TWI397748B - 背光模組 - Google Patents

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Description

背光模組
本發明係有關於一種背光模組，特別是有關於一種背光模組，適用於液晶顯示器中，係利用混光板將光源入射之光線混合以形成一均勻之光源，且混光板具有不規則表面之入光面及一霧面之出光面。
使用液晶顯示面板(LCD)的產品十分普遍，舉凡筆記型電腦、顯示器、手機、液晶電視、數位相機以及個人數位助理、…等均可見其應用。因LCD並非自發光元件，其應用必然要使用背光模組才能使其發光而產生顯示效果，因此，背光模組實際上亦屬於LCD產品的必然配備，即便不是LCD產品，但在需要發光效果的應用領域時，使用背光模組也成了適當的選擇。傳統液晶顯示器中，係以冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Tube)作為背光源，其所發射之光為白光。由於小管徑之冷陰極管製造難度高，使得冷陰極管則被限制於應用在小型電子產品之液晶顯示裝置。此外，冷陰極管也需高電壓點燈、較耗電量大、電磁干擾以及使用水銀所造成環保問題等缺點。
因此，發展出了以發光二極體(Light Emitting Diodes，下稱LED)作為LCD之背光源。LED背光源一般可分為兩類型，其一是直接以白光LED作為背光源，但白光LED之成本高：另一則是以紅、綠、藍(下稱RGB)三色之LED作為背光源，係將RGB三色之LED所發射之紅光、綠光、藍光混合而後產生白光。當使用RGB三色之LED作為背光源時，LCD之背光模組則需要有混合三色光之光學構件來將紅光、綠光、藍光混合。
LED光源對液晶顯示產品將有突破性的幫助，主要原因是LED的發光效能已經獲得大幅改善，一般認為現階段的LED，技術上已經具備冷陰極燈管一半左右的效能，甚至到了2010年LED的發光效能可望與冷陰極燈管並駕齊驅，當然，這僅僅是就LED的亮度方面而言。若是將LED高反應速度的特性予以應用，使紅、藍、綠三種LED光源依序高速切換點燈，則不旦可以取代液晶面板中高單價的彩色濾光片，更可增加液晶顯示產品的細膩度與亮度。由此看來，LED光源對液晶顯示產品未來發展趨勢的影響將是全面且徹底的。而除了應用於液晶顯示產品之外，一旦LED的發光效能可等同於(或超過)冷陰極燈管，則其應用層面勢必將更為擴展，例如，LED燈目前已經應用於不少信號燈源上，諸如交通號誌的紅綠燈以及汽車的方向燈等，若其發光效能有所進展，最有可能的應用是將其推展至照明燈源上，而LED所具有的低耗電以及低發熱特性，將對目前所有的照明燈源帶來不小的威脅。
如『Yourii Martynov et al,"High-efficiency Slim LED Backlight System with Mixing Light Guide",2003 SID Digest,pp. 1259-1261』(下稱習知技術)，其揭露一種具有混合導光板之高效率輕薄LED背光系統。第1圖係表示此LED背光系統之截面圖。如第1圖所示，此背光系統主要包括複數光源10、反射鏡11、混合導光板12、反射鏡13、主導光板14。其中，光源10配置成一列，且光源10包括RGB三色之LED，在第1圖中之截面圖中，則係表示其中之一個LED。光源10所發射之紅光、綠光、藍光透過反射鏡11反射至混合導光板12。進入混合導光板12之紅光、綠光、藍光經由混合導光板12之反射面而改變其前進方向。藉由在混合導光板12中連續地改變光之前進方向，紅光、綠光、藍光則可以充分地混合成白光。混合之白光由混合導光板12射出，再透過反射鏡13反射至主導光板14。主導光板14則將混合之白光轉換成面光源並傳送至後端之光學構件，最後傳送至LCD面板。
然而，在上述習知技術中，由於光的直向性，若要改變光之前進方向，必須等到光接觸到混合導光板12之反射面，才會發生方向改變。因此，要使紅光、綠光、藍光能充分混合，混合導光板12的長度，即混光距離，必須足夠長。
根據上述習知技術的說明可知，LED背光模組之中需要具有良好的混光機制，以使得LED背光模組提供之光線具有均勻的色度及亮度。然而，如圖一所示之習知LED背光模組所提供之混光機制仍然具有需要改進的空間。此外，在提供LED背光模組更好的混光機制時，仍需考慮到LED為指向性元件的特性，以避免在達到良好混光效果的同而犧牲了LED背光模組整體的發光效率。
