TWI743539B - 背光模組及其適用的顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種背光模組及其適用的顯示裝置。背光模組具有導光板，在導光板的背面外側設置壓電模組並產生振動，此振動間接或直接傳遞至共振體例如導光板或背板產生共振，並以背面朝向的外側空間為共振腔。藉由此設置，可以在兼顧電子產品厚度與總體積情況下提升電子產品的屏占比且依然能保持聲音品質。

Description

背光模組及其適用的顯示裝置

本發明關於一種背光模組及其適用的顯示裝置，特別是關於一種具有發聲單元的背光模組及其適用的顯示裝置。

隨著科技的發展，電子產品的使用者越來越重視視覺體驗，電子產品的顯示螢幕尺寸與品質亦不斷提升，在有限體積中提供較大的顯示螢幕也是當前的趨勢。然而，在高屏占比的配置下，其餘電子零件的配置與空間會受到限制，如何在提升屏占比的同時，將必要的電子零件配置於電子設備中，也成為當前電子產品開發所必須要解決的問題。

在追求高屏占比的技術發展下，在電子產品例如智慧型手機的尺寸與厚薄不增加或微幅增加的情況下，配置電子零件例如麥克風或喇叭的難度會大幅上升。舉例來說，動圈式的喇叭因其結構及原理導致其體積與厚度無法有效下降，在高屏占比的配置下，勢必需要增加電子產品的厚度以容納喇叭及其他電子零件。因此，本發明目的在於將電子零件較佳為喇叭與背光模組或顯示裝置整合至有限的空間且不影響其品質。

本發明之目的在於提供一種背光模組及其適用的顯示裝置，可以在有限體積中配置電子零件，以提高電子產品的屏占比。

本發明之目的在於提供一種背光模組及其適用的顯示裝置，可提升顯示裝置的聲音輸出表現。

本發明的一實施例提供一種背光模組，包含導光板以及第一壓電模組。此導光板具有出光面及背面，其中出光面與背面相對。第一壓電模組設置於背面之外側，並產生振動。其中振動直接或間接傳遞至導光板以產生共振，並以背面朝向之空間作為共振腔。

本發明實施例中的背光模組的另一實施例，背光模組包含導光板、背板以及壓電模組。導光板具有出光面及背面，其中出光面與背面相對。背板設置於背面外側，並具有內表面及外表面，其中內表面與背面相對且與外表面相背，外表面具有凸部。壓電模組設置於凸部並產生振動。其中，振動直接或間接傳遞至背板以產生共振，並以外表面朝向之空間作為共振腔。

本發明實施例中的背光模組的一實施例，包含導光板以及第一壓電模組。此導光板具有出光面及背面，其中出光面與背面相對。第一壓電模組設置於出光面之外側，並產生振動。其中振動直接或間接傳遞至導光板以產生共振，並以背面朝向之空間作為共振腔。

本發明的一實施例提供一種顯示裝置，包含任一上述背光模組。

由上述可知，本發明的背光模組及顯示裝置可以有效配置電子元件，藉以提升電子裝置的屏占比，並提升顯示裝置的聲音輸出表現。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

關於本文中所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

本發明提供一種背光模組及包含此背光模組顯示裝置。圖1為顯示裝置一實施例的示意圖，請參照圖1，在一實施例中，顯示裝置100包含顯示面板10以及背光模組20兩部分，其中顯示面板10與背光模組20可透過殼體整合成顯示裝置。具體來說，背光模組20提供照明光，透過顯示面板10例如液晶面板偏振或調整照明光，再透過濾色片即可轉換為影像光。透過背光模組，可以有效的整合電子元件特別是喇叭至顯示裝置中，可以不影響電子產品例如手機或筆記型電腦等顯示需求高的產品的厚度及總體積的前提下提升產品的屏占比。

