TWI566016B - 直下式背光模組 - Google Patents

Description

直下式背光模組

本發明係關於一種直下式背光模組，尤指一種發光二極體的至少一出光面朝下射出之直下式背光模組。

由於液晶本身不發光，背光模組之功用在於提供足夠的亮度與分布均勻的面光源，使液晶顯示面板可正常顯示出影像，因此可謂為液晶顯示面板的關鍵零組件之一。傳統直下式背光模組的光源係透過冷陰極螢光燈管提供，然而由於冷陰極螢光燈管的厚度限制，使冷陰極螢光燈管已不符合液晶顯示面板越來越薄的厚度設計需求，因此背光模組已逐漸採用多個發光二極體作為光源，以取代冷陰極螢光燈管。雖然發光二極體可有效地降低背光模組的厚度，但卻具有較高的指向性，因此對應發光二極體的位置會有較高的亮度，而離發光二極體越遠的位置則亮度較低，如此容易造成直下式背光模組所產生面光源的均勻性不易控制。儘管目前有發展出將發光二極體設置於導光板之側邊之側光式背光模組，以避免均勻性不佳，但隨著液晶顯示面板的顯示面積逐漸增加以及導光板的厚度越來越薄，背光模組的均勻性亦不易控制，且導光板不易收集發光二極體的光線，進而降低背光模組的亮度。

本發明之主要目的之一在於提供一種直下式背光模組，以提升面光源的均勻性，並降低背光模組的厚度。

為達上述目的，本發明之一實施例提供一種直下式背光模組，包括一玻璃導光板、一導電層以及至少一個發光二極體。玻璃導光板包括彼此相對之一第一出光面以及一入光面。導電層直接形成於入光面上。發光二極體直接固接於入光面上，並與導電層電性連接，其中發光二極體包括一第二出光面，且第一出光面與第二出光面分別面向兩彼此不同的方向。

本發明其中一實施例的直下式背光模組另包括一反射板，面對玻璃導光板之入光面設置，且發光二極體設置於反射板與玻璃導光板之間。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射板包括至少一個反射結構，對應發光二極體設置。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射結構包括一凸塊，從反射板面對玻璃導光板之入光面的表面上凸出。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射結構另包括複數個細微結構，設置於凸塊之上表面上。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射結構包括一凹槽，從反射板面對玻璃導光板之入光面的表面凹入。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射結構另包括複數個細微結構，設置於凹槽之內表面上。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，反射結構包括複數個細微結構，設置於反射板面對玻璃導光板之入光面的表面上。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，玻璃導光板另包括複數個第一微結構，形成於入光面上，且第一微結構圍繞發光二極體以及導電層設置。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，鄰近發光二極體以及導電層之一部分之第一微結構之分布密度大於遠離發光二極體以及導電層之第一微結構之分布密度。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，第一微結構不與發光二極體及導電層重疊設置。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，玻璃導光板另包括複數個第二微結構，形成於第一出光面上，且第二微結構與發光二極體以及導電層重疊設置。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，玻璃導光板另包括複數個第三微結構，形成於第一出光面上，第二微結構與第三微結構設置於第一出光面，且第二微結構之分布密度大於第三微結構之分布密度。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，各第一微結構包括一點狀凸塊或一凹槽。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，玻璃導光板另包括複數個第二微結構，形成於第一出光面上，且第二微結構與發光二極體以及導電層重疊設置。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，玻璃導光板另包括複數個第三微結構，形成於第一出光面上並圍繞第二微結構設置，且第二微結構之分布密度大於第三微結構之分布密度。

在本發明其中一實施例的直下式背光模組中，發光二極體另包括一第三出光面，面對玻璃導光板之入光面設置。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容。為了方便說明，本發明之圖式僅為示意以更容易了解本發明，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。

