CN100417989C

CN100417989C - 背光模块及其导光板

Info

Publication number: CN100417989C
Application number: CNB2004100296134A
Authority: CN
Inventors: 陈世宪; 宋光涛
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: CN1564062A

Abstract

一种背光模块及其导光板，板面上具有复数个颗粒图样，且每一个颗粒图样具有第一轴与第二轴，邻近导光板前端的颗粒图样具有较大的第一轴与第二轴长度比值，远离导光板前端的颗粒图样具有较小的第一轴与第二轴长度比值；一种可增进薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)亮度的背光模块，该背光模块至少包含：一导光板，板面具有复数个多边形图样，每一个多边形图样具有第一对角线与第二对角线，邻近导光板前端的该多边形图样具有较大的第一对角线与第二对角线长度比值，而远离该导光板前端的该多边形图样具有较小的第一对角线与第二对角线长度比值；一光源，设置于该导光板前端以提供光线；复数片光学膜层，位于该导光板上，使由该导光板射出的光线均匀分布。

Description

背光模块及其导光板

技术领域

本发明是有关于一种可提升背光模块光学特性的导光板设计，特别是关于导光板表面颗粒图案的形状与分布方式，以增进整个背光模块亮度与均匀度。

技术背景

随着集成电路制作技术突飞猛进的脚步，电子科技持续的发展与进步，促使各式各样的电子产品皆朝着“数字化”发展。此外，为了符合轻便性与实用性的考量，在电子产品在设计上，都趋向以轻薄短小、功能多、处理速度快来作为设计规格，以便制作的产品能更容易携带，且更符合现代的生活需求。特别是在多媒体电子产品大行其道后，夹着其强大的运算能力，可轻易的处理各种音效、影像、图样等数字化资料，连带的使影像播放设备受到广泛的发展与运用。不论是个人数字处理器、笔记型计算机、随身听、数字相机、或行动电话等等，皆会装设显示屏幕以方便消费者浏览信息或影像。

另一方面，随着薄膜晶体管制作技术快速的进步，液晶显示器由于具备了轻薄、省电、无幅射线等优点，而大量的应用于个人数字助理器(PDA)、笔记型计算机、数字相机、摄录像机、行动电话等各式电子产品中。再加上业界积极的投入研发以及采用大型化的生产设备，使液晶显示器的品质不断提升，且价格持续下降，更使得液晶显示器的应用领域迅速扩大。值得说明的是，由于液晶显示器为非发光性的显示装置，需要藉助背光模块才能产生显示的功能。因此背部光源性能的好坏，往往会直接影响液晶显示器的显像品质，而可说是液晶显示器中最重要的元件。

请参照图1，以目前液晶显示器所使用的背光模块1为例，此背光模块1的主要构件包括了上棱镜片(prizm)10、下棱镜片11、扩散片(diffuser)12、导光板(lightguide)13、胶框14与反射片15。一般而言，在导光板13的一侧端会设置发光光源(图中未显示)，而以端面照光(edgelight)的方式将光线传进导光板13中。进入导光板13的光线会以反射方式往导光板13的另一端传导，并由导光板13的上表面射出。为了防止光线由导光板13下侧逸散，在胶框14下方并会设置反射片15，用以将穿过导光板13下表面的光线反射导回导光板13中，以增加光线的使用效率。至于，在导光板13的上侧，则制作了上述的上棱镜片10、下棱镜片11、扩散片12等光学薄膜，用以提高整体背光源的亮度与均匀度。

一般而言，所述的上棱镜片10与下棱镜片11，属于增光片(brightnessenhanced film；BEF)的一种，主要用来产生聚光的效果。当然，除了使用棱镜片外，也可使用偏光片(polarizer)来达到相同的增光效果。至于，位于导光板13上的扩散片12，则主要用以使由导光板13向上导出的光线产生散射而分布得更为均匀，并使光线较为柔和。

