液晶顯示器與背光模塊的製作方法

2023-05-02 09:46:36

專利名稱：液晶顯示器與背光模塊的製作方法
技術領域：
本發明提供一種液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)與一 種背光模塊(backlight module, BLM)，尤其是一種具有特別設計的 光源與組裝組件的液晶顯示器與背光模塊。
背景技術：
液晶顯示器不論在小尺寸或大尺寸的應用上，皆已蓬勃發展，且 由於液晶顯示器具有質量輕、體枳薄、低耗能、無輻射及其其它的優 良特性，因而成為市場上的主流產品。因此，液晶顯示器已廣泛應用
於各種不同的信息產品中，例如筆記型計算機、手機、數字相機或
個人數字助理(PDA)，甚至逐漸取代傳統陰極射線管(cathoderay tube, CRT) 電視、背投影式電視或等離子(plasma display panel, PDP)電視。
由於液晶分子本身是不發光的，背光模塊因而成為液晶顯示器主 要組件之一，而傳統的背光模塊是利用冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)作為光源。圖1為已知背光模塊的部分剖 面圖，此已知背光模塊10包含有導光板14、設置於導光板14附近 的冷陰極螢光燈管12、設置於導光板下的反射板16、多個設置於導 光板14上的光學薄膜18以及用於固定背光模塊10組件的框架20。 由於冷陰極螢光燈管12會從燈管的每一側產生光線，因此必須在冷 陰極螢光燈管12旁邊放置燈管反射罩22，以將光線反射回冷陰極螢 光燈管12或導光板14，因而提高光利用率。並且，為了避免光線從 燈管反射罩22與光學薄膜18間的上側空隙漏失，需要設置遮光膠帶 24以遮蔽燈管反射罩22與光學薄膜18之間的空隙。
然而，由於以冷陰極螢光燈管為光源的液晶顯示器限制了色彩規 格的改進，因此冷陰極螢光燈管的光源已漸漸地無法滿足客戶需求，
而且冷陰極螢光燈管本身含有汞，不符合作為綠色產品的要求。因此，
近幾年來，發光二極體(light emitting diode, LED) 已被應用到背 光模塊上作為光源使用，因為發光二極體具有色彩飽和度高、反應速 率快與體積小等優勢，使得在小尺寸的液晶顯示器中廣受歡迎。然而， 由於白光發光二極體所發出飽和的白光技術還尚未成熟，所以在許多 產品中是同時在背光模塊中使用紅光、綠光與藍光發光二極體作為光 源。在此情況下，為了能使紅光、綠光與藍光光線充分混光，就必須 有要良好的混光設計，所以發光二極體式的背光模塊需要複雜的機械 構造以及高於冷陰極螢光燈管背光模塊的價格。
美國專利No.6,930,737與美國公開專利申請No.2005-0157521已 公開了已知的以發光二極體作為光源的液晶顯示器結構。根據美國專 利No.6，930,737與參考圖2，其所公開的液晶顯示器裝置50包含有 外框52、框架72、液晶面板54、多片光學薄膜56、光導管(light pipe, 或稱導光板)60、增強型鏡面反射片(enhanced specular reflector, ESR) 70、印刷電路板(print circuit board, PCB) 62、發光二極體陣列64、 66、增強型散射反射片(enhanced diffuser reflector) 68、發光二極體 控制電路(未圖示)以及電路板(未圖示)。液晶顯示器裝置50的背 光模塊58是由容納於框架72中的光學薄膜56、光導管60、增強型 鏡面反射片70、印刷電路板62、發光二極體陣列64、 66以及增強型 散射反射片68所組成，並且框架72包含有前框架與後框架，用於固 定背光模塊58，其中發光二極體陣列64、 66放置於背光模塊58的 兩側使得從發光二極體發出的光線能夠穿透光導管60的側壁而進入 光導管60。而且，為了避免漏光，必須設置增強型鏡面反射片70以 將發光二極體陣列64、 66固定在光導管60附近，並且將具有大入射 角的光線反射回光導管60，以提高光利用率。由此可知，為了固定 所有的光學組件與提供較佳的成效，背光模塊58由許多的組裝零件 所組成。因此，圖2所示的液晶顯示器裝置50或背光模塊58的組裝 程序是非常複雜且耗時的。
由此可知，對於業界來說，提供一種具有良好效果的光源與一種 簡單的構造以簡化組裝流程仍然是一個重要的課題。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種液晶顯示器與一種背光模塊，以 解決上述已知問題。 —
