CN101261389B - 背光模块及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光模块及其应用。此背光模块至少包括导光板，且此导光板至少包括：基板；以及至少两个导光组，设于基板的表面上，其中每一导光组包括多个导光结构，且每一导光组的导光结构上均设有至少一表面结构以供光出射，每一导光组的导光结构的表面结构不同于其他导光组的导光结构的表面结构，而使这些导光组分别提供互不相同的光型。

Description

背光模块及其应用

技术领域

本发明是有关于一种背光模块(Backlight Module)及其应用，且特别是有关于一种具有多重出光方向的背光模块，及其在液晶显示装置上的应用。

背景技术

一般的液晶显示装置中，其背光源的出光方向大都固定不变，且其光型(出光方向)分布维持在某些特定范围，如图1所示，导致液晶显示装置的功能僵化而缺少变化性，甚至影响动态呈现与对比等显示品质。

目前，为了使液晶显示装置的功能更具多样性，而开发出一种双向出光的背光单元。请参照图2，其是绘示一种传统双向出光的背光单元的装置示意图。双向出光的背光单元10具有两个导光组12与14，彼此上下叠置，而光学薄膜组24则叠设在导光组12的上方。导光组12与14的分别具有导光板20与22、光源16与18、以及反射片26与28，其中光源16与18分别设于导光板20与22的一侧边，反射片26与28则分别设于导光板20与22的相对另一侧。此背光单元10的两个导光组12与14可分别提供两个个范围的出光方向。然而，由于这样的双向出光的背光单元10不仅常有光型分布不对称、光透射率不佳以及制作加工复杂度高等缺点，此外由于其也仅能提供某两个范围的出光方向，仍无法提供足够多样化的影像显示功能，而难以满足市场上对显示装置的功能的众多需求。更由于导光组12与14为上下叠置，因此下层导光组14的出光会受到上层导光组12的出光的影响。

有鉴于一般液晶显示装置的背光源的出光方向的分布固定在某些特定范围，而造成液晶显示装置的应用受到相当的局限，因此亟需一种具有可调变出光分布的背光源，以使液晶显示装置具有更多样化的显示功能，来满足消费市场上对液晶显示装置的显示功能的需求。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种背光模块，可有效缩减背光模块的厚度，进一步可缩小液晶显示器等显示装置的尺寸。

本发明的另一目的是在提供一种背光模块，通过交错配置于特定位置设有不同几何形状的表面结构的导光结构所形成的导光板，可使背光模块达到预期需求的出光方向分布，以利多种显示技术的应用，可使显示器的功能更为灵活多变。

本发明的又一目的是在提供一种背光模块与显示装置，其出光方向分布具有可调变特性，而可应用在多重荧幕、3D显示、窄与广视角切换显示、扫描式与动态显示技术中。

本发明的再一目的是在提供一种显示装置，其背光模块提供可调变出光方向分布的背光源，可使显示装置具有多荧幕显示、3D显示、或窄与广视角切换显示等功能。另外，通过控制背光模块的各区光源的电源，可提供扫描式或动态显示效能，进一步使显示装置具有高品质的显示能力。

根据本发明的上述目的，提出一种背光模块，背光模块，至少包括：导光板，其中此导光板至少包括：基板；以及至少两个导光组，设于基板的表面上，其中每一导光组包括多个导光结构，且每一导光组的导光结构上均设有至少一表面结构以供光出射，每一导光组的这些导光结构的表面结构不同于其他导光组的导光结构的表面结构，而使这些导光组分别提供互不相同的一光型。

依照本发明一优选实施例，上述的背光模块还至少包括至少两个光源、以及至少两个光纤组，其中每一导光组对应于这些光源的一者与这些光纤组的一者，且这些光纤组分别设于导光组与光源之间，以使这些光源分别提供光予对应的导光组。

根据本发明的目的，提出一种显示装置，至少包括：背光模块，其中此背光模块至少包括：导光板，此导光板包括至少两个导光组，其中每一导光组包括多个导光结构，且每一导光组的所有导光结构上均设有至少一表面结构以供光出射，每一导光组的导光结构的表面结构不同于其他导光组的导光结构的表面结构，而使这些导光组分别提供互不相同的光型；以及显示面板，设于前述的背光模块之上。

