TWI817528B

TWI817528B - 背光模組及顯示裝置

Info

Publication number: TWI817528B
Application number: TW111119682A
Authority: TW
Inventors: 鄭鴻斌; 劉仕釩; 柯建宇; 陳瑞麟
Original assignee: 瑞儀光電股份有限公司
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-10-01
Also published as: TW202401119A; TW202338459A; WO2023178833A1

Abstract

本發明提供一種背光模組及顯示裝置，其包括導光板、多個發光元件以及框架。導光板包括第一側面、第二側面及兩第三側面。第一側面與第二側面彼此相對，第三側面彼此相對並位於第一側面與第二側面之間，且第三側面垂直於第一側面。發光元件設置於第一側面上，且發光元件所產生的光線經由第一側面進入導光板。框架包覆第二側面以及第三側面，其中框架包括開口及至少一緩衝部，發光元件設置開口中，緩衝部位於開口之一側，且與導光板相接觸。

Description

背光模組及顯示裝置

本發明有關於一種背光模組及顯示裝置，特別是指一種具有緩衝功能的背光模組及顯示裝置。

在液晶顯示(Liquid Crystal Display,LCD)裝置中，由於液晶本身不發光，LCD面板需使用背光模組提供面光源。為了降低背光模組的厚度及減少發光元件的使用數量，發展出側入式背光模組。然而，在傳統側入式背光模組中，發光元件係設置於導光板的側面，且框架會環繞導光板與發光元件，並無法對導光板提供緩衝保護，因此在背光模組進行可靠度的自由落體測試時，導光板容易產生位移，導光板的衝力全部都由發光元件承受，使得發光元件會受到導光板的位移衝擊而掉落，造成背光模組的損壞或無法符合可靠度的標準。因此，如何提升背光模組的可靠度便成為相關業者努力的目標。

根據本發明的一實施例，提供一種背光模組，其包括導光板、多個發光元件以及框架。導光板包括第一側面、第二側面及兩第三側面。第一側面與第二側面彼此相對，第三側面彼此相對並位於第一側面與第二側面之間，且第三側面垂直於第一側面。發光元件設置於導光板的第一側面上，且發光元件所產生的光線經由第一側面進入導光板。框架包覆於導光板的第二側面以及第三側面，其中框架包括開口及至少一緩衝部，發光元件設置開口中，緩衝部位於開口之一側，且與導光板相接觸。

根據本發明的另一實施例，提供一種顯示裝置，其包括上述的背光模組以及設置於背光模組上的顯示面板。

100:顯示裝置

12:導光板

12S1:第一側面

12S2:第二側面

12S3:第三側面

12S4:第四側面

12S5:出光面

14:發光元件

16:框架

16a:緩衝部

16b:主體部

16C:凹口

16S:外表面

18:電路板

1a,1b,1c,1d,1e,2,3,10:背光模組

20:緩衝件

22:反射件

24:顯示面板

C:角落

D1:第一方向

D2:第二方向

F1:衝擊力

F2:反作用力

G:間隙

OP:開口

R1,R2:區域

SP:空間

TD:俯視方向

W1,W2:寬度

第1圖為本發明第一實施例的背光模組的俯視示意圖。

第2圖為本發明第一實施例的一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。

第3圖為本發明第一實施例的另一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。

第4圖為本發明第一實施例的又一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。

第5圖為本發明第一實施例的再一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。

第6圖為本發明第二實施例的背光模組的俯視示意圖。

第7圖為本發明第三實施例的背光模組的俯視示意圖。

第8圖為本發明一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

下文結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述，且為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下文各圖式為可能為簡化的示意圖，且其中的元件可能並非按比例繪製。並且，圖式中的各元件的數量與尺寸僅為示意，並非用於限制本發明的範圍。

本揭露通篇說明書與所附的申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。本領域技術人員應理解，電子設備製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件，且本文並未意圖區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，「含有」與「包括」等詞均為開放式詞語，因此應被解釋為「含有但不限定為…」之意。

說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如「第一」、「第二」等之用詞，以修飾申請專利範圍之元件，其本身並不意含及代表所述請求元件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序，所述序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。因此，說明書中所提及的第一元件在申請專利範圍中可能被稱為第二元件。

以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前、後、底、或頂等，僅是參考圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，並非用來限制本發明。必需了解的是，為特別描述或圖示之元件可以此技術人士所熟知之各種形式存在。

此外，當元件被稱為在另一元件上或之上時，應被瞭解為所述元件是直接位於另一元件上，或是兩者之間可存在有其他的元件。相反地，當元件被稱為直接在另一個元件上時，則應被瞭解兩者之間不存在有插入的元件。

