TWI559055B - 背光模組 - Google Patents

Description

背光模組

本發明係關於一種背光模組，特別是一種提高光學輝度的背光模組。

一般顯示裝置需要設置背光模組，來提供光源於顯示裝置，且背光模組的光學輝度與均勻度皆會影響顯示裝置的影像顯示效果。於背光模組中，為了能夠將光源的光線使用率達到最佳化，導光板會盡可能與光源貼近，使得導光板與光源之間沒有間隙存在。如此一來，能夠將光線的使用率達到最佳化，以提升光學輝度，進而增進影像顯示的清晰度。

然而，導光板會有遇熱膨脹的材料特性，在熱脹冷縮的過程中，往往會使得導光板無法緊鄰光源，亦即光源與導光板之間會形成間隙，而影響光學輝度。請參閱圖1(a)，圖1(a)為遇熱狀態的背光模組。圖1(a)中，背光模組10包含導光板11、光源13、框體15與固定件17，其中導光板11與光源13容納於框體15中，且導光板11可透過固定件17而定位於框體15。光源13設置且電性連接於電路板12，外部的控制系統可透過電路板12來操控光源13的啟閉。光源13與框體15之間則設有遮光片14，來減少漏光；而導光板11與框體15之間亦設有反射片16，助於光線能夠透過反射片16而再加以利用。

在一般的設計中，導光板11與光源13之間並無間隙存在。當導光板11遇熱膨脹時，導光板11之入光端18受限於光源13的存在，而沒有空間可膨脹沿伸。因此，導光板11在高溫的環境中，導光板11之末端19會往外沿伸，而形成熱脹的現象，如圖1(a)所示。

然而，當導光板11從高溫的環境中，漸漸降溫而恢復到常溫或理想溫度時，導光板11則會從熱脹的形狀漸漸恢復成原始狀態，亦為冷縮的反應。此時，導光板11之末段19因受到固定件17的影響，而固定於框體17上，無法產生縮回原始的位置。因此，導光板11之入光端18及受到冷縮反應而產生位移，而造成導光板11與光源13之間有間隙g的產生，如圖1(b)所示。如此，當背光模組10從高溫慢慢降溫而恢復到常溫時，受到熱漲冷縮的影響，導光板11與光源13之間會漸漸地產生間隙g，造成光線的損失而降低輝度。

本發明在於提供一種背光模組，於熱脹冷縮的情況下，依舊能保持高輝度、高光線利用率。

本發明在於提供一種背光模組，光源與導光板之間能夠維持零間隙，不受環境溫度的影響。

本發明之一實施例所揭露之背光模組，包含導光板、光源、框體以及固定件。導光板具有入光面、出光面與定位面，且入光面分別鄰接出光面與定位面。定位面則具有入光區與定位斜面區，且定位斜面區相對於出光面為傾斜面。光源設置於入光面，且容納於框體。固定件具有黏著頂面，且設置於定位斜面區，以將導光板固定於框體，其中黏著頂面與定位斜面區具有相同斜率。

本發明之另一實施例所揭露之背光模組，包含楔形導光板、光源、框體以及固定件。導光板具有入光區與定位斜面區，且入光區的厚度小於定位斜面區的厚度。光源設置於楔形導光板的周邊，且鄰近入光區，使得入光區位於光源與定位斜面區之間。框體具有夾持部與底部，而光源容納於夾持部，且夾持部固定於楔形導光板之入光區。固定件設置於定位斜面區與底部之間，其中固定件具有直角梯形截面。

請參閱圖2，圖2 為本發明之一實施例之背光模組的側視圖。於本實施例中，背光模組100 包含導光板110、光源130、框體150與固定件170，其中導光板110 具有入光面110、出光面112 與定位面113。導光板110 之定位面113 具有入光區114 與定位斜面區115，且定位斜面區相對出光面112 而言為傾斜面。具體而言，導光板110 為楔形導光板，於入光區114 中，出光面112 與定位面113 為呈現平行的兩平面，但於定位斜面區115 中，出光面112 與定位面113 為呈現非平行的兩平面。舉例而言，如出光面112 為水平面時，定位面113 於定位斜面區115 則為傾斜面。換言之，以出光面112 與定面為113 之間的垂直距離視為導光板110的厚度時，則入光區114 的導光板厚度會小於定位斜面區115 的導光板厚度。

