TWI409547B - 液晶顯示器及其背光模組 - Google Patents

Description

液晶顯示器及其背光模組

本發明是有關於一種液晶顯示器，特別是有關於一種液晶顯示器及其背光模組。

背光模組(Back Light Module)係為液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)之關鍵零組件，藉由背光模組供應亮度充分且均勻之光源，使液晶面板(Liquid Crystal Panel)顯示影像。背光模組依光源位置大致可分為「側光式」及「直下式」設計，其中「側光式」設計之背光模組係將光源設置於導光板側邊，再利用導光板控制光束行進方向，以提供液晶面板均勻之光源。

然而，當液晶顯示器於測試或搬運時，經常導致導光板側邊與光源之間產生不預期的間隙，使得導光板提供光束的出光效率便會隨著兩者之間隙的增大而快速下降。

此外，由於環境溫度變化之因素，環境溫度上升時，導光板會膨脹，當溫度下降時，導光板會收縮，經過數次的熱脹冷縮後，便會使得導光板產生位置偏移，而改變導光板與光源間之間隙，進而衰減導光板的出光效率。如此，如何研發出一種背光模組，可有效改善上述所帶來的缺失及不便，固定導光板與光源的相對位置，進而保持導光板原有的出光效率，實乃相關業者目前刻不容緩之一重要課題。

有鑒於此，本發明之一目的提供一種液晶顯示器及其背光模組，以提供顯示面板足夠之照明光線。

本發明之另一目的提供一種液晶顯示器及其背光模組，藉由強制光源緊鄰於導光板側邊之觀念，以避免衰減導光板的出光效率。

本發明之一實施態樣，液晶顯示器之一背光模組包含一導光板、一發光模組及多個彈性元件。導光板具相對之正面及反面，以及環繞正面與反面之四側面，此些側面之一為一入光面。發光模組包含一電路基板與多個發光二極體。此些發光二極體排列於電路基板上，並朝入光面發光。各彈性元件之相對兩端分別連接導光板與發光模組，迫使導光板緊鄰至少一個發光二極體。

本發明之另一實施態樣，液晶顯示器包含一顯示面板、一背光模組及一收納結構。背光模組容置於收納結構內，並對應於顯示面板配置。背光模組包含一導光板、一發光模組及多個彈性元件。導光板具相對之正面及反面，以及環繞正面與反面之四側面，此些側面之一為一入光面。發光模組包含一電路基板與多個發光二極體。此些發光二極體排列於電路基板上，並朝入光面發光。各彈性元件之一端連接導光板，其另一端則連接收納結構或發光模組，迫使導光板緊鄰至少一個發光二極體。

綜上所述，本發明之液晶顯示器及其背光模組於任何狀況下皆可盡可能地縮小導光板側邊與光源之間的間隙，甚至達成零間隙，實現導光板較理想的出光效率，進而提供顯示面板足夠之照明光線。

以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

第1圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組於一實施例中之示意圖。本發明提出一種液晶顯示器100，液晶顯示器100至少包含一背光模組300及一顯示面板200。背光模組300至少包含一導光板400、一發光模組500及多個彈性元件600。顯示面板200對應於背光模組300之導光板400配置。

導光板400，例如可為一厚度均勻之矩形板或一厚度由大至小之楔形板，具有相對之正面410及反面420，以及環繞其正面410與反面420之四個側面430，其正面410或反面420的面積均大於其中任一側面430的面積，且導光板400之正面410具有一有效出光區域411以及環繞此有效出光區域411之一周邊區域412。有效出光區域411，其表面亦即一出光面，例如呈矩形，可具有長邊及短邊。

