TWI427371B - 光源模組與液晶顯示器 - Google Patents

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光源模組與液晶顯示器
本發明是有關於一種光源模組與液晶顯示器,且特別是有關於一種側邊入光式光源模組與應用此光源模組之液晶顯示器。
液晶顯示器的主要構件包括液晶顯示面板以及背光模組,其中液晶面板是由兩片基板以及配置於此二基板間的一液晶層所構成,而背光模組則是用以提供此液晶面板所需之光源,以使液晶顯示器達到顯示的效果。近年來,液晶顯示器的背光模組多採用具有壽命長、效率高以及對環境汙染較低等特性的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)作為背光源。
為了避免發光二極體晶片受到外界環境的破壞,習知之側邊入光式背光模組大都是採用已經由封裝技術將發光二極體晶片製作成發光二極體封裝體作為發光源,且在這些發光二極體封裝體的出光面前配置導光板。當這些發光二極體封裝體發出光線時,光線會進入導光板而提供給液晶顯示面板所需的光源。由於受限於封裝殼體與封裝膠體的影響,發光二極體封裝體的出光角度有限,因此當光線進入導光板時,可能會在導光板接近出光面之一側產生亮暗交錯的現象,進而影響背光模組的出光效率。再者,導光板的厚度亦受限於發光二極體封裝體的出光面積,因此 於選擇導光板時其限制較多且選擇性也較少。此外,由於發光二極體晶片是先經由打件於承載板上,接著進行封裝製程,之後再打件於電路板上,也就是說,必須經由兩次的打件過程才能將發光二極體封裝體固定於電路板上,因此不但會增加背光模組的組裝步驟,亦會增加製造成本。
本發明提供一種光源模組,具有較佳的出光效率。
本發明提供一種液晶顯示器,具有較佳的顯示品質。
本發明提出一種光源模組,其包括一導光板,一框體、一電路板以及多個點光源。導光板包括一出光面以及一入光面。導光板是設置在框體內,其中框體在面向導光板之入光面處具有多個燈杯結構,且每一燈杯結構之X方向發散角度介於90~150度之間。電路板位於框體的外部,且燈杯結構之底部暴露出電路板之一光源設置區。點光源設置在光源設置區上,且點光源位於燈杯結構內。
本發明還提出一種液晶顯示器,其包括一液晶顯示面板以及一光源模組。光源模組位於液晶顯示面板的背面,其中光源模組如包含如上述所述之光源模組。
基於上述,由於本發明之框體具有燈杯結構,其中燈杯結構之X方向發散角度介於90~150度之間,而Z方向的發散角度可依據導光板的厚度來設計,藉此來改變點光源的出光角度。如此一來,本發明之光源模組可具有較佳的出光效率,而採用此光源模組作為背光源之液晶顯示器 則具有較佳的顯示效果。
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1A為本發明之一實施例之一種光源模組的立體示意圖。圖1B為圖1A之光源模組的剖面示意圖。圖1C為圖1A之框體的立體示意圖。圖1D為圖1A之多個點光源位於一個燈杯結構中的示意圖。圖1E是圖1A之光源模組的框體與點光源的上示意圖。
請同時參考圖1A、圖1B、圖1C、圖1D以及圖1E,在本實施例中,光源模組100a包括一導光板110、一框體120、一電路板130以及多個點光源140,其中光源模組100a例如是一側邊入光式光源模組。
詳細來說,導光板110包括一出光面112以及一入光面114,其中導光板110是設置在框體120內,且框體120在面向導光板110之入光面112處具有多個燈杯結構122。特別是,在本實施例中,導光板110之入光面114是卡置於這些燈杯結構122的邊緣,且每一燈杯結構122之X方向發散角度θ例如是介於90~150度之間(如圖1D以及圖1E所示)。電路板130位於框體120的外部,且這些燈杯結構122之底部暴露出電路板130之一光源設置區132,其中導光板110之入光面114與這些燈杯結構122的底部之間的距離D例如是介於0.4~2.5mm之間。
這些點光源140設置在光源設置區132上,且這些點光源140位於這些燈杯結構122內。更具體來說,在這些燈杯結構122內,導光板110之入光面114與這些點光源140之間為空氣間隙。這些點光源140可於一定距離內(意即導光板110之入光面114與這些燈杯結構122的底部之間的距離D)混合成白光,並透過不同角度之燈杯結構122的設計而產生不同角度之光型。此外,這些點光源140例如是多個未經封裝之發光二極體晶片,其中這些發光二極體晶片例如是多個白光發光二極體晶片、多個紅光發光二極體晶片、多個藍光發光二極體晶片、多個綠光發光二極體晶片或前述之發光二極體晶片之組合。
