CN101493605B - 背光模块、液晶显示模块以及液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种背光模块，包括第一光学板、第二光学板以及光源组，其中第一光学板具有第一凹凸结构面，而第二光学板具有第二凹凸结构面。第二光学板配置于第一光学板上方，而第一凹凸结构面与第二凹凸结构面互相背对，且光源组配置于第一凹凸结构面下方。此背光模块的厚度较小且可应用于液晶显示模块以及液晶显示器中。

Description

背光模块、液晶显示模块以及液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种背光模块，且尤其涉及一种厚度较小的背光模块及应用此背光模块的液晶显示模块及液晶显示器。

背景技术

随着电子产业日益发达，平面显示器已将阴极射线管显示器淘汰，成为目前的主流。在平面显示器中，又以液晶显示器的技术最为成熟且普及化。然而，由于液晶显示器的液晶显示面板本身无法发光，故在液晶显示面板下方必须提供背光模块以提供光源，进而达到显示的功能。

图1是一种现有的背光模块的剖示图。参照图1，背光模块100包括光源组110、扩散板120、光学膜片组130以及固定框140，其中固定框140固定光源组110、扩散板120以及光学膜片组130。光源组110配置于扩散板120下方，并位于固定框140与扩散板120之间，而光源组110所发出的光线经过扩散板120及光学膜片组140后形成均匀的面光源。

由于现有扩散板的扩散效果有限，因此光源组需与扩散板间隔一段相当大的距离，以避免进入扩散板的光线过于集中而使由扩散板出射的面光源不均匀。如此一来，就导致背光模块的厚度无法减小，而造成液晶显示器无法符合薄型化的要求。

发明内容

本发明提出的一种背光模块包括第一光学板、第二光学板以及光源组，其中第一光学板具有第一凹凸结构面，而第二光学板具有第二凹凸结构面。第二光学板配置于第一光学板上方，而第一凹凸结构面与第二凹凸结构面互相背对，且光源组配置于第一凹凸结构面下方，其中所述第一光学板的光折射率小于所述第二光学板的光折射率。

在上述背光模块的实施例中，第二凹凸结构面的每个突起部分的截面形状为第二三角形，各第二三角形的底角大于0度而小于或等于5度。

在上述背光模块的实施例中，第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

在上述背光模块的实施例中，第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，而第二凹凸结构面的每个突起部分的截面形状为第二三角形。各第一三角形的底角大于或等于14度且可小于21度，而各第二三角形的底角大于0度而小于或等于5度。

在上述背光模块的实施例中，第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各第一三角形的底角大于或等于14度且可小于21度。

在上述背光模块的实施例中，背光模块还包括外框，用于支撑第一光学板、第二光学板与光源组，且光源组位于第一光学板与外框之间。

在上述背光模块的实施例中，背光模块还包括至少一增光膜片，配置于第二凹凸结构面。

在上述背光模块的实施例中，背光模块还包括至少一扩散膜片，配置于第二凹凸结构面。

本发明提出的一种液晶显示模块，包括上述背光模块以及液晶显示面板，且液晶显示面板配置于背光模块的第二凹凸结构面上方。

本发明提出的一种液晶显示器，包括上述背光模块以及液晶显示面板，且液晶显示面板配置于背光模块的第二凹凸结构面上方。

本发明的背光模块、液晶显示模块以及液晶显示器中，背光模块因具有第一凹凸结构面，因此对通过的光线有更好的扩散效果。如此可使光源与第一光学板的距离更接近，以减低背光模块、液晶显示模块以及液晶显示器的厚度。此外，背光模块因具有第二凹凸结构面，因此对通过的光线有更好的增亮效果。。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是一种现有的背光模块的剖示图；

图2为本发明实施例的背光模块的剖面图；

图3为图2的背光模块中第二光学板的局部放大图；

图4为图2的背光模块中第一光学板的局部放大图；

图5A至图5D为模拟光线通过如图3的第二光学板时在各种θ1与α2的条件下第二光学板的法线方向上的光强度分布表；

图6为模拟光线通过如图4的第一光学板时在各种θ1与α1的条件下第一光学板的法线方向上的光强度分布表；

图7示出本发明实施例的液晶显示模块的示意图；

图8示出本发明实施例的液晶显示器的示意图。

具体实施方式

图2为本发明实施例的背光模块的剖面图，图3为图2的背光模块中第二光学板的局部放大图，图4为图2的背光模块中第一光学板的局部放大图。参照图2，背光模块200包括第一光学板210、第二光学板220以及光源组230，其中第一光学板210具有第一凹凸结构面212，而第二光学板220具有第二凹凸结构面222。