於文中，「約」、「實質上」、「大致」或「相同」的用語通常表示在一給定值的10%之內、5%之內、3%之內、2%之內、1%之內、或0.5%之內的範圍。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「實質上」、「大致」或「相同」的情況下，仍可隱含「約」、「實質上」、「大致」或「相同」的含義。

請參考第1圖，其為本發明第一實施例的背光模組的俯視示意圖。如第1圖所示，本實施例所提供的背光模組1a可包括導光板12、多個發光元件14以及框架16。為了清楚的緣故，第1圖的背光模組1a僅顯示導光板12、發光元件14與框架16，而省略其他元件，但本發明不以此為限。舉例來說，背光模組1a可另包括背板、光學膜及/或其他合適的元件。

如第1圖所示，從背光模組1a的俯視方向TD觀看，導光板12可包括第一側面12S1、第二側面12S2以及兩第三側面12S3，其中第一側面12S1與第二側面12S2彼此相對，兩第三側面12S3彼此相對並位於第一側面12S1與第二側面12S2之間，且第三側面12S3可垂直於第一側面12S1。舉例來說，從俯視方向TD觀看，第一側面12S1與第二側面12S2可沿著第一方向D1延伸，第三側面12S3可沿著第二方向D2延伸。第二方向D2可例如垂直於第一方向D1。在一些實施例中，第一側面12S1、第二側面12S2及第三側面12S3可例如約略平行於俯視方向TD。在一些實施例中，導光板12的材料可例如包括聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)、玻璃或其他合適的材料。

如第1圖所示，框架16可包覆於導光板12的第二側面12S2以及第三側面12S3，且框架16可包括開口OP及至少一緩衝部16a。發光元件14可設置於開口OP中，並且緩衝部16a位於開口OP之一側並與導光板12相接觸。值得說明的是，透過緩衝部16a與導光板12的接觸，在進行自由落體測試時導光板12向下的衝擊力F1可被緩衝部16a吸收，並不會完全由發光元件14獨自承受而降低對發光元件14的影響，從而可減少發光元件14發生位移、脫落或掉落的風險。

如此一來，就不需要再加裝其他部材，只要利用該框架16的緩衝部16a即可對該導光板12產生緩衝效果。可以滿足面板異形或大圓弧角之設計，可應用於窄邊框、異形、大圓弧角外觀及發光元件14拉力強度不足的產品。

相較於習知技術是將發光元件設置在框架與導光板之間，導光板朝向發光元件的衝力是直接由發光元件承受，造成發光元件原本的排列共線性(發光元件14可能因製程誤差而無法在第一方向D1排列整齊)容易喪失，無法保持良好的排列直線形態。在本實施例之中，該緩衝部16a未設置於該多個發光元件14背向該導光板12的一側，且該緩衝部16a未與該多個發光元件14接觸。因此，該緩衝部16a不是位於發光元件14的後側並予以接觸，發光元件14就沒有被夾持在框架16與導光板12之間，當導光板12的衝力是朝向發光元件14時，仍是由該緩衝部16a所承受吸收，並不易影響到發光元件14原本的排列共線性。

除此之外，在本實施例中，導光板12可另包含至少一第四側面12S4，連接於第一側面12S1與兩第三側面12S3的其中一者之間，其中第四側面12S4可不平行於第一側面12S1與第三側面12S3。從俯視方向TD觀看，第四側面12S4可例如為弧形或其他不平行於第一方向D1與第二方向D2的形狀。如第1圖所示，從俯視方向TD觀看，第四側面12S4上的一點的切線可隨著所述點與第一側面12S1和第三側面12S3的距離越近而與第一側面12S1和第三側面12S3的夾角越小，但不限於此。

在第1圖中，導光板12可例如包括兩個第四側面12S4，且每個第四側面12S4可連接於第一側面12S1與對應的第三側面12S3之間。舉例來說，第一側面12S1、第四側面12S4中的一個、第三側面12S3中的一個、第二側面12S2、第三側面12S3中的另一個及第四側面12S4中的另一個可依序連接並環繞整個導光板12。

如第1圖所示，發光元件14可設置於導光板12的第一側面12S1上，且發光元件14所產生的光線可經由第一側面12S1進入導光板12。舉例來說，發光元件14可沿著第一側面12S1並排設置，且每個發光元件14的出光面可面向第一側面12S1，使得發光元件14的光線可直接射向第一側面12S1。發光元件14可例如包括發光二極體晶片、發光二極體封裝件或其他合適的發光元件。

