CN101498810B - 导光板及使用该导光板的背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导光板及使用该导光板的背光模块，其中背光模块包括光源与导光板。光源用以提供该背光模块光线。导光板具有入光面、出光面与多个第一圆弧柱体。出光面与入光面实质正交。第一圆弧柱体位于入光面且呈间隔排列。每一第一圆弧柱体具有两个第一侧面与一个第一弧面。第一侧面与出光面实质平行。第一弧面为一粗糙表面。本发明通过粗糙表面的微结构改善光源混光不均匀造成亮暗带周期性分布的现象。

Description

导光板及使用该导光板的背光模块

技术领域

本发明涉及一种导光板，特别涉及一种用以改善光源混光不均匀造成亮暗带周期性分布现象的导光板及使用上述导光板的背光模块。

背景技术

液晶显示面板是一种控制穿过液晶的光线达成显示画面目的的装置。由于液晶本身不会发光，因此在液晶显示面板中，必须包括一组件提供穿过液晶的光线，上述组件即为背光模块，背光模块中的光源即为光线的最初来源。背光模块依照光源设置于液晶显示面板的位置可分为直下式背光模块以及侧光式背光模块。直下式背光模块指将光源设置于液晶显示面板下方。至于侧光式背光模块则是将光源设置于液晶显示面板的旁侧，经由导光板导引光线的方向以穿过液晶。

由于在电子产品设计上朝向更轻薄短小的趋势发展，因此液晶显示面板的背光模块体积也必须越小越好。为了达成背光模块不占空间的目的，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)已逐渐取代传统的冷阴极荧光灯(ColdCathode Fluorescent Lamp，CCFL)作为光源的选择。除了体积小之外，以发光二极管作为光源还具有无汞、耗电量小、发光效率大于冷阴极荧光灯的优点。

然而，由于光源的形式由冷阴极荧光灯的线光源转变成发光二极管的点光源，因此造成发光二极管混光不均匀的问题产生。请同时参阅图1A以及图1B，图1A示出了以发光二极管10作为光源，仿真液晶显示面板的亮暗分布图，图1B示出了依据图1A的线段AA’上各点亮暗大小的曲线图。由图1A可知，发光二极管10入光侧容易产生光源混光不均匀，靠近发光二极管10照射范围较亮，远离发光二极管10照射范围则较暗。因此造成亮暗带周期性分布的现象，即窗帘状的不均匀缺陷(Curtain Mura)，如范围C1所示，该现象在V型切槽(V-cut)结构的导光板上更加明显。亮暗带的差异可从图1B更加清楚的看出，部分位置特别亮而部分位置特别暗，亮暗差异过大造成曲线图呈弯曲状。上述发光二极管10混光不均匀造成亮暗带周期性分布的现象会造成液晶显示面板的显示质量不佳，较佳的情况应为亮暗的差异越小越好，即图1B的曲线图越接近直线越理想。

请参阅图2，其示出了一种现有技术中用以改善发光二极管24混光不均匀的导光板20的结构。其原理是在导光板20的入光侧制作多个V形槽22，当发光二极管24所产生的光线进入导光板20时，通过V形槽22改变进入导光板20内的光场分布，改善上述问题。然而上述V形槽22改善窗帘状的不均匀缺陷的效果并不佳，因此需要一种改善效果更好的方法解决上述问题。

发明内容

本发明的一目的在于，提供一种导光板及使用该导光板的背光模块，用以改善背光模块的光源混光不均匀造成亮暗带周期性分布的问题。

根据本发明的导光板，包括入光面、出光面以及多个第一圆弧柱体。出光面与入光面实质正交。第一圆弧柱体位于入光面且间隔地排列。每一第一圆弧柱体具有两个第一侧面与一个第一弧面。第一侧面与出光面实质平行，且第一弧面为粗糙表面。该导光板还包括多个第二圆弧柱体，所述第二圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第二圆弧柱体各具有两个第二侧面与一个第二弧面，所述第二侧面与该出光面实质平行，且所述第二弧面为一平滑表面。所述第一圆弧柱体搭配所述第二圆弧柱体排列的数目比例介于1∶1至1∶10的范围，其中两邻接的第一圆弧柱体之间、两邻接的第一圆弧柱体与第二圆弧柱体之间、与两邻接的第二圆弧柱体之间均分别相隔一特定间距地均匀分布于该入光面上。

