TWI396016B - 增加光輸出效率之背光模組及包含該背光模組之液晶顯示器 - Google Patents

Description

增加光輸出效率之背光模組及包含該背光模組之液晶顯示器

本發明係關於一種背光模組，尤其是一種能增加光輸出效率的背光模組。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)已廣泛應用在眾多產品，如手機、電視、數位相機或電腦。液晶顯示器係透過控制液晶的排列方式，改變穿過液晶的光線達成影像顯示的目的。由於液晶不會散發光線，因此液晶顯示器中的背光模組即在提供一外部光源以供影像顯示所需之光線。

請參照第1A圖，第1A圖係繪示習知技術之背光模組10的***示意圖。背光模組10主要包括稜鏡片104、106、擴散片108、導光板(Light Guide Plate，LGP)110、框架112、反射片114、發光元件116以及軟性印刷電路板120(Flexible Printed Circuit，FPC)。上述元件之組裝方式係將稜鏡片104、106、擴散片108藉由一膠材固定於導光板110上，再與框架112以及反射片114結合完成背光模組10之組裝。至於發光元件116、軟性印刷電路板120以及導光板110之固定方式將於稍後詳述。

當發光元件116如一發光二極體(Light Emitting Diode，LED)組件或一燈管產生光之後，光會透過導光板110導引使光向上傳送至擴散片108。擴散片108之功能在於將光經由折射、反射以及散射的作用形成均勻的面光源。光通過擴散片108後的指向性通常較差，故使用稜鏡片104、106經由折射以及反射的作用修正光的方向，以增加光從擴散片108射出後的利用效率。一般來說，稜鏡片104、106又稱為增亮膜或增亮片，用 以集中光。

此外，反射片114是由高反射率的材質所製成，將導光板110未利用的光反射回導光板110以供利用，增加光輸出效率。

請參照第1B圖，係繪示依照第1A圖中沿剖面線1B－1B’之示意圖。在發光元件116以及導光板110之上方係以膠帶122黏附軟性印刷電路板120完成固定。此種固定方式會使發光元件116跟導光板110之間產生間隙，而使發光元件116所發射的光會因間隙118損耗於空氣中。

此外，當組裝導光板110與發光元件116時，會因實際組裝而使兩者的對位不佳，亦會使導光板110之入光面與發光元件116之發光面之間產生間隙118，而使背光模組10的光輸出效率不佳。

在現有的技術中，如何提高背光模組10的光輸出效率是面板製造廠商所追求但卻難以達成的目標，因此，需要對上述背光模組10之光能量損耗問題提出一種解決方法。

本發明之一目的係提供一種增加光輸出效率之背光模組，減少背光模組光能量的損耗。

本發明之另一目的係提供一種增加光輸出效率之背光模組，能改善背光模組之一發光元件以及一導光板在組裝時之對位誤差。

本發明之增加光輸出效率之背光模組包括發光元件、導光板、電路板以及中介層。導光板設置於發光元件之一旁側，用以接收發光元件所發射之光。電路板設置於發光元件以及導光板之上方，用以提供背光模組的電路配置。中介層設置於發光 元件以及導光板之間，其光穿透率(Transmittance)係大於空氣之光穿透率，且其折射率(Refractive Index)實質上與空氣之折射率相等。

本發明能減少發光元件以及導光板之間的能量損耗，達到增加背光模組光輸出效率的目的。另外亦能夠改善發光元件以及導光板在組裝時之對位誤差。

以下將參照所附圖式詳細說明本發明之技術內容。

請同時參照第2A圖以及第2B圖。第2A圖係繪示依照本發明較佳實施例之背光模組300的上視圖。第2B圖係繪示依照第2A圖中沿剖面線2B-2B’之示意圖。背光模組300主要包括發光元件302、導光板304、中介層306以及軟性印刷電路板320。發光元件302可選擇一般背光模組300常使用的光源，如發光二極體、燈管或其他可利用之光源。導光板304設置於發光元件302之一旁側，用以接收發光元件302所發射之光。軟性印刷電路板320係以膠帶322黏附於發光元件302以及導光板304之上方，用以提供背光模組300的電路配置，以供電氣信號的傳輸、控制等之用。