此外，導光板400之任一個側面430皆可為一用以導引入光線進入導光板400之入光面，而有效出光區域411用以送出光線至顯示面板200，供顯示面板200顯示畫面。

發光模組500大致位於導光板400之側面430之一，亦即入光面，包含至少一電路基板510與多個發光二極體520(light emitting diode，LED)。此些發光二極體520線性排列地鑲設於此電路基板510上以構成一燈條(light bar)。此些發光二極體520共同面對上述之入光面，並共同朝向此入光面發光。電路基板510可例如為硬式印刷電路板(printed circuit board，PCB)、金屬基板(metal core printed circuit board，MCPCB)或軟式印刷電路板(flexible printed circuit board，FPC)。

彈性元件600具有相對之第一端601及第二端602，其第一端601連接導光板400，其第二端602連接一連接位置P。

由於彈性元件600具有受到外力形變，以及待外力消失後則形變回復之本質，故可安排彈性元件600迫使導光板400之入光面朝此些發光二極體520之發光面之方向壓迫，並緊鄰於此些發光二極體520之發光面，使其不致遠離此些發光二極體520，或者與此些發光二極體520之發光面產生間隙。

需說明的是，只要可提供彈性元件600之連接，以便彈性元件600可持續對此導光板400提供一應力，迫使此導光板400朝發光二極體520之方向壓迫即可，上述之連接位置P可為液晶顯示器100中之任一適當位置，例如為一用以收納背光模組300之收納結構或背光模組300中之元件。此外，連接位置P亦可更進一步地位於液晶顯示器100中相對於發光二極體520遠離導光板400之位置，意即發光二極體520係位於導光板400與連接位置P之間。

以下將根據上述描述揭露出數個連接位置P之實施例以進一步闡明此些不同之連接位置P之細節，然而，連接位置P於說明書之例子僅為說明，本發明並不僅限於此。設計人員可依上述之各原則選擇適當之連接位置P。

第2A圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置P於一實施例中之位置示意圖。第2B圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置P於另一實施例中之位置示意圖。

發光模組500更包含一燈罩530，燈罩530具有一呈U字形(第2B圖)之橫截面，並具有二個不同長度之延伸部531及一相接兩延伸部531之連接部532，連接部532與延伸部531可以直角或圓角相接，其中較長之延伸部531承載並容置上述之燈條及部份或全部之導光板400。上述之連接位置P可位於燈罩530之延伸部531之任一上(第2A圖)，或者，連接位置P可進一步地位於燈罩530相對於發光二極體520遠離導光板400之連接部532上(第2B圖)。

第3A圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置P於又一實施例中之位置示意圖。第3B圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置P於又一實施例中之位置示意圖。

發光二極體520可例如為側視型發光二極體元件(side view LED)(第3A圖)或頂視型發光二極體元件(top view LED)(第3B圖)。上述之連接位置P可位於此側視型發光二極體520元件或頂視型發光二極體520元件之電路基板510上(第3A圖或第3B圖)。

當發光二極體520為一側視型發光二極體元件時，上述之連接位置P亦可進一步地位於電路基板510鑲設發光二極體520之一面且遠離導光板400之位置(第3A圖)。在其它實施例中，上述之連接位置P亦可位於電路基板510未鑲設發光二極體520之另一面。

第4圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於又一實施例中之位置示意圖。

本發明又一實施例，液晶顯示器100又包含一收納結構700，收納結構700例如為一膠框(frame)或一金屬框架(bezel)或金屬背板(cover)，用以收納上述之背光模組300。上述之連接位置P可位於收納結構700上，使得彈性元件600之第二端602連接至收納結構700上。

詳細而言，相較於彈性元件600之第一端601與發光模組500之距離，上述之連接位置P可位於收納結構700上且遠離發光模組300之位置(見第4圖左側)；或者，相較於彈性元件600之第一端601與發光模組500之距離，上述之連接位置P可位於收納結構700上且鄰近發光模組500之位置(見第4圖右側)，而且，可更進一步地，發光模組300介於連接位置P與導光板400之間。

