TW200937085A - Backlight unit - Google Patents

Description

200937085 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明實施例關於-種背光單元，尤其關於—種重量易於減 輕的背光單元。 【先前技術】 ' 由於液晶顯示器小型化、外形薄和耗能低的優點，已經用於 .筆記型個人電腦、自統辦公設備和音頻/_設備等。 ❿ 減齡11包含液晶顯神組和背光單元。背光單元依昭光 源的位置被分為直下式背光單元和側光式背光單元。 侧光式背光單元包含辆單元、導紘、反她和光學膜。 . 光源單元包含錢、和辆反射板，光_如是至少一個冷陰 極螢光燈管(CCFL)和至少一個外部電極螢光燈管(EEFL)，光源位 於光源反射板上。 光源產生具有預設波長的光線，·自光。絲反射板反射 〇 光源產生的光線。 導光板位於光源單元的一側，以獲得均勻的光線。導光板使 • 光源發出的光朝向液晶顯示模組照射。 導光板由臨界角度約為42。且折射率約為15的丙婦酸材料 製成。導光板為平板形’具有上表面、下表面以及四個侧面。 因此’在經過朝向光源單元的導光板侧面（也就是入射表面 )的光線中’方位角小於臨界角的规透過導光板上表面出射， 方位角大於或等於臨界角的光線在導光板的整個表面上被全反射 6 200937085 並被擴散。 反射板位於導光板的下表面上，以反射導光板内部空間洩漏 的光線。導光板下表面具有散射圖案。 光學膜包含擴散板、稜鏡片和保護板。擴散板位於導光板上 並包含下擴散板、擴散板支撐單元和上擴散板。 擴散板利用其内的珠粒擴散經過導光板的光線。 稜鏡片位於擴散板上，並包含基膜和稜鏡。稜鏡片用於將擴 ® 散板擴散的光線聚攏。 保護板擴散稜鏡片聚攏的光線以向液晶顯示模組提供擴散後 的光線。 • 除了上述的光學膜結構，光學膜還可使用各種膜類的組合以 • 擴散和聚攏經過導光板的光線。 在直下式背光單元中，導光板利用射出成型方法或擠製成形 方法形成。尤其是導光板的开)成可透過射出成型方法或擠製成开） 方法形成基座’然後在基座的下表面透過固化製程如熱固化方法 形歧射職。導光板的重量幾乎佔據了直下对光單摘總重 量。 因此’需要降低導光板的厚度以減輕背光單元和液晶顯示器 的重置。然而’由於光線利用效率的原因使降低導光板厚度受到 限制。因此減輕背光單元重量成為需要面對的技術局限。 【發明内容】 的在於提供一種易於減輕重

200937085 鑒於上述問題，本發明的主要目 量的的背光單元。 關於本發狀其它舰及優轉於接下來_ 些於内容敘物™· t本發Θ之目的以及其它優點，可藉由揭露之結構以及方法而 實現，也可從揭露之圖式而得知。 因此’為達上述目的，本發明所揭露之—種背光單元，包含 有：光源單元’祕產生H光束輪廓改寵，包含與光源單 几相對之人射表面和與人絲面平行之出射表面；反射板，位於 光束輪廓改魏下方，反射板包含第—反射表面和第二反射表面 ’第一反射表面具有第-反射區域，第二反射表面具有第二反射 區域’第二反射表面從第—反射表面之末端向上傾斜；以及光學 臈，位於光束輪廓改變器和反射板上。 光束輪廓改變器沿光源單元之縱向延伸，並在寬度方向具有 楔狀剖面。 光束輪廓改變器包含上全反射表面和下全反射表面，從入射 表面之末端延伸至光束輪廓改變器之厚度中線的第一條線與連接 入射表面之末端和出射表面之末端的第二條線之間的角度滿足4。 至。上全反射表面和下全反射表面由彎曲半徑在5〇mm至30 之間的曲面形成。 上全反射表面和下全反射表面的彎曲半徑的增加或減少與入 200937085 表面在上下方向相 上全反射表面和下 變器的厚度中線不 射表面厚度成比例。上全反射表面和下全反射 對於光束輪廓改變器的厚度中線對稱。當然， 全反射表面也可在上下方向相對於光束輪廓改 對稱。 光束輪練妓的出職面由與光束輪毅變ϋ的厚度中線 垂直辭面職，或者由彎曲半轉於或小於聊晒的曲面形成 在出射表面由平面形成的情況下，反射板之第-反射表面由 與絲輪廓改變H的厚度巾線平行的平面形成，或與光束輪廊改 變器的下全反射表面相同的曲面形成。 在出射表面由彎曲半徑等於或小於100mm的曲面形成的情 況下，反射板的第一反射表面由與光束輪廓改變器的厚度中線平 ' 行的平面形成。 第一反射區域的尺寸增加或降低與光束輪廓改變器的厚度成 _ 比例。第二反射表面之傾斜角度被確定使第二反射表面之末端位 於光束輪摩改變器的厚度範圍内。 在具有上述結構的背光單元中’由於光束輪廟改變器可用於 作為導光板，因此背光單元即使沒有導光板也可獲得均勻亮度。 因此背光單元的重量顯著減輕。 有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說 明如下。 【實施方式】 200937085 以下將結合附圖描述本發明實施例， 使此處的揭露能夠使本發明的概念完全被本領域技術人員瞭解。 然而，本發明還可以有許多不同的表現形式並不限於此處描述的 實施例。 在附圖中’各層和區域的厚度被放大以清楚識別。為了便於 理解，附圖中相似的標號代表相似的元件。應該理解的是當一芦

