TWI437327B - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本發明係關於一種背光模組(back-light module)。並且特別地，本發明係關於具有雙層發光源架構的背光模組。

眾所皆知，液晶顯示裝置係藉由液晶面板來顯示影像。但是，液晶面板本身不發光，必須藉由所謂的背光模組來達到發光功能，因此背光模組是液晶顯示裝置重要的零組件。

現行背光模組大多採用發光二極體(light-emitting diode)做為發光光源，其架構大致區分為直下式背光模組以及側光式背光模組。直下式背光模組具有出光效率高、不需導光板、零組件較少等優點，但是也具有光均齊度較低、模組較厚等缺點。直下式背光模組區分為兩種型式。第一種型式的直下式背光模組是直接將發光二極體排列在燈箱內。但是，為了發光二極體能充分混光，需要一定厚度的燈箱。此外，第一種型式的直下式背光模組需要的發光二極體顆數最多，整體的厚度也最厚。第二種型式的直下式背光模組是以第一種型式直下式背光模組為基礎，在每一顆發光二極體上安裝透鏡來分光，以減少發光二極體混光的空間，並減少發光二極體的用量。但是，第二種型式直下式背光模組成本較高，且仍需要混光空間混光而需具有一定厚度的燈箱。

側光式背光模組的主要結構由發光光源、導光板(light guide plate)、光學膜片(例如：稜鏡片、擴散片、反射片等)、光源反射罩以及外部結構體(例如，邊框(bezel)等)所構成。背光模組中的光源要如何有效率的被應用，導光板佔重要影響因素。由於背光模組的光源使用效率重點在於導光板上微結構與其外型設計以及光源的種類，因此，如何對導光板進行有效率的設計，使得整體出光之亮度與光均齊度表現達到期望，為主要設計的考量因素。但是，導光板仍具有相當的厚度，導致側光式背光模組仍嫌厚重。並且，導光板上微結構的設計需視液晶面板的尺寸而定，也就是說針對小尺寸液晶面板的導光板設計無法應用在針對大尺寸液晶面板的側光式背光模組內。針對大尺寸液晶面板，一些側光式背光模組內的導光板甚至採用多個小尺寸導光板拼接組成，此造成整體結構複雜、導光板定位困難、組裝難度提升、整體機構強度降低、量產性降低、成本相對提高等問題。

對背光模組先前技術的瞭解，即可看出當下仍需要有一種新的背光模組架構，以滿足背光模組關於出光效率高、高輝度、高均齊度、高機構強度、結構簡化、輕薄等要求，並且具有製造成本低、針對不同尺寸液晶面板容易設計等優點。

本發明之一面向在於提供一種具有雙層發光源架構的背光模組，並且能達到出光效率高、高輝度、高均齊度、高機構強度、結構簡化等要求，並且具有製造成本低、針對不同尺寸液晶面板容易設計等優點。根據本發明之背光模組無需厚重的燈箱，其主要的光學元件其上也無需形成微結構，致使背光模組整體相當輕薄。

根據本發明之一較佳具體實施例之背光模組包含主光源裝置(primary light source)以及次光源裝置(secondary light source)。主光源裝置包含至少二子光源裝置(sub-light source)。至少二子光源裝置係位於同一水平面上，且彼此鄰接設置。每一子光源具有個別的第一出光面(exit surface)，並且從第一出光面射出第一光線。次光源裝置係設置於主光源裝置上，並且具有第二出光面。第二出光面係遠離第一出光面，並且第二出光面上包含至少一出光區域(exit region)。每一出光區域係位於至少二子光源裝置之一個鄰接處上。次光源裝置從至少一出光區域射出第二光線。

