TWI298409B - Flat display - Google Patents

Description

1298409 盡號 93127268 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種平面顯示器，特別是關於一種可 針對背光單元之發光元件的混光效果進行改良之平面顯示 器。 【先前技術】 就目前電腦市場而言，輕薄小巧的筆記型電腦或桌上 型電腦、薄型化之液晶顯示器（LCD)係已成為目前設計上 的主要趨勢’同時筆記型電腦之需求量已明顯地超越了桌 上型電腦之需求量。此外，傳統陰極射線管（Cath〇de Ray Tube，CRT)螢幕已逐漸被液晶顯示器所取代且普及化，廣 泛地成為目前桌上型電腦之顯示器的主流。液晶顯示器被 廣泛採用的主要原因在於：體積較小、厚度較薄、重量較 輕及低耗電等特性，同時亦符合筆記型電腦之設計上的各 種需求。這些特性均明顯地優於CRT螢幕。 大部分的平面顯示器係透過複數個別的發光元件，例 如發光二極體（LEDs)，來產生彩色光線，經混合後產生的 白色光線係照射在一擴散板之上，並且擴散板係必須具有 足夠的厚度，如此方能達到均勻的混光效果。 然而’由於擴散板係多半採用玻璃所製成，較大厚度 之擴散板將大幅增加顯示器的重量。若是為了降低顯示器 之擴散板的重量而減少擴散板的厚度時，如此將造成混光 不均勻問題的產生。因此，藉由改變擴散板的厚度是無法 解決混光不均勻的問題。

同時更能提供最佳的混 除了可使擴散板之厚度減低之外 光均勻度。 【發明内容】 有鑑於此 面積之方法。 本I明知:供一種平面顯不器及增強其混光 平=顯示為之背光模組包括一底板、複數發光元件、 至夕第一反射元件、一擴散板以及至少一第二反射元 件。發光兀件係設置於底板上。第一反射元件位於底板的 上表面上、且設置於發光元件之間。擴散板大致平行設置 於底板上，且擴散板的下表面與底板的上表面相對。第二 反射兀件係設置於擴散板的下表面上，且分別對應至發光 元件的出光面。當光線自擴散板返回時，此返回之光線於 第一反射元件之反射角度係大於由發光元件所射出之光發 射角度。 x 為使本發明之上述及其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉數個具體之較佳實施例，並配合所附圖式 做詳細說明。 【實施方式】 以下以具體之實施例，對本發明揭示之各形態内容加 以詳細說明。 第1圖係顯示習知之平面顯示器1 0 0，例如是具有發光 元件的月光之薄膜電晶體液晶顯示器（TFT-LCD)。顯示器 100包括一底板110及複數發光元件12〇、124、128，其

第7頁 1298409 1 2 8，均勻地放置 124、128係可發射 發光元件120 j 號 93127洲 R 五、發明說明（3) 中’發光元件為發光二極體12〇、124 於底板110之上，且這些發光元件12〇 各種不同顏色之光線。於本實施例中π…〜M 一 v， 124、128分別產生對應於藍（B)、綠（6)、紅（R)之顏色或 波長之光線。應注意的是，發光元件丨2 〇、丨2 4、1 2 8亦可 代表其他顏色。 — 擴散板係為相對於底板11 〇之一層結構，其具有一既 定厚度142。擴散板丨40係一光學擴散層，可使每一發光元 件所發射之光線互相混合。擴散板14〇係選自於二氧化矽 (Sl〇2)、二氧化鈦（Ti〇2)所組成之族群其中之一。熟悉此 項技術者應當了解擴散板14〇必須與發光元件12〇、124、 128之表面維持一既定距離h。該間隙距離h可藉由間隔物 (未顯示）抵頂保持。 在操作時，光路徑125、126，由綠色發光元件124所 發射之光線照射於擴散板14〇之既定區域上，此既定區域 2由距離h與角度&所決定。同樣的，光路徑Mg、由紅 色發光元件128所發射，且照射於擴散板14〇之區域上， 此區域是由距離h與角度％所決定。而光路徑丨2ι、ία所代 1 表4。之之光ΛΛ由藍色發光元件120所發射，且照射於擴散板 140之£域上，此區域是由距離h與角度七所決定。每一發 气路徑於擴散板14°上混☆，以第1圖為例’ ^ u產省要之混合光線或顏色效果。在習知顯示