請參考第1圖，第1圖繪示了本發明第一實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。如第1圖所示，本實施例提供一直下式背光模組100，包括一玻璃導光板102、一導電層104以及至少一個發光二極體106。玻璃導光板102可包括彼此相對之一第一出光面102a以及一入光面102b。導電層104可直接形成於入光面102b上，且發光二極體106可直接固接於入光面102b上，並與導電層104電性連接。發光二極體106可包括一第二出光面106a，使發光二極體106的光線至少可從第二出光面106a射出。第一出光面102a與第二出光面106a分別面向兩彼此不同的方向，例如是相反的方向，因此發光二極體106從第二出光面106a射出的光線係經由反射而從入光面102b進入玻璃導光板102，並透過玻璃導光板102的引導，於第一出光面102a射出。藉此，玻璃導光板102之第一出光面102a可朝向液晶顯示面板(圖未示)，使背光模組100從第一出光面102a射出的光線可作為液晶顯示面板顯示畫面之用。由於導電層104直接形成於玻璃導光板102之入光面102b上，且發光二極體106直接固接於玻璃導光板102之入光面102b上，因此不需採用電路板設置發光二極體106與電連接發光二極體106，故可縮減背光模組100的厚度。

為使從發光二極體106之第二出光面106a射出的光線可被反射而朝上，本實施例之背光模組100可另包括一反射板108，面對玻璃導光板102之入光面102b設置，且發光二極體106設置於反射板108與玻璃導光板102之間，使從第二出光面106a射出的光線可透過反射板108反射而朝入光面102b射入。舉例而言，發光二極體106之第二出光面106a可面對反射板108設置，且反射板108可覆蓋玻璃導光板102的整個入光面102b，使第二出光面106a的光線可完全受到反射板108的表面反射，進而射向玻璃導光板102。由於第二出光面106a的光線是透過反射板108才進入玻璃導光板102，因此相較於將發光二極體的光線直接射入玻璃導光板，本實施例之光線因有較長的行進路線，故可具有較均勻的混和，使背光模組100從第一出光面102a射出的面光源可較為均勻。較佳地，反射板108可另包括至少一反射結構108R，分別對應發光二極體106設置，且反射結構108R可用於將發光二極體106的光線散射至未設置有發光二極體106的入光面102b，以充分地將發光二極體106射出的光線射入玻璃導光板102，並降低光線損耗。於本實施例中，背光模組100可包括複數個發光二極體106，且反射板108可包括複數個反射結構108R，分別對應一發光二極體106設置。各反射結構108R可包括一凸塊，從反射板108面對玻璃導光板102之入光面102b的表面凸出。凸塊可為錐狀，且尖端對應各發光二極體106的中央，使得從第二出光面106a射出的光線可受到錐狀凸塊的側面反射，進而從未設置有發光二極體106之入光面102b進入玻璃導光板102。凸塊的上表面並不限於上述，亦可為圓弧形或其他幾何形狀。進一步而言，各反射結構108R可選擇性另包括複數個細微結構108F，設置於凸塊的上表面上，用以散射發光二極體106的光線，以產生霧化效果，並提高背光模組100之面光源的均勻性。細微結構108F之寬度小於凸塊的寬度，使凸塊的上表面可設置複數個細微結構108F。細微結構108F可例如為從凸塊上表面凸出之細微凸塊或從凸塊上表面凹入之細微凹槽，且細微凸塊或細微凹槽的形狀可例如為錐狀、圓弧狀或其他幾何形狀。此外，背光模組可另包括一外框(圖未示)，用以容置玻璃導光板102與反射板108，且外框可用以固定玻璃導光板102與反射板108之間的間隔，使得發光二極體106從第二出光面106b射出的光線在經過此間隔之後可被反射板108朝未設置有發光二極體106之入光面106b行進，而不因間隔過小而受到發光二極體106的阻擋。

