專利名稱：背光模塊及顯示裝置的制作方法
背光模塊及顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光模塊及顯示裝置，特別是涉及一種使用外界光線的背光模塊及顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)已被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，液晶顯示器大部分為背光型液晶顯示器，其是由液晶顯示面板及背光模塊(backlightmodule)所組成。背光模塊可依照光源入射位置的不同分成側(cè)向式入光(Side-light type)與直下式入光(Direct-light type)兩種，以便提供背光源至液晶顯示面板。一般，背光模塊的光源為發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode,LED)或冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL),其需通過突光粉的混光來發(fā)出白光，因而 具有較弱的色彩表現(xiàn)能力及較窄的色域，而難以提供影像的真實色彩。再者，背光模塊的光源會耗費較多的電力，特別是用于大尺寸的液晶顯示器。故，有必要提供一種背光模塊及顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種背光模塊，所述背光模塊包括集光器，用于收集外界光線；至少一條光纖，連接于所述集光器；光纖出光基板，連接于所述光纖，其中所述光纖出光基板具有多個出光口，用于發(fā)出由所述光纖所傳來的光線；以及導(dǎo)光板，設(shè)置于所述光纖出光基板的一側(cè)；以及耦光元件，設(shè)置于所述光纖出光基板與所述導(dǎo)光板之間，其中所述耦光元件包括多個散光凹部，所述散光凹部是面對于所述光纖出光基板的所述出光口，每一所述散光凹部具有第一開口長度及第二開口長度，所述第一開口長度大于所述第二開口長度。本發(fā)明的另一目的在于提供一種顯示裝置，所述顯示裝置包括顯示面板；以及背光模塊，包括集光器，用于收集外界光線；至少一條光纖，連接于所述集光器；光纖出光基板，連接于所述光纖，其中所述光纖出光基板具有多個出光口，用于發(fā)出由所述光纖所傳來的光線；以及導(dǎo)光板，設(shè)置于所述光纖出光基板的一側(cè)；以及耦光元件，設(shè)置于所述光纖出光基板與所述導(dǎo)光板之間，其中所述耦光元件包括多個散光凹部，所述散光凹部是面對于所述光纖出光基板的所述出光口，每一所述散光凹部具有第一開口長度及第二開口長度，所述第一開口長度大于所述第二開口長度。
在本發(fā)明的一實施例中，所述第一開口長度是平行于所述散光凹部的長軸方向，且平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)入光面的長軸方向。在本發(fā)明的一實施例中，所述散光凹部的截面形狀為圓弧形、三角形或多邊形。在本發(fā)明的一實施例中，所述第一開口長度是介于3公厘與5公分之間。在本發(fā)明的一實施例中，所述第二開口長度垂直于所述第一開口長度。在本發(fā)明的一實施例中，所述第二開口長度是介于3公厘與2公分之間。在本發(fā)明的一實施例中，所述每一所述散光凹部與所述耦光元件的入光面之間具有一角度，所述角度大于90度。在本發(fā)明的一實施例中，所述角度為105度 175度?！?br> 在本發(fā)明的一實施例中，所述光纖的出光端是對位于所述散光凹部的最大深度處。相較于現(xiàn)有的背光模塊的問題，本發(fā)明的背光模塊和顯示裝置可有效地利用外界光線來形成背光源，因而可大幅地減少光源的電力耗費，且由于外界的光線一般可具有較寬的色域，故使用本發(fā)明背光模塊的顯示裝置可提供具有真實色彩的影像，大幅地改善影像顯示質(zhì)量。又，由光纖所傳來的光線可通過耦光元件的散光凹部來進(jìn)行橫向擴(kuò)散，以達(dá)到混光的效果，縮短導(dǎo)光板的混光距離，并可減少導(dǎo)光板入光側(cè)的不均勻光斑問題。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下

圖I為本發(fā)明顯示裝置的一實施例的示意圖；圖2為本發(fā)明背光模塊的一實施例的示意圖；圖3為本發(fā)明光纖的一實施例的示意圖；圖4為本發(fā)明耦光元件的散光凹部的一實施例的示意圖；圖5A至圖5C為本發(fā)明耦光元件的凹部的一實施例的上視圖；以及圖6為本發(fā)明背光模塊的另一實施例的示意圖。
