TWI448785B - 多區域動態背光模組 - Google Patents

Description

多區域動態背光模組

本發明是有關於一種背光模組，且特別是有關於一種適用於多區域動態背光控制之背光模組。

液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display Device)已普遍的被應用於各種電子用品當中，譬如液晶電視以及電腦。而其優點即在於其自身用電量低、低驅動電壓、以及輕量化與薄形化的可能性。然而，液晶顯示裝置內的液晶顯示面板無法自行發光，因此必須配有背光單元，從其後表面均勻地照亮整個螢幕。

在現有的技術中，發光二極體通常是以全亮或全暗的方式作為液晶面板的背光源。但為增加顯示畫面的對比度，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)可配合畫面所需亮度作區域性的調整，也就是多區域動態背光技術。

請參見第1圖，第1圖顯示習知技術中動態背光模組1之示意圖，發光二極體20A、20B、20C設置於背板10之短邊之上、中、下之區域，導光板30設置於背板10的中央區域。當畫面A區域需要畫面顯示時，發光二極體20B呈現開啟的狀態，發光二極體20A、20C為關閉的狀態。然而，因發光二極體發光的光形為一扇形並且導光板30無法有效的限縮光形，使得E區域產生扇形的亮光區。由於光源無法限制於該光源對應區域而會耦合至相鄰區域，因此無法分區控制光源。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種背光模組，在畫面顯示區內分佈多個可分別控制之發光單元，並相對應發光單元設置多個具有圖樣化表面之導光板，以改善習知技術之缺點。

為達上述目的，本發明提供一種多區域動態背光模組，包括一背板、一反射板、複數個具長短邊之導光板及複數個發光單元。反射板設置於背板上。導光板之長邊方向沿一既定方向延伸，且分別包括一入光面、一相鄰入光面之出光面及一相反於出光面之底面，其中入光面對應於發光單元之發光方向，出光面包括一圖樣化表面，底面連結於反射板。

導光板之圖樣化表面包括複數個圖樣化結構沿平行於發光單元之發光方向上延伸。在一實施例中，圖樣化結構係包括複數個透鏡狀凸出，並沿發光單元之發光方向延伸。此外，導光板包括複數個擴散粒子分布於出光面與底面之間。

在一實施例中，反射板之數量為複數片，且反射板於一第一平面沿既定方向排列於背板上。其中，至少部分反射板分別包括一延伸部，自第一平面朝相反於背板的方向延伸至一第二平面。反射板之延伸部設置於導光板之間，且在第二平面上，朝既定方向延伸一既定長度。

複數個空腔定義於延伸部與相鄰延伸部之反射板之間，且發光元件設置於空腔中，其中部分導光板設置於空腔中。

背板更包括複數個定位孔，使複數個鉚釘分別穿過導光板、反射板及定位孔，以定位導光板及反射板於背板上，其中鉚釘設置之位置係與發光單元之發光二極體所設置之位置彼此交錯。此外，至少一擴散板相對於導光板之出光面設置鉚釘上，使一空氣層形成於導光板及擴散板之間。

在另一實施例中，背板包括複數個定位孔，且導光板分別包括複數個凹槽對應於定位孔，其中凹槽設置於導光板之入光面及一相反於入光面之側面。凹槽分別具有二短邊及一位於二短邊之間之長邊，長邊之製造公差大於二個短邊之製造公差。

由於本發明之多區域動態背光模組在畫面顯示區內分布多個發光單元，且透過設置於導光板出光面之圖樣化表面加以限縮光形，成功的達到多區域動態畫面具有高對比、高灰階度的設計目的。

茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。

請參見第2-4圖，其中第4圖顯示第2圖中自a-a截線朝Y方向觀看之剖面圖。此外，為方便說明，第2圖中擴散板160省略，第3圖中僅顯示背板110、反射板120、120’、發光單元130L、130M、130R，且位於中央區域Ⅱ之反射板120僅顯示第一部分122a，在此先予指明。

本發明之第一實施例之多區域動態背光模組100包括一背板110、複數個反射板120、120’、複數個發光單元130L、130M、130R、複數個導光板140、複數個鉚釘150及複數個擴散板160。