如圖1所示，背光模組20包含光源21、光學薄膜22、導光板23以及第一壓電模組24。導光板23具有出光面231及背面232，其中出光面231與背面232相背，需說明的是，導光板23的材質可以為例如塑料、玻璃或是複合材料。光源21提供照明光可由導光板23的入光側(例如導光板的側面)，藉由介質間光線全反射特性導引光線至出光面231射出。第一壓電模組24設置於背面232之外側，並產生振動。較佳而言，此振動的振動頻率為人耳可聽到之範圍，例如介於20-20000赫茲之間。在本實施例中，第一壓電模組24可直接貼附於背面232使振動直接傳遞至導光板23；然而在其他實施例中，第一壓電模組24亦可貼附於背面232外的層板或材料上，使振動間接傳遞至導光板23。其中振動直接或間接傳遞至導光板23以於導光板23上產生共振，並以導光板23的背面232朝向之空間A作為共振腔。需說明的是，圖1僅為簡化說明故只繪出一個第一壓電模組24，然而，第一壓電模組亦可配置多個，此發明並不受限於第一壓電模組24的數量。藉由此一設置，即可利用顯示裝置背側較薄的空間內設置喇叭，且不影響顯示裝置的顯示效果。此外，此一設置亦可增加顯示裝置的屏占比。

請參照圖2A，圖2A說明第一壓電模組24與導光板23設置的關係，詳細來說，第一壓電模組24投影於導光板23的背面232之垂直投影範圍P，並不會超出導光板23的邊界。此外，請參照圖2B第一壓電模組24可包含例如壓電層241及電極242。透過電極242對壓電層241施加電壓，使壓電層241產生壓電效應，即為電能與機械能的轉換，使壓電層241產生振動。壓電層241的材料可以為壓電陶瓷例如鋯鈦酸鉛(PZT)或壓電聚合物。在一實施例中，壓電層241直接貼附於導光板23的背面232，藉由壓電層241振動頻率與導光板23匹配並共振。其中壓電層241可以由單層或多層組成，透過不同層的組合可調整壓電層241的頻率響應以符合需求振動頻率，使振動頻率與導光板23匹配並共振。壓電模組24可例如包含振動膜243，例如金屬片、棉或橡膠等材質但不限於此，如圖2C所示，壓電層241振動可帶動振動膜243，振動膜243將此振動向導光板23傳遞，此外振動膜243可例如修飾壓電層241因通電而振動所發出的聲音。

圖3本發明背光模組一實施例的剖面圖。圖3A為在此實施例中，背光模組20可進一步包含第一音膜25。第一音膜25至少部分貼附於背面232並形成第一振動區R1。較佳而言，第一音膜25可以將邊緣貼附於背面232，使第一音膜25的中間部分可上下振動，而形成第一振動區R1。第一壓電模組24設置於第一振動區R1中；具體來說，在圖3A所示之實施例中，第一壓電模組24可設置在第一音膜25於第一振動區R1範圍內朝向導光板23之一面251上。如圖3A所示，第一壓電模組24產生的振動經由第一振動區R1間接傳遞至導光板23上。另一方面，在圖3B所示之另一實施例中，第一壓電模組24可設置於第一音膜25上第一振動區R1與導光板23相背的一面252上，亦即設置於第一振動區R1的外側。當第一壓電模組24產生振動，振動透過第一音膜25再經由第一振動區R1間接傳遞至導光板23上。

在不同實施例中，亦可以透過連接傳導的方式，將第一壓電模組24產生的振動傳導至他處而自他處使導光板23產生共振。請參見圖4，在圖4所示之實施例中，背光模組20可包含第二音膜40以及導音單元50。第二音膜40設置於背面232上且具有第二振動區R2。較佳而言，第二音膜40可以將邊緣貼附於導光板23的背面232上，使第二音膜40的中間部分可上下振動，而在導光板23的背面232形成第二振動區R2。其中，第二振動區R2與該第一壓電模組24不相重疊。具體來說，如圖4所示，第二振動區R2投影於導光板23的背面232之投影範圍與第一壓電模組24投影於背面232之投影範圍不互相重疊。導音單元50可例如形成為長條片或長條管等結構，其兩端分別連接於第一壓電模組24與第二振動區R2，其中導音單元50的一端自第一壓電模組24處接收振動並透過導音單元50傳遞至另一端連接的第二振動區R2中，透過此傳遞的振動使導光板23自第二振動區R2處產生共振。