舉例來說,當本實施例之光源模組100a欲提供白光時,可於一個燈杯結構122中僅配置一個點光源140,其中此點光源140例如是一個白光發光二極體晶片,可直接射入導光板110而形成白光面光源,請參考圖1A。或者是,於一個燈杯結構122中配置三個紅、綠、藍點光源142、144、146,其中這些紅、綠、藍點光源142、144、146分別為紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片以及藍光發光二極體晶片,透過這些紅、綠、藍點光源142、144、146於燈杯結構122內混成三波長白光後射入導光板110,而形成白光面光源,請參考圖1D。上述之形成白光的方式僅為舉例說明,並非用以限定本發明。
另外,本實施例之這些燈杯結構122具有Z方向發散角度α,且Z方向發散角度α並非為一定值,意即為一可 調變角度以產生不同光型之設計。更詳細而言,且這些燈杯結構122之Z方向發散角度α可依據導光板110的厚度來設計,藉此來改變這些點光源140的出光角度,因此這些點光源140的出光角度可不受限於封裝殼體或封裝膠體的影響。如此一來,本實施例之光源模組100a可具有較佳的出光效率。此外,由於本實施例所採用之這些點光源140為未經封裝的發光二極體晶片,因此相對於習知技術而言,這些點光源140僅須要經過一次打件於電路板130上即可完成光源的設置,可減少光源模組100a的組裝步驟與製造成本。
以下將利用多個不同的實施例來說明光源模組100b~100d之設計。在此必須說明的是,下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,下述實施例不再重複贅述。
圖2A為本發明之一實施例之一種光源模組的剖面示意圖。圖2B為圖2A之顏色轉換片的剖面示意圖。請先參考圖2A,本實施例的光源模組100b與圖1B之光源模組100a相似,兩者的差異在於:圖2A之光源模組100b更包括一顏色轉換片150,其中顏色轉換片150設置於導光板110之入光面114上,這些點光源140之色光經顏色轉換片150之後可轉變成白光。
詳細來說,請同時參考圖2A與圖2B,在本實施例中, 顏色轉換片150包括一基材152、至少一螢光層154(圖2B中示意地繪示二層螢光層154)以及至少一擴散粒子156(圖2B中示意地繪示多個擴散粒子156)。其中,這些螢光層154塗佈在基材152的相對兩表面上,而這些擴散粒子156配置在這些螢光層154內,且這些擴散粒子156例如是相同或不同大小之擴散粒子。
舉例來說,在本實施例中,這些點光源140例如是多個藍光發光二極體晶片,而這些螢光層154例如是由黃色螢光材料所形成之螢光層。當這些點光源140所發出的色光(藍光)由導光板110的出光面112傳遞至外界時,在此過程中,這些點光源140所發出的色光(藍光)會照射到顏色轉換片150,而自這些點光源140所發出的色光(藍光)會激發這些螢光層154中的黃色螢光材料以發出色光(黃光),並與這些點光源140所發出的色光(藍光)相混合,以產生人眼所見的二波長白光。同時,亦透過顏色轉換片150中的這些擴散粒子156來使這些點光源140所發出的光線更加地均勻,以增加這些點光源140所發出之光線的均勻度。如此一來,本實施例之光源模組100b可具有較佳的出光均勻度。
當然,於其他實施例中,這些螢光層154亦可是由紅色螢光材料以及綠色螢光材料所形成之螢光層。當這些點光源140所發出的色光(藍光)照射到顏色轉換片150,而自這些點光源140所發出的色光(藍光)會激發這些螢光層154中的紅色螢光材料以及綠色螢光材料以發出色 光,並與這些點光源140所發出的色光(藍光)相混合,以產生人眼所見的三波長白光。上述之技術仍屬於本發明可採用的技術方案,不脫離本發明所欲保護的範圍。
由於本實施例之光源模組100b具有設置於導光板110之入光面114上的顏色轉換片150,因此當顏色轉換片150之這些螢光層154所發出的色光與這些點光源140所發出的色光相混合後之色光均勻度較佳,也就是說,混合後的色光傳遞外界時,光源模組100b所呈現的出光均勻度較佳。簡言之,本實施例之光源模組100b除了具有較佳的出光效率外,亦具有較佳的出光均勻度。
圖3為本發明之一實施例之一種光源模組的剖面示意圖。請先參考圖3,本實施例的光源模組100c與圖1B之光源模組100a相似,兩者的差異在於:圖3之光源模組100c更包括一膠體160,其中膠體160填於這些燈杯結構122內,且覆蓋這些點光源140。
