TWI498641B - 背光模組與具有該模組之液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

背光模組與具有該模組之液晶顯示裝置

本發明係關於一種液晶顯示器裝置，特別是一種背光模組與具有該模組之液晶顯示裝置。

直到最近，顯示裝置常使用陰極映像管(cathode-ray tube，CRT)。目前，關於開發不同種類的平面顯示器的許多努力與研究正被進行，例如液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)裝置、電漿顯示器面板(plasma display panel，PDP)、電場發射顯示器(field emission display)與電致發光面板(electro-luminescence display，ELD)，用以作為陰極映像管的替代品。在這些平板顯示器中，液晶顯示器裝置具有許多優點，例如高解析度(high resolution)、重量輕、薄型(thin profile)，密實尺寸(compact size)與低壓供電耗電率的需求。

一般而言，液晶顯示器裝置包括兩個基板，此兩個基板彼此間隔分離且互相面對，且液晶材料佈置於兩個基板之間。此兩個基板包括電極(electrode)，電極相互面對而使得電極之間的電壓(voltage applied)透過液晶材料感應出一個電場(electric field)。感應出的電場改變液晶之定向(alignment)的方向，及依據感應出的電場之強度，從而改變液晶顯示器裝置的光線穿透率(transmissivity)。因此，液晶顯示器裝置藉由各種不同感應出的電場之強度顯示影像。

液晶顯示器裝置需要背光模組用以供應光線。背光模組通常可歸為兩大類：側邊式(edge type)與直下式(direct type)。側邊式背光模組包含的光源係位於液晶顯示器裝置的一側邊。直下式背光模組包含的光源係位於液晶顯示器裝置的底部。

請參考「第1圖」所示，其係為習知技術之側邊式背光模組的示意圖。請配合參考「第1圖」，側邊式背光模組20包括：導光板30、燈管24、反射板22、複數個光學片29、燈管導引單元28。燈管24係為光源，反射板22位於導光板30下方，光學片29位於導光板30上方。其中，光學片29包括：擴散片(diffusion sheet)與至少一個聚光片(condensing sheet)。導光板30之下表面的圖樣31(pattern)用以提供一個均勻的發光平面。

由於導光板30與反射板22彼此相鄰，因靜電產生於導光板30與反射板22的相對表面(opposing surfaces)，使得導光板30可能緊貼於反射板22。背光模組20於運作過程產生熱，而熱使得導光板30與反射板22膨脹。但是，導光板30與反射板22具有不同的熱膨脹率(thermal expansion rate)，及反射板22比導光板30較薄。因此，熱膨脹可能導致反射板22產生皺摺(wrinkle)。液晶顯示器裝置中顯示區域的亮度(luminance)對應至反射板22中產生的皺摺區域，而皺摺區域可能會與其他的顯示區域之亮度不同。因此，這樣的亮度變化通過液晶顯示器裝置可能會造成缺陷(defect)，例如於液晶顯示器裝置的顯示螢幕上的亮點(stain)，及顯示品質因此而退化。

鑒於以上的問題，本發明係關於一種液晶顯示裝置，用以解決習知技術之限制與缺點之問題。

本發明的主要目的在於提供一種背光模組與具有該模組之液晶顯示裝置，用以改善液晶顯示裝置的顯示品質。

本發明的另一目的在於提供一種背光模組與具有該模組之液晶顯示裝置，用以提供液晶顯示裝置一個亮度均勻的背光模組。

以下將對本發明的特點與優點進行描述，及一部分將明顯描述，或由發明的過程中所學習而得。本發明之優點可藉由發明說明書中所特別描述的結構、權項及所附之圖式而明瞭及據以實施。

依據本發明欲達成之優點與目的，以下將詳細說明，本發明所揭露之液晶顯示面板的背光模組包括：燈管、複數個光學片、導光板與反射板。導光板導引燈管的光線至光學片；反射板面向導光板的後表面；導光板包括：複數個第一幾何形狀與複數個第二幾何形狀。第一幾何形狀位於後表面，第一幾何形狀直接導引入射至導光板的光線至光學片；第二幾何形狀位於後表面的外圍部分，以防止反射板黏附於導光板；第二幾何形狀的密度小於第一幾何形狀的密度。

