TWI356205B - Backlight module and application thereof - Google Patents

Description

1356205 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種背光模組及其應用，且特別是有 關於可改變光線在導光板中偏折情形之背光模組及其在顯 • 示裝置上的應用。 【先前技術】 隨著資訊、通信產業不斷地推陳出新，帶動了液晶顯 • 示器（Liquid Crystal Display ; LCD)市場的蓬勃發展。液晶 顯不器具有高晝質、體積小、重量輕、低驅動電壓及低消 耗功率等優點，因此被廣泛應用於個人數位助理（Pers〇nal

Digital Assistant ; PDA)、行動電話、攝錄放影機、筆記型 電腦、桌上型顯示器、車用顯示器、及投影電視等消費性 通訊或電子產品。加上積體電路（Integrated Circuit; IC)產 業與液晶顯示器製造技術的突飛猛進，這些消費性通訊或 電子產品亦朝向輕、薄、短、小的趨勢發展。尤其是在電 # 腦產品方面，除了高性能、高速度之桌上型電腦外，攜帶 方便的筆記型電腦更是受到極大的注意與重視。 目刖市場上常見之液晶顯示器大部分為背光型液晶顯 • 示器，廷類的液晶顯示器一般主要係由前端之液晶顯示面 板以及後端之背光模組所組成。因此，背光模組為液晶顯 不器中相虽關鍵之零組件之一。背光模組可依照光源入射 位置的不同分成側光式入光（Edge Lighting)與直下式入光 (Bottom Lighting)兩種，通常係運用於各種資訊、通訊、 消費產品之中，藉以提供上述液晶顯示器的一個面光源。 5 請參照第1A圖，其繪示依照習知技術一種侧光式背光 模組的俯視示意圖。習知的側光式背光模組9丨〇係藉由導 光板911導入側向光源912,並通過不同光學目的之光學膜 片（未繪示）加以反射與折射，形成輝度均勻的面光源後射 出。然而，當侧光式背光模組91〇的側向光源912為複數 個點光源[例如發光二極體（Light Emitting Di〇de; LED)] 時，由於在此些點光源之間具有光線未照射到的地方因 而形成複數個三角形暗帶913,影響背光效果，並減少顯示 可視區（Viewable Area)901的面積。 請參照第1B圖，其繪示依照習知技術另一種側光式背 光模組的局部側視示意圖。當背光模組92〇的側向光源Μ] 例如為冷陰極燈管（Cold Cathode Flu_cent Lamp ; CCFL) 時，由於光線係以特定角度入射於導光板921中，因而至 少需特定距離d來出光或反射光線，亦導致可視區的面積 受到限縮。 【發明内容】 因此本發明之一方面係在於提供一種背光模組及其應 用’藉以㈣光折射區來改變光線的偏折情形，以擴大光 線的照射範圍，因而可減少背光模組的三角暗帶情形，增 加可視區面積。 本發明之又-方面係在於提供—種背光模組及其應 用藉以縮短光線在導光板中出光或形成反射的距離，擴 大顯示可視區的面積。 本發月之又一方面係在於提供一種背光模組及其應 用’藉以集中光線的照射範圍，而達到不同的光學效果。 根據本發明之實施例，本發明之背光模组至少包含有 光源和導光板。導光板係設置於光源的___側，#中導光板 至少包含有出光面、光反射面、光折射區及出光區。出光 面係形成於導光板的正面，光反射面係相對於出光面，光 折射區係形成於導光板之—侧，並靠近於光源，出光區係 形成於光折射區之一側，並相對於光源，用以導引光線射 出’其中該光折射區的光折射率係不同於該出光區的光折 射率。 又，根據本發明之實施例，本發明之背光模組可應用 於液晶顯示裝置中。 因此，本發明之背光模組可藉由光折射區來改變光線 的偏折情形，以達到不同的光學效果，並可減少背光模組 中的三角暗帶情形。且可縮短光線在導光板中出光或形成 反射的距離’擴大顯示可視區的面積。 【實施方式】 s月參照第2圖’其繪示依照本發明之第一實施例之背 光模組與液晶顯示模組的剖面示意圖。本實施例背光模組 100可組合一液晶顯示模組2〇〇，用以作為液晶顯示器 (Liquid Crystal Display ; LCD)的側光式背光模組。背光模 組1〇〇包含有殼體11〇、光源12〇、導光板13〇、反射板140 及光學膜片組150。殼體11〇係用以裝設光源12〇、導光板 130及反射板140。光源12〇係設置於殼體110之一側，用 以側向發光至導光板130，並由導光板13〇來導引發光。反 1356205 ' 射板140設置於導光板130的下方，用以反射發光。光學 - 膜片組150設置於導光板130的上方，以進行不同目的之 光學改善動作。 如第2圖所示’本實施例之殼體11〇具有光出射口 m 和腔室112。光出射口 ηι係用以出光，在本實施例中，殼 ， 體110可形成密閉結構之燈罩，用以避免光線從光出射口 111以外的部分洩漏出去，其中殼體11〇係由不透光材質所 裝成’例如’塑化材料、金屬材料或上述材料之組合。腔 鲁 室112係形成於導光板13 0的一側，用以容置光源120，腔 至112的内側側壁112a可塗佈有光反射材質，例如金、銀、 鋁或上述材質之組合，用以使一部分未射入導光板13〇的. 入射光可再反射至導光板130之中。其中，本實施例之光 源120例如為：冷陰極燈管（cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL)熱陰極燈管（Hot Cathode FlU0rescent Lamp ; HCFL)或發光二極體（Light Emitting Diode ; LED)。 如第2圖所示’請參照第2圖至第4圖，第3圖係繪 • 示依照本發明之第一實施例之背光模組的局部俯視示意 圖，第4圖係繪示依照本發明之第一實施例之背光模組^ 俯視示意圖。本實施例之導光板130係設置於光源12〇的 ' 一側，以導引出光，導光板130例如係利用射出成型的方 式來製成平板形結構或楔形板結構，其材質例如為聚甲基 丙烯酸甲脂（PMMA)。導光板130包含有出光面131、光二 射面132、至少一光折射區133、出光區134及入光面135。 丨光面m錄於導光板13G的正面，且對應於殼體ιι〇 的光出射口 111，以使光線發出。出光面131的表面可選擇 8 1356205

