TWI403802B - 具有改良光導板之背光組件及具有該背光組件之顯示器裝置 - Google Patents

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TWI403802B
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Description

具有改良光導板之背光組件及具有該背光組件之顯示器裝置
本發明係關於一種具有一光導板("LGP")之背光組件及一種具有該背光組件之顯示器裝置，且更明確地說，係關於具有一能夠不使用光學薄片之改良LGP的背光組件及具有該背光組件之顯示器裝置。
最近，由於半導體技術之發展，對具有改良效能特徵之體積小且重量輕之平面顯示器之需求增加。
在平面顯示器中，液晶顯示器("LCD")具有比現存陰極射線管(CRT)小的尺寸、較的重量且消耗較少功率。由於此等特徵，LCD廣泛應用於幾乎所有需要顯示器裝置之資訊處理裝置。
在一典型LCD中，藉由向液晶分子施加一電壓來改變其分子對準。影響液晶晶格之光學特徵的分子對準之變化(諸如雙折射率、光學旋轉能、二向色性及光學散射等)被轉化為一可視變化。因此，典型LCD係一光接收型顯示器裝置，其使用液晶晶格之光學調變來顯示資訊。
一諸如LCD之顯示器裝置接收來自一背光組件之光並在顯示面板上顯示影像。該背光組件包括一燈、一LGP及複數個光學薄片。該LGP導引自該燈發射之光穿過該等光學薄片以改良亮度。然後將具有改良亮度之燈供應給該顯示面板。
背光組件之習知光學薄片包括一漫射片、兩個稜鏡片及一反射片。該漫射片使穿過該LGP之光均一地漫射，且該等稜鏡片改良一視角，同時藉由在前側處聚集光而改良亮度。一反射片覆蓋形成於該稜鏡片之表面上的複數個稜鏡形突起。
因為在顯示器裝置中使用了複數個光學薄片，所以執行一些用於製造及組裝該等光學薄片之過程，該等過程增加了生產成本。詳言之，因為不能夠使用複數個光學薄片而不增加裝置之寬度及/或重量，所以難以生產諸如行動電話或筆記型電腦之消費者希望纖細且輕量之小尺寸裝置。此外，一次將複數個光學薄片組裝在一起係困難的，且光損失隨光穿過複數個光學薄片而增加。
本發明提供一種背光組件，其包括：一用於發射光之光源；及一用於導引自該光源發射之光之LGP。複數個稜鏡係沿該LGP之縱向方向不連續地形成於該LGP之一表面上。
本發明之其他特徵將陳述於隨後之說明中且其將部分地自該說明顯現、或可藉由實踐本發明來瞭解。
本發明揭示一種背光組件，其包括：一用於發射光之光源；及一用於導引自該光源發射之光之光導板；其中複數個稜鏡係沿一縱向方向不連續地配置在該光導板之一表面上。
本發明亦揭示一種背光組件，其包括：一用於發射光之光源；及一用於導引自該光源發射之光之光導板；其中複數個稜鏡單元係配置在該光導板之一表面上。
應理解，前述一般說明及下列詳細說明兩者係例示性及說明性的，且意慾提供所申請之本發明之進一步解釋。
參看隨附圖式於下文中更全面地說明本發明，本發明之實施例係展示於該等圖式中。然而，本發明可以不同形式來實施且不應解釋為侷限於本文中陳列之該等實施例。更確切地說，提供此等實施例以使此揭示內容完全，並將本發明之範疇充分地傳達給熟習此項技術者。在圖式中，為清楚起見，可誇示層及區域之尺寸及相對尺寸。
參看圖1、2、3、4、5及6來說明本發明之實施例。提供本發明之該等實施例以說明本發明，且本發明不限於此等實施例。
圖1展示一不具有一光學薄片之顯示器裝置100的分解透視圖。
圖1中所示之該顯示器裝置100包括：一用於提供光之背光組件70；及一用於顯示影像之面板單元50。該背光組件70及該面板單元50係藉由一裝配至其之頂部框架60而連接在一起。該背光組件70導引光並改良其亮度且然後向該面板單元50提供該光。一面板單元組件40可提供於該背光組件70上以控制用於顯示影像之該面板單元50。
該面板單元組件40包括一面板單元50、一驅動IC封裝43及44及一印刷電路板("PCB")42。例如，該驅動IC封裝可為一捲帶式封裝(TCP)或一覆晶薄膜(COF)。
該面板單元50於其上顯示一影像並包括至少一面板。例如，如圖1所示，該面板單元包括兩個面板51及53。為一非發射性顯示器裝置之LCD，較佳包括兩個面板。