根據本發明的權利要求，公開了一種液晶顯示器，其包含有導光 板、設於導光板上的液晶面板、具有框架壁和用於放置導光板的隔間 的框架、以及光條。該框架壁具有開口與光條容置空間，而且該光條 插入光條容置空間。
從該光條被插入框架的光條容置空間可知，本發明提供了至少四 項優點(O降低成本不再需要已知技術中額外的遮光膠帶或燈管 反^t罩；(2)組裝容易隨插即用的光條可以簡單地組裝在框架上， 因此可以節省人力；(3)節省空間設計因為該光條為埋在框架的框 架壁內，因此可以提供窄小邊緣的液晶顯示器或背光模塊；以及(4) 光利用率高位於該光條上的光源與導光板兩者相貼並列地設於框架 內，使得從光源射出的所有光線能夠直接穿透進入導光板，而無光線 漏失。


圖1為已知背光模塊的部分剖面圖2為已知的以發光二極體為光源的背光模塊的剖面示意圖3為本發明第一實施例的液晶顯示器的剖面示意圖4為圖3所示背光模塊的示意圖5與6為圖3所示背光模塊的部分放大圖7a與7b為圖3所示發光二極體的指向特性圖8與9為圖4所示背光模塊的部份放大圖10為本發明第二實施例的背光模塊的框架與光條的部份示意
圖11為本發明第三實施例的背光模塊的框架與光條的部份示意
圖12與13為本發明第四實施例的背光模塊的框架與光條的部份
示意圖；以及
圖14為本發明第五實施例的背光模塊的框架與光條的部份示意圖。
主要組件符號說明
10已知背光模塊12冷陰極螢光燈管
14導光板16反射板
18光學薄膜20框架
22燈管反射罩24遮光膠帶
50液晶顯示器裝置52外框
54液晶面板56光學薄膜
58背光模塊60光導管
62印刷電路板64發光二極體陣列
66發光二極體陣列68增強型散射反射片
70增強型鏡面反射片72框架
100液晶顯示器102液晶面板
104背光模塊106外框
108導光板110印刷電路板
112發光二極體114光條
116框架116a固定帶
116b隔間116c框架壁
116d開口116e螺絲孔
118光學薄膜120光條容置空間
120a窄部120b寬部
122反射片124螺絲
126螺絲孔128導電墊
130螺絲孔132螺絲
136光條容置空間138寬部
140窄部142開口
144印刷電路板144a寬面
144b窄面146發光二極體
148光條150印刷電路板
150a寬面150b窄面
152發光二極體154光條容置空間
156光條158開口
160窄膠帶
具體實施例方式
圖3為本發明第一實施例的液晶顯示器100的剖面示意圖，而圖 4為圖3所示的背光模塊104的示意圖。本發明的液晶顯示器100包 含有液晶面板102與背光模塊104，而液晶面板102與背光模塊104 一起固定於外框106內以構成液晶顯示器100。背光模塊104包含有 具有框架壁116c與隔間116b的框架116、設置於隔間116b內的導光 板108、設置於導光板108下的反射片122以及插入其中一個框架壁 116c內且放置在導光板108旁邊的光條114。
更進一步地說，框架116為一體成型的結構，並且具有形成隔間 116b的四個框架壁116c與固定帶116a，使導光板108與反射片122 得以放置且固定於隔間116b內，並於固定帶116a上。並且，框架116 由具有高反射性的材料所組成，得以用來反射光線，例如白色材料或 淡色的塑料材料。或者，框架116也可用黑色材料來形成以避免漏光。 此外，框架116中用來放置光條114的框架壁116c具有開口 116d， 且在框架壁116c上形成光條容置空間120，使得光條114可以經過開 口 116d插入光條容置空間120，而放置在導光板108旁邊。光條114 為即插即用(plug-and-play)的光條，其包含有基板或印刷電路板110 與多個置於印刷電路板110上的光源或發光二極體112，而其中發光 二極體112較佳為白光側面型發光二極體。
而設置於導光板108下的反射片122用於將射出導光板108下表 面的光線反射。另夕卜，為了將光條114牢固地固定在框架壁116c上， 需要至少螺絲124從框架116的底面透過螺絲孔來將光條114固定在
框架116上。除此之外，為了提供良好的平面光源，背光模塊104可 以另外在導光板108上加入多個光學薄膜118，例如散射片或稜鏡片， 並且光學薄膜118可以設置於框架壁116c旁或隔間U6b內。
