TWI435145B - 具有光反射結構之光源電路模組、背光模組及顯示器 - Google Patents

Description

具有光反射結構之光源電路模組、背光模組及顯示器

本發明關於一種光源電路模組及具有該光源電路模組之背光模組及顯示器，尤指一種具有光反射結構之光源電路模組、背光模組及顯示器。

隨著液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)製造技術快速發展，其具備有輕薄、省電及無輻射線等優點，使得液晶顯示器大量地被應用於各種有顯示需求之電子裝置，例如個人數位助理器(Personal Digital Assistant，PDA)、筆記型電腦、數位相機、數位攝錄影機、電腦螢幕及液晶電視等等。由於液晶顯示裝置中之液晶顯示面板為非自發光性的顯示面板，需要藉助背光模組所提供之光線才能產生顯示畫面的功能。

隨著發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)發光技術的提昇，LED發光功率日益提高，因此目前已有許多的背光模組以LED作為光源。於較小的顯示螢幕中，其得使用較少數量的LED，即能提供足夠亮度；然於較大的顯示螢幕中，例如液晶電視，其必須使用較多數量的LED，始能對整個顯示面板提供足夠的背光。以液晶電視為例，直下式背光模組主要包含一電路板、複數個均勻分佈於該電路板上之LED光源及一擴散板(diffusion plate)。該複數個LED光源發射之光線進入該擴散板後，經擴散、混光之後射出該擴散板，以提供液晶模組所需之均勻背光。

然而，目前液晶電視持續朝向縮減機體厚度來設計，除了液晶模組的厚度受到限制，背光模組的厚度亦受到限制。縮減背光模組的厚度首當其衝者便是擴散板的厚度以及LED至該擴散板間之距離。擴散板的厚度縮減雖會影響混光效果，但LED至擴散板間之距離的縮短影響更大，造成進入擴散板的光線強度分佈相當不均勻，使得擴散板改善光線分佈的效果有限，最常見的就是液晶電視產生雲紋(mura)的現象，使得液晶電視的顯示品質不佳。

針對此問題，目前雖有在電路板上塗布反射材料的背光模組，藉以使沒有光源的地方也能反射出光線，以改善進入擴散板的光線強度分佈不均勻的問題。此方式雖可改善雲紋的現象，但由於電路板各處反射率固定，且到達電路板各處之光線強度隨著與其距離光源之間的距離增加而減弱，造成電路板各處反射的光線強度亦隨著與其距離光源之間的距離增加而減弱，故距離光源愈遠的電路板所反射出的光線整體強度仍愈弱，使得整體光線分佈仍呈集中分佈的現象，雲紋的現象仍然存在，改善效果有限。因此，實在有需要提出一種發光架構，以在背光模組厚度被縮減的條件下，仍能提供足夠均勻度的光源，解決上述問題。

本發明的目的之一在於提供一種光源電路模組，利用多層反射層形成光反射結構，其利用高反射率的反射區塊的面積變化，以改善該光源電路模組產生的光線的均勻度。

本發明之光源電路模組包含一電路板、一第一反射層及一第二反射層。該電路板包含複數個電連接區域，每一個電連接區域係能供一發光二極體電性固定。該第一反射層直接形成於該電路板之一表面上，該第一反射層具有一第一反射率。該第二反射層直接形成於該第一反射層上以部分地遮蓋該第一反射層，該第二反射層具有一第二反射率，該第二反射率大於該第一反射率，該第二反射層包含複數個反射區塊，分佈於該第一反射層上，該反射區塊之面積隨著與其距離最近的電連接區域之間的距離增加而增加。

藉此，距離該複數個電連接區域越遠的反射區塊其面積越大，該反射區塊能反射的光線強度越強，故可用以補償距離該複數個電連接區域越遠的區域，光線分佈不足的問題，進而使得該光源電路模組整體可提供比先前技術中僅於電路板上形成單一反射率之反射層的光源模組更為均勻的光源。

