CN1549017A - 侧光型背光模件及液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
一种侧光型背光模件及液晶显示器。本发明的侧光型背光模件包括一导光板主体、一光源及一光学构件。此导光板主体具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中此背面具有一光散射图案，供导引导光板内部反射光从此出射面输出。此光源位于导光板的入射端面一侧，及此光学构件设于光源与导光板的此入射端面中心位置的间；藉此光学构件，可使光源发射光束经此光学构件折射后，以较大的出射角度投射于入射端面，使入射于导光板内部的入射角度增加，而增加光束于导光板内部的全反射次数，提高反射光束投射在导光板背面光散射图案的机率，进而增加背光模件的光强度及光源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种背光模件；特别是涉及一种用于液晶显示器的侧光型背光模件。
背景技术
近几年来，液晶显示面板的需求大为增加，高辉度与高对比以及短反应时间为目前选购液晶显示面板必备的条件。一般的液晶显示面板使用背光模件做为光源系统，如图1所示，为一现有技术的背光模件的截面示意图，其包括一光源11、一导光板12、一反光罩13及一反光片14。导光板12具有一光输出用的出射面121、一背面122及一光输入用的入射端面123，相对于入射光束呈垂直平面，并位于光源11一侧。导光板背面122内部具有多个圆凸点124。光源11的发射光经投射至入射端面123，进入导光板12内部进行多次全反射，如光束B。当导光板12内部的反射光束A投射至此些圆凸点124时，被散射导引至出射面121输出，如光束A1，成为背光模件的发光来源。反光罩13包围光源11，以使光源11背面发射的光束经反光罩13反射，以投射在导光板12的入射端面123。反光片14设于导光板12背面122外部，以反射从导光板12背面122穿透的光束。
如上所述，光束在导光板12内部的出射方式利用反射光束投射在导光板12背面122内部的圆凸点124上，破坏其在导光板12内部的全反射能力，使光束能由出射面121出射。然而，如图1B所示，光源11的发射光束呈辐射状，其中心部份的发射光束多以平行光束投射于导光板12的入射端面123，入射于导光板12内部的光束入射角度大都介于全反射临界角及有效出射角的间，造成光束容易从导光板12的入射端面123一对侧射出或以过大的投射角度经导光板12出射面121射出，造成光源利用率的降低及光能量的损失。
据此，亟待提供一种改进的侧光型背光模件及液晶显示器，以克服现有技术中的背光模件的缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种侧光型背光模件，其通过设置一光学构件于一光源与一导光板入射端面的间，利用光学构件结构造型及其材料介质的不同，使光源发射光束以较大的偏折角度入射于导光板内部，增加光束在导光板内部全反射次数，以提高反射光束投射在导光板背面一光散射图案的机会，进而提高背光模件的发光强度。
本发明的另一目的在于提供一种侧光型背光模件，其通过设置一光学构件于一光源与一导光板入射端面的间，以控制光源发射光束有较大的出射角度投射于导光板入射端面，以提升导光板漫射面的均匀度及光源的利用率。
根据以上所述的目的，本发明提供一种侧光型背光模件，包括一导光板主体、一光源及一光学构件。导光板主体具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中此背面具有一光散射图案，供导引导光板主体内的反射光从此出射面输出。光源位于导光板主体的至少一入射端面一侧，及光学构件设于光源与导光板主体的入射端面的间。光源的发射光束经此光学构件折射后，可以较大的偏折角度投射于导光板主体的入射端面。本发明的光学构件可以是呈一三角锥条状体或一凸圆面朝向光源的一凸圆条状体，设于光源与导光板主体的入射端面中心位置的间，或者是一对光学斜片组，分别包含复数片光学斜片，且对称排列于导光板入射端面两对边。
本发明通过加设一光学构件于光源与导光板入射端面的间，利用光学构件的结构造型及其材料介质的不同，使光源发射光束经光学构件偏折后，例如经反射及部份折射后，以较大的出射角度投射于导光板入射端面，以增加入射于导光板内部的入射角度，提高投射在导光板光散射图案的机会，进而提高导光板的光强度及光均匀度以及光源利用率。
本发明的目的及诸多优点通过以下具体实施例的详细说明，并参照所示附图，将趋于明了。
附图说明
图1A为一传统侧光型背光模件的截面示意图；
图1B为显示图1A中光源发射光束投射在导光板入射端面的示意图；
