背光模块以及液晶显示器的制作方法

专利名称：背光模块以及液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种背光模块，且特别是关于一种可应用于一液晶显示器的背光模块。
背景技术：
近年来由于发光二极管(LED)的发光效能已经获得大幅改善，未来可望与冷阴极荧光灯管(CCFL)并驾齐驱甚或超越冷阴极荧光灯管(CCFL)，因此发光二极管(LED)将可更广泛运用于各种照明设备，特别是可适用于对于发光品质以及效率要求更高的各种信息显示装置的光源上。
传统的荧光灯为线光源，例如冷阴极荧光灯管(CCFL)，没有特别的光轴以及特别的发光光型，在使用这些传统光源时，需要考虑的设计变量不需太多，较为简单。然而，对于例如LED的点光源，其发光原理以及封装型式跟荧光灯或是其它传统光源不一样，，LED会在空间中产生自己特有的发光光型；这些光型大体上是以轴对称的形态出现，该光源的出射光线形成一特殊的轴向，产生一假想的光轴。因此，LED光轴的调整对其光型在空间中的运用，产生重要的影响。由于具有光轴及不同发光光型的特性，在设计以LED当光源的背光模块时，必须经过更仔细的光学设计，如此才可以更有效的运用此种点光源的发光特性。
一般而言，可以利用半强角(FWHM，Full width at half maximum)大小来估计圆形发光强度角分布情况。其中，假设最高强度值为A，则半值角或称视值角是指发光强度值为A/2的方向与法向的夹角。若从发光强度角分布图来分，LED的发光光型大致可分为三类高指向性，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，半值角为5度～20度或更小；标准型，通常作指示灯用，半值角为20度～45度；散射型，这是视角较大的指示灯，半值角为45度～90度或更大。
例如美商lumileds公司即生产具有不同发光光型(radiation pattern)的LED产品。其发光光型例如图1A～图1C所示，有图1A的蝠翼型(Batwingtype)，图1B的半球型(Lambertian type)，图1C的侧光型(Side-emitting type)等各种不同的发光光型。另外业界尚有聚光型(Collimated radiation pattern)的LED设计。因此，如何利用不同于传统光源的特有的发光光型，以有效应用LED于背光模块的设计上，即是目前我们努力的目标之一。
目前以例如LED的点光源为光源的背光模块，大都以一整块完整平板为基底，并将LED排列在其上。以出光面为Z轴正向时，LED于背光模块的设置位置仅能在X轴、Y轴两方向上做调整，因此，对于调整背光模块的中心亮度以及均匀性来说，仅能就LED的水平位置做变化。然而，在现行的结构下，中心亮度以及均匀性是依据LED在XY平面上的分布情形来决定，是为互斥的参数，在实务上往往不易取得进一步的平衡。
有鉴于此，如何提高LED的设计参数，进而能有效利用LED特有的发光光型，为业内人士所致力的方向。

发明内容
本发明的目的在提供一种使用例如LED的点光源的背光模块，其具有一支撑座，可以由非单一平面或由一曲面所构成。在此结构下，LED除了可以在水平位置上做调整以控制LED分布的密度外，还可以借由调整LED支撑座的姿态，来控制LED的光轴方向。因此，本发明可以比传统直下式LED背光模块多出一个「光轴方向」的设计参数，可以更有效利用LED在空间中特有的发光光型，以取得背光模块在中心亮度以及均匀度的平衡。
依照本发明一优选实施例，该背光模块包括一支撑座，至少二个点光源以及一扩散板，其中，该支撑座具有一光源支撑区，而该至少二个点光源则设置在该光源支撑区上，该扩散板设置在该支撑座以及该些点光源上方，而该至少二个点光源于该背光模块的厚度方向上的位置不同。
依照本发明另一优选实施例，该背光模块包括一支撑座，至少二个点光源以及一扩散板，其中，该支撑座具有一光源支撑区，而该至少二个点光源则设置在该光源支撑区上，该扩散板设置在该支撑座以及该些点光源上方，而该第一点光源以及该第二点光源的光轴方向为不平行。