为了提升导光板13传递光线的效率，并且提高导出光线的亮度，在导光板13的下方反射面及上方出光面，往往会用网版印刷的方式，定义出诸如圆形、六角形或正方形的颗粒图样(pattern)，以作为使光线产生散射的扩散点。请参照图2A与图2B，其分别显示了制作于导光板13表面圆点图样(dotpattern)131的排列情形。在图2A中，圆点图样131是沿着每一行、列整齐的排列，且邻近导光板入光面一侧(即靠近发光光源的一侧)的圆点图样131具有较小的尺寸，至于远离导光板入光面的圆点图样131则具有较大的尺寸。亦即，随着圆点图样131远离导光板入光面的距离，其圆点尺寸亦逐渐增加，以便提升光线反射的效果。至于，在图2B中，各行间的圆点图样131彼此是交错排列，且邻近导光板入光面一侧的圆点图样131分布较为宽疏，远离导光板入光面的圆点图样131则排列得较紧密。此外，并请参照图2C，此图为导光板13的侧视图，显示了制作于导光板13下表面，用来散射光线的圆点图样131及其分布情况。

除了在导光板13表面制作颗粒图样的方式外，习知技术中亦会在导光板13的上、下表面切割出复数条“V”字型的沟槽(V-Cut)132，来达成相同的效果。请参照图3A，此图为导光板13的侧视图，显示了制作于导光板13下表面的复数条“V”字型的沟槽132及其分布情况。另外，请参照图3B与图3C，其分别显示了制作于导光板13表面“V”字型的沟槽132的排列情形。图3B显示了在导光板13表面上制作复数条平行“V”字型的沟槽132的情形，至于图3C则显示了在导光板13上制作复数条同心圆分布(concentric)的“V”字型的沟槽132情形。

尽管上述的颗粒图样或长条状沟槽都有助于提升导光板出光面的光线亮度与均匀度，但其在实际应用上仍具有许多缺点。以诸如手机或个人数字助理器等电子装置为例，为了有效的降低生产成本，并且降低背光模块的耗电量，沿着导光板13前端侧壁的入光面，可能只会分布配置两组LED发光光源。在此种光源配置状况下，靠近导光板入光侧前端的区域，往往会产生严重的亮/暗带问题。习知技术中是将导光板前侧亮/暗带区域称为导光区(LightTransient Area)，而将导光板后侧亮度均匀的区域称为有效发光区(ActiveArea；AA)，并且在实际应用上，只利用导光板的有效发光区来作为显示面板的背光源。

值得注意的是，按照目前导光板的颗粒图样或沟槽设计，虽然可以使入射导光板的光线分布得比较均匀，但大部份的背光模块仍会在导光板前端保留宽度3.2mm以上的导光区，用来确保在显示面板上不会看到亮/暗带的光线分布。但如此一来，显然会使有效发光区的区域大幅缩水，进而压缩了整个背光模块的可利用区域。

此外，习知技术中为了能在导光板的有效发光区产生高亮度的发光，在设计上往往会将颗粒图样或沟槽的尺寸不断缩小，但如此一来，整个背光模块的生产成本也会跟着水涨船高。然而，即便不断缩减颗粒图样的尺寸，但其依旧无法有效解决前述导光区亮/暗带光线分布的问题。

发明内容

为了有效的解决上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于背光模块的导光板及可增进薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)亮度的背光模块。

所述的应用于背光模块的导光板，板面上具有复数个颗粒图样，且每一个颗粒图样具有第一轴与第二轴，其中邻近导光板前端的颗粒图样具有较大的第一轴与第二轴长度比值，且远离导光板前端的颗粒图样具有较小的第一轴与第二轴长度比值。

所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)亮度的背光模块，其中，此背光模块至少包含了下列元件：一导光板，板面具有复数个多边形图样，且每一个多边形图样具有第一对角线与第二对角线，其中邻近该导光板前端的该多边形图样具有较大的第一对角线与第二对角线长度比值，而远离该导光板前端的该多边形图样具有较小的第一对角线与第二对角线长度比值；一光源，设置于该导光板前端以提供光线；以及复数片光学膜层，位于该导光板上，使由该导光板射出的光线均匀分布。

