TW569060B - Backlight unit for liquid crystal display device and portable terminal equipment - Google Patents

Description

569060 五、發明說明（1) [發明背景] [發明領域] 本發明係有關於液晶顯示裝置之背光單元，且特別有 關於用於可攜式端末裝置之背光單元。 [習知技術說明] 液晶顯示（LCD )裝置廣泛地用於資料裝置，如移動式 電話、個人數位助理（PDA)及電腦等。 LCD因為不是發光裝置，故需要光源。根據發光方 式，LCD可被分成反射式LCD及傳送sLCd。反射式LCD之入 射光來自液晶面板之前側（面對觀視者之一側），被反射至 液晶面板後便可看見反射光。 如第1圖所示，傳送式LCD 1〇1有一液晶面板1〇2及配 置於液晶面板1 0 2後側之背光單元1 〇 3。 背光單元103將光線由後側發出至液晶面板1〇2，位於 前側之觀視者便可看見穿過液晶面板丨〇 2之光線。 如第1圖及第2圖所示，背光單元1〇3包括光源單元 104、光導板1〇5、第一透鏡薄膜106a、第二透鏡薄膜 10 6b、第一散光器i〇7a、第二散光器107b、反射器1〇8、 帶狀反射器1 0 9以及支撐框架11 〇。 光源單元104包括由白光發光二極體（LED)等所組成之 聚光燈111、由可傳輸物質所組成之光導113、實質上為u 字形之反射器部分1丨4，其中光導丨丨3係用以將光線由聚光 燈111往延伸方向引導並由光發出面112(見第1圖）發出帶

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第5頁 569060 五、發明說明（2) 狀光線。除了光導11 3之光發出面1 1 2外，反射器部分11 4 涵蓋三側。 光導板1 05係由可傳輸物質所組成之平坦部分形成， 其配置方式使得光導板1 〇 5之一側1 1 5相對於光源單元1 〇 4 之光發出面112。在光導板1 〇5内，入射光側115之末端接 收由光源單元1 0 4發出之帶狀光線，且光線被反射至實質 上與入射光側11 5末端垂直之光反射面11 6，而光線由相對 於光反射面116之發光面117發射至配置於背光單元103前 側之液晶面板1 0 2。

第一透鏡薄膜10 6a及第二透鏡薄膜10 6b聚集由光導板 1 〇 5前侧之發光面11 7所發出之光，以確保預定之照明度。 第一散光器1 0 7a及第二散光器1 〇 7b分別配置於第一透 鏡薄膜106a與液晶面板1〇2之間、以及第二透鏡薄膜1〇 6b 與光導板1 0 5之間，用以修正散光並加強發光之一致性。 反射器108配置於光導板1〇5之後侧，用以接收由光導 板105發出之光並將光反射回光導板1 〇5。 帶狀反射器1 09之配置使其相對於光導板1 〇5之三側 (除相對於光源單元1 〇 4之入射光側1 1 5外）。

支撐框架11 0有點像是拖盤。反射器1 〇 8被置於底部， 帶狀反射器109與其内壁接合，光源單元1〇4、光導板 1〇5、第一透鏡薄膜1〇6a、第二透鏡薄膜1〇6b、第一散光 器l〇7a及第二散光器1〇7b層層疊置於反射器1〇8上。 光導板1 0 5之光反射面11 6可能會有不規則表面，如突 出纹或霜狀表面，或透過隔板將具有高反射性之圓點狀物

五、發明說明（3) 質印至光反射面11 6。 從光源早元104及上述具有粗， 射光谁耔/5射β+从a穷十^表面之光導板1 05 20 0 0- 1 5 53 0 9號。 本△開專W弟 然而，從光源單元104發射至光導板1〇5 11 6之入射光會不規則地反射至表 ^ 射面 入％王衣面，故不會有方向性。 因此，如上戶斤述，除非使用第_ # _ .., ^ ^ 逍鏡薄膜106a及第二透鏡 溥膜1 0 6 b，否則無法確保預定之照明度。 當在室外使用LCD時，因周遭環境之光線夠充足，基 於省電之因素，可能不需要點亮聚光燈丨丨i，而只需開啟 電子裝置本體（如具有背光單元1〇3之可攜式電話）之電力 早7〇。 如上所述’只藉由周遭環境之光線來顯示時會有一個 問通。周遭ί衣i兄之光線從液晶面板1 〇 2經過複數透鏡薄膜 後會衰減，即使周遭環境之光線足夠反射至光反射面 1 1 6，照明度仍太弱而無法點亮液晶面板1 〇 2。 為解決此問題，日本公開專利第1 1 -2957 1 4號揭露一 種技術，藉由將光導板之後表面轉變成分光表面，可加強 反射光之方向性。 然而，當入射光由帶狀光源反射至液晶面板時，將光 導板之後表面轉變成分光表面只能在預定方向改善發光光 線之方向性。 亦即，分光表面係用以聚集帶狀光源之延伸方向之分 散光線。因此，在帶狀光源之延伸方向會有一對傾斜面所