於本實施例中，光源130設置於導光板110之入光面110。詳言之，光源130搭配導光板110為側入光式的組合，光源130設置於導光板110的周邊，且鄰近入光區114，使得入光區114位於光源130與定位斜面區115。框體150具有夾持部151與底部152，而光源容納於夾持部151，且夾持部151固定導光板110之入光區114於框體150。具體而言，背光模組100具有遮光片140、電路板120與反射片160，而遮光片140位於夾持部151與光源130之間，且可延伸至導光板110上方。遮光片140可為吸光或反射材質，且可其表面可具有膠層，便於將遮光片固定於框體150內側、導光板110與光源130。藉由遮光片140或框體150本身的夾持力，導光板110之入光區114可固定於框體150內。請參閱圖2，光源130設置於電路板120上方，且光源130與電路板120可電性導通，使得外部控制電路或系統可透過電路板120來開啟光源130。反射片160位於導光板110與框體150之底部152之間，可助於光線的重複利用。

請參閱圖2之實施例，導光板110之定位面113與出光面112為入光面11的相對兩側，亦即出光面112為導光板110之頂面，而定位面113為導光板之底面。固定件170則位於定位面113與框體150之底部152之間，用來將導光板110固定於底部152。具體而言，固定件170具有黏著頂面171，且固定件170設置於定面斜面區115，以將導光板150固定於框體150，其中黏著頂面171與定位斜面115具有相同斜率，使得定位斜面115與黏著頂面171的結構互補，可讓黏著頂面171與定位斜面115緊密接觸而達到固定作用。於本實施例中，導光板110之底面設有定位斜面115，透過有相同斜率的黏著頂面171之固定件170來定位於框體150，則可讓導光板110在經過高熱膨脹後，恢復於理想溫度或常溫時，導光板110與光源130之間維持零間隙，達到較佳的高輝度。

請參閱第3(a)與3(b)圖，圖3(a)與圖3(b)分別為本發明之一實施例之背光模組於高熱膨脹與從高熱膨脹恢復於常溫的示意圖。當背光模組處於高熱膨脹時，導光板110之定位斜面區115會往外膨脹，如圖3(a)所示。由於定位斜面區115與固定件150之黏著頂面171具有相同斜率，使得在組裝狀態時，定位斜面區115可與固定件150緊密接觸而相互固定。當定位斜面區115受到高溫影響而發生往外膨脹時，定位斜面區115即會與固定件150分離。具體而言，定位斜面區115與黏著頂面171為斜率大於零的斜面，因此，當定位斜面區115往外膨脹時，會與黏著頂面171之間漸漸產生間隙，而相互不接觸以形成分離狀態。當背光模組100從高溫環境恢復於理想溫度或室溫時，溫度下降而造成導光板110冷縮現象時，如圖3(b)所示，定位斜面區115會往內收縮而恢復到原本的狀態。具體而言，由於高熱狀態時，定位斜面區115與固定件170為分離狀態，而定位斜面區115並未被固定於框體150。因此，當導光板110有冷縮時，相較於被夾持部151固定住的入光區114而言，定位斜面區115具有較大的空間、較小的定位拘限力而可形成收縮的現象。如此一來，在溫度恢復於理想溫度或室溫時，導光板的收縮行為會發生於定位斜面區115，而非發生於入光區114，則光源130與導光板110之間可保持緊密接觸、零間隙，進而減少漏光、保持高輝度與光線利用率。

從另一角度來看，如當固定件170的黏著頂面171為一水平表面或斜率小於零的斜面時，當定位斜面區115漸漸往外側延伸膨脹時，其黏著頂面171依舊會與固定件170有所接觸而無法分離。一旦，在高熱膨脹時，定位斜面區115仍與固定件170有接觸而被固定住時，而在溫度恢復至理想溫度或室溫時，導光板110僅能從入光區114來收縮長度，如此一來，導光板110與光源130之間就會形成間隙，影響顯示器的輝度表現。