本發明之另一目的在於提供一種光源電路模組，利用多層反射層形成光反射結構，其利用高反射率的鏤空區域的面積變化，以改善該光源電路模組產生的光線的均勻度。

本發明之光源電路模組包含一電路板、一第一反射層及一第二反射層。該電路板包含複數個電連接區域，每一個電連接區域係能供一發光二極體電性固定。該第一反射層直接形成於該電路板之一表面上，該第一反射層具有一第一反射率。該第二反射層直接形成於該第一反射層上以部分地遮蓋該第一反射層，該第二反射層具有一第二反射率，該第二反射率大於該第一反射率，該第二反射層包含複數個鏤空區域，分佈於該第一反射層上，該鏤空區域之面積隨著與其距離最近的電連接區域之間的距離增加而減少。

藉此，離該複數個電連接區域越遠的鏤空區域其面積越小，該第二反射層能反射的光線強度越強，故亦可用以補償距離該複數個電連接區域越遠的區域，光線分佈不足的問題，進而使得該光源電路模組整體可提供比先前技術中僅於電路板上形成單一反射率之反射層的光源模組更為均勻的光源。

本發明之另一目的在於提供一種背光模組，採用本發明之光源電路模組，以提供比先前技術中的背光模組更均勻的背光。

本發明之背光模組包含一本發明之光源電路模組及一擴散板。該擴散板設置於該光源電路模組之電路板上。由於該光源電路模組改善提供的光線的均勻度，已如前述，故進入該擴散板的光線在經過該擴散板擴散、混光後，射出該擴散板而能呈現出比先前技術中的背光模組更均勻的背光，避免雲紋的產生。

本發明之另一目的在於提供一種顯示器，採用本發明之背光模組，以提供比先前技術中的顯示器提亮度更均勻的影像顯示。

本發明之背光模組包含一本發明之背光模組及一顯示面板。該顯示面板設置於該背光模組之擴散板上。由於該背光模組能提供比先前技術中的背光模組更均勻的背光，已如前述，故該顯示面板即能使用此均勻的背光以顯示出亮度更均勻、色彩更飽和的高品質影像。

相較於前述技術，本發明之光源電路模組利用多層反射層形成光反射結構，藉由改變該第二反射層對該第一反射層的遮蓋面積比例，以達到調整由該第一反射層及該第二反射層形成之反射結構的反射率的效果，以使距離該複數個電連接區域越遠的區域能反射的光線強度越強，以克服光線分佈不足的問題，進而使得該光源電路模組整體可提供比先前技術中僅於電路板上形成單一反射率之反射層的光源模組更為均勻的光線分佈。簡言之，本發明之光源電路模組利用反射率可設變的光反射結構以作為改善背光均勻性的一個變數或是設計自由度，故能增加背光結構的設計彈性。本發明之背光模組即利用此提供的光線，經擴散板擴散、混光作用，進而提供比先前技術中的背光模組更均勻的背光，有效抑制雲紋現象；進一步地，本發明之顯示器即利用此背光模組以提供亮度更均勻、色彩更飽和的高品質的影像顯示。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參第1圖及第2圖，第1圖為根據本發明之一第一較佳具體實施例之一光源電路模組1之俯視圖，第2圖為第1圖中光源電路模組1沿割面線X-X之剖面圖。該光源電路模組1包含一電路板12、一第一反射層14及一第二反射層16。電路板12包含複數個電連接區域122(以方框表示其範圍)，每一個電連接區域122可包含二個電極銲墊1222，其上電性連接與固定一發光二極體2。第一反射層14直接形成於電路板12之一表面124上並具有一第一反射率R1。第二反射層16直接形成於第一反射層14上以部分地遮蓋第一反射層14並具有一第二反射率R2，該第二反射率R2大於該第一反射率R1。第二反射層16包含複數個反射區塊162，分佈於第一反射層14上，反射區塊162之面積隨著與其距離最近的電連接區域122之間的距離D增加而增加，其中為方便識圖，於第2圖中反射區塊162加上影線表示。另外，於本實施例中，前述距離D可定義為反射區塊162的形心至距離最近的電連接區域122的形心間之距離；但本發明不以此為限。