習知技術中仍然缺乏一種可以兼顧發光效率與混光效果的LED背光模組，以改善習知技術中混光效果不盡完美的缺點。且期待所開發出之新技術不旦能在混光效果上有顯著的提升，且能快速且輕易地融入現有的LED背光模組製程之中，以利於產業在成本與其它各方面的競爭力。
因此，對於從事LED背光模組相關領域之研發人員而言，莫不致力於解決習知技術所仍然具有的缺點，以期能夠更進一步提高LED背光模組產品的品質。
本發明之主要目的係在於提供一種可以提升混光效果的背光模組。
本發明之另一目的係在於提供一種背光模組，能夠快速地融入現有的背光模組製程之中。
本發明所提供之背光模組係包括導光板、混光板以及複數光源。導光板具有第一側面。混光板具有不規則表面之入光面及一霧面之出光面，設置於導光板之第一側面。複數光源，對應該入光面而設置，光源所發射之光，係透過入光面進入混光板，並由出光面出光，且經由該第一側面進入導光板。
本發明係提供了一種兼顧發光效率與混光效果的LED背光模組。本發明不但提供了一種具有混光板背光模組，具有良好的混光效果，改善了習知技術中此種LED背光模組發光效率不彰的缺點。並且，本發明所開發的新技術在製造上有極佳的便利性，可快速地融入現有的背光模組製程之中。因此，本發明不旦符合產業在成本與製造上的考量，並且具有長足的進步性，而有利提升產業競爭力。
本發明一些實施例的詳細描述如下，然而，除了該詳細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行。亦即，本發明的範圍不受已提出之實施例的限制，而應以本發明提出之申請專利範圍為準。
再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖示內各部份並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部份也未完全繪出，以求圖示之簡潔。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參閱第2及第3圖，第2圖係為本發明第一實施例側剖面視圖，第3圖係為第一實施例中，混光板細部示意圖。背光模組20具有導光板21、混光板22、複數光源23、反射罩24、光學薄膜25以及外框26。複數光源23置於反射罩24內排列成一列，且包括RGB三色之LED。反射罩24其表面為反射性材質或為一反射性材質所構成，具有一反射內表面，用以將複數光源23所發射之光，反射至該混光板22。外框26之內表面具有反射層。混光板22置於導光板21之一第一側面。來自複數光源23之紅光、綠光、藍光由混光板22之入光面224進入混光板22，並在混光板22內混合成白光。混合之白光由混光板22之出光面225射出至導光板21。最後，導光板21將來自混光板22之混合白光轉換成面光源，導光板可為矩形導光板或一楔形導光板。在此需注意的是，本發明之混光板22非如習知技術般為單一材質，混光板22係由霧面透光板222、可透光板221及不規則表面透光板223所組成。其中霧面透光板222為一毛玻璃或一繞射元件(diffractive component)，可透光板221之材質係選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環烯烴共聚合物(COC)及聚碳酸酯(PC)塑膠其中之一，不規則表面透光板223之形狀係選自鋸齒狀、波浪狀及可產生明暗帶之形狀其中之一。混光板22之混合白光可更均勻地混合轉換成均勻的面光源，由於混光板22係由霧面透光板222、可透光板221及不規則表面透光板223所組成，其霧面透光板222、可透光板221及不規則表面透光板223之折射率分別為M1、M2及M3，因其折射率之差異，當RGB三色光進入混光板22後，會交錯地經過不規則表面透光板223、可透光板221及霧面透光板222，光由於不同的折射率會發生折射。根據本發明之背光模組，由於混光板22係由不規則表面透光板223、可透光板221及霧面透光板222所組成，具有不同折射率，紅光、綠光、藍光可在混光板22中，發生折射現象以增加三色光混合之機率，光可以藉由交錯進入不規則表面透光板223、可透光板221及霧面透光板222達到多次折射，以改變光之前進方向，進而使RGB三色光充分地混合成白光。由於本發明有良好的混光機制，使得出射LED背光模組的光線具有均勻的亮度與色度。