根据本发明的背光模块，包括光源以及导光板。光源用以提供背光模块光线，包括多个点光源。导光板包括入光面、出光面以及多个第一圆弧柱体。出光面与入光面实质正交。第一圆弧柱体位于入光面且间隔地排列。每一第一圆弧柱体具有两个第一侧面与一个第一弧面。第一侧面与出光面实质平行，且第一弧面为粗糙表面。该导光板还包括多个第二圆弧柱体，所述第二圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第二圆弧柱体各具有两个第二侧面与一个第二弧面，所述第二侧面与该出光面实质平行，且所述第二弧面为一平滑表面。所述第一圆弧柱体搭配所述第二圆弧柱体排列的数目比例介于1∶1至1∶10的范围，其中两邻接的第一圆弧柱体之间、两邻接的第一圆弧柱体与第二圆弧柱体之间、与两邻接的第二圆弧柱体之间均分别相隔一特定间距地均匀分布于该入光面上。

本发明通过在导光板的入光面排列多个粗糙表面的第一圆弧柱体，使点光源如发光二极管的光线透过第一圆弧柱体的粗糙表面时改进光线的行进方向，进而改变导光板内部的光场分布，而能改善光源混光不均匀造成导光板靠近光源处亮暗带周期性分布的现象。

附图说明

图1A示出了以发光二极管作为光源的仿真液晶显示面板的亮暗分布图；

图1B示出了依据图1A的线段AA’上各点亮暗大小的曲线图；

图2示出了一种现有技术中用以改善发光二极管混光不均匀的导光板结构；

图3A示出了依据本发明第一实施例的背光模块的立体图；

图3B示出了图3A中部位C2的俯视放大图；

图3C示出了第一圆弧柱体的结构示意图；

图3D示出了第二圆弧柱体的结构示意图；

图4示出了依据本发明第二实施例的背光模块的立体图；

图5示出了图4的导光板的俯视图；

图6示出了图3A的导光板的侧视图；

图7示出了依据本发明第三实施例的背光模块的立体图；

图8示出了依据本发明图3A的背光模块的侧视图；

图9为依据当导光板的入光面皆是排列平滑表面的第二圆弧柱体时，仿真液晶显示面板的亮暗分布图及线段BB’上各点亮暗大小的曲线图；

图10为依据当本发明的导光板的入光面是以一个粗糙表面的第一圆弧柱体排列搭配三个平滑表面的第二圆弧柱体时，仿真液晶显示面板的亮暗分布图及线段CC’上各点亮暗大小的曲线图；以及

图11示出了在平行液晶显示面板的平面上，点光源距离液晶显示面板的可视区的距离(A)以及相邻两点光源中心之间的距离(P)的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10发光二极管        20导光板

22V形槽             24发光二极管

30背光模块          32光源

34导光板            36入光面

38出光面            40第一圆弧柱体

42第二圆弧柱体      44三角柱

46棱镜片            48棱镜结构

50背光模块          60背光模块

70液晶显示面板      72可视区

322点光源           402第一侧面

404第一侧面         406第一弧面

422第二侧面         424第二侧面

426第二弧面

A距离液晶显示面板的可视区距离

C1范围              C2范围

d1入光面上每一圆弧柱体之间特定间距

P相邻两点光源中心之间的距离

具体实施方式

以下将参照附图详细说明本发明的技术内容。

请同时参阅图3A以及图3B，图3A示出了依据本发明第一实施例的背光模块30的立体图，图3B示出了图3A中部位C2的俯视放大图。背光模块30包括光源32与导光板34。光源32用以提供背光模块30所需的光线。光源32可包括多个点光源322，点光源322例如为发光二极管。本发明的点光源322的种类、数目与分布位置在此不受限制，可依实际需求调整。导光板34包括入光面36、出光面38与多个第一圆弧柱体40。出光面38与入光面36实质正交。第一圆弧柱体40位于入光面36且第一圆弧柱体40间隔地排列，也就是说，第一圆弧柱体40非紧邻地排列，是隔有间距地排列。另外，第一圆弧柱体40之间的间距可为相同或不同，可依实际情况调整。