依照本发明一优选实施例，上述的背光模块还包括：至少两个光源；以及至少两个光纤组，其中每一导光组对应于这些光源的一者与这些光纤组的一者，且这些光纤组分别设于导光组与光源之间，以使这些光源分别提供光予对应的导光组。此外，前述的光源均具有一独立电源。因此，本显示装置可为多重荧幕显示装置、3D显示装置、可切换视角范围的显示装置、扫描式显示装置或动态显示装置

通过改变导光组的导光结构上的表面结构，来设计导光结构的出光方向与出光位置，可使各导光组提供互异的光型。因此，可使显示装置具有更多样的功能。

附图说明

图1是绘示一般现行显示器的出光光型示意图。

图2是绘示一种传统双向出光的背光单元的装置示意图。

图3A是绘示依照本发明一优选实施例的一种背光模块的导光板的局部区域的立体示意图。

图3B是绘示依照本发明的其他优选实施例的背光模块的导光板的剖面示意图。

图4是绘示依照本发明一优选实施例的一种背光模块的导光板的光出射方向示意图。

图5A是绘示依照本发明一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。

图5B是绘示依照本发明一优选实施例的一种显示装置的背光模块的出光光型示意图。

图5C是绘示依照本发明一优选实施例的一种显示装置的背光模块的出光光型示意图。

图5D是绘示依照本发明另一优选实施例的一种显示装置的背光模块的出光光型示意图。

图5E是绘示依照本发明另一优选实施例的一种显示装置的背光模块的两个种导光结构及其对应出光光型的示意图。

图5F是绘示依照本发明另一优选实施例的一种显示装置的背光模块的出光光型示意图。

图6是绘示依照本发明另一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。

图7是绘示依照本发明又一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。

附图标记说明

10：背光单元            12：导光组

14：导光组              16：光源

18：光源                20：导光板

22：导光板              24：光学薄膜组

26：反射片              28：反射片

100：导光板             102：基板

104：导光结构           105：导光结构

106：导光结构           107：导光结构

108：高度               110：宽度

112：间隙               114：导光组

116：导光组             118：缺口

119：缺口               120：缺口

121：缺口                 122：出射光

124：出射光             126：光

128：光                 200：背光模块

202：导光组             204：导光组

206：导光结构           208：导光结构

210：光纤组             212：光纤组

214：出光方向           216：出光方向

218：表面结构           220：表面结构

222：出光光型           224：出光光型

226：出光光型           228：出光光型

230：出光光型           232：出光光型

234：光学薄膜组         236：显示面板

238：出射光             240：出射光

300：背光模块           302：导光组

304：导光组             306：光源组

308：光源组             310：出光方向

312：出光方向          400：背光模块

402：导光组            404：导光组

406：光纤组            408：光纤组

410：光纤组            412：光纤组

414：光源              416：光源

418：光源              420：光源

422：出光方向          424：出光方向

具体实施方式

本发明揭露一种背光模块及其应用，可提供具有调变特性的背光源，进而可增加显示装置的功能的多样性。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图3A至图7的图示。

请参照图3A，其绘示依照本发明一优选实施例的一种背光模块的导光板的局部区域的立体示意图。本发明的背光模块主要由导光板100与至少一光源(未绘示)所组成，而可应用于例如液晶显示装置中。导光板100主要包括基板102与至少两个导光组114与116所组成，其中基板102的主要功能用以固定导光组114与116，导光组114与116分别包括数个导光结构104与106，且导光组114的导光结构104与另一导光组116的导光结构106较佳配置呈交错排列。在本发明中，导光结构104与106可例如利用模压方式直接制作并固设在基板102的表面上。基板102可为薄膜结构，其中基板102的材料可选用可弯曲的材料，例如塑胶材料，其中塑胶材料可为聚对苯二甲酸乙两个酯(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等等。此外，基板102的材料亦可选用玻璃，或者一般的漫射反射片或银反射片等具有可反光性质的反射片。另一方面，导光结构104与106采用光纤材料，以利光的传导。在本发明中，相邻的导光结构104与106之间之间隙112优选小于约100μm，更优选地小于约50μm。在本发明的一优选实施例中，导光结构104与106的高度108均约为250μm，宽度110亦均约为250μm。在本发明中，背光模块更可选择性地设置扩散膜(未绘示)于导光板100之上，其中此扩散膜为各向异性扩散膜，可使背光模块的纵向的出光更为均匀。