從本發明的另一觀點，本發明所揭露之液晶顯示面板的背光模組包括：燈管、複數個光學片、導光板與反射板。導光板導引燈管的光線至光學片的後表面；反射板面向導光板的後表面；導光板包括：複數個第一幾何形狀與複數個第二幾何形狀。第一幾何形狀位於後表面，第一幾何形狀位直接導引入射至導光板的光線至光學片；第二幾何形狀位於後表面的外圍部分；第二幾何形狀的區域等於或約10%小於導光板之後表面之外圍部分的區域。

從本發明的次一觀點，本發明所揭露之液晶顯示面板的背光模組中控制光線傳播的方法，背光模組具有燈管、複數個光學片、導光板與反射板。導光板導引燈管的光線燈管至光學片，反射板面向導光板的後表面。方法包括：提供複數個第一幾何形狀於導光板的後表面，用以直接導引入射至導光板的光線至光學片的後表面；以及提供複數個第二幾何形狀位於導光板之後表面的外圍部分，用以防止反射板黏附於導光板，第二幾何形狀之大小大於第一幾何形狀之大小。

經由以上之關於本發明之內容說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參考「第2圖」所示，其係為依據本發明的一實施例之液晶顯示器裝置之示意圖。如「第2圖」所示，液晶顯示器裝置包括：液晶面板210、背光模組220、主支撐件230、下蓋250與上蓋240。

背光模組220包括：反射板222、導光板226、燈管224與複數個光學片229。其中，反射板222位於下蓋250上，導光板226位於反射板222上，燈管224位於導光板226的一邊，光學片229位於導光板226上。燈管224所發出的光線係射入導光板226的輸入部分，並傳導及完全反射於導光板226中，且均勻擴散於導光板226的前表面。因此，導光板226供應一個均勻的發光平面至液晶面板210。導光板226之下表面的圖樣用以產生一個更均勻的發光平面。

反射板222將光線反射回導光板226並增加亮度。光學片229可包含：擴散片與至少一個聚光片。因此，光學片229將通過導光板226的光線擴散與聚光，以供應更均勻的發光平面至液晶面板210。

主支撐件230具有矩形框並且與上蓋240及下蓋250結合，以將液晶面板210與背光模組220於其中。上蓋240具有矩形框並覆蓋液晶面板210的外圍部分。下蓋250於液晶顯示器裝置的下方覆蓋並支撐背光模組220。

液晶面板210用以顯示影像，液晶面板210包括：第一基板212、第二基板214與液晶層(liquid crystal layer)。液晶層介於第一基板212與第二基板214之間。在第一基板212中，複數個閘線(gate line)與複數個資料線(data line)(未標示)彼此相互交錯而定義出複數個像素區域。在每一個像素區域中，薄膜電晶體(thin film transistor)係被形成及被連結至對應的閘線與資料線，及像素電極係連結至薄膜電晶體。在第二基板214中，紅色、綠色與藍色彩色濾光片(color filter)圖樣係被形成於各自的像素區域，及黑矩陣(black matrix)係被形成並對應至閘線、資料線與薄膜電晶體。此外，第一定向層與第二定向層可分別於第一基板212與第二基板214的內表面上。另外，密封圖樣(seal pattern)可被提供並沿著第一基板212與第二基板214的外圍部分延伸，以依附第一基板212與第二基板214。此外，第一偏光板(polarizing plate)與第二偏光板係分別依附於第一基板212與第二基板214的外表面上。

至少一個驅動印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)218可透過連接部216被連結至液晶面板210，其中此連接部216例如是可撓性電路板(flexible circuit board)或捲帶載運封裝(tape carrier package，TCP)。在裝配過程中，連接部216係被彎曲及印刷電路板218係設置於主支撐件230的一邊或是下蓋250的下端。

請參考「第3圖」所示，其係為依據本發明的一實施例「第2圖」所示之液晶顯示器裝置的背光模組之示意圖。如「第3圖」所示，背光模組220包括：反射板222、導光板226、燈管224與複數個光學片229。反射板222面向下蓋250(如「第2圖」所示)，導光板226位於反射板222上，燈管224面向導光板226的一邊，光學片229位於導光板226上。背光模組220更包括：燈管導引單元228。燈管導引單元228支撐燈管224，及燈管導引單元228具有開口部分，開口部分面向導光板226。燈管導引單元228環繞與保護燈管224、以及反射光線至導光板226的邊緣。

