CN100557487C - 导光板及背光模块 - Google Patents
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Abstract
一种导光板，其包含板状导光结构以及至少一个导光件，其中，板状导光结构具有第一折射率。导光件埋设于板状导光结构之内部，且具有大于第一折射率之第二折射率。通过此导光件之折射率大于板状导光结构之折射率，可以提高全反射发生之机率，进而使得光源能够更有效地在导光板中传输。此外，本发明亦提出一种背光模块，其包含上述之导光板以及光源。此光源对应设置于导光板之光入射面处，且光源对准于导光板之导光件，可以减少光源之损失及提供亮度更佳之面光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种导光板(Light Guide Plate)及背光模块(Back LightModule)，且特别涉及一种能提高光传输效率之导光板及应用此导光板的背光模块。
背景技术
随着现代视频通讯技术的进步，视频通讯或图像装置逐渐朝着重量轻、尺寸大以及面板薄等趋势发展。配合光电与半导体制造技术所发展之平面显示器(Flat Panel Display)，例如液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)或是等离子显示器(PDP)，已逐渐成为显示器产品之主流。其中，液晶显示器被大量地使用于手机、笔记本电脑、个人计算机、个人数字助理(PDA)等消费性电子产品的显示屏幕上，显示出液晶显示器具有极大的发展空间。
值得注意的是，由于液晶分子本身并不会发光，因此必须以背光模块来提供液晶面板本身所需之面光源，进而使得液晶面板能达到显示的效果。一般而言，背光模块的光源提供方式有两种，一种为直下式背光模块，而另一种则是侧光式背光模块。直下式背光模块以多个平置于盒体内之灯管，直接提供液晶面板面光源，但是此类设计使直下式背光模块将有受限制之固定厚度，因此不利于薄型面板之制作。而侧光式背光模块之光源设置子导光板之侧面，其光源放射出光线，自导光板之侧面进入导光板之后，将由导光板之顶面出射，而形成可投射至液晶面板之面光源。
不论是直下式或侧光式的背光模块，背光模块中之光源与导光板决定了最后形成面光源的效能。首先，导光板之设计亦会影响光线在其中传输之状况。例如光线可能经由导光板之底面反射，却未从导光板之顶面出射，或者是光线在导光板中传递时逐渐损失能量，因此未能在导光板中传递远距离，而进一步限制了大尺寸液晶面板之发展。
再者，能否有效地利用光源将直接影响形成面光源之亮度。例如光源的不当设置，可能使得光线未能完全自导光板侧面入射再传输至顶面出射，因此造成光线之损失而未能提供高亮度之面光源。
因此，随着大尺寸及高亮度液晶面板的发展，研发出一种具有高导光效率的导光板及能提供高亮度之面光源的背光模块是有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是要提供一种导光板，使光线能够有效地在导光板中传输并传递至远距离，以利于大尺寸液晶面板之应用。
本发明之再一目的是提供一种背光模块，能有效地利用光源并提供高亮度之面光源，以利于高亮度液晶显示器之应用。
本发明提出一种导光板，包括板状导光结构及至少一个导光件。此板状导光结构具有第一折射率，而导光件埋设于此板状导光结构的内部，此导光件具有第二折射率，且第二折射率大于第一折射率。
本发明之导光板由折射率不相同的板状导光结构及至少一个导光件所构成。由于光线在此两种不同之折射率结构中传输，因此可提高光线传输之效率。例如当光线从折射率大的介质进入折射率小的介质时，光线产生全反射的机率将会提高，因而提高了光线传导效率。
本发明再提出一种背光模块，包括导光板及光源。其中导光板包括板状导光结构以及埋设于此板状导光结构内部的至少一个导光件。此板状导光结构具有第一折射率，而导光件具有第二折射率，且第二折射率大于第一折射率。另外，光源则对应设置于导光板之光入射面处，且此光源对准于导光板的导光件。
由于本发明之背光模块采用上述具有高传输效率的导光板。因此提供高亮度之面光源，而能应用于大尺寸液晶面板。
为让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例之一种侧光式背光模块之剖面图。
图2为本发明之较佳实施例中具有网状导光件之背光模块立体示意图。
图3为本发明之较佳实施例中具有片状导光件之背光模块立体示意图。
图4为本发明另一较佳实施例之侧光式背光模块之剖面图。
图5为光线于本发明之导光板中传输过程之示意图。
主要元件标记说明
100：本发明之侧光式背光模块
120：导光板
122：板状导光结构
124：导光件
124a：网状导光结构
124b：片状导光结构
140：光源
160：反射罩
170：光学膜
180：反射膜
190：框架
f1：侧表面
f2：光反射面
f3：光出射面
L1：光线
θA、θB：光入射角
θc：临界角
具体实施方式
图1为依照本发明的较佳实施例之侧光式背光模块之剖面示意图。此侧光式背光模块100至少包括导光板120以及光源140。在一较佳实施例中，背光模块100还包括反射罩160、光学膜170、反射膜180以及框架190。
