TWI420202B - 側面入光式背光模組 - Google Patents

Description

側面入光式背光模組

本發明是有關於一種背光模組，且特別是有關於一種側面入光式背光模組(edge-type backlight module)。

由於液晶顯示器具有低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等傳統陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)所製造之顯示器無法達到的優點，因此液晶顯示器已成為近年來顯示器研究的主要課題，且不斷地朝向彩色化發展。由於液晶顯示器為非自發光型顯示器，因此需要背光模組提供所需之光線，方可達到顯示的功能。近年來，隨著環保意識的提昇，背光模組中所使用的發光元件已逐漸從冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)轉換成更為環保的發光二極體元件。當發光二極體元件被應用於背光模組中時，以側面入光式背光模組為例，發光二極體元件通常係設置於一條狀之印刷電路板上以形成發光二極體燈條(LED light bar)，而發光二極體燈條通常會透過一可撓性線路(Flexible Printed Circuit，FPC)與一控制電路板電性連接。

圖1為習知側面入光式背光模組之上視示意圖，而圖2A與圖2B為習知不同型態之側面入光式背光模組的剖面示意圖。請參照圖1與圖2A，習知的側面入光式背光模組100包括一導光板110、一發光源120、一膠框(frame)130 以及一背板(back bezel)140。導光板110配置於背板140上，且導光板110具有一頂出光面112以及一與頂出光面112連接之側向入光面114，此外，頂出光面112包括一與側向入光面114連接之周邊區112a以及一有效照明區112b。

從圖1與圖2A可知，發光源120配置於側向入光面114旁，以提供一光線L，而發光源120包括一電路板122以及多個側向發光型態之發光二極體元件124，且各個側向發光型態之發光二極體元件124係配置於電路板122上並與電路板122電性連接。換言之，發光源120為一側向發光型態之發光二極體燈條(side-view LED light bar)。

如圖1所示，在習知的發光源120中，任二相鄰發光二極體元件124的間距(pitch)為P，而各個發光二極體元件124之發光面到有效照明區112b之邊緣的最短光路徑為A。為了使有效照明區112b內之亮度均勻，製造者會根據發光二極體元件124之光線L發散角來決定最佳化之A/P比率(A/P ratio)。然而，目前液晶顯示器已經逐漸朝向窄邊框設計(slim boarder design)發展，若要符合前述之窄邊框的設計需求，各個發光二極體元件124之發光面到有效照明區112b之邊緣的最短光路徑A勢必會被要求降低，而當A/P比率過低時，在靠近側向入光面114之有效照明區112b處便會出現亮暗交替之光斑(hot spot)，圖1中之陰影處係指亮度較低之區域。此光班可透過降低間隔P而獲得解決，但當間距P降低時，製造者必須使用較多數量的發 光二極體元件124，進而造成成本提高。很明顯地，圖2A中之側面入光式背光模組100的光學設計難以兼顧A/P比率以及製造成本。

請參照圖2B，圖2B中之側面入光式背光模組100’採用頂發光型態之發光二極體燈條(top-view LED light bar)作為其發光源120。詳言之，發光源120包括一電路板122以及多個頂發光型態之發光二極體元件124’(top-view LED)，其中各個頂發光型態之發光二極體元件124’係配置於電路板122上並與電路板122電性連接。為了進一步改善頂發光型態之發光二極體元件124’之散熱效能，製造者通常會採用散熱片HS，以將頂發光型態之發光二極體元件124’所產生之熱導出。

承上述，在圖2A與圖2B中之側面入光式背光模組100與100’中，邊框的寬度W(通常是指有效照明區112b之邊緣到側面入光式背光模組100、100’之邊緣的距離)與A/P比率息息相關，換言之，發光二極體元件124之發光面到有效照明區112b之邊緣的最短光路徑A直接受限於邊框的寬度。因此，如何在符合窄邊框的設計需求以及不大幅增加生產成本的前提下，獲得較大之A/P比率，實為目前研發之重要議題之一。