藉由將燈管224的光線完全反射，導光板226提供發光平面至液晶面板210。此外，導光板226可包括預定圖樣(predetermined pattern)用以增進發光平面的均勻性(uniformity)。導光板226可由塑膠材料所製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)材料。

燈管224可為冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)與外部電極螢光管(external electrode fluorescent lamp，EEFL)其中之一。或者，發光二極體(light emitting diode，LED)可沿導光板226的一邊用以作為光源的供應。當使用發光二極體作為光源時，則不需要燈管導引單元228。

請參考「第4圖」所示，其係為依據本發明的一實施例之背光模組的之導光板平面示意圖。如「第4圖」所示，導光板226的下表面包括：第一區域A與第二區域B。第二區域B於下表面的外圍部分並圍繞第一區域A。第二區域B可具有一個寬度，例如，介於第一區域A之邊線與導光板226之邊線的距離，其範圍約0.5毫米至5毫米。

第一幾何特徵圖樣(亦稱第一幾何形狀圖樣)211係被形成於導光板226下方的第一區域A中，以及第二幾何特徵圖樣221(亦稱第二幾何形狀圖樣)係被形成於導光板226下方的第二區域B中。每一個第一幾何特徵圖樣211及第二幾何特徵圖樣221例如可具有橢圓形、多邊形與圓形其中之一的外型。每一個第一幾何特徵圖樣211及第二幾何特徵圖樣221例如可為全像圖樣(hologram pattern)。第一幾何特徵圖樣211及第二幾何特徵圖樣221可藉由使用印刷方法或射出成形技術(injection molding method)而形成。

第一幾何特徵圖樣211與第二幾何特徵圖樣221可和導光板226一起形成。依據本發明的一實施例，第一幾何特徵圖樣211與第二幾何特徵圖樣221可和導光板226為相同材料。依據本發明的另一實施例，第一幾何特徵圖樣211與第二幾何特徵圖樣221可和導光板226為不同材料。

依據本發明的一實施例，擴散膜(diffuser)(未標示)可被提供於反射板222與導光板226之間。

第一幾何特徵圖樣211將光線擴散，以導引入射至導光板226上的光線。由於第一幾何特徵圖樣211，入射至導光板226上的光線於導光板226中傳導及完全反射。因此，均勻的發光平面被產生並被提供給液晶面板210。第一幾何特徵圖樣211具有大尺寸及/或第一幾何特徵圖樣211，其緻密到足以將入射到導光板226上的大部份的光線傳送至液晶面板210。依據本發明的一實施例，依據燈管224(如「第3圖」所示)至第一幾何特徵圖樣211的距離，第一幾何特徵圖樣211的密度可能各不相同，進而用以控制導光板226上的光線事件之反射路徑。例如，此密度可以隨著燈管224至第一幾何特徵圖樣211的距離之增加而增加。因此，較接近燈管224的第一幾何特徵圖樣211之密度係小於較遠離燈管224的第一幾何特徵圖樣211之密度。

每一個第一幾何特徵圖樣與第二幾何特徵圖樣的大小之範圍約50微米至200微米。第一幾何特徵圖樣與第二幾何特徵圖樣的大小可依據尺寸，例如液晶顯示面板的對角線尺寸。第一幾何特徵圖樣211之間的距離隨著第一幾何特徵圖樣211至燈管224的距離而增加。

位於第二區域B第二幾何特徵圖樣221用以防止導光板226因靜電而被吸附至反射板222。第二幾何特徵圖樣221之大小可能大於或等於第一幾何特徵圖樣211之大小。此外，第二幾何特徵圖樣221之密度可能小於第一幾何特徵圖樣211之密度。依據本發明的一實施例，第二幾何特徵圖樣221之密度係小於第一幾何特徵圖樣211中最接近燈管224的最低密度。第二幾何特徵圖樣221防止因入射至第二區域B的光線的反射而產生的明線(bright line)，其係為導光板226中上邊緣與下邊緣之上的事件。相較於第一幾何特徵圖樣211，第二幾何特徵圖樣221並不會擴散導光板226上的光線事件。此外，第二幾何特徵圖樣221防止因靜電而使導光板226與反射板222互相黏附。