詳細來說,在本實施例中,膠體160例如是一透明膠體,其中此膠體160的設置除了是為了保護這些點光源140,以避免受到外界溫度、濕氣與雜訊的影響之外,亦可視為一透鏡。當這些點光源140所發出的光經過膠體160混光而傳遞至外界時,光源模組100c能具有較佳的出光均勻度。當然,於其他未繪示的實施例中,膠體160內亦可散佈有一螢光粉(例如是黃色螢光粉),而這些點光源140(例如是藍色發光二極體晶片)之色光(藍光)經螢光粉之後可轉變成白光。因此,上述圖3之膠體160僅為舉例 說明,並非用以限定本發明。
圖4為本發明之一實施例之一種光源模組的立體示意圖。請先參考圖4,本實施例的光源模組100d與圖1B之光源模組100a相似,兩者的差異在於:圖4之框體120a具有多個邊框124,且兩相鄰之邊框124之間具有一轉角邊框126,而這些燈杯結構122是設置在至少一這些轉角邊框126中。
詳細來說,在本實施例中,框體120a例如是一塑膠框體,且這些燈杯結構122之表面具有光擴散性質或是光反射性質。例如,可採用具有光擴散性質或是光反射性質之材料作為框體120a之材料,或者於燈杯結構122之表面設置具有光擴散性質或是光反射性質的材料,其中,上述具有光擴散性質或是光反射性質的材料例如是聚碳酸酯(polycarbonate),但不限於此。因此,當這些點光源140所發出的光線經由這些燈杯結構122傳遞至導光板110之入光面114的過程中,這些點光源140的光線可經由這些燈杯結構122之表面的光擴散性質或是光反射性質來擴散光線或反射光線,可增加這些點光源140的出光均勻度。如此一來,本實施例之光源模組100d除了可具有較佳的出光效率外,其亦具有較佳的出光均勻度。
此外,於其他未繪示的實施例中,亦可選用於如前述實施例所提及之顏色轉換片150、膠體160等構件,或於一燈杯結構122中同時配置紅、綠、藍點光源142、144、146之設計,本領域的技術人員當可參照前述實施例的說 明,依據實際需求,而選用前述構件,以達到所需的技術效果。
圖5為本發明之一實施例之一種液晶顯示器的示意圖。請參考圖5,在本實施例中,液晶顯示器10包括一液晶顯示面板20以及一光源模組100a(或例如是光源模組100b、100c、100d)。光源模組100a(或例如是光源模組100b、100c、100d)是位於液晶顯示面板20的背面,其中光源模組100a(或例如是光源模組100b、100c、100d)之設計已說明於上述實施例中,請參考上述之說明,於此不再贅述。
在本實施例中,光源模組100a的這些點光源140所發出的光線會經由導光板110導正後射出,使光源模組100a得以提供例如是均勻亮度之面光源給液晶顯示面板20使用。其中,液晶顯示面板20可為半穿透半反射式顯示面板、微反射式顯示面板反射型顯示面板、彩色濾光片於主動層上(color filter on array)之顯示面板、主動層於彩色濾光片上(array on color filter)之顯示面板、垂直配向型(VA)顯示面板、水平切換型(IPS)顯示面板、多域垂直配向型(MVA)顯示面板、扭曲向列型(TN)顯示面板、超扭曲向列型(STN)顯示面板、圖案垂直配向型(PVA)顯示面板、超級圖案垂直配向型(S-PVA)顯示面板、先進大視角型(ASV)顯示面板、邊緣電場切換型(FFS)顯示面板、連續焰火狀排列型(CPA)顯示面板、軸對稱排列微胞型(ASM)顯示面板、光學補償彎 曲排列型(OCB)顯示面板、超級水平切換型(S-IPS)顯示面板、先進超級水平切換型(AS-IPS)顯示面板、極端邊緣電場切換型(UFFS)顯示面板、高分子穩定配向型顯示面板、雙視角型(dual-view)顯示面板、三視角型(triple-view)顯示面板、三維顯示面板(three-dimensional)、多面顯示面板(multi-panel)、或其它型面板。
由於本實施例之光源模組100a(或例如是光源模組100b、100c、100d)具有較佳的出光效率以及出光均勻度,因此採用本實施例之光源模組100a(或例如是光源模組100b、100c、100d)作為背光源之液晶顯示器10則具有較佳的顯示效果。
綜上所述,由於本發明之框體具有燈杯結構,其中燈杯結構之X方向發散角度介於90~150度之間,而Z方向的發散角度可依據導光板的厚度來設計,藉此來改變點光源的出光角度。如此一來,本發明之光源模組可具有較佳的出光效率,而採用此光源模組作為背光源之液晶顯示器則具有較佳的顯示效果。
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。
10‧‧‧液晶顯示器
20‧‧‧顯示面板
100a、100b、100c、100d‧‧‧光源模組
110‧‧‧導光板