7061 -4653-PF(N);ahddub.p t d 第7頁 569060 五、發明說明（4) 形成之突出 表面之形成 向。 因此， 定角度以遠 因此， 線發出面， 薄膜之分光 方向。 然而， 減。 此專利 之構想，且 境光線之設 因此， 並未衰減太 作為照明光 在此之 射，且可有 板。故很難 因此， 板無法被顯 如前所 面板之間時 申請案所 置於光導 計。 即使周遭 多，仍無 線。 前，並益 ’ <、、、 效地將周 同時利用 會有一個 示，故报 述，當複 ’零件數 揭露之 板後表 環境光 法有效 人提出 遭之入 光源及 問題： 難達成 數透鏡 會增加 物重複地形成在分光表面上。換句話說，分光 使得隆起線之方向垂直於帶狀光源之延伸二 從光導板發出之最強光線方向，維持傾斜一 離帶狀光源。 、’ 欲聚集發光光線並使最強光線之方向垂直於光 需在光導板及液晶面板間配置透鏡薄膜。透鏡 表面可使隆起線之方向平行於帶狀光源之延^ 如前所述，周遭環境之光線會在透鏡薄膜内衰 技術中並無使用周遭環境光線 面之分光表面並無使用周遭環 線在到達光導板之分光表面時 反射且很難利用周遭環境光線 一種將光源發出之光線向前發 射光從前側向前發射之光導 周遭環境光線作為照明光線。 當聚光燈111未被點亮時，面 高照明度。 薄膜需被配置於光導板及液晶 ，且無法變薄、變小及降低成

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569060 五、發明說明（5) 本〇 基於上述情況，本發明之一目的係提供一背光單元並 利用周遭環境光線，即使聚光燈11丨未被點亮，仍可達成 向照明度並使液晶面板之顯示可被改善，並提供具有背光 單元之LCD及附有LCD之可攜式端末裝置。 此外，本發明之另一目的係提供一背光單元，並使零 件數減少、保持高照明度、輕薄、微小、成本降低，並提 供具有背光單元之LCD及附有LCD之可攜式端末裝置。 [發明概述] 根據本發明之上述與其他目的，本發明之一形態的用 於液晶顯示（LCD)裝置之背光單元，包括：一光導板；至 少一光源單元，用以供應該光導板之至少一側；一反射 器’相對於該光導板之後表面；以及複數反射區及複數傳 輸區，各相對於該光導板之後表面；其中相對於該光導板 之後表面之表面與至少一反射區間之角度大於表面與至少 一傳輸區間之角度。本發明之另一形態的可攜式端末裝 置，包括用於LCD裝置之背光單元。

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:於=之分光表面’可將光線從分光表面反射 面。刀光表面具有複數反射區及複數傳輸區。反射區备^ 至前表面。傳輸區會傳輸周遭環境光線，：： &衣兄光線會在反射器反射並通過傳輸部分至前表面。 2於後表面之&導板之表面與至少—反射區 度大於表面與至少一傳輸區間之角度。因此，主要到= 光表面之傳輸區之周遭環境光線會被作為照明光線。刀 =此，來自液晶面板之周遭環境光線 板並提升照明度。 义日日面 田位於習知背光單兀之光導板前側之透鏡薄膜被移除 日夺:即使周遭環境光線相當地微弱，纟自液晶面板且到逵 光導板之周遭環境光線不會衰減太多。因此，周遭環 線可作為照明光線。 先 若周遭環境光線之強度足夠時，即使光源單元被關 閉観視者仍可看到液晶面板之顯示。因此，相當於此實 施例之背光單元可幫助節省電源。即使光源單元因故障而 被關閉，觀視者仍可看到液晶面板之顯示。 用以聚光之透鏡薄膜不需配置於光導板及液晶面板之 間’故可減少零件數並減少背光單元之成本。 σσ -接著，請參閱第3、4圖。等同於本發明實施例之背光 單元1具有光源單元2、光導板3、反射器4、帶狀反射器 5、散光器6及支擇框架7。 如第3、7圖所示，光源單元2具有白色發光二極體所 組成之聚光燈8、棒狀光導9及一 υ型反射部11 ;其中棒狀