本發明提供一種側面入光式背光模組，其適用於窄邊框設計之液晶顯示器。

本發明提出一種側面入光式背光模組，其包括一背板、一導光板、一發光源以及一膠框。背板包括一承載部，此承載部具有一發光源承載面以及一導光板承載面，且發光源承載面所在之水平高度低於導光板承載面所在之水平高度。導光板配置於導光板承載面上，導光板具有一側向入光面，而發光源配置於發光源承載部上以提供一光線。此外，膠框配置於背板上並且承靠於導光板，其中膠框具有一反射面，此反射面位於光線之傳遞路徑上以將光線反射而從側向入光面進入導光板。

在本發明之一實施例中，前述之發光源承載面與導光板承載面之水平高度差異介於3毫米至10毫米之間。

在本發明之一實施例中，前述之導光板更具有一頂出光面以及一與頂出光面相對之散射面。

在本發明之一實施例中，前述之導光板承載面所在之水平高度介於發光源承載面所在之水平高度與頂出光面所在之水平高度之間。

在本發明之一實施例中，前述之發光源包括發光二極體燈條(LED light bar)。

在本發明之一實施例中，前述之發光二極體燈條包括一電路板以及多個發光二極體元件，電路板配置於發光源承載面上，且電路板具有一元件設置表面，而發光二極體元件則配置於元件設置表面上，且發光二極體元件之光軸指向反射面。

在本發明之一實施例中，前述之膠框之反射面、發光源承載面以及導光板之側向入光面環繞出一容納空間，而 發光源位於容納空間內，且發光源位於反射面下方。

在本發明之一實施例中，前述之反射面為一平面或一弧面。

在本發明之一實施例中，前述之反射面所在之平面與側向入光面所在之平面夾一銳角θ1，而銳角θ1介於15°至75°之間。

在本發明之一實施例中，前述之反射面所在之平面與發光源承載面所在之平面夾一銳角θ2，而銳角θ2介於15°至75°之間。

在本發明之一實施例中，前述之側向入光面所在之平面實質上垂直於發光源承載面所在之平面。

在本發明之一實施例中，前述之背板可進一步包括一側向承靠部，此側向承靠部與承載部連接，而膠框承靠於背板之側向承靠部。

本發明令發光源承載面所在之水平高度低於導光板承載面所在之水平高度，以增加發光二極體元件之發光面到有效照明區之邊緣的最短光路徑(A)。當本發明之設計概念應用在窄邊框設計之液晶顯示器時，不但可以符合窄邊框的設計需求，且可以有效地增加A/P比率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖3為本發明一實施例側面入光式背光模組的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之側面入光式背光模組200 包括背板210、導光板220、發光源230以及膠框240。背板210包括承載部212，此承載部212具有發光源承載面212a以及導光板承載面212b，且發光源承載面212a所在之水平高度低於導光板承載面212b所在之水平高度。導光板220配置於導光板承載面212b上，導光板220具有一側向入光面222，而發光源230配置於發光源承載部212a上以提供光線L。此外，膠框240配置於背板210上並且承靠於導光板220上，其中膠框240具有反射面240a，此反射面240a位於光線L之傳遞路徑上以將光線L反射而從側向入光面222進入導光板220。

在本實施例中，背板210可透過適當的成形技術製作出位於不同水平高度之發光源承載面212a與導光板承載面212b。此外，背板210之材質例如為鋁、冷軋電路鋅鋼捲(Steel Electrogalvanized Cold-rolled Coil，SECC)等。舉例而言，發光源承載面212a與導光板承載面212b之水平高度差異例如係介於3毫米至10毫米之間。當發光源承載面212a與導光板承載面212b之水平高度差異越大時，反射面240a與發光源230之間的距離A2便越大，因此吾人可以調整發光源承載面212a與導光板承載面212b之水平高度差異，以獲得所需之距離A2。

從圖3可知，除了側向入光面222之外，導光板220還具有頂出光面224以及與頂出光面224相對之散射面226。此外，頂出光面224包括與側向入光面222連接之周邊區224a以及有效照明區224b。舉例而言，散射面226係與導光板承載面212b接觸，且散射面226上通常具有利 於光線L散射之網點或者V形槽(V-shaped grooves)。此外，在本實施例中，導光板承載面212b所在之水平高度係介於發光源承載面212a所在之水平高度與頂出光面224所在之水平高度之間。換言之，背板210用以承載發光源230的部分具有下沈設計(down-set design)，此下沈設計雖使側面入光式背光模組200在厚度上有些微的增加，但其對於距離A2的增加有很大的幫助。

