TWI468798B

TWI468798B - 背光模組、液晶顯示裝置以及導光板的網點設計方法

Info

Publication number: TWI468798B
Application number: TW100106706A
Authority: TW
Inventors: Chihchiang Chang; Chiayin Chang; Pochang Huang
Original assignee: Radiant Opto Electronics Corp
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2015-01-11
Also published as: TW201237515A

Description

背光模組、液晶顯示裝置以及導光板的網點設計方法

本發明是有關於一種背光模組及液晶顯示裝置，且特別是有關於一種導光板底面(反射面)之網點密度隨著頂面(出光面)照度變化的背光模組及液晶顯示裝置。

一般市場上常見之液晶顯示器包含有背光型液晶顯示器，這類的液晶顯示器主要由前端之液晶顯示模組以及後端之背光模組所組成。而背光模組依照光源入射位置的差異，通常又可區分為側光式入光(Edge Lighting)與直下式入光(Bottom Lighting)兩種，藉以提供液晶顯示器面光源。此外，背光模組之光源主要有包含有傳統的燈管型光源[例如冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)]，以及具有較佳之能源使用效率的發光二極體(Light Emitting Diode；LED)。然而，由於LED不包含容易對環境造成長久性污染的汞成分，且由於LED之體積較小，可滿足背光模組之薄型化設計趨勢。因此，目前有越來越多的背光模組之光源改採LED來取代傳統的燈管型光源。

在採用LED為光源之傳統側光式入光的背光模組中，LED通常係鄰設於導光板其中一側面附近。其中，LED光源所產生之光線經由上述導光板之側面進入導光板中，在導光板中經過多次的折射之後，於導光板之頂面射出照度較為均勻的面光源至液晶顯示模組。

為了使得射出至液晶顯示模組的面光源的照度更均勻，在習知之背光模組中，通常導光板之底面具有多個網點，藉由網點來均勻化背光模組所射出之面光源。而上述網點通常依照以下所述之原則來加以設置：在導光板之底面上，越靠近LED光源之區域，其所具有之網點的密度越低，而越遠離LED光源之區域，其所具有之網點的密度則越高，亦即網點的密度係沿著遠離LED光源之方向逐漸增高。

然而，將採用上述設計之導光板應用於背光模組中，此背光模組所產生之面光源在照度上，仍具有相當程度的不均勻性。

因此，本發明之目的係在提供一種背光模組及液晶顯示裝置，其中背光模組之導光板沿著垂直於LED所鄰設之側面(入光面)之方向區分成多個區域。而在每個區域之底面中，網點密度係隨著此區域中之照度的不同而變化，並非如以上習知技術所述，在同一區域之底面中，僅具有一特定之網點密度。故採用此設計之導光板的背光模組，可產生具有更加均勻之照度的面光源。

根據本發明之一實施例，提供一種背光模組。此背光模組包含框體、容設於上述框體中的導光板、以及多個LED。上述導光板具有依序鄰接之第一側面、第二側面與第三側面，以及相對之出光面與底面，其中第一側面與第二側面間之夾角大於90度，且第二側面與第三側面間之夾角亦大於90度。而導光板沿著垂直於上述第二側面之第一方向區分成多個區域，且此導光板包含設置在上述底面上之多個網點。而上述LED係鄰設於第一側面、第二側面及第三側面。其中，每個區域具有沿著第二方向設置之照度分布線，此第二方向係垂直於上述第一方向，而每個區域網點之密度，係隨著每個區域之照度分布線上之照度而變化。當照度分布線上之照度較高時，網點之密度較低，而當照度分布線上之照度較低時，網點之密度較高。

根據本發明之另一實施例，在上述之背光模組中，網點之密度係以每個區域之單位面積中所具有之網點數量加以定義，或以每個網點之直徑大小加以定義，網點之直徑越大，表示網點之密度越高。

根據本發明之又一實施例，提供一種液晶顯示裝置。此液晶顯示裝置包含液晶顯示模組以及上述之背光模組，其中背光模組係相對於液晶顯示模組而設置。

本發明之優點為，透過導光板底面網點之密度隨照度而變化的方式，可增加背光模組於頂面(出光面)產生之面光源的均勻性。當鄰近於入光面之LED數量減少時，LED之間的間距加大，此設計容易導致之導光板中之照度之不均勻性的增加。然而，採用本發明之網點密度的設計，可有效地改善上述LED數量減少時所產生之照度不均勻的缺點。故本發明可減少LED的使用量，進而降低背光模組的成本，並可有效地降低背光模組的功率，使得背光模組具備省電的優點。