整體而言，電路板12上各區域因反射區塊162分佈的情形不同而有不同的反射率，此反射率由第一反射層14與第二反射層16之 反射區塊162所共同貢獻，例如某一區域的反射率的操作定義可為於該區域內，第一反射層14露出的面積比例P1乘以該第一反射率R1與第二反射層16之反射區塊162露出的面積比例P2乘以該第二反射率R2之和(P1×R1+P2×R2)，其性質為一平均反射率，其中該區域大小之設定則宜考慮實際上反射區塊162之面積大小，以避免目標區域選取不當造成反射率計算失真。於本實施例中，因距離電連接區域122較遠之反射區塊162的面積較大，故電路板12上距離電連接區域122較遠之區域的反射率較大。於應用上，自發光二極體2發射出來的光線會部分地被其他與光源電路模組1組合的構件所反射，例如背光模組的導光板，此反射光可再經多次反射而到達距離發光二極體2較遠的地方。雖然到達距離發光二極體2愈遠的方地的光線，其強度愈弱，但由於電路板12距離發光二極體2或電連接區域122較遠之區域的反射率較大，可相對於其入射光反射出較強的反射光，故可補償此強度衰減，使得縱使距離發光二極體2較遠的地方，藉由設計該處的反射率使其整體反射出的光線能維持在一定的強度以上；換言之，光源電路模組1整體對外可提供較為均勻的光線分佈，解決先前技術中背光模組僅於電路板上形成單一反射率之反射層無法有效改善光線集中分佈的問題。

補充說明的是，由於反射區塊162係離散分佈，故前述平均反射率之引入僅為便於分析、理解由第一反射層14與第二反射層16所形成之光反射結構，非謂於本實施例中反射區塊162與第一反射層14形成均質反射的結構。此外，經多次反射的反射光或光線傳遞 本身通常伴隨有強度衰減的現象，若衰減程度明顯，於實作上，前述反射區塊162之面積宜再增大些，以補償前述衰減。

另外，於本實施例中，該第一反射率R1的範圍介於30%與98%之間，該第二反射率R2的範圍介於90%與100%之間，於選擇材料以撘配第一反射層14與第二反射層16時，仍應注意該第二反射率R2應大於該第一反射率R1，例如選用第一反射層14的材質包含金屬或金屬化合物，例如硫酸鋇(反射率約98%)，則可對應選用第二反射層16的材質為銀粉(反射率大於99%)；但本發明不以此為限。又，第一反射層14及第二反射層16可利用印刷的方式，依序塗布於電路板12上，但本發明不以此為限，例如以片材設置於電路板12上亦可。

請參第3圖及第4圖，第3圖為根據本發明之一第二較佳具體實施例之一光源電路模組3之俯視圖，第4圖為第3圖中光源電路模組3沿割面線Y-Y之剖面圖。該光源電路模組3包含一電路板32、一第一反射層34及一第二反射層36。電路板32包含複數個電連接區域322(以方框表示其範圍)，每一個電連接區域322包含二個電極銲墊3222，其上電性連接與固定一發光二極體2。第一反射層34直接形成於電路板32之一表面324上並具有一第一反射率R1。第二反射層36直接形成於第一反射層34上以部分地遮蓋第一反射層34並具有一第二反射率R2，該第二反射率R2大於該第一反射率R1。第二反射層36包含複數個鏤空區域362，分佈於第一反射層 34上，鏤空區域362之面積隨著與其距離最近的電連接區域322之間的距離D增加而減少，其中為方便識圖，於第3圖中鏤空區域362加上影線表示，鏤空區域362內露出的第一反射層34則不另標示。同樣地，於本實施例中，前述距離D可定義為鏤空區域362的形心至距離最近的電連接區域322的形心間之距離；但本發明不以此為限。

