TWI410711B - 背光模組及具有此背光模組之液晶顯示器 - Google Patents

Description

背光模組及具有此背光模組之液晶顯示器

本發明是有關於一種光源模組及具有此光源模組之顯示器，且特別是有關於一種背光模組以及具有此背光模組之液晶顯示器。

一般來說，背光模組用以提供液晶顯示面板所需之面光源，以使液晶顯示器達到顯示的效果。其中，背光模組又區分成直下式背光模組(direct type back light module)與側面入光式背光模組(side type back light module)。相較於側面入光式背光模組，直下式背光模組能夠提供較高亮度之面光源，因此對光源之亮度有較高需求時，通常採用直下式背光模組。以下就習知的直下式背光模組進行說明。

圖1繪示習知直下式背光模組的剖面示意圖。請參考圖1，習知直下式背光模組100包括一框架110、多個發光二極體(light emitting diode,LED)130以及一擴散板140。其中，框架110具有一底板112。發光二極體130配置於底板112上，而擴散板140配置於框架110內並且位於這些發光二極體130上方。各個發光二極體130適於分別發出紅光、綠光與藍光，且各色光在均勻混合並通過擴散板140之後便可提供液晶顯示器所需的白色光源。

然而，隨著使用時間增長，發光二極體130的溫度會逐漸升高，其發光效能因而逐漸衰退，且不同色光的發光二極體130有不同的衰退速率。具體而言，長時間使用下，背光模組100所發出的光會逐漸變調，無法維持原有的色度及輝度而使液晶顯示器的顯示品質不穩定。因此，通常會在直下式背光模組100中安裝至少一個光感測晶片150以進行光色度與輝度的感測，並將感測的訊號傳達至驅動電路(未繪示)以對發光二極體130所發出的光進行調整與補償。

光感測晶片150是一平面的晶片，其受光方向以正面為主。為了正確的感測光線的色度與輝度，必須將各個光感測晶片150設於各色光混合最均勻的區域，也就是擴散板140前(如圖1所繪示)。在這樣的設計之下，光感測晶片150可以測得混合最均勻的光以準確地感測背光模組100所發出的光線有助於驅動電路作出適當的調整與補償。

可惜的是，光感測晶片150的設置會阻擋背光模組100所發出的光線，使得背光模組100的出光率受到影響。

本發明之目的是提供一種背光模組，以解決習知背光模組出光效果不佳的問題。

本發明之另一目的是提供一種應用上述之背光模組來改善顯示品質的液晶顯示器。

為達上述或是其他目的，本發明提出一種背光模組，其包括框架、多數個發光元件、至少一光感測裝置以及擴散板。其中，框架具有一底板且多數個發光元件配置於底板上。光感測裝置也配置於底板上並位於部份發光元件之間。值得注意的是，光感測裝置包括底部具有容納空間的混光元件以及位於其容納空間內的光感測晶片。另外，背光模組中更包括擴散板，其配置於框架內且位於發光元件與光感測裝置之上方。

在本發明之一實施例中，上述之混光元件之材質包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)或是聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)。

在本發明之一實施例中，上述之混光元件更包括多數個擴散粒子，分散於混光元件的內部。另外，混光元件之表面還可以包括配置有多數個擴散圖案。

在本發明之一實施例中，混光元件中位於容納空間上方的部分例如是實心或是空心，且其頂部例如為圓錐狀、圓柱狀或是半圓球狀。另一方面，混光元件之外型也可以是圓柱狀或圓錐狀。

在本發明之一實施例中，上述之底板具有反射面，以反射發光元件所發出的光。

在本發明之一實施例中，上述之發光元件包括多數個紅光發光二極體、多數個藍光發光二極體以及多數個綠光發光二極體。

在本發明之一實施例之背光模組中，更包括光學膜片組配置於擴散板上。

本發明另提出一種利用上述之背光模組為面光源的液晶顯示器，其包括液晶顯示面板以及背光模組。其中，背光模組配置於液晶顯示面板之一側。此外，背光模組即為上述之背光模組。

在本發明之背光模組中，於光感測晶片上設置混光元件，因此光感測晶片可配置於底板上而不需配置於出光處。如此一來，光感測晶片可在不影響背光模組的出光率下，準確地感測背光模組之出光效果，並傳達訊號給驅動電路以正確地修正與補償背光模組的出光。另外，將本發明之背光模組作為液晶顯示器的面光源，可使液晶顯示器在長時間使用下維持穩定而良好的顯示品質。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2為本發明之一實施例的背光模組之剖面示意圖。請參考圖2，背光模組200包括框架210、多數個發光元件220以及至少一光感測裝置230。其中，框架210具有一底板212且多數個發光元件220配置於底板212上。同時，光感測裝置230也配置於底板212上並位於部份發光元件220之間。值得注意的是，光感測裝置230包括一底部具有容納空間S的混光元件232以及位於其容納空間S內的光感測晶片234。另外，背光模組200更包括一擴散板240，其配置於框架210內且位於發光元件220與光感測裝置230之上方。

