TWI468802B - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本發明是有關於一種液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)，且特別是有關於一種液晶顯示器中的背光模組。

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可撓性線路(flexible printed circuit，FPC)與控制電路板電性連接。

圖1為習知側面入光式背光模組中導光板與發光二極體燈條之上視示意圖。請參照圖1，習知的側面入光式背光模組100包括導光板110以及線性光源120。導光板具有頂出光面112以及與頂出光面112連接之側向入光面114，且頂出光面112包括與側向入光面114連接之周邊區112a以及有效照明區112b。從圖1可知，線性光源120配置於側向入光面114旁，而線性光源120包括電路板122以及多個發光二極體元件124，且發光二極體元件124配置於電路板122上並與電路板122電性連接。

如圖1所示，線性光源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之邊緣的最短距離為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之光線發散角α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發展，若要符合窄邊框的設計需求，最短距離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。此光斑可透過降低間距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。

承上述，如何在不提升發光元件數量以及不大幅增加生產成本的前提下，改善A/P比率過低所導致之光斑實為目前亟待解決的議題之一。

本發明提供一種背光模組以及具有此背光模組之液晶顯示器。

本發明提出一種背光模組，包括導光板、多個第一發光元件與多個第二發光元件。導光板具有頂出光面、與頂出光面相對之底面以及連接於頂出光面與底面之間的側面。其中導光板具有至少一凹槽，凹槽具有第一入光側壁與一對第二入光側壁，第二入光側壁分別位於第一入光側壁的兩側並且與第一入光側壁鄰接，且各第二入光側壁的法向量不平行於第一入光側壁的法向量。各個第一發光元件位於凹槽內，其適於發出一第一光線，且第一光線指向第一入光側壁。各個第二發光元件位於凹槽內，其適於發出一第二光線，且第二光線指向其中一個第二入光側壁。

在本發明之一實施例中，前述之第一入光側壁與第二入光側壁上具有多個光學微結構。

在本發明之一實施例中，前述之第二入光側壁與第一入光側壁之間的夾角為β，且β90°。

在本發明之一實施例中，前述之第一發光元件與該第二發光元件包括發光二極體封裝。

在本發明之一實施例中，前述之第一發光元件係等間距排列。

在本發明之一實施例中，前述之第一發光元件的發光亮度低於第二發光元件的發光亮度。

在本發明之一實施例中，前述之背光模組可進一步包括電路板，其中第一發光元件以及第二發光元件配置於電路板上並與電路板電性連接。

在本發明之一實施例中，液晶顯示面板具有一顯示區域，而導光板具有一主照明區域，主照明區域對應於顯示區域，且凹槽位於主照明區域外。

在本發明之一實施例中，前述之側面更具有一對側壁，側壁分別位於凹槽的兩側，各側壁分別與其中一個第二入光側壁鄰接，而側壁與對應之第二入光側壁的夾角為γ，且γ<90°。

在本發明之一實施例中，前述之側壁為一反射面。

在本發明之一實施例中，前述之側壁上設置有一反射層。

由於本申請案將第一發光元件以足夠小的排列間距排列於導光板之側面上的凹槽內，因此本申請案不易有亮暗交替之光斑(hot spot)產生。此外，本申請案於導光板之側面上的凹槽內設置第二發光元件以改善導光板上的出光均勻性(uniformity)。

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2為本發明一實施例之背光模組的上視示意圖。請參照圖2，本實施例之背光模組200包括一導光板210、多個第一發光元件220以及多個第二發光元件230，其中導光板210具有一頂出光面215、一與頂出光面215相對之底面以及一連接於頂出光面215與底面之間的側面214。舉例而言，導光板210之頂出光面215具有一主照明區域216，此主照明區域216對應於液晶面板之顯示區域。

從圖2可知，導光板210具有至少一凹槽211，此凹槽211位於側面214上，且凹槽211具有第一入光側壁212以及一對第二入光側壁213，其中第二入光側壁213分別位於第一入光側壁212的兩側並且分別與第一入光側壁212鄰接，且各個第二入光側壁213的法向量不平行於第一入光側壁212的法向量。在本實施例中，第一入光側壁212例如實質上垂直於頂出光面215，而第二入光側壁213例如實質上垂直於頂出光面215。此外，凹槽211的分佈位置例如係對應於主照明區域216之外之區域。

在本實施例中，第一入光側壁212與第二入光側壁213並非位於同一平面上。換言之，第一入光側壁212與第二入光側壁213之間形成有一夾角β。舉例而言，夾角β係大於或等於90°。

從圖2可以清楚得知，第一發光元件220所發出的第一光線L1係指向第一入光側壁212，並且從第一入光側壁212進入導光板210中，而各個第二發光元件230所發出的第二光線L2係指向對應之第二入光側壁213，並且從對應之第二入光側壁213進入導光板210的不同區域中。承上述，第一發光元件220與第二發光元件230提供三種不同角度入射的光線。

為了進一步優化導光板210的光學表現，本實施例可於第一入光側壁212與第二入光側壁213的表面上選擇性的製作光學微結構(optical micro-structure)。在本實施例中，光學微結構例如為微稜鏡結構、網點等。

