TWI418899B - 液晶顯示器及其背光模組 - Google Patents

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TWI418899B
TWI418899B TW099134788A TW99134788A TWI418899B TW I418899 B TWI418899 B TW I418899B TW 099134788 A TW099134788 A TW 099134788A TW 99134788 A TW99134788 A TW 99134788A TW I418899 B TWI418899 B TW I418899B
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Chih Chuan Chang
Yu Tsung Huang
Yao Chi Liu
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Au Optronics Corp
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Description

液晶顯示器及其背光模組
本發明是有關於一種液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)，且特別是有關於一種背光模組。
由於液晶顯示器具有低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等傳統陰極射線管(cathode ray tube，CRT)所製造之顯示器無法達到的優點，因此液晶顯示器已成為近年來顯示器研究的主要課題，且不斷地朝向彩色化發展。
由於液晶顯示器為非自發光型顯示器，因此需要背光模組提供所需之光線，方可達到顯示的功能。近年來，隨著環保意識的提昇，背光模組中所使用的發光元件已逐漸從冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)轉換成更為環保的發光二極體元件。當發光二極體元件被應用於背光模組中時，以側面入光式背光模組為例，發光二極體元件通常係設置於一條狀之印刷電路板上以形成發光二極體燈條(LED light bar)，而發光二極體燈條通常會透過一可撓性線路(flexible printed circuit，FPC)與一控制電路板電性連接。
圖1為習知側面入光式背光模組中導光板與發光二極體燈條之上視示意圖。請參照圖1，習知的側面入光式背光模組100包括一導光板110以及一線性光源120。導光板具有一頂出光面112以及一與頂出光面112連接之側向 入光面114，且頂出光面112包括一與側向入光面114連接之周邊區112a以及一有效照明區112b。從圖1可知，線性光源120配置於側向入光面114旁，而線性光源120包括一電路板122以及多個發光二極體元件124，且發光二極體元件124配置於電路板122上並與電路板122電性連接。
如圖1所示，線性光源120中，任二相鄰發光二極體元件124的間距(pitch)為P，而各個發光二極體元件124之發光面到有效照明區112b之邊緣的最短距離為A。為了使有效照明區112b內之亮度均勻，製造者會根據發光二極體元件124之光線發散角α來決定最佳化之A/P比率(A/P ratio)。然而，目前液晶顯示器已經逐漸朝向窄邊框設計發展，若要符合窄邊框的設計需求，最短距離A勢必會被要求降低，而當A/P比率過低時，在靠近側向入光面114之有效照明區112b處便會出現亮暗交替之光斑(hot spot)，圖1中之陰影處係指亮度較低之區域。此光班可透過降低間隔P而獲得解決，但當間距P降低時，製造者必須使用較多數量的發光二極體元件124，進而造成成本提高。
承上述，如何在符合窄邊框的設計需求以及不大幅增加生產成本的前提下，改善A/P比率過低所導致之光斑實為目前亟待解決的議題之一。
本發明提供一種背光模組以及具有此背光模組之液 晶顯示器。
本發明提出一種背光模組，其包括一導光板以及一線性光源。導光板具有一頂出光面以及一與頂出光面連接之側向入光面，且頂出光面包括一與側向入光面連接之周邊區以及一有效照明區。線性光源配置於側向入光面旁，且線性光源包括一電路板、多個固態發光元件以及一反射器。固態發光元件配置於電路板上並與電路板電性連接，固態發光元件位於電路板與側向入光面之間，而各固態發光元件所提供之光束係從側向入光面進入導光板，反射器覆蓋部分之周邊區。此外，反射器包括多個對應於固態發光元件之第一反射部以及多個連接於相鄰二第一反射部之間的第二反射部，各第一反射部與各第二反射部由頂出光面的邊緣朝有效照明區的方向延伸，且各第一反射部的延伸長度小於各第二反射部的延伸長度。
本發明另提出一種液晶顯示器，其包括前述之背光模組以及一液晶顯示面板，其中液晶顯示面板配置於頂出光面上方，液晶顯示面板具有一顯示區以及一周邊線路區，而顯示區位於導光板之有效照明區上方，且周邊線路區位於導光板之周邊區上方。
在本發明之一實施例中，前述之導光板具有一散射面，此散射面與側向入光面連接，且散射面與頂出光面相對。
在本發明之一實施例中，前述之背光模組可進一步包括一底反射片，此底反射片配置於散射面下方。
在本發明之一實施例中，前述之電路板具有一元件設 置表面，而固態發光元件配置於元件設置表面上，且元件設置表面實質上垂直於頂出光面。
在本發明之一實施例中，前述之電路板具有一元件設置表面，而固態發光元件配置於元件設置表面上，且元件設置表面實質上平行於側向入光面。