參考圖5與6以及圖7a與7b。圖5與6以及圖7a與7b分別為 背光模塊104的放大圖與發光二極體112的指向特性圖。光條114的 外側面115並沒有被框架壁116c所遮蔽，也就是說，光條114的外 側曝露於框架116中。由於光條114插入框架壁116c中並鄰近設有 導光板108的隔間116b，發光二極體112的發光面會相當接近導光 板108，使得從發光二極體112發出來的光線得以直接穿透導光板108 的側壁，而提供平面光源。另外，根據圖7a與7b，不管是發光二極 管112的X軸還是Y軸，發射角大於80度的發光二極體112的相對 發光強度幾乎為零，並且發射角大於60度的發光二極體112的相對 發光強度則小於50。因此，應用到本發明的側面型發光二極體112 具有的散射角為約土80度，較佳為約土60度。這表示每個發光二極體 112的總散射角為120度，因此，由於發光二極體112為具有指向特 性，所以在已知技術中所使用的燈管反射罩對本發明已不再需要，而 且當散射角不大時，在傳統背光模塊中額外的遮光膠帶可以被忽略， 因為由發光二極體112發射出的大角度光線非常少。而且，即使由發 光二極體112射出的具有大角度散射角的光線不會直接穿透進入導 光板108，框架116—樣可以阻擋光線，並避免光線射出背光模塊104。 舉例來說，假如框架116是用白色材料所作成的，而行進到發光二極 管112上方的框架116的光線會被反射回導光板108，因而提高光利 用率；另一方面，假如框架116是用黑色材料所製成的，行進到發光 二極體112上方的框架116的光線則會被框架116吸收，因而避免漏 光問題。由此可知，本發明裝置並不需要額外的燈管反射罩或遮光膠 帶，而且組裝流程也可因此簡化，更可以節省原料。
參考圖8與9。圖8與9為背光模塊104的部份放大圖。圖8為 背光模塊104的背面，其中反射片122設置於框架116的隔間116b 內。螺絲124則用於將光條114固定於光條容置空間120內，並且從 背面透過框架116上的螺絲孔116e來固定。另外，值得注意的是， 開口 116d包含有兩個窄部120a與一個介於窄部120a之間的寬部 U0b。為了容納光條114，窄部120a的高度h為接近或稍微大於印刷 電路板110的厚度，且寬部120b的高度H為接近或稍微大於印刷電 路板110與發光二極體112的總厚度。
另一方面，圖9為背光模塊104的正面。在不同實施例中，螺絲 132可從背光模塊104的正面透過框架116的螺絲孔130將光條114 固定。因此，可以在印刷電路板110上設置螺絲孔126，以用來設置 螺絲132。另外，由於光條114為即插即用的光條，因此其包含至少 導電墊128，導電墊128設置於印刷電路板IIO上，所以當光條114 插入光條容置空間120後，導電墊128即會電性連接到導線(未圖示)， 導線可設置於框架116中或電性連接到可撓性印刷電路(未圖示)。
圖10到14為本發明各種實施例的背光模塊104的部份示意圖， 為了簡化說明，其中大部份組件與圖3到9所示的組件具有相同符號。 參考圖10。圖10為本發明的第二實施例。框架116的框架壁116c 具有在框架壁116c上形成光條容置空間136的開口 116d，而開口 116d 包含有交錯排列的多個窄部140與多個寬部138。為了容納光條114， 窄部140的高度h為接近或稍微大於光條114的印刷電路板110的厚 度，且寬部138的高度H為接近或稍微大於印刷電路板110與一個 發光二極體112的總厚度。因此，當光條114插入光條容置空間136 時，光條114會被牢固地固定住而不會水平橫移。此外，寬部138的 寬度為接近或稍微大於發光二極體112的寬度。
參考圖11。圖11為本發明第三實施例的背光模塊104的框架116 與光條148的示意圖。在此實施例中，即插即用的光條148包含有印 刷電路板144和多個置於印刷電路板144上的發光二極體146，其中 印刷電路板144具有至少寬面144a和至少窄面144b，寬面144a平行 於設置在隔間116b中的導光板，窄面144b平行於框架壁116c。值得 注意的是，發光二極體146放置於窄面144b上，所以光條148的總 厚度比前述實施例較小。因此，位於框架壁U6c上的開口 142的高 度可以比較小，差不多與印刷電路板144的厚度相同，也就是說，開 口 142的高度等於或大於光條148的厚度。
