU)泛指可提高产品一个背光光源的组件，其典型的应用就是作为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)这类平面显示器的背光光源。就使用的发光元件种类而言，目前主要有：电激发光(Electron Luminescence；EL)、冷阴极萤光灯(Cold CathodeFluorescent Lamps，CCFL)以及发光二极管(light emitting diode，LED)三种类型，依光源分布位置的不同则分为侧光式和直下式。

目前直下式背光组件所使用的发光元件大致上包括有：由多个发光二极管(Light Emitting Diode)以矩阵的方式排列而成，另一种方式则由多个冷阴极萤光灯管彼此平行排列而成。

图1是表示一种公知的直下式背光组件的结构断面图。公知的直下式背光组件10是由一反射罩(reflector)12、多个冷阴极萤光灯管14及一扩散板(diffuser)16所构成。冷阴极萤光灯管14所发出的光线藉由反射罩12反射或直接照射至扩散板16，利用扩散板16的雾化效果，进而提供一种发光辉度均匀的平面式背光光源扩散板。

公知的直下式背光组件10的扩散板16的最接近冷阴极萤光灯管14处的光线辉度相对地会大于距离冷阴极萤光灯管14较远处，造成任意两个相邻的冷阴极萤光灯管14之间的辉度缺陷(即暗影的现象)，进而影响直下式背光组件10平面光源的辉度均匀性。

已知用于改善前述冷阴极萤光灯管之间的辉度缺陷的数种技术如图2及图3所示，是通过改变反射罩12的表面形状的手段以获得改善的功效，例如将反射罩12的表面(特别是反射面)设计为锯齿状表面12a(如图2)或波浪状表面12b(如图3)，此举虽可克服冷阴极萤光灯管14之间的辉度缺陷，但是却会增加背光组件薄型化的困难度。

接着，另一种公知技术，是在冷阴极萤光灯管14上方设置一遮光元件18(见图4)，或是在扩散板16下表面最接近冷阴极萤光灯管14的位置印刷遮光图形19(见图5)，以减少冷阴极萤光灯管14正向的光能量，此种方式虽可改善整体辉度的均匀度，但因冷阴极萤光灯管14灯源正向的光能量被抑制，反而会导致背光组件整体的辉度下降。

此外，若以不同视角观测图5的直下式背光组件的断面构造(见图6所示)。在非正向(即夹θ角)观测的情况下，会因冷阴极萤光灯管14与遮光图形19相对位置的偏移，而产生更严重的不均匀现象。当然，若是如图4配置遮光元件18，在非正向观测下也会有辉度不均匀的情形。而印刷遮光图形19的方式，也会有印刷油墨老化变色的问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种直下式背光组件，用以克服任意两个相邻的发光元件(如冷阴极萤光灯管)之间辉度不足的缺陷，进而提高整体辉度及均匀度的表现。

为达到上述的目的，本发明通过在任意两个相邻的发光元件之间增设一种光补偿元件的手段，以克服任意两个相邻的发光元件间的亮度缺陷，进而提高平面式背光光源的辉度及均匀度。

同样为达上述的目的，本发明是利用一种全反射棱镜结构来实现上述的光补偿元件，其较佳的实施例是将光补偿元件配置于任意两个相邻的冷阴极萤光灯管之间的上方处，且介于扩散板及冷阴极萤光灯管之间；而另一较佳的实施例则是在扩散板底面最接近于相邻的两灯管之间的底面处直接形成全反射棱镜结构，以将冷阴极灯管两侧发出的光线导引至对应这些冷阴极灯管之间的扩散板区域上，以补偿这些冷阴灯管之间的辉度，进而增加光的利用率且提高整体辉度及均匀度的表现。

