TWI395021B - 液晶顯示器之背光模組 - Google Patents

Description

液晶顯示器之背光模組

本發明係有關於一種背光模組，更特別有關於一種側邊入光式背光模組。

傳統液晶顯示器之背光模組多為採用冷陰極螢光管(CCFL)作為光源，但由於冷陰極螢光管具有汞成分，且又有耗電高與壽命短等缺點，因此目前新的趨勢是以發光二極體光源(以下簡稱LED)取代冷陰極螢光管作為背光模組光源。LED具壽命長、且無污染問題等特性，若使用單一紅、綠、藍單色LED做為背光源將更具有波長單純、色域廣等優點，俾使LCD顯像更鮮豔、細膩。但由於LED光源為點狀光源，若沒有經過均勻化處理，LED光源之光線由LED出光面射出時，在靠近出光面附近之光線能量不易均勻散佈於整個背光模組之光出射面，而導致由背光模組中LED出光面前方之背光模組光出射面附近，可看見因光線較集中所形成具顆粒狀聚集之光源亮點，產生了所謂的「車頭燈」(hot spot)現象。

以基礎光學的原理而言，即使如點光源，當其傳播距離越遠時，將會有自然產生分佈均勻的效果，然而液晶顯示器的訴求即在於輕薄短小，若為了讓光源呈現均勻面光源而增加背光模組厚度或空間，如此，將導致整體背光模組體積變大，不符液晶產品發展的趨勢，而為了使具LED光源之背光模組的實用性提高，美國專利第6,607,286號、第6,679,621號以及第7,438,444號皆提出了可使LED光源側向射出以使光線均勻分佈之透鏡結構。

舉例而言，參考第1圖，美國專利第6,607,286號揭示了一種透鏡罩1(Lens cap)以接置於一發光二極體2上，該透鏡罩1具有拱狀之內表面10及鋸齒狀結構之外表面11，透鏡罩1係以內表面10蓋覆於發光二極體2上，使得發光二極體之光線穿透內表面10後再由外表面11作折射而側向出光，而部分角度較陡直之光線必須另先經過一次全反射後再折射出光。

然而，上述發明因使用了特殊形狀的透鏡，造成生產成本提高。

本發明提供一種背光模組，利用背光模組的光出射面光線聚集較不集中的區域(LED點光源與LED點光源之間未設置有LED點光源處)，利用反射片引導LED點光源所射出之光線至此處，來增加此處光線反射量以提高亮度，如此，可補償因LED點光源與點光源之間，未設有LED點光源處所形成的暗帶亮度，而減少因LED點光源設置與未設置處所造成亮度對比而形成亮暗帶差異，而造成所謂的「車頭燈」現象。

於第一實施例中，本發明之背光模組包含一導光板、一光源、一第一與一第二反射片。光源係設置在導光板的一第一側面上，包含有複數個光源，而第一反射片設於光源與導光板之上表面的上方，用以將光源所射出之光束反射至導光板。第一反射片包含複數個第一部分、複數個第二部分與複數個突出部分，其中第一部分係與光源上之各點光源相對應，且與第二部分彼此交錯排列，而突出部分則分別由第二部分朝向導光板的第二側面延伸出。第二反射片則設於導光板之下表面的下方。

於第二實施例中，本發明之背光模組包含一導光板、一光源、一反射罩及一反射片。光源係設置在導光板的一第一側面上，包含有複數個光源，反射罩則環繞光源，用以將光源所射出之光束反射至導光板。反射罩具有一上反射面，設於光源與導光板之上表面的上方。上反射面包含複數個第一部分、複數個第二部分與複數個突出部分，其中第一部分係與光源上之各點光源相對應，且與第二部分彼此交錯排列，而突出部分則分別由第二部分朝向導光板的第二側面延伸出。反射片則設於導光板之下表面的下方。

為了讓本發明之目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

參考第2圖，本發明之液晶顯示器200主要包含一前框220、一液晶面板240及一背光模組300或400。液晶面板240具有一液晶層(圖未示)設置於一對上下基板(圖未示)間，用以顯示影像。背光模組300是用以照亮液晶面板240，並與前框220彼此結合而將液晶面板240及背光模組300組合成液晶顯示器200。