如此，當測試導光板400、搬運導光板400或導光板400受溫度影響而膨脹收縮，而可能改變導光板400與此些發光二極體520之間距時，例如：當環境溫度上升時，導光板會膨脹，而當溫度下降時，導光板則會收縮，經過數次的熱脹冷縮後，便會使得導光板產生位置偏移，而改變導光板與光源間之間隙。導光板400會因彈性元件600對導光板與收納結構或發光模組持續地提供一應力壓迫，而與此些發光二極體520保持緊鄰關係。

另外，第5圖至第7圖為本發明液晶顯示器之背光模組之發光模組及彈性元件於不同實施例中之配置示意圖。背光模組300並不僅侷限於設置發光模組500於導光板400之單一側面430之入光面(如第1圖)，設計人員亦可設置不同之發光模組500對應於導光板400之兩相對側面430(如第5圖、第7圖)、三相鄰側面(未圖示)或四周圍側面430(如第6圖)。於是設計人員可依此導光板400之入光面之數量及位置，對此導光板400之不同入光面提供適當數量及位置之彈性元件600。

此外，關於彈性元件600與導光板400相連接的變化細節之一，此些彈性元件600可搭配上述連接位置P之任一實施例後，而以彈性元件600之第一端601連接於此導光板400鄰接其入光面430之兩側面430(如第1圖、第5圖)上。

舉例而言，見第5圖所示，當導光板400之兩相對之側面430為入光面時，即兩組發光模組500被設置對應於導光板400之兩相對側面430，以及對應數量之彈性元件600便被設置於導光板400之另兩相對之側面430，其中彈性元件600之第一端601連接導光板400鄰接其入光面之兩側面430，彈性元件600之第二端602連接燈罩530之任一位置。在本實施例中，彈性元件600之第一端601的位置以鄰近所對應的發光模組500較佳，亦即彈性元件600的長度不宜過長。在本實施例中，彈性元件600的長度小於對應的側面430長邊尺寸的二分之一，以縮短導光板400與彈性元件600連接處的施力點至發光二極體520之距離，並有效減緩導光板400所可能產生之彎曲形變(buckling)。

關於彈性元件600與導光板400相連接的變化細節之二，此些彈性元件600可搭配上述連接位置P之任一實施例後，而以彈性元件600之第一端601連接於此導光板400之周邊區域412上，而且是沿著有效出光區域411短邊之延伸方向的位置，如第7圖所示。請再參閱第6圖，當四組發光模組500被設置對應於導光板400之四周圍側面430，意即導光板400之四周圍側面430均為入光面時，對應數量之彈性元件600便可被設置於導光板400之周邊區域412的角隅處上。在第6圖與第7圖的實施例中，彈性元件600並不會擋到對應側及/或相鄰側的發光二極體520發光，故導光板400之有效出光區域411上，可選擇性地配置均勻分佈的網點或不配置任何網點。

關於彈性元件600與導光板400相連接的變化細節之三，彈性元件600之第一端601連接於此導光板400之反面420(如第8圖)，以及彈性元件600之第二端602連接於電路基板510背對此些發光二極體520之一面。

見第9圖所示，第9圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組於又一實施例中之局部示意圖。導光板400之有效出光區域411上，鄰近此些彈性元件600之第一端601的位置處，可選擇性地配置有用以控制出光強度之網點413。

如此，當各入光面所鄰近之彈性元件600影響到發光模組500對其有效出光區域411之出光效率時，網點413即可控制導光板400之有效出光區域411之出光強度。

原則上，網點413分佈的區域面積大小沒有限定。其主要關鍵在於有效出光區域411內的單位面積中，網點413分佈的區域總面積所占的百分比愈高，出光則相對地增多；反之，其百分比愈低，出光則相對地減少，意即網點413所分布之密度越疏，其出光強度越弱，反之，網點413所分布之密度越密，其出光強度越強。因此，在本實施例中，由於彈性元件600會擋到相鄰側的發光二極體520發光，故在被擋到發光二極體520附近的有效出光區域411的角隅處上，配置有分布密度較高的網點413，例如：分布密度大於等於50%，惟設計人員可依實際狀況調整之。在其它實施例中，亦可以只在被擋到發光二極體520附近的有效出光區域411的角隅處上，配置有網點413，而在有效出光區域411的其餘位置上，則不配置任何網點。