的照射範® ’而達到不㈣光學效果D 错at第2圖所不’本實施例之導光板130可設有導光結 '不)於光反射® 132 1，藉以反射導引由光源12〇 所發出的光線可由出光面131來射出，較佳為正向射出（正 向出光）。導光板13〇的導光結構例如係呈連續性的v形結 構亦即V-Cut結構（例如係利用射出成型或微切削成型 的方式來形成）、霧面結構(例如係利用噴吵處理來形成）、 散射點結構（例如係利用網板印刷或一體成型來形成），藉以 導引由光折射區133進入出光區134的光線可充分地由出 光面131來射出。 值得注意的是，導光板130之出光面131亦可具有霧 面處理或散射點設計，藉以均勻化導光板13〇的出光，減 少出光不均（MUra)的現象。 再者’當導光板130為楔形板結構時，導光板13〇可 選擇未設置導光結構，而係藉由導光板130的楔形板結構 來形成具有斜面角度的光反射面132,以反射光線由出光面 131射出。 如第2圖所示，本實施例之反射板140較佳可對應於 光反射面132的形狀，以密合地設置於導光板13〇的下方， 用以使入射至光反射面132的光線形成全反射。值得注意 的是’導光板130的光反射面132亦可塗佈具有高反射率 的材料，例如金屬材料，以反射入射光線，藉以進—步取 代設置反射板140。 如第2圖所示，本實施例之光學膜片組150例如為： 擴散片、棱鏡片、逆稜鏡片（Turning Prism Sheet)、増亮膜 1356205 . 的背光量’而可適用於大尺寸之背光模組1〇〇，並可藉由光 折射區133c來改變光線在出光區134中的入射情形。 請參照第7圖，其繪示依照本發明之第四實施例之背 光模組的局部俯視示意圖。以下僅就本實施例與第一實施 例間之相異處進行說明，而其相似處則在此不再贅述。相 較於第一實施例，第四實施例之導光板130d設有複數個光 折射區133d，且此些光折射區133d的光折射率 係相互不同’且不同於出光區134的光折射率η丨例如： Μ ' 1.2及1.3，藉以漸進地改變光線的偏折情形，以擴大 或集中光線在出光區134中的照射範圍。 由上述本發明的實施例可知，本發明之背光模組及其 應用可藉由光折射區|改變光線的偏折㈣，以擴大或集 中光線在出光區中的照射範圍，達到不同的光學效果（例如 減少三角暗帶情形）。 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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 圍内’當可作各種之更動與㈣，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 △為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1Α圖係依照習知技術一種側光式背光模組的俯視 示意圖。 第1Β圖係依照習知技術另一種側光式背光模組的局 12 1356205 200 ： 液 晶顯示模組 901 ： 可視區 910 ： 背 光模組 911 ： 導 光板 912 ： 側 向光源 913 : 二 角形暗帶 920 ： 背 光模組 921 : 導 光板 922 ： 側 向光源