本實施例中，發光元件220例如是由多個發光二極體所組成。發光二極體的優點是壽命長、無須暖燈時間(idling time)、反應速度快(約為9~10微秒)、體積小、用電省、污染低(不含水銀)、高可靠度、適合量產等。具體而言，白光二極體之發光效率較低，且在色飽和度及顯示色溫上均不如由一定比例的三色光發光二極體發出而混合的白光。因此，在本實施例中採用多數個紅光發光二極體、多數個藍光發光二極體以及多數個綠光發光以作為發光元件220。其中，各色發光二極體的數量以及配置方式是依照一定比例設置以使其所發出的光混合成白光。

隨著使用時間增長，發光二極體的發光效能會因溫度升高而衰退，且各色光發光二極體的衰退速率不一致，進而導致背光模組200出光效果不穩定。因此，必須對背光模組200的整體出光情形進行準確的偵測以便對背光模組200的出光進行修正與補償。

一般而言，為了能夠準確地偵測背光模組200的出光情形，以往都於各色光混合最均勻的位置設置感測元件(如圖1中光感測晶片150的位置)。然而，這樣的設計卻常直接影響背光模組的出光率。因此，本發明提出一個將混光元件232與光感測晶片234結合以構成光感測裝置230的設計，以解決上述問題。其中，混光元件232具有混光作用，且其底部具有容納空間S，而光感測晶片234配置於容納空間S內。這樣的設計之下，發光元件220所發出的光線可於混光元件232中均勻地混合，進而使位於容納空間S內的光感測晶片234測量到這些均勻混合後的光線。換言之，光感測晶片234可準確地感測背光模組200的整體出光情形並將其感測的訊號傳送給驅動電路(未繪示)以進行光線出光的調整與補償。因此，光感測裝置230不需配置於出光處，而可配置於底板212上，以避免影響背光模組200之出光率。

在背光模組200中，混光元件232例如是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或是聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)所製成的。當然，在其他實施例中，混光元件232可以是其他透明或半透明的材質所製成的。混光元件232的設計是為了均勻混合、漫射及折射其遠處與近處的發光元件220所發出的光線，以使光感測晶片234準確地測得背光模組200整體的出光情形。

實際上，可運用各種方式使各處發光元件220所發出的光線能於混光元件232中更均勻地混合。舉例而言，可將多數個擴散粒子250分散於混光元件232的內部，以增加光線的漫射，有助於均勻混合光線。另一方面，也可以在混光元件232之表面配置多數個擴散圖案260，其例如是不同大小及形狀的凹陷或是凸起。擴散圖案可以使來自各處的光線以不同的角度折射或漫射，也有助於光線的混合。具體來說，有了混光元件232的設置，光感測裝置230不需配置於背光模組200的出光處，即可有效感測到混合均勻的光線，故可將其配置於底板212上而不會影響背光模組200出光的光學性質。因此，本實施例的背光模組200具有良好的出光品質。

實務上，吾人可依照實際需求而在底板212上配置一個或是多個光感測裝置230並使其位於部份發光元件220之間。舉例而言，在本實施例中，可以僅設置一個光感測裝置230於底板212上最可能發生光線變調的位置。在另一實施例中，光感測裝置230可以設置在多個可能發生光線變調的位置上。此外，為了更有效的進行光線的感測，還可以每隔一固定距離即設置一個光感測裝置230於底板212上。如此一來，背光模組200不但具有良好的出光品質，在長時間使用下，其出光效果也可被正確的調整而維持穩定的狀態。

另外，背光模組200中，框架210的底板212例如具有一反射面。其目的在於，將發光元件220所發出的光線反射，以提高背光模組200的出光亮度，也就是提升背光模組200的出光效能。一般來說，底板212例如是由金屬材質所製成，因此具有反射光線的作用。不過，底板212也可以不由金屬材質製成，則此時須利用其他方式使底板212具有一反射面，例如在底板212上塗布反射材料或是配置一反射板於底板212上。進一步而言，還可以在擴散板240上配置光學膜片組(未繪示)，其包括增光片及稜鏡片以使背光模組200的出光品質更好。

在本實施例中，混光元件232的頂部例如為圓錐狀，且混光元件232中位於容納空間S上方的部分例如是實心的。然而，本發明不限制混光元件232必須是如上之實心設計，製作部分空心的混光元件232也是可行之選擇。圖3A到3D繪示數種結構，其可應用於混光元件的設計。然而，這些結構僅為本發明之較佳實施方式，並非用以限定本發明。實際上，混光元件的頂部可以具有不同的外型。如圖3A與3B所示，混光元件300a與混光元件300b的頂部分別例如是圓柱狀及半圓球狀。在另一實施例中，混光元件300a及混光元件300b位於容納空間S上方的部分例如是空心的。當然，圖2所繪示的錐形形狀的混光元件232也可以是空心的設計。另外，混光元件也可由其他種幾何型態所構成。舉例而言，圖3C與圖3D中，混光元件300c與混光元件300d分別為圓錐狀與圓柱狀之結構。當然，上述各種混光元件可以依不同考量而製成實心的、空心的或甚至是其他外型，更可以選擇性地於各種混光元件中添加各種不同的擴散粒子及配置不同的擴散圖案。