參考第3及4圖，本發明第一實施例之背光模組300包含有一導光板320及一反射片380，此反射片380設於導光板320的下表面328的下方。在導光板320的兩相對之側面322、324上，分別設置具有複數個點光源346的光源342以及具有複數個點光源348的光源344，例如是具有複數個發光二極體(LED)的燈條(light bar)。在光源342與344上方，分別設置有反射層350、360，例如為反射片380，延伸至導光板320的上表面326的上方，分別將光源342與344所射出的光束反射至導光板320。反射片350、360係可與反射片380相連，亦即反射片350、360、380係可由同一反射片彎折形成。另外，一光學膜片組370，諸如複數個擴散片或稜鏡片，配置於導光板320的上表面326上方，用以將來自導光板320之光線均勻射向液晶面板240。背光模組300另包含一背殼392及一膠框394，其中背殼392係與膠框394相結合，用以將導光板320、光源342、344、光學膜片組370以及反射片350、360、380固定於背殼392與膠框394之間。

參考第5圖，反射片350包含有複數個第一部分352、複數個第二部分354與複數個突出部分356，其中第一部分352對應至光源342，且與第二部分354彼此交錯排列，而突出部分356則由第二部分354朝向導光板320相對於側面322之另一側的側面324延伸出。同樣地，反射片360亦包含有複數個第一部分362、複數個第二部分364與複數個突出部分366，其中第一部分362對應至光源344，且與第二部分364彼此交錯排列，而突出部分366則由第二部分364朝向導光板320相對於側面324之另一側的側面322延伸出。

再請參考第4及5圖，由光源342所射出的光束397會由反射片350反射至反射片380上，而由光源344所射出的光束399亦會由反射片360反射至反射片380上。這些經由反射片350、360反射的光束397、399，會在光源342、344前方的反射片380上形成所謂的「亮帶」。吾人應可瞭解，當反射片350、360朝可視區390延伸時，這些亮帶亦會朝向可視區390延伸，而當反射片350、360的長度縮短從可視區390退縮時，亮帶則會從可視區390退縮。

因此，根據本發明，由光源342所射出的光束397會藉由反射片350的第一部分352反射至反射片380上，但由於第一部分352相對較短，藉由第一部分352反射至反射片380上的光束會遠離可視區390。除此之外，由光源342所射出的光束亦會藉由反射片350的第二部分354以及突出部分356反射至反射片380上。由於多了突出部分356的反射，對應到第二部分354的反射片380的部分之亮度因此增加，使得原先在亮帶與亮帶之間的暗帶的亮度得以增加。因為反射片380上的亮帶從可視區390退縮，而暗帶的亮度也得到補償，使得背光模组300光出射面的亮度均勻性增加，「車頭燈」的現象因此可避免。關於反射片360，其作用與反射片350的作用相同，於此不再贅述。

除此之外，參考第6圖，為了使「車頭燈」的現象得以進一步減少，在反射片380上光源342中的各點光源346的前方，各設置有一開口382，與反射片350之各突出部分356彼此間的間隙相對應。同樣地，在反射片380上光源344中的各點光源348的前方，亦各設置有一開口384，與反射片360之各突出部分366彼此間的間隙相對應。上述反射片380上的開口382、384可降低亮帶的亮度，使得亮帶與暗帶間的亮度對比得以縮小，從而減少「車頭燈」的現象。

根據本發明之背光模組300所包含的反射片350、360，其突出部分356、366係可呈矩形、梯形、三角形、波浪狀或扇形等形狀。當突出部分356、366的形狀為矩形時，吾人定義面板可視區390邊緣至光源342、344發光面之距離為A、光源342、344中各點光源346、348彼此間的距離為P、各光源342、344中各點光源346、348的寬度為W、光源342、344中各點光源346、348之發光面至反射片350、360之突出部分356、366邊緣的距離為H、光源342、344中各點光源346、348之發光面至反射片350、360之第一部分352、362的邊緣的距離為h、反射片350、360之突出部分356、366的寬度為u，以及反射片350、360之第一部分352、362的寬度為v，其中，A係大於或等於2H、H大於或等於2h、H大約等於導光板320的厚度、v小於0.8W以及u小於3v。

