CN100432778C - 具有集光功能的背光模块 - Google Patents
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Abstract
一种具有集光功能的背光模块，该背光模块是由导光板、发光源以及扩散片组所组成，其中导光板具有一入光面以及一出光面，其出光面与一液晶面板相对应，发光源所发射的光线由入光面进入导光板内部，再经由出光面将光线射出，扩散片组则是重叠放置于出光面上方，其中出光面所射出的光线，先经过上述的扩散片组的集光之后再输出，以做为液晶面板显示影像所需的背光源。
Description
技术领域
本发明有关于一种液晶面板的背光模块，特别是指一种具有集光功能的背光模块。
背景技术
随着薄膜晶体管的制作技术快速地进步，以及其具备有轻、薄、省电、无幅射等优点，因此使得液晶面板大量地应用于个人数字助理、笔记型计算机、数码相机、电视以及行动电话等各式电子产品中。但由于液晶面板属于非自发光型显示装置，其必须透过背光模块所提供的背光源的辅助，才能够将液晶面板的画面信息显示出来。
请参阅图1A、图1B所示，其为现有技术的增光型背光模块示意图。图中，背光模块10包括一导光板11、一发光源12、一反射板13以及多层光学薄膜14。
导光板11为可透光的楔形板，其材质为压克力，导光板11的上表面为出光面111，其一侧表面为入光面112。此外，在导光板11的下表面则是形成有多个扩散点113，其下方则是反射板13。
发光源12设于导光板11的入光面112。目前业者所使用的发光源12以冷阴极管为主，其所发射的光线由入光面112进入导光板11内部，经过扩散点113的散射以及反射板13的反射之后，再由出光面111射出。
多层光学薄膜14主要是由一下扩散片141、一增光片142(brightnessenhancement film，BEF)以及一上扩散片143所组成。并且由下而上依序叠合于导光板11的出光面111，其中上、下扩散片143、141可以使光线更均匀扩散，而增光片142则可以增加光线的亮度。光线在经过上述光学薄膜14的作用之后，不仅可以获得品质更佳的背光源，液晶面板20的显示效果也会更好。
目前市场所供应的增光片价格昂贵，成为降低成本的瓶颈，以3M公司所出产的BEF III以及DBEF二种规格的增光片为例，一般扩散片每片价格是BEF III的五分之一，更是DBEF的十分之一。
请参阅图2A所示，其为现有技术BEF III增光片结构示意图，BEF III增光片142a所使用的材质为PMMA，其表面设有多个锯齿状的棱镜结构15可增加光线亮度，虽然BEF III增光片142a具有增光功能，但由于棱镜结构15为规律性排列，因此会有阴影叠纹干涉(Moire)的现象产生，此外，BEF III增光片142a必须搭配上扩散片143以及下扩散片141一起使用，才能够发挥增光效果，并避免棱镜结构15遭到外力破坏。
请参阅图2B所示，其为现有技术DBEF增光片142b的增光原理示意图。其中，图的左侧光线直接由导光板11进入液晶面板20。图的右侧光线先经过DBEF增光片142b之后再进入液晶面板20，而在液晶面板20的上、下表面分别设有一上偏极板201以及一下偏极板202，其中上偏极板201与下偏极板202的偏振方向互相垂直。
当图中的左侧光线(P1，P2)碰到下偏极板202时，由于P1光线的偏振方向与下偏极板202相同，因此可以顺利地通过液晶面板20，而P2光线的偏振方向与下偏极板202垂直，因此无法通过下偏极板202。当图中右侧光线(P1，P2)碰到DBEF增光片142b时，P1光线将顺利地通过DBEF增光片142b和下偏极板202进入液晶面板20内部，而P2光线则被DBEF增光片142b反射回导光板11内部。此时，P2光线在经过导光板11的散射之后，将再度射出含有P1和P2偏振方向的光线。由于DBEF增光片142b可将P2偏振方向的光线回收再利用，因此增光效果较佳，然而，其缺点在于价格过于昂贵。
由上述说明可知，若采用图2A的方式进行增光，除了使用BEF III增光片之外，尚需要上、下扩散板的配合。因此整体而言，光学薄膜的成本难以下降，且BEF III和上扩散片过于紧密贴合时无法避免阴影叠纹干涉的产生。又若采用图2B的方式进行增光，除了使用DBEF增光片之外，尚需要下扩散板的配合。因此其成本将更高。此外，现有技术在进行增光片与扩散片的组装时，扩散片容易被刮伤而影响良率。
由于上述原因，使得背光模块整体的生产成本过高，不但造成产品的价格居高不下，也使得制造业者的获利无法提升，影响所及则是造成液晶显示器的使用率无法全面的普及化。因此，对于光电相关领域的研发人员而言，莫不致力于提出较佳的解决方案，以期能够获得更便宜以及品质更佳的背光模块。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有集光功能的背光模块。
本发明的另一目的在于提供一种制造成本较低的背光模块。
本发明的又一目的在于提供一种容易组装的背光模块。