對於音膜來說，第一音膜25及第二音膜40的材質可以為金屬片、棉、橡膠或不織布等材料，但不限於此。第一音膜25及第二音膜40兩者的材質亦可相同或不同。藉由第一音膜25及第二音膜40的設置，可將第一壓電模組24的振動傳遞至希望傳遞的位置。此外，在不同實施例中，亦可藉由調整第一音膜25及第二音膜40的材質及尺寸等參數，來修飾第一壓電模組24因通電而產生振動或是透過導音單元50傳導而來的振動，使該振動與導光板23的自然頻率接近而更容易產生共振。此外，導音單元50的材質可以與第一音膜25及/或第二音膜40相同，亦可使用不同的材料來傳遞振動。具體來說，導音單元50與第二音膜40可以為一體成形的組合或是由異質材料連接而成。

此外，第一壓電模組24的振動可以透過多個導音單元傳導至多個第二音膜。請參考圖4，圖4說明多個第二音膜例如40、41分別設置於導光板23的背面232上而各自形成第二振動區R2，各自的第二共振區R2可透過導音單元50、51分別連接至第一壓電模組24。在本實施例中，第二音膜40、41以及第一壓電模組24皆不互相重疊。使第一壓電模組24產生之振動可以透過導音單元50、51傳遞至第二音膜40、41上，自第二音膜40、41各自的第二振動區R2使導光板23產生共振。藉由此一設置，可進一步控制背光模組以至於顯示裝置發出聲音的位置及/或產生共振的效果，以達到期望的音響效果。

圖5A所示為背光模組20之另一實施例。如圖4A所示，背光模組20進一步包含背板60，背板60材料可以為金屬例如鋁或是塑膠。背板60設置於導光板23之背面232的外側，並具有朝向導光板23的內表面61。內表面61上具有凹部65，用以形成容置空間A。凹部65可例如以在背板60上打凸包等金屬鈑件技術形成，因此在外表面62的對應部分有凸部66產生；然而在不同實施例中亦可以其他製程方式產生凹部65，且在外表面62不產生相對應的凸部66，例如背板上铣出凹部65。第一壓電模組24設置對應於容置空間A，例如可完全或部分容納於容置空間A內，或是第一壓電模組24和容置空間A在背面232上的投影範圍相重疊。具體來說，容置空間A可作為第一壓電模組24所產生振動的共振腔，藉由對產生的聲音進行控制及調整。

圖5B為背板60上之凹部65的另一實施樣態。請參見圖5B，凹部的底部具有一開口67，用以使第一壓電模組24產生的振動或導光板23產生的共振可自開口67向外側傳導，使開口67外側的一空間成為共振腔。舉例而言，背板60的外側可另設有系統殼體，因此經由開口67向外傳遞的震波即可以系統殼體所涵蓋的空間作為共振腔。

因應各種聲音品質需要，例如響度與頻率響應但不限於此，本發明的背光模組20可增加另一組壓電模組。圖6A說明本發明的一實施例中背光模組20更包含第二壓電模組70。其中背板60具有外表面62與內表面61相背，外表面62上對應於凹部65處具有凸部66。如前所述，凹部65可例如以在背板60上打凸包等金屬鈑件技術形成，舉例來說，若背板60厚度小於第一壓電模組24的厚度，在產生容置空間A時，因第一壓電模組24設置於容置空間A中且因厚度無法使用其他加工手段，故將在凹部65相背處產生凸部66，但產生凸部66的原因不限於此。第二壓電模組70可設置於背板60的外表面62上，且例如可設置於外表面62上的凸部66表面上。需說明的是，第一壓電模組24與第二壓電模組70可以是相同的規格，亦可為不同規格，端看用途與目的來挑選。此外，第二壓電模組70的設置並不限於一個，亦可設置多個不同的第二壓電模組70。

然而，第二壓電模組70並不限於設置於背板60的外表面62上。在圖6B所示的一實施例中，凸部66具有凸部側壁661，凸部側壁661之頂端圍繞形成開口67，第二壓電模組70設置於開口67內，且連接凸部側壁661之頂端。藉由此一設置，可以凸部側壁661產生類似於音膜的效果，來作為傳遞振波及/或調整振波性質之用。需說明的是，第二壓電模組70設置的位置並不限於上述實施例，於導光板23的背面232適當空間中皆可設置第二壓電模組70。