於本實施例中，導光板110為楔形結構，如第4(a)與4(b)圖所示，亦即入光區114與定位斜面區115的厚度不同。具體而言，導光板110的長度為L，定位斜面區115的長度為A時，需滿足A小於或等於L/4，且A大於或等於0.5mm。說明書所提及的長度係為以入光面為基準，往相對於入光面的另一端面之延伸之水平方向X的垂直距離。長度L為在此水平方向X上，導光板的長度；長度A亦在此水平方向X上，定位斜面區115的長度，換言之，長度A為定位斜面區115垂值投影於出光面112的投影長度，如第4(a)所示。當定位斜面區115之長度A小於0.5mm時，固定力不足且製程較為困難。當定位斜面區115之長度A大於L/4時，設有斜面的區域過大而會產生較大區域的亮線或暗線，影響光學均勻度。同時，當長度A越大時，定位斜面區115的斜率會越來越趨近於零(水平)，則熱脹時，定位斜面區115依舊會與固定件170接觸，而影響後續冷縮的活動力，使得光源130與導光板110之間會產生間隙。因此，當長度A小於或等於L/4，且長度A大於或等於0.5mm時，可兼顧導光板110之固定力、光學均勻度以及維持高輝度。

請參閱圖4(b)，圖4(b)為本發明之一實施例的導光板示意圖。於本實施例中，導光板110為楔形結構，亦即入光區114與定位斜面區115的厚度不同。具體而言，說明書提及的厚度係為以出光面為基準，往框體150之底部152(請參閱圖2)沿伸之垂直方向Z的垂直距離。厚度H為在垂直此方向Z上，入光區114的厚度；厚度B亦在此垂直方向Z上，定位斜面區115的最大厚度。於本實施例中，厚度H小於厚度B，且厚度B與厚度H之間的差值需大於或等於0.05mm。當厚度B與厚度H之間的差值小於0.05mm時，會影響導光板110的固定力、光學輝度與均勻度。

於本實施例中，固定件170為具有直角梯形截面的黏膠材料，如圖5(a)所示，而黏著頂面171為直角梯形截面的斜面，可助於導光板110在熱脹冷縮時，依舊能與光源130之間為零間隙。固定件170的長度a需滿足：長度a小於或等於L/4，且長度a大於或等於0.5mm；而固定件170的最大厚度h與最小厚度b之間的差值亦需大於或等於0.05mm。當固定件170的長度與厚度滿足上述條件時，可提高黏著的固定力與提升製程的可行性。

於另一實施例中，固定件170可具有基材172與膠層171，而基材172為具有直角梯形截面的基板材料，如圖5(b)所示。於本實施例中，膠層173為均一厚度，且膠層173設置於基材172之直角梯形截面的斜面上。當膠層173為均一厚度時，膠層173的形狀穩定度較高，亦即重複使用多次後，膠層173不易變形，使得固定件170較能維持黏著頂面171的斜度。此外，基材172之底面亦可設有另一膠層174，使得固定件17具有雙面黏膠層的特性。

於本實施例中，固定件170為單一條狀的結構，如圖6(a)所示，圖6(a)為本發明之一實施例之背光模組的上視圖。從圖6(a)可觀察到，光源130設置於導光板110之周邊，鄰近於入光區114，而固定件170則位於導光板110之底面，且固定件170位置是對應於定位斜面區115。於另一實施例中，固定件170為複數條的結構，如圖6(b)所示，為兩條的固定件170，但本發明不以此為限。於本實施例中，固定件170分別設置於定位斜面區115的兩角落，能夠減少導光板斜面所造成的亮線或暗線現象，讓光線的均勻度提升。於變形例中，導光板110之底面可透過設置不同密度的佈點於入光區114與定位斜面區115，進而避免導光板底面之斜面所造成的亮線或暗線現象。

於圖2所示的實施例中，定位面113係為導光板110之底面，但本發明不以此為限。於第7(a)與7(b)圖所示的實施例中，定位面113係為導光板110之側面。請參閱圖7(a)，圖7(a)為本發明之另一實施例之背光模組的上視圖。於本實施例中之背光模組200中，定位面213係為導光板210之側面，詳言之，定位面213分別連接出光面212與入光面211。框體250具有相連之側部253與底部252(為讓第7(a)與7(b)圖清楚明瞭，僅繪示框體250之側部253)，而固定件270則位於導光板210側面與框體250之側部253之間。具體而言，導光板210之側面(定位面213)具有入光區214與定位斜面區215，而固定件270則位於定位斜面區213與框體250之側部253之間，用來將導光板210固定於框體250。於本實施例中，定位斜面區213與固定件270皆具有相同斜率的斜面，兩者可為互補結構。如此一來，當導光板210於高熱膨脹時，定位斜面區215與固定件270之間可產生間隙而不接觸，便於在恢復於室溫或理想溫度時，定位斜面區215可有收縮的空間與活動力，以減少入光區214發生收縮的機率。如此一來，在熱脹冷縮的影響下，導光板210與光源230之間依舊能保持緊密接觸、零間隙，以形成高輝度、高光線利用率的背光模組200。