有关本发明的较佳实施例及详细技术内容，结合附图说明如后。

附图说明

图1是一种公知的直下式背光组件的结构图。

图2～图5是另外一些公知的直下式背光组件的结构图。

图6是为以不同视角观测图5中的直下式背光组件的示意图。

图7是本发明的一种直下式背光组件的结构图。

图8是本发明的直下式背光组件的光路示意图。

图9是本发明的光补偿元件的一较佳实施例图。

图10是本发明的光补偿元件作弧型设计的实施例图。

图11-1～11-3是本发明的在光补偿元件的边缘处作几何图形设计的实施例图。

图12是本发明的光补偿元件配置于一透明平板上的实施例图。

图13是本发明将扩散板与全反射棱镜板整合的实施例图。

图14是公知直下式背光组件取数点所测得的辉度值的示意图。

图15是本发明的直下式背光组件取数点所测得的辉度值的示意图。

主要元件符号说明：

10直下式背光组件

12反射罩

12a锯齿状表面

12b波浪状表面

14冷阴极萤光灯管

16扩散板

18遮光元件

19遮光图形

100直下式背光组件

110反射罩

112反射材料

120冷阴极萤光灯管

130扩散板

130a全反射棱镜结构

131入射面

132出射面

140光补偿元件

142棱镜

144顶角

150透明平板

A中心线

具体实施方式

图7为本发明的第一种较佳实施例的构结断面图；其中是以采用冷阴极萤光灯管120作为发光元件的直下式背光组件100为例来说明本发明的技术特征；本发明的直下式背光组件100包括：一反射罩110、多个冷阴极萤光灯管120、一扩散板130及多个光补偿元件140。多个冷阴极萤光灯管120配置于反射罩110内，且彼此以一适当间距平行排列。扩散板130则配置于反射罩110上，并位于冷阴极萤光灯管120的上方，扩散板130是一种可对光线提供雾化效果的透光元件，具有一面向冷阴极萤光灯120的入射面131，以及背向冷阴极萤光灯120的出射面132，而使光线在扩散板130的出射面132具有均匀的发光辉度。在任意两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间配置有一光补偿元件140，而且这些光补偿元件140介于冷阴极萤光灯管120及扩散板130之间的位置。

反射罩110的功能是将来自冷阴极萤光灯管120的部分光线反射回扩散板130，其可以选择金属制作来加以实现，或是在反射罩110的表面配置有一反射材料112，用以将冷阴极萤光灯管120所发出光线反射回扩散板130的方向。

参阅图8，光补偿元件140的作用是将邻近的冷阴极萤光灯管120发出的光线集中导引至扩散板130相对介于两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间的区域，进而增加扩散板130在此区域的辉度，用以改善任意两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间辉度不足的缺陷，进而提高整体辉度及均匀度。

本发明的光补偿元件的一较佳实施例构造如图9所示。以本实施例而言，光补偿元件140是通过一种棱镜板加以实现，且以一种光学全反射棱镜板(Total internal Reflector Prism Plate)为较佳，而其材料可以是例如玻璃、压克力等透明材料之中的任一种。在图9的实施例中，棱镜板是一种平直的板状元件，它配置于任意两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间的上方，且由一些支撑的元件或是手段(图中未示)而介于扩散板130及冷阴极萤光灯管120之间的位置。

棱镜板的底面(即为光线的光入射面)具有多个彼此相邻排列的棱镜142，冷阴极萤光灯管120发射的光线入射至棱镜142后，可利用棱镜142的折射与全反射原理偏折向上，将光线集中导引至扩散板130相对介于两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间的区域。另外，也可依照冷阴极萤光灯管120不同的入射角度，改变棱镜板的多个棱镜142的顶角，例如以棱镜板的中心线A为基准，将靠近中心线A的棱镜142的顶角144与远离中心线A的棱镜142的顶角144设计为不同。举例而言，本实施例将较靠近于中心线A的棱镜142的顶角144设计为大于远离于中心线A的棱镜142的顶角144，使光线向上投射至扩散板130，有助于提高集光效果。

图10为本发明的光补偿元件140的另一种较佳实施例，是通过改变其形状的手段以达到前述的目的。在此一实施例中的光补偿元件140仍以采用棱镜板为例，棱镜板改为一种弧形的板状，而且是棱镜板的光入射面朝向弧形的圆心方向的弧形，使光线向上投射至扩散板130，有助于提高集光效果。此外，实施例中的棱镜板的顶面还可进行渐层雾化处理，例如是镀膜或喷砂处理，以降低棱镜板的色散(dispersion)问题及对应于棱镜板的边缘处所造成画面不连续的问题。

参阅图11-1～11-3，图11-1～11-3是为本发明在光补偿元件140的边缘处作几何图形设计的实施例图。本发明对光补偿元件140的边缘处的轮廓形状通过几何图形设计的方式，可以使光线经由光补偿元件140而投影至扩散板130之后所呈现的辉度不会有明显的分界，其可行的较佳实施例形状可为连续的波浪状(见图11-1)、圆弧状(见图11-2)或是锯齿状(见图11-3)，同样也可以解决对应于棱镜板的边缘处所造成的画面不连续的问题。

参阅图12，图12为本发明的光补偿元件140配置于一透明平板150的实施例图。简言之，是在冷阴极萤光灯管120及扩散板130之间增设一透明平板150，并将多个光补偿元件140例如以贴附的方式配置于此透明平板150上。当然，本技术领域的普通技术人员应该知道，本发明的光补偿元件140在光路设计的许可下，也可以不安装于透明平板150，而直接配置于扩散板130上，而同样具有方便固定的效果。