參考第7及8圖，本發明第二實施例之背光模組400係大體上相同於第一實施例之背光模組300，亦包含有導光板320、光源342、344、光學膜片組370、反射片380、背殼392與膠框394，但並未包含如第一實施例中所述有反射片350、360。背光模組400另包含有U形反射罩450、460，其中反射罩450的開口係面向導光板320的側面322，並環繞光源342，以將光源342所射出的光束反射至導光板320。反射罩450具有一上反射面458，設置於光源342的上方，並延伸至導光板320的上表面326的上方。除此之外，反射罩460的開口係面向導光板320的側面324，並環繞光源344，以將光源342所射出的光束反射至導光板320。反射罩460具有一上反射面468，設置於光源344的上方，並延伸至導光板320的上表面326的上方。背光模組400的背殼392係與膠框394相結合，用以將導光板320、光源342、344、反射罩450、460、光學膜片組370以及反射片380固定於背殼392與膠框394之間。

參考第9圖，反射罩450的上反射面458包含有複數個第一部分452、複數個第二部分454與複數個突出部分456，其中第一部分452對應至光源342，且與第二部分454彼此交錯排列，而突出部分456則由第二部分454朝向導光板320相對於側面322之另一側的側面324延伸出。同樣地，反射罩460的上反射面468亦包含有複數個第一部分462、複數個第二部分464與複數個突出部分466，其中第一部分462對應至光源344，且與第二部分464彼此交錯排列，而突出部分466則由第二部分464朝向導光板320相對於側面324之另一側的側面322延伸出。

由於反射罩450、460的上反射面458、468具有與反射片350、360相同的結構，同樣具有減少「車頭燈」現象的作用，其原理於此不再贅述。

根據本發明之背光模組400所包含的反射罩450、460，其上反射面458、468的突出部分456、466係可呈矩形、梯形、三角形、波浪狀或扇形等形狀。當突出部分456、466的形狀為矩形時，吾人亦定義面板可視區390邊緣至光源342、344中各點光源346、348發光面之距離為A、光源342、344中各點光源346、348間的距離為P、光源342、344中各點光源346、348的寬度為W、光源342、344中各點光源346、348之發光面至反射罩450、460的上反射面458、468之突出部分456、466邊緣的距離為H、光源342、344中各點光源346、348之發光面至反射罩450、460的上反射面458、468之之第一部分452、462的邊緣的距離為h、反射罩450、460的上反射面458、468之突出部分456、466的寬度為u，以及反射罩450、460的上反射面458、468之第一部分452、462的寬度為v，其中，A係大於或等於2H、H大於或等於2h、H大約等於導光板320的厚度、v小於0.8W以及u小於3v。

根據本發明之背光模組，不需要增加額外的元件，僅需要改變反射片或反射罩的形狀，即可減少「車頭燈」的現象。

應注意者，本發明雖揭露將位在導光板兩側的光源上方的反射層或反射罩的形狀改變，可藉以減少背光模組光出射面因亮暗帶所形成車頭燈的現象，惟，吾人應瞭解，若僅改變背光模組導光板之一側光源上方的反射層或反射罩的形狀，仍可減少背光模組光出射面因亮暗帶所形成車頭燈的現象。

雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。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。

