TW201619672A - 畫素式背光模組 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種畫素式背光模組，其包含至少一光源模組、至少一準直透鏡、一導光板及一光學透鏡組，每一光源模組發出波長不同之複數個光線，該些個光線從準直透鏡之入光面進入並通過其出光面之一光柵結構，以從其出光面均勻的射出複數個準直光線，該些個準直光線透過導光板導引該些個準直光線之傳遞方向，並將該些準直光線傳遞至該光學透鏡組。本發明之背光模組可產生準直及均勻之該些光線。

Description

畫素式背光模組 【0001】

本發明係有關於一種背光模組，尤指一種兼具光線準直及均勻出光之特性的畫素式背光模組。

【0002】

有關於習知薄膜電晶體液晶顯示器（Thin film transistor liquid crystal display，常簡稱為TFT-LCD）是多數液晶顯示器的一種，它使用薄膜電晶體技術改善影象品質。雖然TFT-LCD被統稱為LCD，不過它是種主動式矩陣LCD，被應用在電視、平面顯示器及投影機上。

【0003】

簡單說，TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層的玻璃基板是與彩色濾光片、而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化，造成液晶分子偏轉，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素的明暗狀態。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，而彩色濾光片給予每一個畫素特定的顏色。結合每一個不同顏色的畫素所呈現出的就是面板前端的影像，形成每個畫素各包含紅藍綠三顏色，這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。

【0004】

承上所述，習知之液晶顯示器因採用彩色濾光片的方式，對該背光模組之白色光源進行紅光、藍光與綠光三色的分色濾光，因而造成大約百分之六十至七十百分率的入射光能量損失，導致液晶顯示器之光能量使用率不佳。

【0005】

本發明之目的，在於提供一種畫素式背光模組結構，其應用於顯示器時，顯示器不用設置彩色濾光片，以提升畫素式背光模組所提供之光利用率。

【0006】

本發明之目的，在於提供一種畫素式背光模組結構，其於至少一準直透鏡之出光面設置一光柵結構，以提升背光模組所提供之光線具有準直及均勻的效果。

【0007】

本發明提供一種畫素式背光模組結構，其包含：至少一光源模組，其發出複數個光線，該些個光線之波長不同；至少一準直透鏡，其具有一第一入光面與一第一出光面，該第一出光面具有一光柵結構，每一該光源模組對應每一該第一入光面，該些個光線從該第一入光面進入，並通過該光柵結構，且從該第一出光面均勻射出複數個準直光線；一導光板，其設置於該至少一準直透鏡之該第一出光面之一側，該導光板具有一第二入光面、一第二出光面與一導光面，該第二出光面與該導光面相對，該第二入光面位於該第二出光面與該導光面之間，並與該第一出光面相對，該些個準直光線從該一第二入光面進入，該導光面導引該些個準直光線從該第二出光面射出；以及一光學透鏡組，其設置於該導光板之該第二出光面，該些個準直光線進入該光學透鏡組，該光學透鏡組產生複數個色彩光線。

R‧‧‧紅光發光二極體
G‧‧‧綠光發光二極體
B‧‧‧藍光發光二極體
10‧‧‧光源模組
100‧‧‧光線
100R‧‧‧紅光
100G‧‧‧綠光
100B‧‧‧藍光
110‧‧‧發光元件
20‧‧‧準直透鏡
21‧‧‧顯示模組
200‧‧‧準直光線
200R‧‧‧紅光
200G‧‧‧綠光
200B‧‧‧藍光
201‧‧‧第一入光面
202‧‧‧第一出光面
212‧‧‧光柵結構
2120‧‧‧溝槽
30‧‧‧導光板
301‧‧‧第二入光面
302‧‧‧第二出光面
303‧‧‧導光面
3030‧‧‧微結構
40‧‧‧光學透鏡組
400‧‧‧色彩光線
400R‧‧‧紅光
400G‧‧‧綠光
400B‧‧‧藍光
401‧‧‧第三入光面
402‧‧‧第三出光面
410‧‧‧柱狀凸透鏡
50‧‧‧反射結構
510‧‧‧上反射板
520‧‧‧下反射板
530‧‧‧反射凹槽
60‧‧‧偏光片
70‧‧‧液晶顯示面板
80‧‧‧擴散片
2‧‧‧顯示器