在本實施例中，發光源230包括發光二極體燈條(LED light bar)，而此發光二極體燈條例如為一頂發光型態之發光二極體燈條(top-view LED light bar)。詳言之，發光二極體燈條230包括一電路板232以及多個發光二極體元件234，電路板232配置於背板210之發光源承載面212a上，且電路板232具有一元件設置表面232a，而發光二極體元件234則配置於電路板232之元件設置表面232a上，且發光二極體元件234之光軸係指向反射面240a。此處，距離A2係指發光二極體元件234之發光面234a到反射面240a之距離。除了發光源承載面212a與導光板承載面212b之水平高度差異，影響距離A2之因素還包括反射面240a所在之位置以及設置角度。舉例而言，反射面240a所在之平面與側向入光面222所在之平面夾一銳角θ1，而銳角θ1介於15°至75°之間。反射面240a所在之平面與發光源承載面212a所在之平面夾一銳角θ2，且銳角θ2介於15°至75°之間。此外，側向入光面222所在之平面實質上垂直於發光源承載面212a所在之平面。

從圖3可知，本實施例之反射面240a例如為一平面， 膠框240之反射面240a、發光源承載面212a以及導光板220之側向入光面222係環繞出一容納空間S，而發光源230位於容納空間S內，且發光源230位於反射面240a下方。舉例而言，前述之反射面240a例如是一鍍於膠框240表面上之反射鍍膜，或者是一貼附於膠框240表面上之反射片。

在本實施例中，除了承載部212之外，背板210可進一步包括一側向承靠部214，此側向承靠部214與承載部212連接，而膠框240係承靠於背板210之側向承靠部214以及承載部212上。一般而言，為了確保背板210、膠框240以及導光板220之間的相對位置，吾人可採用前框(front bezel)，並使前框(未繪示)與背板210組裝以將膠框240以及導光板220固定於前框與背板210之間。

請同時參照圖1與圖3，在本實施例之側面入光式背光模組200中，發光二極體元件234之發光面234a到有效照明區224b之邊緣的最短光路徑A為距離A2與距離A1之總和。由於邊框的寬度W(通常是指有效照明區224b之邊緣到側面入光式背光模組200之邊緣的距離)僅與距離A1相關，因此本實施例可透過增加距離A2的方式來增加最短光路徑A，進而使本實施例之側面入光式背光模組200能夠在符合窄邊框的設計需求，且具有最佳化之A/P比率(P為圖1中所繪示之間距)。

圖4為本發明另一實施例之側面入光式背光模組的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例之側面入光式背光模組200’與前一實施例之側面入光式背光模組200類似，惟二 者主要差異之處在於：本實施例之側面入光式背光模組200’的反射面240a’為一弧面，而非平面。同樣地，反射面240a’位於光線L之傳遞路徑上以將光線L反射而從側向入光面222進入導光板220。

此領域具有通常知識者可視設計需求更動前述之背板210、導光板220、發光源230以及膠框240之材質、外形、尺寸、細部組成以及相對位置，惟其仍應屬於本發明之涵蓋範疇。

本發明令發光源承載面所在之水平高度低於導光板承載面所在之水平高度，以增加發光二極體元件之發光面到有效照明區之邊緣的最短光路徑(A)。當本發明之設計概念應用在窄邊框設計之液晶顯示器時，不但可以符合窄邊框的設計需求，且可以有效地增加A/P比率。

【實驗例】

下表為習知的側面入光式背光模組與本發明之側面入光式背光模組中，當間距P為10mm時，A/P比率之比較。

從上表可知，當距離A2越大時，A/P比率越高，越不容易出現光班。當距離A2為4mm時，本發明能夠應用於邊框寬度W為13mm之液晶顯示器中；當當距離A2為6mm時，本發明能夠應用於邊框寬度W為10mm之液晶顯示器中。很明顯地，當距離A2大於6mm時，本發明便能夠應用於邊框寬度W小於10mm之液晶顯示器中。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，故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、100’‧‧‧側面入光式背光模組

