CN101046579A

CN101046579A - 包含具有堆迭光源的背光模块的系统

Info

Publication number: CN101046579A
Application number: CNA2007100871515A
Authority: CN
Inventors: 张启宏
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: US20070230215A1; US7364338B2; CN101046579B

Abstract

本发明提供一种包含背光模块的系统，其具有导光板以及至少一光源组邻近该入光面而设置。该光源组包含有多个光源，沿着平行于导光板的入光面的一方向而堆迭。

Description

包含具有堆迭光源的背光模块的系统

技术领域

本发明关于一种包含有背光模块的系统。

背景技术

由于发光二极管(light emitting diode，以下简称LED)具有尺寸小及低耗电量等优点，因此发光二极管目前已被发展应用于背光模块中，以用来取代传统冷阴极射线灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)。图1为现有一背光模块10的示意图。现有背光模块10包含有一导光板12以及多个LED14，其中LED 14设于导光板12的一边缘。由每一LED 14射出的光线会呈现一发光区域，如图中所示箭头内的区域。发光区域具有一发光角θ约为110°至120°。因此，某些位于LED 14之间且邻近于导光板12边缘的部分会因为位于LED 14的发光区域的外而特别黑暗。

图2为一现有背光模块的一空间亮度图。邻近导光板的边缘部分具有很明显的明暗差别，其称为萤火虫(fire-fly)现象。请参考图2，其萤火虫现象的区域约有0.7毫米的宽度，因此约0.7毫米长度的部分该背光模块并不适合用来提供光源给设于导光板12上方的一显示面板，其会造成显示面积的减少。

因此，如何提供具有改善萤火虫现象又能满足绿色环保产品要求的背光模块，仍为背光模块制造者所必须研究的重要课题。

发明内容

本发明提供包含具有堆迭光源的背光模块的系统。

上述系统的一实施例包含有导光板以及至少一邻近该导光板而设置的光源组。该光源组包含有多个光源，沿着一平行于导光板的入光面的方向而堆迭设置。

进一步地，该光源组的发光角度大于各该光源的发光角度。

上述系统的另一实施例包含有导光板，具有一入光面与一邻近于该入光面的出光面，以及多个光源组，成列设置于该导光板的一整个边缘上。光源组的各光源以沿着平行于该入光面的不同高度而排列。

附图说明

图1为现有一背光模块的示意图；

图2为一现有背光模块的一空间亮度图；

图3为本发明第一实施例的一系统的示意图；

图4为图3所示光源组的放大示意图；

图5为图3所示背光模块的空间亮度图；

图6为本发明第二实施例一光源组的放大示意图；

图7为本发明第三实施例一系统的示意图；

图8为包含有图7所示系统的一电子装置的示意图；

图9为图7所示光源基座与LED的放大示意图；

图10至11为图7所示光源固定座的放大示意图。

主要元件符号说明

10 背光模块 12 导光板

14 LED 50 系统

51 背光模块 52 导光板

52a 入光面 52b 发光面

52c 凹部 54 光学膜片

56 光学膜片 58 光源组

60 光源组 60a LED

60b LED 60c LED

62 光源组 62a LED

62b LED 62c LED

64 光源模块 66 发光曲面

68 背侧面 70 顶面

72 发光区域 74 发光区域

76 发光区域 78 发光区域

100 背光模块 102 显示装置

104 电子装置 106 导光板

108 入光面 110 出光面

112 光源固定座 114 LED

114a 发光曲面 114b 背侧面

116 光源基座 116a 光源基座侧面

118 LED 118a 发光曲面

118b 背侧面 120 光源基座

120a 光源基座侧面 122 LED

122a 发光曲面 122b 背侧面

124 光源基座 124a 光源基座侧面

126 光源固定座 128 凹部

130 突出部 132 突出部

134 突出部 136 细缝口

138 突出部 140 细缝口

142 细缝口 144 第一光源组

146 第二光源组 148 凹部

152 控制器

具体实施方式

本发明系关于一侧光式背光模块，其通过一列设于导光板的一整个边缘的光源组而提供光线，该背光模块在邻近于导光板该边缘处具有较小的黑暗区域。因此能减少萤火虫区域与改进背光模块的效能。

