TWI324278B - Backlight module - Google Patents

Description

丄 W4278 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明提供一種背光模組，尤指一種具有混光空間設於導光板 與擴散板之間的背光模組。 【先前技術】 隨著今日電子產品的蓬勃發展，用來作為人機介面之一 φ 的顯示裝置對於品質的要求亦愈來愈嚴格。其中液晶顯示 裝置由於具有無輻射性、輕型薄化、低能量消耗等優異特 質’因此已逐漸成為市場的主流，廣泛地應用在筆記型電 月b (notebook)、個人數位助理(personai digital assistant，PDA)、數 位相機以及行動電話等可攜式電子資訊產品上。由於液晶 顯示面板為被動發光的平面顯示裝置，因此通常需要在液 晶顯示面板背面設置一背光源以提供晝面顯示所需光線。 •傳統液晶顯示裝置的背光模組係以冷陰極螢光燈管為光源。以 一般直下式背光模組為例，複數個冷陰極螢光燈管係並排平行設 置於背光模組底部，以提供複數個線狀光源，而冷陰極螢光燈管 上方則設置一擴散板或複數片光學膜片，以擴散光線而提供亮度 均勻的面光源》由於以冷陰極螢光燈管為光源的背光模組已發展 良久’因此不論;^針對線狀光源設計的擴散板或光學則皆已有 非系成熟的设计，使得背光模組能提供液晶顯示面板發光效果良 好的为光源。然而’冷陰極螢光燈管的體積大，發光熱度高，且 5 會限制液晶顯示器色彩規格誠進，因此冷陰極螢光燈管的光源 已渐漸地無法滿足客戶需求。此外，冷陰極螢光燈管本身含有采， 不符。作為綠色產品的要求。所以近幾年來’具有色彩飽和度高、 反應速率快與體積小等優勢的發光二極體（light emitting diode， LED)已廣泛應用於背光模組中作為光源使用，使得在中小尺寸的 液晶顯不裝置中廣受歡迎，而業界也不斷研發在大尺寸液晶顯示 裝置的背光模組中使用LED來取代傳統冷陰極螢光燈管。然而， 由於白光發光二極體所發出飽和的白光技術還尚未成熟，所以在 許夕產ασ中係同時在背光模組中使用紅光、綠光與藍光發光二極 體作為光源。在此情況下，為了能使紅光、綠光與藍光光線充分 混光，就必需有要良好的混光設計，所以發光二極體式的背光模 組需要複雜的機械構造以及高於冷陰極螢光燈管背光模組之價 格。 ' 請參考第1圖，第1圖為習知使用發光二極體作為光源之背光 模組的剖面示意圖。習知背光模組1〇為一直下式背光模組，其係 應用於大尺寸液晶顯示裝置中，例如平面電視。背光模組1〇包含 有一框架12、一擴散板20設於框架12上方以及複數個頂部發光 型LED光源14設於框架12之中’並焊接於印刷電路板a上， 其中LED光源14包含有紅光LED、藍光LED及綠光LED均句 分佈於框架12之内，以使紅光 '綠光和藍光混光後形成白光光源 提供給液晶顯示面板。此外’習知背光模組10可另包含一反射片 16或反射材料設置於印刷電路板18之上。由於一般平面電視的背 1324278 光松組厚度大約只有2公分，因此為了驗背光亮朗勻，背光 模組10必須使用數量較多但電流較小（例如20毫安培）的咖 光源Μ設置於背光模·組10中。在此設計中，LED光源Μ所產生 的光線會直翻背絲組1G的發光面發光，目此發光效率較高， 並且均勻分佈的LED絲η能餘好的散熱效果。然而，此結 構中數量較多的LED光源14會增加整射光模組1()的成本。而 且’依據背光模、組10的結構設計，會產生混光不均勻的問題，此 外在LED光源14的設置方面’必紐崎定光職長範圍或功 率的紅光LED、藍光LED及縣LED來觀料絲、，造成管 理上的困難。 再者，習知背光模組另有研發錄量較少的高辦咖（例如 35〇毫安培）並搭配特殊設計的稜鏡設於高解led表面來提供 光源，然而此種設計必須增加整體背光模組的厚度，並且因散熱 不易而另需設置熱管或風扇等散熱模組，增加材料成本。此外， 特殊設計的魏通常具有翻賴，也錢轉體縣模 程成本》 、 綜上所述，對於顯示器或背光模組產業而言，設計出具有成本 低廉且混光效果良好的led背光模組仍然為一重要的課題。 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供-種具魏技間以及導光板的 7 U24278 背光模組，以解決上述習知背光模組的問題。 