具體實施方式
以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。附圖和說明被認(rèn)為在本質(zhì)上是示出性的，而不是限制性的。在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是以相同標(biāo)號表示。另外，為了理解和便于描述，附圖中示出的每個元件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本發(fā)明不限于此。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層、膜、面板、區(qū)域等的厚度。在附圖中，為了理解和便于描述，夸大了一些層和區(qū)域的厚度。將理解的是，當(dāng)例如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱作“在”另一元件“上”時，所述元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。
另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包括”將被理解為意指包
括所述元件，但是不排除任何其它元件。此外，在說明書中，“在......上”意指位于目標(biāo)元
件上方或者下方，而不意指必須位于基于重力方向的頂部上。請參照圖I及圖2，圖I為本發(fā)明顯示裝置的一實施例的示意圖，圖2為本發(fā)明背光模塊的一實施例的不意圖。在本實施例中，背光模塊100是相對于一顯不面板101 (例如液晶顯示面板)來設(shè)置，而形成一顯示裝置(例如液晶顯示裝置)。背光模塊100包括有至少一條光纖111、光纖出光基板120、稱光兀件102、導(dǎo)光板130、集光器140、背板150、反射層160及光學(xué)膜片170。光纖111是連接于集光器140與光纖出光基板120之間，用于傳送光線。光纖出光基板120是設(shè)置于光纖111與導(dǎo)光板130之間,用于固定光纖111,并允許光纖111所傳送的光線可進(jìn)入導(dǎo)光板130。耦光元件102是設(shè)置于光纖出光基板120與導(dǎo)光板130之間,用于擴(kuò)散由光纖出光基板120進(jìn)入導(dǎo)光板130的光線。集光器140是 連接于光纖111，用于收集外界光線，例如太陽光或室內(nèi)光線，以提供光線至光纖111。導(dǎo)光板130可承載于背板150上,反射層160是形成于背板150與導(dǎo)光板130之間,用以反射光線。光學(xué)膜片170設(shè)置于導(dǎo)光板130上，以改善光學(xué)效果。如圖2所示，本實施例的多條光纖111可被一外皮所包覆，而形成光纖束110，以方便于連接于集光器140。光纖束110的一端是連接于集光器140，分離的光纖111是連接于光纖出光板120上。請參照圖3,其為本發(fā)明光纖的一實施例的不意圖。本實施例的光纖111可具有光纖芯113、包層114及緩沖層115。光纖芯(core) 113可由例如石英或PMMA所制成,用于傳導(dǎo)光線。包層114是可由硬聚合物(hard polymer)所制成,用于包覆住光纖芯113。緩沖層115可由例如四氟乙烯所制成，用于避免光纖111受到損傷。如圖I及圖2所示，本實施例的光纖出光基板120是設(shè)置于光纖111與導(dǎo)光板130之間，用于固定光纖111。光纖出光基板120具有多個出光口 121,用于露出光纖111的出光端112，使得光纖111所傳送的光線可由光纖出光基板120的出光口 121發(fā)出，并進(jìn)入導(dǎo)光板130。其中，出光口 121的排列間隔(pitch)可小于等于16毫米(mm)，以確保光線可分散地進(jìn)入導(dǎo)光板130，而形成均勻的面光源。每一出光口 121的直徑(或?qū)挾?可小于或等于2. 5_，使得光纖111所傳送的光線可充分地由出光口 121發(fā)出。如圖I所示，本實施例的導(dǎo)光板130是設(shè)置于光纖出光基板120的一側(cè)。