如前所述，於習知技術中，在背光模組300之發光元件302以及導光板304之間為一空氣間隙(air gap)，即傳遞光的介質為空氣，由於空氣會讓光散射，造成光能量的損耗。根據本發明，係在發光元件302以及導光板304之間設置中介層306。中介層306必須選擇光由發光元件302到達導光板304的穿透率大於空氣的材質，即低霧度(haze)的材質，以達到增加背光模組300光輸出效率的目的。再者，中介層306之折射率較佳 係實質上與空氣之折射率相等。

較佳而言，中介層306為具有黏性的軟性材質。在一實施例中，中介層306為薄膜狀的光學膠。將光學膠填充於發光元件302以及導光板304之間作為中介層306，以使發光元件302的光能透過光學膠導引至導光板304，以增加光輸出效率。光學膠可分為有基材膠以及無基材膠。有基材膠例如3M^TM Optically Clear Adhesives，型號例如為8141,8142,8161,8171,8172,9483，且其光穿透率超過99%，霧度小於1%。無基材膠例如NITTO DENKO生產型號為CS3623的光學膠，其光穿透率約為91.4%，霧度為1.1%。在另一實施例中，Sony Chemical & Information Device Corporation生產膏狀的樹脂(Super View Resin，SVR)亦可作為中介層306的選擇，其光穿透率大於95%以上。此外，光穿透率大於空氣的膠帶亦可作為中介層306之選擇。

表1示意習知技術與本實施例的背光模組300用以測試光輸出效率實驗的各元件的規格。其中本實施例的背光模組300的中介層306為上述實施例舉例的3M光學透明膠。

每一組發光元件之輸出為1690毫燭光，由於習知與本實施例的發光元件均採用5組發光元件，因此理論上發光元件輸出為1690*5＝8450毫燭光。由表2比較習知的背光模組與本發明的背光模組300可知，光輸出效率由37%增加至40%。另外，再將習知的背光模組與面板組裝之後，與本實施例的背光模組300與面板組裝之後作比較，面板的理論光穿透率為7.9%，因此理論輸出應為8450*7.9%＝668毫燭光。由表2可得知，本實施例的背光模組300其光輸出效率亦由37%增加至40%。然而，由於背光模組的光輸出效率並不容易提昇，因此能增加3%已屬相當大的改善。

另外，再以上述表1之規格分別測量習知技術以及本實施例之亮度以及色度(Color)。表3為習知的背光模組與本實施例的背光模組300在亮度以及色度的比較。表4為習知的背光模組與面板組裝後，與本實施例的背光模組300與面板組裝後在亮度以及色度的比較。

表3

要特別說明的是，表3及表4中最左行編號1至9分別代表 測量背光模組及背光模組與面板組裝後九個不同位置的點，其中編號5代表中心點。由表3的比較可知，本實施例之背光模組300的平均亮度從2997燭光/米平方增加至3186燭光/米平方。若再比較兩者(習知技術與本實施)中心點(即編號5)的亮度，本實施例之背光模組300中心點亮度為習知技術的107.3%。也就是說，本實施例在增進光輸出效率的同時，亦可有效提昇亮度。

此外，表3與表4中的光均勻度是依據最小值/最大值的公式求得的。從表3中得知，光均勻度從習知的76.3%增加至78.7%，增加2.4%。除此之外，從表3中亦可得知，本實施例在增進光輸出效率的同時，背光模組的色度純度並不會受到影響。

同樣的，從表4也可得知，將背光模組300與面板組裝之後，本發明的平均亮度從236燭光/米平方增加至247燭光/米平方。若再比較中心點(即編號5)的亮度，本發明之背光模組300與面板組裝後中心點亮度為習知技術的105.4%。此外，光均勻度亦從習知的74.8%增加至76.9%，增加2.1%。