如图1所示，导光板120还包括板状导光结构122以及埋设于此板状导光结构122内部的至少导光件124，较佳的是，导光件124是均匀地埋设于板状导光结构122之内部。此板状导光结构122具有第一折射率n1，而导光件124具有第二折射率n2，且第二折射率n2不同于第一折射率n1。在一较佳实施例中，第二折射率n2大于第一折射率n1，例如，第一折射率是介于1.4～1.5，第二折射率是介于1.5～1.6。
此外，板状导光结构122之材质例如选自于环氧树酯(Epoxy)与聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)及其组合中之一种。导光件124之材质例如选自于Zeonor、Arton、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)与环氧树酯(Epoxy)及其组合中之一种。其中，Zeonor、Arton为非晶型聚烯烃，其分别为日本瑞翁公司(Zeon)与日本合成橡胶公司(JSR)的产品。
在一较佳实施例中，由于导光件124之第二折射率n2大于板状导光结构122之第一折射率n1，因此当光线由折射率较大之导光件124进入折射率较小之板状导光结构122时，将可提高光线发生全反射之机率，因而使得光线在本发明之导光板120中可传输更远之距离。
请参照图2。在一实施例中，埋设在板状导光结构内部之导光件例如是网状结构。且网状结构的导光件124a与板状导光结构122结合为一体，而成为完整的导光板120。此种网状导光结构124a之设计，提供了更多光传输的路径，并有助于光线均匀地在导光板120内传输。此外，还可于网状导光结构124a上设计网点以提供光线之散射，故此，将可进一步产生更均匀之面光源。
在另一实施例中，埋设在板状导光结构内部之导光件例如是片状结构，其例如是如图3所示。片状结构之导光件124b夹于板状导光结构122的内部，并与板状导光结构122结合成一体而形成导光板120。
请继续参照图1。在图1的背光模块100中，其导光板120具有六个面，包括光射出面f3、位于光射出面f3对向的反射面f2以及四个光入射面(侧表面)f1。光源140是对应设置于导光板120之四个光入射面处f1，且光源140对准于导光板120的导光件124。在一较佳实施例中，光源140例如是由二极管光源或是其它种类的点光源所构成。
另外，反射罩160设置于导光板120侧面f1的外部，而罩住光源140，通过反射罩160使光源140所提供之光线能集中射入导光板120内。光学膜170设置于导光板120之上方，此光学膜170例如包括扩散膜、集光膜或是其它光学膜片。反射膜180设置于导光板120之底部，可用以反射光线使其再度进入导光板120，以提高光源140使用效率。框架190设置于导光板120、光源140、反射罩160、光学膜170以及反射膜180之外侧，以将上述各构件结合成一体。
由于光源140与导光板120间相对位置的设置，将会影响光源140利用之效率。所以，在一较佳实施例中，如图2及图3所示，更佳的是使设置于导光板120之光入射面f1处的多个光源140对准于导光板120中的网状导光结构124a或片状导光结构124b，故此，将可使光线直接进入导光件120中以减少光线之损失，并可提高光源140的利用率。
本发明之具有两种不同折射率构件所组成的导光板亦可以应用于使用楔型导光板的背光模块中。如图4所示，背光模块200至少包括导光板220以及光源140。在一较佳实施例中，背光模块200还包括反射罩160、光学膜170、反射膜180以及框架190。
其中，导光板220为楔型导光板，且其具有光射出面f3、位于光射出面f3对向的反射面f2以及四个侧表面f1，且其中一侧表面是作为光入射面f1’。同样地，光源140对应设置于导光板120的光入射面f1’处。其它的三个侧表面f1则扮演光反射面f2的角色。在一较佳实施例中，此三个侧表面f1涂布或贴覆有光反射材质，以使此三个侧表面f1具有反射光线之能力，而能将光线反射回至导光板120中。
特别是，导光板220是由一板状导光结构222以及埋设于此板状导光结构222内部的至少一个导光件224所构成。较佳的是，导光件224是均匀地埋设于板状导光结构222之内部，且板状导光结构222之折射率n1不同于导光件224之折射率n2，较佳的是，导光件224之折射率n2大于导光结构222之折射率n1。同样地，导光件224可以是网状结构或是片状结构。而导光件224与板状导光结构222之材质以及其折射率与先前所述相同或相似，在此不再赘述。同样地，其它组成构件，包括光源140、反射罩160、光学膜170、反射膜180以及框架190之材质及其功能亦与先前所述相同或相似，因而不再赘述。
总之，本发明之导光板由折射率不相同的板状导光结构及至少一个导光件所构成。由于光线在此两种不同之折射率结构中传输，特别是，光源的光线会从折射率大的介质(导光件)进入折射率小的介质(板状导光结构)时，光线产生全反射的机率较高，因而能提高光线传导效率。
为了详细说明本发明之导光板确实能够提高光线传导效率，因此以图5所示的光线于本发明之导光板中传输过程之示意图来进一步说明。如图5所示，导光板120中的导光件124折射率n2不同于板状导光结构122之折射率n1。在本发明之一较佳实施例中，导光件124之折射率n2大于板状导光结构122之折射率n1，根据光学原理中的斯涅耳定律：