導(dǎo)光板130可利用射出成型(Injection Molding)的方式來制成,其材料為光硬化型樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)，用以導(dǎo)引光纖111所傳送的光線至液晶顯示面板101。導(dǎo)光板130具有出光面131、光反射面132及側(cè)入光面133。出光面131形成于導(dǎo)光板130的一側(cè)，并面對液晶顯示面板101，出光面131可具有霧面處理或散射點設(shè)計，以便均勻化導(dǎo)光板130的出光，減少出光不均(Mura)的現(xiàn)象。在另一實施例中，出光面131更可設(shè)有若干個突出結(jié)構(gòu)(未繪示)，以便進(jìn)一步修正光線的方向，來增加聚光效果，并提高正面輝度。其中此些突出結(jié)構(gòu)可例如為棱形或半圓形的凸起或凹陷結(jié)構(gòu)等。光反射面132是形成導(dǎo)光板130相對出光面131的另一側(cè)，用以反射光線至出光面131。在本實施例中，導(dǎo)光板130的光反射面132平行于出光面131。光反射面132可設(shè)有導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(未繪不)，以反射導(dǎo)引光線由出光面131射出。光反射面132的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)例如是呈連續(xù)性的V形結(jié)構(gòu)，亦即V-Cut結(jié)構(gòu)、霧面結(jié)構(gòu)、散射點結(jié)構(gòu)，以便導(dǎo)引光源120的光線充分的由出光面131射出。側(cè)入光面133形成于導(dǎo)光板130的一側(cè)或相對兩側(cè)，其面對于光纖出光基板120的出光口 121，用以允許光纖111所傳送的光線可進(jìn)入導(dǎo)光板130內(nèi)。且此側(cè)入光面133可具有例如V形結(jié)構(gòu)(V-Cut)、S形波浪結(jié)構(gòu)或表面粗糙化處理(未繪示)，以此提升光線的入射效率和光耦合效率。請參照圖2及圖4，圖4為本發(fā)明耦光元件的散光凹部的一實施例的示意圖。耦光元件102可為長條形的透光元件，耦光元件102的材料可為光硬化型樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)，其可相同或不同于導(dǎo)光板130的材料。耦光元件102包括入光面103及散光凹部104，耦光元件102的入光面103是面對于光纖出光基板120的出光口121，散光凹部104是形成于入光面103上，且散光凹部104的開口(例如楕圓形開口 )是分別對應(yīng)地面對于光纖出光基板120的出光口 121，使得由出光口 121所發(fā)出的光線可經(jīng)過耦光元件102的散光凹部104來進(jìn)入導(dǎo)光板130內(nèi)。散光凹部104可通過激光加工、注塑成型(Injection)、熱壓成型(Hotpress)、壓印(Imprinting)或機械加工來形成于I禹光元件102的入光面103上。其中，散光凹部104的內(nèi)側(cè)表面可為光滑表面或粗糙表面。每 一散光凹部104具有第一開口長度LI及第二開口長度L2，其中第一開口長度LI是大于第二開口長度L2。第一開口長度LI為散光凹部104的最大開口長度，例如介于3公厘(mm)與5公分(cm)之間，或介于3 mm與3 cm之間。第一開口長度LI是平行于散光凹部104的長軸方向，且平行于導(dǎo)光板130的側(cè)入光面133的長軸方向。第二開口長度L2可為散光凹部104的最短開口長度，第二開口長度L2可垂直于第一開口長度LI，例如介于3 mm與2cm之間，或介于3 mm與I cm之間。請參照圖5A至圖5C，其為本發(fā)明耦光元件的凹部的一實施例的上視圖。散光凹部104的截面形狀可為圓弧形(如圖5A所示)、三角形(如圖5B所示)或多邊形(如圖5C所示)。在散光凹部104的第一開口長度LI方向上，耦光元件102的每一散光凹部104與其入光面103之間具有一角度Θ，此角度Θ大于90度，例如為105度 175度，使得由出光口 121所發(fā)出的光線可被散光凹部104所擴(kuò)散。且為確保散光凹部104的光擴(kuò)散效果，光纖111的出光端112優(yōu)選是對位于散光凹部104的最大深度處(亦即散光凹部104的最底端)O耦光元件102的散光凹部104可作為凹透鏡(concave lens)，以橫向擴(kuò)散由出光口 121所發(fā)出的光線。