由于本发明的导光结构104与106直接制作在基板102上，因此可制作出具微小尺寸的导光结构104与106，而使导光板100的尺寸缩小至微米级。相较于传统导光板，其尺寸为毫米级，本发明可有效微小化导光板100的尺寸，进而有利于多功能背光源的设计。

利用例如微加工方式在导光结构104与106的特定位置处的上表面和/或下表面上分别形成至少一网点结构或至少一缺口等表面结构，例如图3A所示的缺口118与120为设置于导光结构104与106的上表面，图3B为将缺口119、121或网点设置于导光结构105与107的下表面，亦可于上表面与下表面均设置缺口与网点；当然亦可一组导光结构如104的缺口或网点设置于上表面，另一组导光结构106的缺口或网点设置于下表面。由于导光结构104与106上的缺口118与120等表面结构会破坏原本光在导光结构104与106中传导的全反射条件，因而使进入并行进于导光结构104与106的光126与128得以从这些表面结构处射出导光结构104与106，而可由此对显示面提供光源。利用光于导光结构104与106的传导特性，本发明在不同导光组114与116的导光结构104与106上设置具不同几何形状的缺口118与120，由此将导光结构104与106的出射光122与124控制在不同的特定方向上，如图4所示。亦即，在本发明的导光板中，每一导光组的导光结构的出射光方向均不同于其他导光组的导光结构的出射光方向。在优选实施例中，导光组114中每一个导光结构104的出射光122的方向均相同，且导光组116中每一个导光结构106的出射光124的方向亦均相同。如此一来，这些导光组114与116可分别提供互不相同的光型，以符合其所应用的显示装置的各种功能需求。

一般而言，显示装置，例如液晶显示装置，主要由下方的背光模块以及设于背光模块之上的显示面板所组成。因此，通过适当配置如上述的具不同光型的导光组，可形成具特殊功能的背光模块，进而使此类显示装置具有多样化功能。举例而言，请参照图5A，其是绘示依照本发明一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。在此显示装置的背光模块200中，其导光板包括至少两个导光组202与204，其中导光组202与204分别由数个导光结构206与208所组成，且导光结构206与208互相交错排列。每一个导光结构206均分别设有至少一表面结构218，且每一个导光结构208亦分别设有至少一表面结构220，其中表面结构218与220可为缺口或网点结构，且表面结构218的几何形状与表面结构220的几何形状不同，由此使导光结构206与208具有不同的出光方向214与216，进而使导光组202与204产生不同的光型。在本优选实施例中，导光组202与204可分别具有光源，亦可共用光源，其中若使用不同光源时，这些光源可具有独立电源或共用电源。此外，背光模块200更具有至少两个光纤组210与212，分别对应于导光组202与204。从光源所射出的光分别经由光纤组210与212而将光传导至导光组202的导光结构206与导光组204的导光结构208。在本发明中，光源较佳可采用发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。

透过设计导光结构206的表面结构218与导光结构208的表面结构220的几何形状，可控制导光组202与204的出光光型，而使显示装置具有不同的功能。例如，当导光组202的出光光型222的角度介于约30°至约45°之间，且另一导光组204的出光光型224的角度介于约-30°至约-45°之间时，如图5B所示，显示装置具有两个组不同方向的出射光238与240而可具有双荧幕功能，其中此两个荧幕可显示不同画面，如5C图所示。其中，显示装置包括背光模块200、以及叠设在背光模块200之上的显示面板236，且背光模块200更具有光学薄膜组234，以增进背光模块200的发光效果。在本发明的其他实施例中，可提供两个以上的导光组，而可使显示装置具多重荧幕的显示功能。