於一具體實施例中，每一子光源裝置包含多個第一發光元件以及第一導光元件。每一第一導光元件包含第一導光層、第一光學層以及第二光學層。第一導光層係位於第一光學層及第二光學層之間，並且第一導光層之折射率大於第一光學層及第二光學層之折射率，故第一導光元件之實施形態例如與光纖形態相似，可使光線在第一導光元件內全反射前進，並同時進行混光，而於第一光學層上再設有多個第一開口，此些第一開口會破壞光線在第一導光元件內全反射前進的狀態，因此光線在遇到第一開口時，便會由第一開口射出，而成為混光完全且具均齊度的平面光源。

於一具體實施例中，第一導光元件包含第一側邊以及相對於第一側邊之第二側邊。多個第一發光元件對應設置於第一側邊。

於另一具體實施例中，第一導光元件包含第一側邊以及相對於第一側邊之第二側邊。多個第一發光元件對應設置於第二側邊。

於另一具體實施例中，第一導光元件包含第一側邊以及相對於第一側邊之第二側邊。多個第一發光元件同時對應設置於第一側邊與第二側邊。

於一具體實施例中，次光源裝置包含多個第二發光元件以及第二導光元件。第二導光元件包含第二導光層、第三光學層以及第四光學層。第二導光層位於第三光學層及第四光學層之間，並且第二導光層之折射率大於第三光學層及第四光學層之折射率。特別地，第三光學層具有多個第二開口。多個第二開口對應至少一出光區域。進一步，第四光學層也具有多個第二開口，多個第二開口對應至少一出光區域。

根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組進一步包含至少一遮光元件。至少一遮光元件係覆蓋至少二子光源裝置之一個鄰接的空隙。

根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組進一步包含反光元件。反光元件係安置於至少二子光源裝置下方。

根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組，其每一第一導光元件並且包含一反光層。反光層係形成於第二光學層上。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明係提供一種背光模組，並且特別地，根據本發明之背光模組具有雙層發光源架構。並且，根據本發明之背光模組能達到出光效率高、高輝度、高均齊度、高機構強度、結構簡化等要求，並且具有製造成本低、針對不同尺寸液晶面板容易設計等優點。並且，根據本發明之背光模組無需厚重的燈箱，致使背光模組整體相當輕薄。以下將詳述本發明之具體實施例，藉以充分解說本發明之特徵、精神、優點以及可實施性。

請參閱第1圖及第2圖，第1圖係根據本發明之一較佳具體實施例之背光模組1之架構示意圖。第1圖中之各元件特別加上透視圖以表彰其結構特性。第2圖係第1圖中之背光模組1沿第1圖中的A-A線之剖面視圖。

如第1圖所示，根據本發明之較佳具體實施例之背光模組1包含主光源裝置2以及次光源裝置3。主光源裝置2包含至少二子光源裝置20。至少二子光源裝置20係位於同一水平面上，且彼此鄰接設置。為說明方便，第1圖僅繪示兩個子光源裝置20。每一子光源20具有個別的第一出光面22，並且從第一出光面22射出第一光線L1，如第3圖所示。第2圖是根據本實施例之子光源裝置20之剖面視圖。

同樣示於第1圖，次光源裝置3係設置於主光源裝置2上，並且具有第二出光面32。第二出光面32係遠離第一出光面22，並且特別地，第二出光面32上包含至少一出光區域34。每一出光區域34係位於至少二子光源裝置20之一個鄰接處上。次光源裝置3從至少一出光區域34射出第二光線L2。為說明方便，第1圖僅繪示其中一個出光區域34。每一子光源20射出的第一光線L1會通過次光源3之第二導光元件38，如第2圖所示。

