TWI767292B - 直下式背光模組及顯示裝置 - Google Patents

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TWI767292B
TWI767292B TW109126771A TW109126771A TWI767292B TW I767292 B TWI767292 B TW I767292B TW 109126771 A TW109126771 A TW 109126771A TW 109126771 A TW109126771 A TW 109126771A TW I767292 B TWI767292 B TW I767292B
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陳蔚軒
戴忠勇
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瑞儀光電股份有限公司
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Abstract

一種直下式背光模組及顯示裝置,該直下式背光模組包含至少一發光二極體、一遮光件以及一擴散板。遮光件設置於發光二極體的上方且與發光二極體對應,遮光件的尺寸大於發光二極體的尺寸。遮光件包含一光處理部以及一吸光邊框部。由發光二極體發出射向遮光件的光,其中一部分經由光處理部透出。吸光邊框部連接於光處理部的一外周緣,用以吸收射向吸光邊框部的光。擴散板設置於遮光件的上方。該顯示裝置則包含有前述直下式背光模組以及一顯示面板。

Description

直下式背光模組及顯示裝置
本發明是有關於一種直下式背光模組以及顯示裝置,且特別是有關於一種藉由遮光片以提升亮度均勻性的直下式背光模組及包含此直下式背光模組的顯示裝置。
隨著科技進步,搭載有液晶顯示(Liquid Crystal Display,LCD)面板的電子裝置,例如手機、平板、筆記型電腦、車用顯示裝置等,已成為現代人生活中不可或缺的物品。由於液晶本身不發光,LCD面板需使用背光模組作為背光源。依據光源設置的位置,背光模組可分為側入式背光模組及直下式背光模組,其中直下式背光模組有利於降低整體結構厚度而可滿足顯示裝置薄型化的趨勢,惟現今直下式背光模組多採用發光二極體(light emitting diode,LED)作為光源,LED的正上方具有很高的能量密度,而使直下式背光模組的外觀容易觀察到亮點,從而影響LCD面板的影像品質。
因此,如何克服直下式背光模組外觀容易觀察到亮點的缺失,以提升直下式背光模組的亮度均勻性,遂成為相關業者努力的目標。
本發明之目的在於提供一種直下式背光模組及顯示裝置,以解決上述問題。
依據本發明之一實施方式是提供一種直下式背光模組,包含至少一發光二極體(light emitting diode,LED)、一遮光件以及一擴散板。遮光件設置於LED的上方且與LED對應,遮光件的尺寸大於LED的尺寸,遮光件包含一光處理部以及一吸光邊框部。由LED發出射向遮光件的光,其中一部分經由光處理部透出。吸光邊框部連接於光處理部的一外周緣,用以吸收射向吸光邊框部的光。擴散板設置於遮光件的上方。
依據前述的直下式背光模組,可更包含一透明承載件,透明承載件設置於LED的上方,遮光件設置於透明承載件朝向LED的一表面或遠離LED的一表面。
依據前述的直下式背光模組,其中光處理部的反射率可大於透光率。
依據前述的直下式背光模組,其中遮光件的形狀可為圓形。
依據前述的直下式背光模組,其中吸光邊框部可完整環繞光處理部的外周緣。
依據前述的直下式背光模組,其中光處理部的外周緣可形成一缺口,缺口的至少一邊緣不設置吸光邊框部。
依據前述的直下式背光模組,其中光處理部的外周緣可形成複數個缺口,遮光件包含複數個吸光邊框部,該些吸光邊框部與該些缺口間隔設置。
依據前述的直下式背光模組,其中光處理部的外周緣可形成複數個缺口,該些缺口為等角度設置。
依據前述的直下式背光模組,其中遮光件的一長度為L,LED的一長度為D,LED的放射角度為θ,遮光件與LED的間隔距離為H,其可滿足下列條件:L
Figure 109126771-A0305-02-0006-11
D+2×H×tanθ。
依據前述的直下式背光模組,其中吸光邊框部的寬度為W,其可滿足下列條件:1mm
Figure 109126771-A0305-02-0006-12
W>0mm。
依據前述的直下式背光模組,其中遮光件與LED的間隔距離為H,其可滿足下列條件:3mm
Figure 109126771-A0305-02-0006-13
H
Figure 109126771-A0305-02-0006-14
0.5mm。