在本發明之一實施例中，前述之各固態發光元件包括發光二極體元件。
在本發明之一實施例中，前述之各第一反射部的寬度實質上等於固態發光元件的寬度，而各第二反射部的寬度實質上等於任二相鄰之固態發光元件的間隔(spacing)。
在本發明之一實施例中，前述之第一反射部以及第二反射部實質上平行於頂出光面。
在本發明之一實施例中，前述之反射器可進一步包括一與線性光源連接之組裝部，此組裝部與第一反射部以及第二反射部連接，而組裝部具有多個開口，且固態發光元件係嵌於組裝部之開口中。
在本發明之一實施例中，前述之組裝部與電路板連接。
在本發明之一實施例中，前述之反射器可進一步包括一與線性光源連接之組裝部，組裝部與第一反射部及第二反射部連接，而組裝部包括多個條狀結構，且各固態發光元件分別位於相鄰二條狀結構之間。
在本發明之一實施例中，前述之條狀結構與電路板連接。
由於本發明之反射器具有延伸長度不同之第一反射 部以及第二反射部，透過第二反射部有效地提升任二相鄰固態發光元件之間的光線分佈強度，因此本發明可以有效地改善背光模組所產生之光斑。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
【第一實施例】
圖2為本發明第一實施例之液晶顯示器之示意圖，而圖3為本發明第一實施例之背光模組之上視示意圖。請參照圖2，本實施例之液晶顯示器LCD包括背光模組200以及一液晶顯示面板300，其中液晶顯示面板300配置於背光模組200上方。在本實施例中，液晶顯示面板300例如是一穿透式液晶顯示面板(transmissive LCD panel)或者是一半穿透半反射式液晶顯示面板(transflective LCD panel)。
如圖2與圖3所示，背光模組200包括一導光板210以及一線性光源220。導光板210具有一頂出光面212以及一與頂出光面212連接之側向入光面214，且頂出光面212包括一與側向入光面214連接之周邊區212a以及一有效照明區212b。線性光源220配置於側向入光面214旁，且線性光源220包括一電路板222、多個固態發光元件224以及一反射器226。固態發光元件224配置於電路板222上並與電路板222電性連接，固態發光元件224位於電路板222與側向入光面214之間，而各固態發光元件224所提供之光束係從側向入光面214進入導光板210，且反射 器226覆蓋部分之周邊區212a。此外，液晶顯示面板300位於導光板210之頂出光面212上方，液晶顯示面板300具有一顯示區310以及一周邊線路區320，而顯示區310位於導光板210之有效照明區212b上方，周邊線路區320則位於導光板210之周邊區212a上方。
從圖2可知，除了頂出光面212以及側向入光面214之外，導光板210還具有一散射面216，此散射面216與側向入光面214連接，且散射面216與頂出光面212相對。在本實施例中，散射面216上例如具有特定排列密度之網點、V形槽(V-shaped grooves)或其他光學微結構(micro-structures)，以使從側向入光面214入射至導光板210內之光線容易被散射，增加光線從頂出光面212出射之機率。在本發明之其他實施例中，背光模組200可選擇性地設置一底反射片R於散射面216下方，以充分將自散射面216離開導光板210之部分光線反射回導光板210內，進而提升背光模組200之光線利用率。
電路板222具有一元件設置表面222a，而固態發光元件224配置於元件設置表面222a上，電路板222之元件設置表面222a實質上垂直於導光板210之頂出光面212，且電路板222之元件設置表面222a實質上平行於導光板210之側向入光面214。然而，當側向入光面214與頂出光面212之間的夾角為非90度之夾角時，電路板222之元件設置表面222a未必需垂直於導光板210之頂出光面212，且未必需平行於導光板210之側向入光面214。設計者可以根據產品之實際需求適度地更動元件設置表面222a與頂 出光面212以及側向入光面214之間的夾角。此外，電路板222例如為FR-4印刷電路板、FR-5印刷電路板、金屬合金印刷電路板(MC-PCB)、可撓性線路(flexible printed circuit，FPC)等。
在本實施例中，固態發光元件224例如是發光二極體元件。以發光二極體元件為例，其可為表面黏著型態之封裝體或其他型態之封裝體。此外，本實施例所使用之發光二極體元件為頂部發光型態(top emission)之發光二極體元件，當然，本發明之其他實施例亦可採用其他型態之發光二極體元件。
承上述，反射器226包括多個對應於固態發光元件224之第一反射部226a以及多個連接於相鄰二第一反射部226a之間的第二反射部226b，各第一反射部226a與各第二反射部226b由頂出光面212的邊緣朝有效照明區212b的方向延伸，且各第一反射部226a的延伸長度L1小於各第二反射部226b的延伸長度L2。舉例而言，第一反射部226a的寬度實質上等於固態發光元件224的寬度，而第二反射部226b的寬度實質上等於任二相鄰之固態發光元件224的間隔。當然，本實施例亦可適度地更動第一反射部226a與第二反射部226b之寬度，舉例而言，吾人亦可使第一反射部226a的寬度略大於固態發光元件224的寬度，並使第二反射部226b的寬度略小於任二相鄰之固態發光元件224的間隔。
圖2’為本發明第一實施例之另一種液晶顯示器之示意圖。請參照圖2與圖2’，圖2’之反射器226”與圖2中 的反射器226類似，惟二者主要差異之處在於：反射器226在折彎處的邊緣為鋸齒狀，而反射器226”在折彎處的邊緣為直線狀。