反射板120及反射板120’較佳地是由鋁等材料所製成，用以增加背光模組100的畫面均勻性。二個反射板120及反射板120’依序地且連續地沿一既定方向(X方向)排列於背板110之底面112上。

在一具體實施例中，上述反射板120、120’的排列方式總共有三組，依序由第2圖圖面之下方至第2圖圖面之上方，設置於多區域動態背光模組100之下方區域Ⅰ、中央區域Ⅱ及上方區域Ⅲ，亦即共有六個反射板120及三個反射板120’(第3圖)。

反射板120具有一基板121及一延伸部122，基板121之底面連結於背板110之底面112(將於後方描述)，並延伸於一第一平面170(第4圖)。延伸部122自第一平面170朝相反於背板110的方向(Z方向)延伸至一第二平面180(第4圖)，並於第二平面180上朝X方向延伸一既定長度L。在一具體實施例中，L之長度為5公釐，但並不限制於此。

詳而言之，延伸部122具有一第一部分122a及一第二部分122b，第一部分122a連結於基板121，而第二部分122b則連結於第一部分122a之頂端，並朝X方向延伸一既定長度L。一空腔S形成於延伸部122之第二部分122b與相鄰反射板120或反射板120’之間。反射板120’的功能與設置方式與反射板120相似，但相較於反射板120缺少了延伸部122。

在一具體實施例中，發光單元130L、130M、130R分別包括一設置板131及複數個發光二極體132。設置板131為一電路板，可分別控制發光二極體132於多區域動態背光模組100之下方區域Ⅰ、中央區域Ⅱ及上方區域Ⅲ的開關。發光單元130L設置於背板110之短邊111(將於後方描述)之內側面，且發光單元130M及發光單元130R設置於空腔S內。詳而言之，發光單元130M、130R設置於反射板120之延伸部122之第一部分122a之側壁上。發光單元130L、130M、130R皆可朝一既定方向(X方向)發出一光線。

請參見第4-5及6A圖，其中第5圖顯示第2圖中M區域之結構分解圖，第6A圖為本發明之第一實施例之導光板140之剖面圖。導光板140設置於反射板120、120’之上，且分別具有一入光面141、一出光面142、一底面143、二長邊144、二短邊145及複數個導光粒子146。出光面142係相鄰入光面141，底面143係相反於出光面142並連結反射板120、120’。每一導光板140之入光面141分別對應於發光單元130之發光方向，以接收來自發光單元130之光線。長邊144沿一既定方向(X方向)上延伸，短邊145連接於長邊144之間。

導光粒子146(第6A圖)隨機的分佈於導光板140當中，以散射行進於導光板140內之光線，使光線更均勻地傳遞於導光板140中。導光粒子146分布於導光板140中，但其分布位置並不受限制。如第6B圖所示，導光粒子146僅分布於靠近出光面142之區域，或如第6C圖所示，導光粒子146僅靠近底面143之區域。

在一具體實施例中，導光板140之出光面142包括一圖樣化表面147，圖樣化表面147係包括複數個圖樣化結構147a。詳而言之，平行於入光面141之一截面上(Y-Z平面)，圖樣化結構147a係由複數個透鏡狀凸出連續性地排列而成，且透鏡狀凸出延伸於發光二極體132之光線射出方向(X方向)。圖樣化表面147可限縮出光面142所射出之光線，以達到集中光線的效果。

值得注意的是，導光板140靠近發光單元130M及130R之部分體積係設置於空腔S內。透過反射板120之第二部分122b的遮擋，導光板140靠近發光單元130M及130R的位置所產生影響畫面成像品質之亮帶得以減弱。又，由於反射板120之第二部分122b具有反射光線之功效，可避免光線自導光板140與反射板120之第二部分122b之間的縫隙射出。

請參見第5圖，並搭配參考第2圖。背板110為一矩形殼體，具有二個短邊111、一底面112及二個長邊113。二個短邊111分別連結二個長邊113，底面112相鄰二個短邊111及二個長邊113。沿Y方向上，底面112具有複數個定位孔112a。定位孔112a彼此間隔地平行於短邊111排列為一列。相似地，沿X方向上，相鄰一間距D2，定位孔112a平行於短邊111排為一列。相似地，再沿X方向相鄰一間距D3，定位孔112a平行於短邊111排為一列。