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： h 一種背光模組，至少包含： 至少一光源；以及 導光；& ’ &置於該光源的—側’其中該導光板至少 包含： 一出光面，形成於該導光板的正面； 一光反射面，相對於該出光面； 至少一光折㈣，形成於該導光板之一側，並靠 近於該光源；以及 = 出光區，形成於該光折射區之一侧，並相對於 該光源’用以導引^線射出，其中該光折射區的光折 射率係不同於該出光區的光折射率。 2·如申請專利範圍第丨項所述之背光模組，其中該光 折射區的光❹率係㈣小於該出光區的光折射率。 3·如申凊專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光 折射區的光折射率係實質小於i 4。 4. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中該光 折射區的光折射率係實質介於1.4與1之間。 5. 如申明專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光 15 1356205 折射區的光折射率係實質大於該出光區的光折射率。 如_ «月專利範圍第5項所述之背光模組，其中該光 折射區的光折射率係實質大於14。 、 、7•如“專利範圍第】項所述之背光模組，其中該導 光板至v包含複數個光折射區，該些光折射區的光折射率 係相互不同’且不同於出光㈣光折射率。 8.如中6*f專利範圍第i項所述之背光模組，其中該光 折射區係利用射出成型的方式來形成於該導光板的一側。 如申明專利範圍第1項所述之背光模組，其中該導 光板係呈平板形結構0 10·如令請專利範圍帛！項所述之背光模組，其中該 導光板係呈楔形板結構。 比如申請專利範圍_丨項所述之背光模組，其中該 背光模組包含至少二光源和至少二個光折射區，該些光源 係刀別^置於該導光板的兩側，該些光折射區係分別形成 於該導光板的兩側，且位於該光.源與該出光區之間。 12·如申請專利範圍帛i項所述之背光模組，其中該 導光板更至少包含： 16 〜入光面，形成於該光折射區之另一側，用以使該光 〜之發光可由 該入光面來進入該光折射區。 13.如申請專利範園第12項所述之背光模组，其中該 光面具有V形結構（V_Cut)、S形波浪結構或表面粗糙化 處理。 ’如申s奮專利範圍第1項所述之背光模組，其中更 至少包含： —鼓體，用以裝設該光源和該導光板。 ± I5.如申請專利範圍第14項所述之背光模組.，其中該 殼體的—内側側壁塗佈有一高反射率材質，以反射光線來 正向出光。 _ I6.如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該 同反射率材質係選自由金、冑、紹及上述材質之組合所組 成的一族群。 17.如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該 殼體的材質係選自由塑化材料、金屬材料及上述材料之任 意組合所組成的一族群。 如中sf專利範圍第i項所述之背光模組，其中更 17 1356205 一反射板，設置於該導光板的下方，用以反射發光。 19. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中更 至少包含： 一光學膜片組，設置於該導光板的上方。 20. 如申請專利範圍第19項所述之背光模組，其中該 光學膜片組係選自由擴散片、稜鏡片、逆棱鏡片（Turning Prism Sheet)、增亮膜（Brightness Enhancement Film ; BEF)、反射 式增亮膜（Dual Brightness Enhancement .Film ; DBEF)、非多 層膜式反射偏光片（Diffused Reflective Polarizer Film ; DRPF)及上述之任意組合所組成的一族群。 21. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 光源係選自由冷陰極燈管（Cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL)熱陰極燈管（Hot Cathode Fluorescent Lamp ; HCFL)及發光二極體（Light Emitting Diode ; LED)所組成之 一族群。 22. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 導光板更至少包含： 複數個導光結構，形成於該光反射面上。 23. 如申請專利範圍第22項所述之背光模組，其中每 一該些導光結構係呈V形結構（V-Cut)。 18 1356205 ’如申凊專利範圍第23項所述之背光模組，其中該 些導光結構係利用射出成型或微切削成型的方式來形成。 25. 如申請專利範圍第22項所述之背光模組，其中該 些導光結構係呈霧面結構。 26. 如申請專利範圍第22項所述之背光模組，其中該 些導光結構係呈散射點結構。 27. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 光反射面具有霧化處理或散射點設計。 “ 28·如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 光反射面塗佈一高反射率材料，以反射光線。 29. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 出光面設有複數個稜形突出結構。 30. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該 出光面設有複數個半圓形突出結構。 3 1. —種液晶顯示裝置，至少包括： —液晶顯示模、纟且；以及 一背光模組，絚裝於該液晶顯示模组，其中該背先模 1356205 . • 組至少包括： - 至少一光源；以及 一導光板’設置於該光源的一側，其中該導光板 至少包含： 一出光面’形成於該導光板的正面； 一光反射面，相對於該出光面； 至'少一光折射區，形成於該導光板之一側， 並靠近於該光源；以及 • 一出光區’形成於該光折射區之一側，並相 對於該光源’用以導引光線射出，其中該光折射 區的光折射率係不同於該出光區的光折射率。 