位於另一層或基板上時，它可以直接位於另一層或基板上，或者 也可以是中間層。 <第一實施例> 本發明第一實施例的液晶顯示器將結合「第1圖」至「第4 圖」詳細描述。 第1圖」所示為本發明第-實施例包含側光式背光單元的 液晶顯示n結構的圖，「第2圖」所示射光單元使用的光 束輪廓改變器的示意圖。 「第3圖」所示為光束輪廓改變器的準直和方向性的概念圖 ’「第4®」所示為光束輪軌_的準直和方向性的圖表。

第-實施例描述了使轉形絲如冷陰極螢光燈管(CD 2部電極螢統管(卿L)_材縣單元。當然，點光源如 發光二極體(LED)也可用於替代線形光源。 如「第1圖」所示，第― 單元110 實施例的侧光式背光單元包含光源 10 200937085 光源單元110包含產生預設波長光線如白光的線形光源112 以及反射線形光源112發出的光線的光源反射板114。 光源單元11G被安脑定在作為絲的反射板m的一個末 端。盡管「第1圖」®示了光源單元11()安裝在反射板12〇 一個 末端的情況’但絲單元110還可絲在反射板12㈣兩個末端 〇 光束輪廓改變器130安裝在光源112的一侧。 光束輪廓改變器130由折射率為149的聚曱基丙稀酸甲醋 形成，並沿著光源112的縱向延伸，在與縱向垂直的寬度方向上 具有楔狀勤。當然’光束輪軌魏⑽也可由除了聚甲基丙 烯酸甲酯之外的各種材料形成。 光束輪廓改變器130安裝在反射板12〇的部份内部空間内。 在光束輪廓改變器130内’與光源112相對的入射表面132和發 射經過入射表面132的光線的出射表面134彼此平行’如「第3 圖」所示。 尤其是盡管圖未示’但單獨的固定單元可於光束輪廓改變 器no的縱向方向形成在光束輪庵改變器⑽的末端，以對齊入 射表面132和光源112。 除入射表面132和出射表面134外，光束輪廓改變器⑽還 具有上全反射表面136和下全反射表面138。上全反射表面136 和下全反射表面138輕經過人射表面132的人射光的全反射角 200937085 度以調準透過出射表面134出射的光線。 為此’上全反射表面136和下全反射表面138由具有恆定彎 曲半徑的曲面形成。 依照本發明的㈣人的實驗結果，光束輪廓改賴丨3〇的上 王反射表面136和下全反射表面138最好由彎曲半徑在5〇_至 300mm之間的曲面形成’而平行於光束輪廓改變器⑽厚度的中 '線L1的線L2與連接入射表面132末端至出射表面134末端的 線L3之間的角度Θ1滿足4。至20。，最好是6。至1〇。。 田角度Θ1在4。至20。的範圍之外時，上全反射表面136和 下全反射表面138全反射的光線的折射率降低。 上全反射表面136和下全反射表面138的彎曲半徑增加或降 低與入射表面132的厚度成比例。依照本發明的發明人的實驗結 果’入射表面132的厚度約為3mm時，上全反射表面136和下 鲁全反射表面138最好具有彎曲半徑約為12〇麵的曲面。當入射 表面132的厚度超過3mm時，上全反射表面136和下全反射表 面138最好具有彎曲半徑約為120mm至300mm的曲面。當入射 表面132的厚度不足3mm時’上全反射表面136和下全反射表 面138最好具有彎曲半徑約為5〇mm至120mm的曲面。 第實知例中’上全反射表面136和下全反射表面138在 上下方向相對於中線L1對稱，但不限於此。上全反射表面136 和下全反射表面138也可在上下方向相對於中線L1 不對稱。 12 200937085 然而’考慮到易於設計和製造以及入射光方向性和準直，上 反射表面136和下全反射表面最好在上下方向相對於厚度 的中線L1對稱。 經過入射表面132的光線被從上全反射表面136和下全反射 表面138全反射’然後透過出射表面134出射。出射表面…與 入射表面132由相同平面形成。 ❹ 外「第4圖」所示為視角與光強度圖表。如「第3圖」和「 第4目」所不’當從所有角度均勻發射的朗伯光〇amberti姐 _)透過光束輪廓改變器m的出射表面134出射時，出射光 在預設視角範圍内具有高強度。 因此，光束輪靡改變器13〇可有效調準並發送光源内產生的 . 