請參閱第7圖，多區域動態背光模組100之背板110、反射板120、120’、導光板140係透過複數個鉚釘150相互結合。鉚釘150包括一頭部151及一軸狀部152，其中頭部151在其長度延伸方向上具有一厚度，而軸狀部152則為一空心結構。軸狀部152包括一固定區152a、一穿透區152b及一腰部152c，其中腰部152c位於固定區152a及穿透區152b之間，且其寬度大於固定區152a及穿透區152b之寬度。鉚釘150較佳地係由樹脂所製成，具有透光性，且受外力後可進行彈性變性，並向內收縮。

在組合背板110、反射板120、反射板120’及導光板140時，鉚釘150之穿透區152b首先刺穿導光板140，並刺穿反射板120或反射板120’，最後穿過背板110之定位孔112a，以設置於其中。由於定位孔112a之間距D2、D3已預先設定，故反射板120、反射板120’及導光板140可精確地定位於背板110上，以避免導光板140與發光單元130之間的間距D1(第2圖)過大。又由於鉚釘150之腰部152c的寬度大於定位孔112a的寬度，故在腰部152c穿過定位孔112a後，背板110、反射板120、120’及導光板140即緊密地結合於鉚釘150之固定區152a，避免空氣層形成於反射板120、120’及導光板140之間。

擴散板160相對於導光板140之出光面142設置於鉚釘150之頭部151之頂端，使得一空氣層G形成於導光板140之出光面142及擴散板160之底面160a之間。如此，擁有過大入射角度的光線將於導光板140與空氣層G之間產生全反射，視角過大的光線有機會重新折回再利用，以減少不必要的能量消耗。

請參見第8圖，第8圖顯示本發明之第二實施例之多區域動態背光模組100’之剖面圖，與多區域動態背光模組100不同的特徵在於，多區域動態背光模組100’之導光板125係利用一體成形的方式製造而成，其中延伸部122自導光板125之基板121向上延伸。

請參見第9圖，第9圖顯示本發明之第三實施例之部分元件之示意圖，其中為清楚顯示導光板240之凹槽245，部分鉚釘150省略繪製，在此先予指明。

為了增加生產速度及確保產品品質，導光件240可預先於其入光面241及相反於入光面241之一側面243開設複數個凹槽245，以供定位件250穿設。凹槽245分別對應於背板110之定位孔112a。形成於入光面241之凹槽245所設置之位置與發光單元130之發光二極體132所設置之位置彼此交錯。

每一凹槽245皆分別具有二個短邊245a及一長邊245b。長邊245b位於二個短邊245a之間，其中長邊245b之製造公差W2係大於短邊245a之製造公差W1，以避免導光板240於高溫狀態下，體積膨脹後與定位件250相互擠壓而造成的破壞。

在一具體實施例中，定位件250為一螺絲，螺絲250穿過導光板240及定位孔112a後連結至一設置於背板110後方之螺帽(未圖式)，以完成導光板240的定位。

本發明之多區域動態背光模組各區域之發光單元可分別開關。搭配導光板之出光面上的圖樣化表面，畫面之均勻性及對比度得以提高，成功改善習知技術中的缺點。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，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。

10．．．背板

20A、20B、20C．．．發光二極體

30．．．導光板

100．．．多區域動態背光模組

110．．．背板

111．．．短邊

112．．．底面

112a．．．定位孔

113．．．長邊

120、120’、125．．．反射板

121．．．基板

122．．．延伸部

122a．．．第一部分

122b．．．第二部分

130L、130M、130R．．．發光單元

131．．．設置板

132．．．發光二極體

140、240．．．導光板

141、241．．．入光面

142、242．．．出光面

143．．．底面

144．．．長邊

145．．．短邊

147．．．圖樣化表面

147a．．．透鏡狀凸出

150．．．鉚釘

151．．．頭部

152．．．軸狀部

152a．．．固定區

152b．．．穿透區

152c．．．腰部

160．．．擴散板

160a．．．底面

170．．．第一平面

180．．．第二平面

243．．．側面

245．．．凹槽

245a．．．短邊

245b．．．長邊

250．．．定位件(螺絲)