第8頁 Ϊ I^散板UG係大約2公釐之厚度，以提供適當之混光 G解：冗光路徑是由發光元件中心點發射，-般應 的疋，圖所f示的僅用來說明該等發光元件之光路 1298409 --_ v案號93127268_年月日 倐正 五、發明說明（4) 徑發射的角度，由於發光元件發光有一角度範圍，此處僅 以二光路徑來表示發光元件發光角度的極限。 第2圖係顯示本發明平面顯示器20 0第一實施例之示意 圖。平面顯示器200包括一底板110，其上方放置上述發光 元件120、124及128。另外，第一反射元件（此處為一反射 面（reflective face)) 220 與發光元件 120、124 及 128 交錯 設置於底板110上，第一反射元件2 20可將撞擊在第一反射 元件2 2 0上的光線反射出去。如上所述，底板11 〇之相對面 係擴散板140。第二反射元件（此處為一半透反射面 (transflective face))210係放置或印刷於擴散板14〇， 且面向一對應的發光元件。第二反射元件21 〇之材質具有 可讓光線穿透、且其反射率約為1 0 - 9 0 %之間的特性。因 此，第二反射元件2 1 〇可具有高反射率低穿透率之特性。 在操作時，由發光元件128射出之光路徑129及130照 射於第二反射元件210，第二反射元件210反射既定比例之 光線，如光發射路徑線229及230所示，使光線返回鄰近於 發射光之發光元件之第一反射元件2 2 0，已反射之光線再 藉由第一反射元件220反射且穿過擴散板140，如光發射路 徑線229及230形成之發光角度冷所示。第二反射元件21〇與 第一反射元件2 2 0之使用可有效增加每一發光元件之光發 射之寬度’亦即’由寬度160增加至寬度165。因此，顯示 器2 0 0可於擴散板1 4 0提供較大的混光區域。可根據斯淫耳 (Snell)折射定律計算出由第二反射元件210與第一反射元 件220反射光量。 第3 a圖係顯示決定本發明之一實施例之混光面積A方

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丄298409案" 五、發明說明（5) 法示意圖，其中，標號” h，丨係定蠤 m之間之距離。舉例而言= 與發光元件 元件128之發射角度…八之疋義為習知顯示器之發光 可刹用八根據目前已知的方法， 了利用^Ai .(h〜以）、計算得知混光面積a。 :顯不決定本發明之實施例之混光面積A，方法 :思圖，其中，面積A係定義為擴散板14〇上的昭射區 =，，號"h"得4義為擴散板14〇與發光元件128之間之距 離。舉例而言，Θ係定義為發光元件128之發射角度“之二 - ’ Μ系定義為第二反射元件21〇的長度或半角二 者應當了解第二反射元件21°可印刷或設置 於擴政板140 ’弟二反射元件21〇之形狀可為正方形、矩 Ϊ形二ί角形：半球面形、球面形、橢圓形。在此 1 ^ ί ^弟一反射元件21 0係具有半徑r之圓形。在此例 中二：沿係小於距_。可藉由公式A’…（3 .r)2計算而 決疋混光面積Α 。 ，第3_c圖係顯示決定本發明之特殊實施例之混光面積 A方法不意圖’其中’長度或半徑『係等於h與加θ之乘 積、，在此例中’可藉由公式A"…（3 .h .ta“)2而計算 出混光面積Απ。 本實施例為了清楚說明光線的行進路徑，選擇位於中 心的發光兀件1 28作為範例，因此避免相鄰的發光元件 120、124之互相交又的光發射路徑線（如第工圖之12ι、 122、125、126)影響圖面說明。其他發光元件，如綠色的 發光二極體120與藍色的發光二極體124所發射的光在，同 樣具有相似的光反射作用。

第10頁 <5 ) 修正 1298409 & 曰 ----一 案號 931272^^ 五、發明說明（6) 、〜'一· 立第4圖係顯示本發明之第二實施例之平面顯示器之示 在此實施例中，第二反射元件41〇之形狀為球面形 面形。光發射路徑429及430之間的失角度明顯大 ；=α3 ’而此光面積可由上述公式2或3所取得。 立第5圖係顯示本發明之第三實施例之平面顯示器之 ^ :在此實施例中，第二反射元件51〇之形狀為圓錐形 3角^ :形。光發射路徑529及530之間的夾角度δ明顯大於 ^第二反射元件或半透反射面之形狀可以為正方形、矩 ^圓形、三角形或橢圓形。熟悉該項技術者應了解，萨 合擴散板1 40上的第二反射元件之形狀，反射形態也" 會隨1改變’因此可調整擴散板14〇上的混光面積Α，。 、第6圖係顯示本發明之任一實施例之平面顯示器6〇〇之 俯視示意圖。本實施例中，第一反射元件22〇係平行於每 一發光元件之側面，以允許反射自第二反射元件2丨〇的光 線更進一步地反射。第一反射元件22〇與每一發光元件相 連、、、σ。雖然圖上僅顯示第一反射元件2 2 〇係散佈且鄰近於 每一發光元件列之間，然而第一反射元件22 0也可散佈且 鄰近於縱列之發光元件之間。 第7圖係顯示本發明之另一實施例之平面顯示器7 〇 〇之 俯視示意圖，第一反射元件220係沿著發光元件列橫向配 置’亦即’弟一反射元件2 2 0平行於發光元件列，且另一 第一反射元件2 2 0 ’係沿著縱列之發光元件橫向配置，亦 即，第一反射元件2 2 0 ’垂直於發光元件列。藉由此第一反 射元件之排列組合，可增加混光面積，進而反射光線至擴 1298409 案號 93127268 修正 五、發明說明（7) 散板140。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明 之精神和範圍内，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