當(dāng)光纖111的出光端112發(fā)出光線時，通過耦光元件102的散光凹部104，由出光口 121所發(fā)出的光線可預(yù)先被橫向擴(kuò)散且均勻化，而達(dá)到混光的效果，以縮短導(dǎo)光板130的混光距離，而達(dá)到窄邊框效果。其中，相較于第二開口長度L2，由于散光凹部104在第一開口長度LI上(長軸方向上)具有較長的光擴(kuò)散長度，因而具有較佳的側(cè)向擴(kuò)散效果。因此，通過具有不同長度的散光凹部104，可橫向擴(kuò)散由光纖111所傳來的光線，以達(dá)到混光的效果，縮短導(dǎo)光板130所需的混光距離，并可減少導(dǎo)光板130入光側(cè)的不均勻光斑(hotspot)問題。如圖2所示，在本實施例中，光纖111的出光端112與耦光元件102的入光面103之間具有距離C，為確保散光凹部104的橫向散光效果，此距離C與第一開口長度LI可滿足如下公式LI 彡 2C。如圖2所示，本實施例的集光器140可設(shè)置于顯示裝置的外部(例如戶外或室內(nèi))，并連接于光纖111的一端，用于收集外界光線，例如太陽光。集光器140可包括基座141、光學(xué)透鏡142、光傳感器143及外罩144。光學(xué)透鏡142及光傳感器143可設(shè)置于基座141上，光學(xué)透鏡142用于收集外界光線，并提供所收集的光線于光纖111的入光端116。光傳感器143可用于感測光線，以控制基座141對應(yīng)于外界光源(如太陽)來轉(zhuǎn)動，而提高光收集效率。外罩144是用于包覆光學(xué)透鏡142及光傳感器143，且外罩144可具有紫外線過濾層(未顯示)，以過濾光線中的紫外線。如圖I所示，在本實施例中，背板150是由不透光材質(zhì)所制成，例如塑膠材料、金屬材料或上述材料的組合，用于承載光纖出光基板120及導(dǎo)光板130。反射層160 (或反射片)優(yōu)選可形成導(dǎo)光板130的光反射面132的表面，而僅暴露出用以允許光線進(jìn)入的側(cè)入光面133以及用以發(fā)出光線的出光面131。反射層160可由高反射率材料所制成，例如銀、鋁、金、鉻、銅、銦、銥、鎳、鉬、錸、銠、錫、鉭、鎢、錳、上述任意組合的合金、耐黃化且耐熱的白色反射漆料或上述材料的任意組合，以反射光線。光學(xué)膜片170例如為擴(kuò)散片、棱鏡片、逆棱鏡片(Turning Prism Sheet)、增亮膜(Brightness Enhancement Film, BEF)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film, DBEF)、非多層膜式反射偏光片(Diffused Reflective Polarizer Film7DRPF)或上述的任意組合,其設(shè)置于導(dǎo)光板130上,用以改善由導(dǎo)光板130出光的光學(xué)效果。當(dāng)使用背光模塊來提供背光源時，光纖111可將集光器140所收集的外界光線(如太陽光)傳送至導(dǎo)光板130。更具體地，集光器140所收集的光線可經(jīng)由光纖111來進(jìn)行傳送，并通過光纖出光基板120的出光口 121來發(fā)出至導(dǎo)光板130。由于背光模塊100是使用外部的光線來作為側(cè)光源，因而可大幅地減少光源的電力耗費。且外界的光線(如太陽光)一般可具有較寬的色域，故使用背光模塊100的顯示裝置可提供具有真實色彩的影像，大幅地改善顯示裝置的影像顯示質(zhì)量。又，由光纖111所傳來的光線可通過耦光元件102的散光凹部104來預(yù)先進(jìn)行橫向擴(kuò)散，以達(dá)到混光的效果，縮短混光距離，并可減少導(dǎo)光板130入光側(cè)的不均勻光斑問題。請參照圖6，其為本發(fā)明背光模塊的另一實施例的示意圖。在另一實施例中，光纖出光基板120更可包括多個光源122，例如為發(fā)光二極管(LED)或有機發(fā)光二極管(OrganicLight Emitting Diode, OLED) 光源122可排列于出光口 121之間，并面對于耦光元件102的入光面103。當(dāng)集光器140所收集的光線不足以提供來形成面光源時，光源122可提供額外的光線，以確保背光模塊100所形成的背光源具有足夠的亮度。