請再參照第2B圖，由於中介層306為具有黏性的軟性材質，可有效填補發光元件302以及導光板304之間的空隙，因此在中介層306的黏性作用下能更加地穩固。另外，由於發光元件302與導光板304在組裝時經常會發生對位誤差的問題，但因中介層306可有效填補發光元件302與導光板304之間的空隙。所以，亦可藉由中介層306有效解決發光元件302對位誤差的問題，進而改善發光元件302以及導光板304在組裝時之對位誤差。

本發明之增加光輸出效率之背光模組，以光穿透率高於空氣之光穿透率的中介層取代空氣間隙，減少發光元件以及導光板之間的能量損耗，達到增加背光模組光輸出效率以及光均勻度的目的。另外亦能夠改善發光元件以及導光板在組裝時之對位誤差。

第3圖係繪示一電子裝置500包含一液晶顯示器502，其中該液晶顯示器502包括根據本發明之增加光輸出效率之背光模組300。包含如第3圖所示之背光模組300之液晶顯示器502可以是電子裝置500之一部分。電子裝置500包括液晶顯示器502以及一電源供應器504，電源供應器504係與液晶顯示器502耦接以供電至液晶顯示器502。電子裝置500可為手機、數位相機、個人數位助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、衛星導航、車上顯示器、航空用顯示器或可攜式數位視訊光碟(Digital Video Disc，DVD)放影機等。

雖然本發明已就較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之變更和潤飾。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。

10、300‧‧‧背光模組

122、322‧‧‧膠帶

104、106‧‧‧稜鏡片

108‧‧‧擴散片

110、304‧‧‧導光板

112‧‧‧框架

114‧‧‧反射片

116、302‧‧‧發光元件

118‧‧‧間隙

120、320‧‧‧軟性印刷電路板

306‧‧‧中介層

500‧‧‧電子裝置

502‧‧‧液晶顯示器

504‧‧‧電源供應器

第1A圖係繪示習知技術之背光模組的***示意圖；第1B圖係繪示依照第1A圖中沿剖面線1B-1B’之示意圖；第2A圖係繪示依照本發明較佳實施例之背光模組的上視圖；第2B圖係繪示依照第2A圖中沿剖面線2B-2B’之示意 圖；以及第3圖係繪示一電子裝置包含一液晶顯示器，其中該液晶顯示器包括根據本發明之增加光輸出效率之背光模組。

300‧‧‧背光模組

302‧‧‧發光元件

304‧‧‧導光板

306‧‧‧中介層

320‧‧‧軟性印刷電路板

322‧‧‧膠帶

Claims (15)

1. 一種增加光輸出效率之背光模組，包括：一發光元件；一導光板，設置於該發光元件之一旁側，用以接收該發光元件所發射之光；一電路板，設置於該發光元件以及該導光板之上方，用以提供該背光模組的電路配置；以及一中介層，設置於該發光元件以及該導光板之間，其中該中介層必須選擇光由該發光元件到達該導光板的穿透率大於空氣的材質，且該中介層為低霧度材質。
2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該發光元件為發光二極體或燈管。
3. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該電路板為軟性印刷電路板。
4. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層具有黏性且係黏附於該發光元件以及該導光板之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層之折射率實質上與空氣之折射率相等。
6. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層為軟性材質所製成。
7. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層為膠帶。
8. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層為光學膠。
9. 如申請專利範圍第8項所述的背光模組，其中該光學膠 為無基材膠。
10. 如申請專利範圍第8項所述的背光模組，其中該光學膠為有基材膠。
11. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層為樹脂。
12. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該中介層的霧度小於1%。
13. 一種液晶顯示器，包括：如申請專利範圍第1項所述的背光模組；以及一面板，設置於背光模組上。
14. 如申請專利範圍第13項所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器適用於一電子裝置，該電子裝置包括一耦接於該液晶顯示器的電源供應器，以供電於該液晶顯示器。
15. 如申請專利範圍第14項所述的液晶顯示器，其中該電子裝置包括一手機、一數位相機、一個人數位助理、一筆記型電腦、一桌上型電腦、一電視、一衛星導航、一車上顯示器、一航空用顯示器或一可攜式數位視訊光碟放影機。