请参阅图3A与图3C，图3C示出了第一圆弧柱体40的结构示意图。第一圆弧柱体40具有两个第一侧面402、404与一个第一弧面406，第一侧面402、404与出光面38实质平行，且第一弧面406为粗糙表面。较佳实施例中，粗糙表面的中心线平均粗糙度(Ra)可包括0.1微米(μm)至0.5微米(μm)的范围，以达到较佳的混光效果。另外，本发明并未限制每个第一弧面406的中心线平均粗糙度(Ra)需为一致，也就是说，多个第一弧面406可有不同的中心线平均粗糙度(Ra)。此外，较佳实施例中，第一圆弧柱体40可为半圆柱体，其中，第一圆弧柱体40的半径实质上可包括10微米至50微米的范围，以达到较佳的混光效果，然而不限于此，也可依实际需求调整。

如图3A所示，导光板34还可包括位于入光面36的多个第二圆弧柱体42且第二圆弧柱体42间隔地排列，也就是说第二圆弧柱体42非紧邻地排列，是隔有间距地排列。第二圆弧柱体42之间的间距可为相同或不同，可依实际情况调整。请参阅图3D，其示出了第二圆弧柱体42的结构示意图，第二圆弧柱体42具有两个第二侧面422、424与一个第二弧面426。第二侧面422、424与出光面38实质平行，且第二弧面426为一平滑表面。换言之，相较于第一弧面406的粗糙表面，第二弧面426为平滑表面，例如平滑表面的中心线平均粗糙度(Ra)可小于0.1微米(μm)。另外，较佳实施例中，第二圆弧柱体42可为半圆柱体，其中，第二圆弧柱体42的半径实质上可包括10微米至50微米的范围，以达到较佳的混光效果，然而不限于此，也可依实际需求调整。需说明的是，导光板34的入光面36可全部包括具有粗糙表面的第一圆弧柱体40(如图7)，或者导光板34的入光面36也可包括具有粗糙表面的第一圆弧柱体40与具有平滑表面的第二圆弧柱体42(如图3A与图4)。

另外，第一圆弧柱体40搭配第二圆弧柱体42排列的数目比例可包括1∶1至1∶10的范围，以达所需的混光效果。举例来说，如图3A所示，第一圆弧柱体40搭配第二圆弧柱体42排列的数目比例可为1∶2，亦即一个粗糙表面的第一圆弧柱体40可搭配两个平滑表面的第二圆弧柱体42排列。请参阅图4，其示出了依据本发明第二实施例的背光模块50的立体图。本实施例中，第一圆弧柱体40搭配第二圆弧柱体42排列的数目比例可为2∶5，亦即二个粗糙表面的第一圆弧柱体40排列搭配五个平滑表面的第二圆弧柱体42，也就是说，第一圆弧柱体40搭配第二圆弧柱体42排列的数目比例可为1∶2.5。第一圆弧柱体40以及第二圆弧柱体42的结构因为分别与图3C以及图3D所示的第一实施例相似，故不再赘述。

请参考图4与图5，图5示出了图4的导光板34的俯视图，在较佳实施例中，两邻接的圆弧柱体可隔有固定的间隔，也就是说，于入光面36上两邻接的第一圆弧柱体40之间、两邻接的第一圆弧柱体40与第二圆弧柱体42之间、与两邻接的第二圆弧柱体42之间皆可分别相隔一特定间距d1，亦即入光面36上每一圆弧柱体之间的间距皆可相同。其中，入光面36上每一圆弧柱体之间特定间距d1实质上可包括10微米至100微米的范围，以达到良好的混光效果，并具有容易制作与结构稳定不易崩裂的优点。

请同时参阅图3A以及图6。图6示出了图3A的导光板34的侧视图。导光板34的出光面38上方可具有多个三角柱44，三角柱44实质地沿一第一方向(如图3A所示)延伸并彼此互相平行，且第一方向与入光面36的法线可实质地平行。

请参阅图7，其示出了依据本发明第三实施例的背光模块60的立体图。本实施例与第一实施例的不同在于：第三实施例的各圆弧柱体的微结构全部为具有粗糙表面的第一圆弧柱体40。每一第一圆弧柱体40之间的间距可相同或不相同。与上述实施例相似，当第一圆弧柱体40根据一特定间距分布于入光面36上，入光面36上每一第一圆弧柱体40之间的特定间距实质上可包括10微米至100微米的范围，以达到良好的混光效果，并具有容易制作与结构稳定不易崩裂的优点。第一圆弧柱体40的结构因为与图3C所示的第一实施例相似，故在此不再赘述。

