台湾专利TW201310132A 背光模組及顯示裝置

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本發明揭露一種背光模組及包含此背光模組之顯示裝置，其中背光模組包含反射板及複數光源。反射板具有反射面；複數光源設置於反射面上，並朝向遠離反射面之方向發光。其中，反射面包含複數個低反射部，低反射部之反射率低於反射面其他位置之反射率，低反射部係位於光源與相鄰光源形成之區域內。
公开号:TW201310132A
申请号:TW100131364
申请日:2011-08-31
公开日:2013-03-01
发明作者:Wei-Tai Shen；Su-Yi Lin
申请人:Au Optronics Corp；
IPC主号:G02F1-00

专利说明:
背光模組及顯示裝置
本發明係關於一種背光模組及顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種背光模組的反射板。
科技日趨發達，光電產業不斷研發更省電及更明亮的照明光源。舉例而言，發光二極體(LED)係為現行普遍的照明光源，其具有省電性且不易發熱等諸多優點，已逐步取代傳統照明裝置並廣泛應用於各種領域，像是手電筒、檯燈、顯示器、廣告看板及建築外牆，處處可見發光二極體已深入現代人的生活。舉例而言，現行以LED作為背光源之液晶顯示器已漸漸成為家中不可或缺的電器產品，不但能夠大幅減少用電功率，更能保有良好的畫質。
請參照圖1A，圖1A係繪示習知液晶顯示器使用之直下式背光模組結構側視圖。一般而言，傳統式的背光模組包含光學薄膜1A、擴散板1B、複數個含有透鏡1C之光源1D及反射板(或稱反射片)1E。光源1D設置於反射板1E之上，且光源1D係為發光二極體。此外，擴散板1B及其上設置之光學薄膜1A，可用以增加光均勻度及增進光學表現。在實際情況中，自該等光源1D射出之光線，因應透鏡1C之形狀，使得光線依照圖1之箭頭方向射至擴散板1B。
然而，使用LED為光源之傳統顯示器仍存在些許缺點。請同時參照圖1B，圖1B係繪示習知背光模組之結構上視圖。如圖1A及圖1B所示，該等光源1D於反射板1E上呈格狀排列並分別圍繞中央區域1F。在實際應用中，由於透鏡1C引導將光源1D之光線光路角度張開，向外側發散，使得每一個中央區域1F之亮度因為相鄰光源1D光線之重合而產生亮塊。在將背光模組薄型化，也就是降低擴散板1B與光源1D間之間距時，此一光線重合而產生亮塊之問題更形嚴重。
業者為要改善顯示效果，透過增加光源1D數量以提高光線密度。然而，上述方式雖然縮小光源1D間的空隙，相對地卻提高材料成本並增加產品重量。再者，現行顯示器不斷邁向大尺寸的潮流發展，勢必另尋解決之道。此外，另有業者嘗試在擴散板1B上進行加工，透過油墨印刷之方式以改善發光均勻度。然而，大尺寸的顯示器(像是71吋以上規格的顯示器)難以使用油墨印刷之擴散板1B，同樣無法徹底解決問題。
換言之，發光二極體雖具有高亮度及穩定性；然而，以發光二極體為光源之背光模組需改善發光不均之根本問題，進而提升顯示品質。
有鑑於上述先前技術的問題，本發明提出一種能夠降低成本並改善發光效率的背光模組及顯示裝置。
於一方面，本發明提供一種使用低反射部之背光模組及顯示裝置，可提高發光均勻度。
於一方面，本發明提供一種能夠調整反射率之背光模組及顯示裝置，可改善亮塊現象。
於一方面，本發明提供一種減少光源數量之背光模組及顯示裝置，可降低材料成本。
本發明之一方面在於提供一種背光模組，包含反射板及複數光源。反射板具有反射面。複數光源設置於反射面上，並朝向遠離反射面之方向發光。其中，反射面包含複數個低反射部，低反射部之反射率低於反射面其他位置之反射率，低反射部係位於光源與相鄰光源形成之區域內。
需說明的是，該些光源係可採格狀分佈，並位於格狀分佈之節點上，每一低反射部係位於格狀分佈之格內。此外，低反射部包含至少一開口。亦即，該開口非具有反射面之反射光線之性質，且低反射部之反射率低於反射面其他位置之反射率。
於一較佳實施例中，低反射部係設置於每一格之中點。值得注意的是，由於光源射出之光線經其他光學元件反射後容易於該中點發生亮塊。因此，本發明透過設置於中點之低反射部以降低反射光線並消除亮塊，進而改善亮度不均勻之現象。