根據本發明之申請專利範圍，係揭露一種背光模組結構包含至 ;一導光板、至少一光源設於導光板之一側、一設於導光板上方 之擴散板以及一混光空間設於導光板與擴散板之間。其中，導光 板包含一入光面與一出光面，而光源所產生之光線係由入光面進 入導光板中，且擴散板並沒有直接接觸導光板與光源。此外，混 光空間係位於擴散板以及該導光板、該光源之間，使得從導光板 出光面射出之光線可以在混光空_充分混光後，再由擴散板射 出背光模組。 由於本發明背絲組包含—導光板，减祕設於導光板之一 侧’因匕此錄可以經由導光板侧而提供理想的光線分佈。再者， 本案月光模、、且另包含―没於導光板與擴散板之間的混光空間，使 得由導光板射出之光線能夠在混光空财充分混光再進入擴散板 •巾，所以能提供混光均勻且色域較佳的白光光源。 【實施方式】 本發明背光模組可義於液晶顯示裝置或其他需要光源之顯 =置中。請參考第2圖與第3圖’第2圖為本發明背光模組之 =:_面彻，㈣3嶋2騎示細組之俯 發明背光模組5G係為—直下式背光触，可應用於小尺 、甚中、大尺寸液晶顯示裝置中。背光模組5〇包含一框架. 8 j數個導歧56麵設置於背賴組％之底部、複触光源54、 擴散板60以及一混光空間62。其中，框架52包含至少四侧壁 形成-容置空間64，用來容納光源54、導光板56以及擴散板6〇。 各導光板56包含有-人絲⑼以及-出光面％互相垂直相 接’且導光板56表面包含有複數個導·案66，用來調整光線的 订進方向’而使光線向出光面行進7〇。擴散板6〇係設於導光板 S6上方且不接觸導光板56與光源54。光源54係為一點狀光源或 〜指向性光源，例如為100毫安培之LED光源，鄰近設於導光板 56之一側，使得光源54所產生光線可由入光面68直接進入導光 板56中，經由散射後再由出光面7〇射出。在本實施例中，光源 54包含紅光LED54a、綠光LED54b以及藍光LED54c，交錯平行 排列於導光板54的入光面68旁。然而，在其他實施例中，光源 54亦可為白光光源。 此外，混光空間70係位於擴散板60以及導光板56、光源54 之間的容置空間64内，使得從該出光面70射出之光線可以在混 光空間62内充分混光後，再由擴散板60射出背光模組5〇。背光 模組50可另包含一反射片58設於光源54以及導光板56之下方， 用以將行進至背光模組50底部的光線向上反射，以提高光線利用 率。在其他實施例中’擴散板60上方可另設有複數個光學膜片（圖 未示）’例如稜鏡片或亮度增強膜（brightness enhaneement film， BEF)等，以提高背光模組所提供背光源的輝度。 如第2圖所示，導光圖案的可為ν型溝槽或口型溝槽，設置 於導光板56之絲，减规㈣細％集杨出，進而取代 服的使用而降低成本。然而，在不同實施辦，導細㈣也 可為印刷油墨圖案、喷砂圖案或網點射出成型，用來破壞光線之 全反射而使導光板56狀光線射向料絲％。Μ，導光圖案 你亦可局部分佈於導光板56的不同表面上，例如出光面％表面， 以調整離開導光板％的光線之亮度分佈。值得注意的是，圖中以 箭頭顯示出由光源54射出之光線在導光板冗中的主要行進路 =藉由導光圖案66的設計，會使得大部分光線集中於出光面7〇 的特定部分_導光板56，如第3財以麟表示之部分。由於 中於出光面7G _部分射出，因此由導光板兄射出 的先線曰形成複數個類線狀光源（line]ike ^謙⑹^、Μ， ^背光模組50所提供的光源特質如同習知以冷陰極榮光燈管作 為=之情況。然而，在導光板56表面形成類線狀絲π、％ :數:依獅嫩伽㈣丨。_，細實施例 ^發明背光模組50的導光板56亦可為條狀導光板，因此導 ^ 6的頂面出光面7〇亦具有條狀形狀，使得射出導光板 先線自然形成類線狀光源。由於太 . ㈣賴組5()_提供類似 二與“之類線光源’因此背光模組50中的擴散板60或 ==膜之設計可沿用發展極為成熟之傳統冷陰極螢光燈管 月先換_設計’以達省開發與材料成本之功效。 1324278 另一方面，由於本實施例的光源54為指向性光源，光線會由 其侧面產生而進入導光板56中，因此光源54的上方並不會產生 光線，而容易形成暗帶。然而，本發明混光空間62的設置可以使 光線在射出導光板56後，充分混光而於光源54上方亦提供均勻 之光線，最後光線再進入擴散板60中，均勻擴散後形成亮度平均 的面光源。 由於本發明所使用LED光源54較習知使用20毫安培LED光 源之背光模組的功率較大，因此可以設置數量較少的光源54便能 達到同樣的發光功效，進而降低封裝成本，且其散熱效果優良於 習知使用高功率LED光源之背光模组。再者，將導光板56設置 於LED光源54 —側可以改善光線的混光效果，使得適用之光源 54的波長、亮度等範圍較大，便於設計管理，並可依需要選擇價 格低廉而符合設計的光源54。 請參考第4圖’第4圖為本發明背光模組之第二實施例的示意 圖’為便於說明，本實施例背光模組之裝置係沿用第3圖之元件 符號。在本實施例中，光源54係為雙面發光光源，設於相鄰二導 光板56之中。而導光板56的入光面68則相對設於光源54之兩 側’因此由雙面發光之光源54所產生的光線可分別由左右兩側導 光板56的入光面68射入導光板56中。本實施例的優點在於使用 雙面發光的光源54可以降低光源54之數量，以節省裝置的尺寸 空間以及降低電能消耗，而且集中設置之光源54有助於散熱之設 13.24278 計0 另一方面，在其他實施例中’也可設計一導光板56同時具有 兩面入光面68，而複數個光源54則可設置於導光板56之兩側， 由不同入光面68射入導光板56中，以進一步提高亮度。 晴參考第5圖，第5圖為本發明背光模組之第三實施例的示意 圖。第5圖所示之背光模組1〇〇包含有一框架1〇2形成一容置空 間114、至少二導光板1〇6、複數個光源1〇4設於各導光板1〇6之 一側、一反射片108設於光源104與導光板106下方、一擴散板 110設於光源104與導光板1〇6之上以及一混光空間112設於光源 104、導光板1〇6以及擴散板no之間。值得注意的是本實施例 之光源104較佳為點狀光源，更佳為頂部發光型LED，設於一印 刷電路板上，因此導光板1G6的設置位㈣略高於統1()4，且其 入光面118係设於導光板1()6之一側底面，平行相對於出光面 12〇’因此由光源1〇4頂面所發出的光線可以直接由入光面118進 入導光板106中。料光板可另包含—反射面122，將進入導 光板1〇6的光線橫向反射至整面導光板1〇6甲，如圖t箭頭所示。 然而，導紐亦可設計献少部分光魏由反射面122向上 射出，以霞混光效果歧善暗帶_ 4本實闕巾各導光 板·表面可妓複數個導光圖案以調整光線行進方向。舉例而 :累導光圖案可包含複數個U型溝槽或V型溝槽，或可使用印刷 油墨1砂方式或網崎㈣賴作於導絲⑽的上表面或下 1324278 表面’以使導光板106產生出光，更，由局部_或局部喷砂 之設計而使導光板106的出光集中而形成類線狀光源。第5圖中 導光板106内箭頭表示光線行進路線，即顯示出主要光線皆集中 在導光板100的幾個部分出光而形成類線狀光源。 、 再者，背光模!且100可另包含相同於導光板1〇6數量的支撐社 構m設於導光板106下方，其中支撐結構124的厚度可約略大 #於光源104的高度，以將導光板106墊高而使其略高於光源1〇4。 此外，為了提高光線利用率，支撐結構124較佳為具有反射功能 的反射元件，以將由導絲底物出之輕向上反射回導光 板100或混光空間112内。 本發明背光模組之第四實施例顯示於第6圖中，其中第6圖所 示之裝置大部分皆關第5圖之元件符號。本實施例與第四實施 例不同的财在於其導舰1G6之厚錄厚於賴、⑽以取代第 • 三實施例中支樓結構以之設置，且導光板106具有一凹穴⑶ 位於其-側邊底部，且凹穴126的尺寸對應於光源1〇4的大小， 以用來容置光源104。因此光源1〇4係埋設於導光板⑽之中且 至少有四面係鄰接於導光板1G4的凹六126表面。此外，由於不 論光源104之頂部或侧面所產生的光線皆可直接由凹穴126表面 射入導光板106之中，戶斤本實施例之光源可為頂部發光型led 或側面發光型LED，而導光板1〇6的入光面us則可設置於相對 應之凹穴126任一表面。 13 Π24278 &上所述’本發明背光模組係將如LED之複數個點狀光源設 置於-或多片導光板之人絲—側’可以減少光源設置數量，並 可利用導光板表面導光圖案之設計來調整出光面的亮度分佈，因 此本發明設計可將點狀光源轉變成類線狀光源，而達到以低耗 電、低發_兼顧環保要求的光縣制傳紐管統之功效， 可以直接使用傳統背光模組的光學薄片或擴散板，以降低研發成 本。另一方面，本發明背光模組之導光板與擴散板並沒有直接接 觸’而在兩者間設置-混光空間，可以料光板出絲所射出之 光線在混光空財充分混光，以產生均勻的光線進人概板中， 進而提供顯示裝置亮度均勻的面光源。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知朗發光二極體作為絲之背光模_剖面示意圖。 第2圖為本發明背光模組之第一實施例的剖面示意圖。 ㈤ 第3圖為第2圖所示背光模組之俯視圖。 第4圖為本發明背光模組之第二實施例的剖面示意圖。 第5圖為本發明背光模組之第三實施例的剖面示意圖。 第6圖為本發明背光模組之第四實施例的剖面示意圖。 13_24278