1．．．透鏡罩

2．．．發光二極體

10．．．內表面

11．．．外表面

200．．．液晶顯示器

220．．．前框

240．．．液晶面板

300．．．背光模組

320．．．導光板

322．．．側面

324．．．側面

326．．．上表面

328．．．下表面

342．．．光源

344．．．光源

346．．．點光源

348．．．點光源

350．．．反射片

352．．．第一部份

354．．．第二部分

356．．．突出部分

360．．．反射片

362．．．第一部份

364．．．第二部分

366．．．突出部分

370．．．膜片組

380．．．反射片

382．．．開口

384．．．開口

390．．．可視區

392．．．背殼

394．．．膠框

397．．．光束

399．．．光束

400．．．背光模組

450．．．反射罩

452．．．第一部份

454．．．第二部分

456．．．突出部分

458．．．上反射片

460．．．反射罩

462．．．第一部份

464．．．第二部分

466．．．突出部分

第1圖為習知透鏡罩之示意圖。

第2圖為習知液晶顯示器之立體分解示意圖。

第3圖為本發明第一實施例之背光模組之立體分解示意圖。

第4圖為本發明第一實施例之背光模組之剖面示意圖。

第5圖為沿著第4圖之線5-5剖面所得到的上視示意圖。

第6圖為沿著第4圖之線6-6剖面所得到的上視示意圖。

第7圖為本發明第二實施例之背光模組之立體分解示意圖。

第8圖為本發明第二實施例之背光模組之剖面示意圖。

第9圖為沿著第8圖之線9-9剖面所得到的上視示意圖。

300．．．背光模組

320．．．導光板

322．．．側面

324．．．側面

326．．．上表面

328．．．下表面

342．．．光源

344．．．光源

346．．．點光源

348．．．點光源

350．．．反射片

360．．．反射片

370．．．膜片組

380．．．反射片

392．．．背殼

394．．．膠框

Claims (16)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具一上表面、一下表面、兩相對之第一側面與第二側面；一光源，設於該導光板之第一側面上，其上設有複數個點光源；一第一反射片，設於該光源與該導光板之上表面的上方，用以將該光源所射出之光束反射至該導光板，該第一反射片包含複數個第一部分、複數個第二部分與複數個呈矩形的突出部分，其中該等第一部分係與該光源上之該等點光源分別相對應，且與該等第二部分彼此交錯排列，而該等突出部分則分別由該等第二部分朝向該導光板的第二側面延伸出；及一第二反射片，設於該導光板之下表面的下方，其中面板可視區邊緣至各該點光源之發光面的距離定義為A，該等點光源之發光面至該第一反射片的突出部分的邊緣之距離定義為H，A係大於或等於2H。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該等點光源係由發光二極體所組成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 第二反射片具有複數個開口，分別形成於該等點光源的前方，並與該第一反射片的突出部分之間的間隙對應。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一反射片的突出部分係呈梯形、三角形、波浪狀或扇形之一者。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該點光源之發光面至該第一反射片的第一部份的邊緣之距離定義為h，H係大於或等於2h。
6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該等點光源之發光面至該第一反射片的突出部分的邊緣之距離係等於該導光板的厚度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一反射片的第一部分的寬度定義為v，各該點光源的寬度為W，v係小於0.8W。
8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一反射片的第一部分的寬度定義為v，該第一反射片的突出部分的寬度定義為u，u係小於3v。
9. 一種背光模組，包含：一導光板，具一上表面、一下表面、兩相對之第一側面與第二側面；一光源，設於該導光板之第一側面上，其上設 有複數個點光源；一反射罩，環繞該光源，用以將該光源所射出之光束反射至該導光板，該反射罩具有一上反射面，設於該光源與該導光板之上表面的上方，該上反射面包含複數個第一部分、複數個第二部分與複數個呈矩形的突出部分，其中該等第一部分係與該光源上之該等點光源分別相對應，且與該等第二部分彼此交錯排列，而該等突出部分則分別由該等第二部分朝向該導光板的第二側面延伸出；及一反射片，設於該導光板之下表面的下方，其中面板可視區邊緣至各該點光源之發光面的距離定義為A，該等點光源之發光面至該反射罩的上反射面的突出部分的邊緣之距離定義為H，A係大於或等於2H。
10. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該等點光源係由發光二極體所組成。
11. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該反射片具有複數個開口，分別形成於該等點光源的前方，並與該反射罩的上反射面的突出部分之間的間隙對應。
12. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該反射罩的上反射面的突出部分係呈梯形、三角 形、波浪狀或扇形之一者。
13. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中各該點光源之發光面至該反射罩的上反射面的第一部份的邊緣之距離定義為h，H係大於或等於2h。
14. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該等點光源之發光面至該反射罩的上反射面的突出部分的邊緣之距離係等於該導光板的厚度。
15. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該反射罩的上反射面的第一部分的寬度定義為v，各該點光源的寬度為W，v係小於0.8W。
16. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該反射罩的上反射面的第一部分的寬度定義為v，該反射罩的上反射面的突出部分的寬度定義為u，u係小於3v。