CN101221265A

CN101221265A - 导光板

Info

Publication number: CN101221265A
Application number: CNA2007100021807A
Authority: CN
Inventors: 张延瑜; 杨文勋
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-16

Abstract

本发明公开一种导光板，具有一出光面、一底面与连接出光面及底面的至少一入光面。导光板是由实质上平行于出光面的多层材料层所叠合而成。出光面上具有多个条状复合光线调控结构，且底面上具有多个光反射结构。此导光板在垂直出光面的方向上可提供高亮度且均匀性佳的面光源。

Description

导光板

技术领域

本发明涉及一种导光板(light guide plate)，特别是涉及一种具有多层材料的导光板。

背景技术

液晶显示面板由于属非自发光型显示面板，故需要背光模块提供平面光源。侧边入光式背光模块即采用导光板形成平面光源。导光板的作用是将由导光板的入光侧进入的点光源或线光源经过反射后由导光板的出光面射出而成为平面光源。图1为现有侧边入光式背光模块的示意图。请参照图1，现有侧边入光式背光模块100除了光源110、导光板120与反射片130外，还使用了两片扩散片140与两片相互垂直的棱镜片(prism sheet)150等共四片光学膜片。棱镜片150的作用为重新调控发光光场，通过限制光线发散角度方式，增加正面视角方向辉度，达到集光增亮效果，也常被称为增光片(Brightness Enhancement Film，BEF)。扩散片140则具有扩散并使光线亮度分布均匀的功能。

早期的导光板采用网点印刷方式涂布散射型微结构，而后来为了提高辉度均匀性与光线利用率，改用镜面微结构(表面粗糙度小于0.01μm)与楔型导光板，并采用射出成型方式生产制作，可以得到厚度较薄(0.6mm～3mm)的导光板120。然而，传统背光模块100需要采用多片光学膜片，而这些膜片成本占整体背光模块100成本的30％～40％，导致背光模块100的成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导光板，具有较佳的集旋光性，且可提供均匀性较佳的平面光源

本发明的目的是这样实现的，即提供一种导光板，具有一出光面、一底面与连接出光面及底面的至少一入光面。导光板是由实质上平行于出光面的多层材料层所叠合而成。出光面上具有多个复合光线调控结构，且底面上具有多个光反射结构。

在此导光板的一实施例中，各材料层中至少两种材料层的折射率彼此不同，且这些材料层的最大折射率与最小折射率的差异大于等于0.03。

在此导光板的一实施例中，出光面位于一第一材料层上，而底面位于一第二材料层上，而第一材料层的折射率小于第二材料层的折射率。

在此导光板的一实施例中，出光面位于一第一材料层上，底面位于一第二材料层上，而第一材料层与第二材料层之间更具有一第三材料层。第一材料层与第二材料层的折射率大于第三材料层的折射率。

在此导光板的一实施例中，这些条状复合光线调控结构包括交错配置的多个条状集光结构与多个条状光扩散结构。另外，条状集光结构可为三角棱镜，而条状光扩散结构可为柱状凸透镜。此外，条状集光结构的顶角例如是介于80度至120度。再者，条状集光结构可为顶角介于80度至120度的三角棱镜，而条状光扩散结构可为顶角介于120度至150度的三角棱镜。其中，条状集光结构的顶角例如异于条状光扩散结构的顶角。

在此导光板的一实施例中，条状复合光线调控结构的长轴实质上平行于入光面的法线。

在此导光板的一实施例中，光反射结构呈条状，而光反射结构的长轴实质上垂直于入光面的法线。

在此导光板的一实施例中，每一个光反射结构具有一主反射面，主反射面与底面的夹角是介于25度至40度。此外，主反射面为单一平面、单一曲面、多个平面、多个曲面或至少一平面与至少一曲面的组合。

在此导光板的一实施例中，光反射结构的高度是由靠近入光面处往远离入光面处递增。

在此导光板的一实施例中，更包括一反射层，全面覆盖于底面与光反射结构上。

综上所述，在本发明的导光板中，由于采用多层材料层所构成的导光板，因此可增加光线射出时的集中性。同时，透过出光面的复合光线调控结构与底面的光反射结构，可有效调控光线行进方向，达到限制出光角度并让光线扩散均匀。因此，应用于背光模块时不需额外使用棱镜片与扩散片，而可降低背光模块整体的成本。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有侧边入光式背光模块的示意图；