請進一步參考第2圖，並一併參考第1圖。第2圖繪示了本發明第一實施例之玻璃導光板及設置於其上之發光二極體以及導電層之俯視示意圖。如第1圖與第2圖所示，導電層104可包括複數條導線104a，用以將發光二極體106電性連接至控制元件(圖未示)。導電層104較佳可由金屬材料所形成，以降低發光二極體106連接至控制元件之間的電阻值，但本發明不限於此，導電層104亦可由透明導電材料所形成。發光二極體106可以陣列方式或其他排列方式分散設置於入光面102b上，並可透過導電膠與導線104a電性連接或透過打線方式與導線104a電性連接，且發光二極體106可各自獨立透過兩條導線104a電性連接至控制元件或透過導線104a以並聯或串聯的方式彼此電性連接，且進一步透過銲墊或軟性電路板連接至控制元件。發光二極體106之結構決定發光二極體106是黏著於導線104a上亦或直接黏著於入光面102b上。舉例而言，發光二極體106之正負電極的接墊可分別位於第二出光面106a與其相對之表面，因此發光二極體106可直接透過導電膠將其一電極固接於一導線104a上並與其電性連接，且另一電極則可透過打線與另一導線104a電性連接，或者發光二極體106之正負電極的接墊均位於第二出光面106a，因此發光二極體106可直接固接於入光面102b上，並透過打線將正負極接墊分別與兩導線104a電性連接，但本發明並不限於此。另外，本實施例之發光二極體106並不限僅從第二出光面106a射出光線，發光二極體106可選擇性另包括一第三出光面106b，面對玻璃導光板102之入光面102b設置。於另一變化實施例中，發光二極體106之任一其他側面或所有側面亦可為出光面。

於本實施例中，玻璃導光板102可另包括複數個第一微結構102S，形成於入光面102b上，且圍繞發光二極體106以及導電層104設置，使第一微結構102S可用以將射入玻璃導光板102之光線散射並擴散，以產生霧化效果。藉此，可充分將鄰近發光二極體106之光線擴散，以均勻化背光模組100所產生的面光源。較佳地，鄰近發光二極體106以及導電層104之一部分之第一微結構102S之分布密度大於遠離發光二極體106以及導電層104之另一部分之第一微結構102S之分布密度。換句話說，第一微結構102S可區分為第一部分P1與第二部分P2，第一部分P1設置於第二部分P2與發光二極體106之間以及第二部分P2與導電層104之間，且第一部分P1中之任兩相鄰之第一微結構102S之間距小於第二部分P2中之任兩相鄰之第一微結構102S之間距。由於發光二極體106與導電層104係為不透明元件，因此會遮蔽部分光線射入入光面102b，並形成遮光區域。本實施例透過鄰近遮光區域之第一微結構102S之分布密度大於遠離遮光區域之第一微結構102S之分布密度可使在垂直投影方向Z上鄰近發光二極體106與導電層104之光線有較多散射，藉此對應發光二極體106與導電層104之第一出光面102a所射出的光線亮度可接近遠離發光二極體106與導電層104之第一出光面102a的光線亮度，以進一步均勻化背光模組100所產生的面光源。舉例而言，各第一微結構102S可包括一點狀凸塊，且點狀凸塊透過網點印刷所形成，但不限於此。此外，第一微結構102S在垂直投影方向Z上較佳不與發光二極體106及導電層104重疊設置，以避免發光二極體106與導電層104形成於凹凸不平之第一微結構102S上，藉此可防止發光二極體106的固接不良以及導電層104產生剝落的問題產生。

值得說明的是，於本實施例之背光模組中，由於玻璃導光板102係由玻璃所構成，因此不僅其本身具有良好的透光度，而且相較於由透明塑料所形成之導光板，玻璃導光板102在進行網點印刷時比較不會有產生刮傷之問題，以確保在形成第一微結構102S之後仍可具有優越的透光度。並且，由於玻璃相較於塑料具有較佳的挺度以及對溫度變化有較小的形變特性，因此玻璃導光板102可支撐直接設置於其上之導電層104與發光二極體106，以避免產生彎折或是形變。

請參考第3圖，第3圖繪示了本發明第一實施例之第一變化實施例之反射結構的剖面示意圖。如第3圖所示，本變化實施例之反射結構108R’可包括凹槽，以取代凸塊，且凹槽從反射板108面對玻璃導光板102之入光面102b的表面凹入。反射結構108R’亦可選擇性另包括複數個細微結構108F’，設置於凹槽之內表面上。