请参阅附图，图3至图5为本发明第一实施例包含背光模块51的系统50的示意图。背光模块51应用于一显示装置，例如一液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)装置，包含有一导光板52、多个光学膜片54、56以及一光源模块64，其中光学膜片54与56可为扩散片或棱镜片。导光板52具有一楔形侧面，包含有一入光面52a以及一邻近于入光面52a的发光面52b。光源模块64包含有多个光源组58、60、62，设于导光板52的一整个边缘，即入光面52a。各光源组58、60、62包含有多个如LED的堆迭光源。举例而言，光源组62包含有一第一LED 62a、一第LED 62b以及一第三LED 62c。第一LED 62a设于第二LED 62b之上，而第二LED 62b夹设于第一LED 62a与第三LED 62c之间。

图3的左边绘出了第一LED 62a的放大细部示意图。第一LED 62a包含有一弯曲的发光曲面66、一相对于发光曲面66的背侧面68以及一顶面70。垂直于入光面52a的顶面70具有一四边形形状，包含一弧形边长以及一几何中心G。以几何中心G当作第一LED 62a的一座标原点，将平行于后侧面68的一方向定义为X轴；将平行于后侧面68的法线方向定义为Y轴；将平行于顶面70的法线方向定义为Z轴；以及将由X轴向Y轴的一反时针方向旋转轴定义为R轴。因此，第一LED 62a的几何中心线与Z轴重迭。

请参考图4，其为光源组60、62的放大示意图。LED 62a、62b、62c堆迭设置，且其几何中心G互相重迭。换句话说，LED 62a、62b、62c沿着入光面52a而堆迭设置。然而，由于LED 62a、62b、62c沿着R轴而旋转设置，因此LED 62a、62b、62c仅为部分重迭。以第一LED 62a的X轴为座标而言，第二LED 62b沿着第一LED 62a的R轴旋转了一第一角度，而第三LED62c亦沿着第一LED 62a的R轴旋转了一第二角度，其大于该第一角度。因此虽然三LED 62a、62b、62c的几何中心线Z互相重迭，各LED 62a、62b、62c的发光曲面66朝向不同的方向，亦即各LED 62a、62b、62c的后侧面68并不互相平行，如图4所示。此外，LED 62a、62b、LED 62c分别具有一发光区域72、74、76，其中各发光区域72、74、76具有一发光角θ，其约为110°至120°。本说明书中一LED光源的发光角θ表示该光源所产生光线的散布角度，在发光角或发光区域内任何角度而距离光源某一距离的一点，至少有70％位于发光轴(即LED 62a的发光轴Y)上同一距离处的光线强度。亦即在发光区域或发光角θ的外距离光源某一距离处，在与光源的输出对称轴(即LED 62a的发光轴Y)上具有相同距离处的光线强度相较，其仅具有30％或更少的光线强度。由于第二与第三LED 62b、62c由第一LED 62a处旋转设置，因此发光区域74与76同样从发光区域72而旋转分布。然而，发光区域72、74、76会部分重迭，且发光区域72、74、76的各重迭部分的光线发光度较为增强。在优选实施例中，发光区域72的外缘平行延伸至入光面52a，而发光区域76的一外缘亦以另一方向平行延伸至入光面52a，亦即发光区域72、74、76的总和发光区域具有一约180°的总和发光角θ_S，而光源组62的总和发光角θ_S大于各第一LED 62a、第二LED 62b、第三LED62c的发光角θ。

关于邻近的光源组60，其同样包含有三个重迭的LED：第一LED 60a、第二LED 60b以及第三LED 60c，类似于第一、第二及第三LED 62a、62b、62c而设置。因此，位置最高的第一LED 60a旋转向光源组62而设置，且其发光区域78的一边缘平行延伸至入光面52a，使得第一LED 60a的发光区域78与第三LED 62c的发光区域76互相重迭，亦即相邻的光源组60与62的总和发光区域会互相重迭，增强了导光板52上位于光源组60、62之间区域的发光度。基于此情形，由于任两个相邻光源组58、60、62的发光区域皆有重迭，因此即使是本发明导光板52邻近于入光面52a的边缘处仍然能有均匀的亮度。