在本實施例中，背光模組1a可例如另包括電路板18，且發光元件14可設置於電路板18上，使得電路板18可提供用以控制發光元件14的訊號。在本實施例中，至少一發光元件14可與第一側面12S1相接觸，換言之，可在發光元件14的出光面與導光板12的第一側面12S1相接觸的情況下，將發光元件14與導光板12組裝在一起，使得至少一發光元件14的出光面與第一側面12S1之間的間距可為0，以提升發光元件14所產生的光線的利用率，但本發明不以此為限。在第1圖的實施例中，所有的發光元件14的出光面可與第一側面12S1相接觸，但不限於此。在一些實施例中，發光元件14在第一方向D1的排列可能因製程誤差而無法使發光元件14的出光面排列在平行於第一方向D1的同一平面上，例如兩相鄰發光元件14的出光面的平面在第二方向D2上有0.1mm的誤差範圍時，因此可能會有部分發光元件14的出光面不與第一側面12S1相接觸。在一些實施例中，依據所應用的顯示裝置(例如第8圖所示的顯示裝置100)的尺寸，例如電視等大尺寸的顯示裝置，當發光元件14需具有大功率時，所有發光元件14也可不與第一側面12S1相接觸，而是留下一個間隙，以避免發光元件14的功率太強，直接接觸導光板12時可能會將導光板12融化受損，但不限於此。

進一步來說，導光板12還可包括彼此相對的出光面12S5及背面(圖未示)，且出光面12S5與背面可連接第一側面12S1、第二側面12S2、第三側面12S3及第四側面12S4。進入導光板12的光線可透過導光板12的導引約略均勻地從出光面12S5射出，從而可形成面光源，並可作為對應的顯示面板(例如第8圖所示的顯示面板24)的光源。出光面12S5的法線方向可例如相同於背光模組1a的俯視方向TD。在一些實施例中，導光板12可例如以背面面對背板的方式設置並固定於背板上。

再者，緩衝部16a的數量可例如與第四側面12S4的數量相同。在本實施例中，框架16可例如包括兩個朝其內側彎曲延伸的緩衝部16a，分別與對應的第四側面12S4接觸。在一些實施例中，緩衝部16a可以第二方向D2為對稱軸彼此對稱，且第四側面12S4也可以第二方向D2為對稱軸彼此對稱，但不限於此。

以其中一個緩衝部16a與其對應的第四側面12S4為例，緩衝部16a可與導光板12的第四側面12S4相接觸，但不與第一側面12S1相接觸。舉例來說，從背光模組1a的俯視方向TD觀看，緩衝部16a的面向導光板12的表面可與第四側面12S4的形狀類似，例如為弧形或其他與第四側面12S4搭配的形狀，使得緩衝部16a面對第四側面12S4的表面可與第四側面12S4可形成部分密合，以助於降低導光板12在自由落體測試時所產生的衝擊力F1。本實施例的緩衝部16a對衝擊力F1所產生的反作用力F2可減緩衝擊力F1對發光元件14的影響。在一些實施例中，緩衝部16a可與導光板12的第四側面12S4的間距可例如為約0至0.15毫米(mm)。

值得一提的是，由於與緩衝部16a接觸的第四側面12S4不平行於第一側面12S1與第三側面12S3，因此緩衝部16a在承受沿著第二方向D2的衝擊力F1時可產生沿著不同於第二方向D2的方向的反作用力F2，以分散衝擊。舉例來說，反作用力F2的方向可不同於第一方向D1與第二方向D2。在本實施例中，兩個緩衝部16a可針對衝擊力F1分散形成兩個反作用力F2，其除了可具有用以抵抗衝擊力F1的部分之外，還可分別具有沿著第一方向D1及與第一方向D1相反方向的部分，但不限於此。

此外，由於兩個緩衝部16a可朝向框架16面對導光板12的內表面延伸，因此由兩個緩衝部16a所形成的開口OP在第一方向D1上的寬度可小於導光板12在第一方向D1上的最大寬度。儘管因組裝的誤差而可能僅有一個緩衝部16a與導光板12相接觸，但當導光板12因自由落體測試而產生沿著衝擊力F1的方向偏移時，導光板12可同時與兩個緩衝部16a相接觸，從而可分散衝擊力F1，分別由兩側的該些緩衝部16a協助承受吸收，又因為該些緩衝部16a呈現對稱，因此還有將該導光板12置中歸位的效果。