一種顯示裝置,包含前述的直下式背光模組以及一顯示面板,顯示面板設置在直下式背光模組的上方。
相較於先前技術,本發明藉由遮光件的光處理部,可避免由直下式背光模組的外觀直接觀察到LED的光點,藉由遮光件的吸光邊框部,可有效避免光暈的形成,使LED上方的能量分布均勻化、不易於直下式背光模組的外觀觀察到亮點,進而可提升直下式背光模組的亮度均勻性。
100,100a:直下式背光模組
110:LED
111:下表面
112:上表面
120,120a,120b,120c:遮光件
121:下表面
122:上表面
123,123a,123b,123c:光處理部
124,124a,124b,124c:外周緣
125,125a,125b,125c:吸光邊框部
126a,126b,126c:缺口
127a,127b,127c:邊緣
130:擴散板
131:下表面
140:電路板
150:透明承載件
151,152:表面
200:顯示面板
A,B:部位
D:LED的長度
E1,E2,E3,E4,E1’,E2’,E3’,E4’:光線
H:遮光件與LED的間隔距離
L:遮光件的長度
L1:第一長度
L2:第二長度
M:遮光件與擴散板的間隔距離
W:吸光邊框部的寬度
θ:LED的放射角度
第1圖是依據本發明一實施例的直下式背光模組的剖視示意圖。
第2圖是第1圖中A部位的放大示意圖。
第3圖是依據本發明一實施例的遮光件的平面示意圖。
第4圖是依據本發明另一實施例的遮光件的平面示意圖。
第5圖是依據本發明又一實施例的遮光件的平面示意圖。
第6圖是依據本發明又一實施例的遮光件的平面示意圖。
第7圖是依據本發明另一實施例的直下式背光模組的剖視示意圖。
第8圖是第7圖中B部位的放大示意圖。
第9圖是依據本發明一實施例的顯示裝置的剖視示意圖。
第10圖是LED的光路示意圖。
有關本發明之前述及其它技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之較佳實施方式的詳細說明中,將可清楚地呈現。以下實施方式所提到的方向用語,例如:上、下、左、右、前、後、底、頂等,僅是參考附加圖式的方向。因此,使用的方向用語是用以說明,而非對本發明加以限制。此外,在下列各實施例中,相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。
本發明中,直下式背光模組可用於提供液晶顯示(Liquid Crystal Display,LCD)面板的光源,直下式背光模組中的各元件包含一底面與一頂面,底面及頂面的定義是以LCD面板為參考基準,各元件以遠離LCD面板的一面為底面,以面向LCD面板的一面為頂面。此外,本發明中,一元件設置於另一元件 的上方,是指設置於該另一元件的頂面或該另一元件的頂面的上方。
請參照第1圖,其是依據本發明一實施例的直下式背光模組100的剖視示意圖。直下式背光模組100包含至少一發光二極體(light emitting diode,LED)110、一遮光件120以及一擴散板130。LED 110作為直下式背光模組100的光源,其下表面111是設置於電路板140上。遮光件120設置於LED 110的上方且與LED 110對應,遮光件120的尺寸大於LED 110的尺寸。擴散板130設置在遮光件120的上方,用於提升直下式背光模組100的出光均勻性,擴散板130可為但不限於高霧度擴散板。
請同時參照第3圖,其是依據本發明一實施例的遮光件120的平面示意圖。遮光件120包含一光處理部123以及一吸光邊框部125。由LED 110發出射向遮光件120的光,其中一部分經由光處理部123透出。吸光邊框部125連接於光處理部123的一外周緣124,吸光邊框部125用以吸收射向吸光邊框部125的光。第3圖中,於吸光邊框部125繪示斜線僅是為了區分光處理部123及吸光邊框部125,而無其他特殊意義。
詳細來說,光處理部123具有穿透部分可見光及反射部分可見光的性質,亦即,當可見光射向遮光件120時,有一部分的可見光會穿透光處理部123,而有另一部分的可見光會被光處理部123反射。光處理部123的反射率可大於透光率,藉以避免LED 110正上方的能量過高,而由直下式背光模組100的外觀直接觀察到LED 110的光點。較佳地,光處理部123具有高反射率及低透光率,例如,光處理部123的反射率可為99%且穿透率可為1%,藉此,可提升避免由直下式背光模組100的外觀直接觀察到LED 110的光點的效果。吸光邊框部125具有吸 收可見光的性質,例如,吸光邊框部125可由黑色材質所製成。亦即,當可見光射向吸光邊框部125,可見光會被吸光邊框部125吸收。