此外，入光面52a表面具有多个用来设置各光源组58、60、62的凹部52c。仍然以光源组62为例来说明，由于光源的发光曲面66为曲面且LED62a、62b、62c旋转排列，因此凹部52c同样沿着发光曲面66而弯曲，但具有一较发光曲面66更大的侧剖面面积。再者，由于系统50的背光模块应用于一要求尺寸较小的LCD装置中，因此堆迭的第一、第二及第三LED 62a、62b、62c的总高度相同或小于导光板52的厚度T。

请参考图5，其显示出本发明系统50的背光模块的空间亮度图。图中亮度约有1500尼特(nit)的三点表示三光源组58、60、62。由于导光板52上位于任两组光源组58、60、62之间的部分具有一增强的发光度，因此能明显减少萤火虫区域，其从导光板52的顶边缘(即入光面52a)算起只有0.3毫米宽度。

值得注意的是，每一光源组的光源可以有各种数量，而各光源组内光源的旋转角度亦可不同。例如图4所示的光源组60可选择性至包含有第一LED60a与第三LED 60c，而没有第二LED 60b，同时光源组62可只具有第三LED 62c与第一LED 62a或第二LED 62b。本发明的主要精神在于多个光源堆迭且部分重迭或完全重迭，并以旋转方式而设置，使得一光源组的总和发光区域与一相邻光源组的总和发光区域相重迭。然而，各光源的高度位置与旋转程度以及两相邻光源组之间距可依据导光板的设计与图案及所应用的显示器面板而有所不同。

图6为本发明第二实施例的一光源组62的放大示意图。为便于说明，图6中相似的元件将沿用图3所使用的元件符号。光源组62包含有三堆迭光源：第一LED 62a、第二LED 62b及第三LED 62c。然而，LED 62a、62b、62c部分重迭并且旋转朝向不同的方向。如图6所示，第一LED 62a的几何中心线Z_a(通过其几何中心)、第二LED 62b的几何中心线Z_b及第三LED 62c的几何中心线Z_c没有位于同一点上。换句话说，第一、第二及第三LED 62a、62b、62c的几何中心没有相重迭。因此LED 62a、62b、62c的发光面积可以产生位移，以对导光板52的发光度进行微调。

请参考图7至11，图7至11为本发明第三实施例的一具有背光模块100的系统的示意图。图8显示出背光模块100可包含于一显示装置102之中，例如一LCD装置，且被一耦合于背光模块100的控制器152所控制。再者，显示装置102可为各种电子装置(以符号104所标示)的一部分，例如为一膝上型电脑、一行动电话、一数码相机、一个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)、一桌上型电脑、一电视机、一车用显示器或一携带式DVD播放器。因此，显示装置102的使用者可透过控制器152来控制背光模块100。背光模块100包含有一导光板106以及多个光源。光源为LED，例如LED114、118、122，分别设于三个不同的光源基座116、120、124上，其中LED114、118、122优选为侧面发光式LED，而光源基座116、120、124为柔性印刷电路板(flexible printed board，FPC)。导光板106包含有一入光面108以及一出光面110。

请参考图9，其为一光源基座116、120、124与LED 114、118、122的放大示意图。光源基座116左侧的第一个LED 114对应于光源基座120上左侧的第一个LED 118与光源基座124上左侧的第一个LED 122，且此相对应的三LED 114、118、122形成一第一光源组144。类似地，第二LED 114、118、122形成一第二光源组146，以下以此类推。LED 114、118、122包含有一发光曲面114a、118a、122a以及一背侧面114b、118b、122b分别相对于发光曲面114a、118a、122a。LED 114、118、122旋转朝向不同的方向。在本实施例中，最下方的光源基座116上的各LED 114的背侧面114b没有平行于光源基座116的侧面116a，且和侧面116a具有一夹角γ₁₁₄；第一个LED 118的后侧面118b平行于光源基座120的侧面120a；而各LED 122的后侧面122b则和光源基座124的侧面124a皆具有一夹角γ₁₂₂。然而，根据不同图案的导光板106，所有LED 114的夹角γ₁₁₄可能有各种角度，而夹角γ₁₂₂亦可能不尽相同。再者，除了第一个LED 118的外，其他LED 118的后侧面118b仍然可能和侧面120a之间具有一大于0°的夹角。