相較於先前技術，根據本發明之背光模組及顯示裝置係使用反射面上之低反射部，利用低反射部之反射率低於反射面其他位置之反射率，降低射至低反射部之光線，以減少不易產生亮塊現象。需說明的是，本發明之一種實施方式為使低反射部包含開口，以此開口結構加設不同材質材料或不再加設材料，以減少反射率，進而改善明暗問題。除此之外，大尺寸規格之顯示裝置亦能夠透過反射面之該些低反射部以提升顯示品質。值得注意的是，大尺寸規格之顯示裝置在不增加光源數量的狀況下，而僅透過本發明設置該些低反射部即可改善發光均勻度，故能夠大幅降低材料成本。
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。
根據本發明之一具體實施例，提供一種背光模組，用以改善亮部不均之現象。於此實施例中，背光模組可以是發光二極體背光模組。
請參照圖2，圖2係繪示本發明之背光模組之實施例側視圖。如圖2所示，背光模組1包含反射板10及複數光源20，其中反射板10具有反射面11。複數光源20設置於反射面11上，並朝向遠離反射面11之方向發光。其中，反射面11包含複數個低反射部100A，低反射部100A之反射率低於反射面11其他位置之反射率，低反射部100A係位於光源20與相鄰光源20形成之區域內。具體而言，光源20與相鄰光源20形成之區域係指介於相鄰兩光源20之間的間隔區段。舉例而言，第一光源210及第二光源220設置於反射面11上，第二光源220係為第一光源210之相鄰光源，而低反射部100A係設置於介在第一光源210與第二光源220之間的第一區域22內，並且低反射部100A並非限定必須設置於第一光源210及第二光源220的連線上。
在此實施例中，低反射部100A包含至少一開口。換言之，低反射部100A係透過於反射面11上挖孔、破孔等方式而形成開口。在實際應用中，開口具有較反射面11上其他位置為低的反射率，故能夠降低光線之反射程度。
此外，光源20包含相對應之透鏡30，其中透鏡30設置於反射面11上並覆蓋相對應之光源20。需說明的是，每一個透鏡30之頂部朝光源20凹陷，使得光線能夠具有較大的發光角度。背光模組1進一步包含光學層40，光學層40設置於該些光源20上方並與反射面11相對，具有擴散板410及至少一光學膜420。當該等光源20射出光線時，透鏡30引導光線均勻射至光學層40。
在此實施例中，擴散板410具有複數個擴散點，該等擴散點係為具有不同折射率之顆粒，能夠提升發光均勻度。然而，在其他實施例中，擴散板410包含非顆粒狀之微結構形成於表面或板內。
如圖2所示，間距H係為反射面11與光學層之間的平行距離，而最近直線距離P係為任二光源20經過低反射部100A之最短距離。舉例而言，最近直線距離P係為第一光源210與第二光源220經過低反射部100A之最短距離。需說明的是，反射面11至光學層40之間距H與任二光源20經過低反射部100A之最近直線距離P之第一比值(H/P)係不大於0.3。
當第一比值實質為0.3時，低反射部100A之最大寬度W與任二光源20經過低反射部100A之最近直線距離P之第二比值(W/P)係介於0.12至0.2間。
值得注意的是，光源20在發光張角200在自反射面11法線起算60度至80度間有強度峰值。然而，在更佳實施例中，強度峰值產生之發光張角200係小於反射面11法線起算之74度。如圖2所示，第一光源210及第二光源220分別射出光線並在發光張角200在自反射面11法線起算60度至80度間具有強度峰值。實際上，與該強度峰值對應之光線係耦合並匯聚於光學層40而形成亮塊。需說明的是，在一實施方式中，低反射部100A係位於第一光源210與第二光源220之間，並鄰近於光線耦合處，且低反射部100A之反射率低於反射面11其他位置之反射率，故低反射部100A能夠減少光線在特定區域之二次反射，以減緩光線耦合形成之亮塊，進而改善亮暗現象。
在實際應用中，背光模組1進入輕薄化，使得反射面11至光學層40之間距H越來越小。再者，相鄰的兩光源20射出之光線在發光張角200在自反射面11法線起算60度至80度間係具有強度峰值。如圖2所示，一旦間距H變小，且距離P不變，與該強度峰值對應之光線較不易耦合並匯聚於光學層40，亮塊現象較不明顯，故可以使用較小面積之低反射部100A以提升整體發光均勻度。舉例而言，當第一比值實質為0.28時，低反射部之最大寬度W與任二光源經過低反射部之最近直線距離P之第二比值(W/P)係介於0.08至0.14間。此外，在另一實施例中，當第一比值實質為0.26時，低反射部100A之最大寬度W與任二光源20經過低反射部100A之最近直線距離P之第二比值(W/P)係介於0.04至0.1間。