請同時參照第10圖,其是LED 110的光路示意圖,為了簡明的緣故,第10圖中將擴散板130及透明承載件150予以省略。第10圖中,(A)部分中的遮光件(未另標號)僅具有光處理部123,而未設置吸光邊框部125,(B)部分中的遮光件120為依據本發明各實施例所揭露的遮光件120。如(A)部分所示,當可見光射向不具有吸光邊框部125的遮光件時,其中一部分的光線E1射向遮光件的光處理部123的中心區,經由光處理部123的中心區透出,如延續光線E1之虛線箭頭所示的光線E1’,其中一部分的光線E2射向遮光件的光處理部123的周邊區,經由光處理部123的周邊區透出,如延續光線E2之虛線箭頭所示的光線E2’,其中一部分的光線E3未受遮光件影響而從遮光件的外圍直射出去,另一部分的光線E4則在光處理部123的周邊區與電路板140之間反射(可反射一次或多次,在此僅繪示一次),而在遮光件的外圍射出,如延續光線E4之虛線箭頭所示的光線E4’。由於光線E2’、E3’、E4’皆是在光處理部123的周邊區透出或在遮光件的外圍射出,因此,總和起來便容易在遮光件的外圍形成光暈/光環。如(B)部分所示,當可見光射向遮光件120時,其中一部分的光線E1射向遮光件120的光處理部123的中心區,經由光處理部123的中心區透出,如延續光線E1之虛線箭頭所示的光線E1’,其中一部分的光線E2射向遮光件的光處理部123的周邊區,被吸光邊框部125吸收,因此就不容易產生(A)部分中的光線E2’,其中一部分的光線E3則未受遮光件120影響而從遮光件120的外圍直射出去,至於(A)部分中在光處理部123的周邊區與電路板140之間反射的光線E4,在(B)部分中則會因為碰撞到光處理部123的周邊區,被吸光邊框部125吸收,因此也不容易產生(A)部分中在遮光件的外圍射出的光線E4’。由第10圖可知,依據本發明的遮光件120,藉由吸光邊框部125吸 收射向光處理部123的周邊區的光線,使得光線E2’、光線E4’的發光能量皆能有效降低,只剩光線E3未受遮光件120影響而從遮光件120的外圍直射出去,可避免光線在遮光件120的外圍形成的光暈/光環,使LED 110上方的能量分布均勻化,而不易於直下式背光模組100的外觀觀察到亮點。換句話說,遮光件120可提升直下式背光模組100的亮度均勻性。
第3圖中,遮光件120的形狀為圓形,吸光邊框部125完整環繞光處理部123的外周緣124,亦即,吸光邊框部125為環形,由於LED 110具有點光源的性質,藉由將吸光邊框部125設置為環形,可對應LED 110的形狀,以有效避免光暈的產生,而不易於直下式背光模組100的外觀觀察到亮點。
第3圖中,吸光邊框部125的寬度為W,其可滿足下列條件:1mm
Figure 109126771-A0305-02-0010-15
W>0mm。當寬度大於1mm時,在光處理部123的周邊區的過多光線會被吸收,反而造成明顯變暗,因此,本實施例是限制寬度W
Figure 109126771-A0305-02-0010-16
1mm。藉此,一方面可有效避免光暈的產生,另一方面可避免由直下式背光模組100的外部看到吸光邊框部125。
第1圖中,直下式背光模組100更包含透明承載件150,透明承載件150設置於LED 110的上方,遮光件120設置於透明承載件150遠離LED 110的一表面152。然而,本發明不以此為限,在其他實施例中,遮光件120可設置於透明承載件150朝向LED 110的一表面151。前述「透明」係指對可見光具有高穿透率,例如,透明承載件150對於可見光的透光率可大於90%。透明承載件150係用於承載遮光件120,可依實際需求選用適當的材質,例如,透明承載件150的材質可為但不限於聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、玻璃、壓克力。在本實施例中,遮光 件120為獨立的元件,吸光邊框部125的材質為黑色黏膠,藉此,可通過吸光邊框部125將遮光件120固定於透明承載件150,然而,本發明不以為限,在其他實施例中,亦可以不同的墨水分別將光處理部123及吸光邊框部125印刷在透明承載件150上,以形成遮光件120。
請同時參照第2圖,其是第1圖中A部位的放大示意圖。如第2圖所示,遮光件120的尺寸大於LED 110的尺寸,前述「遮光件120的尺寸大於LED 110的尺寸」是指當由直下式背光模組100的上方往下俯視時,LED 110會被遮光件120完整遮蓋。藉此,當組裝直下式背光模組100時,LED 110與遮光件120在對位上的精準度要求較低,有利於提升生產效率及成品良率。較佳地,當遮光件120的一長度為L,LED 110的一長度為D,LED 110的放射角度為θ,遮光件120與LED 110的間隔距離為H,其可滿足下列條件:L
Figure 109126771-A0305-02-0011-17