從圖2與圖3可清楚得知，反射器226之第一反射部226a以及第二反射部226b所在之平面實質上係平行於頂出光面212所在之平面。此外，長度較短(L1)第一反射部226a可用以遮蔽固態發光元件224以避免漏光，而長度較長(L2)之第二反射部226b可用以減少習知技術中所提及之光斑。詳言之，相較於周邊區212a被第一反射部226a所覆蓋之面積，周邊區212a被第二反射部226b所覆蓋之面積較大，因此第二反射部226b可以有效地提升任二相鄰之固態發光元件224之間所對應區域之光線強度分佈，進而抑制光斑的產生。當光斑因第二反射部226b之設置而被抑制時，吾人便可進一步縮減各個發光二極體元件224之發光面到有效照明區212b之邊緣的最短距離A，也就是發光二極體元件224之發光面到顯示區310之邊緣的最短距離，以輕易符合窄邊框的設計需求。
除了第一反射部226a與第二反射部226b之外，本實施例之反射器226可進一步包括一與線性光源220連接之組裝部226c，此組裝部226c與第一反射部226a以及第二反射部226b連接，而組裝部226c具有多個開口226d，且固態發光元件224係嵌於組裝部226c之開口226d中。舉例而言，前述之組裝部226c係透過膠材或其他方式固定於電路板222上。
承上述，本實施例之反射器226例如係由一片板材經 裁切與折彎之後形成，換言之，第一反射部226a、第二反射部226b以及組裝部226c之材質相同；舉例而言，反射器226之材質可為白色反射或銀色反射材質。第一反射部226a、第二反射部226b以及組裝部226c之外形可經由前述之裁切以及折彎製程來決定。
【第二實施例】
圖4為本發明第二實施例之液晶顯示器之示意圖。請參照圖4，本實施例之液晶顯示器LCD’與第一實施例之液晶顯示器LCD類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之反射器226’包括一第一反射部226a、一第二反射部226b以及一與線性光源220連接之組裝部226c’，組裝部226c’與第一反射部226a及第二反射部226b連接，而組裝部226c’包括多個條狀結構S，且各固態發光元件224分別位於相鄰二條狀結構S之間。舉例而言，前述之組裝部226c’係透過膠材或其他方式固定於電路板222上。
圖4’為本發明第二實施例之另一種液晶顯示器之示意圖。請參照圖4與圖4’，圖4’之反射器226'''與圖4中的反射器226’類似，惟二者主要差異之處在於：反射器226’在折彎處的邊緣為鋸齒狀，而反射器226'''在折彎處的邊緣為直線狀。
本發明之前述實施例採用具有延伸長度不同之第一反射部以及第二反射部之反射器，並透過第二反射部有效地提升任二相鄰固態發光元件之間的光線分佈強度，以有效地改善背光模組所產生之光斑。
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，當可作些許之更動與潤飾，故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‧‧‧側面入光式背光模組
110‧‧‧導光板
112‧‧‧頂出光面
112a‧‧‧周邊區
112b‧‧‧有效照明區
120‧‧‧線性光源
122‧‧‧電路板
124‧‧‧發光二極體元件
A‧‧‧最短距離
P‧‧‧間隔
α‧‧‧光線發散角
200‧‧‧側面入光式背光模組
210‧‧‧導光板
212‧‧‧頂出光面
212a‧‧‧周邊區
212b‧‧‧有效照明區
214‧‧‧側向入光面
216‧‧‧散射面
220‧‧‧線性光源
222‧‧‧電路板
222a‧‧‧元件設置表面
224‧‧‧發光二極體元件
226、226’、226”、226'''‧‧‧反射器
226a‧‧‧第一反射部
226b‧‧‧第二反射部
226c、226c’‧‧‧組裝部
226d‧‧‧開口
300‧‧‧液晶顯示面板
310‧‧‧顯示區
320‧‧‧周邊線路區
LCD、LCD’‧‧‧液晶顯示器
L1、L2‧‧‧延伸長度
R‧‧‧底反射片
S‧‧‧條狀結構
圖1為習知側面入光式背光模組中導光板與發光二極體燈條之上視示意圖。
圖2為本發明第一實施例之液晶顯示器之示意圖。
圖2’為本發明第一實施例之另一種液晶顯示器之示意圖。
圖3為本發明第一實施例之背光模組之上視示意圖。
圖4為本發明第二實施例之液晶顯示器之示意圖。
圖4’為本發明第二實施例之另一種液晶顯示器之示意圖。
200‧‧‧側面入光式背光模組
210‧‧‧導光板
212‧‧‧頂出光面
212a‧‧‧周邊區
212b‧‧‧有效照明區
214‧‧‧側向入光面
216‧‧‧散射面
220‧‧‧線性光源
222‧‧‧電路板
222a‧‧‧元件設置表面
224‧‧‧發光二極體元件
226‧‧‧反射器
226a‧‧‧第一反射部
226b‧‧‧第二反射部
226c‧‧‧組裝部
226d‧‧‧開口
300‧‧‧液晶顯示面板
310‧‧‧顯示區
320‧‧‧周邊線路區
LCD‧‧‧液晶顯示器
L1、L2‧‧‧延伸長度
R‧‧‧底反射片

Claims (24)