請參照第1A至1C圖，其中第1A圖係繪示根據本發明之一實施例之液晶顯示裝置的側視示意圖，第1B圖係繪示第1A圖中之背光模組的俯視示意圖，而第1C圖係繪示第1A及1B圖中之導光板的側視示意圖。在本實施例中，液晶顯示裝置100包含液晶顯示模組102以及背光模組200，其中背光模組200係相對於液晶顯示模組102設置，亦即液晶顯示模組102係設置於背光模組200之上。背光模組200包含框體202、導光板204、及多個LED 206。

框體202主要係用以容設上述之導光板204及多個LED 206，並提供保護的功能。因此，框體202可由強化塑膠等材料製造而成，藉此減少背光模組200整體的重量。另外，框體202亦可由其他如金屬材質製造而成，利用金屬具有較佳強度的機械材料特性來達到保護之目的。同時，採用如塑膠之材料來製造框體202，可使得框體202能夠形成更為複雜之幾何結構。在此一實施例中，框體202具有一底部202a(參見第1A圖)與四個側壁202b(參見第1B圖)之結構。然而，框體202之結構並不以本實施例為限，熟悉此技藝當可輕易地對框體202之結構做變化，使得框體202具有其他之幾何結構。

在本實施例中，如第1B及1C圖所示，導光板204容設於框體202中。導光板204可具有至少二側面，例如在本實施例中，導光板204具有三個側面，其為依序鄰接之第一側面208a、第二側面208b及第三側面208c。此外，導光板204更具有相對之頂面210a及底面210b。其中，第一側面208a與第二側面208b間之夾角θ 1大於90度，且第二側面208b與第三側面208c間之夾角θ 2亦大於90度。上述第一側面208a、第二側面208b及第三側面208c係做為導光板204之入光面，亦即將LED 206鄰設於第一側面208a、第二側面208b及第三側面208c，使得多個LED 206所產生之光線可由這三個側面進入導光板204中。LED 206所產生之光線在導光板204中經過多次的擴散後，經頂面210a射出。故頂面210a為導光板204之出光面。在本實施例中，僅有單一LED 206鄰設於第一側面208a及第三側面208c。然而，在其他實施例中，鄰設於第一側面208a及第三側面208c之LED 206的數量可根據所需加以調整，而不侷限於本實施例之數量。

此外，請一併參照第1B至1E圖，其中第1D圖係繪示第1B圖中之導光板及LED的俯視示意圖，而第1E圖係繪示第1B圖中之導光板及LED的仰視示意圖。導光板204區分成多個區域，例如導光板204沿著垂直於第二側面208b之第一方向D1區分成多個區域，使得頂面210a區分成如第1D圖所示之多個第一區域212，而底面210b則區分成如第1E圖所示之多個第二區域213。其中，多個第一區域212係以一對一之方式，與設置於其下方之多個第二區域213互相對應。更具體來說，每個第一區域212於底面210b之投影區域即為多個第二區域213的其中一者。在本實施例中，係分別將將頂面210a與底面210b區分成三個第一區域212以及第二區域213。然而，在其他實施例中，第一區域212以及第二區域213之數量可根據設計所需而加以變化。由第1E圖可知，導光板204包含多個網點 214，且此些網點214係設置於底面201b之上，亦即設置於每個第二區域213上。其中，網點214係利用此領域所熟知之技術加以製造，故不再於此針對網點214之製造方式及其結構加以詳細說明。

在第1B至1E圖所示之實施例中，上述導光板204之每個區域具有沿著第二方向D2設置之照度分布線L，其中第二方向D2係垂直於上述之第一方向D1。更具體來說，導光板204之每個區域之頂面(亦即每個第一區域212)具有沿著第二方向D2設置之照度分布線L。在本實施例中，每條照度分布線L係實質為貫穿第一區域212的中心線。而在其他實施例中，照度分布線L可由設計者自行加以決定，其並不以本實施例之中心線為限。

請參照第1D圖，LED 206所產生之光場範圍係如虛線所示。在虛線之範圍內，照度相對較高，相反的，在虛線之範圍外，照度則相對較低。故若沿著導光板204每個第一區域212之照度分布線L測量照度，並將照度繪製成曲線圖，則導光板204每個第一區域212之照度所形成之曲線圖將如第1F圖所示，其中曲線C1至C3分別代表不同第一區域212之照度分布線L上之照度的變化趨勢。

