CN101865387A - 背光模块以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种背光模块以及液晶显示装置。液晶显示装置包括一背光模块以及一液晶显示面板。背光模块包括一导光板、一电路板、多个发光元件以及一反射罩。其中，反射罩包括一侧墙、一上板、一上板、一下板以及多个第一反射结构。其中侧墙具有对应于上述多个发光元件的多个开孔。各发光元件发出的光线适于被所对应的第一反射结构反射至侧墙上，再由侧墙反射至导光板的光入射面而进入导光板。

Description

背光模块以及液晶显示装置

技术领域

本发明是有关于一种背光模块以及显示装置，且特别是有关于一种背光模块以及应用其的液晶显示装置。

背景技术

一般而言，液晶显示器具有一液晶显示面板(liquid crystal display panel)及一背光模块(backlight module)，其中背光模块配置于液晶显示面板的背面，并提供液晶显示面板所需的面光源。依据发光元件的配置位置，背光模块可分为直下式背光模块(direct type backlight module)与侧边入光式背光模块(side type backlight module)，其中侧边入光式背光模块是利用导光板(lightguide plate)导引配置于导光板一侧的发光元件所发出的光，来提供液晶显示面板所需的面光源。

就采用发光二极管(light emitting diode，LED)作为发光元件的侧边入光式背光模块而言，在导光板一侧的入光面旁会配置有呈直线排列且彼此保持间距的多个发光二极管。这些发光二极管分别发出多道光束，其经由导光板的入光面进入导光板。由于发光二极管具有较高的指向性(directivity)，亦即其具有有限的出光角度范围，因此导光板于靠近发光二极管且落在出光角度范围内的区域会形成亮区，而在出光角度范围外的区域会形成暗区。这些亮区与暗区会导致导光板所提供的面光源不均匀，即所谓的热点(hot spot)现象。值得注意的是，近年来随着发光二极管的功率不断提升，因此配置于导光板的入光面一侧的发光二极管的数量可以较少。然而，当发光二极管的数量减少时，相邻两发光二极管的间距便会增大，这会导致暗区的面积变大，亦即使热点现象更严重，进而使面光源更加不均匀。

传统解决热点现象的作法是在导光板入光处制作微结构，或于发光二极管出光面加上透镜以改变光型。但在导光板入光处的微结构须以射出成形的方式来制作，因此，对于厚度2mm以上的导光板将不具量产性。此外，于发光二极管出光面加上透镜则会提高发光二极管的封装复杂度，降低背光模块的组装良率，并导致生产成本的增加。

发明内容

本发明提供一种背光模块，可改善导光板所提供的面光源的均匀性。

本发明提供一种液晶显示装置，应用前述背光模块，可改善因导光板所提供的面光源不均匀而产生的热点现象。

本发明提出一种背光模块，包括一导光板、一电路板、多个发光元件以及一反射罩。其中，导光板具有一光入射面。电路板设置于导光板的光入射面旁。上述多个发光元件沿电路板的一长度方向间隔地设置于电路板上。反射罩则设置于导光板的光入射面与电路板之间。另外，反射罩包括一侧墙、一上板、一下板以及多个第一反射结构。其中侧墙具有对应于上述多个发光元件的多个开孔。上板沿着电路板的长度方向设置并且连接侧墙的一侧，上板朝向远离侧墙的方向延伸。下板与上板相对并且连接侧墙的另一侧，下板朝向远离侧墙的方向延伸。另外，上述多个第一反射结构则设置于上板以及下板中的至少一个上，并且位于导光板的光入射面与侧墙之间，其中各发光元件发出的部分光线适于被所对应的第一反射结构反射至侧墙上，再由侧墙反射至导光板的光入射面而进入导光板。

本发明另外提出一种液晶显示装置，包括上述的背光模块以及一液晶显示面板。其中液晶显示面板对应于导光板的一光出射面设置，各发光元件发出的光线由光出射面离开导光板而到达液晶显示面板。

在本发明的一实施例中，上述各第一反射结构包括具有多个反射斜面的一凸起。

在本发明的一实施例中，上述各第一反射结构包括具有一反射曲面的一凸起。

在本发明的一实施例中，上述反射罩由一金属板件冲压而成。

在本发明的一实施例中，上述反射罩更包括多个第二反射结构，设置于侧墙上并且朝向电路板凹陷，各第二反射结构适于将所对应的光线反射至导光板的光入射面。

在本发明的一实施例中，上述第二反射结构与上述多个发光元件沿着电路板的长度方向交替排列。

在本发明的一实施例中，上述各第二反射结构包括具有多个反射斜面的一凹洞。

在本发明的一实施例中，上述各第二反射结构包括具有一反射曲面的一凹洞。

基于上述，本发明利用第一反射结构将发光元件发出的一部分光线引导至反射罩的侧墙上，并通过侧墙将光线再反射至导光板的光入射面(例如通过侧墙上的第二反射结构)，以改善导光板所提供的面光源的均匀性，减轻或消除液晶显示装置的热点现象。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的液晶显示装置的示意图。