於一具體實施例中，如第1圖所示，每一子光源裝置20包含多個第一發光元件24以及第一導光元件26。每一第一導光元件26包含第一導光層262、第一光學層264以及第二光學層266。第一導光層262係位於第一光學層264及第二光學層266之間。第一光學層264提供第一出光面22。例如，如第1圖所示，第一光學層264係形成於第一導光層262之上表面上，第二光學層266係形成於第一導光層262之下表面上，因此每一子光源裝置20所發出的第一光線L1於進入第一導光元件26後，將自第一光學層264提供之第一出光面22射出。更進一步說，由於第一光學層264具有多個第一開口268。而每一子光源裝置20中，多個第一發光元件24發射第一光線L1射入第一導光元件26。特別說明的是，如第3圖所示，因為第一光學層264與第二光學層266之折射率小於第一導光層262之折射率，致使第一光線L1在第一導光元件26內全反射前進。而多個第一開口268會破壞第一光線L1在第一導光元件26內全反射前進的狀態，因此在第一光線L1遇到第一開口268時，便會由第一開口268射出，亦即從第一出光面22射出。故第一導光元件26之實施形態例如與光纖形態相似，可使第一光線L在第一導光元件26內全反射前進，並同時進行混光，而於第一光學層264上再設有多個第一開口268，此些第一開口268會破壞第一光線L1在第一導光元件26內全反射前進的狀態，因此第一光線L1在遇到第一開口268時，便會由第一開口268射出，而成為混光完全且具均齊度的平面光源。

於一具體實施例中，如第3圖所示，第一導光元件26包含第一側邊260以及相對於第一側邊260之第二側邊261。於每一子光源裝置20中，多個第一發光元件24係設置於第一導光元件26之第一側邊260處。

第4圖是根據本發明之子光源裝置20之另一具體實施例剖面視圖。如第4圖所示，於每一子光源裝置20中，多個第一發光元件24係設置於第一導光元件26之第二側邊261處。

於另一具體實施例中，如第1圖中所示，於每一子光源裝置20中，多個第一發光元件24係同時對應設置於第一導光元件26之第一側邊260與第二側邊261。

於一具體實施例中，如第1圖所示，次光源裝置3包含多個第二發光元件36以及第二導光元件38。第二導光元件38包含第二導光層382、第三光學層384以及第四光學層386。第二導光層382位於該第三光學層384及該第四光學層386之間。第三光學層384提供第二出光面32。例如，如第1圖所示，第三光學層384係形成於第二導光層382之上表面上，第四光學層386係形成於第二導光層382之下表面上。

同樣示於第1圖，第三光學層384具有多個第二開口388，並且多個第二開口388對應至少一出光區域34。多個第二發光元件36用以發射第二光線L2射入第二導光元件38，更進一步言，第二光線L2係射入於第二導光層382內。特別地，第三光學層384與第四光學層386之折射率小於第二導光層382之折射率，致使第二光線L2在第二導光元件38內(亦即第二導光層382內)全反射前進且於遇到一個第二開口388時，從第二開口388所對應的出光區域34射出。並且，從第一開口268射出的第一光線L1會通過第二導光元件38，並不會發生全反射，如第2圖所示。

須強調的是，第二光線L2為補足兩子光源裝置2之鄰接的空隙造成不足的第一光線L1，以提升根據本發明之背光模組1整體的均齊度。於一具體實施例中，多個第二發光元件36係設置於第二導光元件38之第一側邊380處。

於另一具體實施例中，多個第二發光元件36係設置於第二導光元件38之相對於第一側邊380之第二側邊381處。

於另一具體實施例中，多個第二發光元件36係同時對應設置於第二導光元件38之第一側邊380與第二側邊381處。

於實際應用中，第一發光元件24以及第二發光元件36皆為發光二極體。如第1圖所示，多顆第一發光元件24設置於軟性電路板242上，一同安置在第一導光元件26之一側邊處。多顆第二發光元件36設置於軟性電路板362上，一同安置在第二導光元件38之一側邊處。