另一实施运用方面，若为2.2英寸显示装置，且最适观赏距离30公分为例，当导光组202的出光光型226的角度介于约6°至约7°之间，且另一导光组204的出光光型228的角度介于约-6°至约-7°之间时，如图5D所示，出光光型226与出光光型228分别进入观赏者的右眼与左眼，此时因左眼与右眼观赏到不同的显示画面，使观赏者认为显示画面具有3D立体效果，可使显示装置可具有3D显示功能。

在其他优选实施例中，导光组202与204分别具有对应的光源，且这些光源具有独立的电源。通过设计导光组202的导光结构206的表面结构218与导光组204的导光结构208的表面结构220的几何形状，例如表面结构218的几何结构由数个平面所构成，而表面结构220的几何结构由弧面所构成，如图5E所示，而使导光组202的出光光型230的范围窄于导光组204的出光光型232的范围，如图5F所示。如此一来，通过控制导光组202与204的对应光源的电源的开与关，可切换显示装置的视角范围，而使显示装置具有切换不同视角的显示功能。例如，当开启导光组202的对应光源的电源，而关闭导光组204的对应光源的电源时，显示装置的荧幕处于窄视角显示状态；另一方面，当关闭导光组202的对应光源的电源，且开启导光组204的对应光源的电源时，显示装置的荧幕处于宽视角显示状态。

请参照图6，其是绘示依照本发明另一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。背光模块300的导光板具有两个导光组302与304，且导光组302与304分别具有对应的光源组306与308，而光源组306的光源独立于与光源组308的光源，以分别提供光予导光组302与304。透过设计导光组302与304的导光结构的表面结构，而使导光组302与304分别具有不同的出光方向310与312。因此，通过独立控制光源组306与308的电源的开与关，可分别控制各个光源组306与308的亮暗，达成出光方向分布的调变。

请参照图7，其是绘示依照本发明又一优选实施例的一种显示装置的背光模块的导光组的配置示意图。在本发明中，背光模块400的导光组402以及404可分别对应于至少两个组光纤组406与410以及光纤组408与412，其中这些光纤组406、410、408与412均分别对应于独立的光源414、416、418与420。同样地，透过设计导光组402与404的导光结构的表面结构，而使导光组402与404分别具有不同的出光方向422与424。另外，通过独立控制光源414、416、418与420的电源的开与关，可分别控制各光源414、416、418与420的亮暗。由于此实施例分成更多可分别控制亮暗的区域，因此可提供分区亮暗扫描的效果。故，本实施例的背光模块400相当适用于作为扫描式背光单元或动态背光单元，且提升动态对比与动态影像品质的能力更为优异，有助于改善动态对比，进一步大幅提升动态影像品质，而可获得优良显示品质的显示装置。

由上述本发明优选实施例可知，本发明的优点就是因为使用外观形状如光纤纤维形状的导光结构，可提供具有微小间隙的导光板结构，因此可缩短背光模块所需的混光距离，而可有效缩减背光模块的厚度，进一步达到缩小显示装置的尺寸的目的。

由上述本发明优选实施例可知，本发明的另一优点就是因为本发明的背光模块的导光板的制作，通过交错配置于特定位置设有几何形状缺口的导光结构，因此可使背光模块达到预期需求的出光方向分布，而有利于各种显示技术的应用，因此可使显示器的功能更为灵活多变。

由上述本发明优选实施例可知，本发明的又一优点就是因为本发明的背光模块的出光方向分布具有可调变特性，因此可应用在多重荧幕、3D显示、窄与广视角切换显示、扫描式与动态显示技术中，而可提供显示装置多样化的显示功能。

由上述本发明优选实施例可知，本发明的再一优点就是因为本发明的显示装置中，其背光模块提供可调变出光方向分布的背光源，可使显示装置具有双荧幕显示、3D显示、或窄与广视角切换显示等功能。另外，通过控制背光模块的各区光源的电源，可提供扫描式或动态显示效能，进一步达到提高显示装置的显示品质的目的。

虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (22)