【0008】

第一A圖：其為本發明之第一實施例之畫素式背光模組之示意圖；
第一B圖：其為本發明之第一實施例之畫素式背光模組之使用狀態圖；
第一C圖：其為本發明之第一實施例之光源模組及準直透鏡之使用狀態圖；
第一D圖：其為本發明之第一C圖之A區域的放大圖；
第一E圖：其為本發明之第一實施例之光學透鏡組之使用狀態圖；
第二A圖：其為本發明之第二實施例之顯示器之剖面圖；
第二B圖：其為本發明之第二實施例之顯示器之另一剖面圖；
第三A圖：其為本發明之第三實施例之導光面之示意圖；
第三B圖：其為本發明之第三實施例之導光面之另一示意圖；
第四圖：其為本發明之第四實施例之導光面之示意圖；
第五圖：其為本發明之第五實施例之光柵結構之示意圖；
第六圖：其為本發明之第六實施例之光柵結構之示意圖；以及
第七圖：其為本發明之第七實施例之光柵結構之示意圖。

【0009】

為對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

【0010】

請參閱第一A圖至第一E圖，其為本發明之第一實施例之畫素式背光模組之示意圖、使用狀態圖、光源模組及準直透鏡之使用狀態圖、A區域的放大圖、光學透鏡組之使用狀態圖；如圖所示，本實施例提供一種畫素式背光模組，其包含至少一光源模組10、至少一準直透鏡20、一導光板30與一光學透鏡組40。

【0011】

本實施例之畫素式背光模組包含二個光源模組10，每一光源模組10可發出複數個光線100，該些個光線100之波長均不相同。於本實施例中，每一光源模組110具有複數個發光元件110，該些個發光元件110分別為一紅光發光二極體R、一綠光發光二極體G及一藍光發光二極體B，該些個發光元件110分別發出紅光100R、綠光100G及藍光100G。

【0012】

至少一準直透鏡20之數量依據光源模組10之數量而決定，於本實施例中，光源模組10之數量為兩組，所以準直透鏡20也為兩個，即每一光源模組10對應一個準直透鏡20。每一準直透鏡20具有為凸面之一第一入光面201與一第一出光面202，第一出光面202具有一光柵結構212(如第一D圖所示)。光源模組10對應第一入光面201設置，如此光源模組10之該些個光線100從第一入光面201射入，該些個光線100通過該準直透鏡20而發出複數個準直光線200，且該些個準直光線200經第一出光面202之光柵結構212，以使該些個準直光線200均勻射出。因本實施例之光源模組10所發出之該些個光線100包含紅光100R、藍光100B及綠光100G，所以該些個光線100經準直透鏡20所產生之該些個準直光線200也包含紅光200R、綠光200G與藍光200B。

【0013】

於下述說明光柵結構212之結構，參閱第一D圖，光柵結構212包含複數個溝槽2120，該些個溝槽2120間隔形成於第一出光面202，每一溝槽2120為直條狀，其截面形狀為V字型。當該些個準直光線200通過光柵結構212時，因為該些個準直光線200因光柵結構212而產生折射或繞射效果，導致該些個準直光線200平均地從準直透鏡20之第一出光面202射出，使該些個準直光線200能達到均勻射出，以減少該些準直光線200間所產生之光紋。

【0014】

接著導光板30具有一第二入光面301、一第二出光面302與一導光面303，第二出光面302與導光面303相對，第二入光面301位於第二出光面302與導光面303之間，即第二入光面301位於導光板30之側邊。然第二入光面301對應每一準直透鏡20之第一出光面202，使該些個準直光線200從第二入光面301射入，即該些個準直光線200從導光板30之側邊射入。