图2A为本发明一第一具体实施例的截面示意图；
图2B为本发明第一具体实施例的一变化例的截面示意图；
图2C为本发明第一具体实施例的另一变化例的截面示意图；
图3A为本发明一第二具体实施例的截面示意图；
图3B为本发明第二具体实施例的一变化例的截面示意图；
图3C为本发明第二具体实施例的另一变化例的截面示意图；
图4为本发明一第三具体实施例的截面示意图；
图5为结合图2B的侧光型背光模件的一液晶显示器结构分解示意图；及
图6为具有图5的液晶显示器的一液晶显示装置分解示意图。
图中符号说明
11 光源
12 导光板
13 反光罩
14 反光片
121 出射面
122 背面
123 入射端面
124 圆凸点
21 导光板
22、22a 光源
23、23a 光学构件
24、24a 反光罩
25 反光片
26 扩散片
27 液晶面板
28 防护片
29 棱镜片
200 第一框体
201a 螺孔
210 第二框体
211a，b螺孔
211 入射端面
212 背面
213 出射面
214 光散射图案
220 螺栓
31 导光板
32、32a 光源
33、33a 光学斜片组
34、34a 反光罩
35 反光片
36 扩散片
37 液晶面板
300 液晶显示器
311 入射端面
312 背面
313 出射面
314 光散射图案
331、331a 光学斜片
41 导光板
42 光源
43 光学构件
44 光学斜片组
45 反光罩
46 反光片
47 扩散片
48 液晶面板
411 入射端面
412 背面
413 出射面
414 光散射图案
441 光学斜片
500 背面框体
510a 螺孔
512 螺栓
520 正面框体
具体实施方式
本发明的侧光型背光模件在其包覆光源的一反光罩开口处增加一光学构件，光学构件构型及其材料介质不同于空气介质，使光源的发射光束经光学构件偏折后，例如经光学构件反射及部份折射后，以较大的出射角度投射于导光板的一入射端面，进而使入射于导光板内部的入射角度增加，以增加光束在导光板内部的全反射次数，而提高反射光束投射在导光板背面一光散射图案的机会；此一光学构件尤其能将光源呈辐射状分布的发射光束中心部份的平行光束偏折，例如反射或折射光源发射光束中心部份的平行光束，使其以较大的偏折角度投射于导光板入射端面，而增加入射于导光板内部的入射角度，如此一来，可避免光源发射光束中心部份的平行光束进入导光板后，从导光板入射端面的一对侧出射。本发明的光学构件设计尤能使光源发射光束中心部份的平行光束被有效利用，以提高背光模件的光强度。
本发明的侧光型背光模件通过以下具体实施例配合所示附图，将予以详细说明。
图2A为根据本发明一第一具体实施例的侧光型背光模件的截面示意图，此侧光型背光模件包括一呈矩形体的导光板21、一光源22、一光学构件23、一反光罩24、一反光片25及一扩散片26。导光板21具有光输入用的一入射端面211、一具有光散射图案214的背面及光输出用的一出射面213。光散射图案214供导引导光板21内的反射光从出射面213输出，成为背光模件发光来源。光源22位于导光板21的入射端面21 1一侧，及光学构件23设于光源22与导光板21的入射端面211中心位置的间。光学构件23呈一三角锥条状体，其一锥体朝向光源22。光学构件23可以是一呈三角锥条状体的棱镜或由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)(PMMA)(俗称压克力)形成的一三角锥条状体。另外，光学构件23可以是一凸圆条状体(未示出)，其凸圆面朝向光源22。光源22可以是一线性光源，其发射光束呈辐射状。当光源22的发射光束投射至光学构件23时，即经偏折，例如反射或折射，以较大的出射角度投射至导光板21的入射端面211。例如，光源22呈辐射状发射光束的中心部份发射光束原来多以平行光束A投射于导光板21的入射端面211，经光学构件23偏折以后，则可以较大的出射角度投射于导光板21的入射端面211，如光束B，使其入射于导光板21内部的入射角度增加，而增加入射光束在导光板21内部全反射次数，提高反射光束投射在导光板21背面212的光散射图案214的机会及提高导光板21漫射面的均匀度，进而提高背光模件的发光强度。如此一来，该光学构件23即可使光源22发射光束中心部份的平行光束以较大的出射角度投射于导光板21入射端面211，以避免光源22发射光束中心部份的平行光束入射于导光板21内部后，容易从导光板21入射端面211的一对侧出射，造成光源的浪费。换句话说，该光学构件23的设置，即可有效利用光源22发射光束中心部份的平行光束。反光片25位于导光板21下方，供将从导光板21背面212穿透的光束反射回至导光板21内部，而扩散片26位于导光板21上方，系将导光板21出射面213的射出光束扩散，以提高背光模件的发光均匀度。再者，侧光型背光模件上方可结合一液晶面板(liquid crystal panel)27，以供做一液晶显示器的发光源。