在本實施例中，第一發光元件220例如為發光二極體，其發光面朝向第一入光側壁212，以使第一光線L1經由第一入光側壁212進入導光板210中。類似地，第二發光元件230例如為發光二極體，且各第二發光元件230之發光面分別朝向其中一第二入光側壁213，以使第二光線L2經由第二入光側壁213進入導光板210中。舉例而言，第一發光元件220與第二發光元件230例如為側向發光型態之發光二極體封裝(side-view LED packages)或頂面發光型態之發光二極體封裝(top-view LED packages)，且第一發光元件220與第二發光元件230例如係配置於一電路板240上，並且與電路板電性連接。在本實施例中電路板240例如為一可撓性印刷電路板(FPC)或是一硬質印刷電路板(rigid PCB)。

值得一提的是，第一發光元件220的排列方式可以為等間距排列。由於本實施例將第一發光元件220以足夠小的排列間距P排列於導光板210的凹槽211內，因此本實施例不易有亮暗交替之光斑(hot spot)產生。此外，本實施例於導光板210的凹槽221內設置第二發光元件230以改善導光板210的出光均勻性。

在某些實施例中，為了維持導光板210上的出光均勻性，可以選用不同規格的第一發光元件220與第二發光元件230。詳言之，吾人可以選用發光亮度較高的第二發光元件230以及發光亮度較低的第一發光元件220進行搭配(即第二發光元件230的發光亮度高於第一發光元件220的發光亮度)，以避免導光板210的出光面215上出現明顯亮暗不均的情況。

圖3為本發明另一實施例之背光模組的上視示意圖。請參照圖3，本實施例之背光模組200’與前一實施例之背光模組200類似，惟二者主要差異在於：本實施例之導光板210’具有一對傾斜的側壁214a，這對側壁214a分別位於凹槽211的兩側。各側壁214a分別與其中一個第二入光側壁213鄰接，而側壁214a與對應之第二入光側壁213不位在同一平面上。換言之，側壁214a與對應之第二入光側壁213之間的夾角為γ，且此夾角γ<90°。此外，第一入光側壁212與第二入光側壁213之間的夾角β例如為90°。

值得一提的是，側壁214a本身可以為鏡面或反射面，以使進入導光板210中之第二光線L2夠被反射後轉向進入主照明區域216，進而提升主照明區域216之左、右兩側之亮度。

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．．．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

120．．．線性光源

122．．．電路板

124．．．發光二極體元件

A．．．最短距離

P．．．間距

α．．．光線發散角

200、200’．．．背光模組

210、210’．．．導光板

211、211’．．．凹槽

212．．．第一入光側壁

213．．．第二入光側壁

214．．．側面

214a．．．側壁

215．．．頂出光面

216．．．主照明區域

220．．．第一發光元件

230．．．第二發光元件

L1．．．第一光線

L2．．．第二光線

β、γ．．．夾角

圖1為習知側面入光式背光模組之上視示意圖。

圖2為本發明一實施例之背光模組的上視示意圖。

圖3為本發明另一實施例之背光模組的上視示意圖。

210．．．導光板

211．．．凹槽

212．．．第一入光側壁

213．．．第二入光側壁

214a．．．側壁

215．．．頂出光面

216．．．主照明區域

220．．．第一發光元件

230．．．第二發光元件

240．．．電路板

L1．．．第一光線

L2．．．第二光線

P．．．間距

β、γ．．．夾角

Claims (11)

1. 一種背光模組，配置於一液晶顯示面板下方，該背光模組包括：一導光板，具有一頂出光面、一與該頂出光面相對之底面以及一連接於該頂出光面與該底面之間的側面，其中該導光板具有至少一凹槽，該凹槽具有一第一入光側壁與一對第二入光側壁，該對第二入光側壁分別位於該第一入光側壁的兩側並且與該第一入光側壁鄰接，且各該第二入光側壁的法向量不平行於該第一入光側壁的法向量，其中該側面更具有一對傾斜側壁，該對傾斜側壁分別位於該凹槽的兩側，各該傾斜側壁分別與其中一個第二入光側壁鄰接，而各該傾斜側壁與對應之第二入光側壁的夾角為γ，且γ<90°；多個第一發光元件，位於該凹槽內，其中各該第一發光元件之發光面適於發出一第一光線，且該第一光線指向該第一入光側壁；以及多個第二發光元件，位於該凹槽內，其中各該第二發光元件適於發出一第二光線，且該第二光線指向其中一個第二入光側壁，而各該第二光線經由對應的其中一個傾斜側壁的引導而轉向進入該導光板的一主照明區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一入光側壁與該對第二入光側壁上具有多個光學微結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該第二入光側壁與該第一入光側壁之間的夾角為β，且β90°。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些第一發光元件與該第二發光元件包括發光二極體封裝。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些第一發光元件係等間距排列。
6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該第一發光元件的發光亮度低於各該第二發光元件的發光亮度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一電路板，其中該些第一發光元件以及該些第二發光元件配置於該電路板上並與該電路板電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該液晶顯示面板具有一顯示區域，而該導光板具有一主照明區域，該主照明區域對應於該顯示區域，且該凹槽位於該主照明區域外。
9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該側壁為一反射面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該側壁上設置有一反射層。
11. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該第二入光側壁與該第一入光側壁之間的夾角為90°。