請參照圖3，圖3係繪示本發明之背光模組之實施例上視圖。如圖3所示，該些光源20係採格狀分佈，並位於格狀分佈之節點上，每一低反射部100A係位於格狀分佈之格內。在實際情況中，該些光源20分布的密度越高，背光模組1的發光均勻度亦隨之提高，亮暗現象較不明顯。然而，當光源20數量增加時，材料成本也會變高。因此，本發明在不增加光源20數量的情況下，儘管光源20的分布密度不高，而透過位於光源20與相鄰光源20形成之區域內之該些低反射部100A以提升發光均勻度，故能夠降低材料成本。
此外，除了透過以開口形成具較低反射率之低反射部100A以改善亮暗現象外，本發明提出其他實施例以具體敘明其他類型之低反射部。
請參照圖4，圖4係繪示本發明之背光模組之另一實施例側視圖。如圖4所示，反射面11包含複數個低反射部100B，其中低反射部100B包含填充於開口內之吸光材料。舉例而言，吸光材料可選自例如是黑色樹脂、灰色樹脂、黑色油墨、灰色油墨、黑色膠質、灰色鍍膜、黑色鍍膜、其他能吸收光線或降低反射率之材料或以上材料之任意組合。在實際應用中，當光線射至包含有吸光材料之低反射部100B時，低反射部100B能夠吸收光線，進而改善亮塊現象。
在圖2及圖4所示之實施例中，低反射部100A及低反射部100B分別透過開口之形成及於開口填充吸光材料以提高發光均勻度。除此之外，本發明亦能夠透過非開口結構之低反射部達到相同之目的。
請參照圖5，圖5係繪示本發明之背光模組之另一實施例側視圖。如圖5所示，反射面11包含複數個低反射部100C，其中低反射部100C包含至少一印刷圖案，且印刷圖案包含吸光材料。換句話說，低反射部100C以圖案化方式將上述吸光材料印刷於光源20及相鄰光源20之間，進而降低反射率。在其他實施例中，該等低反射部100A、100B及100C設置於同一反射板10上，使得背光模組1能視實際情況選擇性使用上述低反射部之任意組合以改善亮塊現象。
請參照圖6，圖6係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖。如圖6所示，反射面包含複數個低反射部100D，其中每一個低反射部100D包含主吸光部50及至少一輔助吸光部500鄰近主吸光部50分佈。在此實施例中，輔助吸光部500包含複數吸光點，每一吸光點之面積係小於主吸光部50之面積。此外，主吸光部50及輔助吸光部500可以是能夠用以吸光之各種材質或開口，並無特定之限制。需說明的是，每一個主吸光部50係設置於反射面11上亮塊最為明顯的地方，而輔助吸光部500係設置於反射面11上亮塊次為明顯的地方。具體而言，距離光源20越近，反射面11上的亮塊現象會逐漸減緩，故距離光源20越近的吸光點之面積會比靠主吸光部50的吸光點之面積小。換言之，背光模組1透過主吸光部50及輔助吸光部500之面積變化以有效降低亮塊現象的影響，更能提高發光均勻度。
請參照圖7，圖7係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖。如圖7所示，反射面11包含複數個低反射部100E，其中低反射部100E包含主吸光部50及至少一輔助吸光部510。值得注意的是，輔助吸光部510由至少一吸光環形成，主吸光部50之直徑係大於吸光環之環帶寬度。此外，吸光環可選自各種材質之吸光材料，或以開口方式形成，並無特定之限制。在其他實施例中，由吸光環形成之輔助吸光部510可以是圖6中之該等吸光點之組合。換句話說，吸光環能透過該等吸光點以相同圓心圍繞主吸光部50，並以不同半徑匯聚於反射面11上，進而形成不同的吸光環。
在此實施例中，該些光源20係採格狀分佈，並位於格狀分佈之節點上，每一低反射部100E係位於格狀分佈之格內。在實際應用中，主吸光部50與至少一輔助吸光部510具有相同的圓心，而該圓心位於每一格之中心。亦即，主吸光部50係位於亮塊最為明顯處，而輔助吸光部510係設置於反射面11上亮塊次為明顯的地方。具體而言，距離光源20越近，反射面11上的亮塊現象會逐漸減緩，故距離光源20越近的吸光環之環帶寬度會比距離主吸光部50的吸光環之環帶寬度窄。換言之，圖7所示之低反射部100E係透過主吸光部50及輔助吸光部510之環帶寬度變化以有效降低亮塊現象的影響，更能提高發光均勻度。
請參照圖8，圖8係繪示本發明之背光模組之變化實施例上視圖。如圖8所示，背光模組2包含反射板10及複數個光源20。反射板10具有反射面11，其中反射面11上包含形成於反射面11上的複數個低反射部100，其中該等低反射部100具有低於反射面11其他位置之反射率。需說明的是，該等低反射部100可以是圖2至圖7所示之低反射部100A、100B、100C、100D或100E之任意組合，並無特定之限制。
