具有集光功能的背光模塊的製作方法
2023-05-23 22:27:21 1
專利名稱：具有集光功能的背光模塊的製作方法
技術領域：
本發明有關於一種液晶面板的背光模塊，特別是指一種具有集光功能的背光模塊。
背景技術：
隨著薄膜電晶體的製作技術快速地進步，以及其具備有輕、薄、省電、無幅射等優點，因此使得液晶面板大量地應用於個人數字助理、筆記型計算機、數位相機、電視以及行動電話等各式電子產品中。但由於液晶面板屬於非自發光型顯示裝置，其必須透過背光模塊所提供的背光源的輔助，才能夠將液晶面板的畫面信息顯示出來。
請參閱圖1A、圖1B所示，其為現有技術的增光型背光模塊示意圖。圖中，背光模塊10包括一導光板11、一發光源12、一反射板13以及多層光學薄膜14。
導光板11為可透光的楔形板，其材質為壓克力，導光板11的上表面為出光面111，其一側表面為入光面112。此外，在導光板11的下表面則是形成有多個擴散點113，其下方則是反射板13。
發光源12設於導光板11的入光面112。目前業者所使用的發光源12以冷陰極管為主，其所發射的光線由入光面112進入導光板11內部，經過擴散點113的散射以及反射板13的反射之後，再由出光面111射出。
多層光學薄膜14主要是由一下擴散片141、一增光片142(brightnessenhancement film，BEF)以及一上擴散片143所組成。並且由下而上依序疊合於導光板11的出光面111。其中上、下擴散片143、141可以使光線更均勻擴散，而增光片142則可以增加光線的亮度。光線在經過上述光學薄膜14的作用之後，不僅可以獲得品質更佳的背光源，液晶面板20的顯示效果也會更好。
目前市場所供應的增光片價格昂貴，成為降低成本的瓶頸，以3M公司所出產的BEF III以及DBEF二種規格的增光片為例，一般擴散片每片價格是BEF III的五分之一，更是DBEF的十分之一。
請參閱圖2A所示，其為現有技術BEF III增光片結構示意圖，BEF III增光片142a所使用的材質為PMMA，其表面設有多個鋸齒狀的稜鏡結構15可增加光線亮度，雖然BEF III增光片142a具有增光功能，但由於稜鏡結構15為規律性排列，因此會有陰影疊紋幹涉(Moire)的現象產生，此外，BEF III增光片142a必須搭配上擴散片143以及下擴散片141一起使用，才能夠發揮增光效果，並避免稜鏡結構15遭到外力破壞。
請參閱圖2B所示，其為現有技術DBEF增光片142b的增光原理示意圖。其中，圖的左側光線直接由導光板11進入液晶面板20。圖的右側光線先經過DBEF增光片142b之後再進入液晶面板20，而在液晶面板20的上、下表面分別設有一上偏極板201以及一下偏極板202，其中上偏極板201與下偏極板202的偏振方向互相垂直。
當圖中的左側光線(P1，P2)碰到下偏極板202時，由於P1光線的偏振方向與下偏極板202相同，因此可以順利地通過液晶面板20，而P2光線的偏振方向與下偏極板202垂直，因此無法通過下偏極板202。當圖中右側光線(P1，P2)碰到DBEF增光片142b時，P1光線將順利地通過DBEF增光片142b和下偏極板202進入液晶面板20內部，而P2光線則被DBEF增光片142b反射回導光板11內部。此時，P2光線在經過導光板11的散射之後，將再度射出含有P1和P2偏振方向的光線。由於DBEF增光片142b可將P2偏振方向的光線回收再利用，因此增光效果較佳，然而，其缺點在於價格過於昂貴。
由上述說明可知，若採用圖2A的方式進行增光，除了使用BEF III增光片之外，尚需要上、下擴散板的配合。因此整體而言，光學薄膜的成本難以下降，且BEF III和上擴散片過於緊密貼合時無法避免陰影疊紋幹涉的產生。又若採用圖2B的方式進行增光，除了使用DBEF增光片之外，尚需要下擴散板的配合。因此其成本將更高。此外，現有技術在進行增光片與擴散片的組裝時，擴散片容易被刮傷而影響良率。
由於上述原因，使得背光模塊整體的生產成本過高，不但造成產品的價格居高不下，也使得製造業者的獲利無法提升，影響所及則是造成液晶顯示器的使用率無法全面的普及化。因此，對於光電相關領域的研發人員而言，莫不致力於提出較佳的解決方案，以期能夠獲得更便宜以及品質更佳的背光模塊。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種具有集光功能的背光模塊。
本發明的另一目的在於提供一種製造成本較低的背光模塊。
本發明的又一目的在於提供一種容易組裝的背光模塊。
本發明所揭露的背光模塊用以提供一液晶面板顯示影像時所需要的背光源，其包括一導光板、一發光源以及一組擴散片。
導光板為可透光的楔形板結構，其材質以壓克力為主。導光板的上表面為出光面並與液晶面板相對應，其一側表面為入光面。此外，在導光板的下表面則是形成有多個擴散點，其下方則是設有反射板。