根据本发明另一优选实施例，该液晶显示器包括一液晶面板，一背光模块以及一具有一容置空间的外壳，该外壳用以容置该液晶面板以及该背光模块。该背光模块包括一支撑座，至少二个点光源以及一扩散板，其中，该支撑座具有一光源支撑区，而该至少二个点光源则设置在该光源支撑区上，该扩散板设置在该支撑座以及该些点光源上方，而该至少二个点光源于该背光模块的厚度方向上的位置不同。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下


图1A～图1C示出LED的各种不同发光光型。
图2为一显示装置的分解示意图。
图3为本发明背光模块的分解透视示意图。
图4A～图4H示出本发明支撑座的各种变化实施例。
图5为本发明支撑座的另一种实施例。
主要组件符号说明1～背光模块； 2～显示面板；3～外壳； 10～支撑座；11～扩散板；12～光学组件；13～外框； 101～点光源；104～光源支撑区； 104A～第一平面区；104B～第二平面区； 104C～第三平面区；104D～第四平面区； 104E～第五平面区；104F～第六平面区； 106～非光源支撑区；106A～侧壁；106B～侧壁；204～光源支撑区； 204A～第一平面区；204B～第二平面区； 206～非光源支撑区；206A～侧壁；206B～侧壁；304～光源支撑区； 304A～第一平面区；304B～第二平面区； 306～非光源支撑区(侧壁)；304’、304”～光源支撑区； 304A’、304A”～第一平面区；304B’、304B”～第二平面区；306’、306”～非光源支撑区；404、504、604、704、804～光源支撑区；
406、506、606、706、806～非光源支撑区；404A、404B、404C～第一平面区～第三平面区；504A、504B、504C～第一平面区～第三平面区；604A、604B、604C、604D、604E、604F～第一平面区～第六平面区；704A、704B、704C、704D～第一平面区～第四平面区；I～次光源支撑区；II～次光源支撑区。
具体实施例方式
请参见图2，其示出一平面显示装置的分解示意图。此一显示装置，大致上是由背光模块1，显示面板2以及外壳3所组合而成，其中背光模块1的详细分解透视图请参见图3。背光模块1大致上是由支撑座10，光源101，扩散板11，其它光学组件12以及外框13所组合而成。此处所谓的其它光学组件12，可以为一片或是多片的光学膜片，光学膜片可以例如为扩散片，棱镜片，微结构片，增光片或是其它可以改变入射光的光学特性的膜片。另外，在支撑座10与扩散板11之间，必要时，也可加入一些光学组件，以提高光的利用率或是符合光的分布需求；或是加入一些辅助组件，以强化背光模块本身结构或是设计需求。
请参见图3，在支撑座10上设置有多个点光源101，该些点光源101为例如LED的具有不同发光光型的点光源。支撑座10大致可以区分为一光源支撑区104以及一例如侧壁106A的非光源支撑区106。在此实施例中，侧壁106A可以用以支撑设置在上的扩散板11。此侧壁106A的形状，可以为例如图中所示的具有U形剖面的侧壁106A，或是其它例如L型剖面或是任何形状的侧壁，并不以图中所示为限。非光源支撑区106的侧壁106A可以为环绕光源支撑区104四周的侧壁，亦可以为例如图中所示的位于光源支撑区104二侧侧边的侧壁106A。
光源支撑区104可以区分为至少两区域，例如图中所示的第一平面区104A以及第二平面区104B。第一平面区104A以及第二平面区104B上，各自设置有多个LED。由于第一平面区104A以及第二平面区104B位于不同的水平面，因此设置在第一平面区104A以及第二平面区104B上的多个LED分别位于不同的水平面，也就是说设置在第一平面区104A以及第二平面区104B上的多个LED在此背光模块1的厚度方向上的位置不同。如图中所示，第二平面区104B为被第一平面区104A所环绕的一凸起区域。多个点光源101分别设置在第一平面区104A以及第二平面区104B。在此附图中，在第一平面区104A以及第二平面区104B中间，可以看到一例如侧壁106B的非光源支撑区106设置其间。侧壁106B的形状可以视设计需求而为垂直或是倾斜的平面，甚或是为一曲面。侧壁106B的高度，可以配合不同的点光源特性或是设计需求而变化，以产生所要达成的显示亮度或是显示均匀度，或是特别的光分布要求。
请参见图4A～图4H，其示出本发明支撑座10的一些变化实施例，为了简化附图，仅在图4A以及图4B示出三个点光源101以为示范说明，而在图4C～图4H中，点光源则省略未予示出。