由于本发明是使每一个颗粒图样的第一对角线朝向导光板的入光侧，因此光线透过导光板内部传递的效率会较高，而使整块导光板前、后端板面的发光更为均匀。此外，由于位于导光板入光侧的颗粒图样是呈现扇形分布，使其第一对角线能平行于入射光线的方向，因此能有效改善导光板入光侧明/暗带分布不均的问题，并且进一步将导光板前端的导光区宽度从习知的3.2mm缩短至2.4～2.8mm。综上，运用本发明的设计，将可有效增大导光板的有效发光区域，并且提高了背光模块内部空间的使用效率。

附图说明

图1显示了目前液晶显示器所使用的背光模块元件结构；

图2A、图2B与图2C分别显示了习知技术中制作于导光板表面圆点图样的排列情形；

图3A为导光板的侧视图，显示了习知技术中制作于导光板下表面的复数条“V”字型沟槽及其分布情况；

图3B显示了习知技术中在导光板表面上制作复数条平行“V”字型的沟槽的情形；

图3C显示了习知技术中在导光板上制作复数条同心圆分布的“V”字型沟槽；

图4显示了本发明所提供的背光模块元件结构；

图5显示了根据本发明第一实施例所提供的导光板以及制作于板面上的多边形图样；

图6显示了根据本发明第二实施例所提供的导光板以及制作于板面上的多边形图样；及

图7显示了在本发明较佳实施例中，可在导光板前端入光面制作光栅刻痕的设计。

图号说明

背光模块1

上棱镜片10 下棱镜片11

扩散片12 导光板13

圆点图样131 “V”字型的沟槽132

胶框14 反射片15

背光模块2

光学膜层20 上棱镜片20a

下棱镜片20b 扩散片20c

导光板21 菱形图样210

入光面21a 胶框22

反射片23 LED发光光源24

具体实施方式

请参照图4，此图显示了本发明所提供的背光模块2，此背光模块2的主要构件由上而下包括了光学膜层20、导光板21、胶框22与反射片23。其中，在导光板21的前端会设置发光光源(图中未显示)，以端面照光(edgelight)的方式将光线入射至导光板21中。进入导光板21的光线会以反射方式往导光板21的后端传导，并由导光板21的上表面射出。为了防止光线由导光板21下侧逸散，在胶框22下方并会设置反射片23，用以将穿过导光板21下表面的光线反射回导光板21中，以增加光线的使用效率。至于，制作于导光板21上侧的光学膜层20，包括了上棱镜片20a、下棱镜片20b、与扩散片20c，用以提高整体背光源的亮度与均匀度。

要特别强调的是，尽管在图4中是依序在导光板21上装设扩散片20c、下棱镜片20b与上棱镜片20a，但在实际应用中亦可视产品的需要，组装具有增光(brightness enhancement)效果的棱镜片与偏光片(polarizer)、以及可使光线散射得更为均匀的扩散片。

如同前述，为了提升导光板21传递光线的效率，并且提高导出光线的亮度，可在导光板21的下方反射面或是上方出光面，以网版印刷的方式定义所需的颗粒图样(pattern)，作为使光线产生散射的扩散点。为了有效的解决前述导光区亮/暗带光线分布不均的问题，本发明是在导光板21的板面上制作了复数种不同形状的多边形图样。其中，每一个多边形图样皆具有第一对角线与第二对角线，并且邻近导光板入光侧的多边形图样，会具有较大的第一对角线与第二对角线长度比值；相对的，远离导光板入光侧的多边形图样，则具有较小的第一对角线与第二对角线长度比值。