於實際應用中，多個第一開口268係藉由雷射光束根據預設圖按照射第一光學層264，進而破壞第一光學層264而形成。多個第二開口388同樣地係藉由雷射光束根據預設圖按照射第三光學層384或第四光學層386，進而破壞第三光學層384或第四光學層386而形成。針對不同尺寸液晶面板，僅需計算好多個第一開口268以及多個第二開口388形成的位置，再行自動化執行雷射光束照射破壞該等光學層形成多個第一開口268以及多個第二開口388。因此本發明之背光模組1可達成光效率高、高輝度、高均齊度等要求，並且具有製造成本低、針對不同尺寸液晶面板容易設計等優點。

此外，設置於軟性電路板242上之多顆第一發光元件24整體厚度，以及設置於軟性電路板362上之多顆第二發光元件36，可以設計在1 mm以下。第一導光元件26以及第二導光元件38，可以設計在1 mm以下。因此本發明之背光模組1可達到結構簡化、輕薄的要求。並且，由於根據本發明之背光模組1其第一導光元件26及第二導光元件38實際上為薄板型態元件，足見其可撓性高，能輕易地配合外部結構體，例如，根據本發明之背光模組1可直接貼附於支撐背板上，組裝簡單並且無機構強度問題。

同樣示於第1圖，根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組1進一步包含至少一遮光元件4。為說明方便，第1圖僅繪示其中一個遮光元件4。特別地，每一遮光元件4係覆蓋至少二子光源裝置2之一個鄰接的空隙，用以遮住安置在兩子光源裝置2之鄰接的空隙處之第一發光元件24發射的第一光線L1。出光區域34位在遮光元件4上方。

於一具體實施例中，第四光學層386也具有多個第二開口388。同樣地，第四光學層386之多個第二開口388對應至少一出光區域34。第四光學層386之多個第二開口388的形成位置經計算，可讓第二光線L2在第二導光元件38內全反射前進且於遇到第四光學層386之多個第二開口388中之一個第二開口388時，便會由第二開口388射出，進而由遮光元件4反射從出光區域34射出。

於一具體實施例中，出光區域34的寬度等於遮光元件4的寬度。每一遮光元件4的寬度大於其所覆蓋至少二子光源裝置2之一個鄰接的空隙，如第1圖所示。

同樣示於第1圖，根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組1進一步包含反光元件5。反光元件5係安置於至少二子光源裝置2下方，用以反射部分外洩的第一光線L1朝第一出光面22前進。

請參閱第5圖，係根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組1之外觀示意圖。第5圖中之各元件特別加上透視圖以表彰其結構特性。第5圖所繪示之背光模組1其架構大致上與第1圖所繪示之背光模組1相同。第5圖中具有與第1圖相同號碼標記之元件，有相同或類似的結構以及功能，在此不多做贅述。下文僅對第5圖所繪示之背光模組1與第1圖所繪示之背光模組1不同處進行說明。

如第5圖所示，根據本發明之另一較佳具體實施例之背光模組1，其每一第一導光元件26並且包含反光層269。反光層269係形成於第二光學層266底面，用以反射部分外洩的第一光線L1朝第一出光面22前進。

此外，多個第一發光元件24可以嵌入第一導光元件26，並將反射層269及多個第一發光元件24的導線佈線印刷在第一導光元件26上。

咸信藉由以上對本發明之詳細說明，可以清楚了解根據本發明之背光模組具有雙層發光源架構。並且與背光模組先前技術相較，本發明之背光模組能達到出光效率高、高輝度、高均齊度、高機構強度、結構簡化、輕薄等要求，並且具有製造成本低、針對不同尺寸液晶面板容易設計等優點。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1．．．背光模組