發光源採用冷陰極管，並以端面照光方式將光線由入光面進入導光板內部，經過擴散點的散射以及反射板的反射之後，由出光面將光線射出。
一組擴散片則是重疊放置於出光面上方，每一片擴散片包括一片基板，基板的上表面塗布一層光學擴散層，其下表面則是塗布一層背塗層。其中背塗層可以將光線導引進入基板，而光學擴散層可以將光線擴散並在擴散片的上方產生集光效果。
當光線由導光板的出光面射出，經過導光板上方的擴散片的集光作用之後，其所輸出的背光源的亮度較為均勻，其視角較使用BEF III增光片廣，因此更容易符合TCO 03的平面顯示器安規標準。此外，以一組擴散片重疊放置方式進行集光，不僅集光效果佳，並且可以有效降低背光模塊的成本，在組裝的過程中較不易因擴散片的表面被刮傷，而影響良率。
圖1為現有技術的增光型背光模塊示意圖；圖2A為現有技術BEF III增光片結構示意圖；圖2B為現有技術DBEF增光片的增光原理示意圖；圖3為本發明具有集光功能的背光模塊的示意圖；圖4A為本發明應用於二側入光的背光模塊實施例圖；圖4B為本發明應用於直下式背光模塊的實施例圖；圖5為本發明擴散片的擴散與集光原理示意圖；圖6A為本發明對於背光模塊進行亮度量測的位置圖；圖6B為本發明對於擴散片的數量與亮度增益值的關係圖；圖7A為本發明在不同的水平視角下對液晶面板進行亮度量測的示意圖；圖7B為本發明在不同的垂直視角下對液晶面板進行亮度量測的示意圖；表一為本發明在導光板上方放置不同數量的擴散片，所量測到背光模塊在不同位置的亮度結果。
圖號說明10背光模塊11 導光板 111出光面112 入光面 113 擴散點 12 發光源13反射板 14 薄膜141下擴散片142 增光片 143 上擴散片20 液晶面板
201上偏極板202下偏極板 30 背光模塊31 導光板 311出光面312入光面313擴散點 32 發光源33 擴散片331基板332光學擴散層333背塗層334透明樹脂335擴散顆粒 34 反射板具體實施方式
請參閱圖3所示，其為本發明具有集光功能的背光模塊30的示意圖，圖中背光模塊30置於一液晶面板20的下方，並提供液晶面板20顯示影像時所需要的背光源。
本發明所揭露為一端照式背光模塊30，其包括一導光板31、一發光源32以及三片為一組的擴散片33。導光板31為一可透光的楔形板結構，其材質以壓克力為主，其中導光板31的上表面為出光面311並與液晶面板20相對應，其一側表面為入光面312，在導光板31的下表面則是形成有多個擴散點313，其下方則是設有反射板34。發光源32大多採用冷陰極管，其並以端面照光方式將光線由入光面312射入導光板31內部，在經過擴散點313的散射以及反射板34的反射之後，光線將由出光面311射出。而擴散片33則是重疊放置於出光面311上方，由於擴散片33具有擴散和集光的功能，因此當出光面312射出的光線在經過上述擴散片33之後，其所輸出的背光源不僅集光效果佳，亮度也較為均勻。此外，採用本發明的背光模塊，其視角較使用BEF III增光片廣，因此更容易符合TCO 03的平面顯示器安規標準。而擴散片33的成本遠低於現有所使用的組合，因此在市場上將更有競爭力。
請參閱圖4A所示，本發明也可以應用於二側入光的背光模塊30a，其中導光板為一可透光的平板結構，其材質以壓克力為主，其出光面311a設於導光板31a的上表面，其入光面312a則是設於導光板31a的二側表面，因此發光源32a分別由二側的入光面312a以端光照光方式將光線射入導光板31a內部，經過擴散點313a的散射以及反射板34a的反射之後由出光面311a射出，再利用三片為一組的擴散片33進行擴散和集光。
請參閱圖4B所示，本發明也可以應用於直下式背光模塊30b，其中導光板31b為一可透光的平板結構，其材質以壓克力為主，其出光面311b設於導光板31b的上表面，其入光面312b則是設於導光板31b的下表面，因此發光源32b所發射的光線直接由導光板31b下方的入光面312b進入，再由導光板31b上方的出光面311b射出，再利用三片為一組的擴散片33進行擴散和集光。
請參閱圖5所示，其為本發明擴散片33的擴散與集光原理示意圖，所使用的擴散片33是下擴散片，然而本發明以Keiwa所生產的下擴散片為例進行解說，目前擴散片33都是以PET、PC或Polyester做為基板331的材料，並在基板331上表面塗布一層光學擴散層332。其下表面則是塗布一層背塗層333。光學擴散層332以及背塗層333主要是由透明樹脂334以及擴散顆粒335所組成。其中光學擴散層332的擴散顆粒335隨機分布於透明樹脂334內部，而背塗層333的擴散顆粒335則是平均分布於透明樹脂334上。背塗層33可以將光線導引進入基板331內部，並經過光學擴散層332內部的擴散顆粒335的擴散之後，在擴散片33的上方產生集光效果。雖然不同的擴散片33供貨商，包括Tsujiden，GE等，在擴散顆粒的形狀、製造的方法或許會有所不同，但利用此原理所製成的擴散片33均可以達成類似的擴散與集光的效果。擴散片33的使用數目依實際使用的情況而定，例如光源強度或是面板尺寸，但不以三片為限。