110‧‧‧導光板

112‧‧‧頂出光面

112a‧‧‧周邊區

112b‧‧‧有效照明區

114‧‧‧側向入光面

120‧‧‧發光源

122‧‧‧電路板

124‧‧‧側向發光型態之發光二極體元件

124’‧‧‧頂發光型態之發光二極體元件

L‧‧‧光線

A‧‧‧最短光路徑

P‧‧‧間距

W‧‧‧寬度

HS‧‧‧散熱片

200、200’‧‧‧側面入光式背光模組

210‧‧‧背板

212‧‧‧承載部

212a‧‧‧發光源承載面

212b‧‧‧導光板承載面

214‧‧‧側向承靠部

220‧‧‧導光板

222‧‧‧側向入光面

224‧‧‧頂出光面

224a‧‧‧周邊區

224b‧‧‧有效照明區

226‧‧‧散射面

230‧‧‧發光源

232‧‧‧電路板

232a‧‧‧元件設置表面

234‧‧‧發光二極體元件

234a‧‧‧發光面

240‧‧‧膠框

240a、240a’‧‧‧反射面

A1、A2‧‧‧距離

θ1、θ2‧‧‧銳角

S‧‧‧容納空間

圖1為習知側面入光式背光模組之上視示意圖。

圖2A與圖2B為習知不同型態之側面入光式背光模組的剖面示意圖。

圖3為本發明一實施例側面入光式背光模組的剖面示意圖。

圖4為本發明另一實施例之側面入光式背光模組的剖面示意圖。

200‧‧‧側面入光式背光模組

210‧‧‧背板

212‧‧‧承載部

212a‧‧‧發光源承載面

212b‧‧‧導光板承載面

214‧‧‧側向承靠部

220‧‧‧導光板

222‧‧‧側向入光面

224‧‧‧頂出光面

224a‧‧‧周邊區

224b‧‧‧有效照明區

226‧‧‧散射面

230‧‧‧發光源

232‧‧‧電路板

232a‧‧‧元件設置表面

234‧‧‧發光二極體元件

234a‧‧‧發光面

240‧‧‧膠框

240a‧‧‧反射面

A1、A2‧‧‧距離

W‧‧‧寬度

θ1、θ2‧‧‧銳角

S‧‧‧容納空間

Claims (12)

1. 一種側面入光式背光模組，包括：一背板，包括一承載部，該承載部具有一發光源承載面以及一導光板承載面，且該發光源承載面所在之水平高度低於該導光板承載面所在之水平高度；一導光板，配置於該導光板承載面上，該導光板具有一側向入光面；一發光源，配置於該發光源承載部上以提供一光線；以及一膠框，配置於該背板上並且承靠於該導光板，其中該膠框具有一反射面，該反射面位於該光線之傳遞路徑上以將該光線反射而從該側向入光面進入該導光板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該發光源承載面與該導光板承載面之水平高度差異介於3毫米至10毫米之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該導光板更具有一頂出光面以及一與該頂出光面相對之散射面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之側面入光式背光模組，其中該導光板承載面所在之水平高度介於該發光源承載面所在之水平高度與該頂出光面所在之水平高度之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該發光源包括發光二極體燈條(LED light bar)。
6. 如申請專利範圍第5項所述之側面入光式背光模組，其中該發光二極體燈條包括： 一電路板，配置於該發光源承載面上，該電路板具有一元件設置表面；以及多個發光二極體元件，配置於該元件設置表面上，該些發光二極體元件之光軸指向該反射面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該膠框之該反射面、該發光源承載面以及該導光板之該側向入光面環繞出一容納空間，而該發光源位於該容納空間內，且該發光源位於該反射面下方。
8. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該反射面為一平面或一弧面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該反射面所在之平面與該側向入光面所在之平面夾一銳角θ1，而該銳角θ1介於15°至75°之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該反射面所在之平面與該發光源承載面所在之平面夾一銳角θ2，而該銳角θ2介於15°至75°之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該側向入光面所在之平面實質上垂直於該發光源承載面所在之平面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之側面入光式背光模組，其中該背板更包括一側向承靠部，該側向承靠部與該承載部連接，而該膠框承靠於該背板之該側向承靠部。