請參閱第4~6圖，第4圖係為本發明第二實施例俯視圖，第5圖係為本發明第二實施例側剖面視圖，第6圖係為本發明第二實施例另一側剖面視圖。外框36包覆第一光源33、反射罩34、第一楔型導光板32、光學薄膜35以及導光板31。外框36之內表面具有反射層。第一光源33設置於反射罩34內且設置於第一楔型導光板32之側邊，且包括RGB三色之LED。反射罩34具有反射內表面，用以將第一光源33所發射之光，反射至第一楔型導光板32。第一楔型導光板32置於導光板31之第一側面，具有一第二側面37及一第三側面38且第二側面之面積大於該第三側面之面積，此外，第一側面約略與第二側面垂直。第一楔型導光板32係由霧面透光板、可透光板及不規則表面透光板(圖未示)組成具有不同的折射率。其中，霧面透光板係相對於導光板31之第一側面；不規則表面透光板係設置於第二側面37相對於光源的位置。由於，霧面透光板、可透光板及不規則表面透光板之折射率之差異，來自第一光源33之紅光、綠光、藍光，在第一楔型導光板32內會混合成白光。最後，導光板31再將來自第一楔型導光板32之混合白光轉換成面光源。
請參閱第7及8圖，第7圖係為本發明第三實施例俯視圖，第8圖為本發明第三實施例另一側剖面視圖。外框36包覆第一光源33、第二光源33’、反射罩34、34’、第一楔型導光板32、第二楔型導光板32’、光學薄膜35以及導光板31。外框36之 內表面具有反射層。第一光源33及第二光源33’置於反射罩34、34’內，且包括RGB三色之LED。反射罩34、34’具有反射內表面，分別用以將第一光源33、第二光源33’所發射之光，反射至第一楔型導光板32、第二楔型導光板32’。第一楔型導光板32及第二楔型導光板32’置於導光板31之同一側面，第二楔型導光板具有一第四側面38’及一第五側面37’且第五側面37’之面積大於第四側面38’之面積，此外，第一楔型導光板之第三側面38係面對於第二楔型導光板之第四側面38’且第三側面之面積約略等於第四側面之面積，因為，第一楔型導光板32及第二楔型導光板32’的結構組成與本發明第二實施例之楔型導光板相同，故不再贅述。第一光源33設置於第一楔型導光板32之第二側面37；第二光源33’設置於第二楔型導光板32’之第五側面37’，來自第一光源33及第二光源33’之紅光、綠光、藍光，在第一楔型導光板32及第二楔型導光板32’內混合成白光。最後，導光板31再將來自第一楔型導光板32及第二楔型導光板32’之混合白光轉換成面光源。
本發明以較佳之實施例說明如上，僅用於藉以幫助了解本發明之實施，非用以限定本發明之精神，而熟悉此領域技藝者於領悟本發明之精神後，在不脫離本發明之精神範圍內，當可作些許更動潤飾及等同之變化替換，其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。
本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
10‧‧‧光源
11‧‧‧反射鏡
12‧‧‧混合導光板
13‧‧‧反射鏡
14‧‧‧主導光板
21‧‧‧導光板
22‧‧‧混光板
23‧‧‧光源
24‧‧‧反射罩
25‧‧‧光學薄膜
26‧‧‧外框
221‧‧‧可透光板
222‧‧‧霧面透光板
223‧‧‧不規則表面透光板
224‧‧‧入光面
225‧‧‧出光面
31‧‧‧導光板
32‧‧‧第一楔型導光板
32’‧‧‧第二楔型導光板
33‧‧‧第一光源
33’‧‧‧第二光源
34、34’‧‧‧反射罩
35‧‧‧光學薄膜
36‧‧‧外框
37‧‧‧第二側面
37’‧‧‧第五側面
38‧‧‧第三側面
38’‧‧‧第四側面
第1圖顯示IC晶片與玻璃基板間接合製程之截面示意圖；第2圖係表示本發明第一實施例側剖面視圖；第3圖係表示本發明第一實施例混光板細部示意圖；第4圖係表示本發明第二實施例側剖面視圖；第5圖係表示本發明第二實施例俯視圖；第6圖係表示本發明第二實施例另一側剖面視圖；第7圖係表示本發明第三實施例俯視圖；第8圖係表示本發明第三實施例另一側剖面視圖。
21．．．導光板
22．．．混光板
23．．．光源
24．．．反射罩
25．．．光學薄膜
26．．．外框

Claims (23)

  1. 一種背光模組，包括：一導光板，具有一第一側面；一混光板，具有一不規則表面之入光面及一霧面之出光面，設置於該導光板之該第一側面，其中該混光板係由一霧面透光板、一可透光板及一不規則表面透光板所組成，且該可透光板介於該霧面透光板與該不規則表面透光板間；以及複數光源，對應該入光面而設置，其中該等光源所發射之光，透過該入光面進入該混光板，並透過該出光面出光，且透過該第一側面進入該導光板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該導光板為一矩形導光板或一楔形導光板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之背光模組，其中，該導光板之材質係選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚碳酸酯(PC)塑膠其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該霧面透光板為一毛玻璃或一繞射元件(diffractive