本发明所揭露的背光模块用以提供一液晶面板显示影像时所需要的背光源，其由导光板、发光源以及扩散片组所组成。
导光板为可透光的楔形板结构，其材质以压克力为主。导光板的上表面为出光面并与液晶面板相对应，其一侧表面为入光面。此外，在导光板的下表面则是形成有多个扩散点，其下方则是设有反射板。
发光源采用冷阴极管，并以端面照光方式将光线由入光面进入导光板内部，经过扩散点的散射以及反射板的反射之后，由出光面将光线射出。
该扩散片组则是重叠放置于出光面上方，每一片扩散片包括一片基板，基板的上表面涂布一层光学扩散层，其下表面则是涂布一层背涂层。其中背涂层可以将光线导引进入基板，而光学扩散层可以将光线扩散并在扩散片的上方产生集光效果，其中，所述扩散片组包含至少两片扩散片，其中位于上方的扩散片的底面接触其相邻下方的另一扩散片的顶面。
当光线由导光板的出光面射出，经过导光板上方的扩散片的集光作用之后，其所输出的背光源的亮度较为均匀，其视角较使用BEF III增光片广，因此更容易符合TCO 03的平面显示器安规标准。此外，以一组扩散片重叠放置方式进行集光，不仅集光效果佳，并且可以有效降低背光模块的成本，在组装的过程中较不易因扩散片的表面被刮伤，而影响良率。
附图说明
图1为现有技术的增光型背光模块示意图；
图2A为现有技术BEF III增光片结构示意图；
图2B为现有技术DBEF增光片的增光原理示意图；
图3为本发明具有集光功能的背光模块的示意图；
图4A为本发明应用于二侧入光的背光模块实施例图；
图4B为本发明应用于直下式背光模块的实施例图；
图5为本发明扩散片的扩散与集光原理示意图；
图6A为本发明对于背光模块进行亮度量测的位置图；
图6B为本发明对于扩散片的数量与亮度增益值的关系图；
图7A为本发明在不同的水平视角下对液晶面板进行亮度量测的示意图；
图7B为本发明在不同的垂直视角下对液晶面板进行亮度量测的示意图；
表一为本发明在导光板上方放置不同数量的扩散片，所量测到背光模块在不同位置的亮度结果。
图号说明
10 背光模块 11 导光板 111 出光面
112 入光面 113 扩散点 12 发光源
13 反射板 14 薄膜 141 下扩散片
142 增光片 143 上扩散片 20 液晶面板
201 上偏极板 202 下偏极板 30 背光模块
31 导光板 311 出光面 312 入光面
313 扩散点 32 发光源 33 扩散片
331 基板 332 光学扩散层 333 背涂层
334 透明树脂 335 扩散颗粒 34 反射板
具体实施方式
请参阅图3所示，其为本发明具有集光功能的背光模块30的示意图，图中背光模块30置于一液晶面板20的下方，并提供液晶面板20显示影像时所需要的背光源。
本发明所揭露为一端照式背光模块30，其包括一导光板31、一发光源32以及三片为一组的扩散片33。导光板31为一可透光的楔形板结构，其材质以压克力为主，其中导光板31的上表面为出光面311并与液晶面板20相对应，其一侧表面为入光面312，在导光板31的下表面则是形成有多个扩散点313，其下方则是设有反射板34。发光源32大多采用冷阴极管，其并以端面照光方式将光线由入光面312射入导光板31内部，在经过扩散点313的散射以及反射板34的反射之后，光线将由出光面311射出。而扩散片33则是重叠放置于出光面311上方，由于扩散片33具有扩散和集光的功能，因此当出光面312射出的光线在经过上述扩散片33之后，其所输出的背光源不仅集光效果佳，亮度也较为均匀。此外，采用本发明的背光模块，其视角较使用BEF III增光片广，因此更容易符合TCO 03的平面显示器安规标准。而扩散片33的成本远低于现有所使用的组合，因此在市场上将更有竞争力。
请参阅图4A所示，本发明也可以应用于二侧入光的背光模块30a，其中导光板为一可透光的平板结构，其材质以压克力为主，其出光面311a设于导光板31a的上表面，其入光面312a则是设于导光板31a的二侧表面，因此发光源32a分别由二侧的入光面312a以端光照光方式将光线射入导光板31a内部，经过扩散点313a的散射以及反射板34a的反射之后由出光面311a射出，再利用三片为一组的扩散片33进行扩散和集光。
请参阅图4B所示，本发明也可以应用于直下式背光模块30b，其中导光板31b为一可透光的平板结构，其材质以压克力为主，其出光面311b设于导光板31b的上表面，其入光面312b则是设于导光板31b的下表面，因此发光源32b所发射的光线直接由导光板31b下方的入光面312b进入，再由导光板31b上方的出光面311b射出，再利用三片为一组的扩散片33进行扩散和集光。