光線。 視角是假定觀眾眼睛位置在厚度的中線L1上時的視角。從 「第4圖」可以看出’光束輪廊改變器13〇的出射表面以出射 的光線強度在-20。至20。視角之間較強。 在第4圖」中，正視角表示厚度的中線L1的上部，而負 視角表示厚度的中線L1的下部。因此光束輪摩改變器⑼發出 的光線可以分财2〇。和_2〇。視肖解和偏厚度財線li的上 部和下部。 反射板120具有第一反射表面和第二反射表面m。第 反射表面122具有第一反射區域R1，第二反射表面124具有 13 200937085 第二反射區域R2。第二反射表面124從第一反射表面122的末 端以恆定角度朝向上方傾斜。 第-反射區域R1尺寸的增加和減少與光束輪廓改變器13〇 的厚度T成比例。第二反射表面124的傾斜角度θ2被確定使第 二反射表面124的末端位於光束輪廓改變器13〇的厚度τ的範圍 • 内。 • 附加圖案如散射圖案可形成在第一反射表面122和/或第二 ❿ 反射表面124的表面上以提高反射特性。 光學膜140位於光束輪廓改變器130和反射板120上，液晶 顯示模組150位於光學膜14〇上。 光學膜140可使用各種光學膜的組合，如稜鏡片、擴散板和 - 保護板。 在具有上述結構的液晶顯示器中，光源112内產生的光線被 光束輪廓改變器13〇調準和定位，並被反射板12〇的第一反射表 , 面122和第二反射表面124反射，朝向光學膜14〇照射。光學膜 140擴散並聚攏光線，以在液晶顯示模組15〇上顯示影像。 在液晶顯示器的驅動中，第一反射表面122僅反射第一反射 區域R1内的光線。 <第二實施例> 以下將結合「第5圖」描述本發明第二實施例。由於第二實 施例的結構和元件除反射板之外與第一實施例相似，因此相關描 200937085 述將簡短進行或省略。 在第二實施例中，反射板22〇的第一反射表面222與光束輪 廓改變器130的下全反射表面由相同曲面形成。 在具有上述結構的反射板220中，在第一反射表面222的第 一反射區域R1和第二反射表面224的第二反射區域R2均可獲得 均勻的亮度。 <第三實施例> 以下將結合「第6圖」描述本發明第三實施例。由於第三實 施例的結構和元件除光束輪廓改變器之外與第一實施例相似，因 此相關描述將簡短進行或省略。 在第三實施例中，光束輪廓改變器230包含出射表面234， 其具有曲面以調整出射表面234出射的光線行進路徑。依照本發 明的發明人的貫驗結果，當出射表面234的曲面的彎曲半徑等於 或小於100mm時，整個區域均將獲得均勻的亮度。 雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明。在不脫離本發明之精神和範圍内，所為之更動與潤飾，均 屬本發明之專鄉護翻。關於本發赌界定之倾範圍請參考 所附之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明第-實施例包含侧光式f光單元的液晶顯示 器結構的剖面圖； 15 200937085 第2圖為背光單元中使用的光束輪廓改變器的示意圖； 第3圖為光束輪廓改變器的準直和方向性的概念圖； 第4圖為光束輪廓改變器的準直和方向性的圖表； 第5圖為本發明第二實施例包含側光式背光單元的液晶顯示 器結構的剖面圖；以及 第6圖為本發明第三實施例包含侧光式背光單元的液晶顯示 器結構的剖面圖。 【主要元件符號說明】 110 光源單元 112 線形光源 114 光源反射板 120、220 反射板 122、222 第一反射表面 124 > 224 第二反射表面 130、230 光束輪廓改變器 132 入射表面 134、234 出射表面 136 上全反射表面 138 下全反射表面 140 光學膜 150 液晶顯示模組 16 200937085 R1 第一反射區域 R1 第二反射區域 LI 光束輪廓改變器厚度的中線 L2 平行於L1的線 L3 連接入射表面末端至出射表面末端的線 ' Θ1 L2與L3之間的角度 . Θ2 第二反射表面的傾斜角度 ❹ T 光束輪廓改變器的厚度 17