另一方面，如图2B所示，导光板21的主体也可以楔形体或梯形体(未示出)代替矩形体，其中导光板21的主体厚度从入射端面211至其对侧逐渐变小。又，如图2C所示，侧光型背光模件可以是一双侧光型背光模件，呈矩形体的导光板21具有相对的两个入射端面211及211a，并且入射端面211a一侧设有与入射端面211相同的光源模件，包含光源22a、光学构件23a及反光罩24a。又，导光板21的主体亦可以对称的双楔形体代替，其中对称的双楔形体呈两端较厚，而中心部份最薄。
图3A根据本发明一第二具体实施例的侧光型背光模件的截面示意图。此侧光型背光模件包括一呈矩形体的导光板31、一光源32、一对光学斜片组33、一反光罩34、一反光片35及一扩散片36。导光板31具光输入用的一入射端面311、一具有光散射图案314的背面312及光输出用的一出射面313。光源32，例如是一线性光源，位于导光板31入射端面311一侧。每一光学斜片组33包含复数片光学斜片331分别对称排列于导光板31的入射端面311两对边。再者，光学斜片331排列方式除了图3A所示朝入射端面311呈发散状的外，亦可相反过来，朝入射端面311呈收敛状(未示出)。每一光学斜片组33中的复数片光学斜片331亦可与导光板31的入射端面311互相垂直地排列于入射端面311一对边。每一光学斜片组33亦可以曲面条状体取代，例如于导光板31的入射端面311两对边分别设有一凸圆条状体(未示出)，其凸圆面朝向光源32，或者于导光板31的入射端面311两对边分别设有一凸曲面条状体(未示出)或一凹曲面条状体。反光罩34包覆光源32及反光斜片组33，使光源发光开口处朝向导光板31的入射端面311。当光源32的发射光束投射至光学斜片331时，即经偏折，例如经反射或折射以较大的出射角度投射至导光板31的入射端面311。例如，光源32呈辐射状发射光束的中心部份发射光束原来多以平行光束C投射于导光板31的入射端面311，经光学斜片331偏折以后，则可以较大的出射角度投射于导光板31的入射端面311，如光束D，使其入射于导光板31内部的入射角度增加，而增加入射光束在导光板31内部全反射次数，提高反射光束投射在导光板31背面312的光散射图案314的机会及提高导光板31漫射面的均匀度，进而提高背光模件的发光强度。如此一来，该光学斜片331即可使光源32发射光束中心部份的平行光束以较大的出射角度投射于导光板31入射端面311，以避免光源32发射光束中心部份的平行光束入射于导光板31内部后，容易从导光板31入射端面311的一对侧出射，造成光源的浪费。换句话说，该光学斜片331的设置，即可有效利用光源32发射光束中心部份的平行光束。反光片35位于导光板31下方，供将从导光板31背面312穿透的光束反射回至导光板31内部，而扩散片36位于导光板31上方，将导光板31出射面313的射出光束扩散，以提高背光模件的发光均匀度。再者，侧光型背光模件上方可结合一液晶面板(liquid crystal panel)37，以供做一液晶显示器的发光源。
另一方面，如图3B所示，导光板31的主体也可以楔形体或梯形体(未示出)代替矩形体，其中导光板31的主体厚度从入射端面311至其对侧逐渐变小。又，如图3C所示，侧光型背光模件可以是一双侧光型背光模件，呈矩形体的导光板31具有相对的两个入射端面311及311a，并且入射端面311a一侧设有与入射端面311相同的光源模件，包含光源32a、一对分别包含复数片光学斜片331a的光学斜片组33a及反光罩34a。又，导光板31的主体亦可以对称的双楔形体代替，其中对称的双楔形体系呈两端较厚，而中心部份最薄。
图4根据本发明一第三具体实施例的侧光型背光模件的截面示意图。此侧光型背光模件包括一导光板41、一光源42、一包含一光学构件43及一对光学斜片组44的光学机构、一反光罩45、一反光片46及一扩散片47。导光板41的主体可以是一矩形体或一楔形体，其具有光输入用的一入射端面411、一具有光散射图案414的背面412及光输出用的一出射面413。光学机构设于光源42与导光板41的入射端面411的间，其中光学构件43与第一具体实施例的光学构件23相同，设置方式亦相同，而每一光学斜片组44包含复数片光学斜片441，此些光学斜片441的排列方式与第二具体实施例的光学斜片331排列方式相同。在第三具体实施例中，光学机构可以是三角锥条状体的光学构件43搭配一对光学斜片组44，其中光学斜片441相对于入射端面411呈倾斜排列或垂直排列；或者是凸圆条状体的光学构件43搭配一对光学斜片组44，其中光学斜片441相对于入射端面411呈倾斜排列或垂直排列。