如圖8所示，該等光源20設置於反射面11上，並朝向遠離反射面11之方向發光。此外，光源20進一步包含複數個透鏡30，其中透鏡30設置於反射面11上並覆蓋相對應之光源20。每一個透鏡30之頂部朝光源20凹陷，使得光線能夠具有較大角度的發光效率。值得注意的是，至少部分光源20係為複數相鄰之低反射部100所圍繞。在此實施例中，該等低反射部100以正六邊形之最密排列方式圍繞相對應之光源20，其中低反射部100係位於反射面11上亮塊現象最為明顯處，故能夠減緩亮塊現象。然而，在其他實施例中，該等低反射部100能以不同排列方式圍繞相對應之光源20，例如像是五邊形或其他多邊形。
請參照圖9，圖9係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖。如圖9所示，背光模組3包含複數個光源20以及複數個低反射部110、120及130，其中光源20包含相對應之透鏡30。需說明的是，低反射部110、120及130具有低於反射面11其他位置之反射率。
如圖9所示，背光模組3以中心12劃分為4個區域。以第四象限為例，該等光源20及相對應之透鏡30設置於反射板10之反射面11上，且低反射部110、120及130位於光源20與相鄰光源20形成之區域內。值得注意的是，該些低反射部中，較接近反射面11中心者具有較低的反射率。舉例而言，低反射部110(以實心圓表示者)具有低於低反射部120(以虛線圓表示者)之反射率，且低反射部120具有低於低反射部130(以空心圓表示者)之反射率。在實際應用中，於反射面11上越靠近中心12之位置具有高於靠近反射面11邊緣之亮度。因此，設置於反射面11之中心12之該等低反射部110能夠降低較多亮度，進而使背光模組3具有更均勻的亮度。相對的，設置於反射面11之邊緣之該等低反射部130能夠降低較少亮度，使背光模組3的整體光線表現更為柔和。
請參照圖10，圖10係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖。如圖10所示，相較於圖9中之實施例，反射面11包含低反射部140、150及160。需說明的是，該些低反射部中，較接近反射面11中心12者具有較大的面積。在此實施例中，低反射部由大至小之面積排序為：低反射部140，150，160。再者，面積較大之低反射部具有較低的反射率。也就是說，低反射部140具有低於低反射部150之反射率，且低反射部150具有低於低反射部160之反射率。進一步而論，背光模組透過該些低反射部之面積變化以更提升發光均勻度，以達到柔化光線之目的。
請參照圖11，圖11係繪示本發明之顯示裝置之實施例示意圖。顯示裝置9包含顯示面板60、背光模組1及底盤70，其中背光模組1具有反射板10及光學層40，背光模組1係作為顯示面板60的背光源，舉例而言，顯示面板60為液晶顯示面板，而背光模組1則提供背光源給顯示面板60。需說明的是，顯示裝置9包含上述實施例中任一所述之背光模組，其中該背光模組用以提供顯示面板60光源，並無特定之限制。當該等光源20經由透鏡30射出光線，透過該等低反射部改變反射面11上不同位置之反射率，以達到提高發光均勻度之目的。
相較於先前技術，根據本發明之背光模組及顯示裝置係使用反射面上之低反射部，利用低反射部之反射率低於反射面其他位置之反射率，降低射至低反射部之光線，以減少不易產生亮塊現象。需說明的是，本發明之一種實施方式為使低反射部包含開口，以此開口結構加設不同材質材料或不再加設材料，以減少反射率，進而改善明暗問題。除此之外，大尺寸規格之顯示裝置亦能夠透過反射面之該些低反射部以提升顯示品質。值得注意的是，大尺寸規格之顯示裝置在不增加光源數量的狀況下，而僅透過本發明設置該些低反射部即可改善發光均勻度，故能夠大幅降低材料成本。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1A．．．光學薄膜
1B．．．擴散板
1C．．．透鏡
1D．．．光源
1E．．．反射板
1F．．．中央區域
1、2、3．．．背光模組
10．．．反射板
11．．．反射面
12．．．中心
20．．．光源
30．．．透鏡
40．．．光學層
100A、100B．．．低反射部
100C、100D．．．低反射部
100E、100．．．低反射部
110、120、130．．．低反射部
140、150、160．．．低反射部
200．．．發光張角
50．．．主吸光部
500、510．．．輔助吸光部
60．．．顯示面板
70．．．底盤
9．．．顯示裝置