请参见图5，此图显示了根据本发明一较佳实施例所提供的导光板21以及制作于板面上的多边形图样。如图中所示，在导光板21的前端，并分别设置了两组LED发光光源24，作为提供导光板21入射光线的光源。至于，在导光板21的板面上，则设置了复数个数组分布的菱形图样210。其中，每一个菱形图样210各自具有第一对角线X与第二对角线Y，并且对靠近导光板21前端的菱形图样210而言，其第一对角线×与第二对角线Y的长度比值(x/y)较大；至于对远离导光板21前端的菱形图样210而言，其第一对角线X对第二对角线Y的长度比值(x/y)较小。

一般而言，上述邻近导光板21前端(即入光侧)的菱形图样210，所具有的第一对角线与第二对角线长度比值(x/y)可控制于1.20～3.00之间；至于，远离导光板21前端的菱形图样210，所具有的第一对角线与第二对角线的长度比值(x/y)则控制于0.20～1.20。至于，在较佳实施例中，则会控制邻近导光板21入光侧的菱形图样210，使其第一对角线与第二对角线的长度比值(x/y)介于1.20～2.45之间；并且，控制远离导光板21入光侧的菱形图样210，使其第一对角线与第二对角线的长度比值(x/y)介于0.43～0.54。

要特别说明的是，尽管在图5中，每一个菱形图样210的第一对角线X，都沿着相同的方向分布，且正对着导光板21前端的入光面，但在实际应用中，为了进一步的降低导光板21入光侧亮/暗带分布不均，亦可选择性的改变各个菱形图样210其第一对角线的分布方向，使这些菱形图样210能沿着入射光线的发散方向分布。请参照图6，在本发明一较佳实施例中，可调整靠近导光板21入光侧的菱形图样210，使这些菱形图样210朝着光源(即LED发光光源24)的方向分布。如图中所示，位于导光板21入光侧的部份菱形图样210，其第一对角线X是各自平行于入射光的发散方向，而使这些菱形图样210呈现一扇形分布的状况。

借着调整菱形图样210其第一对角线X与第二对角线Y的长度比值(x/y)，可使菱形图样210的形状随着距离光源的远近改变，进而使靠近导光板21入光侧的菱形图样210具有较长的第一对角线，同时使远离导光板21入光侧的菱形图样210具有较短的第一对角线。在此种条件下，由于每一个菱形图样210的第一对角线，皆朝向导光板21的入光面，因此在导光板21的入光侧，光线透过内反射传递的效率会较高，而有助于导光板21前端与后端板面的发光更加均匀。此外，由于可进一步调整导光板21入光侧的菱形图样210的分布，使其第一对角线X皆对准入射光源(LED发光光源24)的方向，而呈现扇形排列，因此可充分改善导光板21入光侧明/暗带的问题。

另外，要特别强调的是，尽管在上述实施例中，因此诸如菱形的四边形图样来进行说明，但对熟悉此项技术者而言，当可了解本案的技术特征，亦可应用于各种多边形图样。同样的，借着调整多边形图样其第一对角线与第二对角线的长度比值，使邻近导光板入光面的多边形图样具有较大的第一对角线与第二对角线的长度比值，使远离导光板入光面的多边形图样具有较小的第一对角线与第二对角线的长度比值；并且使所有多边形图样的第一对角线皆朝向导光板的入光面。如此一来，便可有效的增进整个导光板的发光均匀性。

除了可应用于上述的多边形图样外，本发明实际上更可应用于所有非圆形的图样。例如，当制作于导光板板面的颗粒图样为椭饼图样时，亦可随着这些椭饼图样距离入光面的距离，调整其第一轴与第二轴的长度比值，同时使其第一轴朝向入光面，而达到增进导光板发光均匀性的效果。同样的，在较佳实施例中，可使邻近导光板入光面的椭饼图样其第一轴与第二轴的长度比值为1.20～2.45，并且使远离导光板入光面的椭饼图样其第一轴与第二轴的长度比值为0.43～0.54。