較佳地，此些彈性元件600之第一端601可選擇連接於導光板400之側面430、周邊區域412或反面420上，且為其中間鄰近發光模組500之半部位置(如第4圖至第10B圖等所示)。

如此，由於對導光板400最遠離入光面之一側面430予以施力以迫使導光板400朝此些發光二極體520之方向緊抵，而對導光板400整體所產生之形變量，將大於對導光板400中間鄰近發光模組500之半部位置予以施力以迫使導光板400朝此些發光二極體520之方向前進，對導光板400整體所產生之形變量。

故，基於導光板400之施力點至發光二極體520之距離愈長，導光板400被施力下的變形量會愈大的原則下，此實施例中，彈性元件600之第一端601選擇連接導光板400中間鄰近發光模組500之半部位置之技術手段，將有利於減緩導光板400所可能產生之彎曲形變。

第10A圖繪示本發明液晶顯示器之導光板具凸耳之示意圖。第10B圖繪示第10A圖之一側視圖。

實作上，此導光板400對應彈性元件600之第一端601之連接處具有多個凸耳432(第10A圖)。各彈性元件600之第一端601可為一緊箍件620，以套住並固定於任一凸耳432上，藉此對導光板400施力。

相反地，請再參閱第2A圖及第2B圖，此導光板400對應彈性元件600之第一端601之連接處具有多個凹孔431。各彈性元件600之第一端601可為一凸緣610以伸入並固定於對應的凹孔431中，藉此對導光板400施力。

復參閱第1圖、第11A圖及第11B所示，第11A圖及第11B圖繪示本發明液晶顯示器之彈片結構之示意圖。

彈性元件600之種類可包括一彈簧結構630、一彈片結構640。而彈簧結構630可為一呈螺旋狀之伸縮彈簧或拉撐彈簧642等等。彈片結構640呈片狀，可為一C型彈片、U型彈片或風琴摺彈片641，其中風琴摺彈片641可視為由多個片狀物體所組成的彈片結構。

此外，除了導光板400側邊與發光二極體520之間不具間隙時(如第1圖、第2B圖等)，導光板400可提供較理想之出光效率外，設計人員可依實際狀況調整導光板400側邊與發光二極體520間之一合理間距G(例如0～2毫米)，使其仍可提供合理之出光效率。請參閱第8圖與第10B圖，設計人員可於收納結構700上或發光模組500上設置一限位凸柱511，當導光板400之入光面被迫朝此些發光二極體520之發光面之方向壓迫時，可被限位凸柱511抵擋後形成上述之合理間距G。

由於所有發光二極體520於現實狀態下並非絕對可與導光板400側邊不具間隙或具有統一間距，因此，可容許部份發光二極體520與導光板400側邊僅保持零間隙或合理間距。

綜上所述，本發明之液晶顯示器100及其背光模組300無論於任何狀況下，包括測試、搬運或環境溫度所導致之局部膨縮變形，皆可保持導光板400與發光二極體520之相對位置，以便縮小導光板400與光源之間的間隙，甚至達成零間隙，實現導光板400較理想的出光效率，進而提供顯示面板200足夠之照明光線。