210．．．第一光源
220．．．第二光源
410．．．擴散板
420．．．光學膜
H．．．間距
P．．．距離
W．．．寬度
22．．．第一區域
圖1A係繪示習知液晶顯示器使用之直下式背光模組結構側視圖；
圖1B係繪示習知背光模組之結構上視圖；
圖2係繪示本發明之背光模組之實施例側視圖；
圖3係繪示本發明之背光模組之實施例上視圖；
圖4係繪示本發明之背光模組之另一實施例側視圖；
圖5係繪示本發明之背光模組之另一實施例側視圖；
圖6係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖；
圖7係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖；
圖8係繪示本發明之背光模組之變化實施例上視圖；
圖9係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖；
圖10係繪示本發明之背光模組之另一實施例上視圖；以及
圖11係繪示本發明之顯示裝置之實施例示意圖。
1．．．背光模組
10．．．反射板
11．．．反射面
20．．．光源
30．．．透鏡
100A．．．低反射部

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種背光模組，包含：一反射板，具有一反射面；以及複數光源，設置於該反射面上，並朝向遠離該反射面之方向發光；其中，該反射面包含複數個低反射部，該低反射部之反射率低於該反射面其他位置之反射率，該低反射部係位於該光源與相鄰光源形成之區域內。
[2] 如請求項1所述之背光模組，其中該些光源係採格狀分佈，並位於該格狀分佈之節點上，每一該低反射部係位於該格狀分佈之格內。
[3] 如請求項1所述之背光模組，其中該些低反射部中，較接近該反射面中心者具有較大的面積。
[4] 如請求項1所述之背光模組，其中該些低反射部中，較接近該反射面中心者具有較低的反射率。
[5] 如請求項1所述之背光模組，該低反射部包含至少一開口或至少一印刷圖案。
[6] 如請求項5所述之背光模組，該低反射部包含填充於該開口內之一吸光材料。
[7] 如請求項5所述之背光模組，該印刷圖案包含一吸光材料。
[8] 如請求項1所述之背光模組，該低反射部包含一主吸光部及至少一輔助吸光部鄰近該主吸光部分佈。
[9] 如請求項8所述之背光模組，其中該輔助吸光部包含複數吸光點，每一吸光點之面積係小於該主吸光部之面積。
[10] 如請求項8所述之背光模組，該輔助吸光部包含至少一吸光環，該主吸光部之直徑係大於該至少一吸光環之環帶寬度。
[11] 如請求項1所述之背光模組，其中該光源在發光張角在自該反射面法線起算60度至80度間有一強度峰值。
[12] 如請求項11所述之背光模組，其中該強度峰值產生之發光張角係小於該反射面法線起算之74度。
[13] 如請求項1所述之背光模組，進一步包含一光學層設置於該些光源上方並與該反射面相對；其中，該反射面至該光學層之間距H與任二該光源經過該低反射部之最近直線距離P之一第一比值(H/P)係不大於0.3。
[14] 如請求項13所述之背光模組，其中，當該第一比值實質為0.3時，該低反射部之最大寬度W與任二該光源經過該低反射部之最近直線距離P之一第二比值(W/P)係介於0.12至0.2間。
[15] 如請求項13所述之背光模組，其中，當該第一比值實質為0.28時，該低反射部之最大寬度W與任二該光源經過該低反射部之最近直線距離P之該第二比值(W/P)係介於0.08至0.14間。
[16] 如請求項13所述之背光模組，其中，當該第一比值實質為0.26時，該低反射部之最大寬度W與任二該光源經過該低反射部之最近直線距離P之該第二比值(W/P)係介於0.04至0.1間。
[17] 一種背光模組，包含：一反射板，具有一反射面，其中該反射面上包含形成於該反射面上的複數個低反射部具有低於該反射面其他位置之反射率；以及複數光源，設置於該反射面上，並朝向遠離該反射面之方向發光；其中，至少部分該光源係為複數相鄰之該低反射部所圍繞。
[18] 如請求項17所述之背光模組，其中該低反射部係為形成於該反射面上的至少一開口或至少一印刷圖案。
[19] 如請求項17所述之背光模組，該低反射部係包含一吸光材料。
[20] 一種顯示裝置，包含：一顯示面板；以及如請求項1至19中任一所述之背光模組，用以提供該顯示面板光源。

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