2．．．主光源裝置

20．．．子光源裝置

22．．．第一出光面

24．．．第一導光元件

242．．．軟性電路板

26．．．第一導光元件

260．．．第一側邊

261．．．第二側邊

262．．．第一導光層

264．．．第一光學層

266．．．第二光學層

268．．．第一開口

3．．．次光源裝置

32．．．第二出光面

34．．．出光區域

36．．．第二發光元件

362．．．軟性電路板

38．．．第二導光元件

380．．．第一側邊

381．．．第二側邊

382．．．第二導光層

384．．．第三光學層

386．．．第四光學層

388．．．第二開口

4．．．遮光元件

5．．．反光元件

269．．．反光層

L1．．．第一光線

L2．．．第二光線

第1圖係本發明背光模組之一較佳具體實施例之架構示意圖。

第2圖係第1圖之背光模組沿第1圖中的A-A線之剖面視圖。

第3圖是根據本發明子光源裝置實施例之剖面視圖。

第4圖是根據本發明子光源裝置之另一實施例之剖面視圖。

第5圖係本發明背光模組之另一較佳具體實施例之架構示意圖。

1．．．背光模組

2．．．主光源裝置

20．．．子光源裝置

22．．．第一出光面

24．．．第一導光元件

242．．．軟性電路板

26．．．第一導光元件

260．．．第一側邊

261．．．第二側邊

262．．．第一導光層

264．．．第一光學層

266．．．第二光學層

268．．．第一開口

3．．．次光源裝置

32．．．第二出光面

34．．．出光區域

36．．．第二發光元件

362．．．軟性電路板

38．．．第二導光元件

380．．．第一側邊

381．．．第二側邊

382．．．第二導光層

384．．．第三光學層

386．．．第四光學層

388．．．第二開口

4．．．遮光元件

5．．．反光元件

Claims (11)

1. 一種背光模組，包含：一主光源裝置，包含至少二子光源裝置，該等子光源裝置係位於同一水平面上且彼此鄰接設置，每一子光源裝置具有一個別的第一出光面並且從該第一出光面射出一第一光線，且每一子光源裝置包含多個第一發光元件以及一第一導光元件，每一第一導光元件包含一第一導光層、一第一光學層以及一第二光學層，該第一導光層位於該第一光學層及該第二光學層之間，且該第一導光層之折射率大於該第一光學層及該第二光學層之折射率，該第一光學層具有多個第一開口；以及一次光源裝置，設置於該主光源裝置上，並且具有一第二出光面，其中該第二出光面係遠離該第一出光面，且該第二出光面上包含至少一出光區域，每一出光區域係位於該等子光源裝置之一個鄰接處上，該次光源裝置從該至少一出光區域射出一第二光線。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一導光元件包含一第一側邊以及相對於該第一側邊之一第二側邊，該多個第一發光元件對應設置於該第一側邊。
3. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一導光元件包含一第一側邊以及相對於該第一側邊之一第二側邊，該多個第一發光元件對應設置於該第二側邊。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一導光元件包含一第一側邊以及相對於該第一側邊之一第二側邊，該多個第一發光元件同時對應設置於該第一側邊與該第二側邊。
5. 如請求項1所述之背光模組，其中該次光源裝置包含多個第二發光元件以及一第二導光元件，該第二導光元件包含一第二 導光層、一第三光學層以及一第四光學層，該第二導光層位於該第三光學層及該第四光學層之間，且該第二導光層之折射率大於該第三光學層及該第四光學層之折射率，該第三光學層具有多個第二開口，該多個第二開口對應該至少一出光區域。
6. 如請求項5所述之背光模組，其中該第四光學層具有該多個第二開口，該多個第二開口對應該至少一出光區域。
7. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含：至少一遮光元件，該至少一遮光元件係覆蓋該至少二子光源裝置之一個鄰接的空隙。
8. 如請求項7所述之背光模組，其中該出光區域位在該遮光元件上方，且該出光區域的寬度等於該遮光元件的寬度。
9. 如請求項8所述之背光模組，其中每一遮光元件的寬度大於其所覆蓋該等子光源裝置之一個鄰接的空隙。
10. 如請求項7所述之背光模組，進一步包含：一反光元件，安置於該等光源裝置下方。
11. 如請求項7所述之背光模組，其中每一第一導光元件並且包含一反光層，該反光層係形成於該第二光學層上。