此時，光源122可對位于耦光元件102的散光凹部104之間，且每一光源122與相鄰散光凹部104之間優(yōu)選可具有預(yù)設(shè)間隙S，以有效地混合光纖111所傳送的光線與光源122的光線。由上述可知，本發(fā)明的背光模塊和顯示裝置可收集外界光線來形成背光源，因而可大幅地減少光源的電力耗費，且可改善顯示裝置的影像色彩表現(xiàn)，以改善顯示裝置的影像顯示質(zhì)量。由光纖所傳來的光線可通過耦光元件的散光凹部來進(jìn)行橫向擴(kuò)散，以達(dá)到混光的效果，縮短混光距離，并可減少導(dǎo)光板入光側(cè)的不均勻光斑問題。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，但上述優(yōu)選實施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種背光模塊，其特征在于所述背光模塊包括 集光器，用于收集外界光線； 至少一條光纖，連接于所述集光器； 光纖出光基板，連接于所述光纖，其中所述光纖出光基板具有多個出光口，用于發(fā)出由所述光纖所傳來的光線；以及 導(dǎo)光板，設(shè)置于所述光纖出光基板的一側(cè)；以及 耦光元件，設(shè)置于所述光纖出光基板與所述導(dǎo)光板之間，其中所述耦光元件包括多個散光凹部，所述散光凹部是面對于所述光纖出光基板的所述出光口，每一所述散光凹部具有第一開口長度及第二開口長度，所述第一開口長度大于所述第二開口長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述第一開口長度是平行于所述散光凹部的長軸方向，且平行于所述導(dǎo)光板的側(cè)入光面的長軸方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述散光凹部的截面形狀為圓弧形、三角形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述第一開口長度是介于3公厘與5公分之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述第二開口長度垂直于所述第一開口長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述第二開口長度是介于3公厘與2公分之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述每一所述散光凹部與所述耦光元件的入光面之間具有一角度，所述角度大于90度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的背光模塊，其特征在于所述角度為105度 175度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模塊，其特征在于所述光纖的出光端是對位于所述散光凹部的最大深度處。
10.一種顯示裝置，其特征在于所述顯示裝置包括 顯示面板；以及 背光模塊，包括 集光器，用于收集外界光線； 至少一條光纖，連接于所述集光器； 光纖出光基板，連接于所述光纖，其中所述光纖出光基板具有多個出光口，用于發(fā)出由所述光纖所傳來的光線；以及 導(dǎo)光板，設(shè)置于所述光纖出光基板的一側(cè)；以及 耦光元件，設(shè)置于所述光纖出光基板與所述導(dǎo)光板之間，其中所述耦光元件包括多個散光凹部，所述散光凹部是面對于所述光纖出光基板的所述出光口，每一所述散光凹部具有第一開口長度及第二開口長度，所述第一開口長度大于所述第二開口長度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種背光模塊及顯示裝置。顯示裝置包括此背光模塊和顯示面板。此背光模塊包括集光器、光纖、光纖出光基板、導(dǎo)光板及耦光元件。光纖連接于集光器與光纖出光基板之間，導(dǎo)光板設(shè)置于光纖出光基板的一側(cè)，耦光元件設(shè)置于光纖出光基板與導(dǎo)光板之間，耦光元件的散光凹部是面對于光纖出光基板的出光口。本發(fā)明可利用外界光線來形成背光源，并通過耦光元件的散光凹部來混光。
文檔編號F21V8/00GK102943974SQ20121043624
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者胡哲彰, 賀虎 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司