CN102518988B - 背光模块 - Google Patents

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Abstract

一种背光模块，包括导光板、第一发光元件与第二发光元件。导光板具有顶出光面、与顶出光面相对的底面以及连接于顶出光面与底面之间的侧面。导光板具有至少一凹槽，凹槽具有第一入光侧壁与一对第二入光侧壁，第二入光侧壁分别位于第一入光侧壁的两侧并且与第一入光侧壁邻接，且各第二入光侧壁的法向量不平行于第一入光侧壁的法向量。第一发光元件位于凹槽内，其适于发出一第一光线，且第一光线指向第一入光侧壁。第二发光元件位于凹槽内，其适于发出一第二光线，且第二光线指向其中一第二入光侧壁。本发明不易有亮暗交替的光斑产生。此外，本发明于导光板的侧面上的凹槽内设置第二发光元件以改善导光板上的出光均匀性。

Description

背光模块
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，且特别涉及一种液晶显示器中的背光模块。
背景技术
由于液晶显示器具有低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等传统阴极射线管(cathode ray tube，CRT)所制造的显示器无法达到的优点，因此液晶显示器已成为近年来显示器研究的主要课题，且不断地朝向彩色化发展。
由于液晶显示器为非自发光型显示器，因此需要背光模块提供所需的光线，方可达到显示的功能。近年来，随着环保意识的提升，背光模块中所使用的发光元件已逐渐从冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)转换成更为环保的发光二极管元件。当发光二极管元件被应用于背光模块中时，以侧面入光式背光模块为例，发光二极管元件通常是设置于一条状的印刷电路板上以形成发光二极管灯条(LED light bar)，而发光二极管灯条通常会透过可挠性线路(flexible printed circuit，FPC)与控制电路板电性连接。
图1为公知侧面入光式背光模块中导光板与发光二极管灯条的俯视示意图。请参照图1，公知的侧面入光式背光模块100包括导光板110以及线性光源120。导光板具有顶出光面112以及与顶出光面112连接的侧向入光面114，且顶出光面112包括与侧向入光面114连接的周边区112a以及有效照明区112b。从图1可知，线性光源120配置于侧向入光面114旁，而线性光源120包括电路板122以及多个发光二极管元件124，且发光二极管元件124配置于电路板122上并与电路板122电性连接。
如图1所示，线性光源120中，任二相邻发光二极管元件124的间距(pitch)为P，而各个发光二极管元件124的发光面到有效照明区112b的边缘的最短距离为A。为了使有效照明区112b内的亮度均匀，制造者会根据发光二极管元件124的光线发散角α来决定最佳化的A/P比率(A/P ratio)。然而，目前液晶显示器已经逐渐朝向窄边框设计发展，若要符合窄边框的设计需求，最短距离A势必会被要求降低，而当A/P比率过低时，在靠近侧向入光面114的有效照明区112b处便会出现亮暗交替的光斑(hot spot)，图1中的阴影处是指亮度较低的区域。此光斑可透过降低间距P而获得解决，但当间距P降低时，制造者必须使用较多数量的发光二极管元件124，进而造成成本提高。
承上述，如何在不提升发光元件数量以及不大幅增加生产成本的前提下，改善A/P比率过低所导致的光斑实为目前亟待解决的议题之一。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种背光模块以及具有此背光模块的液晶显示器。
本发明提出一种背光模块，包括导光板、多个第一发光元件与多个第二发光元件。导光板具有顶出光面、与顶出光面相对的底面以及连接于顶出光面与底面之间的侧面。其中导光板具有至少一凹槽，凹槽具有第一入光侧壁与一对第二入光侧壁，第二入光侧壁分别位于第一入光侧壁的两侧并且与第一入光侧壁邻接，且各第二入光侧壁的法向量不平行于第一入光侧壁的法向量。各个第一发光元件位于凹槽内，其适于发出一第一光线，且第一光线指向第一入光侧壁。各个第二发光元件位于凹槽内，其适于发出一第二光线，且第二光线指向其中一个第二入光侧壁。
在本发明的一实施例中，前述的第一入光侧壁与第二入光侧壁上具有多个光学微结构。
在本发明的一实施例中，前述的第二入光侧壁与第一入光侧壁之间的夹角为β，且β≥90°。
在本发明的一实施例中，前述的第一发光元件与该第二发光元件包括发光二极管封装。
在本发明的一实施例中，前述的第一发光元件是等间距排列。
在本发明的一实施例中，前述的第一发光元件的发光亮度低于第二发光元件的发光亮度。
在本发明的一实施例中，前述的背光模块可进一步包括电路板，其中第一发光元件以及第二发光元件配置于电路板上并与电路板电性连接。
在本发明的一实施例中，液晶显示面板具有一显示区域，而导光板具有一主照明区域，主照明区域对应于显示区域，且凹槽位于主照明区域外。
在本发明的一实施例中，前述的侧面更具有一对侧壁，侧壁分别位于凹槽的两侧，各侧壁分别与其中一个第二入光侧壁邻接，而侧壁与对应的第二入光侧壁的夹角为γ，且γ<90°。
在本发明的一实施例中，前述的侧壁为一反射面。
在本发明的一实施例中，前述的侧壁上设置有一反射层。
由于本发明将第一发光元件以足够小的排列间距排列于导光板的侧面上的凹槽内，因此本发明不易有亮暗交替的光斑(hot spot)产生。此外，本发明于导光板的侧面上的凹槽内设置第二发光元件以改善导光板上的出光均匀性(uniformity)。
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，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为公知侧面入光式背光模块的俯视示意图。
图2为本发明一实施例的背光模块的俯视示意图。
图3为本发明另一实施例的背光模块的俯视示意图。
并且，上述附图中的附图标记说明如下：
100：侧面入光式背光模块
110：导光板
112：顶出光面
112a：周边区
112b：有效照明区
120：线性光源
122：电路板
124：发光二极管元件
A：最短距离
P：间距
α：光线发散角
200、200’：背光模块
210、210’：导光板
211、211’：凹槽
212：第一入光侧壁
213：第二入光侧壁
214：侧面
214a：侧壁
215：顶出光面
216：主照明区域
220：第一发光元件
230：第二发光元件
L1：第一光线
L2：第二光线
β、γ：夹角
具体实施方式
图2为本发明一实施例的背光模块的俯视示意图。请参照图2，本实施例的背光模块200包括一导光板210、多个第一发光元件220以及多个第二发光元件230，其中导光板210具有一顶出光面215、一与顶出光面215相对的底面以及一连接于顶出光面215与底面之间的侧面214。举例而言，导光板210的顶出光面215具有一主照明区域216，此主照明区域216对应于液晶面板的显示区域。
从图2可知，导光板210具有至少一凹槽211，此凹槽211位于侧面214上，且凹槽211具有第一入光侧壁212以及一对第二入光侧壁213，其中第二入光侧壁213分别位于第一入光侧壁212的两侧并且分别与第一入光侧壁212邻接，且各个第二入光侧壁213的法向量不平行于第一入光侧壁212的法向量。在本实施例中，第一入光侧壁212例如实质上垂直于顶出光面215，而第二入光侧壁213例如实质上垂直于顶出光面215。此外，凹槽211的分布位置例如是对应于主照明区域216之外的区域。
在本实施例中，第一入光侧壁212与第二入光侧壁213并非位于同一平面上。换言之，第一入光侧壁212与第二入光侧壁213之间形成有一夹角β。举例而言，夹角β是大于或等于90°。
从图2可以清楚得知，第一发光元件220所发出的第一光线L1是指向第一入光侧壁212，并且从第一入光侧壁212进入导光板210中，而各个第二发光元件230所发出的第二光线L2是指向对应的第二入光侧壁213，并且从对应的第二入光侧壁213进入导光板210的不同区域中。承上述，第一发光元件220与第二发光元件230提供三种不同角度入射的光线。
为了进一步优化导光板210的光学表现，本实施例可于第一入光侧壁212与第二入光侧壁213的表面上选择性的制作光学微结构(opticalmicro-structure)。在本实施例中，光学微结构例如为微棱镜结构、网点等。
在本实施例中，第一发光元件220例如为发光二极管，其发光面朝向第一入光侧壁212，以使第一光线L1经由第一入光侧壁212进入导光板210中。类似地，第二发光元件230例如为发光二极管，且各第二发光元件230的发光面分别朝向其中一第二入光侧壁213，以使第二光线L2经由第二入光侧壁213进入导光板210中。举例而言，第一发光元件220与第二发光元件230例如为侧向发光型态的发光二极管封装(side-view LED packages)或顶面发光型态的发光二极管封装(top-view LED packages)，且第一发光元件220与第二发光元件230例如是配置于一电路板240上，并且与电路板电性连接。在本实施例中电路板240例如为一可挠性印刷电路板(FPC)或是一硬质印刷电路板(rigid PCB)。