該面板單元50包括一具有複數個TFT(薄膜晶體管)之TFT陣列面板51、一安置在該TFT陣列面板51對面之彩色濾光片面板53及一配置在兩者之間的液晶層(未圖示)。
該TFT陣列面板51包括一透明玻璃基板及複數個像素電極(未圖示)、複數個TFT(未圖示)及配置在該基板上之複數條訊號線(未圖示)。該等像素電極經配置成一矩陣且可由諸如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)之透明導體或由諸如Al及Ag之反射性金屬製成。該等訊號線包括閘極線(未圖示)及資料線(未圖示)。每一TFT具有一與該等閘極線之一相連(例如，耦合)之閘極；一與該等資料線之一相連(例如，耦合)之源極；及一與該等像素電極之一相連(例如，耦合)之汲極。
該面板單元50之該等資料線及該等閘極線與該PCB 42相連(例如，耦合)，且該等資料線及該等閘極線分別自其接收資料訊號及閘訊號。根據來自該等閘極線之閘訊號開啟或關閉該等TFT以選擇性地將資料訊號傳輸至該等像素電極。
另外，該彩色濾光片面板53包括面向該等像素電極之複數個彩色濾光片(未圖示)及一共同電極(未圖示)，該共同電極可由諸如ITO或IZO之透明導體製成且其覆蓋該彩色濾光片面板53之整個表面。該共同電極供應有一共同電壓，且像素電極與共同電極之間的一電壓差在該液晶層中產生一電場。該電場確定該液晶層中之液晶分子之定向並藉此確定穿過該液晶層之光的透射率(transmittance)。該等驅動IC封裝43及44傳輸用於控制該面板單元50之複數個控制訊號。該資料驅動IC封裝44與提供於該面板單元50上之該等複數條資料線相連(例如，耦合)，且該閘極驅動IC封裝43與提供於該面板單元50上之複數條閘極線相連(例如，耦合)。
該背光組件70係提供於該面板單元組件40之下以向該面板單元50提供大體上均一之光。
該背光組件70係藉由一上部模製框(mold frame)62及一下部模製框66來固定(例如，固持在一起)。該背光組件70可包括：一用於發射光之光源72；一用於將自該光源72發射之光導引至該面板單元50之LGP 10；一反射片76，其置放在該LGP 10之下以反射自該光源72發射之光；及一光源蓋74，其覆蓋並保護該光源72。將該背光組件70之該等元件接收(例如，容納)在一底部框架64內。
儘管在圖1中，燈顯示為一光源，但是燈僅為光源的一個實例，且本發明不限於此。例如，一光源可包括複數個發光二極體。
該PCB 42係位於該頂部框架60與該下部模製框66之間。該PCB 42係置放在該底部框架64上。
一用於向該光源72提供電功率之轉換器(未圖示)及控制板(未圖示)可提供於該底部框架64之後側。該轉換器將外部功率轉換為一恆定電壓位準且然後向該光源72提供此功率。該控制板將類比資料轉換為數位資料並向該面板單元50提供該數位資料。該轉換器及該控制板受一覆蓋其之屏蔽盒(未圖示)保護。
如圖1所示，該顯示器裝置100不包括光學薄片。因此，該面板單元50及該LGP 10直接彼此面對。由於此構型，穿過該LGP 10之光可直接供應給該面板單元40而無需穿過其他元件，藉此使光損失降至最低並增加亮度。下面參看圖1之放大圓圈來論述該經改良之LGP。
圖1之放大圓圈展示該LGP 10之發光表面110的邊緣部分。複數個稜鏡101可形成於該LGP 10之該發光表面110上，且其可沿一單一方向配置。在圖1中，儘管該等複數個稜鏡101係沿大體上垂直於該光源72之縱向方向的Y軸方向形成，但本發明不限於此。例如，複數個稜鏡可形成於另一方向中。
形成於該LGP 10上之該等稜鏡101大體上與該稜鏡片作用相同，該稜鏡片係包括於一習知顯示器裝置之光學薄片中。即，稜鏡101係形成於該LGP 10之該發光表面110上，且藉此光在自該LGP 10之該發光表面110大體上垂直地發射時被聚焦。這樣做，亮度得到改良且該顯示器裝置顯示一比習知顯示器裝置更清楚之影像。
該等稜鏡101之垂直角(vertical angle)α較佳大體上為一直角，以使聚焦光之效果最大化，此改良亮度。