為了使得導光板204之頂面210a所產生之面光源之照度能更加均勻，故上述導光板204之每個區域之底面(亦即每個第二區域213)中之網點214的密度，係隨著設置於此第二區域213正上方之第一區域212中照度分布線L上之照度變化。更具體來說，當照度分布線L上，與包含此照度分布線L之第一區域212中特定子區域對應之照度較高時(例如第1F圖中之子區域A之照度)，則位在上述第一區域212中特定子區域正下方之第二區域213的特定子區域，其所包含之網點214的密度較低(例如第1G圖中之子區域A之密度)。相反的，當照度分布線L上，與包含此照度分布線L之第一區域212中特定子區域對應之照度較低時(例如第1F圖中之子區域B之照度)，則位在上述第一區域212中特定子區域正下方之第二區域213的特定子區域，其所包含之網點214之密度較高(例如第1G圖中之子區域B之密度)。所以，位於各個第二區域213的網點214皆有密度變化，且網點214是因應LED 206所設置。故導光板204底面210b之三個第二區域213分別包含之網點214之密度所形成之密度分布曲線M1至M3將如第1G圖所示，其中密度分布曲線M1至M3之變化趨勢係與上述曲線C1至C3的變化趨勢完全相反，且密度分布曲線M1至M3在每一第二區域213內皆呈高低起伏。

此外，上述網點214之密度可利用以下所述之二種不同方式加以定義。第一種方式係以每個第二區域213之單位面積中所具有之網點214的數量來定義，亦即每個網點214之間的間距(Pitch)大小不同。當每個第二區域213之單位面積中所具有之網點214的數量越多時，表示第二區域213之此部分子區域所包含之網點214的密度越高。第二種方式則以每個網點214之直徑大小加以定義，每個網點214之直徑越大，表示第二區域213之此部分子區域所包含之網點214的密度越高。

請再參照第1E及1G圖，其中底面210b之每個第二區域213之多個網點214的密度形成了密度分布曲線M1至M3。在此三個第二區域213中，離LED 206較遠之第二區域213所對應之密度分布曲線(例如密度分布曲線M3)，較離LED 206較近之第二區域213所對應之密度分布曲線(例如密度分布曲線M1)，具有較小之變化幅度。

此外，在特定之實施例中，背光模組200更包含至少一光學膜片(未繪示)，以增進背光模組200的光學表現。此光學膜片係設置在上述之導光板204之上，此光學膜片可為擴散片、稜鏡片、增亮膜(Brightness Enhancement Film；BEF)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film；DBEF)、非多層膜式反射偏光片(Diffused Reflective Polarizer Film；DRPF)或上述之任意組合。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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‧‧‧液晶顯示裝置

102‧‧‧液晶顯示模組

200‧‧‧背光模組

202‧‧‧框體

202a‧‧‧底部

202b‧‧‧側壁

204‧‧‧導光板

206‧‧‧LED

208a‧‧‧第一側面

208b‧‧‧第二側面

208c‧‧‧第三側面

210a‧‧‧頂面

210b‧‧‧底面

212‧‧‧第一區域

213‧‧‧第二區域

214‧‧‧網點

A‧‧‧子區域

B‧‧‧子區域

C1-C3‧‧‧曲線

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

L‧‧‧照度分布線

M1-M3‧‧‧密度分布曲線

θ 1‧‧‧夾角

θ 2‧‧‧夾角

為了能夠對本發明之觀點有較佳之理解，請參照上述之詳細說明並配合相應之圖式。要強調的是，根據工業之標準常規，附圖中之各種特徵並未依比例繪示。事實上，為清楚說明上述實施例，可任意地放大或縮小各種特徵之尺寸。相關圖式內容說明如下。

第1A圖係繪示根據本發明之一實施例之液晶顯示裝置的側視示意圖。

第1B圖係繪示第1A圖中之背光模組的俯視示意圖。

第1C圖係繪示第1A及1B圖中之導光板的側視示意圖。

第1D圖係繪示第1B圖中之導光板及LED的俯視示意圖。

第1E圖係繪示第1B圖中之導光板及LED的仰視示意圖。

第1F圖係繪示第1A至1E圖中之導光板頂面上不同區域之照度分布線之照度的變化趨勢曲線。

第1G圖係繪示第1A至1F圖中之導光板底面上不同區域所包含之網點的密度分布曲線。