接续上述，第二光学板220平行地配置于第一光学板210上方。第一凹凸结构面212与第二凹凸结构面222互相背对，也就是说，第一光学板210是以第一凹凸结构面212朝下的方式配置，而第二光学板220是以第二凹凸结构面222朝上的方式配置。第一光学板210及第二光学板220的材料例如是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或其它适当材料。此外，光源组230例如是多根的冷阴极荧光灯管。

参照图3及图4，其中示出光线通过第一光学板210以及第二光学板220的光路，其中入射角θ1为光线进入第一光学板210时的行进方向与第一光学板210的法线方向的夹角，而出射角θ1’为光线离开第一光学板210时的行进方向与第一光学板210的法线方向的夹角。另外，入射角θ2为光线进入第二光学板220时的行进方向与第二光学板220的法线方向的夹角，而出射角θ2’为光线离开第二光学板220时的行进方向与第二光学板220的法线方向的夹角，因第一光学板210与第二光学板220互相平行地配置，故两基板也会有相同的法线方向，因而理论上对光源230所发出的单一光线而言，其出射角θ1，等于入射角θ2。此外，在此亦假设空间240中充满空气，且第一光学板210与第二光学板220的光折射率大于空气。

接续上述，由光源组230所发出的光线会被第一凹凸结构面212折射而发散。也就是说，光线若以入射角θ1进入第一光学板210，在通过第一光学板210后，光线的出射角θ1’会大于入射角θ1。接着，光线离开第一光学板210而进入空间240。然后，光线由空间240进入第二光学板220，而在光线由空间240进入第二光学板220时，由于第二光学板220的光折射率大于空气，因此第二光学板220会对光线产生集中的效果，也就是说，第二光学板220会使光线的行进方向更平行于第二光学板220的法线方向。接着，光线从第二凹凸结构面222射出。通过第二凹凸结构面222的作用，可以对光线产生再次集中的效果，而使光线的出射角θ2’小于光线的入射角θ2。因此，大部分的光线都会以较为平行于第二光学板220的法线的方向(也就是人眼观测的方向)射出、使人眼感到较高的亮度而达到增亮的效果。

参照图2，由于本实施例的背光模块200的第一光学板210具有第一凹凸结构面212，因此可先对通过的光线产生较佳的扩散效果。换句话说，即使缩短光源组230与第一光学板210之间的距离，光源组230所产生的光线可通过第一光学板210的扩散作用而转换为均匀的面光源，因此可减少背光模块200的厚度。此外，如前段所述第二光学板220具有第二凹凸结构面222，因此可使先经由第一光学板210分散的面光源的光线再偏折使其更平行于第二光学板220的法线的方向射出、增加观测方向上的亮度而增加光源组230的使用效能。如此，便可提供既均匀分散又能维持一定高亮度的面光源。

在本实施例中，可使第一光学板210的光折射率小于第二光学板220的折射率，例如第一光学板210的材料使用光折射率为1.33的玻璃，而第二光学板220的材料使用光折射率为1.5的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，而空气的光折射率为1。

参照图3与图4，第一凹凸结构面212上的各凹陷部分的截面，以及第二凹凸结构面222上的各突起部分的截面可为三角形。需说明的是，在此所述的三角形是指第一凹凸结构面212的各凹陷部分相对于原始平面的截面形状，或是第二凹凸结构面222的各突起部分相对于原始平面的截面形状，因此剖面图中并不会看到三角形所对应的底边。举例来说，第一凹凸结构面212上的各凹陷部分与第二凹凸结构面222上的各突起部分都可以是圆锥状、角锥状或是长条棱状。在本实施例中，第一凹凸结构面212上的各凹陷部分的截面为第一三角形214，且第一三角形214的底角为α1，而第二凹凸结构面222上的各突起部分的截面为第二三角形224，且第二三角形224的底角为α2。