【0015】

待該些個準直光線200從導光板30之第二入光面301射入後，該些個準直光線200經該導光面303導引而改變該些個準直光線200之傳遞方向，以使該些個準直光線200從第二出光面302射出。然光學透鏡組40設置於導光板30之第二出光面302，該些個準直光線200穿過光學透鏡組40，光學透鏡組40可偏折該些個準直光線200，於本實施例中，光學透鏡組40可包含複數個柱狀凸透鏡410，如第一E圖所示，該些個柱狀凸透鏡410呈陣列排列。

【0016】

本實施例之光學透鏡組40具有一第三入光面401與一第三出光面402，光學透鏡組40之第三入光面401為該些柱狀凸透鏡410之凸面，該些個柱狀凸透鏡410聚焦偏折該些個準直光線200，並產生不同波長之複數個色彩光線400，不同波長之該些個色彩光線400從第三出光面402射出。所以該些個準直光線200包含紅光200R、綠光200G及藍光200B時，該些個色彩光線400亦包含紅光400R、綠光400G及藍光400B。

【0017】

本實施例提供一種畫素式背光模組，其光源模組10使用不同波長之該些個光線，而光源模組10所發出之該些光線100經過準直透鏡20而產生均勻的該些個準直光線200，該些個準直光線200再經導光板30導引其傳遞方向至光學透鏡組40，如此本實施例之畫素式背光模組可產生均勻及準直的光線，以減少光紋之產生。本實施例之背光模組為單向供應光源，其亦可為雙向供應光源，即該些光源模組10、該些準直透鏡20、導光板30及光學透鏡組40相對於導光板30之邊緣對稱設置，使導光板30之兩側均具有該些光源模組及該些準直透鏡20，於此不再贅述。

【0018】

請參閱第二圖，其為本發明之第二實施例之顯示器的剖面圖；如圖所示，上述實施例之畫素式背光模組可應用於一顯示器2上，本實施例提供一種顯示器2，顯示器2包含本實施例之畫素式背光模組及一顯示模組21，顯示模組21設置於畫素式背光模組之光學透鏡組40的第三出光面402，然該些個準直光線穿過光學透鏡組40所產生之不同波長之該些個色彩光線，該些個色彩光線從第三出光面402陣列射出，並對應顯示模組21之複數畫素。

【0019】

舉例說明，同時參閱第一E圖，於本實施例中，該些個準直光線200包含紅光200R、綠光200G與藍光200B，經光學透鏡組40偏折後，光學透鏡組40之該第三出光面402輸出紅光400R、綠光400G與藍光400B，而且紅光400R、綠光400G與藍光400B呈陣列排列，經光學透鏡組40輸出之紅光400R、綠光400G與藍光400B可分別投射於顯示模組21之複數個RGB畫素。

【0020】

然一般顯示器均透過彩色濾光片將背光模組之該些個光線轉換為紅光、綠光及藍光，使用本實施例之背光模組之顯示器2，顯示模組21內無須設置彩色濾光片，因本實施例之背光模組所提供之該些個色彩光線400包含紅光400R、綠光400G與藍光400B，因此不須再透過彩色濾光片轉換該些個色彩光線400之色彩。所以本實施例之顯示模組21包含一偏光片60及一顯示面板70，偏光片60設置於光學透鏡組40之第三出光面402，顯示面板70設置於偏光片60，其中顯示面板70包含一液晶組件及一偏光片，但液晶組件與偏光片之間並未設有彩色濾光片，於本實施例中，顯示面板70相較於習知之顯示器2的顯示面板不同，僅在於省略彩色濾光片之設置，其餘均相同，於此不再贅述。應用本實施例之背光模組的顯示器2因省略彩色濾光片之設置，可有效減少背光模組所提供之該些個光線因穿過彩色濾光片而造成光損耗的問題，進而提升光使用率。