  1. 一種背光模組，包括：一導光板，具有一頂出光面以及一與該頂出光面連接之側向入光面，其中該頂出光面包括一與該側向入光面連接之周邊區以及一有效照明區；一線性光源，配置於該側向入光面旁，該線性光源包括：一電路板；多個固態發光元件，配置於該電路板上並與該電路板電性連接，該些固態發光元件位於該電路板與該側向入光面之間，而各該固態發光元件所提供之光束從該側向入光面進入該導光板；以及一反射器，覆蓋部分之該周邊區，該反射器包括多個對應於該些固態發光元件之第一反射部以及多個連接於相鄰二第一反射部之間的第二反射部，各該第一反射部與各該第二反射部由該頂出光面的邊緣朝該有效照明區的方向延伸，各該第一反射部的延伸長度小於各該第二反射部的延伸長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該導光板具有一散射面，該散射面與該側向入光面連接，且該散射面與該頂出光面相對。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包括一底反射片，配置於該散射面下方。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該電路板具有一元件設置表面，而該些固態發光元件配置於該 元件設置表面上，且該元件設置表面實質上垂直於該頂出光面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該電路板具有一元件設置表面，而該些固態發光元件配置於該元件設置表面上，且該元件設置表面實質上平行於該側向入光面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該固態發光元件包括發光二極體元件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各該第一反射部的寬度實質上等於該固態發光元件的寬度，而各該第二反射部的寬度實質上等於任二相鄰之固態發光元件的間隔。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些第一反射部以及該些第二反射部實質上平行於該頂出光面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該反射器更包括一與該線性光源連接之組裝部，該組裝部與該些第一反射部及該些第二反射部連接，而該組裝部具有多個開口，且該些固態發光元件嵌於該些開口中。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該組裝部與該電路板連接。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該反射器更包括一與該線性光源連接之組裝部，該組裝部與該些第一反射部及該些第二反射部連接，而該組裝部包括多個條狀結構，且各該固態發光元件分別位於相鄰二條狀結 構之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該些條狀結構與該電路板連接。
  13. 一種液晶顯示器，包括：一如申請專利範圍第1項所述之背光模組；以及一液晶顯示面板，配置於該頂出光面上方，其中該液晶顯示面板具有一顯示區以及一周邊線路區，該顯示區位於該有效照明區上方，而該周邊線路區位於該周邊區上方。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該導光板具有一散射面，該散射面與該側向入光面連接，且該散射面與該頂出光面相對。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該背光模組更包括一底反射片，配置於該散射面下方。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該電路板具有一元件設置表面，而該些固態發光元件配置於該元件設置表面上，且該元件設置表面實質上垂直於該頂出光面。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該電路板具有一元件設置表面，而該些固態發光元件配置於該元件設置表面上，且該元件設置表面實質上平行於該側向入光面。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中各該固態發光元件包括發光二極體元件。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中各該第一反射部的寬度實質上等於該固態發光元件的寬 度，而各該第二反射部的寬度實質上等於任二相鄰之固態發光元件的間隔。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該些第一反射部以及該些第二反射部實質上平行於該頂出光面。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該反射器更包括一與該線性光源連接之組裝部，該組裝部與該些第一反射部及該些第二反射部連接，而該組裝部具有多個開口，且該些固態發光元件嵌於該些開口中。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示器，其中該組裝部與該電路板連接。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示器，其中該反射器更包括一與該線性光源連接之組裝部，該組裝部與該些第一反射部及該些第二反射部連接，而該組裝部包括多個條狀結構，且各該固態發光元件分別位於相鄰二條狀結構之間。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之液晶顯示器，其中該些條狀結構與該電路板連接。
TW099134788A 2010-10-12 2010-10-12 液晶顯示器及其背光模組 TWI418899B (zh)

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