介於第二幾何特徵圖樣221中圖樣間相鄰之距離可能為數百微米，及第二幾何特徵圖樣221的面積可能等於或約10%小於第二區域B的面積。例如，介於第二幾何特徵圖樣221中圖樣間相鄰之距離的範圍約250微米至約900微米。當第二幾何特徵圖樣的密度比第二區域B小10%時，對光線的影響是很輕微的。例如，當第二幾何特徵圖樣的密度比第二區域B約小5%時，是無法察覺到光線的顯著變化的。

依據本發明的一實施例，當第一幾何特徵圖樣211接近於燈管時，圖樣的大小約50微米，及介於第一幾何特徵圖樣211中圖樣間相鄰之距離可約為140微米。當第一幾何特徵圖樣211更遠於燈管時圖樣的大小約50微米，及，介於第一幾何特徵圖樣211中圖樣間相鄰之距離可約為5微米。

由於導光板226因第二幾何特徵圖樣221而不會被吸附於反射板222，甚至當背光模組220於運作過程中產生熱量時亦是如此，因此可以避免反射板222因為其熱膨脹率與導光板226之不同而產生皺摺。因此，由於皺摺使得顯示螢幕中的亮度之不同的情況可被避免，以及顯示品質可因此而改善。

第二幾何特徵圖樣221可與第一幾何特徵圖樣211經由使用印刷方法或射出成形技術而同時被形成。因此，並不需要額外形成第二幾何特徵圖樣221的程序。

請參考「第5A圖」所示，其係為依據本發明的「第4圖」之區域C的放大示意圖。請參考「第5B圖」所示，其係為依據本發明的另一實施例之幾何特徵圖樣的示意圖。請配合參考「第5A圖」與「第5B圖」，只要於第二幾何特徵圖樣221沒有很大程度地影響如同第一區域A的第一幾何特徵圖樣211一樣多之光線之擴散的情況下，第二區域B的第二幾何特徵圖樣221可具有各種排列方式。換句話說，相較於第二區域B，第一區域A可為更有效的區域用以擴散光線及提供光線至液晶面板210(「第2圖」所示)。因此，第二幾何特徵圖樣221可具有密度小於第一幾何特徵圖樣211之密度，及可具有介於數百微米的距離D。

依據本發明的一實施例，第一圖樣211與第二圖樣221之幾何特徵可能有其他形狀。例如，第一圖樣與第二圖樣之幾何特徵的其中之一或是兩者可能為稜鏡圖樣(prism pattern)或凸鏡圖樣(lenticular pattern)。

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。

20．．．背光模組

22．．．反射板

24．．．燈管

28．．．燈管導引單元

29．．．光學片

30．．．導光板

31．．．圖樣

210．．．液晶面板

211．．．第一幾何特徵圖樣

212．．．第一基板

214．．．第二基板

216．．．連接部

218．．．印刷電路板

220．．．背光模組

221．．．第二幾何特徵圖樣

222．．．反射板

224．．．燈管

226．．．導光板

228．．．燈管導引單元

229．．．光學片

230．．．主支撐件

240．．．上蓋

250．．．下蓋

A．．．第一區域

B．．．第二區域

C．．．區域

D．．．距離

第1圖係為習知技術之側邊式背光模組的示意圖；

第2圖係為依據本發明的一實施例之液晶顯示器裝置之示意圖；

第3圖係為依據本發明的一實施例「第2圖」所示之液晶顯示器裝置的背光模組之示意圖；

第4圖係為依據本發明的一實施例之背光模組的之導光板平面示意圖；

第5A圖係為依據本發明的「第4圖」之區域C的放大示意圖；以及

第5B圖係為依據本發明的另一實施例之幾何特徵圖樣的示意圖。

210．．．液晶面板

212．．．第一基板

214．．．第二基板

216．．．連接部

218．．．印刷電路板

220．．．背光模組

222．．．反射板

224．．．燈管

226．．．導光板

228．．．燈管導引單元

229．．．光學片

230．．．主支撐件

240．．．上蓋

250．．．下蓋

Claims (19)