本發明所揭露如上之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100．．．液晶顯示器

530．．．燈罩

200．．．顯示面板

300．．．背光模組

400．．．導光板

410．．．正面

411．．．有效出光區域

412．．．周邊區域

413．．．網點

420．．．反面

430．．．側面

431．．．凹孔

432．．．凸耳

500．．．發光模組

510．．．電路基板

511．．．限位凸柱

520．．．發光二極體

531．．．延伸部

532．．．連接部

600．．．彈性元件

601．．．第一端

602．．．第二端

610．．．凸緣

620．．．緊箍件

630．．．彈簧結構

640．．．彈片結構

641．．．風琴摺彈片

642．．．鉤環彈片

700．．．收納結構

P．．．連接位置

G．．．合理間距

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組於一實施例中之示意圖。

第2A圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於一實施例中之位置示意圖。

第2B圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於另一實施例中之位置示意圖。

第3A圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於又一實施例中之位置示意圖。

第3B圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於又一實施例中之位置示意圖。

第4圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之連接位置於又一實施例中之位置示意圖。

第5圖至繪示本發明液晶顯示器之背光模組之發光模組及彈性元件於又一實施例中之配置示意圖。

第6圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之發光模組及彈性元件於又一實施例中之配置示意圖。

第7圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之發光模組及彈性元件於又一實施例中之配置示意圖。

第8圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組之彈性元件連接至導光板反面之實施例中之示意圖。

第9圖繪示本發明液晶顯示器之背光模組於又一實施例中之局部示意圖。

第10A圖繪示本發明液晶顯示器之導光板具凸耳之示意圖。

第10B圖繪示第10A圖之一側視圖。

第11A圖及第11B圖繪示本發明液晶顯示器之彈片結構之示意圖。

100．．．液晶顯示器

200．．．顯示面板

300．．．背光模組

400．．．導光板

410．．．正面

411．．．有效出光區域

412．．．周邊區域

420．．．反面

430．．．側面

431．．．凹孔

500．．．發光模組

510．．．電路基板

520．．．發光二極體

600．．．彈性元件

601．．．第一端

602．．．第二端

610．．．凸緣

630．．．彈簧結構

P．．．連接位置

Claims (11)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具相對之正面及反面，以及環繞該正面與反面之四側面，該些側面之一為一入光面；一發光模組，包含一電路基板與複數個發光二極體，該些發光二極體排列於該電路基板上，並朝該入光面發光；以及複數個彈性元件，每一該些彈性元件之相對兩端分別連接該導光板與該發光模組，迫使該導光板緊鄰該些發光二極體至少之一。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該些彈性元件之一端連接於該導光板鄰接該入光面之一側面上。
3. 如請求項1所述之背光模組，其中該導光板之該正面具有一有效出光區域與一周邊區域環繞該有效出光區域，該些彈性元件之一端連接於該周邊區域上。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中該些彈性元件之一端連接於該導光板之該反面上。
5. 如請求項1所述之背光模組，其中該些彈性元件之一端連接該導光板，且連接於該導光板鄰近該入光面之位置上。
6. 如請求項3所述之背光模組，其中該導光板之該有效出光區域上，鄰近該些彈性元件之一端的位置處，配置有用以控制出光強度之網點。
7. 如請求項1所述之背光模組，其中該發光模組另包含一燈罩，該電路基板與該發光二極體係構成一燈條，並容置於該燈罩內。
8. 如請求項7所述之背光模組，其中該些彈性元件之另一端連接於該發光模組之該燈罩上。
9. 如請求項7所述之背光模組，其中該些彈性元件之另一端連接於該燈條之該電路基板上。
10. 一種顯示裝置，包含：一如請求項1-9其中之一所述之背光模組；以及一顯示面板，對應於該背光模組配置。
11. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板；一收納結構；以及一背光模組，容置於該收納結構內，並對應於該顯示面板配置，其包含：一導光板，具相對之正面及反面，以及環繞該正面與該反面之四側面，該些側面之一為一入光面；一發光模組，包含一電路基板與複數個發光二極體，該些發光二極體排列於該電路基板上，並朝該入光面發光；以及複數個彈性元件，位於該收納結構內，每一該些彈性元件之相對兩端分別連接該導光板與該收納結構或該發光模組，迫使該導光板緊鄰該些發光二極體至少之一。