1.一种背光模块，至少包括：

导光板，至少包括：

基板；以及

至少两个导光组，设于该基板的表面上，其中每一这些导光组包括多个导光结构，且每一这些导光组的这些导光结构上均设有至少一表面结构以供光出射，每一这些导光组的这些导光结构的该表面结构不同于其他这些导光组的这些导光结构的该表面结构，而使这些导光组分别提供互不相同的出光光型。

2.如权利要求1所述的背光模块，其中该基板为具有可反光性质的反射片。

3.如权利要求1所述的背光模块，其中每一这些导光组的这些导光结构与其他的这些导光组的这些导光结构交错排列。

4.如权利要求1所述的背光模块，其中每一这些导光结构的该表面结构为缺口或网点结构。

5.如权利要求1所述的背光模块，其中这些表面结构设置于这些导光结构的上表面和/或下表面。

6.如权利要求1所述的背光模块，还包括至少一光源、以及至少两个光纤组分别设于这些导光组与该光源之间，以提供光予该导光板的这些导光组。

7.如权利要求1所述的背光模块，还至少包括至少两个光源、以及至少两个光纤组，其中每一这些导光组对应于这些光源的一者与这些光纤组的一者，且这些光纤组分别设于对应的这些导光组与这些光源之间，以使这些光源分别提供光予这些导光组。

8.如权利要求1所述的背光模块，还至少包括多个光源、以及多个光纤组，其中每一这些导光组对应于这些光源的至少两者与这些光纤组的至少两者，且这些光纤组分别设于对应的这些导光组与这些光源之间，以使这些光源分别提供光予这些导光组。

9.一种显示装置，至少包括：

背光模块，至少包括：

导光板，至少包括：

基板；以及

至少两个导光组，设于该基板的表面上，其中每一这些导光组包括多个导光结构，且每一这些导光组的这些导光结构上均设有至少一表面结构以供光出射，每一这些导光组的这些导光结构的该表面结构不同于其他这些导光组的这些导光结构的该表面结构，而使这些导光组分别提供互不相同的出光光型；以及

显示面板，设于该背光模块之上。

10.如权利要求9所述的显示装置，其中该基板为具有可反光性质的反射片。

11.如权利要求9所述的显示装置，其中每一这些导光组的这些导光结构与其他的这些导光组的这些导光结构交错排列。

12.如权利要求9所述的显示装置，其中每一这些导光结构的该表面结构为缺口或网点结构。

13.如权利要求9所述的显示装置，其中这些表面结构设置于这些导光结构的上表面和/或下表面。

14.如权利要求9所述的显示装置，其中该显示面板为液晶显示面板。

15.如权利要求9所述的显示装置，其中该背光模块还包括：

至少一光源；以及

至少两个光纤组，分别设于这些导光组与该光源之间，以提供光予该导光板的这些导光组。

16.如权利要求15所述的显示装置，其中这些导光组的一者的该光型的角度介于30°至45°之间，且这些导光组的另一者的该光型的角度介于-30°至-45°之间。

17.如权利要求15所述的显示装置，其中这些导光组的一者的该光型的角度介于6°至7°之间，且这些导光组的另一者的该光型的角度介于-6°至-7°之间。

18.如权利要求9所述的显示装置，其中该背光模块还包括：

至少两个光源；以及

至少两个光纤组，其中每一这些导光组对应于这些光源的一者与这些光纤组的一者，且这些光纤组分别设于这些导光组与这些光源之间，以使这些光源分别提供光予这些导光组。

19.如权利要求18所述的显示装置，其中该显示装置为多重荧幕显示装置、3D显示装置、可切换视角范围的显示装置、扫描式显示装置或动态显示装置。

20.如权利要求19所述的显示装置，其中于该多重荧幕显示装置中，这些导光组的一者的该光型的角度介于30°至45°之间，且这些导光组的另一者的该光型的角度介于-30°至-45°之间。

21.如权利要求19所述的显示装置，其中于该3D显示装置中，这些导光组的一者的该光型的角度介于6°至7°之间，且这些导光组的另一者的该光型的角度介于-6°至-7°之间。

22.如权利要求19所述的显示装置，其中于该可切换视角范围的显示装置中，这些导光组的一者的该光型的范围大于这些导光组的另一者的该光型的范围。

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