於本實施例中，電路板32上各區域因鏤空區域362分佈的情形不同而有不同的反射率，此反射率同樣地由第一反射層34與第二反射層36所共同貢獻，某一區域的反射率的操作定義亦可採用以第一反射層34與第二反射層36分別露出的面積比例為計算依據，如於前述第一較佳具體實施例中關於反射率之說明，不再贅述。於本實施例中，因距離電連接區域122較遠之鏤空區域362的面積較小，換言之，於此區域中第二反射層36遮蓋第一反射層34之比例較高，故電路板32上距離電連接區域322較遠之區域的反射率較大。補充說明的是，於第一較佳具體實施例中光源電路模組1以改變反射區塊162的面積以增加第二反射層16遮蓋第一反射層14的比例，進而達到控制反射率的目的；於第二較佳具體實施例中光源電路模組3則以改變鏤空區域362的面積以增加第二反射層36遮蓋第一反射層34的比例，同樣能達到控制反射率的目的。簡言之，兩者均是利用改變第一反射層14、34及第二反射層16、36露出面積的比例以達到控制反射率的目的，故兩者技術手段的基礎精神並無不同。因此，關於第一反射層34及第二反射層36之其他說明可逕參閱前述 第一較佳具體實施例中有關之說明，不再贅述。

請參第5圖，其為根據本發明之一第三較佳具體實施例之一背光模組5之局部剖面圖。背光模組5包含前述光源電路模組1及一擴散板52，擴散板52設置於電路板12之上，其中關於光源電路模組1各構件之說明請逕參閱前述第一較佳具體實施例中有關之說明，不再贅述；另外，為便於說明，於第5圖中，自發光二極體2發射之光線其行進路徑以虛線表示，包含折射及反射等路徑。

如第5圖所示，自發光二極體2發射之光線並非全部直接進入擴散板52內，至少有一部分被擴散板52反射朝向電路板12行進。此反射的光線將被由第一反射層14及第二反射層16形成之光反射結構所反射，此經過二次反射的光線仍僅部分可進入擴散板52內，其餘部分則被擴散板52反射，經多次反射的光線可到達距離發光二極體2較遠的區域。藉此，擴散板52不僅在接近發光二極體2處可接收到光線，亦能在遠離發光二極體2處接收到由第一反射層14及第二反射層16反射之光線，故擴散板52接收到比習知點光源的背光模組更均勻的入射光，並且擴散板52接收到的光線分佈亦比習知僅於電路板上形成單一反射率之反射層的背光模組更均勻，進而擴散板52能提供比習知背光模組更均勻的背光；換句話說，本發明之背光模組除可減緩雲紋現象，亦能藉由設計光反射結構的反射率的變化程度以大幅提昇背光的均勻性。

另外，於本實施例中，擴散板52另可包含複數個不透光網點522，能阻擋光線進入擴散板52的量，以縮減自擴散板52表面各區域進入的光線的強度間的差距，亦有助於背光模組5提供之背光的均勻性。又，若不透光網點522係以反射材料組成，則被不透光網點522反射的光線可進一步傳遞至距離發光二極體2較遠的區域，以增加距離發光二極體2較遠的光反射結構反射光線的強度，亦能進一步提昇背光模組5提供之背光的均勻性的效果。補充說明的是，本發明之背光模組於實作上不限於以光源電路模組1作為光源提供裝置，前述各種光源電路模組之實施例或其變形、組合均可作為本發明之背光模組之光源提供裝置。

請參第6圖，其為根據本發明之一第四較佳具體實施例之一顯示器7之局部剖面圖。顯示器7包含前述背光模組5及一顯示面板72，顯示面板72設置於擴散板52之上，其中關於背光模組5之說明請逕參閱前述第三較佳具體實施例中有關之說明，不再贅述。如第6圖所示，背光模組5藉由擴散板52擴散、混光作用，可對顯示面板72提供相當均勻的背光(以虛線表示光線路徑)，其產生機制已如前述，不再贅述。藉此，本發明之顯示器7之顯示面板72即能利用此背光模組5提供的均勻背光，顯示比習知僅於電路板上形成單一反射率之反射層的光反射結構的顯示器亮度更均勻、色彩更飽和的高品質影像。補充說明的是，本發明之顯示器之背光模組於實作上不限於第6圖中背光模組5，其他基於前述各種光源電路模組之實施例或其變形、組合而形成之背光模組，亦能適用於本發明之顯 示器。