A、b、E、M、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ．．．部分區域

D1、D2、D3．．．間距

G．．．空氣層

L．．．長度

S．．．空腔

W1、W2．．．製造公差

第1圖顯示習知技術之多區域動態背光模組之示意圖；

第2圖顯示本發明之第一實施例之多區域動態背光模組之俯視圖；

第3圖顯示本發明之第一實施例之多區域動態背光模組之部分元件示意圖；

第4圖顯示第2圖中沿a-a截線朝Y方向觀看之剖面圖；

第5圖顯示第2圖中M區域之結構分解圖；

第6A-6C圖顯示本發明之導光板之剖面圖；

第7圖顯示第4圖中b區域之部分結構放大圖；

第8圖顯示本發明之第二實施例之多區域動態背光模組之剖面圖；以及

第9圖顯示本發明之第三實施例之多區域動態背光模組之部分元件之示意圖。

100．．．多區域動態背光模組

110．．．背板

111．．．短邊

112．．．底面

112a．．．定位孔

120、120’．．．反射板

121．．．基板

122．．．延伸部

122a．．．第一部分

122b．．．第二部分

130L、130M、130R．．．發光單元

131．．．設置板

132．．．發光二極體

140．．．導光板

141．．．入光面

142．．．出光面

143．．．底面

150．．．鉚釘

160．．．擴散板

160a．．．底面

170．．．第一平面

180．．．第二平面

b．．．部分區域

G．．．空氣層

L．．．長度

S．．．空腔

Claims (11)

1. 一種多區域動態背光模組，包括：一背板；複數個反射板，設置於該背板上；複數個發光單元；以及複數個具長短邊之導光板，其長邊方向沿一既定方向延伸，且分別包括一入光面、一相鄰該入光面之出光面及一相反於該出光面之底面，其中該入光面對應於該等發光單元之發光方向，且該出光面包括一圖樣化表面，且該底面係連結於等該反射板之一，其中該圖樣化表面包括複數個圖樣化結構，沿平行於該等發光單元之發光方向上延伸，其中該等反射板於一第一平面沿該既定方向排列於該背板上，且至少部分該等反射板分別包括一延伸部，自該第一平面朝相反於該背板的方向延伸至一第二平面，其中該背板包括複數個定位孔，且該等導光板分別包括複數個凹槽對應於該等定位孔，其中該等凹槽設置於該等導光板之該入光面及一相反於該入光面之側面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多區域動態背光模組，其中該等導光板包括複數個擴散粒子分布於該出光面與該底面之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多區域動態背光模組，其中該等延伸部設置於該等導光板之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多區域動態背光模組，其中該等延伸部更在該第二平面上，朝該既定方向延 伸一既定長度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多區域動態背光模組，其中複數個空腔定義於該等延伸部與相鄰該等延伸部之反射板之間，且部分該等發光元件設置於該空腔中。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多區域動態背光模組，其中部分該等導光板設置於該空腔中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之多區域動態背光模組，其中該圖樣化結構包括複數個透鏡狀凸出，該等透鏡狀凸出平行於該既定方向延伸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多區域動態背光模組，更包括複數個鉚釘，且該背板包括複數個定位孔，其中該等鉚釘分別穿過該等導光板、該等反射板及該等定位孔，以定位該等導光板及該等反射板於該背板上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之多區域動態背光模組，更包括一擴散板，相對於該等導光板之出光面設置該等鉚釘上，一空氣層形成於該等導光板及該等擴散板之間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之多區域動態背光模組，其中該等發光單元包括複數個發光二極體，該等鉚釘設置之位置係與該等發光二極體所設置之位置彼此交錯。
11. 如申請專利範圍第1項所述之多區域動態背光模組，其中該等凹槽分別具有二短邊及一位於該二短邊之間之長邊，該長邊之製造公差大於該二個短邊之製造公差。