请参见图4A，光源支撑区204包括具有不同水平面的第一平面区204A以及第二平面区204B，第二平面区204B可以与图3类似，为被第一平面区204A所环绕的一凸起区域。当然，光源支撑区204亦可以为具有多个第一平面区204A以及多个第二平面区204B，第二平面区204B与第一平面区204A是以行或列的方式交错排列设计安排；或者，光源支撑区204为具有多个第一平面区204A以及多个第二平面区204B，而这些多个第一平面区204A以及多个第二平面区204B彼此是以阵列方式交错排列，诸如此类的设计均可变化运用于本发明中。另有位于光源支撑区204外侧的侧壁206A以及位于第一平面区204A以及第二平面区204B的侧壁206B的非光源支撑区206。其中，侧壁206A以及侧壁206B均为垂直的侧壁形式。
请参见图4B，光源支撑区304包括第一平面区304A以及第二平面区304B，第二平面区304B被第一平面区304A所环绕，两平面为直接邻接。非光源支撑区306位于第一平面区304A以及第二平面区304B的外侧，非光源支撑区306并未介于第一平面区304A以及第二平面区304B之间。第一平面区304A为一斜面而第二平面区304B为一水平面，亦即，第一平面区304A与第二平面区304B的法线并不平行。
请参见图4C，其显示图4B的其中一情形，在此例中，第二平面区304B’为一长方形，而第一平面区304A’细分为四个朝向第二平面区304B’的斜面，非光源支撑区306’则环绕第一平面区304A’以及第二平面区304B’的四周。
请参见图4D，其显示图4B的另一情形，在此例中，第二平面区304B”为一椭圆形，而第一平面区304A”细分为四个朝向第二平面区304B”的斜面，非光源支撑区306”则环绕第一平面区304A”以及第二平面区304B”的之四周。
请参见图4E，相对于图4C，光源支撑区404还包括一第三平面区404C，第一平面区404A为第三平面区404C所环绕。第一平面区404A以及第三平面区404C为二不平行的相邻斜面，而第二平面区404B为一水平面，其中，第一平面区404A，第二平面区404B以及第三平面区404C的法线并不互相平行。
请参见图4F，相对于图4C，光源支撑区504还包括一第三平面区504C，第一平面区504A为第三平面区504C所环绕。与图4E不同的是，第二平面区504B以及第三平面区504C为一水平面，而第一平面区504A为一斜面，其中，第二平面区504B以及第三平面区504C位于不同的水平面。
请参见图4G，相对于图4E，光源支撑区604还包括第四平面区～第六平面区604D～604F，第三平面区604C为第四平面区604D所环绕，第四平面区604D为第五平面区604E所环绕，第五平面区604E为第六平面区604F所环绕。除了第二平面区604B为一水平面外，第一平面区604A以及第三平面区～第六平面区604C～604F均为依次相邻的不平行斜面。第一平面区604A以及第三平面区～第六平面区604C～604F的法线并不互相平行。
请参见图4H，相对于图4E或是图4G，光源支撑区704区分为次光源支撑区I以及次光源支撑区II两部份。次光源支撑区I以及次光源支撑区II两部份各别具有多个平面区，例如第一平面区～第四平面区704A～704D。
请参见图5，光源支撑区804为一曲面区，设置在其上的多个点光源(未示出出)在背光模块的厚度方向上的位置会由于光源支撑区804本身的曲面变化而有不同。在此附图中所示出的曲面为一连续变化的曲面，然实际运用时并不以此为限。
在本发明中，所称的光源支撑区，用以设置光源之用，然而光源支撑区的每一个平面或是曲面并不一定都要设置有光源。多个点光源可以依实际设计的分布需求而于不同的平面或是曲面上有不同的设置密度。
在一个例如图4C的变化实施例中，多个点光源系设置在第一平面区304A’，此多个点光源可以设置在如图4C中的四个第一平面区304A’，亦可以仅设置在四个第一平面区304A’中的两个第一平面区304A’，此两个第一平面区304A’可以为位于相对侧的两第一平面区304A’，亦可以为位于相邻侧的两第一平面区304A’。在另一个变化实施例中，未设置点光源的光源支撑区的平面或是曲面的面积可以缩小。