1. 一種液晶顯示面板(crystal display panel)的背光模組(backlight unit)，包括：一燈管(lamp)；複數個光學片(optical sheet)；一導光板(light guide)，導引該燈管的光線至該些光學片，其中該導光板包含一第一區域與位於外圍部分且圍繞該第一區域之一第二區域；以及一反射板(reflector)，面向該導光板的一後表面；其中，該導光板，包括：複數個第一幾何形狀，包含橢圓形與多邊形其中之一，位於該導光板之該後表面之該第一區域中，該些第一幾何形狀實質上直接導引入射至該導光板上光線至該些光學片；以及複數個第二幾何形狀，包含橢圓形與多邊形其中之一，位於該導光板之該後表面的外圍部分之該第二區域中，以防止該反射板黏附於該導光板，該些第二幾何形狀的一密度係小於該些第一幾何形狀的一密度。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該些第二幾何形狀之大小大於或等於該些第一幾何形狀之大小。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中每一該些第一幾何形狀之大小與每一該些第二幾何形狀之大小的尺寸範圍約50微米(μm) 至約200微米。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中該些第一幾何形狀的該密度依據該燈管至該些第一幾何形狀的距離而增加。
5. 如請求項4所述之背光模組，其中該些第一幾何形狀中相鄰的幾何形狀之間的距離之範圍約5微米至約140微米。
6. 如請求項1所述之背光模組，其中該些第二幾何形狀中相鄰的幾何形狀之間的距離之範圍約250微米至約900微米。
7. 如請求項1所述之背光模組，其中該些第二幾何形狀的一面積係等於或係約10%小於該導光板之該後表面之該外圍部分的一面積。
8. 如請求項1所述之背光模組，其中該外圍部分的一寬度之範圍約0.5毫米(mm)至約5毫米。
9. 如請求項1所述之背光模組，更包括一燈管導引單元(lamp guide)，該燈管導引單元支撐該燈管於該導光板的一邊，及該燈管導引單元反射該燈管的光線至該導光板。
10. 一種包括請求項1所述之背光模組之液晶顯示裝置，更包括一液晶顯示面板，該液晶顯示面板經由來自於該些光學片的光線來顯示影像。
11. 一種液晶顯示面板的背光模組，包括：一燈管；複數個光學片；一導光板，導引該燈管的光線至該些光學片的一後表面， 其中該導光板包含一第一區域與位於外圍部分且圍繞該第一區域之一第二區域；以及一反射板，面向該導光板的一後表面；其中，該導光板，包括：複數個第一幾何形狀，包含橢圓形與多邊形其中之一，位於該導光板的該後表面之該第一區域中，該些第一幾何形狀實質上直接導引入射至該導光板光線至該些光學片；以及複數個第二幾何形狀，包含橢圓形與多邊形其中之一，位於該導光板的該後表面的外圍部分之該第二區域中，該些第二幾何形狀的一面積係等於或係約10%小於該導光板之該後表面之該外圍部分的一面積。
12. 如請求項11所述之背光模組，該些第二幾何形狀的一密度係小於該些第一幾何形狀的一密度，用以防止該反射板黏附於該導光板。
13. 如請求項11所述之背光模組，其中該些第二幾何形狀之大小大於或等於該些第一幾何形狀之大小。
14. 如請求項11所述之背光模組，其中該些第一幾何形狀的一密度依據該燈管至該些第一幾何形狀的一距離而增加。
15. 一種包括請求項11所述之背光模組之液晶顯示裝置，更包括一液晶顯示面板，該液晶顯示面板利用來自於該些光學片的光線來顯示影像。
16. 一種於液晶顯示面板的背光模組中控制光線傳播的方法，該背光模組具有一燈管、複數個光學片、一導光板與一反射板，該導光板導引該燈管的光線至該些光學片，其中該導光板包含一第一區域與位於外圍部分且圍繞該第一區域之一第二區域，該反射板面向該導光板的一後表面，該方法包括：提供複數個第一幾何形狀於該導光板的該後表面之該第一區域中，用以直接導引入射至該導光板上的光線至該些光學片的一後表面，其中該些第一幾何形狀包含橢圓形與多邊形其中之一；以及提供複數個第二幾何形狀於該導光板的後表面的外圍部分之該第二區域中，用以防止該反射板黏附於該導光板，其中該些第二幾何形狀包含橢圓形與多邊形其中之一，該些第二幾何形狀大於該些第一幾何形狀。
17. 如請求項16所述之方法，包括依據該燈管至該些第一幾何形狀的一距離，修改該些第一幾何形狀的一密度。
18. 如請求項16所述之方法，包括依據該燈管至該些第一幾何形狀的一距離，增加該些第一幾何形狀的一密度。
19. 如請求項16所述之方法，其中該些第二幾何形狀的一面積係等於或係約10%小於該導光板之該後表面之該外圍部分的一面積。