如图3A、图4或图7所示，在本发明中，每一点光源322可对应至少一第一圆弧柱体40。也就是说，每一点光源322所产生的光线会涵盖至少一第一圆弧柱体40的范围。通过具有粗糙表面的第一圆弧柱体40改变进入导光板34内的光场，能改善点光源322混光不均匀造成导光板34亮暗带周期性分布的现象。另外，请参考图3A与图4，每一点光源322可对应至少一第一圆弧柱体40以及至少一第二圆弧柱体42。也就是说，每一点光源322所产生的光线会涵盖至少一第一圆弧柱体40与至少一第二圆弧柱体42的范围，可依实际需求调整其搭配比例。

第一圆弧柱体40或第二圆弧柱体42可由压克力材质所制成，但不限于此，也可依实际需求选择适当的材料。较佳实施例中，圆弧柱体可与导光板一体成形。粗糙表面的第一圆弧柱体40可由非镜面刀如钻石刀处理加工而成。平滑表面的第二圆弧柱体42可由镜面刀处理加工而成。加工方式仅是举例，也可依实际需求调整。

请参考图3A与图8，图8示出了依据本发明图3A的背光模块30的侧视图，背光模块30还可包括一棱镜片46，棱镜片46可具有多个棱镜结构48，棱镜结构48可实质地沿一第二方向延伸彼此互相平行，且第二方向与第一方向实质地垂直。另外，棱镜结构48可面向导光板34的出光面38。然而不限于上述描述，本发明也可依实际需求调整，例如棱镜结构48可背向导光板34的出光面38。

另外，图3A的导光板34上方还可包括扩散片、增亮膜、均匀片、复合式光学膜或其组合，可视需求调整。在导光板34的底部可经过加工处理如喷砂形成多个网点或形成微结构，以增加导光板34的光线利用率与导光能力。当光线经过具有粗糙表面的第一圆弧柱体40进入导光板34后，能改善点光源322混光不均匀造成亮暗带周期性分布的现象，再经由导光板34底部微结构将光线往上引导以增加导光板34的光利用率，并凭借三角柱44提升亮度，即能增进液晶显示面板的显示质量。

请参阅图9，其为依据当导光板的入光面皆是排列平滑表面的第二圆弧柱体时，仿真液晶显示面板的亮暗分布图及线段BB’上各点亮暗大小的曲线图。比较右侧的曲线图及图1B的曲线图可知，当导光板的入光侧加入第二圆弧柱体的微结构后，曲线的变化幅度较图1B小，代表线段BB’上各点的亮暗差异缩小，不像图1B亮暗差异明显。请再参阅图10，其为依据当本发明的导光板的入光面是以一个粗糙表面的第一圆弧柱体排列搭配三个平滑表面的第二圆弧柱体时，仿真液晶显示面板的亮暗分布图及线段CC’上各点亮暗大小的曲线图，也就是说，图10为第一圆弧柱体搭配第二圆弧柱体排列的数目比例为1∶3时，液晶显示面板的亮暗分布图及线段CC’上各点亮暗大小的曲线图。为使模拟结果能在同样的基准上比较，设定图10与图1B及图9的模拟条件相同并撷取相同的对应部位，如二者AP比例(AP Ratio)可皆为1.2。AP的定义为A/P，请参阅图11的示意图，在平行液晶显示面板70的平面上，A为点光源322距离液晶显示面板70的可视区72的距离，P为相邻两点光源322中心之间的距离。在圆弧柱体的微结构经过粗糙度处理，使粗糙表面的中心线平均粗糙度(Ra)为0.1微米至0.5微米的范围后，图10的曲线又比图9更趋近于直线，代表在导光板的入光面排列粗糙表面的圆弧柱体更能改善点光源混光不均匀造成亮暗带周期性分布的现象。