【0021】

本實施例之偏光片60可選用反射式偏光片60，反射式偏光片60可讓特定極性的該些個色彩光線通過，例如P波，並將S波反射回導光板30。為了回收使用被反射回導光板30的光線，於導光板30之導引面303的下方更設有一反射結構50，本實施例之反射結構50為四分之一波片構成，其改變反射自反射式偏光片60之光線的偏極化狀態，亦即將S波轉換成P波後，再重新從導光板30射出並進入光學透鏡組40，最後由入光學透鏡組40產生呈陣列之該些個色彩光線，該些個色彩光線可穿過反射式偏光片60，藉此可提升光使用率，避免產生光損的現象。

【0022】

一般顯示面板上均設有一擴散片，其為了使背光模組所提供之光線穿過顯示面板後可均勻出光，所以於顯示面板之出光面設有一擴散片，如此增加顯示器之觀看角度。本實施例之畫素式背光模組所提供之光線即為均勻的，因此於顯示面板70上未設置擴散片80，即可達到上述功效，當然於此也可選擇於顯示面板70上設置擴散片80，更提升上述之功效。

【0023】

上述提及於導光板30之下方設有反射結構50，於此更進一步說明反射結構50之結構，反射結構50包含一上反射板510及一下反射板520，該些個光源模組10、該些個準直透鏡20及導光板30設置於下反射板520，光學透鏡組40不被上反射板510遮蔽，該些個光源模組10及該些個準直透鏡20設置於上反射板510與下反射板520之間，即上反射板510位於該些個光源模組10與該些個準直透鏡20的上方。然上反射板510與下反射板520之間更設有複數個反射凹槽530，請一併參閱第二B圖，每一光源模組10設置於對應之反射凹槽530，透過上反射板510、下反射板520及反射凹槽530能將光源模組10所發出之該些個光線100中非往準直透鏡20照射之該些個光線100反射，以改變非往準直透鏡20照射之該些個光線100的傳遞方向，以使該些個光線100均往準直透鏡20之方向傳遞；此外，該些個準直光線200進入導光板30後，下反射板520也可反射未往光學透鏡組40之該些個準直光線，如此可提高光使用率。

【0024】

請參閱第三A圖、第三B圖及第四圖，其為本發明之第三實施例之導光面的示意圖與第四實施例之導光面的之示意圖；如圖所示，上述本實施例提及導光板30之導光面303可導引該些個準直光線200，並改變該些個準直光線200之傳遞方向，而達成上述目的，主要於導光板30之導光面303具有複數個微結構3030，該些個微結構3030呈不規則排列，且每一微結構3030為一V型溝槽(如第二A圖所示)、一梯形溝槽(如第三B圖所示)或一半圓柱溝槽(如第四圖所示)。自導光板30之第二入光面301入射之該些個準直光線200照射於導光面303之該些個微結構3030上，能改變該些個準直光線200之傳遞方向，即使該些個準直光線200朝向光學透鏡組射出。其中該些個微結構3030間之間距也可為不相等的，舉例說明：靠近導光板30左側之該些個微結構3030間的間距小於靠近導光板30右側之該些個微結構3030間的間距，然該些微結構3030間之間距依據顯示器2之顯示效果而決定。

【0025】

請參閱第五圖至第七圖，其為本發明之第五實施例至第七實施例之光柵結構之示意圖；如圖所示，第一實施例提及準直透鏡20之第一出光面202具有光柵結構212，而第一實施例之光柵結構212的每一溝槽2120之截面形狀為V字型。於此提供其他形態之光柵結構212，如第五圖，光柵結構212之該些個溝槽2120以連續排列於第一出光面202，每一溝槽2120之截面形狀與第一實施例之溝槽2120的截面形狀相同。再者，如第六圖，光柵結構212之該些個溝槽2120與第一實施例之該些個溝槽2120一樣為間隔排列於第一出光面202，每一溝槽2120的截面形狀為U字形。另外，如第四C圖，光柵結構212之該些個溝槽2120之截面形狀為U字形，而該些個溝槽2120以連續排列方式，上述光柵結構212均能讓該些個準直光線均勻地從第一出光面202射出，以減少光紋產生。