图2A为本发明一实施例的背光模块的斜视图。

图2B为图2A实施例的背光模块的侧视图。

图3A为图2A实施例的背光模块的另一斜视图。

图3B为图3A实施例的背光模块的俯视图。

图4A为现有的导光板的出光面俯视图。

图4B为图3B实施例的导光板的出光面俯视图。

图4C为图7实施例的导光板的出光面侧俯视图。

图5A为图4A的导光板的亮度分析结果图。

图5B为图4B的导光板的亮度分析结果图。

图5C为图4C的导光板的亮度分析结果图。

图6A～图6D为本发明实施例的第一反射结构的俯视图。

图7为本发明另一实施例的背光模块的斜视图。

图8A为本发明一实施例的第二反射结构的正视图。

图8B为图8A实施例的第二反射结构的侧视图。

图9A～图9D为本发明实施例的第二反射结构的正视图。

附图标号：

100：液晶显示装置

102、702：背光模块

104：液晶显示面板

106：光出射面

108：背光模块的光线

202：导光板

204：电路板

206：发光元件

208：反射罩

210：光入射面

212：侧墙

214：上板

216：下板

218：第一反射结构

220：开孔

302：第一反射结构反射的光线

304：暗区

704：第二反射结构

w：第一反射结构的宽度

h：第一反射结构的高度

d：反射曲面的凹洞深度

具体实施方式

图1为本发明一实施例的液晶显示装置的示意图。请参照图1，液晶显示装置100包括背光模块102与液晶显示面板104。其中液晶显示面板104配置于背光模块102的光出射面106的一侧，以接收来自背光模块102的光线108，进而达到显示的功能。

详细来说，图1的背光模块102可如图2A与图2B所示。图2A为本发明一实施例的背光模块102的斜视图。图2B为图2A实施例的背光模块102的侧视图。请同时参照图2A与图2B，背光模块102包括导光板202、电路板204、多个发光元件206以及反射罩208。其中导光板202具有一光入射面210，而反射罩208设置于导光板202的光入射面210与电路板204之间。此反射罩208的制造方式可由金属板件冲压而成。电路板204设置于导光板202的光入射面210旁，而上述多个发光元件206则沿电路板204的长度方向间隔地设置于电路板204上。

在本实施例中，反射罩208包括一侧墙212、一上板214、一下板216以及多个第一反射结构218。其中侧墙212具有对应于发光元件206的多个开孔220，使发光元件206可透过对应的开孔220朝导光板202发光。上板214沿着电路板204的长度方向设置并且连接侧墙212的一侧，上板214朝向远离侧墙212的方向延伸。下板216与上板214相对并且连接侧墙212的另一侧，下板216朝向远离侧墙212的方向延伸。另外，多个第一反射结构218则设置于上板214以及下板216上，并且位于导光板202的光入射面210与侧墙212之间。

当发光元件206透过对应的开孔220朝导光板202发光时，一部份的光将受到第一反射结构218的阻挡而被反射至侧墙212上，然后再被侧墙212反射至导光板202的光入射面210而进入导光板202，另外，其它部分的光则直接由光入射面210进入于导光板202内。如此一来，发光元件206发出的光线302，在导光板202内传导后，便可由光出射面106离开导光板202，并进入液晶显示面板104，作为液晶显示面板104的显示光源。

图3A与图3B进一步绘示光线在前述背光模块102中的行进光路。其中，图3A为图2A实施例的背光模块102的另一斜视图，图3B为图3A实施例的背光模块102的俯视图。请同时参照图3A与图3B，其中虚线箭头为被下板216上的第一反射结构218反射的光线302。光线302自发光元件206发出后接连被第一反射结构218与侧墙212所反射而进入导光板202中。由图3B可看出，经侧墙212反射后的光线302将被导向导光板202中发光元件206出光角度范围外的暗区304，使导光板202所提供的面光源更均匀，进而改善液晶显示面板104的热点现象。类似地，上板214上的第一反射结构218亦可反射发光元件206所发出的光线，其原理与下板216上的第一反射结构218反射的原理相同，因此不再赘述。