图2为本发明一实施例的导光板的立体图；

图3为模拟单一材料层所构成的导光板与双层材料层所构成的导光板的亮度与视角的关系图；

图4为一种光反射结构的示意图；

图5为本发明另一实施例的导光板的立体图。

主要元件符号说明：

100：侧边入光式背光模块

110：光源

120：导光板

130：反射片

140：扩散片

150：集光棱镜片

200、500：导光板

210、220、510、520、530：材料层

212：条状集光结构

214：条状光扩散结构

216、516：条状复合光线调控结构

222、522：光反射结构

224：次光反射结构

230、540：反射层

S10、S40：出光面

S20、S50：底面

S30：入光面

S40：主反射面

N10：出光面的法线

N30：入光面的法线

具体实施方式

图2为本发明一实施例的导光板的立体图。请参照图2，导光板200具有一出光面S10、一底面S20与连接出光面S10及底面S20的至少一入光面S30。导光板200是由多层材料层(本实施例以两层材料层210与220为例)所叠合而成，各材料层210与220实质上平行于出光面S10。亦即是，导光板200在靠近出光面S10的部分是由同一种材料层(如材料层210)所构成，而导光板200在靠近底面S20的部分也是由同一种材料层(如材料层220)所构成。

概略来说，导光板200的出光面S10与底面S20均有条状微结构，而两组微结构大致上相互垂直。其中，出光面S10上具有两种形状以上的复合微结构，如多个条状复合光线调控结构216，可产生限制出光角度与让光线扩散均匀的双重作用，并可防止导光板200与其它组件间的相互刮伤。底面S20上具有多个光反射结构222，其破坏光线的传递条件而造成偏折出光，并具有控制出光角度的作用。

在本实施例中，多个条状复合光线调控结构216可分为交错配置的多个条状集光结构212与多个条状光扩散结构214。

其中，条状集光结构212可使从入光面S30入射的光线在通过出光面S10而射出时，以较为平行于出光面S10的法线N10的方向射出。此外，条状光扩散结构214则可对于通过的光线产生扩散的作用。因此，导光板200在应用于背光模块或光源装置时，不需要额外配置棱镜片即可提升正视角方向上的光强度，且不需要额外配置扩散片即可提供均匀的平面光源。由此，可大幅降低应用导光板200的背光模块或光源装置的整体成本。另外，由于条状光扩散结构214的顶部相比较于条状集光结构212的顶部而言较为平坦，若使条状光扩散结构214的顶部高于条状集光结构212的顶部，则可避免条状集光结构212的顶部与其它组件摩擦而毁损。再者，条状光扩散结构214与条状集光结构212的数量也不限定为一比一，而可依设计需求做适当变更。

在图2中，导光板200的各部分的尺寸与比例可能经调整以方便说明，实际尺寸与比例则应视设计需求而做调整。另外，导光板200虽以平板状的外型为例，但导光板200也可以设计成楔型或其它适当外型。再者，导光板200虽以单边入光式设计为例，但导光板200也可以采用双边入光式或多边入光式设计。

在材料层210与220的折射率方面，材料层210与220的折射率例如是彼此不同的，且材料层210与220的最大折射率与最小折射率的差异大于等于0.03。若材料层的数量更多时，同样可采用此规则而选择材料层。在本实施例中材料层210的折射率是以小于材料层220的折射率为例。此时，从入光面S30入射的光线在通过材料层210与材料层220的界面时，光线的入射角会大于出射角，因此在通过光反射结构222反射而从出光面S10射出时，会集中以较为平行于出光面S10的法线N10的方向射出。图3为计算机仿真计算相同外型时，由单一材料层所构成的导光板与双层材料层210与220所构成的导光板200的亮度与视角的关系图。由图3可发现，在正视角(即视角为0度)时，双层材料层210与220所构成的导光板200的亮度约高出单一材料层所构成的导光板的亮度10％。

请再参照图2，在本实施例中，条状集光结构212为三角棱镜，而条状光扩散结构214为柱状凸透镜。其中，条状集光结构212的顶角例如是介于80度至120度。另外，本实施例中条状集光结构212的剖面是等腰三角形，但条状集光结构212的剖面也可以不是等腰三角形，且各条状集光结构212的剖面可彼此相同或不同。再者，条状光扩散结构214的剖面可以是半圆、半椭圆或其它半弧形，而各光扩散结构214的剖面可彼此相同或不同。

此外，在另一实施例中，条状集光结构212与条状光扩散结构214可都采用三角棱镜，但条状集光结构212的顶角介于80度至120度以发挥集光的效果，而条状光扩散结构214的顶角则介于120度至150度以发挥扩散的效果。另外，条状集光结构212的顶角与条状光扩散结构214的顶角可彼此不同。

请再参照图2，在本实施例中，光线是由入光面S30以大致平行于入光面S30的法线N30的方向入射，而条状集光结构212与条状光扩散结构214的长轴则实质上平行于入光面S30的法线N30。

此外，导光板200可更包括一反射层230，其全面覆盖于底面S20与光反射结构222上。反射层230的材质可以是铝、银、镍、合金或其它适当的光反射材料。

请继续参照图2，在导光板200的制作方面，可以压印成型、注塑成型或其它适当方式在材料层210上形成条状集光结构212与条状光扩散结构214。另外，将用于材料层220的紫外线固化胶、热固化胶或其它适当材质配置于一模具(未绘示)上，并将材料层210配置于材料层220。接着将材料层220固化并脱膜，即可通过模具形成光反射结构222。或者，材料层210与材料层220可分别形成后再贴合为一体。其中，贴合的方式例如是滚轮对滚轮(roll to roll)，以提高产量。反射层230则是在光反射结构222形成后，再以例如溅镀、电镀或其它适当方式形成。