Claims (1)

1. 200937085 十、申請專利範圍： 1. 一種背光單元，包含有： 一光源單元，用於產生光線； 一光束輪廓改變器，位於該光源單元一側，該光束輪廓改 變器包含與該光源單元相對之一入射表面和與該入射表面平 行之一出射表面；

   一反射板，位於該光東輪廓改變器下方，該反射板包含一 第一反射表面和一第二反射表面，該第一反射表面具有一第一 反射區域’該第二反射表面具有—第二反射區域，該第二反射 表面從該第一反射表面之一末端向上傾斜；以及 兀干膜，位於該光束輪廓改變器和該反射板上。 2. 如申請專嫌圍第丨項所述之背光單元，其中該光束輪磨改變 器沿該光源單元之縱向延伸，並在寬度方向具有楔狀剖面。 3. 如申請專·_2項所述之背光單元，其中該光束輪廓改變 裔包含-上全反射表面和一下全反射表面，從該入射表面之一 ==伸至該光束輪廓改變器之—厚度中線的—第—條線與 線之 — _ 4. 形成。 +二在50mm至30〇mm之間的曲面 5. 如申請專·圍第4項所述之背光單元 ’其中該上全反射表面 18 200937085 和該下全反射表面的彎曲半徑的增加或減少與該入射表面厚 度成比例。 &如申請專利麵第4項所述之背光單元’其中該上全反射表面 和該下王反射表面在上下方向相對於該光束輪廓改變器的該 厚度中線對稱。 ^ 2申請專利範圍第〗項所述之背光單元，其中該光束輪靡改變 ❹ 器的該出射表面由與該光束輪狀變n的該厚度巾線垂直的 平面形成。 8. 2申請翻細第7項所叙絲單元，針該反射板之該第 :反射表面由與該光束輪献變器的該厚度中線平行的平面 形成。 9. 如申請翻娜7撕述之背光單元，其嫩射板之該第 :反射表面由與該光束輪軌賴的該下全反射表面相同的 曲面形成。 ❹ 1〇.=2利範圍第7項所述之背光單元，其中該第一反射區域 =加或降低與該光束輪廊改變器的厚度成比例。 η.如申4鄕關7項所述之背光單元，射 之傾斜角度被確定使該第二反射表面、以 剔"表面之一末端位於續# #兹· 廓改變器的厚度範圍内。 私位於該先束輪 12.如申請專利範圍第丨項所述之 ^ . 尤早70，其中該光束輪廓改變 射表面由·f曲半#等於或小於的曲面形成。 200937085 面形成 13·如申賴_第12項所述之背光單元，射該反射板之該 第一反射麵由與該縣輪麟續it的解射線平行的平 14. 如申請專利範_ 13項所述之背光單元，其中該第一 域的尺寸的增加或減少與絲束輪康改變器的厚度成比例i 15, 如申請專利朗第I3項所述之背光單元，其中鄉二反射表 面之傾斜角倾较使該第二反射表面之―切定位在該光 束輪廓改變器的厚度範圍内。 20