一保護膜103可塗覆於形成於該LGP 10之該發光表面110上之該等稜鏡101上以防止該等稜鏡101被損壞。該保護膜103與包括在該光學薄片中之保護片作用相同。該保護膜103可由諸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)之樹脂製成，藉此有效地保護該等稜鏡101。
圖2為圖1中所示之該顯示器裝置100的裝配圖。
因為包括於該顯示器裝置100中之該LGP(點線)10提供與一光學薄片基本上相同之功能，所以該顯示器裝置100可較一習知LCD纖細且輕。即，因為光學薄片未包括於該顯示器裝置100中，所以該顯示器裝置100之厚度減少約0.5 mm且其重量減少約30 g。因此，本發明可應用於一攜帶型筆記型電腦或其他小型設備。
圖3展示該LGP 10之後側。該LGP 10包括一光源72及一光源蓋74。
因為該等複數個稜鏡105係不連續地形成於面向該發光表面120之表面上，所以該LGP 10可更有效地聚集光。例如，如圖3所示，該等複數個稜鏡105可於數處被部分地切割。
回到圖1，該等稜鏡可沿Y軸方向形成於該LGP 10之該發光表面上。因此，形成於該發光表面110上之該等稜鏡與形成於該底部表面120上之複數個稜鏡105三維地相交。形成於該LGP 10之該發光表面上之該等稜鏡與形成於該LGP 10之該底部表面120上之該等稜鏡105之間的角為一大體上之垂直角。該LGP 10之該底部表面120面向圖1中所示之該發光表面110。光係大體上垂直地自形成於該底部表面120上之該等複數個稜鏡105指向形成於該發光表面上之該等複數個稜鏡。自該底部表面120發射之光係藉由形成於該發光表面上之該等複數個稜鏡來聚集並發射至該面板單元，此改良光之亮度。
一保護膜103可塗覆於該等稜鏡105上以防止或大體上防止損壞其。該保護膜103可由諸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)之樹脂製成。儘管圖3展示經一保護膜103塗覆之該等稜鏡105，但該保護膜並非必要。
自該光源72發射之光至該LGP 10光之一總的反射角保持在約42°至約45°。較佳地，自該光源72發射之光之反射角保持在約43°，藉此光可垂直地發射至該LGP 10之該發光表面。下面參看圖4來描述自一光源72發射之光的路徑。
圖4中，光之路徑係以複數個箭頭繪製。自該光源72發射之光穿過該LGP 10。因為該等複數個稜鏡經細密地形成於該LGP 10之表面上，所以出於便利之目的，在圖4中將其省略。
自該光源72發射之光被傳輸至該LGP 10之底部表面，其中一反射片76反射該光之一部分。另外，由於提供於該LGP 10之底部表面上之該等複數個稜鏡，一些光在該LGP 10上完全反射，而其他光則大體上垂直地傳輸至該LGP 10之發光表面並藉由形成於該LGP 10之發光表面上之該等稜鏡來聚集，然後於此處將光傳輸至該面板單元50。
因為該LGP 10與該面板單元50係彼此直接面對的，所以可將具有一改良亮度之光提供至該面板單元50而無光損失。詳言之，因為不存在光學薄片而不需要一用於接收光學薄片之空間，所以製造過程得以簡化且得以降低背光組件之原始成本。
圖5展示包括於根據本發明之第二實施例之一背光組件中之LGP 20之後側。複數個稜鏡單元25係不連續地(例如，非均一地)形成於該LGP 20之底部表面220上。如圖5所示，該等複數個稜鏡單元25在該LGP 20之底部表面220上彼此分離。
該等複數個稜鏡205配置在一起以形成一稜鏡單元25。複數個稜鏡單元25係形成於該LGP 20之底部表面220上且彼此分離。
隨著自該光源72之距離增加，自該光源72發射及沿Y軸方向傳輸之光的量減少。因此，隨著具該光源72之距離增加，較佳更密集地形成稜鏡單元25，以使光盡可能多地反射至該發光表面220。
因為該稜鏡單元25係一大體上之圓形形狀(例如，點形形狀)，所以可能歸因於容易控制光而改良諸如明亮線、傾斜方向之漏光及暗區之顯示品質及光亮度之均一性。
圖5中之放大圓圈為該稜鏡單元25沿線BB之剖視圖。在該稜鏡單元25中，配置具有不同高度之複數個稜鏡205。或者，可配置該稜鏡單元25使每一稜鏡205之高度大體上相同。