请参阅图5所示，其为本发明扩散片33的扩散与集光原理示意图，所使用的扩散片33是下扩散片，然而本发明以Keiwa所生产的下扩散片为例进行解说，目前扩散片33都是以PET、PC或Polyester做为基板331的材料，并在基板331上表面涂布一层光学扩散层332。其下表面则是涂布一层背涂层333。光学扩散层332以及背涂层333主要是由透明树脂334以及扩散颗粒335所组成。其中光学扩散层332的扩散颗粒335随机分布于透明树脂334内部，而背涂层333的扩散颗粒335则是平均分布于透明树脂334上。背涂层33可以将光线导引进入基板331内部，并经过光学扩散层332内部的扩散颗粒335的扩散之后，在扩散片33的上方产生集光效果。虽然不同的扩散片33供货商，包括Tsujiden，GE等，在扩散颗粒的形状、制造的方法或许会有所不同，但利用此原理所制成的扩散片33均可以达成类似的扩散与集光的效果。扩散片33的使用数目依实际使用的情况而定，例如光源强度或是面板尺寸，但不以三片为限。
图6A为本发明对于背光模块30进行亮度量测的位置图，所量测的位置选择在背光模块30的中心以及靠近背光模块30的四个角落处，其目的在于使亮度量测的结果更具代表性，量测条件如下：
a.发光源：采用TOA公司所生产的冷阴极管。
b.灯管电流：7.5mA。
c.扩散片规格：Keiwa BS-040的下扩散板。
d.反射式灯罩：ALSET E60V。
表一为本发明在导光板上方放置不同数量的扩散片数量，所量测到背光模块在不同位置的亮度结果。表中显示导光板从无扩散片到放置四片扩散片的情况下，背光模块在不同位置处所量测到的亮度值。
图6B为本发明对于扩散片的数量与亮度增益值的关系图，其中增益值表示有使用扩散片与无使用扩散片时所量测到的亮度比值。由图6B的关系图中可知，当放置三片以上的扩散片时可获得不错的集光效果。但考虑到成本与背光模块的机构的设计，本发明仍以三片下扩散片为最佳实施例，或是上、下扩散片组合而成，此外，扩散片的使用数目依实际使用的情况而定，但不以三片为限。
图7A为本发明在不同的水平视角下对液晶面板进行亮度量测的示意图。图7B为本发明在不同的垂直视角下对液晶面板进行亮度量测的示意图。由图中可知，本发明利用三片为一组的下扩散片所得到的集光效果与现有技术利用BEF III增光片所产生的增光效果，在亮度比较上差异不大，但本发明的视角较使用BEF III增光片广，因此更容易符合TCO 03的平面显示器安规标准。
更重要的是，本发明不会有阴影叠纹干涉现象的产生，且使用三片为一组下扩散片可大幅降低成本，不仅货源供应无虞，且在组装的过程中较不易因下扩散片表面的刮伤，而影响良率。
Claims (9)
1、一种具有集光功能的背光模块，其特征在于，所述背光模块由导光板、发光源及扩散片组所组成，其中：
所述导光板具有一入光面以及一出光面，其中该出光面与液晶面板相对应；
所述发光源所发射的光线经由该入光面进入该导光板内部，再经由该出光面将光线射出；以及
所述扩散片组，重叠放置于该导光板的出光面上方，其中该出光面射出的光线，经过上述扩散片组的集光之后，输出背光源，所述扩散片组包含至少两片扩散片，其中位于上方的扩散片的底面接触其相邻下方的另一扩散片的顶面。
2、如权利要求1所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该入光面设于该导光板之一侧表面，该发光源由该侧表面以端面照光方式，将光线射入该导光板内部。
3、如权利要求1所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该入光面设于该导光板的二侧表面，该发光源由上述二侧表面以端面照光方式，将光线射入该导光板内部。
4、如权利要求1所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该入光面设于该导光板的下表面，该发光源由该下表面直接射入导光板内部。
5、如权利要求1所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该发光源为冷阴极管。
6、如权利要求1所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该扩散片包括一片基板，其上表面涂布一层光学扩散层，其下表面涂布一层背涂层。
7、如权利要求6所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该基板的材料选自PET、PC或Polyester三种材料之一。
8、如权利要求6所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该光学扩散层由透明树脂以及扩散颗粒所组成，该扩散颗粒任意分布于该透明树脂内部，其将光线扩散并在该扩散片上方产生集光效果。
9、如权利要求6所述的具有集光功能的背光模块，其特征在于，该背涂层由透明树脂以及扩散颗粒所组成，该扩散颗粒平均分布于该透明树脂上，其将光线导引进入该基板内部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081112 Termination date: 20200607 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |