TWI353473B - Backlight unit and liquid crystal display - Google Patents

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TWI353473B
TWI353473B TW095120002A TW95120002A TWI353473B TW I353473 B TWI353473 B TW I353473B TW 095120002 A TW095120002 A TW 095120002A TW 95120002 A TW95120002 A TW 95120002A TW I353473 B TWI353473 B TW I353473B
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Mengjia Hsiao
Chih Kuang Chen
Kuo Tung Huang
Yu Yen Hsu
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Au Optronics Corp
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Description

1353473 九、發明說明： β 【發明所屬之技術領域】 . 本發明是有關於—種背光模組，且特別是有關於一種 可應用於一液晶顯示器之背光模組。 【先前技術·】
近年來由於發光二極體（LED)的發光效能已經獲得 大幅改善，未來可望與冷陰極螢光燈管（(：(：1^)並駕齊驅 甚或超越冷陰極螢光燈管（CCFL)，因此發光二極體（led) 將可更廣泛運用於各種照明設備，特別是可適用於對於 發光品質以及效率要求更高之各種資訊顯示裝置之光源 上。 傳統的螢光燈為線光源’例如冷陰極螢光燈管 (CCFL) ’沒有特別的光軸以及特別的發光光型，於使用 這些傳統光源時’需要考量之設計變數不需太多，較為 簡單。然而，對於例如LED之點光源，其發光原理以及 封裝型式跟螢光燈或是其它傳統光源不一樣，，LED會 在空間中產生自己特有的發光光型；這些光型大體上是 以軸對稱的形態出現，該光源的出射光線形成一特殊的 軸向，產生一假想的光軸。因此，LED光軸的調整對其 光型在空間中的運用’產生重要的影響。由於具有光軸 及不同發光光型的特性，在設計以LED當光源的背光模 組時，必須經過更仔細的光學設計，如此才可以更有效 的運用此種點光源之發光特性。 一般而言’可以利用半強角（FWHM, Full width at half maximum)大小來估計圓形發光強度角分布情況。其中，
Client’s Docket No.: AU0509024 TT5s Docket No:0632-A50668.TW/final/ RCChang/ ITShen/ 1353473 假設最高強度值為A，則半值角或稱視值角是指發光強 度值為A/2的方向與法向的夾角。若從發光強度角分布 圖來分，LED的發光光型大致可分為三類：高指向性’ 具有很高的指向性，可作局部照明光源用，半值角為5 度〜20度或更小；標準型，通常作指示燈用，半值角為 20度〜45度；散射型，這是視角較大的指示燈，半值角 為45度〜90度或更大。 例如美商lumileds公司即生產具有不同發光光梨
(radiation pattern)之LED產品。其發光光型例如第1A〜1C 圖所示，有第1A圖之竭翼型（Batwing type)，第圖 之半球型（Lambertian type)，第 1C 圖之側光变 (Side-emitting type)等各種不同之發光光型。另外業界尚 有聚光型（Collimated radiation pattern)之 LED 設計。因 此，如何利用不同於傳統光源之特有的發光光型，以有 效應用LED於背光模組的設計上，即是目前我們努力之 目標之一。 目前以例如LED之點光源為光源的背光模組，大都 以一整塊完整平板為基底，並將LED排列在其'上。以出 光面為Z軸正向時，LED於背光模組的設蒈 &夏位置僅能在 X軸、Y軸兩方向上做調整，因此，對於調教 + J楚光模組 的中心亮度以及均勻性來說，僅能就LED的u 的水平位置做 變化。然而，在現行的架構下，中心亮度以 ϋ W及均勻性是 依據LED在ΧΥ平面上的分佈情形來決定， A 弋為互斥的 參數，在實務上往往不易取得進一步的平衡。 有鑑於此，如何提高LED之設計參數，w 違而能有效 利用LED特有的發光光型，係為熟悉此項括
Client's Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ ^勢者所致力 丄以473 之方向。 【發明内容】 北一本發明的目的在提供一種使用例如LED之點光源之 月光杈組，其具有一支撐座，可以由非單一 +面或由一 曲面所構成。在此架構下 ，LED除了可以在水平位置上
做調整以控制LED分佈的密度外，還可以藉由調整LED ，揮座的姿態，來控制LED的方向。因此，本發明
可，比傳統直下式LED背光模組多出一個「光軸方向」 的6又计參數，可以更有效利用LED在空間中特有的發光 光1 以取得背光模組在中心亮度以及均勻度的平衡。 依照本發明一較佳實施例，該背光模組包括/支撐 座，至少二個點光源以及一擴散板，其中，該支撐座具 有一光源支撐區，而該至少二個點光源則設置於該光源 支撐區上’該擴散板設置於該支撐座以及該些點光源上 方’而該至少二個點光源於該背光模組之厚度方向上的 位置不同。 依照本發明另一較佳實施例’該背光模組包括一支 撐座，至少二個點光源以及一擴散板，其中，該支撐座 具有一光源支撐區，而該至少二個點光源則設置於爷光 源支撐區上，該擴散板設置於該支撐座以及該些點^源 上方’而該第一點光源以及該第二點光源之光軸方向/ 為不平行。 ' 根據本發明另一較佳實施例，該液晶顯示哭包括一 液晶面板，一背光模組以及一具有一容置空間之外批 該外殼用以容置該液晶面板以及該背光模纟且。該背$模
Client's Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ 1353473 . 組包括一支撐座，至少二個點光源以及一擴散板，其中， 該支撐座具有一光源支撐區，而該至少二個點光源則設 ' 置於該光源支撐區上，該擴散板設置於該支撐座以及該 * 些點光源上方，而該至少二個點光源於該背光模組之厚 度方向上的位置不同。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： % 【實施方式】 請參見第2圖，其係列示一平面顯示裝置之分解示 意圖。此一顯示裝置，大致上係由背光模組1，顯示面板 . 2以及外殼3所組合而成，其中背光模組1之詳細爆炸圖 請參見第3圖。背光模組1大致上係由支撐座10，光源 101，擴散板11，其他光學元件12以及外框13所組合而 成。此處所謂之其他光學元件12,可以為一片或是多片 之光學膜片，光學膜片可以例如為擴散片，稜鏡片，微 結構片，增光片或是其他可以改變入射光之光學特性的 ® 膜片。另外，於支撐座10與擴散板11之間，必要時， 也可加入一些光學元件，以提高光的利用率或是符合光 的分饰需求；或是加入一些輔助元件，以強化背光模組 本身結構或是設計需求。 請參見第3圖，在支撐座10上設置有複數個點光源 101，該些點光源101係為例如LED之具有不同發光光 ' 型之點光源。支撐座10大致可以區分為一光源支撐區 104以及一例如側壁106A之非光源支撐區106。於此實 施例中，側壁106A可以用以支撐設置於上之擴散板11。
Client’s Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ 8 1353473 此側壁106A之形狀，可以為例如圖中所示之具有U形 剖面之側壁106A，或是其他例如L型剖面或是任何形狀 * 之側壁，並不以圖中所示為限。非光源支撐區106之側 * 壁106A可以為環繞光源支撐區104四周之側壁，亦可以 為例如圖中所示之位於光源支撐區104二側側邊之側壁 106A。 光源支撐區104可以區分為至少兩區域，例如圖中 所示之第一平面區104A以及第二平面區104B。第一平 面區104A以及第二平面區104B上，各自設置有複數個 ^ LED。由於第一平面區104A以及第二平面區104B位於 不同之水平面，因此設置於第一平面區104A以及第二平 面區104B上之複數個LED係分別位於不同之水平面， 也就是說設置於第一平面區104A以及第二平面區104B 上之複數個LED於此背光模組1之厚度方向上之位置不 ' 同。如圖中所示，第二平面區104B係為被第一平面區 104A所環繞之一凸起區域。複數個點光源101分別設置 於第一平面區104A以及第二平面區104B。於此圖式中， 於第一平面區104A以及第二平面區104B中間，可以看 % 到一例如側壁106B之非光源支撐區106設置其間。側壁 106B之形狀可以視設計需求而為垂直或是傾斜之平面， 甚或是為一曲面。側壁106B之高度，可以配合不同之點 光源特性或是設計需求而變化，以產生所要達成之顯示 亮度或是顯示均勻度，或是特別之光分佈要求。 請參見第4A圖〜第4H圖，其係列示本發明支撐座 - 10之一些變化實施例，為了簡化圖式，僅於第4A圖以 - 及第4B圖繪示三個點光源101以為示範說明，而於第 4C圖〜第4H圖中，點光源則省略未予繪示出。
Client’s Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/fmal/ RCChang/ ITShen/ 9 1353473 请參見第4A圖，光源支撐區2〇4包括具有不同水平 面之第一平面區204A以及第二平面區2〇4B ,第二平面 區204B可以與第3圖類似，係為被第一平面區2〇4A所 裱繞之一凸起區域。當然，光源支撐區2〇4亦可以為具 有複數個第一平面區204A以及複數個第二平面區 204B ’第二平面區2(MB與第一平面區2〇4A係以行或列 之方式交錯排列設計安排；或者，光源支撐區2〇4係為 具有複數個第一平面區204A以及複數個第二平面區 204B，而這些複數個第一平面區2〇4A以及複數個第二 平面區204B彼此係以陣列方式交錯排列，諸如此類之設 汁皆可變化運用於本發明中。另有位於光源支撐區2〇4 外側之側壁206A以及位於第一平面區2〇4A以及第二平 面區204B之側壁206B之非光源支撐區206。其中，側 壁206A以及侧壁206B皆為垂直之側壁形式。 請參見第4B圖，光源支撐區3〇4包括第一平面區 304A以及第二平面區3(MB，第二平面區304B被第〜^
面區304A所環繞，兩平面係為直接鄰接。非光源支撐 306係位於第一平面區3〇4A以及第二平面區3〇4B 側，非光源支撐區306並未介於第一平面區304Λ以及第 二平面區304B之間。第一平面區3〇4A為一斜面而第二 平面區304B為一水平面，亦即，第一平面區3〇4A與 二平面區304B之法線並不平行。 請參見第4C圖’其係顯示第4B圖之其中一情形， 於此例中’第二平面區304B’為一長方形，而第一平面區 304A’細分為四個朝向第二平面區3〇4B，之斜面，非光^ 支撐區306’則環繞第一平面區3〇4A，以及第二平面區、 304B’之四周。 遇
Client's Docket No.: AU0509024 TT’s Docket No:0632-A50668-TW/fmal/ RCChang/ ITShen/ 10 1353473 請參見第4D圖’其係顯示第4B圖之另一情形，於 此例中，第二平面區3〇4B，，為一橢圓形，而第一平面區 304A”細分為四個朝向第二平面區3〇4b”之斜面，非光 源支撐區306，’則環繞第一平面區304A，，以及第二平面 區304B’ ’之四周。
請參見第4E圖’相對於第4C圖，光源支撐區404 更包括一弟二平面區404C，第一平面區404A Λ篦二平 面區侧C所環繞。第一平面區404Α以及第^ j 404C為二不平行之相鄰斜面，而第二平面區4〇4b為一 水平面’其中，第一平面區4〇4A，第二平面區4〇4b以 及第三平面區404C之法線並不互相平行。 請參見第4F圖，相對於第4C圖，光源支撐區504 更包括一第三平面區504C，第一平面區5〇4A為第三平 面區504C所環繞。與第4E圖不同的是，第二平面區5〇4b 以及第三平面區5〇4C為一水平面，而第一平面區5〇4A 為一斜面’其中，第二平面區5〇4B以及第三平面區5〇4C 位於不同之水平面。 請參見第4G圖，相對於第4E圖，光源支撐區604 更包括第四平面區〜第六平面區604D〜604F，第三平面區 604C為第四平面區604D所環繞，第四平面區604D為第 五平面區604E所環繞，第五平面區604E為第六平面區 604F所環繞。除了第二平面區604B為一水平面外，第 一平面區604A以及第三平面區〜第六平面區604C〜604F 皆為依次相鄰的不平行斜面。第一平面區604 A以及第-平面區〜第六平面區604C〜604F之法線並不互相平行。 請參見第4H圖，相對於第4E圖或是第4G圖，光 源支撐區704區分為次光源支撐區I以及次光源支撐區
Client's Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/fmal/ RCChang/ ITShen/ 11 1353473 II兩部份。次光源支撐區 各別具有複數個平面區，以及次光源支撐區Π雨部份 704A〜704D。 例如第一平面區〜第四平面區 請參見第 圖
置於其上之複數點光源8G4係為-曲面區，設 向上的位置會由於光沔；、、·9不出）於背光模組之厚度方 不同。於此圖式中二支亍，804本身之曲面變化而有 面，然實際運料並不；;此^面係為—連續變化之曲 於本么明中，所稱之光源 之用，然而光源支撐區夕1 你用以δ又置％ 都要設置有光源。二平面或是曲面並不-Ϊ 求而於不同之平面或是曲實際設計之分佈* 人疋典面上有不同之設置密度。 圖之變化實施例中’複數個點光源 ，又置於第-平面區304A，’此複數點光源可以設置於如 第4C圖中之四個第一平面區3〇4A，，亦可以僅設置於四 個第-平面區304A，中之兩個第一平面g 3〇4八，，此兩個 第一平面區304A’可以為位於相對側之兩第一平面區
304A’，亦可以為位於相鄰側之兩第一平面區3〇4a，。於 另一個變化實施例中，未設置點光源之光源支撐區之平 面或是曲面之面積可以縮小。 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，任何熟習此技藝者，在不脫發 明之精神和範圍内’當可作任意之更動與潤飾，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。 ’、、、
Clienfs Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ 1.353473 【圖式簡單說明】 第1A〜1C圖列示LED之各種不同發光光型。 第2圖為一顯示裝置之分解示意圖。 第3圖為本發明背光模組之爆炸示意圖。 第4A〜4H圖列示本發明支擇座之各種變化實施例。 第5圖為本發明支撐座之另一種實施例。 【主要元件符號說明】 1〜背光模組；
3〜外殼； 11〜擴散板； 13〜外框； 104〜光源支撐區； 104B〜第二平面區； 104D〜第四平面區； 104F〜第六平面區； 106A〜側壁；
2〜顯示面板； 10〜支撐座； 12〜光學元件； 101〜點光源； 104A〜第一平面區； 104C〜第三平面區； 104E〜第五平面區； 106〜非光源支撐區； 106B〜側壁； 204A〜第一平面區； 206〜非光源支撐區； 206B〜側壁； 304A〜第一平面區； 306〜非光源支樓區(側壁）； 304A，、304A，，〜第一平面區 306’、306”〜非光源支樓區 204〜光源支撐區； 204B〜第二平面區； 206A〜側壁； 304〜光源支撙區； 304B〜第二平面區； 304’、304”〜光源支撐區； 304B’、304B’’〜第二平面區； 404'504、604、704、804〜光源支樓區； 406、506、606、706、806〜非光源支樓區；
Client's Docket No.： AU0509024 TT’s Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ 13 1353473 404A、404B、404C〜第一平面區〜第三平面區； 504A、504B、504C〜第一平面區〜第三平面區； 604A、604B、604C、604D、604E、604F 〜第一平面區〜第丄 平面區； 704A、704B、704C、704D〜第一平面區〜第四平面區； I〜次光源支撐區； ’ II〜次光源支撐區。
Client’s Docket No.: AU0509024 TT's Docket No:0632-A50668-TW/final/ RCChang/ ITShen/ 14

Claims (1)

1353473 修正日期：100年1〇月U日 公告本 弟95120002號申請專利範圍修正本 十、申請專利範圍： L一種背光模組，包括： ^ 一支撐座，具有一光源支撐區，其中該光源支撐區包 括一，一平面區以及一第二平面區，且該第一平面區係環 繞該第二平面區周圍，該第一平面區以及該第二平面區具 有不同之水平面，以及該第一平面區以及該第二 法線係為不平行； 卞曲&之
σ 一第^點光源以及一第二點光源，設置於該光源支撐 區上，該第一點光源以及該第二點光源於該背光模組之厚 度方向上的位置不同；以及 子 一擴散板，設置於該支撐座以及該些點光源上方。 十2.如申請專利範圍第1項之背光模組，其中，至少該 第一平面區或該第二平面區其中之一為一斜面。 Μ ΐφ3:Ί請專利範㈣1〜2項中之任一項之背光模組， 一中，該光源支撐區更包括一第三平面區。 、，4.如中請專利範圍第3項之背光模組，其中，該 平面區為一水平面。 一 該第三 平二如:二專面利範圍第3項之背先模組’其中 .曱s月專利範圍第1項之背光模組，其中 平面區之水平面係高於該第一平面區之水平面。 7.如申請專利範圍第i項之背光模組，盆中 +面區之水平面係、低於該第-平面區之水平面。 點二如申請專利範圍第1 ’之背光模組，其中 ·’’、〜以及该第二點光源係為發光二極體。9.如申請專利範圍第8項之背光模組，其中 該第二 該第一 該第一 15 1353473 弟％l2〇0〇2號申請專利範圍修正本 修正日期：100年10月13日 點光源以及該第二點光源係具有不同之發光強度分布圖。 10.—種液晶顯示器，包括： 一液晶面板； 一如申請專利範圍第1項之背光模組，設置於該液晶 面板之下方；以及 一外殼，具有一容置空間，用以容置該液晶面板以及 該背光模組。 11 · 一種背光模組，包括： :支撐座，具有一光源支撐區，其中該光源支撐區包 括一第一平面區以及一第二平面區，且該第一平面區係環 繞該第二平面區周圍，該第一平面區以及該第二平面區呈 有不同之水平面； 一第;點光源以及一第二點光源，設置於該光源支撐 1上，該第-點光源以及該第二點光源之絲方向 平行；以及 一擴散板，設置於該支撐座以及該些點光源上方。 12. 如申請專利範圍第n項之背光模組，其中，該 一平面區以及該第二平面區之法線係為不平^亍^而該第x — 及該第二點光源係分別設置於該第—平：區以 及。玄弟.一平面區。 13. —種背光模組，包括： 一支撐座，具有一光源支撐區，其中玆 括複數個第—平面區以及複數個第二平面區，且、^第二 平：區與該等第二平面區係交錯或以陣排列 -以及該第二平面區具有不同之水平面，以以 +面區以及該第二平面區之法線係為不平行；。4 16 1353473 第95120002號申請專利範圍修正本 修正日期：ι〇〇年ι〇月υ日 一第一點光源以及一第二點光源，設置於該光源支撐 區上，該第一點光源以及該第二點光源於該背光模組之严 度方向上的位置不同；以及 、、' 予 一擴散板，設置於該支撐座以及該些點光源上方 Η.—種背光模組，包括： 支撐座，具有一光源支撐區，其中該光源支 括複數個第一平面區以及複數個第二平面區，且該二G β :面區與該等第二平面區係交錯或以陣列方式排列、， 弟-平面區相對於該等第二平面區具有不同該寺 一第一點光源以及一第二點光源，設置於該 ， 一點光源以及該第二點光源之光轴二向;系為: 一擴散板 5又置於該支撐座以及該些點光源上方
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