图5A至图5D为仿真背光模块200使用光源组230所发出的光线通过如图3及图4的第一及第二光学板时，在各种α1固定的情况下，依各θ1与α2的条件在第一及第二光学板的法线方向上观测得的相对光强度分布表，图6为仿真背光模块200使用光源组230所发出的光线通过如图3及图4的第一及第二光学板时，在α2固定的情况下，依各θ1与α1的条件下在第一及第二光学板的法线方向上的相对光强度分布表。在图5A至图5D中，底角α1分别设为7度、8度、9度及15度，而在图6中，底角α2设为5度，且图5A至图5D与图6中光强度均以0到1的数字表示最强与最弱的相对值。

参照图3及图5A至图5D，光源组230所发出的光线会以各种不同的入射角θ1射入第一光学板210，故图5A至图5D中每一对应θ1的光强度均可视为均匀辐射的点光源(例如冷阴极荧光灯管)在与光学板的法线方向呈夹角为θ1的各对应方向上所发出的光线最后为观测者(例如人眼)所观测得的光强度，而若要使原来的点光源的辐射光线在离开第二光学板220出射时可成为均匀的面光源，则在入射角θ1逐渐增大时，离开第二光学板220的出射光强度应逐渐减弱或呈现连续性的趋势变化。换句话说，入射角θ1的绝对值由0度开始增加时，出射光在法线的光强度的变化应为连续性的递减。然而，由图5A的光强度分布表中可看出，若底角α2等于5度，在入射角θ1为5度时出射光强度为0.996，而出射光强度在入射角θ1为10度时反增加为1.000，但在入射角θ1为15度时，出射光强度又减弱为0.997。也就是说，在入射角θ1为10度时，出射光强度产生趋势反转而大于入射角θ1为5度及入射角θ1为15度时的光强度而造成面光源的不均匀。值得注意的是，由图5A至5D中可看出在底角α1为7、8及9度时，光强度均在底角α2为5度时产生不均匀的趋势反转现象，而在底角α1为15度时，底角α2在6度时才会产生上述的不均匀的趋势反转现象，因此，可得知将底角α2限制于小于等于5度有机会不发生光强度趋势反转现象而提供均匀的面光源。

接着，参照图4及图6，此时即设定底角α2为6度，由图6的光强度分布表中可看出，在第一三角形的底角α1小于14度时亦会发生如上所述的出射光强度不均匀的现象，因此除限制底角α2为大于0度且小于等于5度外，可再限制底角α1为大于14度且小于90度以减少扩散不均匀的现象而得到较佳的扩散效果并提供均匀的面光源。

除此之外，从图6的光强度分布表亦可看出，若底角α1大于21度，则出射光在入射角θ1的绝对值大于等于60度时，会发生全反射的现象，而造成入射光无法由第一光学板射出210。然而，在底角α1小于21度时，出射光在入射角的绝对值大于65度时才发生全反射，因此，可进一步将底角α1的范围限制在小于21度，以更有效的利用光源。

虽然，本实施例分别采用光折射率为1.33的玻璃及光折射率为1.5的PMMA作为第一光学板210及第二光学板220的材料，但本领域技术人员，亦可依照本发明的教导，选择采用适合其应用场所的材料或其组合，达到与本实施例相同的功能，再通过本发明的教导而评估而得适当的光学板折射率及底角角度等参数而达到与本实施例相近的功效。

参照图2，为使背光模块200可产生更均匀的面光源，可在第一光学板210的第二凹凸结构面222上选择性地配置光学膜片250，其中光学膜片250例如是增光膜片、扩散膜片、其它适当光学膜片或是这些光学膜片的组合。此外，本实施例的背光模块200还可具有外框260，而外框260用于支撑第一光学板210、第二光学板220与光源组230，且光源组230位于第一光学板210与外框260之间，而光学膜片250则位于外框与第一光学板210之间。

图7示出本发明实施例的液晶显示模块的示意图。参照图7，本实施例的液晶显示模块300主要包括液晶显示面板310以及背光模块320。其中，背光模块320可以是上述的背光模块200或是其它具有本发明的特征的背光模块。背光模块320配置于液晶显示面板310的一侧，并且提供液晶显示面板310所需的面光源，而让液晶显示模块300得以显示影像。

为了使背光模块320固定于液晶显示面板310的一侧，同时保护背光模块320及液晶显示面板310，液晶显示模块300可还包括上框架330。液晶显示面板310配置于上框架330与背光模块320的外框340之间，其中外框340即图2中的外框260。上框架330与外框340例如用锁固构件(如螺丝或铆钉)锁固或紧配的方式结合，以将液晶显示面板310与背光模块320固设于液晶显示模块300内。液晶显示面板310与背光模块320之间还可通过外框340而保持适当间距。