【0026】

綜上所述，本發明有關於一種畫素式背光模組結構，光源模組所發出之該些個光線經過對應之準直透鏡及其光柵結構可均勻地產生該些個準直光線，該些個準直光線再經導光板導引至光學透鏡組，以產生陣列排列的該些個色彩光線，進而與顯示面板上的該些色彩畫素對應，因此應用本發明之背光模組的顯示器不需使用彩色濾光片轉換該些個光線之色彩，可降低光的損耗率，即為大幅提高光的使用率，此外本發明之背光模組可產生均勻之該些個色彩光線，以減少光紋產生，同時增加顯示器之觀看視角。

【0027】

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜至准專利，至感為禱。

【0028】

惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧光源模組

110‧‧‧發光元件

R‧‧‧紅光發光二極體

G‧‧‧綠光發光二極體

B‧‧‧藍光發光二極體

20‧‧‧準直透鏡

30‧‧‧導光板

40‧‧‧光學透鏡組

Claims (13)

1. 【第1項】

   一種畫素式背光模組結構，其包含：
   至少一光源模組，其發出複數個光線，該些個光線之波長不同；
   至少一準直透鏡，其具有一第一入光面與一第一出光面，該第一出光面具有一光柵結構，每一該光源模組對應每一該第一入光面，該些個光線從該第一入光面進入，並通過該光柵結構，且從該第一出光面均勻射出複數個準直光線；
   一導光板，其設置於該至少一準直透鏡之該第一出光面之一側，該導光板具有一第二入光面、一第二出光面與一導光面，該第二出光面與該導光面相對，該第二入光面位於該第二出光面與該導光面之間，並與該第一出光面相對，該些個準直光線從該一第二入光面進入，該導光面導引該些個準直光線從該第二出光面射出；以及
   一光學透鏡組，其設置於該導光板之該第二出光面，該些個準直光線進入該光學透鏡組，該光學透鏡組產生複數個色彩光線。
2. 【第2項】

   如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，其中該光柵結構包含複數個溝槽，該些個溝槽排列於該第一出光面。
3. 【第3項】

   如申請專利範圍第2項所述之畫素式背光模組結構，其中每一該溝槽之截面形狀為V字形或U字形。
4. 【第4項】

   如申請專利範圍第2項所述之畫素式背光模組結構，其中該些個溝槽為間隔排列或連續排列於該第一出光面。
5. 【第5項】

   如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，其中該導光面具有複數個微結構。
6. 【第6項】

   如申請專利範圍第5項所述之畫素式背光模組結構，其中該些個微結構呈不規則排列於該導光面上。
7. 【第7項】

   如申請專利範圍第5項所述之畫素式背光模組結構，其中該些個微結構為V字形溝槽、梯形溝槽、半圓柱溝槽或其他可反射光線朝該第二出光面之幾何形狀之溝槽。
8. 【第8項】

   如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，其中該至少一光源模組係包含複數個發光元件，該些個發光元件係包含紅光發光二極體、綠光發光二極體及藍光發光二極體。
9. 【第9項】

   如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，其中該光學透鏡組包含複數個透鏡，該些個透鏡呈陣列排列。
10. 【第10項】

    如申請專利範圍第9項所述之畫素式背光模組結構，其中該些個透鏡係分別為一柱狀凸透鏡。
11. 【第11項】

    如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，更設置於一顯示模組，該顯示模組設置於該光學透鏡組之一第三出光面。
12. 【第12項】

    如申請專利範圍第11項所述之畫素式背光模組結構，其中該顯示模組係包含：
    一偏光片，其設置於該光學透鏡組之該第三出光面；以及
    一顯示面板，其設置於該偏光片，並未設有一彩色濾光片。
13. 【第13項】

    如申請專利範圍第1項所述之畫素式背光模組結構，更包含一反射結構，該反射結構係包含：
    一上反射板，其設置該至少一光源模組及該至少一準直透鏡之上方，並未覆蓋於該光學透鏡組；
    一下反射板，其設置於該至少一光源模組、該至少一準直透鏡及該導光板之下方；以及
    至少一反射凹槽，其設置於該上反射板與該下反射板之間，該至少一光源模組設置於該至少一反射凹槽內。