【主要元件符號說明】 10 背光模組 12 框架 14 光源 16 反射片 18 印刷電路板 20 擴散板 50 背光模組 52 框架 54 光源 56 導光板 58 反射片 60 擴散板 62 混光空間 64 容置空間 66 導光圖案 68 入光面 70 出光面 71、 74 類線狀光源 100 背光模組 102 框架 104 光源 106 導光板 108 反射片 110 擴散板 112 混光空間 114 容置空間 118 入光面 120 出光面 122 反射面 124 支撐結構 126 凹六 15

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍·· 1.一種背光模組，其包含有. 至少一導光板，其具有一出光面與至少-入光面； 至少二光:，設於該導光板之一側，該光源所產生之 該入光面進入該導光板中； 、 1板’設__上雜儀嫩機光源；以 及 -混光m，位於該擴散板以及該導光板、該光源之間 從該出光面射出之光線可以在該混光空間内充分混光後， 再由該擴散板射出該背光模組； 其中該導光板為-條狀導光板，使得由該導光板射出之光線形 成類線狀光源（line彻瞻ee)，該類線狀光源大體上具有 -條狀發雜’且該條狀發战之—長軸方向與該光源所 產生之光線射入該入光面之方向大體上互相垂直。 點狀光 2.如申請專利顧第1項所述之背光模組，其中該光源係為-源。 3.如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光源係為-指向性 光源。 4.如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中該光源係為—雙面發 光光源，而該背光模組包含二該導光板，設於該光源之兩側，^ 1324278 得該雙面發光光源所產生之光線可分別由各該導光板之該入光面 射入該導光板中。 5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其包含複數個該光源，平 行排列於該導光板之一側或兩側。 6. 如申請專利範圍第5項所述之背光模組，其中該等光源包含紅光光 源、綠光光源、藍光光源或白光光源。 7. 如申請專利範圍第丨項所述之背光模組，其中該導光板具有至少— 凹穴’用來容置該光源。 於該導光板下方， 8·如申請專利範圍第丨項所述之背光模組，其另包含一支撐結構，設 以使該導光板之設置位置略高於該光源。 其中該支撐結構係為一反 ’其中該導光板之該入光 ’其中該導光板之該入光 9·如申請專利範圍第8項所述之背光模組 射元件。 1〇·如申料利範圍第1項所叙背光模組 面與該出光面係互相垂直相接。 U·如中請專_圍第1項所述之背光模組 面與該出光面係互相平行相對。 17 12.如申凊專利範圍第i項所述之择伞抬z y ^ 义之違先摈級，其中該導光板包含複數 個¥光_，以使光線向該出光面行進。 \如=請專利範圍第12項所述之背光模組，其中該等導光圖案係局 P刀佈於料光板上K由如光吨丨之光線形成複數麵 線狀光源。 14_如申請_娜12項所述之_驗，射鮮導光圖案係為 V型溝槽或u型溝槽。 申》月專利範圍第13項所述之背光模組，其中該等導光圖案係為 P刷油墨_、噴砂圖案或網點射出成型，用來破壞光線之全反 射而使各該導光板内之光線射向該出光面。 16·如申請專利範圍第丨項所述之背光模組，其另包含—反射片，設 於5亥光源以及該導光板下方。 申叫專利範圍第1項所述之背光模組，其另包含一框架，該框 架具有-容置空間用來容置該光源、該導光板以及該擴散板，而 s擴政板以及該導光板、該光源之間的部分該容置空間係形成該 思光空間。