112‧‧‧出光面
114‧‧‧入光面
120、120a‧‧‧框體
122‧‧‧燈杯結構
124‧‧‧邊框
126‧‧‧轉角邊框
130‧‧‧電路板
132‧‧‧光源設置區
140‧‧‧點光源
142‧‧‧紅點光源
144‧‧‧綠點光源
146‧‧‧藍點光源
150‧‧‧顏色轉換片
152‧‧‧基材
154‧‧‧螢光層
156‧‧‧擴散粒子
160‧‧‧膠體
θ‧‧‧X方向發散角度
α‧‧‧Z方向發散角度
D‧‧‧距離
圖1A為本發明之一實施例之一種光源模組的立體示意圖。
圖1B為圖1A之光源模組的剖面示意圖。
圖1C為圖1A之框體的立體示意圖。
圖1D為圖1A之多個點光源位於一個燈杯結構中的示意圖。
圖1E是圖1A之光源模組的框體與點光源的上示意圖。
圖2A為本發明之一實施例之一種光源模組的剖面示意圖。
圖2B為圖2A之顏色轉換片的剖面示意圖。
圖3為本發明之另一實施例之一種光源模組的示意圖。
圖4為本發明之一實施例之一種光源模組的立體示意圖。
圖5為本發明之一實施例之一種液晶顯示器的示意圖。
120‧‧‧框體
130‧‧‧電路板
140‧‧‧點光源
θ‧‧‧X方向發散角度

Claims (15)

  1. 一種光源模組,包括:一導光板,其包括一出光面以及一入光面;一框體,該導光板是設置在該框體內,其中該框體在面向該導光板之該入光面處具有多個燈杯結構,且每一燈杯結構之X方向發散角度介於90~150度之間,且Z方向的發散角度依據該導光板的厚度來設計;一電路板,位於該框體的外部,且該些燈杯結構之底部暴露出該電路板之一光源設置區;多個點光源,設置在該光源設置區上,且該些點光源位於該些燈杯結構內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中該導光板之該入光面是卡置於該些燈杯結構的邊緣。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光源模組,其中該導光板之該入光面與該些燈杯結構的底部之間的距離介於0.4~2.5mm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中每一燈杯結構內設置紅、綠、藍點光源,且該紅、綠、藍點光源於該燈杯結構內混成白光後射入該導光板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中在該些燈杯結構內,該導光板之該入光面與該些點光源之間為空氣間隙。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,更包括一顏色轉換片設置於該導光板之該入光面上,該些點光源之 色光經該顏色轉換片之後可轉變成白光。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組,其中該顏色轉換片包括:一基材;至少一螢光層,塗佈在該基材的至少一表面上;以及至少一擴散粒子,配置於該至少一螢光層內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,更包括一膠體,填於該些燈杯結構內。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光源模組,其中該膠體為一透明膠體。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光源模組,其中該膠體內散佈有一螢光粉,該些點光源之色光經該螢光粉之後可轉變成白光。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中該框體具有多個邊框,且兩相鄰之邊框之間具有一轉角邊框,該些燈杯結構是設置在至少一該些轉角邊框中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中該框體為一塑膠框體,且該些燈杯結構之表面具有光擴散性質或是光反射性質。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中該些點光源為發光二極體晶片。
  14. 一種液晶顯示器,包括:一液晶顯示面板;以及一光源模組,位於該液晶顯示面板的背面,其中該光 源模組如申請專利範圍第1項所述。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組,其中該些點光源為未經封裝的發光二極體晶片。
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