反光罩45、反光片46及扩散片47的设置位置及其用途皆与第一具体实施例的反光罩24、反光片25及扩散片26相同。如上述，光源42的发射光束经由光学构件43及光学斜片441偏折后，即可以较大的出射角度投射于导光板41的入射端面411，而增加入射于导光板41内部的入射角度。例如，光源42呈辐射状发射光束的中心部份发射光束原来多以平行光束E投射于导光板41的入射端面411，经光学构件43及光学斜片441偏折以后，则可以较大的出射角度投射于导光板41的入射端面411，如光束F，使其入射于导光板41内部的入射角度增加。同样地，该光学构件43及光学斜片组441的组合，亦可有效利用光源42发射光束中心部份的平行光束。再者，侧光型背光模件上方可结合一液晶面板(liquid crystal panel)48，以供做一液晶显示器的发光源。另一方面，参图2C所示，第三具体实施例的侧光型背光模件可以是一单侧光型或双侧光型背光模件。
如上述，本发明的侧光型背光模件可以做为一液晶显示器的发光源，以下就图2B所示的侧光型背光模件应用于一液晶显示器做一举例说明。参图5，系具有图2B的侧光型背光模件的液晶显示器分解示意图，其中为使图式不过于繁复，侧光型背光模件的一些组成构件例如光源22及反光罩24经省略未示于图中，导光板21的背面212的光散射图案214亦未示于图中。图5显示的液晶显示器(liquid crystaldisplay)结构包括从下至上依次叠合的一第一框体200、一反光片25、一导光板21、一防护片(protection sheet)28、一棱镜片29、一扩散片26、一液晶面板(liquid crystal panel)27及一第二框体210；另外，一呈三角锥条状体的光学构件23设于导光板21入射端面一侧。第一框体200的一侧边具有复数个螺孔201a，第二框体210的同一侧边同样具有复数个螺孔211a对齐于第一框体200的螺孔201a，通过固定件例如螺栓220穿经第二框体210的螺孔211a及第一框体200的螺孔201a，以将液晶显示器各构件组合一起。再者，棱镜片29用以将导光板21的发射光束集中于液晶显示器的视角范围内，以提高液晶显示器的发光亮度，扩散片26用以将导光板21的发射光束扩散，以提高液晶显示器的发光均匀度。图5所示的液晶显示器各构件重叠次序可互相调换，例如扩散片26可与防护片28的位置互换，棱镜片29上方亦可加设另一棱镜片(未示出)，其中两棱镜片的棱镜排列方向互相垂直，亦可省略棱镜片29，而将导光板21的出射面213表面设计成棱镜面。
图6为具有图5所示的液晶显示器300的一液晶显示装置分解示意图，其中液晶显示器300与一背面壳体500及一正面壳体520组合一起。背面壳体500的一侧边具有复数个螺孔510a对齐于第二框体210的侧边螺孔211a，通过固定件例如螺栓512穿经螺孔510a、211a，将液晶显示器300及背面壳体500组合一起。正面壳体520再通过卡合方式与背面壳体500接合，以将液晶显示器300容纳于两者间。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围内。
Claims (20)
1.一种侧光型背光模件，其特征在于，包括：
一导光板主体，具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中该背面具有一光散射图案，供导引该导光板主体内的反射光从该出射面输出；
一光源，位于该导光板主体的至少一该入射端面一侧；及
一光学构件，设于该光源与该导光板主体的该入射端面中心位置的间；
其中该光源的发射光束经该光学构件反射或折射后投射于该导光板主体的该入射端面。
2.如权利要求1所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的光学构件选自下列任一者：锥体朝向光源的一三角锥条状体及凸圆面朝向光源的一凸圆条状体。
3.如权利要求2所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的光学构件更包含一对光学斜片组分别对称排列于该导光板主体的该入射端面的两对边，其中该每一光学斜片组包含复数片光学斜片。
4.如权利要求2所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
5.如权利要求3所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