請參閱圖7(b)之另一實施例，其與圖7(a)的實施例差異在於固定件的設置。具體而言，於圖7(a)的實施例中，固定件270為具有一直角梯形截面的結構，而圖7(b)的實施例中，固定件370為具有均一厚度的膠層，搭配框體350之側部353的凸出元件354。於本實施例中，凸出元件354從框體350之側部354而突出，且往導光板310方向延伸。凸出元件354與框體350為相同材料，且可透過一體成形的方式來製作，但本發明不以此為限，凸出元件354亦可與框體350為不同的材料或額外固定於框體350的元件。於本實施例中，凸出元件354具有斜面，舉例而言，為直角梯形截面或直角三角型截面。固定件370則設置於凸出元件354之斜面，而使得黏著頂面371與定位斜面區315具有相同斜率的斜面，且形成互補結構。除了能夠形成高輝度、高光線利用率的背光模組300外，均一厚度之固定件370的形狀穩定度較高，亦即重複使用多次後，固定件370不易發生變形。

圖8(a)為另一實施例之背光模組的導光板示意圖，請參閱圖8(a)。本實施例與上述實施例的結構與功效大致相同，主要差異在於：本實施例之定位斜面415係應用於入光端為楔形結構之導光板。具體而言，如圖8(a)所示，導光板410具有入光面411、出光面412與定位面413，而光源(未繪示)設置於入光面411，形成側入式光源。出光面412與定位面413分別連接於入光面411，且出光面412為導光板410之頂面，定位面413為導光板410之底面，使得出光面412與定位面413為導光板410之相對的兩面。於本實施例中，導光板之定位面413具有入光區414與定位斜面區415，且入光區414鄰近光源(未繪示)，使得入光區314位於光源與定位斜面區315之間。請參閱圖8(a)，導光板310於入光區414更設有入光斜面416，使得導光板410之定位面413形成兩斜面結構，其一位於末端之定位斜面區415，另一則位於前端之入光斜面416，其中定位斜面區415的斜率大於零，而入光斜面416的斜率小於零。定位斜面區415可助於背光模組不受熱脹冷縮的影響，而能保持光源與導光板之間的零間隙；而入光斜面416則可應用於小尺寸、體積輕薄或攜帶式顯示裝置，且能保有高亮度的功效。

於另一實施例中，請參閱圖8(b)，圖8(b)為另一實施例之背光模組的導光板示意圖，其與圖8(a)之實施例的差異在於：入光斜面設置的表面不同。於本實施例中，入光斜面516係設置於出光面512，亦即入光斜面516是位於導光板510之頂面。同樣地，導光板510於入光區514設有入光斜面516，使得導光板510之定位面513形成兩斜面結構，其一位於末端之定位斜面區515，另一則位於前端之入光斜面516。值得注意的是，入光斜面516與定位斜面區515設置於導光板510之相對的表面，換言之，入光斜面516設置於導光板510之頂面，而定位斜面區515係設置於導光板510之底面，且入光斜面516與定位斜面區515之斜率皆大於零。於本實施例中，定位斜面區515可助於背光模組不受熱脹冷縮的影響，而能保持光源與導光板之間的零間隙；而入光斜面516則可應用於小尺寸、體積輕薄或攜帶式顯示裝置，且能保有高亮度的功效。

根據上述實施例之背光模組，係藉由導光板之定位斜面區與固定件之黏著頂面具有相同斜率的斜面，助於熱脹後的收縮恢復活動力能存在，使得光源與導光板之間能夠維持零間隙，以形成高輝度、高光線利用率的背光模組。當固定件具有均一厚度的膠材時，固定件的行狀穩定度較高，不易發生變形。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，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，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10、100、200、300‧‧‧背光模組
11、110、210、310、410、510‧‧‧導光板
12、120、220、320‧‧‧電路板
13、130、230、330‧‧‧光源
14、140、240、340‧‧‧遮光片
15、150、250、350‧‧‧框體
16、160、260、360‧‧‧反射板
17、170、270、370‧‧‧固定件
18‧‧‧入光端
19‧‧‧末端
111、211、311、411、511‧‧‧入光面
112、212、312、411、511‧‧‧出光面
113、213、313、413、513‧‧‧定位面
114、214、314、414、514‧‧‧入光區
115、215、315、415、515‧‧‧定位斜面區
151‧‧‧夾持部
152‧‧‧底部
170‧‧‧固定件
171‧‧‧黏著頂面
172‧‧‧基材
173、174‧‧‧膠層
253‧‧‧側部
354‧‧‧凸出元件
416、516‧‧‧入光斜面
A、a、L‧‧‧長度
B、b、H、h‧‧‧厚度
g‧‧‧間隙
X‧‧‧水平方向
Z‧‧‧垂直方向