除此之外，本發明提出一種利用上述實施例的背光模組作為面光源的液晶顯示器。圖4為本發明之一實施例之液晶顯示器的剖面示意圖。如圖4所示，液晶顯示器400包括液晶顯示面板410與配置於液晶顯示面板410之一側的背光模組420。具體來說，液晶顯示器400更包括一個外框(未繪示)，將其配置於液晶顯示面板410前面並與背光模組420之框架夾持液晶顯示面板410。另外，背光模組420的元件與其各元件之間的關係可以是前述實施例所揭露的多種不同類型的設計。由前述實施例得知，背光模組420可維持穩定的出光效果，因此液晶顯示器400具有良好且穩定的顯示品質。

綜上所述，本發明之背光模組及以其為面光源的液晶顯示器具有至少以下優點：本發明之背光模組中，利用結構簡單的光感測裝置即可感測到各處發光元件所發出的光線而有效地對背光模組的出光光線進行調整與補償。另外，本發明之背光模組將光感測裝置配置於底板上，不會影響出光光線的光學性質而具有良好的出光效果。更進一步而言，以本發明之背光模組為面光源的液晶顯示器有良好的顯示品質且長時間使用下，其顯示品質也可維持穩定。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，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、200、420．．．背光模組

110、210．．．框架

112、212．．．底板

130．．．發光二極體

140、240．．．擴散板

150、234．．．光感測晶片

220．．．發光元件

230．．．光感測裝置

232、300a、300b、300c、300d．．．混光元件

250．．．擴散粒子

260．．．擴散圖案

400．．．液晶顯示器

410．．．液晶顯示面板

S．．．容納空間

圖1繪示習知直下式背光模組的剖面示意圖。

圖2為本發明之一實施例的背光模組之剖面示意圖。

圖3A到3D繪示本發明之四種實施例之混光元件的結構示意圖。

圖4為本發明之一實施例之液晶顯示器的剖面示意圖。

200．．．背光模組

210．．．框架

212．．．底板

220．．．發光元件

230．．．光感測裝置

232．．．混光元件

234．．．光感測晶片

240．．．擴散板

250．．．擴散粒子

260．．．擴散圖案

S．．．容納空間

Claims (20)

1. 一種背光模組，包括：一框架，其中該框架具有一底板；多數個發光元件，配置於該底板上；以及至少一光感測裝置，配置於該底板上並位於部份該些發光元件之間，其中該光感測裝置整體地位於該底板的同一側，且該光感測裝置包括：一混光元件，其底部具有一容納空間，該混光元件包括多數個擴散粒子分佈於該混光元件的內部，且該混光元件之表面具有多個不同大小及形狀的凹陷或凸起；以及一光感測晶片，位於該容納空間內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一擴散板，配置於該框架內且位於該些發光元件與該光感測裝置之上方。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該混光元件之材質包括透明或是半透明之材質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中該混光元件之材質包括聚甲基丙烯酸甲酯或是聚乙烯對苯二甲酸酯。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該混光元件之頂部為圓錐狀、圓柱狀或是半圓球狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該混光元件之形狀為圓柱狀或圓錐狀。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中在該 混光元件中位於該容納空間上方的部分為實心或是空心。
8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該底板具有一反射面，以反射該些發光元件所發出的光。
9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些發光元件包括多數個紅光發光二極體、多數個藍光發光二極體以及多數個綠光發光二極體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一光學膜片組，配置於該擴散板上。
11. 一種液晶顯示器，包括：一液晶顯示面板；以及一背光模組，其如申請專利範圍第1項所述，該背光模組是配置於該液晶顯示面板之一側。
12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該背光模組更包括一擴散板，配置於該框架內且位於該些發光元件與該光感測裝置之上方。
13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該混光元件之材質包括透明或是半透明之材質。
14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該混光元件之材質包括聚甲基丙烯酸甲酯或是聚乙烯對苯二甲酸酯。
15. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該混光元件之頂部為圓錐狀、圓柱狀或是半圓球狀。
16. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該混光元件之形狀為圓柱狀或圓錐狀。
17. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中在該混光元件中位於該容納空間上方的部分為實心或是空心。
18. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該底板具有一反射面，以反射該些發光元件所發出的光。
19. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該些發光元件包括多數個紅光發光二極體、多數個藍光發光二極體以及多數個綠光發光二極體。
20. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中，該背光模組更包括一光學膜片組，配置於該擴散板上。