32.如申請專利範圍第3丨項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區的光折射率係實質小於該出光區的光折射 率〇 • 33.如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區的光折射率係實質小於1 ·4。 34.如申請專利範圍第33項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區的光折射率係實質介於1.4與1之間。 — 35.如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區的光折射率係實質大於該出光區的光折射 率。 20 1356205 " 36_如申請專利範圍第％項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區的光折射率係.實質大於1.4。 37.如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 t該導光板至少包含複數個光折射區，該些光折射區的光 折射率係相互不同，且不同於出光區的光折射率。 籲 38·如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該光折射區係利用射出成型的方式來形成於該導光板的 一側。 39.如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該導光板係呈平板形結構。 4〇.如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 • 中該導光板係呈楔形板結構。 41. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該背光模組包含至少二光源和至少二個光折射區，該些 光源係分別設置於該導光板的兩側，該些光折射區係分別 形成於該導光板的兩側，且位於該光源與該出光區之間。 42. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該導光板更至少包含： 21 1356205 . 一入光面’形成於該光折射區之另一側，用以使該光 源之發光可由該入光面來進入該光折射區。 43. 如申請專利範圍第42項所述之液晶顯示裝置其 中該入光面具有V形結構（ν-Cut) ' S形波浪結構或表面粗 糙化處理。 44. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 φ 中更至少包含： 一破體，用以裝設該光源和該導光板。 45. 如申請專利範圍第44項所述之液晶顯示裝置，其 t該殼體的-内側側壁塗佈有—高反射率材質，以反射光 線來正向出光。 46·如申請專利範圍第45項所述之液晶顯示裝置，其 • 巾該高反射率材質係選自由金、銀'鋁及上述材質之組合 所組成的一族群。 47.如申請專利範圍第44項所述之液晶顯示裝置，其 中該a又體的材質係選自由塑化材料、金屬材料及上述材料 之任意組合所組成的_族群。 48· *中請專利範圍帛3 1項所述之液晶顯示裝置，其 中更至少包含： 22 1356205 一反射板，設置於該導光板的下方，用以反射發光。 49. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中更至少包含： 一光學膜片組，設置於該導光板的上方。 50. 如申請專利範圍第49項所述之液晶顯示裝置，其 中該光學膜片組係選自由擴散片、稜鏡片、逆稜鏡片（Turning Prism Sheet) ' 增亮膜（Brightness Enhancement Film ; BEF)、 反射式增亮膜（Dual Brightness Enhancement Film ; DBEF)、 非多層膜式反射偏光片（Diffused Reflective Polarizer Film ; DRPF)及上述之任意組合所組成的一族群。 51. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該光源係選自由冷陰極燈管（Cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL)熱陰極燈管（Hot Cathode Fluorescent Lamp ; HCFL)及發光二極體（Light Emitting .Diode ; LED)所組成之 一族群。 52. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該導光板更至少包含： 複數個導光結構，形成於該光反射面上。 53. 如申請專利範圍第52項所述之液晶顯示裝置，其 中每一該些導光結構係呈V形結構（V-Cut)。 23 1356205 1 54.如申請專利範圍第53項所述之液晶顯示裝置，其 中該些導光結構係利用射出成型或微切削成型的方式來形 成。 55.如申請專利範圍第52項所述之液晶顯示裝置，其 中該些導光結構係呈霧面結構。 • 56.如申請專利範圍第52項所述之液晶顯示裝置，其 中該些導光結構係呈散射點結構。 57. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該光反射面具有霧化處理或散射點設計。 58. 如申請專利範圍第η項所述之液晶顯示裝置，其 中該光反射面塗佈一高反射率材料，以反射光線。 59. 如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該出光面設有複數個稜形突出結構。 6〇·如申請專利範圍第31項所述之液晶顯示裝置，其 中該出光面設有複數個半圓形突出結構。 24 1356205 . 2011年9月20曰修正替換頁