相較於前述技術，本發明之光源電路模組利用多層反射層形成反射率變化之光反射結構，以使距離該複數個電連接區域越遠的區域能反射的光線強度越強，使得該光源電路模組整體可提供比先前技術中僅於電路板上形成單一反射率之反射層的光源模組更為均勻的光線分佈。簡言之，本發明之光源電路模組以反射率可設變的光反射結構作為改善背光均勻性的一個變數或是設計自由度，故能增加背光結構的設計彈性。本發明之背光模組利用此光源模組以提供比先前技術中的背光模組更均勻的背光，有效抑制雲紋現象。本發明之顯示器利用此背光模組以提供亮度更均勻、色彩更飽和的高品質的影像顯示。

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。

1、3‧‧‧光源電路模組

2‧‧‧發光二極體

5‧‧‧背光模組

7‧‧‧顯示器

12、32‧‧‧電路板

14、34‧‧‧第一反射層

16、36‧‧‧第二反射層

52‧‧‧擴散板

72‧‧‧顯示面板

122、322‧‧‧電連接區域

124、324‧‧‧表面

162‧‧‧反射區塊

362‧‧‧鏤空區域

522‧‧‧不透光網點

1222、3222‧‧‧電極銲墊

D‧‧‧距離

第1圖為根據本發明之一第一較佳具體實施例之一光源電路模組之俯視圖。

第2圖為第1圖中光源電路模組沿割面線X-X之剖面圖。

第3圖為根據本發明之一第二較佳具體實施例之一光源電路模組之俯視圖。

第4圖為第3圖中光源電路模組沿割面線Y-Y之剖面圖。

第5圖為根據本發明之一第三較佳具體實施例之一背光模組之剖面示意圖。

第6圖為根據本發明之一第四較佳具體實施例之一顯示器之局部剖面圖。

1．．．光源電路模組

2．．．發光二極體

5．．．背光模組

12．．．電路板

14．．．第一反射層

16．．．第二反射層

52．．．擴散板

122．．．電連接區域

162．．．反射區塊

522．．．不透光網點

1222．．．電極銲墊

Claims (10)

1. 一種光源電路模組，其包含：一電路板，包含複數個電連接區域，每一個電連接區域係能供一發光二極體電性固定；一第一反射層，直接形成於該電路板之一表面上，該第一反射層具有一第一反射率；以及一第二反射層，直接形成於該第一反射層上以部分地遮蓋該第一反射層，該第二反射層具有一第二反射率，該第二反射率大於該第一反射率，該第二反射層包含複數個反射區塊，分佈於該第一反射層上，該反射區塊之面積隨著與其距離最近的電連接區域之間的距離增加而增加。
2. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第一反射率的範圍介於30%與98%之間。
3. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第二反射率的範圍介於90%與99%之間。
4. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第一反射層的材質包含金屬或金屬化合物。
5. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第一反射層的材質為硫酸鋇。
6. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第二反射層的材質包含金屬或金屬化合物。
7. 如請求項1所述之光源電路模組，其中該第二反射層的材質為銀粉。
8. 一種光源電路模組，其包含：一電路板，包含複數個電連接區域，每一個電連接區域係能供一發光二極體電性固定；一第一反射層，直接形成於該電路板之一表面上，該第一反射層具有一第一反射率；以及一第二反射層，直接形成於該第一反射層上以部分地遮蓋該第一反射層，該第二反射層具有一第二反射率，該第二反射率大於該第一反射率，該第二反射層包含複數個鏤空區域，分佈於該第一反射層上，該鏤空區域之面積隨著與其距離最近的電連接區域之間的距離增加而減少。
9. 一種背光模組，其包含：一如請求項1至請求項8中之任一項所述之光源電路模組；以及一擴散板，設置於該電路板之上。
10. 一種顯示器，其包含：一如請求項9所述之背光模組；以及一顯示面板，設置於該擴散板之上。