請參考第4圖，第4圖繪示了本發明第一實施例之第二變化實施例之反射結構的剖面示意圖。如第4圖所示，本變化實施例之反射結構108R”可僅包括複數個細微結構108F”，而未包括凸塊與凹槽，且細微結構108F”直接設置於反射板108面對玻璃導光板102之入光面102b的表面上。

請參考第5圖，第5圖繪示了本發明第一實施例之第三變化實施例之第一微結構的剖面示意圖。如第5圖所示，本變化實施例之各第一微結構102S’亦可包括一凹槽。

下文將針對本發明的不同實施例進行說明，且為簡化說明，以下說明主要針對各實施例不同之處進行詳述，而不再對相同之處作重覆贅述。此外，本發明之各實施例中相同之元件係以相同之標號進行標示，以利於各實施例間互相對照。

請參考第6圖，第6圖繪示了本發明第二實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。如第6圖所示，相較於第一實施例，本實施例所提供之直下式背光模組200之玻璃導光板202另包括複數個第二微結構202S，形成於第一出光面102a上，且第二微結構202S在垂直投影方向Z上與發光二極體106以及導電層104重疊設置。由於本實施例之第二微結構202S可與上述第一實施例或其任一變化實施例之第一微結構102S相同，因此在此不多贅述。

請參考第7圖，第7圖繪示了本發明第三實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。如第7圖所示，相較於第二實施例，本實施例所提供之直下式背光模組300中之玻璃導光板302可另包括複數個第三微結構302S，形成於第一出光面102a上。第二微結構202S與第三微結構302S設置於第一出光面102a，且第二微結構202S之分布密度大於第三微結構302S之分布密度。換言之，距離發光二極體106與導電層104較近之任兩相鄰之第二微結構202S之間距小於距離發光二極體106與導電層104較遠之任兩相鄰之第三微結構302S之間距。由於本實施例之第三微結構302S可與上述第一實施例或其任一變化實施例之第一微結構102S相同，因此在此不多贅述。

請參考第8圖，第8圖繪示了本發明第四實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。如第8圖所示，相較於第一實施例，本實施例所提供之直下式背光模組400中之玻璃導光板402並未包括第一微結構，而可包括複數個第二微結構402Sa，形成於第一出光面102a上，且第二微結構402Sa與發光二極體106以及導電層104重疊設置。並且，本實施例之玻璃導光板402可選擇性另包括複數個第三微結構402Sb，形成於第一出光面102a上。第二微結構402Sa與第三微結構402Sb設置於第一出光面102a，且第二微結構402Sa之分布密度大於第三微結構402Sb之分布密度。換言之，距離發光二極體106與導電層104較近之任兩相鄰之第二微結構402Sa之間距小於距離發光二極體106與導電層104較遠之任兩相鄰之第三微結構402Sb之間距。由於本實施例之第二與第三微結構402Sa、402Sb可與上述第一實施例或其任一變化實施例之第一微結構相同，因此在此不多贅述。

綜上所述，於本發明之直下式背光模組中，由於發光二極體與導電層直接形成於玻璃導光板之入光面上，因此不需採用電路板設置發光二極體與電連接發光二極體，故可有效地縮減背光模組的厚度。並且，由於發光二極體之第二出光面的光線是透過反射板才進入玻璃導光板，相較於將發光二極體的光線直接射入玻璃導光板，本發明之光線因有較長的行進路線，故可具有較均勻的混和，使得所產生的面光源可較為均勻。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、200、300、400‧‧‧背光模組
102、202、302、402‧‧‧玻璃導光板
102a‧‧‧第一出光面
102b‧‧‧入光面
102S、102S’‧‧‧第一微結構
104‧‧‧導電層
104a‧‧‧導線
106‧‧‧發光二極體
106a‧‧‧第二出光面
106b‧‧‧第三出光面
108‧‧‧反射板
108R、108R’、108R”‧‧‧反射結構
108F、108F’、108F”‧‧‧細微結構
202S、402Sa‧‧‧第二微結構
302S、402Sb‧‧‧第三微結構
P1‧‧‧第一部分
P2‧‧‧第二部分
Z‧‧‧垂直投影方向