圖12與13為本發明第四實施例的背光模塊104的框架116與光 條156的示意圖。此實施例是利用頂部型發光二極體152來組成光條 156。即插即用的光條156包含有用於放置發光二極體152的印刷電 路板150，且印刷電路板150具有兩個寬面150a與兩個窄面150b。 由於發光二極體152為頂部型，所以可以將發光二極體152置於印刷 電路板150面對導光板108的寬面150a上。因此，如圖13所示，當 光條156被插入光條容置空間154時，無發光二極體放置的寬面150a 平行於框架壁116c，並且光條容置空間154的高度幾乎與印刷電路板 150的寬面150a的寬度相同。並且，為了將光條156固定在光條容 置空間154內，可用多個窄膠帶160或一個寬膠帶(未圖示)將印刷 電路板150黏著於框架壁116c上。
圖14為本發明第五實施例的背光模塊的框架116與光條114的 示意圖。在此實施例所使用的光條114與本發明第一實施例中相同， 其中光條114包含有印刷電路板110、多個側面型發光二極體112、 螺絲孔或定位孔126與放置於印刷電路板110上的導電墊128。值得 注意的是，形成光條容置空間的框架116的開口 158為方型開口。而 開口 158的高度接近或稍微大於印刷電路板110與一個發光二極體 112的總厚度。
本發明的優勢在於即插即用的光條放置於光條容置空間內，使得 已知技術中額外的遮光膠帶或燈管反射罩已不再需要。再者，光源為 即插即用型式光源並且背光模塊的框架為一體成型的結構。因此，可 降低框架的原料，而且通過將即插即用光條插入光條容置空間來組裝 背光模塊非常容易簡單，所以可以節省組裝背光模塊的人力。另外， 由於光條被插入框架的框架壁中，整個背光模塊因而可具有窄邊，用 以放置光源。另一方面，因為插入框架壁中的光條幾乎緊鄰著導光板 設置，所以從光源出來的光線可以直接穿透進入導光板而有較少的光 線會漏失。
綜而言的，相對於已知技術，本發明的液晶顯示器或背光模塊至 少具有降低成本、組裝容易、節省空間與光線利用率高等優點。因此， 根據本發明可提供具有結構簡單與效果良好的液晶顯示器與背光模
塊。
以上所述僅為本發明的優選實施例，所有在本發明權利要求範圍 內所做出的等價變化與修飾，都應該屬於本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種液晶顯示器，包含有導光板；液晶面板，其設置於所述導光板之上；框架，其具有用來放置所述導光板的隔間與框架壁，所述框架壁具有開口與光條容置空間(light bar cavity)；以及光條，其透過所述開口插入所述光條容置空間之內。
2. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述光條包含有基板 與設置於所述基板表面上的光源。
3. 如權利要求2所述的液晶顯示器，其中所述基板為印刷電路板。
4. 如權利要求2所述的液晶顯示器，其中所述基板包含有導電墊。
5. 如權利要求2所述的液晶顯示器，其中所述光源為發光二極體。
6. 如權利要求5所述的液晶顯示器，其中所述發光二極體為側 面型發光二極體、頂部型發光二極體或白光發光二極體。
7. 如權利要求2所述的液晶顯示器，其中所述光源的發散角為 ±60度。
8. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述框架由具有高反 射性的材料或白色材料所組成。
9. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述框架由吸光材料 或黑色材料所組成。
10. —種背光模塊，包含有-導光板；框架，其具有用於放置所述導光板的隔間與框架壁，所述框架壁 具有開口與光條容置空間；以及光條，其透過所述開口插入所述光條容置空間，其中所述光條的 外側曝露於所述框架中。
全文摘要
一種液晶顯示器包含有導光板、設置於該導光板之上的液晶面板、框架以及光條。該框架具有用來放置該導光板的隔間與框架壁，框架壁具有開口與光條容置空間，而該光條由該開口插入該光條容置空間內。
文檔編號G02F1/13GK101191950SQ20061016366
公開日2008年6月4日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者張之禮 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司