D+2×H×tanθ。更佳地,其可滿足下列條件:L
Figure 109126771-A0305-02-0011-18
2D。詳細來說,如第2圖所示,遮光件120的長度等於第一長度L1、LED 110的長度及第二長度L2的總和,即L=L1+D+L2,其中L1=H×tanθ,當LED 110的中心線對齊遮光件120的中心線時,L1=L2,可推得L=D+2×H×tanθ。在其他實施例中,LED 110的中心線可些微偏離遮光件120的中心線而使L1≠L2。又或者在其他實施例中,當LED 110的發光能量較大,光暈效果更為明顯時,則可以採用更大面積的遮光件120,此時,L>D+2×H×tanθ。在本實施例中,遮光件120的形狀為圓形,LED 110的形狀為正方形,因此,L可為遮光件120的直徑,D可為LED 110的邊長。然而,本發明不以此為限,遮光件120及LED 110可依實際需求配置為其他形狀,L可為遮光件120於任一方向的長度,D可為LED 110於該任一方向的長度。
請復參照第1圖,遮光件120與LED 110的間隔距離為H,其可滿足下 列條件:3mm
Figure 109126771-A0305-02-0012-19
H
Figure 109126771-A0305-02-0012-20
0.5mm。更詳細來說,H為遮光件120的下表面121與LED 110的上表面112的間隔距離。由於LED 110在發出光線時也一併會產生高熱,為了避免LED 110的高熱導致其上方的遮光件120的材質變化,影響其透光率與反射率,所以本實施例是設計H
Figure 109126771-A0305-02-0012-21
0.5mm,可有效避免光暈的產生且可避免遮光件120受LED 110的溫度影響而損壞。另一方面,如果遮光件120與LED 110的間隔距離過遠,遮光件120就無法有效遮蔽LED 110所產生的光場,逐漸出現暗影,因此,本實施例是設計H
Figure 109126771-A0305-02-0012-22
3mm。
第1圖中,遮光件120與擴散板130的間隔距離為M,其可滿足下列條件:M
Figure 109126771-A0305-02-0012-23
3mm。更詳細來說,M為遮光件120的上表面122與擴散板130的下表面131的間隔距離。此一間隔距離M通常稱之為混光距離,決定了直下式背光模組100的主要厚度。間隔距離M愈大雖然可以提升直下式背光模組100的亮度均勻性,但是卻造成厚度增加。而本實施例藉由遮光件120的光處理部123與吸光邊框部125的設計,使LED 110上方的能量分布均勻化、不易於直下式背光模組100的外觀觀察到亮點,進而可提升直下式背光模組100的亮度均勻性,藉此能夠將間隔距離M最多縮小到3mm,達到直下式背光模組100的厚度變薄的技術效果。
第1圖中,直下式背光模組100可選擇地更包含其他光學元件,如反射片等,以提升光學性質。
請參照第4圖,其是依據本發明另一實施例的遮光件120a的平面示意圖。遮光件120a包含一光處理部123a以及至少一吸光邊框部125a,吸光邊框部125a連接於光處理部123a的一外周緣124a。光處理部123a的外周緣124a形成至少一缺口126a,缺口126a的至少一邊緣127a不設置吸光邊框部125a。詳細來說,在 本實施例中,缺口126a的數量為三個且等角度設置,吸光邊框部125a的數量為三個且等角度設置,吸光邊框部125a與缺口126a間隔設置,亦即吸光邊框部125a與缺口126a彼此交錯。藉由設置缺口126a,可控制LED的光穿透量,有利於兼顧直下式背光模組的正面輝度以及外觀需求。
請參照第5圖及第6圖,其分別是依據本發明又一實施例的遮光件120b、120c的平面示意圖,遮光件120b、120c包含一光處理部123b、123c以及至少一吸光邊框部125b、125c,吸光邊框部125b、125c連接於光處理部123b、123c的一外周緣124b、124c。光處理部123b、123c的外周緣124b、124c形成至少一缺口126b、126c,缺口126b、126c的至少一邊緣127b、127c不設置吸光邊框部125b、125c。詳細來說,遮光件120b、120c與遮光件120a的差異在於缺口126b、126c與缺口126a的形狀不同,相較於遮光件120a的缺口126a,遮光件120b的缺口126b的形狀較為狹長,相較於遮光件120b的缺口126b,遮光件120c的缺口126c的形狀更為狹長。因此,對於發光能量較低的LED而言,可以有更多靠近光處理部123b的中心區的光線,是未被光處理部123b所反射而直接從缺口126b穿透,使得光線能量分布均勻,不會有中央過暗的情形。