图4为一种光反射结构的示意图。请参照图4，由于光反射结构222是形成于如图2的导光板200的底面S20上，为方便说明，在此是以光反射结构222朝上的方式绘示。在图4中，光反射结构222呈条状，而光反射结构222的长轴实质上垂直于入光面的法线(即图4中的方向N30)。其中，每一个光反射结构222都具有一主反射面S40，主反射面S40与底面S20的夹角θ是介于25度至40度，至于光反射结构的其它面因对出光影响不大，在此不作特别限制。此外，本实施例的主反射面S40为单一平面，但主反射面S40也可以是单一曲面，或者主反射面S40也可以是多个平面或多个曲面的组合，甚至主反射面S40也可以是至少一个平面与至少个一曲面的组合。此外，光反射结构222的高度可由靠近入光面S30处往远离入光面处S30递增。另外，光反射结构222之间的间距可由靠近入光面S30处往远离入光面处S30递减。如此，可在靠近入光面S30处提供较小的有效反射出光面积，而在远离入光面S30处提供较大的有效反射出光面积，以补偿光线在传递过程中强度降低的影响，从而提供均匀的平面光源。

图5为本发明另一实施例的导光板的立体图。请参照图5，本实施例的导光板500与图2的导光板200相似，但导光板500是由三个材料层510、520与530所构成。出光面S40位于材料层510上，而底面S50位于材料层520上。出光面S40与底面S50分别与图2的出光面S10与底面S20相似，具有分别相似于图2的条状复合光线调控结构216与光反射结构222的条状复合光线调控结构516与光反射结构522。其中，材料层510与520的折射率大于材料层530的折射率。材料层510与520的制作方法可相似于图2的材料层220的制作方法。此外，导光板500可更包括一反射层540，其全面覆盖于底面S50与光反射结构522上。

综上所述，在本发明的导光板中，由于采用多层材料层所构成的导光板，因此可限制入射至光反射结构的光线的角度，进而增加光线射出时的集中性。同时，透过出光面的复合光线调控结构与底面的光反射结构，可有效调控光线行进方向，达到限制出光角度并让光线扩散均匀。本发明的导光板应用于背光模块或光源装置时，不需额外使用棱镜片与扩散片，故可降低背光模块或光源装置整体的成本。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种导光板，具有出光面、底面与连接该出光面及该底面的至少一入光面，该导光板是由实质上平行于该出光面的多层材料层所叠合而成，其中该出光面上具有多个条状复合光线调控结构，且该底面上具有多个光反射结构。

2.如权利要求1所述的导光板，其中该些材料层中至少两种材料层的折射率不同，且该些材料层的最大折射率与最小折射率的差异大于等于0.03。

3.如权利要求1所述的导光板，其中该出光面位于第一材料层上，而该底面位于第二材料层上，且该第一材料层的折射率小于该第二材料层的折射率。

4.如权利要求1所述的导光板，其中该出光面位于第一材料层上，该底面位于第二材料层上，而该第一材料层与该第二材料层之间更具有第三材料层，且该第一材料层与该第二材料层的折射率大于该第三材料层的折射率。

5.如权利要求1所述的导光板，其中该些条状复合光线调控结构包括交错配置的多个条状集光结构与多个条状光扩散结构。

6.如权利要求5所述的导光板，其中该些条状集光结构为三角棱镜，而该些条状光扩散结构为柱状凸透镜。

7.如权利要求6所述的导光板，其中该些条状集光结构的顶角是介于80度至120度。

8.如权利要求5所述的导光板，其中该些条状集光结构为顶角介于80度至120度的三角棱镜，而该些条状光扩散结构为顶角介于120度至150度的三角棱镜。

9.如权利要求8所述的导光板，其中该些条状集光结构的顶角异于该些条状光扩散结构的顶角。

10.如权利要求1所述的导光板，其中该些条状复合光线调控结构的长轴实质上平行于该入光面的法线。

11.如权利要求1所述的导光板，其中该些光反射结构呈条状，而该些光反射结构的长轴实质上垂直于该入光面的法线。

12.如权利要求1所述的导光板，其中每一光反射结构具有一主反射面，该些主反射面与该底面的夹角是介于25度至40度。

13.如权利要求12所述的导光板，其中该些主反射面为单一平面、单一曲面、多个平面、多个曲面或至少一平面与至少一曲面的组合。

14.如权利要求1所述的导光板，其中该些光反射结构的高度是由靠近该入光面处往远离该入光面处递增。

15.如权利要求1所述的导光板，其中该些光反射结构之间的间距是由靠近该入光面处往远离该入光面处递减。

16.如权利要求1所述的导光板，更包括一反射层，全面覆盖于该底面与该些光反射结构上。