虽然本发明已以数个优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种背光模块，包括一支撑座，具有一光源支撑区；一第一点光源以及一第二点光源，设置在该光源支撑区上，该第一点光源以及该第二点光源于该背光模块的厚度方向上的位置不同；以及一扩散板，设置在该支撑座以及该些点光源上方。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光源支撑区包括一曲面区。
3.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该光源支撑区还包括一平面区。
4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光源支撑区包括一第一平面区以及一第二平面区。
5.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，该第一平面区以及该第二平面区的法线为不平行。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，至少该第一平面区或该第二平面区其中之一为一斜面。
7.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，该第一平面区以及该第二平面区具有不同的水平面。
8.根据权利要求4～7项中的任一所述的背光模块，其特征在于，还包括一第三平面区。
9.根据权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第三平面区为一水平面。
10.根据权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第三平面区为一斜面。
11.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，该第二平面区的水平面高于该第一平面区的水平面。
12.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，该第二平面区的水平面低于该第一平面区的水平面。
13.根据权利要求11或12所述的背光模块，其特征在于，该第一平面区环绕该第二平面区。
14.根据权利要求11或12所述的背光模块，其特征在于，该第二平面区环绕该第一平面区。
15.根据权利要求11或12所述的背光模块，其特征在于，该第一平面区与该第二平面区交错排列。
16.根据权利要求11或12所述的背光模块，其特征在于，该第一平面区与该第二平面区是以阵列方式排列。
17.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一点光源以及该第二点光源具有不同的发光强度分布图。
18.一种液晶显示器，包括一液晶面板；一根据权利要求1的背光模块，设置在该液晶面板的下方；以及一外壳，具有一容置空间，用以容置该液晶面板以及该背光模块。
19.一种背光模块，包括一支撑座，具有一光源支撑区；一第一点光源以及一第二点光源，设置在该光源支撑区上，该第一点光源以及该第二点光源的光轴方向为不平行；以及一扩散板，设置在该支撑座以及该些点光源上方。
20.根据权利要求19所述的背光模块，其特征在于，该光源支撑区包括一曲面区。
21.根据权利要求19所述的背光模块，其特征在于，该光源支撑区包括一第一平面区以及一第二平面区，该第一平面区以及该第二平面区的法线为不平行，而该第一点光源以及该第二点光源分别设置在该第一平面区以及该第二平面区。
22.根据权利要求19所述的背光模块，其特征在于，该第一点光源以及该第二点光源具有不同的发光强度分布图。
全文摘要
本发明提供一种背光模块，此背光模块包括一支撑座，至少二个点光源以及一扩散板；其中，支撑座具有一光源支撑区，而至少二个点光源则设置在光源支撑区上，扩散板设置在支撑座以及至少二个点光源上方，而至少二个点光源于该背光模块的厚度方向上的位置不同，或者是出射光的光轴指向不同。借由本发明，我们可以自由调整背光模块的中心高度及均匀度，提高背光模块的光学表现。
文档编号G02F1/1335GK1869791SQ20061009365
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月14日 优先权日2006年6月14日
发明者萧孟佳, 陈志光, 黄国栋, 许玉燕 申请人:友达光电股份有限公司