第4圖至第6圖中,缺口126a、126b、126c的數量皆為三個、皆實質上為矩形、且皆等角度設置,然而其僅為例示,本發明不以此為限,在其他實施例中可依實際需求調整缺口的數量、形狀及排列方式,例如,缺口的數量可僅為一個,又例如,缺口的形狀可實質上為三角形,又例如,缺口的數量可為複數個但缺口之間的角度不固定。
請參照第7圖及第8圖,第7圖是依據本發明另一實施例的直下式背光 模組100a的剖視示意圖,第8圖是第7圖中B部位的放大示意圖。相較於第1圖的直下式背光模組100a,遮光件120是設置於透明承載件150朝向LED 110的一表面151。關於直下式背光模組100a的其他細節及參數M、H、L、D、θ的定義請參照上文,在此不另贅述。
請參照第9圖,其是依據本發明一實施例的顯示裝置10的剖視示意圖。顯示裝置10包含直下式背光模組100以及顯示面板200,顯示面板200設置於直下式背光模組100的上方。直下式背光模組100用於提供顯示面板200光線,顯示面板200可為LCD面板,關於直下式背光模組100的細節請參照上文,在此不另贅述。
相較於先前技術,本發明藉由遮光件的光處理部,可避免由直下式背光模組的外觀直接觀察到LED的光點,藉由遮光件的吸光邊框部,可有效避免光暈的形成,使LED上方的能量分布均勻化、不易於直下式背光模組的外觀觀察到亮點,進而可提升直下式背光模組的亮度均勻性。
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:直下式背光模組
110:LED
111:下表面
112:上表面
120:遮光件
121:下表面
122:上表面
123:光處理部
125:吸光邊框部
130:擴散板
131:下表面
140:電路板
150:透明承載件
151,152:表面
A:部位
M:遮光件與擴散板的間隔距離
H:遮光件與LED的間隔距離

Claims (10)

  1. 一種直下式背光模組,包含:至少一發光二極體;一遮光件,設置於該發光二極體的上方且與該發光二極體對應,該遮光件的尺寸大於該發光二極體的尺寸,該遮光件包含:一光處理部,由該發光二極體發出射向該遮光件的光,其中一部分經由該光處理部透出,其中該光處理部的反射率大於透光率;以及一吸光邊框部,連接於該光處理部的一外周緣,用以吸收射向該吸光邊框部的光;以及一擴散板,設置於該遮光件的上方;其中,該光處理部的該外周緣形成一缺口,該缺口的至少一邊緣不設置該吸光邊框部;其中,該缺口的至少一邊緣是位於該光處理部內。
  2. 如請求項1所述的直下式背光模組,更包含:一透明承載件,設置於該發光二極體的上方,該遮光件設置於該透明承載件朝向該發光二極體的一表面或遠離該發光二極體的一表面。
  3. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該遮光件的形狀為圓形。
  4. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該吸光邊框部完整環繞該光處理部的該外周緣。
  5. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該光處理部的該外周緣形成的該缺口為複數個,該遮光件包含複數個吸光邊框部,該些吸光邊框部與該些缺口間隔設置。
  6. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該光處理部的該外周緣形成的該缺口為複數個,該些缺口為等角度設置。
  7. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該遮光件的一長度為L,該發光二極體的一長度為D,該發光二極體的放射角度為θ,該遮光件與該發光二極體的間隔距離為H,其滿足下列條件:L
    Figure 109126771-A0305-02-0017-24
    D+2×H×tanθ。
  8. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該吸光邊框部的寬度為W,其滿足下列條件:1mm
    Figure 109126771-A0305-02-0017-25
    W>0mm。
  9. 如請求項1所述的直下式背光模組,其中該遮光件與該發光二極體的間隔距離為H,其滿足下列條件:3mm
    Figure 109126771-A0305-02-0017-26
    H
    Figure 109126771-A0305-02-0017-27
    0.5mm。
  10. 一種顯示裝置,包含:一如請求項1至9任一項所述的直下式背光模組;以及一顯示面板,設置在該直下式背光模組的上方。
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