值得一提的是，第一发光元件220的排列方式可以为等间距排列。由于本实施例将第一发光元件220以足够小的排列间距P排列于导光板210的凹槽211内，因此本实施例不易有亮暗交替的光斑(hot spot)产生。此外，本实施例于导光板210的凹槽221内设置第二发光元件230以改善导光板210的出光均匀性。
在某些实施例中，为了维持导光板210上的出光均匀性，可以选用不同规格的第一发光元件220与第二发光元件230。详言之，吾人可以选用发光亮度较高的第二发光元件230以及发光亮度较低的第一发光元件220进行搭配（即第二发光元件230的发光亮度高于第一发光元件220的发光亮度），以避免导光板210的出光面215上出现明显亮暗不均的情况。
图3为本发明另一实施例的背光模块的俯视示意图。请参照图3，本实施例的背光模块200’与前一实施例的背光模块200类似，惟二者主要差异在于：本实施例的导光板210’具有一对倾斜的侧壁214a，这对侧壁214a分别位于凹槽211’的两侧。各侧壁214a分别与其中一个第二入光侧壁213邻接，而侧壁214a与对应的第二入光侧壁213不位在同一平面上。换言之，侧壁214a与对应的第二入光侧壁213之间的夹角为γ，且此夹角γ<90°。此外，第一入光侧壁212与第二入光侧壁213之间的夹角β例如为90°。
值得一提的是，侧壁214a本身可以为镜面或反射面，以使进入导光板210’中的第二光线L2够被反射后转向进入主照明区域216，进而提升主照明区域216的左、右两侧的亮度。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，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，故本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种背光模块，配置于一液晶显示面板下方，该背光模块包括：
一导光板，具有一顶出光面、一与该顶出光面相对的底面以及一连接于该顶出光面与该底面之间的侧面，其中该导光板具有至少一凹槽，该凹槽具有一第一入光侧壁与一对第二入光侧壁，该对第二入光侧壁分别位于该第一入光侧壁的两侧并且与该第一入光侧壁邻接，且各该第二入光侧壁的法向量不平行于该第一入光侧壁的法向量；
多个第一发光元件，位于该凹槽内，其中各该第一发光元件的发光面适于发出一第一光线，且该第一光线指向该第一入光侧壁；以及
多个第二发光元件，位于该凹槽内，其中各该第二发光元件适于发出一第二光线，且该第二光线指向其中一个第二入光侧壁，其中
该侧面更具有一对侧壁，该对侧壁分别位于该凹槽的两侧，各该侧壁分别与其中一个第二入光侧壁邻接，而各该侧壁与对应的第二入光侧壁的夹角为γ，且γ<90°。
2.如权利要求1所述的背光模块，其中该第一入光侧壁与该对第二入光侧壁上具有多个光学微结构。
3.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第二入光侧壁与该第一入光侧壁之间的夹角为β，且β≥90°。
4.如权利要求1所述的背光模块，其中所述多个第一发光元件与该第二发光元件包括发光二极管封装。
5.如权利要求1所述的背光模块，其中所述多个第一发光元件是等间距排列。
6.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第一发光元件的发光亮度低于各该第二发光元件的发光亮度。
7.如权利要求1所述的背光模块，还包括一电路板，其中所述多个第一发光元件以及所述多个第二发光元件配置于该电路板上并与该电路板电性连接。
8.如权利要求1所述的背光模块，其中该液晶显示面板具有一显示区域，而该导光板具有一主照明区域，该主照明区域对应于该显示区域，且该凹槽位于该主照明区域外。
9.如权利要求1所述的背光模块，其中各该侧壁为一反射面。
10.如权利要求1所述的背光模块，其中各该侧壁上设置有一反射层。
11.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第二入光侧壁与该第一入光侧壁之间的夹角为90°。
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