圖1(a)係為習知背光模組於高熱膨脹的示意圖。圖1(b)係為習知背光模組從高熱膨脹恢復於常溫的示意圖。圖2 係為本發明之一實施例之背光模組的側視圖。圖3(a)係為本發明之一實施例之背光模組於高熱膨脹的示意圖。圖3(b)係為本發明之一實施例之背光模組從高熱膨脹恢復於常溫的示意圖。圖4(a)係為本發明之一實施例中之背光模組的導光板示意圖。圖4(b)係為本發明之一實施例中之背光模組的導光板示意圖。圖5(a)係為本發明之一實施例中之背光模組的固定件示意圖。圖5(b)係為本發明之另一實施例中之背光模組的固定件示意圖。圖6(a)係為本發明之一實施例之背光模組的上視圖。圖6(b)係為本發明之另一實施例之背光模組的上視圖。圖7(a)係為本發明之另一實施例之背光模組的上視圖。圖7(b)係為本發明之另一實施例之背光模組的上視圖。圖8(a)係為本發明之另一實施例之背光模組的導光板示意圖。圖8(b)係為本發明之另一實施例之背光模組的導光板示意圖。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧導光板

120‧‧‧電路板

130‧‧‧光源

140‧‧‧遮光片

150‧‧‧框體

160‧‧‧反射板

170‧‧‧固定件

111‧‧‧入光面

112‧‧‧出光面

113‧‧‧定位面

114‧‧‧入光區

115‧‧‧定位斜面區

151‧‧‧夾持部

152‧‧‧底部

170‧‧‧固定件

171‧‧‧黏著頂面

Claims (9)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一入光面、一出光面與一定位面，且該入光面分別鄰接於該出光面與該定位面，其中該定位面具有一入光區與一定位斜面區，且該定位斜面區相對於該出光面為一傾斜面；一光源，設置於該入光面；一框體，該光源容納於該框體；以及一固定件，具有一黏著頂面，且該固定件設置於該定位斜面區，以將該導光板固定於該框體，其中該黏著頂面與該定位斜面區具有相同斜率，且該黏著頂面與該定位斜面區的斜率大於零。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該固定件具有一直角梯形截面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該固定件具有一基材與一膠層，且該基材具有一直角梯形截面，而該膠層設置於該直角梯形截面之斜面，且具有均一厚度，以形成該黏著頂面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該定位面與該出光面為該入光面之相對兩側，且該框體具有一底部，而該固定件位於該定位斜面與該底部之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，其中該定位斜面區垂直投影於該出光面的投影長度為A，出光面的長度為L，則A小於或等於L/4。
6. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，其中該導光板更包含一入光斜面，使得該導光板之一端為該定位斜面區，而導光板之另一端則具有該入光斜面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該定位面分別連接於該出光面與該入光面，且該框體具有相連之一側部與一底部，而該固定件位於該定位斜面與該側部之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之背光模組，該框體具有一凸出元件，且該凸出元件設置於該側部，其中該凸出元件具有一直角梯形截面，而該固定件為厚度均一的膠層，且該固定件設置於該凸出元件之該直角梯形截面的斜面上。
9. 一種背光模組，包含：一楔形導光板，具有一入光區與一定位斜面區，其中該入光區的厚度小於定位斜面區的厚度；一光源，設置於該楔形導光板的周邊，且鄰近該入光區，使得該入光區位於該光源與該定位斜面區之間；一框體，具有一夾持部與一底部，而該光源容納於該夾持部，且該夾持部固定該楔形導光板之該入光區；以及一固定件，設置於該定位斜面區與該底部之間，其中該固定件具有一直角梯形截面，且該直角梯形截面與該定位斜面區的斜率大於零。