值得注意的是，本实施例所举的光线302所走的光路仅为一示范性的实施例，实际上光线302所走的光路并不以此为限，只要是经由第一反射结构218与侧墙212所反射而进入到暗区304的光皆可使导光板202的主动区域受光更均匀，而被视为本实施例所指的光线302。另外，第一反射结构218亦不须同时设置于上板214与下板216上，在部分实施例中，亦可设计成仅上板214具有第一反射结构218，或下板216具有第一反射结构218。

图4A与图5A分别为现有的导光板的出光面俯视图及其对应的导光板的亮度分析结果图。图4B与图5B分别为图3B的导光板的出光面俯视图及其对应的导光板的亮度分析结果图。其中图5A与图5B分别为图4A与图4B中沿I’-I线侦测所得到的亮度分析结果图。由图4A与图4B的出光面俯视图可看出，采用本发明实施例的背光模块102可使导光板具有较均匀的亮度分布。另外，由图5A与图5B的亮度分析结果图可看出采用本发明实施例的背光模块102的导光板的最高与最低的灰阶值相差约38％，而采用传统背光模块的导光板的最高与最低的灰阶值则相差达60％以上，由此可知应用本发明实施例的背光模块102可大幅改善导光板亮暗差过大的情形。

在上述实施例中，第一反射结构218皆为具有两个反射斜面的一凸起，其中第一反射结构218的尺寸可如图6A所示。图6A为本发明一实施例的第一反射结构的俯视图。假设第一反射结构218的宽度与高度分别为w和h。在本发明较佳的实施例中，第一反射结构218的宽度w为大于三分之一发光元件206的出光面长度，而第一反射结构218的高度h为大于三分之一发光元件206的出光面高度。

值得注意的是，图6A的第一反射结构218仅为一示范性的实施例，在实际应用上第一反射结构218可设计成曲面或具有更多反射斜面的结构，例如图6B所示的具有反射曲面602的结构，或图6C以及图6D所示的具有四个反射斜面604或三个反射斜面606的结构，其作动原理与图6A的第一反射结构218相同，因此不再赘述。使用者可依实际情形选择适当的形式以使导光板达到最佳的受光均匀性。

另外在部分实施例中，亦可于侧墙212上设置一第二反射结构。图7为本发明另一实施例的背光模块的斜视图。请参照图7，本实施例的背光模块702与图2A的背光模块102的差别在于，本实施例的反射罩208更包括多个第二反射结构704。第二反射结构704与发光元件206沿着电路板204的长度方向交替排列，第二反射结构704设置于侧墙212上并且朝向电路板204凹陷，各第二反射结构704适于将所对应的光线反射至导光板202的光入射面210。通过第二反射结构704可控制来自第一反射结构218的光线302被反射后的光路路径，使光线302通过亮度不足的区域以改善导光板亮暗差过大的情形。

图4C与图5C分别为图7的导光板的出光面侧俯视图及其对应的导光板的亮度分析结果图。其中图5C为图4A与图4C中沿I’-I线侦测所得到的亮度分析结果图。由图4C的出光面俯视图可看出，采用本发明实施例的背光模块702亦可使导光板具有较均匀的亮度分布。相较于图5A的亮度分析结果图，采用本发明实施例的背光模块702的导光板的最高与最低的灰阶值相差约38％，而采用传统背光模块的导光板的最高与最低的灰阶值则相差达60％以上，由此可知应用本发明实施例的背光模块702可明显地改善导光板亮暗差过大的情形。

其中第二反射结构704的尺寸可如图8A与图8B所示。图8A与图8B分别为本发明一实施例的第二反射结构的正视图与侧视图。在本实施例中第二反射结构704为具有一反射曲面的凹洞。其中凹洞的深度为d，在本发明较佳的实施例中，凹洞的深度d为小于发光元件206的厚度。

值得注意的是，在实际应用上第二反射结构704亦可设计成具有多个反射斜面的凹洞结构，例如图9A～图9D所示的各个反射斜面结构，第二反射结构704可具有三个反射斜面902、四个反射斜面904、五个反射斜面906或六个反射斜面908，不同的反射斜面结构可对应到不同的反射光路，使用者可依实际情形选择适当的形式以使导光板达到最佳的受光均匀性。