此外，为了进一步改善导光板其入光侧亮/暗带的问题，并可将导光板前端侧壁的入光面，制作成一粗糙表面，使入射光产生散射。请参照图7，在本发明较佳实施例中，可在导光板21其前端入光面21a上制作光栅刻痕，使LED发光光源24的光线，在通过入光面21a时产生绕射。

要特别强调的是，由于本发明的设计是使每一个颗粒图样的第一对角线，朝向导光板的入光侧，因此光线透过导光板内部传递的效率会较高，而使整块导光板前、后端板面的发光更为均匀。此外，由于位于导光板入光侧的颗粒图样是呈现扇形分布，使其第一对角线能平行于入射光线的方向，因此能有效改善导光板入光侧明/暗带分布不均的问题，并且进一步将导光板前端的导光区宽度从习知的3.2mm缩短至2.4～2.8mm。换言之，借着运用本发明的设计，将可有效增大导光板的有效发光区域，并且提高了背光模块内部空间的使用效率。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体仅止于上述实施例。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在本案的申请专利范围内。

Claims

1. 一种应用于背光模块的导光板，其特征在于：板面上具有复数个颗粒图样，且每一个该颗粒图样具有第一轴与第二轴，其中邻近该导光板前端的该颗粒图样具有较大的第一轴与第二轴长度比值，且远离该导光板前端的该颗粒图样具有较小的第一轴与第二轴长度比值；其中该第一轴朝向光线入射端，而该第二轴与该第一轴交错。

2. 如权利要求1所述的应用于背光模块的导光板，其特征在于：上述颗粒图样包括了椭饼图样与多边形图样。

3. 如权利要求1所述的应用于背光模块的导光板，其特征在于：上述邻近该导光板前端的该颗粒图样所具有的第一轴与第二轴长度比值为1.20～2.45，远离该导光板前端的该颗粒图样所具有第一轴与第二轴长度比值为0.43～0.54。

4. 如权利要求1所述的应用于背光模块的导光板，其特征在于：上述导光板前端侧壁具有一入光面，且这些颗粒图样的该第一轴，是朝向该入光面。

5. 如权利要求4所述的应用于背光模块的导光板，其特征在于：邻近该入光面的这些颗粒图样，是沿着入射光线的发散方向分布，其中这些颗粒图样的该第一轴是分别平行于该发散方向，而呈一扇形分布。

6. 如权利要求4所述的应用于背光模块的导光板，其特征在于：邻近该入光面的这些颗粒图样的该第一轴，是分别朝向入射光源，而呈一扇形分布。

7. 一种可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于该背光模块至少包含：

导光板，板面具有复数个多边形图样，且每一个多边形图样具有第一对角线与第二对角线，其中邻近该导光板前端的该多边形图样具有较大的第一对角线与第二对角线长度比值，而远离该导光板前端的该多边形图样具有较小的第一对角线与第二对角线长度比值；

光源，设置于该导光板前端以提供光线；及

光学膜层，位于该导光板上，使由该导光板射出的光线均匀分布；

其中该第一对角线朝向光线入射端，而该第二对角线与该第一对角线交错。

8. 如权利要求7所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于：上述多边形图样为菱形图样。

9. 如权利要求7所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于：上述邻近该导光板前端的该多边形图样所具有的第一对角线与第二对角线长度比值介于1.20～2.45，远离该导光板前端的该多边形图样所具有第一对角线与第二对角线长度比值介于0.43～0.54。

10. 如权利要求7所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于：上述导光板前端侧壁具有一入光面，且邻近该入光面的这些多边形图样，是沿着入射光线的发散方向分布，其中这些多边形图样的该第一对角线是分别平行于该发散方向，而呈一扇形分布。

11. 如权利要求7所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于：上述导光板前端侧壁具有一入光面，且每一个该多边形图样的该第一对角线，是正对着该入光面。

12. 如权利要求7所述的可增进薄膜晶体管液晶显示器亮度的背光模块，其特征在于：上述导光板前端侧壁具有一入光面，且邻近该入光面的这些多边形图样其该第一对角线，是各自朝向该光源，而呈一扇形分布。