本发明通过在导光板的入光面排列多个粗糙表面的第一圆弧柱体，使点光源如发光二极管的光线透过第一圆弧柱体的粗糙表面时改进光线行进方向，进而改变导光板内部的光场分布，而能改善光源混光不均匀造成导光板靠近光源处亮暗带周期性分布的现象。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何具有本发明所属技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与修饰，并可考虑其它不同的实施例，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种导光板，包括：

一入光面；

一出光面，与该入光面实质正交；

多个第一圆弧柱体，所述第一圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第一圆弧柱体各具有两个第一侧面与一个第一弧面，所述第一侧面与该出光面实质平行，且所述第一弧面为一粗糙表面；以及

多个第二圆弧柱体，所述第二圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第二圆弧柱体各具有两个第二侧面与一个第二弧面，所述第二侧面与该出光面实质平行，且所述第二弧面为一平滑表面，

所述第一圆弧柱体搭配所述第二圆弧柱体排列的数目比例介于1∶1至1∶10的范围，

其中两邻接的第一圆弧柱体之间、两邻接的第一圆弧柱体与第二圆弧柱体之间、与两邻接的第二圆弧柱体之间均分别相隔一特定间距地均匀分布于该入光面上。

2.如权利要求1所述的导光板，其中所述粗糙表面的中心线平均粗糙度介于0.1微米至0.5微米的范围。

3.如权利要求1所述的导光板，所述第一圆弧柱体根据一特定间距分布于该入光面上。

4.如权利要求1所述的导光板，邻接的所述第一圆弧柱体之间、邻接的所述第一圆弧柱体与所述第二圆弧柱体之间、与邻接的所述第二圆弧柱体之间分别间隔一特定间距于该入光面上。

5.如权利要求3所述的导光板，其中该特定间距实质上介于10微米至100微米的范围。

6.如权利要求4所述的导光板，其中该特定间距实质上介于10微米至100微米的范围。

7.如权利要求1所述的导光板，其中所述第一圆弧柱体为半圆柱体。

8.如权利要求1所述的导光板，其中所述第二圆弧柱体为半圆柱体。

9.如权利要求7所述的导光板，其中所述第一圆弧柱体的半径实质上介于10微米至50微米的范围。

10.如权利要求8所述的导光板，其中所述第二圆弧柱体的半径实质上介于10微米至50微米的范围。

11.如权利要求1所述的导光板，其中该出光面具有多个三角柱，所述三角柱实质地沿一第一方向延伸且彼此互相平行。

12.如权利要求11所述的导光板，其中该第一方向与该入光面的法线实质地平行。

13.一种背光模块，包括：

一光源，提供该背光模块光线；以及

一导光板，包括：

一入光面；

一出光面，与该入光面实质正交；

多个第一圆弧柱体，所述第一圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第一圆弧柱体各具有两个第一侧面与一个第一弧面，所述第一侧面与该出光面实质平行，且所述第一弧面为一粗糙表面；以及

多个第二圆弧柱体，所述第二圆弧柱体位于该入光面且间隔地排列，所述第二圆弧柱体各具有两个第二侧面与一个第二弧面，所述第二侧面与该出光面实质平行，且所述第二弧面为一平滑表面，

所述第一圆弧柱体搭配所述第二圆弧柱体排列的数目比例介于1∶1至1∶10的范围，

其中两邻接的第一圆弧柱体之间、两邻接的第一圆弧柱体与第二圆弧柱体之间、与两邻接的第二圆弧柱体之间均分别相隔一特定间距地均匀分布于该入光面上。

14.如权利要求13所述的背光模块，其中该光源包括多个点光源。

15.如权利要求14所述的背光模块，其中每一所述点光源对应至少一所述第一圆弧柱体。

16.如权利要求13所述的背光模块，其中每一所述点光源对应至少一所述第一圆弧柱体以及至少一所述第二圆弧柱体。

17.如权利要求13所述的背光模块，其中该出光面具有多个三角柱，所述三角柱实质地沿一第一方向延伸且彼此互相平行。

18.如权利要求17所述的背光模块，其中该第一方向与该入光面的法线实质地平行。

19.如权利要求18所述的背光模块，还包括一棱镜片，其中该棱镜片具有多个棱镜结构，所述棱镜结构实质地沿一第二方向延伸且彼此互相平行，并且该第二方向与该第一方向实质地垂直。

20.如权利要求19所述的背光模块，其中所述棱镜结构面向该导光板的该出光面。

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