   又有複數個大出結構（未繪示），例如稜形或半圓形，藉以進 一步修正光線的方向，而增加聚光效果。光反射© U2係 位於導光板130的底面，且相對於出光面131。光折射區 。係形成於V光板130之一側，並靠近於光源12〇，光折 射區133例如係以射出成型或灌接的方式來形成。出光區 134係形成於光折射區133之—側，並相對於光源⑽，用 以導引光線射出。入光面135係形成於光折射區133之另 側，其鄰接於殼體11〇的光出射口 lu，用以使光源 之發光可由入光面135來進入光折射區133,入光面I% 可具有例如：V形結構(v_Cut)、3形波浪結構或表面粗縫 化處理（未繪示），藉以提升光線的入射效率和光耦合效率。 其中出光區134的光折射率ηι係不同於光折射區133的光 折射率〜，藉以偏折光線入射至出光區134的方向。

   如第3圖和第4圖所示，在本實施例中，光源12〇例 如為複數個點光源（例如為發光二極體），其排列設置於導光 板130的一侧，一般光源120與導光板13〇之間具有空氣 介質（亦即光折射率為1)，而出光區134的光折射率…例如 為1.4。此時，光折射區133的光折射率h可例如小於出 光區134的光折射率ηι，較佳為實質介於1與1 4之間， 且接近1(例如1.1) »因此，當光源120的光線入射至導光 板130時’光線可在進入出光區134後進一步朝橫向偏折， 因而擴大光線在出光區134中的照射範圍，進而減少此此 點光源之間的三角暗帶13 6情形’增加顯示可視區的面積 值得注意的是，光折射區133的光折射率〜亦可大於 出光區134的光折射率n〗，藉以集中光線在出光區丨34中 9 1356205 2011年9月20日修正替換頁 (Brightness Enhancement Film ; BEF)、反射式增亮膜（Dual Brightness Enhancement Film ; DBEF)、非多層膜式反射偏 光片（Diffused Reflective Polarizer Film ; DRPF)或上述之任 意組合，.其設置於導光板130的上方，用以使由導光板ι3〇 的出光可再進行不同目的之光學改善動作。

   因此’當本實施例之背光模組1〇〇提供背光源時，由 光源120所發出的光線可藉由導光板13〇的光折射區133 來改變光線在出光區134中的入射情形，並可擴大光線在 出光區134令的照射範圍，因而可減少背光模組丨〇〇的三 角暗帶136情形’而增加顯示可視區的面積。

   明參照第5圖，其繪示依照本發明之第二實施例之背 光模組的局部剖面示意圖。以下僅就本實施例與第一實施 例間之相異處進行說明，而其相似處則在此不再贅述。相 較於第一實施例，第二實施例之光源12叻例如為冷陰極燈 管，此時，光源120b的光線可在進入出光區134後進一步 朝縱向偏折，因而縮短光線在導光板13〇中出光或形成反 射的距離山’亦即擴大顯示可視區的面積。因此，導光板 130可藉由光折射區133來擴大可視區面積。 明參照第6圖，其繪示依照本發明之第三實施例之背 光模組的局部剖面示意圖。以下僅就本實施例與第一實施 例間之相異處進行說明，而其相似處則在此不再贅述。相 較於第一實施例，第三實施例之背光模組100包含有至少 一光源12〇C和二光折射區133c，其分別設置於導光板13〇 的兩Ο此時，此些光折射㊣133c可分別導^光線由導光 板130的兩側來進入導光板130中，藉以增加背光模組1〇〇 1356205 . 2011年9月20日修正替換頁 部側視示意圖。 _圖系會示依照本發明之第一實施例之背光模組與 液明顯示模組的局部剖面示意圖。 第3圖係繪示依 my本發明之第一實施例之背光模組的 局部俯視示意圖。 第4圖係繪不依照本發明之第一實施例之背光模組的 俯視示意圖》 示依照本發明 之第二實施例之背光模組的

   第5圖係繪 局部剖面示意圖 第6圖係繪示依照本發明之第三實施例之背光模組的 局部剖面示意圖。 第7圖係繪示依照本發明之第四實施例之背光模組的 局部俯視示意圖。 【主要元件符號說明】 d、山：距離 110 :殼體 112 :腔室 131 :出光面 134 :出光區 136 :三角暗帶 150 :光學臈片組 ⑴、n2、n3、n4 :光折射率 1〇〇 :背光模組 111 :光出射口 112a:内側側壁 120、120b、120c :光源 130 :導光板 132 :光反射面 133、133c、133d :光折射區 135 :入光面 140 :反射板 13