6.如权利要求1所述的侧光型背光模件，其特征在于，更包含一反光片位于该导光板的该背面下方及一扩散片位于该导光板的该出射面上方，以及一反光罩包围该光源及该光学构件，以使该光源的一出口朝向该入射端面。
7.一种侧光型背光模件，其特征在于，包括：
一导光板主体，具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中该背面具有一光散射图案，供导引该导光板主体内的反射光从该出射面输出；
一光源，位于该导光板主体的至少一该入射端面一侧；及
一对光学机构，分别设于该导光板主体的该入射端面两对边；
其中该光源的发射光束经该等光学机构反射或折射后投射于该导光板的该入射端面。
8.如权利要求7所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的光学机构选自下列任一者：复数片光学斜片及曲面朝向该光源的一曲面条状体。
9.如权利要求7所述的侧光型背光模件，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
10.如权利要求7所述的侧光型背光模件，其特征在于，更包含一反光片位于该导光板的该背面下方及一扩散片位于该导光板的该出射面上方，以及一反光罩包围该光源及该等光学斜片，以使该光源的一出口朝向该入射端面。
11.如权利要求8所述的侧光型背光模件，其特征在于，更包含一反光片位于该导光板的该背面下方及一扩散片位于该导光板的该出射面上方，以及一反光罩包围该光源及该等光学斜片，以使该光源的一出口朝向该入射端面。
12.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
一液晶面板；及
一侧光型背光模件，位于该液晶面板下方，该侧光型背光模件包括一导光板主体、一光源、一光学构件、一反光罩、一反光片及一扩散片，该导光板主体具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中该背面具有一光散射图案，供导引该导光板主体内的反射光从该出射面输出，该光源位于该导光板主体的至少一该入射端面一侧，及该光学构件系设于该光源与该导光板主体的该入射端面中心位置的间，该光源的发射光束经该光学构件反射或折射后投射于该导光板主体的该入射端面，该反光片位于该导光板的该背面下方及该扩散片位于该导光板的该出射面上方，以及该反光罩包围该光源及该光学构件，以使该光源的一出口朝向该入射端面。
13.如权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于，上述的光学构件选自下列任一者：锥体朝向光源的一三角锥条状体及凸圆面朝向光源的一凸圆条状体。
14.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，上述的光学构件更包含一对光学斜片组分别对称排列于该入射端面两对边，其中该每一光学斜片组包含复数片光学斜片。
15.如权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
16.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
17.如权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
18.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
一液晶面板；及
一侧光型背光模件，系位于该液晶面板下方，该侧光型背光模件包括一导光板主体、一光源、一对光学机构、一反光罩、一反光片及一扩散片，该导光板主体具有光输入用的至少一入射端面、一背面及光输出用的一出射面，其中该背面具有一光散射图案，供导引该导光板主体内的反射光从该出射面输出，该光源位于该导光板主体的至少一该入射端面一侧，该对光学机构分别对称排列于该导光板的该入射端面两对边，该光源的发射光束经该等光学机构反射或折射后投射于该导光板的该入射端面，该反光片位于该导光板的该背面下方及该扩散片位于该导光板的该出射面上方，以及该反光罩包围该光源及该等光学斜片，以使该光源的一出口朝向该入射端面。
19.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于，上述的导光板主体构型选自下列任一者：矩形体、楔形体、梯形体及对称双楔形体。
20.如权利要求19所述的液晶显示器，其特征在于，上述的光学机构选自下列任一者：复数片光学斜片及曲面朝向该光源的一曲面条状体。
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