圖6A為本發明對於背光模塊30進行亮度量測的位置圖，所量測的位置選擇在背光模塊30的中心以及靠近背光模塊30的四個角落處，其目的在於使亮度量測的結果更具代表性，量測條件如下a.發光源採用TOA公司所生產的冷陰極管。
b.燈管電流7.5mA。
c.擴散片規格Keiwa BS-040的下擴散板。
d.反射式燈罩ALSET E60V。
表一為本發明在導光板上方放置不同數量的擴散片數量，所量測到背光模塊在不同位置的亮度結果。表中顯示導光板從無擴散片到放置四片擴散片的情況下，背光模塊在不同位置處所量測到的亮度值。
圖6B為本發明對於擴散片的數量與亮度增益值的關係圖，其中增益值表示有使用擴散片與無使用擴散片時所量測到的亮度比值。由圖6B的關係圖中可知，當放置三片以上的擴散片時可獲得不錯的集光效果。但考慮到成本與背光模塊的機構的設計，本發明仍以三片下擴散片為最佳實施例，或是上、下擴散片組合而成，此外，擴散片的使用數目依實際使用的情況而定，但不以三片為限。
圖7A為本發明在不同的水平視角下對液晶面板進行亮度量測的示意圖。圖7B為本發明在不同的垂直視角下對液晶面板進行亮度量測的示意圖。由圖中可知，本發明利用三片為一組的下擴散片所得到的集光效果與現有技術利用BEF III增光片所產生的增光效果，在亮度比較上差異不大，但本發明的視角較使用BEF III增光片廣，因此更容易符合TCO 03的平面顯示器安規標準。
更重要的是，本發明不會有陰影疊紋幹涉現象的產生，且使用三片為一組下擴散片可大幅降低成本，不僅貨源供應無虞，且在組裝的過程中較不易因下擴散片表面的刮傷，而影響良率。
亮度值
亮度單位nits表一
權利要求
1.一種具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，至少包括一導光板，具有一入光面以及一出光面，其中該出光面與該液晶面板相對應；一發光源，其所發射的光線經由該入光面進入該導光板內部，再經由該出光面將光線射出；以及一組擴散片，重疊放置於該導光板的出光面上方，其中該出光面射出的光線，經過上述之一組擴散片的集光之後，輸出背光源。
2.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該入光面設於該導光板之一側表面，該發光源由該側表面以端面照光方式，將光線射入該導光板內部。
3.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該入光面設於該導光板的二側表面，該發光源由上述二側表面以端面照光方式，將光線射入該導光板內部。
4.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該入光面設於該導光板的下表面，該發光源由該下表面直接射入導光板內部。
5.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該發光源為冷陰極管。
6.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該擴散片包括一片基板，其上表面塗布一層光學擴散層，其下表面塗布一層背塗層。
7.如權利要求6所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該基板的材料選自PET、PC或Polyester三種材料之一。
8.如權利要求6所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該光學擴散層由透明樹脂以及擴散顆粒所組成，該擴散顆粒任意分布於該透明樹脂內部，其可以將光線擴散並在該擴散片上方產生集光效果。
9.如權利要求6所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，該背塗層由透明樹脂以及擴散顆粒所組成，該擴散顆粒平均分布於該透明樹脂上，其可以將光線導引進入該基板內部。
10.如權利要求1所述的具有集光功能的背光模塊，其特徵在於，上述之一組擴散片包含至少兩片擴散片。
全文摘要
一種具有集光功能的背光模塊，包括一導光板、一發光源以及三個擴散片，其中導光板具有一入光面以及一出光面，其出光面與一液晶面板相對應，發光源所發射的光線由入光面進入導光板內部，再經由出光面將光線射出，一組擴散片則是重疊放置於出光面上方，其中出光面所射出的光線，先經過上述的一組擴散片的集光之後再輸出，以做為液晶面板顯示影像所需的背光源。
文檔編號G02F1/13GK1584695SQ20041004557
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者劉曜旗 申請人:友達光電股份有限公司