n1sinθ1＝n2sinθ2
可得知当光线从折射率较大的介质(n2)进入折射率较小的介质(n1)时，若光线之入射角度θ2大于临界角θc，此时将会产生全反射之现象。
如图5所示，光线L1由光源140射出后，在折射率较大之导光件124中传输。当光线L1进入导光件124与板状导光结构122之界面A处时，光线L1之入射角为θA，由于此入射角θA大于临界角θc，因此光线L1在接口A处发生全反射现象，且全反射几乎不损失能量，因此光线可在导光板120中有效率之传输，并可在导光板120中传到更远的距离。又如图5所示，光线L1传输到界面B处时，此时之入射角θB为小于临界角θc，因此光线L1在界面B处射出导光件124并进入板状导光结构122。同样地，在界面C处亦发生如同在界面B处之光学现象，因此光线L1将自板状导光结构122射出。
总之，本发明之背光模块100，其中导光板120由两种不同折射率之板状导光结构122与导光件124构成。在一较佳实施例中，多个光源140对准导光板120中之导光件124，让光线先行进入折射率高的导光件124中，由于斯涅耳定律，当光线从折射率较大的介质进入折射率较小的介质，又光线之入射角大于临界角θc，此时光线会产生全反射之现象，由于全反射几乎不损失能量，所以光线可于导光板120中传递较远之距离。
综合以上所述，本发明之导光板及背光模块至少具有下列优点：
(1)在板状导光结构中埋设折射率不同之导光件，使光线可产生全反射，因此光线可传到更远的距离，进而可以应用本发明之背光模块于更大尺寸液晶面板的制造上。
(2)倘若于导光板的导光件上设计网点，可以使光线产生散射，以提高产生面光源之均匀度。
(3)导光板的四个侧表面均可作为光入射面，因此可同时于导光板之四个侧表面放置光源，以此提高产生之面光源的亮度，更进而增强液晶面板之显示质量。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当以权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种导光板，其特征在于包括：
板状导光结构，其具有第一折射率，该板状导光结构具有用于提供面光源照明的光射出面、位于该光射出面对向的反射面以及四个侧表面，该四个侧表面中的至少一个作为光入射面；以及
至少一个导光件，埋设于该板状导光结构之内部，其中该导光件具有第二折射率，且该第二折射率大于该第一折射率，其中该导光件为网状导光结构。
2.根据权利要求1所述之导光板，其特征在于该导光件均匀地埋设于该板状导光结构之内部。
3.根据权利要求1所述之导光板，其特征在于该第一折射率是介于1.4到1.5之间。
4.根据权利要求1所述之导光板，其特征在于该第二折射率是介于1.5到1.6之间。
5.根据权利要求1所述之导光板，其特征在于该导光件之材质选自Arton、Zeonor、聚碳酸酯与环氧树酯及其组合中之一种。
6.根据权利要求1所述之导光板，其特征在于该板状导光结构之材质选自环氧树酯与聚甲基丙烯酸甲酯及其组合中之一种。
7.一种背光模块，其特征在于包括：
导光板，其包括板状导光结构以及埋设于该板状导光结构内部的至少一个导光件，其中该板状导光结构具有用于提供面光源照明的光射出面、位于该光射出面对向的反射面以及四个侧表面，该四个侧表面中的至少一个作为光入射面，该板状导光结构具有第一折射率，该导光件具有第二折射率，且该第二折射率大于该第一折射率，该导光件为网状导光结构；以及
光源，对应设置于该导光板之光入射面处，且该光源对准于该导光板的该导光件。
8.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该光源对应设置于该四个侧表面处，因此该四个侧表面皆为该光入射面。
9.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该光源对应设置于其中一个侧表面处，因此该侧表面为该光入射面，而其它三个侧表面皆为反射面。
10.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该光源由多个二极管光源或是多个点光源所构成。
11.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该第一折射率是介于1.4到1.5之间。
12.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该第二折射率是介于1.5到1.6之间。
13.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该导光件之材质选自Arton、Zeonor、聚碳酸酯与环氧树酯及其组合中之一种。
14.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于该板状导光结构之材质选自环氧树酯与聚甲基丙烯酸甲酯及其组合中之一种。
15.根据权利要求7所述之背光模块，其特征在于还包括：
反射膜，设置于该导光板之底部；
至少一个光学膜，设置于该导光板之上方；以及
框架，设置于该导光板以及该光源之外侧，以固定该导光板、该光源、该反射膜以及该光学膜片。
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