如第1圖所示，本實施例中的框架16的開口OP可完全曝露出第一側面12S1，使得框架16不與第一側面12S1相接觸，因此在進行自由落體測試時，框架16不會從第一側面12S1受到衝擊力F1。導光板12在俯視方向TD上的厚度可例如小於0.4毫米(mm)，在此情況下，由於緩衝部16a不與第一側面12S1相接觸，因此在進行自由落體測試時導光板12的角落可免於直接受到沿著第二方向D2的反作用力F2衝擊，從而可降低破裂。也就是說，以本實施例為例，該導光板12是具有四個圓弧角的異形四邊形，其第四側面12S4與緩衝部16a的數量皆為兩個。因此，該些第四側面12S4可以分別抵觸該框架16的該些緩衝部16a，可有效減少該導光板12的衝力，由該框架16的兩側協助承受吸收，避免發光元件14脫落或產生傾角或仰角。

在一些實施例中，第四側面12S4可未顯露在開口OP，使得緩衝部16a可覆蓋第四側面12S4，但不限於此。

進一步而言，緩衝部16a並未設置於發光元件14背向導光板12的一側，且緩衝部16a未與發光元件14接觸。換言之，發光元件14於背向導光板12的後方形成有一空間SP，框架16(包括緩衝部16a或其他部分)未與發光元件14接觸，且位於空間SP以外。如此，發光元件14就沒有被夾持在框架16與導光板12之間，在進行自由落體測試時，導光板12的衝擊力F1雖然仍是朝向發光元件14，但卻是由該緩衝部16a所承受吸收，不會透過發光元件14傳遞到框架16，從而可降低發光元件14的損壞機會，並不易影響到發光元件14原本的排列共線性。並且，由於框架16不需設置於空間SP中，因此有利於降低所應用的顯示裝置的邊框寬度。

此外，如第1圖所示，框架16還可包括一主體部16b，設置於導光板12的第二側面12S2以及第三側面12S3。並且，主體部16b可與導光板12的第二側面12S2以及第三側面12S3的至少其中一者分隔一間隙G，使得導光板12能有熱漲冷縮的緩衝空間，而不會擠壓框架16。間隙G可例如為約0.3mm到0.5mm。舉例來說，主體部16b可由三個分別對應第二側面12S2以及第三側面12S3設置的條狀部連接而成，使得條狀部的其中一者的內表面(即面對第二側面12S2以及第三側面12S3中對應的一者的表面)可與第二側面12S2以及第三側面12S3中對應的一者分隔間隙G。在一些實施例中，框架16的材料可例如包括聚碳酸酯(polycarbonate,PC)或其他合適的材料。

請參考第2圖，其為本發明第一實施例的一變化實施例的背光模組的俯視示意圖，其中第2圖顯示出背光模組1b對應第1圖的區域R1與區域R2結構的放大示意圖。如第2圖所示，在本變化實施例所提供的背光模組1b中，緩衝部16a對應開口OP的側面在第二方向D2上的寬度W1可縮小，例如小於電路板18在第二方向D2上的寬度W2。本變化實施例的背光模組1b的其他部分可參考上述實施例，在此不多贅述。

請參考第3圖，其為本發明第一實施例的另一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。如第3圖所示，在本變化實施例所提供的背光模組1c中，框架16的緩衝部16a於其外表面16S可具有至少一凹口16C，使得緩衝部16a利用凹口16C來產生一個空間，可在受到衝擊力時讓緩衝部16a具有擠壓變形的能力，從而達到減緩衝擊力的效果。較佳的，凹口16C可例如為條狀，並沿著第一方向D1延伸(也就是橫向延伸)，因此，緩衝部16a受到朝向發光元件14的衝擊力F1時(也就是縱向衝擊)，位於條狀凹口16C上下兩側的部分具有承受衝擊範圍更大的相互擠壓的空間，從而達到更為減緩衝擊力的效果。在一些實施例中，當框架16包括兩個緩衝部16a時，至少一個緩衝部16a可具有凹口16C。本變化實施例的背光模組1c的其他部分可參考上述實施例，在此不多贅述。

請參考下表1，其列出傳統背光模組、第2圖的背光模組1b以及第3圖的背光模組1c的發光元件在與導光板分離時的拉力值，其中傳統背光模組可例如指框架環繞導光板與發光元件的結構。

從表1可發現，透過上述緩衝部16a的設計，第2圖的背光模組1b以及第3圖的背光模組1c的拉力值均大於傳統背光模組的拉力值，因此可明顯地降低發光元件14在自由落體測試時產生掉落。並且，隨著發光元件14的尺寸越來越小，發光元件14與電路板18之間的接合力也會下降，在此情況下，緩衝部16a的設計可更有助於降低發光元件14掉落的風險。