第1圖繪示了本發明第一實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。 第2圖繪示了本發明第一實施例之玻璃導光板及設置於其上之發光二極體以及導電層之俯視示意圖。 第3圖繪示了本發明第一實施例之第一變化實施例之反射結構的剖面示意圖。 第4圖繪示了本發明第一實施例之第二變化實施例之反射結構的剖面示意圖。 第5圖繪示了本發明第一實施例之第三變化實施例之第一微結構的剖面示意圖。 第6圖繪示了本發明第二實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。 第7圖繪示了本發明第三實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。 第8圖繪示了本發明第四實施例之直下式背光模組的剖面示意圖。

100‧‧‧背光模組

102‧‧‧玻璃導光板

102a‧‧‧第一出光面

102b‧‧‧入光面

102S‧‧‧第一微結構

104‧‧‧導電層

106‧‧‧發光二極體

106a‧‧‧第二出光面

106b‧‧‧第三出光面

108‧‧‧反射板

108R‧‧‧反射結構

108F‧‧‧細微結構

P1‧‧‧第一部分

P2‧‧‧第二部分

Z‧‧‧垂直投影方向

Claims (17)

1. 一種直下式背光模組，包括：一玻璃導光板，包括複數個微結構以及彼此相對之一第一出光面與一入光面；一導電層，直接形成於該入光面上；至少一個發光二極體，直接固接於該入光面上，並與該導電層電性連接，其中該發光二極體包括一第二出光面，且該第一出光面與該第二出光面分別面向兩彼此不同的方向；以及一反射板，面對該玻璃導光板之該入光面設置，且該反射板包括至少一個反射結構。
2. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該發光二極體設置於該反射板與該玻璃導光板之間。
3. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該反射結構對應該發光二極體設置。
4. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該反射結構包括一凸塊，從該反射板面對該玻璃導光板之該入光面的表面上凸出。
5. 如請求項4所述之直下式背光模組，其中該反射結構另包括複數個細微結構，設置於該凸塊之上表面上。
6. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該反射結構包括一凹槽，從 該反射板面對該玻璃導光板之該入光面的表面凹入。
7. 如請求項6所述之直下式背光模組，其中該反射結構另包括複數個細微結構，設置於該凹槽之內表面上。
8. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該反射結構包括複數個細微結構，設置於該反射板面對該玻璃導光板之該入光面的表面上。
9. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該等微結構包括複數個第一微結構，形成於該玻璃導光板之該入光面上，且該等第一微結構圍繞該發光二極體以及該導電層設置。
10. 如請求項9所述之直下式背光模組，其中鄰近該發光二極體以及該導電層之一部分之該等第一微結構之分布密度大於遠離該發光二極體以及該導電層之另一部分之該等第一微結構之分布密度。
11. 如請求項9所述之直下式背光模組，其中該等第一微結構不與該發光二極體及該導電層重疊設置。
12. 如請求項9所述之直下式背光模組，其中該等微結構另包括複數個第二微結構，形成於該玻璃導光板之該第一出光面上，且該等第二微結構與該發光二極體以及該導電層重疊設置。
13. 如請求項12所述之直下式背光模組，其中該等微結構另包括複數個 第三微結構，形成於該玻璃導光板之該第一出光面上，該等第二微結構與該等第三微結構設置於該第一出光面，且該等第二微結構之分布密度大於該等第三微結構之分布密度。
14. 如請求項9所述之直下式背光模組，其中各該第一微結構包括一點狀凸塊或一凹槽。
15. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該等微結構包括複數個第二微結構，形成於該玻璃導光板之該第一出光面上，且該等第二微結構與該發光二極體以及該導電層重疊設置。
16. 如請求項15所述之直下式背光模組，其中該等微結構另包括複數個第三微結構，形成於該玻璃導光板之該第一出光面上並圍繞該等第二微結構設置，且該等第二微結構之分布密度大於該等第三微結構之分布密度。
17. 如請求項1所述之直下式背光模組，其中該發光二極體另包括一第三出光面，面對該玻璃導光板之該入光面設置。