圖7所示為背光模組之另一實施例。如圖7所示，背光模組20更包含殼體80。殼體80設置與背板60之外表面62相對，且與背板60具有間隙G。第二壓電模組70產生第二振動使背板60產生第二共振，並至少以間隙G作為共振腔。具體來說，殼體80材料可為金屬例如鋁或塑膠，可用來保護元件或形成間隙G以使第二壓電模組70對背板60產生的共振具有共振腔。藉由此一設置，第一壓電模組24及第二壓電模組70可各自以不同的共振腔進行共振。然而，第一壓電模組24及第二壓電模組70的共振腔不限於不同，亦可使用相同的腔體進行共振，例如同一腔體內具有不同間距使不同波長之振動具有其共振腔，但不限於此。

此外，於另一實施例中，可於殼體80上開設小洞，使振動可向外傳播，另外亦可於第一壓電模組24或第二壓電模組70與殼體80之間設置振動膜或導音單元，使振動更易朝外傳播。

圖8A為本發明實施例中的背光模組的另一實施例。與前述實施例相比，此實施例並無設置於導光板23背面231外側的第一壓電模組24。然而，此實施例中的背光模組與前面所述皆為在導光板23的背面2321外側設置壓電模組並產生振動，此振動間接或直接傳遞至共振體例如導光板23或背板60產生共振，並以背面朝向的外側空間為共振腔。請參照圖8A，圖8A說明背光模組90包含導光板23、背板60以及第二壓電模組70。導光板23具有出光面231及背面232，其中出光面231與背面232相背。背板60設置於背面232外側，並具有內表面61及外表面62，其中內表面61與背面232相對且與外表面62相背，外表面62具有凸部66。第二壓電模組70設置於凸部66並產生振動。其中，振動直接或間接傳遞至背板23以產生共振，並以外表面232朝向之空間作為共振腔。然而，第二壓電模組70並不限於設置於背板60的外表面62上的凸部66。圖8B說明此實施樣態中，第二壓電模組70設置的另一實施例。圖8B說明凸部66具有凸部側壁661，凸部側壁661之一端圍繞形成開口67，第二壓電模組70設置於開口67內，且連接凸部側壁661之該端，以經由凸部側壁661傳遞振動至背板60。

圖9為本發明的背光模組20的另一實施例，背光模組20包含導光板23與第一壓電模組24。導光板23具有出光面231及背面232，其中出光面231與背面232相背。第一壓電模組24設置於出光面231之外側，並產生振動。其中，振動直接或間接傳遞至導光板23以產生共振，並以該背面232朝向之空間作為共振腔。再者，第一壓電模組24與導光板23之間，可進一步設置第一音膜25、第二音膜40以及導音單元50。此實施例中與前述相同者，並不再贅述。此外，請見圖10，此背光模組20，可進一步包含光反射片90，設置於該第一壓電模組24上且與該第一壓電模組24重疊。具體來說，重疊是指，第一壓電模組24於出光面231的投影範為完全落入此光反射片於出光面231的投影範圍內。若出光面231上亦有設置第一音膜25、第二音膜40或導音單元50，此時光反射片90將設置於第一音膜25、第二音膜40及導音單元50之上並與之重疊。光反射片90用以反射照射於第一壓電模組24、第一音膜25、第二音膜40以及導音單元50上的光。光線來源例如自顯示面板10或位於導光板23與顯示面板10之間的光學薄膜所反射的光，但不限於此。此設置可使位於出光面231的上的第一壓電模組24、第一音膜25、第二音膜40以及導音單元50在顯示面板10上不可見。

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內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100:發光裝置 10:顯示面板 20 90:背光模組 21:光源 22:光學薄膜 23:導光板 24:第一壓電模組 25:第一音膜 40:第二音膜 50:導音單元 60:背板 65:凹部 66:凸部 67:開口 70:第二壓電模組 80:殼體 90:光反射片