該稜鏡單元25可包括複數個大體上圓形板，該等盤係個別地形成於該LGP 20之底部表面220上。然後配置該等大體上圓形板以在該稜鏡單元25中形成複數個稜鏡205。沿X－方向配置該等複數個稜鏡205，其包括於配置在面向該LGP 20之發光表面220之表面上之每一稜鏡單元25中。因為形成於該LGP 20之發光表面上之該等複數個稜鏡205亦可如圖1所示地沿Y方向配置，所以該等稜鏡205可與包括於形成於該底部表面220上之每一稜鏡單元25中之該等複數個稜鏡205三維地相交。熟習此項技術者可容易地明白稜鏡單元之特定製造方法，因此，出於便利之目的，本文中不包括稜鏡單元製造方法之詳細解釋。
由於該LGP 20之底部表面220上之稜鏡單元25之配置，該LGP 20之底部表面220上發射之光被大體上均一地漫射。另外，因為光係大體上垂直地傳輸至該LGP 20之發光表面，所以光之亮度得到改良。
圖6展示包括於根據本發明之一第三實施例之一背光組件中之LGP 30的後側。複數個稜鏡單元35係配置在該LGP 30之底部表面320上。
圖6之放大圓圈展示稜鏡單元35之沿線CC的剖視圖。如圖6之放大圓圈所示，一突起板307係配置在該LGP 30之底部表面320上，且稜鏡單元35中之每一者係配置在該板上。
該等複數個突起板307係彼此分離地配置，且一旦於LGP 30之底部表面320上配置複數個突起板307，則於每一突起板307上形成複數個稜鏡305。因此，可容易地製造稜鏡單元35。熟習此項技術者可容易地理解稜鏡之特定製造方法，因此，出於便利之目的，省略稜鏡製造方法之詳細解釋。
由於該LGP 30底部表面320上之稜鏡305之配置，發射至該LGP 30之底部表面320之光被大體上均一地漫射。另外，因為光係大體上垂直地傳輸至該LGP 30之發光表面，所以光之亮度得到改良。
在下文中，根據實驗性實例來說明本發明。該等實例僅意慾說明本發明，且本發明不限於此。
實驗性實例
本發明之實驗係關於根據本發明之實施例之背光組件。光之輪廓可自本發明之實驗性模擬獲得，且該實驗性模擬之特定條件僅係容易為熟習此項技術者所理解之習知條件，因此，出於便利之目的，省略其詳細說明。
實驗性實例1 背光組件包括一LGP，其中一不具一保護膜之稜鏡係不規則地配置在該LGP之發光表面上。量測自該背光組件發射之光之輪廓並在圖7A中用點線顯示結果。如圖7A所示，光被聚集在前側且以約0°之角度發射。光之亮度相對較高。
實驗性實例2 背光組件包括一LGP，其中具有一保護膜之複數個稜鏡係不連續地(例如非均一地)配置在該LGP之發光表面上。量測自該背光組件發射之光之輪廓，並在圖7A中用實線顯示結果。如圖7A所示，光被聚集在前側且以約0°之角度發射。由於該保護膜，實驗性實例2之光之亮度低於實驗性實例1之光之亮度。
比較實例 在比較實例中，將實驗應用於一具有光學薄片及一習知LGP之背光組件。自實驗性模擬獲取光之輪廓。因為實驗性模擬之條件與本發明之實驗性實例之條件相同，所以省略其詳細說明。
下文中，將詳細解釋比較實例。
比較實例1 將實驗應用於一具有一LGP且不具有一光學薄片之背光組件。類似於一習知LGP，複數個圖案經配置在該LGP之底部表面上。自一實驗性模擬獲取光之輪廓。在圖7B中以雙點線展示該實驗性結果。如圖7B所示，光係以約80°之傾斜角自該背光組件發射。
比較實例2 將實驗應用於一具有一LGP及僅有一漫射片作為一光學薄片之背光組件。類似於一習知LGP，複數個圖案係配置在該LGP之底部表面上。自一實驗性模擬獲取光之輪廓。在圖7B中以單點線展示該實驗性結果。如圖7B所示，光係以約40°之傾斜角自該背光組件發射。
比較實例3 將實驗應用於一具有一LGP及包括一漫射片及一稜鏡片之光學薄片的背光組件。類似於一習知LGP，複數個圖案係配置在該LGP之底部表面上。自一實驗性模擬獲取光之輪廓。在圖7B中以點線展示該實驗性結果。如圖7B所示，自該背光組件發射之光係以約0°之角度聚集。
比較實例4 將實驗應用於一具有一LGP及包括漫射片、稜鏡片及保護片之光學薄片的背光組件。類似於一習知LGP,複數個圖案係配置在該LGP之底部表面上。自一實驗性模擬獲取光之輪廓。在圖7B中以實線展示該實驗性結果。如圖7B所示，自該背光組件發射之光係以約0°之角度聚集。由於該保護膜，比較實例4之光之亮度小於比較實例3之光之亮度。