参阅图13，在此一较佳实施例中，本发明将扩散板130与全反射棱镜板整合成一体。本发明并不局限于额外配置光补偿元件140于直下式背光组件100之中，也可直接在扩散板130对应于相邻的任意两个冷阴极萤光灯管120间的底面处形成一全反射棱镜结构130a，此全反射棱镜结构130a等同于上述实施例的棱镜板的棱镜142，利用全反射棱镜结构130a将光线导引至扩散板130相对介于两个相邻的冷阴极萤光灯管120之间的区域130，以补偿冷阴极萤光灯管120之间的辉度缺陷。

参阅图14～15，图14为公知直下式背光组件取数点所测得的辉度值的示意图，而图15为本发明的直下式背光组件取数点所测得的辉度值的示意图。比较图14及图15可明显的得知，本发明的直下式背光组件在对应的位置(点1～点13)上所测得的辉度值皆大于公知直下式背光组件所测得的辉度值，举例而言，公知的直下式背光组件在点1的位置其辉度值为3452.7，而本发明的直下式背光组件的点1的位置其辉度值为3690.8。据此更证明本发明的直下式背光组件在增加配置光补偿元件之后，除可解决公知背光组件的面光源均匀度不佳的问题外，还可进一步达到提高整体辉度，其整体辉度约提高10％。

本发明通过将光补偿元件配置于任意两个相邻的冷阴极萤光灯管之间的上方处，以将冷阴极萤光灯管两侧发出的光线导引至对应于这些冷阴极萤光灯管之间的扩散板区域上，以补偿这些冷阴极萤光灯管之间的辉度，进而增加光能量利用率且提高整体辉度及均匀度。当然，本技术领域的普通技术人员应该知道，本实施例中的光补偿元件并不局限为棱镜板，其他任何可以达成将冷阴极萤光灯管两则发出的光线导引至这些冷阴极萤光灯管之间的上方处的光补偿元件皆应属于本发明的技术范畴。

此外，也可将棱镜板的概念整合至扩散板上，于扩散板对应于任意两个相邻的冷阴极萤光灯管之间的入光面处直接形成全反射棱镜结构，同样可以达到补偿这些冷阴极灯管之间的辉度，进而增加光的利用率且提高整体辉度及均匀度。

综上所述，本发明主要将光补偿元件配置于任意两个相邻的发光元件之间，以将发光元件发出的光线导引至任意两个相邻的发光元件之间的上方处，至少具有下列优点：

1.提高整体辉度，并可增加发光元件的光利用率。

2.不论从正向或侧向观看背光组件，皆可改善其光源的均匀性。

3.无须改变反射罩的形状，有利于背光组件薄型化的发展。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明权利要求范围的内容所做的等同变化与修饰，皆应为本发明的技术范畴。

Claims (13)

1.一种直下式背光组件，用以提供一种平面式背光光源，包括：

多个发光元件，所述多个发光元件用以提供光源；

一扩散板，该扩散板具有一面向该发光元件的入射面，以及背向该发光元件的一出射面；以及

多个光补偿元件，所述多个光补偿元件配置于该发光元件与该扩散板之间并分别位于相对介于两个相邻的该发光元件之间的区域，且该光补偿元件为一棱镜板，该棱镜板面向该发光元件的表面上具有多个棱镜，用以将邻近的该发光元件发出的光线折射进入该光补偿元件内，再与该棱镜发生全反射后，将该光线导引至该扩散板相对介于两个相邻的该发光元件之间的区域，其中该棱镜板为一弧形的板状。

2.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该发光元件为冷阴极萤光灯管。

3.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该发光元件为发光二极管。

4.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该光补偿元件位于任意两个相邻的该发光元件之间的上方。

5.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板面向该扩散板的表面被进行渐层雾化处理。

6.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板是与该扩散板连结成一体。

7.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：还包括一配置于该发光元件与该扩散板之间的透明平板，且该光补偿元件是配置于该透明平板的表面。

8.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板的边缘为连续的锯齿状。

9.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板的边缘为连续的圆弧状。

10.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板的边缘为连续的波浪状。

11.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板的材料为玻璃。

12.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：该棱镜板的材料为压克力。

13.如权利要求1所述的直下式背光组件，其特征在于：还包括一反射罩，该发光元件则介于该反射罩与该扩散板之间，由该反射罩将来自该发光元件的部分光线反射回该扩散板。

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