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1298409 案號93127268 年 修正 圖式簡單說明 第1圖係顯示習知之平面顯示器； 第2圖係顯示本發明之第一實施例之平面顯示器（TFT-LCD LED)之示意圖； 第3a-3c圖係顯示本發明之平面顯示器決定混光面積 之連續動作示意圖； 第4圖係顯示本發明之第二實施例之顯示器之示意 圖， 第5圖係顯示本發明之第三實施例之平面顯示器之示 意圖；

第6圖係顯示本發明之一實施例之平面顯示器之俯視 示意圖；以及 第7圖係顯示本發明之另一實施例之平面顯示器之俯 視不意圖。 【符號說明】 I 0 0〜平面顯示器； II 0〜底板； 120、 124、128(R、G、B)〜發光元件（發光二極體）；

121、 122、125、126、129、130 〜光發射路徑； 1 4 0〜擴散板； 1 4 2〜擴散板之厚度； 1 6 0〜發光元件之寬度； 165〜寬度； 1 7 0〜區域；

第13頁 1298409 案號 93127268 年 月 修正 圖式簡單說明 210〜第二反射元件（半透反射面）； 2 2 0〜第一反射元件（反射面）； 2 2 0 ’〜第一反射元件（反射面）； 2 2 9〜光發射路徑； 2 3 0〜光發射路徑； 410〜第二反射元件（半透反射面）； 5 1 0〜第二反射元件（半透反射面）； 5 2 9、5 3 0〜光發射路徑； 6 0 0〜平面顯示器； 6 1 0〜虛線； A、A，、A"〜混光面積； h〜距離； q、α2、α3~ 角度； /3〜發光角度； <9〜發射角度α3之二分之一； Τ〜角度； 6〜角度。

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Claims (1)

129840^1 ^1 …4i. 六、申請專利範圍 1 · 一種平面顯示器，包括： ’底板， 複數個發光元件，設置於該底板的上表面； 複數個第一反射元件，位於該底板的上表面且設置於 該等發光元件之間； 一擴散板，位於該底板上方並大致上平行於該底板， 該擴散板的下表面與該底板的上表面相對；以及 複數個第二反射元件，設置於該擴散板的下表面，且 分別對應至該等發光元件的出光面。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之平面顯示器，其中， 該等發光元件為發光二極體。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之平面顯示器，其中， 該第二反射元件為一同時具有既定之反射率及穿透特性之 半透反射元件。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之平面顯示器，其中， TT亥弟一反射元件之截面形狀為正方形、矩形、圓錐形、二 角形、半球面形、球面形、或橢圓形。 一 5 ·如申請專利範圍第1項所述之平面顯示器，其中， 設置於該底板上之該第一反射元件係選自於鋁、金、踢、 銅所組成之族群其中之一。 、 6.如申請專利範圍第丨項所述之平面顯示器，其中， 該第二反射元件係選自於S i 〇2、T i 〇2所組成之族群其中之 7 ·如申請專利範圍第1項所述之平面顯示器，其中

第16頁 1298409 案號93127268 年 修正 六、指定代表圖 (一） 、本案代表圖為：第2圖。 (二） 、本案代表圖之元件代表符號簡單說明： 11 0〜底板； 120、124、128(R、G、B)〜發光元件（LED); 1 2 9、1 3 0〜光發射路徑； 1 4 0〜擴散板； 160〜發光元件之寬度； 165〜寬度； 210〜第二反射元件（半透反射面）； 220〜第一反射元件（反射面）； 2 2 9〜光發射路徑； 2 3 0〜光發射路徑； h〜距離； α3〜角度； /5〜發光角度。