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第10頁 569060 五、發明說明（7) 光導9係將來自聚光燈8之光線由光發出面9a發射至光導板 Q Λ 如第6、7圖所示，棒狀光導9係由可傳輸物質如丙烯 酸樹脂（acrylic resin)，而楔型凹部仏有規律地形成在 相對於光導板3之表面9b側邊。 反射部1 1係由金屬（如銘）及樹脂所組成，白色薄膜被 施於表面上以反射光線並與棒狀光導9結合，使得反射部 11覆蓋棒狀光導9之三側（除了光發出面9 a)。

楔型凹部9c係形成於光導9及反射部n之接合處，實 質上形成具有空氣之分光空間12。 光導板3係由丙烯酸樹脂所組成之平板所形成。如第8 圖所不’光導板3之配置使得側邊1 3係相對於光源單元2之 棒狀光導9之光發出面9a。光導板3接收來自側邊13之光線 並將後表面1 4之光線反射至前表面。 ^ 相對於後表面14之前表面15與反射區17間之角度大於 前表面15與傳輸區18間之角度。 如第11圖所示，反射區丨7將入射光” s”從側邊丨3反 射’使得光線n Rπ被用來照明液晶面板丨6，且光線與前表 面15間形成40至50度之角度。

如第1 3圖所示，傳輸區丨8將大部分之周遭環境光線從 f表面15傳^送且有部分周遭環境光線會通過。光線在反射 态4反射至前表面丨5，使得光線可被用來照明液晶面板 1 6。光線在傳輸區丨8折射並與前表面丨5間形成幾度之角

569060 五、發明說明（8) 如第5圖所示，以預定之間隔p (如P = l〇〇um)週期性 地形成反射區1 7與傳輸區1 8。後表面1 4之形成使得隆起線 之方向與棒狀光導9之延伸方向$平行。 在反射區1 7未被反射之光線亦在反射器4被反射通過 傳輸區18至前表面15。 反射器4之配置係相對於光導板3之後表面並將光線由 光導板3反射至前表面15。 帶狀反射器5之配置係圍繞光導板3之三側（除了相對 於光源單元2之侧邊1 3)，並反射從光導板3三側漏出之光 線。 月欠光器6配置於光導板3及液晶面板1 6之間，可修正照 明度之色散並加強照明度之一致性。 反射器4位於支撐框架7之底部，帶狀反射器5與内 壁、光源單元2、薄片光導板3及散光器6結合，並^ 於反射器4上。 ~ ° 藉由將背光單元1配置於傳送式液晶面板16的後侧可 形成LCD 21。背光單元丨將照明光線發射至液晶面板丨6， 並將周遭環境光線從液晶面板16之前表面反射至液晶面板 16 ’使觀視者可看見顯示。即使未點亮聚光燈8，通過液 晶面板16之周遭環境光線會被反射並作為液晶面板照 明光線。 幾i = f其6ffi透明映像電極所形成之基板，藉由 成_之間隙在基板相制固$ 一相肖基底以形& —彩色層 (彩色濾先益）。液晶層填入該間隙並將一對折射板配置於 569060

基底及相對基底之外。 接著，請參閱第3、9圖。來自聚光燈8之光線傳遞至 棒狀光導9内並到達棒狀光導9與反射部丨丨間之邊界部 21 0。部分光線在棒狀光導9與反射部丨丨間之邊界表面反 射、部分光線在棒狀光導9與空間12間之邊界表面23反 射、部分光線在邊界表面23折射，且所有之光線全從光發 出面9a射出，沿著延伸方向” χ，，前進並在側邊13入射。 如第10、11圖所示，來自光導板3側邊13之光線，，s，，到 達反射區17，且大部分之光線在反射區17以^，，之方向反 射至前表面1 5。 少部分到達反射區1 7之光線形成滲漏光線” Γ，。然 而’只有在反射器4反射至前表面1 5之光線被作為照明 用。 上述沿著方向’’ Rπ反射至前表面丨5之光線實質上係很 一致的’且實質上在與前表面15之垂直方向上具有最亮之 照明度。 光線n R”被傳輸至散光器6以修正照明度之色散並作為 液晶面板1 6之照明光線。當光線通過散光器6時，在後表 面1 4之隆起線與液晶面板1 6之像素陣列間形成干涉邊-波 紋邊（Moire fringes)，若從觀視者這一側來看，是看不 到波紋邊的。 如第1 2、1 3圖所示，當周遭環境光線從液晶面板丨6到 達背光單元時，是第一次傳送至散光器6。此時，周遭環 境光線之強度在傳輸後之衰減量並不大。被傳輸之光線從