圖1為本發明的背光模組及其適用的顯示裝置的剖示圖。

圖2A為壓電模組設置範圍的示意圖。

圖2B為壓電模組結構的上視圖。

圖2C為壓電模組的振動膜之作動圖。

圖3A及圖3B分別為本發明背光模組於導光板上設置音膜之實施例的剖面圖。

圖4為本發明背光模組使用導音單元的示意圖。

圖5A為本發明背光模組一實施例的剖視圖。

圖5B為本發明背光模組的背板具有開口的剖視圖。

圖6A及圖6B分別為本發明背光模組設置第二壓電模組之實施例的剖視圖。

圖7為本發明背光模組具有殼體之實施例的剖視圖。

圖8A及圖8B分別為本發明背光模組一實施例的剖視圖。

圖9為本發明的背光模組一實施例的剖示圖。

圖10為本發明的背光模組設置光反射片的示意圖。

100:發光裝置

10:顯示面板

20:背光模組

21:光源

22:光學薄膜

23:導光板

24:第一壓電模組

A:空間

Claims (14)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一出光面及一背面，其中該出光面與該背面相背；以及一第一壓電模組，設置於該背面之外側，並產生一第一振動；其中，該第一振動直接或間接傳遞至該導光板，以使該導光板產生共振，並以該背面朝向之一空間作為共振腔。
2. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一第一音膜，該第一音膜至少部分貼附於該背面並形成一第一振動區；其中該第一壓電模組設置於該第一振動區朝向該背面之一面，且該第一振動經由該第一振動區傳遞至該導光板。
3. 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一第一音膜，該第一音膜至少部分貼附於該背面並形成一第一振動區；其中該第一壓電模組設置於該第一振動區背向該背面之一面，且該第一振動透過該第一音膜經由該第一振動區傳遞至該導光板。
4. 如請求項1所述之背光模組，更包含：一第二音膜，設置於該背面上且具有一第二振動區；其中，該第二振動區與該壓電模組不相重疊；以及一導音單元，分別連接該第一壓電模組與該第二振動區，其中該導音單元自該第一壓電模組接收該第一振動並傳遞至該第二振動區，使該導光板自該第二振動區處產生共振。
5. 如請求項1所述之背光模組，更包含： 一背板，設置於該導光板之該背面外側，並具有一內表面，該內表面上具有一凹部，用以形成一容置空間，該第一壓電模組設置對應於該容置空間。
6. 如請求項5所述之背光模組，其中該凹部的底部具有一開口，用以使該第一振動自該開口向外側傳導。
7. 如請求項5所述之背光模組，更包含：一第二壓電模組；其中該背板具有一外表面與該內表面相背，該外表面上對應於該凹部處具有一凸部，該第二壓電模組設置於該凸部表面。
8. 如請求項7所述之背光模組，更包含：一殼體，設置與該背板之該外表面相對，且與該背板具有一間隙；其中該第二壓電模組，用以產生一第二振動使該背板產生共振，並至少以該間隙作為共振腔。
9. 如請求項7所述之背光模組，其中該凸部具有一凸部側壁，該凸部側壁之一端圍繞形成一開口，該第二壓電模組設置於該開口內，且連接該凸部側壁之該端。
10. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一出光面及一背面，其中該出光面與該背面相對；一背板，設置於該背面外側，並具有一內表面及一外表面，其中該內表面與該背面相對且與該外表面相背，該外表面具有一凸部；以及一壓電模組，設置於該凸部，並產生一振動； 其中，該振動直接或間接傳遞至該背板，以使該背板產生共振，並以該外表面朝向之一空間作為共振腔。
11. 如請求項10所述之背光模組，其中該凸部具有一凸部側壁，該凸部側壁之一端圍繞形成一開口，該壓電模組設置於該開口內，且連接該凸部側壁之該端，以經由該凸部側壁傳遞該振動至該背板。
12. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一出光面及一背面，其中該出光面與該背面相背；以及一第一壓電模組，設置於該出光面之外側，並產生一振動；其中，該振動直接或間接傳遞至該導光板以產生共振，並以該背面朝向之一空間作為共振腔。
13. 如請求項12所述之背光模組，進一步包含一光反射片，該光反射片設置於該第一壓電模組上且與之重疊，用以反射照射於該第一壓電模組上的光。
14. 一種顯示裝置，包含如請求項1至請求項11中任一所述背光模組。

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