如上所述，相對於習知比較實例，光之亮度在本發明之該等實驗性實例中得到改良。相對於習知背光組件，自根據本發明之背光組件發射之光之亮度改良了約30%。
在一習知背光組件中，當光穿過LGP及包括漫射片、稜鏡片及保護片之光學薄片時，發生光之損失。相反，因為光僅穿過一LGP及一塗覆在該LGP上之保護膜，所以在本發明之背光組件中，光之損失比發生在習知背光組件中之光之損失少。因此，本發明改良光之亮度並減少光損失。此外，本發明增大一視角，藉此改良顯示器裝置之影像品質。
熟習此項技術者應明白，可進行各種修正及變化而不偏離本發明之精神或範疇。因此，希望本發明涵蓋在附加之申請專利範圍及其均等物之範疇內之本發明之修正及變化。
10、20、30．．．光导板
25、35．．．稜鏡單元
40．．．面板單元組件
42．．．印刷電路板
50．．．面板單元
60．．．頂部框架
64．．．底部框架
70．．．背光組件
72．．．光源
74．．．光源蓋
76．．．反射片
78．．．光源固持器
79．．．反射片
100．．．顯示器裝置
110．．．發光表面
101、105、205、305．．．稜鏡
103．．．保護膜
圖1為具有根據本發明之一第一實施例之一背光組件之一顯示器裝置的分解透視圖。
圖2為具有根據該第一實施例之一背光組件之一顯示器裝置的裝配透視圖。
圖3為提供於根據該第一實施例之一背光組件中之LGP的後透視圖。
圖4為沿圖2之線AA截取之截面視圖。
圖5為提供於根據本發明之一第二實施例之一背光組件中之LGP的後透視圖。
圖6為提供於根據本發明之一第三實施例之一背光組件中之LGP的後透視圖。
圖7A及圖7B分別為根據本發明之實驗性實例及關於習知技術之比較實例之背光組件之光輪廓的視圖。
10．．．LGP(光導板)
72．．．光源
74．．．光源蓋
103．．．保護膜
105．．．稜鏡
120．．．發光表面/底部表面

Claims (15)

  1. 一種背光組件，其包含：一用於發射光之光源；及一用於導引自該光源發射之光之光導板，該光導板具有一發光表面及安置於該光發射表面之對面處之一底部表面；及複數個稜鏡單元，其配置於該光導板之該底部表面上且各自包含複數個稜鏡，其中該等稜鏡單元之每一者中之複數個稜鏡之尖峰由該等稜鏡單元之每一者之一邊緣至一中央變得較高。
  2. 如請求項1之背光組件，其中該複數個稜鏡單元包含一大體上之圓形形狀。
  3. 如請求項1之背光組件，其中該等稜鏡單元係配置在一突起板上，該突起板係配置在該底部表面上。
  4. 如請求項1之背光組件，其中該複數個稜鏡單元彼此間隔分開。
  5. 一種顯示器裝置，其包含：一用於顯示影像之面板單元；及一背光組件，其包含：一用於發射光之光源；及一用於導引自該光源發射之光之光導板，該光導板具有一發光表面及安置於該光發射表面之對面處之一底部表面；及複數個稜鏡單元，其配置於該光導板之該底部表面 上，其中該複數個稜鏡單元之每一者包含複數個稜鏡，該複數個稜鏡具有由該複數個稜鏡單元之每一者之一邊緣至一中央變得較高之尖峰。
  6. 如請求項5之顯示器裝置，其中該複數個稜鏡單元係以大於該等稜鏡單元之每一者內之相鄰稜鏡間之一距離之一距離彼此間隔開。
  7. 如請求項6之顯示器裝置，其中該發光表面包含配置於其上之複數個稜鏡。
  8. 如請求項7之顯示器裝置，其中該發光表面上之該等稜鏡與該底部表面上之該等稜鏡相交。
  9. 如請求項8之顯示器裝置，其中該發光表面上之該等稜鏡配置在一起以形成至少一稜鏡單元。
  10. 如請求項9之顯示器裝置，其中該底部表面上的每一稜鏡單元內之該複數個稜鏡係配置在一單一方向內。
  11. 如請求項10之顯示器裝置，其中該等稜鏡形成一大體上之直角。
  12. 如請求項6之顯示器裝置，其中該複數個稜鏡係配置在一突起板上，該突起板係形成於該底部表面上。
  13. 如請求項5之顯示器裝置，其中該等稜鏡單元包含一大體上之圓形形狀。
  14. 如請求項5之顯示器裝置，其進一步包含提供於該等稜鏡單元上之一保護膜。
  15. 如請求項5之顯示器裝置，其中該面板單元面向該光導板。
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