图8示出本发明实施例的液晶显示器的示意图。参照图8，本实施例的液晶显示器400包括液晶显示面板410以及背光模块420。其中，背光模块420可以是上述的背光模块200或是其它具有本发明的特征的背光模块。背光模块420配置于液晶显示面板410的一侧，并且适于提供液晶显示面板410所需的面光源，而让液晶显示器400能够显示影像。

值得注意的是，前述的液晶显示器400乃是指已可提供给消费者的完整的显示器产品，例如液晶电视、液晶监视器或是其它供消费者使用的显示器。前述的液晶显示模块300(参照图7)则是指液晶显示面板310与背光模块320结合后的半成品，其适于装设在例如手机、个人数字助理、笔记型计算机、液晶电视及液晶监视器等各类电子产品内。因此，有别于液晶显示模块300，液晶显示器400除了包括液晶显示面板410与背光模块420之外，还包括用来包装液晶显示面板410与背光模块420的外壳构件430，以及扬声器或是影像译码装置(未示出)，例如模拟/数字转换器、影音译码器(Video Decoder)、信号接收器或其它可用于影像译码的装置。

综上所述，本发明至少具有以下优点：

本发明的背光模块因具有第一凹凸结构面，因此对通过的光线有更好的扩散效果，如此可使光源与第一光学板的距离更接近，以减低背光模块及应用此背光模块的液晶显示模块与液晶显示器的厚度。

第二光学板上具有第二凹凸结构面，可使出射光集中由垂直第二光学板的方向射出，以增加亮度、提高光线的使用效率。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种背光模块，包括：

第一光学板，其具有第一凹凸结构面；

第二光学板，其具有第二凹凸结构面，所述第二光学板配置于所述第一光学板上方，且所述第一凹凸结构面与所述第二凹凸结构面互相背对；以及

光源组，配置于所述第一凹凸结构面下方，其中所述第一光学板的光折射率小于所述第二光学板的光折射率。

2.如权利要求1所述的背光模块，其中所述第二凹凸结构面的每个突起部分的截面形状为第二三角形，各所述第二三角形的底角大于0度而小于或等于5度。

3.如权利要求1所述的背光模块，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

4.如权利要求2所述的背光模块，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

5.如权利要求3所述的背光模块，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

6.如权利要求4所述的背光模块，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

7.一种液晶显示模块，包括：

背光模块，包括：

第一光学板，其具有第一凹凸结构面；

第二光学板，其具有第二凹凸结构面，所述第二光学板配置于所述第一光学板上方，且所述第一凹凸结构面与所述第二凹凸结构面互相背对；

光源组，配置于所述第一凹凸结构面下方；以及

液晶显示面板，配置于所述第二凹凸结构面上方，其中所述第一光学板的光折射率小于所述第二光学板的光折射率。

8.如权利要求7所述的液晶显示模块，其中所述第二凹凸结构面的每个突起部分的截面形状为第二三角形，各所述第二三角形的底角大于0度而小于或等于5度。

9.如权利要求7所述的液晶显示模块，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

10.如权利要求8所述的液晶显示模块，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

11.如权利要求9所述的液晶显示模块，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

12.如权利要求10所述的液晶显示模块，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

13.一种液晶显示器，包括：

背光模块，包括：

第一光学板，其具有第一凹凸结构面；

第二光学板，其具有第二凹凸结构面，所述第二光学板配置于所述第一光学板上方，且所述第一凹凸结构面与所述第二凹凸结构面互相背对；

光源组，配置于所述第一凹凸结构面下方；以及

液晶显示面板，配置于所述第二凹凸结构面上方，其中所述第一光学板的光折射率小于所述第二光学板的光折射率。

14.如权利要求13所述的液晶显示器，其中所述第二凹凸结构面的每个突起部分的截面形状为第二三角形，各所述第二三角形的底角大于0度而小于或等于5度。

15.如权利要求13所述的液晶显示器，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

16.如权利要求14所述的液晶显示器，其中所述第一凹凸结构面的每个凹陷部分的截面形状为第一三角形，各所述第一三角形的底角大于或等于14度而小于90度。

17.如权利要求15所述的液晶显示器，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

18.如权利要求16所述的液晶显示器，其中各所述第一三角形的底角小于或等于21度。

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