此外，多个光源固定座112用来设置LED 114、118、122，其中每一光源固定座112对应于一光源组，例如光源组144。图10显示出图7所示的一光源固定座112的放大示意图。光源固定座112包含有两个突出部130、132以及一凹部128。凹部128具有一弯曲的侧面，用来设置具有发光曲面114a、118a、122a的LED 114、118、122。为了设置光源基座116、120、124上的LED 114、118、122，各突出部130、132可具有至少一沿着入光面108延伸且平行于发光面110的细缝口136。举例而言，光源基座120可设置于细缝口136之内且夹设于突出部130、132之间，使得设于其上的LED 118能被刚好固定于凹部128内。

另一方面，光源基座116可通过一黏胶或胶黏剂而被黏贴于光源固定座112的底面，以固定LED 114，同时光源基座124亦可被上下颠倒地黏贴于光源固定座112的顶面上，以将LED 122固定于凹部128之内。

另一种光源固定座的放大示意图示于图11中，其绘出了设置于导光板106的一角的光源固定座126。光源固定座126包含有两个突出部134与138凸出于导光板106的侧壁，朝向不同的方向。在本实施例中，突出部134垂直于凸出部138。此两个突出部134、138皆可选择性包含有一细缝口140、142，用来设置光源基座120。光源固定座126更包含有一凹部148，用来固定及设置光源。因此，一或多个LED能被设于凹部148内而从导光板106的角落发光，以调整发光度的均匀性。

相较于现有技术，本发明提供一包含有具旋转堆迭光源的背光模块的系统。因此，旋转设置的光源的发光区域会相重迭，以通过减少萤火虫区域而克服萤火虫现象，并增强亮度，以提供具有高均匀度与高亮度的发光性的背光模块。再者，由于使用LED当作光源，因此本发明背光模块能具有比现有技术中使用CCFL当作光源的背光模块具有更长的操作寿命。所以，本发明系统能提供一种具有低操作温度、低蓄电温度且能符合绿色环保产品要求的背光模块。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1、一种包含具有堆迭光源的背光模块的系统，其包含有：

导光板，包含有入光面；以及

至少一光源组，邻近设置于该导光板的一侧，该光源组包含有多个光源，沿着平行于该导光板的该入光面的一方向平行堆达设置。

2、如权利要求1所述的系统，其中该光源组的发光角度大于各该光源的发光角度。

3、如权利要求1所述的系统，其中各该光源包含有一垂直于该入光面的顶面，且该顶面具有一几何中心，而该光源的该几何中心互相重迭。

4、如权利要求1所述的系统，其中该背光模块包含有两个该光源组，并排设于该入光面，且一该光源组的总和发光区域部分重达于另一该光源组的总和发光区域。

5、如权利要求1所述的系统，其中各该光源包含有垂直于该入光面的顶面，且该光源沿着一平行于该顶面的法线的一轴线而旋转设置。

6、如权利要求1所述的系统，其中该导光板包含有凹部，用来设置该光源组。

7、如权利要求1所述的系统，其中各该光源固定于光源基座，且该导光板包含有至少一细缝口用来设置该光源基座。

8、如权利要求7所述的系统，其中该导光板还包含有至少一光源固定座用来设置该光源组，且该光源固定座包含有两个突出部以及设于该突出部之间的凹部，而该细缝口设于该突出部之内。

9、如权利要求1所述的系统，其中该系统还包含有：

包含有该背光模块的显示装置；以及

控制器，耦合于该背光模块，该控制器操作以用来控制该背光模块。

10、如权利要求9所述的系统，其中该系统还包含有电子装置，该电子装置包含有该显示装置，且该电子装置为膝上型电脑、行动电话、数码相机、个人数字助理、桌上型电脑、电视机、车用显示器或携带式DVD播放器。