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第13頁 569〇6〇 五、發明說明（ίο) 月】表面1 5入射至光導板3，進而到達後表面丨4之傳輸區 ί Ο 〇 ^大部分之入射光在傳輸區1 8折射，並在反射器4反射 至财表面1 5，這些光線被用來照明液晶面板丨6。光導板3 之透射比相當地高，且周遭環境光線之衰減程度相當地 低。 當聚光燈8被點亮時，周遭環境光線亦被反射並發射 i液晶面板1 6。 因此，來自液晶面板1 6側之周遭環境光線亦可用來照 明液晶面板1 6，故可將強照明度。 當位於習知背光單元之光導板前側之透鏡薄膜被移除 時’即使周遭環境光線相當地微弱，來自液晶面板1 6且到 達光導板之周遭環境光線不會衰減太多。因此，周遭環境 光線可作為照明光線。 若周遭環境光線之強度足夠時，即使聚光燈8被關 閉’觀視者仍可看到液晶面板之顯示。因此，本發明可幫 助節省電源。即使聚光燈8因故障而被關閉，觀視者仍可 看到液晶面板1 6之顯示。 此外，因光導板3之分光表面之最佳設計係用於前側 光線型’不需改變便可在後表面1 4反射周遭環境光線。 如上所述，聚光用之複數透鏡薄膜不需配置於光導板 3及液晶面板1 β之間，零件數及背光單元之成本均可被減 少0 當白色發光二極體之聚光燈被用來做光源時，並不需

569060 五、發明說明 ==化背光單元1及具有背光單元1之LCD21可被縮小 ，述實施例所述之分光表面，提及陡峭傾之 =緩傾斜之傳輸區18。然而，如第14圖所二： 平坦部i8A作為傳輪部。特別是，將“明： 光導與聚光燈配置於光導板之相對二末側。 如第^圖所示，與習知襄置相較，提供可攜式資料端 末3 1 (如電子設備PDA)上述實施例之具有背光單元}之“^ 1极即使未點亮背光單元，仍可使用此可攜式資料 ” 且增加照明度。 除了可攜式資料端末外，具有本發明背光單元之LCD 21亦可應用於可攜式個人電腦及筆記型電腦。 如第1 6圖所示，與習知裝置相較，提供移動式電話41 本發明之具有背光單元1之LCD 21，即使未點亮背光單 元，仍可使用此移動式電話41。 前述光源單元2内係以白色發光二極體作為聚光燈8。 然而，聚光燈並不限於白色發光二極體，亦可使用發出其 他顏色（如紅色）光線之發光二極體。前述從聚光燈8發出 之光線會被轉成帶狀光線。然而，亦可使用線性光源（如 曰光燈）。 在則述實施例中’後表面1 4之形成使得後表面1 4之隆 起線方向與棒狀光導9之延伸方向” X”平行。然而，亦可讓 隆起線方向從棒狀光導9之延伸方向，，X ”以逆時針方向旋轉

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第15頁 569060 五、發明說明（12) " --------- 後】^ 1角度0。在此情況下，斜角0可設為2 3。。因此， 咬j f隆起線與液晶面板16之像素陣列間所產生之雲 遭便可更無疑地減少。 延# ί ί表面14之形成使得隆起線之方向從棒狀光導9之 略1朵二/以逆時針方向旋轉一預定角度0時，亦可忽 導1 q夯。因此，周遭環境光線未被衰減而被引導至光 ’可更無疑地被作為發光光線。 抑—如則所述，當周遭環境光線從液晶面板側入射至背光 :π，光導板時，主要會到達光導板之分光表面之傳輸 :於部分入射光會在傳輸區反射並返回發光面；部分會在 别區折射、到達被動反射器並返回發光面、照射液晶面 曰 因此，來自液晶面板之周遭環境光線亦可用來照明液 晶面板。故可增強照明度。 當位於習知背光單元之光導板前側之透鏡薄膜被移除 時’即使周遭環境光線相當地微弱，來自液晶面板且到達 光導板之周遭環境光線不會衰減太多。因此，周遭環境光 線可作為照明光線。 & 、若周遭環境光線之強度足夠時，即使聚光燈被關閉， 銳視者仍可看到液晶面板之顯示。因此，本發明可幫助節 省電源。即使聚光燈因故障而被關閉，觀視者仍可看到液 晶面板之顯示。 此外，因光導板3之分光表面已被最佳設計並作為前 側光線型，不僅可直接使用而且是最佳之使用。