請參考第4圖，其為本發明第一實施例的又一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。如第4圖所示，本變化實施例所提供的背光模組1d與第3圖的背光模組1c的差異在於，背光模組1d可另包括至少一緩衝件20，設置於凹口16C中。緩衝件20可例如包括彈性材料，因此當框架16在受到衝擊力時，緩衝件20可提供緩衝效果，以降低導光板12的衝擊力。在一些實施例中，緩衝件20的數量可與凹口16C的數量相同，因此當凹口16C的數量為多個時，緩衝件20的數量也為多個，且分別設置於對應的凹口16C中。本變化實施例的背光模組1d的其他部分可參考上述實施例，在此不多贅述。由於增加了緩衝件20，比起第3圖的只有凹口16C的單純設計，第4圖的設計架構可以利用緩衝件20的彈性材料特性來提高緩衝效果，再者，也能利用緩衝件20的彈性係數的高低，來對應調整緩衝部16a的緩衝能力。

請參考第5圖，其為本發明第一實施例的再一變化實施例的背光模組的俯視示意圖。如第5圖所示，本變化實施例所提供的背光模組1e與第2圖的背光模組1b的差異在於，背光模組1e可另包括一反射件22，設置於緩衝部16a面對第四側面12S4的表面。反射件22可用以反射光線，以提升導光板12的出光面鄰近緩衝部16a的部分的出光量，可藉以改善此區域因為發光元件14的光線不易進入而產生的暗區問題，從而改善出光均勻度。反射件22可例如包括金屬或其他適合的反射膜層。在一些實施例中，反射件22的數量可與緩衝件20的數量相同，但不限於此。本變化實施例的背光模組1e的其他部分可參考上述實施例，在此不多贅述。

請參考第6圖，其為本發明第二實施例的背光模組的俯視示意圖。如第6圖所示，本實施例所提供的背光模組2與第1圖的背光模組1a的差異在於，從俯視方向TD上觀看，緩衝部16a的面向導光板12的表面為斜直線。舉例來說，導光板12的第四側面12S4也可為斜直線。本實施例的背光模組2的其他部分可參考上述實施例，在此不多贅述。無論是第1圖的弧形緩衝部16a或第6圖的斜直線緩衝部16a，都可以讓該框架16形成向內彎的設計。當該導光板12朝向發光元件14位移時，會一直移動直至其兩側都碰到該框架16為止，又因為該些緩衝部16a呈現對稱，因此，即使導光板12在初始組裝位置有點偏位，該導光板12產生位移時會被居中定位並且很大機會不會只有單側受力，而且該些緩衝部16a反饋給該導光板12的反作用力也會因為角度分力而下降。如此一來，當進行自由落體測試時，該導光板12位移時所造成的衝力會由兩側的該些緩衝部16a協助承受吸收，又還有將該導光板12置中歸位的效果。

請參考第7圖，其為本發明第三實施例的背光模組的俯視示意圖。如第7圖所示，本實施例所提供的背光模組3與上述實施例的背光模組的差異在於，導光板12可不包括第四側面，使得第三側面12S3可直接與第一側面12S1連接，以形成直角角落C，其中，框架16對應直角角落C的內表面可為直角表面，且緩衝部16a面對第一側面12S1的表面為平面。在本實施例中，由於該框架16為不包括第四側面的非封閉型框架，即使該導光板12是具有四個直角的一般四邊形的態樣，該第一側面12S1的至少一個角落會抵觸該框架16的該緩衝部16a，可有效減少該導光板12的衝力，避免發光元件14脫落或產生傾角或仰角。

請參考第8圖，其為本發明一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。如第8圖所示，本實施例所提供的顯示裝置100可包括背光模組10以及顯示面板24，且顯示面板24可設置於背光模組10上。背光模組10用於提供顯示面板24光線，顯示面板24可為非自發光顯示面板，例如LCD面板或其他合適的面板。背光模組10可適用上述任一實施例的背光模組，因此在此不多贅述。

綜上所述，在本發明的背光模組中，透過在框架中設置開口以及朝內延伸的緩衝部，可在自由落體測試時明顯減緩導光板的衝擊力，從而可降低或避免發光元件掉落，以提升背光模組的可靠度。尤其是厚度越薄的導光板，其強度會越弱，因此，就越需要在框架中設置開口以及朝內延伸的緩衝部，以增加緩衝效果。

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。