component)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該可透光板之材質係選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環烯烴共聚合物(COC)及聚碳酸酯(PC)塑膠其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該不規則表面透光板之形狀係選自鋸齒狀、波浪狀及可產生明暗帶之形狀其中之一。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，進一步包含一反射罩，用以圍繞該等光源。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該反射罩係由反射材質所構成，具有一反射內表面，用以將該等光源所發射之光，反射至該混光板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一外框，用以包覆該導光板，該混光板以及該等光源。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該外框之內表面具有反射層。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該等光源發射不同顏色之光。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中，該等光源為發光二極體，且發射不同顏色之光。
  13. 一種背光模組，包括：一導光板，具有一第一側面；一第一楔形導光板，設置於該導光板之該第一側面且具有一第二側面及一第三側面；以及一第一光源，設置於該第一楔形導光板之該第二側面，其中該第一光源所發射之光，透過該第一楔形導光板之該第二側面進入該第一楔形導光板，再經由該導光板之該第一側面進入該導光板。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，其中該第一側面約略與該第二側面垂直。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，進一步包含一第二楔形導光板設置於該導光板之該第一側面且具有一第四側面及一第五側面。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，進一步包含一第二光源設置於該第二楔形導光板之該第五側面。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該第二光源所發射之光，透過該第二楔形導光板之該第五側面進入該第二楔形導光板，再由該導光板之該第一側面進入該導光板。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該第三側面係面對於該第四側面且兩側面面積約略相等。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，進一步包含一反射罩，用以部分圍繞該第一光源，其中，該反射罩係由反射材質所構成，具有一反射內表面，用以將該第一光源所發射之光，反射至該第一楔型導光板。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，進一步包含一外框，用以包覆該導光板，該第一楔型導光板以及該第一光源。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之背光模組，其中，該外框之內表面具有反射層。
  22. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，其中，該第一光源發射不同顏色之光。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，其中，該第一光源為發光二極體，且發射不同顏色之光。
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