综上所述，本发明利用第一反射结构将发光元件发出的一部分光线引导至反射罩的侧墙上，并通过侧墙将光线反射至导光板中发光元件出光角度范围外的暗区。如此不但可改善导光板所提供的面光源的均匀性，减轻或消除液晶显示装置的热点现象。另外亦可于侧墙上设置第二反射结构，以将第一反射结构反射的光线导引至导光板中的暗区，以改善导光板所提供的面光源的均匀性，减轻或消除液晶显示装置的热点现象。其中第一反射结构与第二反射结构的制作，例如可由金属板件冲压而成，因此不会造成量产上的困扰。另外亦不需如现有技术般于发光二极管出光面增加透镜，而造成封装复杂度提高、背光模块组装良率降低及生产成本的增加。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种背光模块，其特征在于，所述的背光模块包括：

一导光板，具有一光入射面；

一电路板，设置于所述的导光板的所述的光入射面旁；

多个发光元件，沿所述的电路板的一长度方向间隔地设置于所述的电路板上；以及

一反射罩，设置于所述的导光板的所述的光入射面与所述的电路板之间，所述的反射罩包括：

一侧墙，具有对应于所述的发光元件的多个开孔；

一上板，沿着所述的电路板的所述的长度方向设置并且连接所述的侧墙的一侧，所述的上板朝向远离所述的侧墙的方向延伸；

一下板，与所述的上板相对并且连接所述的侧墙的另一侧，所述的下板朝向远离所述的侧墙的方向延伸；以及

多个第一反射结构，设置于所述的上板以及所述的下板中的至少一个上，并且位于所述的导光板的所述的光入射面与所述的侧墙之间，其中各所述的发光元件发出的一光线适于被所对应的所述的第一反射结构反射至所述的侧墙上，再由所述的侧墙反射至所述的导光板的所述的光入射面而进入所述的导光板。

2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中各所述的第一反射结构包括具有多个反射斜面的一凸起。

3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中各所述的第一反射结构包括具有一反射曲面的一凸起。

4.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中所述的反射罩由一金属板件冲压而成。

5.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，其中所述的反射罩更包括多个第二反射结构，设置于所述的侧墙上并且朝向所述的电路板凹陷，各所述的第二反射结构适于将所对应的所述的光线反射至所述的导光板的所述的光入射面。

6.如权利要求5所述的背光模块，其特征在于，其中所述的第二反射结构与所述的发光元件沿着所述的电路板的所述的长度方向交替排列。

7.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于，其中各所述的第二反射结构包括具有多个反射斜面的一凹洞。

8.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于，其中各所述的第二反射结构包括具有一反射曲面的一凹洞。

9.一种液晶显示装置，其特征在于，所述的液晶显示装置包括：

一背光模块，包括：

一导光板，具有一光入射面；

一电路板，设置于所述的导光板的所述的光入射面旁；

多个发光元件，沿所述的电路板的一长度方向间隔地设置于所述的电路板上；

一反射罩，设置于所述的导光板的所述的光入射面与所述的电路板之间，所述的反射罩包括：

一侧墙，具有对应于所述的发光元件的多个开孔；

一上板，沿着所述的电路板的所述的长度方向设置并且连接所述的侧墙的一侧，所述的上板朝向远离所述的侧墙的方向延伸；

一下板，与所述的上板相对并且连接所述的侧墙的另一侧，所述的下板朝向远离所述的侧墙的方向延伸；以及

多个第一反射结构，设置于所述的上板以及所述的下板中的至少一个上，并且位于所述的导光板的所述的光入射面与所述的侧墙之间，其中各所述的发光元件发出的一光线适于被所对应的所述的第一反射结构反射至所述的侧墙上，再由所述的侧墙反射至所述的导光板的所述的光入射面而进入所述的导光板；以及

一液晶显示面板，对应于所述的导光板的一光出射面设置，各所述的发光元件发出的所述的光线由所述的光出射面离开所述的导光板而到达所述的液晶显示面板。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，其中各所述的第一反射结构包括具有多个反射斜面的一凸起。

11.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，其中各所述的第一反射结构包括具有一反射曲面的一凸起。

12.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，其中所述的反射罩由一金属板件冲压而成。

13.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，其中所述的反射罩更包括多个第二反射结构，设置于所述的侧墙上并且朝向所述的电路板凹陷，各所述的第二反射结构适于将所对应的所述的光线反射至所述的导光板的所述的光入射面。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，其中所述的第二反射结构与所述的发光元件沿着所述的电路板的所述的长度方向交替排列。

15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，其中各所述的第二反射结构包括具有多个反射斜面的一凹洞。

16.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，其中各所述的第二反射结构包括具有一反射曲面的一凹洞。

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