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第 16 頁 — 569060 五、發明說明（13) 如上所述’聚光用之複數透鏡薄膜不品配置於光導板 3及液晶面板1 6之間，零件數及背光單元之成本均可被減 少 當白色發光二極體之聚光燈被用來做光源時，並不需 雖然本發明已以^ 限定本發日月，任何孰：：實施例揭露如上’然其並非用以 神和範圍内，當可作=項技藝者，在不脫離本發明 當視後附之申請專利範者=本發明之保護範:

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第17頁 569060 圖式簡單說明 第1圖係習知傳送式LCD裝置之示意方塊圖； 第2圖係習知背光單元之分解立體圖； 第3圖繪示相當於本發明一實施例之背光單元之分解 立體圖； 第4圖繪示本發明使用背光單元之LCD裝置之側視圖； 第5圖繪示本發明在部分斷裂狀態下光源單元與光導 板形成背光單元之平面圖； 第6圖繪示第5圖中A部分之放大平面圖； 第7圖繪示第6圖中沿著B-B之側視圖； 第8圖繪示光源單元與光導板架構之側視圖； 第9圖係解釋本發明背光單元之運作之解釋圖； 第1 0圖係解釋本發明背光單元之運作之解釋圖； 第11圖係解釋本發明背光單元之運作之解釋圖； 第1 2圖係解釋本發明背光單元之運作之解釋圖； 第1 3圖係解釋本發明背光單元之運作之解釋圖； 第1 4圖繪示相當於本發明另一實施例之背光單元之光 導板之側視圖， 第1 5圖係本發明使用背光單元之可攜式資料端末之立 體圖；以及 第1 6圖係本發明使用背光單元之移動式電話之立體 圖0 [符號說明] 1〜背光單元； 2〜光源單元；

7061-4653-PF(N);ahddub.ptd 第18頁 569060 圖式簡單說明 3〜光導板； 4〜反射器； 5〜帶狀反射器； 6〜散光器； 7〜支撐框架； 8〜聚光燈； 9〜棒狀光導； 9 a〜光發出面； 9b〜表面； 9 c〜楔型凹部； 1 1〜U型反射部分； 1 2〜光空間； 1 3〜側邊； 1 4〜後表面； 1 5〜前表面； 1 6〜液晶面板， 1 7〜反射區； 17A〜楔型溝槽； 1 8〜傳輸區； 1 8 A〜平坦部； 2 卜 LCD ; 2 2〜邊界； 2 3〜表面； 3 1〜可攜式資料端末 4 1〜移動式電話； 101〜傳送式LCD ; 1 0 2〜液晶面板， 1 0 3〜背光單元； 104〜光源單元； 1 0 5〜光導板； 106a〜第一透鏡薄膜； 106b〜第二透鏡薄膜 107a〜第一散光器； 107b〜第二散光器； 1 0 8〜反射器； 1 0 9〜帶狀反射器； 11 0〜支撐框架； 111〜聚光燈； 11 2〜光發出面； 113〜光導； 11 4〜反射器部分； 11 5〜入射光側； 116〜光反射面； 11 7〜發光面； 2 1 0〜邊界部。

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Claims (1)

1. ¥9Q攀本 __ 六、申請码藏圍 1 · 一種液晶顯示裝置之背光單元，包括·· 一光導板； 至少一光源單元，用以供應該光導板之至少一側； 一反射器，相對於該光導板之後表面；以及 複數反射區及複數傳輸G 各相對於该光導板之後表 面 其中相對於該光導板之後表面之一表面與至少一反射 區間之角度大於該表面與至少，傳輪區間之角产。 2· —種可攜式蠕束 包括··如 二— 項所述之液晶顯示敦蒈、置l篆卩 申响專利耗圍第1

   衣置之背光早兀。

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