CN101694286B - 导光板及使用其的背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导光板及使用其的背光模块，所述导光板具有多个第一导光图案与多个第二导光图案，分别分布于连接于入光面的导光面的第一区域及第二区域内，其中第一区域较第二区域邻近入光面。各第一导光图案具有第一集光部与第一出光部，第一集光部较第一出光部邻近入光面，且第一出光部在导光面的投影轮廓为弧线。各第二导光图案则具有第二集光部与第二出光部，其中第二集光部较第二出光部邻近入光面，且各第二出光部在导光面的投影轮廓为直线。另一方面，第一区域与第二区域的交界处至入光面的距离与导光板的厚度的比值大于5。本发明还揭示一种使用此导光板的背光模块。本发明的导光板可以避免发生热点，以及增加出光辉度。

Description

导光板及使用其的背光模块

技术领域

本发明是有关于一种导光板，且特别是有关于一种可均匀导光的导光板及使用其的背光模块。

背景技术

背光模块是用以提供液晶显示面板(liquid crystal display panel，LCD panel)所需的显示光源。背光模块依入光方式可分为直下式及侧边入光式，其中侧边入光式的背光模块通常使用一导光板(light guide plate，LGP)将光源提供的光线转换成面光源。

图1A为现有背光模块的剖面示意图。请参照图1A，在单侧入光式的背光模块100中，光源110是设置于导光板120的入光面122旁，以使其所发出的光线由入光面122射至导光板120内部。导光板120的底面124则形成有多个导光图案125，用以使射入导光板120的光线能从导光板120的出光面126出射，以形成面光源。

图1B为图1A的背光模块中光源与导光板的配置示意图。请参照图1B，导光板120的底面124的导光图案125设计为条状体，以增加导光图案125在底面124单位面积内的分布密度，进而提升导光板120的出光亮度。然而，当光源110包括间隔排列的多个发光单元112时，射入导光板120内部的光线往往容易集中在邻近发光单元112之处出射，因而产生热点(hot spot)问题，导致背光模块发光不均。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种可均匀导光的导光板，以提高背光模块的出光均匀度。

本发明的再一目的是提供一种背光模块，以提供高辉度且发光均匀的面光源。

本发明提出一种导光板，具有至少一入光面与导光面，其中导光面连接于入光面，并具有第一区域及第二区域。第一区域较第二区域邻近入光面，且第一区域内分布有多个第一导光图案，第二区域内则分布有多个第二导光图案。各第一导光图案具有第一集光部与第一出光部，第一集光部较第一出光部邻近入光面。各第二导光图案则具有第二集光部与第二出光部，且第二集光部较第二出光部邻近入光面。而且，各第一出光部在导光面的投影轮廓为弧线，各第二出光部在导光面的投影轮廓则为直线。另一方面，自第一区域与第二区域的交界处至入光面的距离为L，其中L与导光板的厚度的比值大于5。

本发明提出一种背光模块，包括上述的导光板以及多个光源。其中，这些光源配置在导光板的入光面旁，并适于发出光线，且此光线经由入光面射入至导光板内。

在本发明的一实施例中，上述这些第一导光图案的出光部在导光面的投影轮廓可以相同也可以不同。

在本发明的一实施例中，上述的第一区域包括近光区与缓冲区，其中缓冲区位于近光区与第二区域之间。而且，在缓冲区内邻近近光区的这些第一导光图案的第一出光部在导光面的投影轮廓的曲率，大于邻近第二区域的这些第一导光图案的第一出光部在导光面的投影轮廓的曲率。

在本发明的一实施例中，上述的第一区域包括近光区与缓冲区，其中缓冲区位于近光区与第二区域之间，且缓冲区内除第一导光图案外更分布有部分的第二导光图案。

在本发明的一实施例中，上述的缓冲区内的第一导光图案与第二导光图案交错排列。

在本发明的一实施例中，上述的导光板更具有一出光面，且射入导光板内部的光线经由此出光面出射，而该导光面为相对此出光面的底面。

在本发明的一实施例中，上述的导光面为导光板的出光面。也就是说，射入导光板内部的光线经由此导光面出射。

在本发明的一实施例中，上述这些光源包括冷阴极萤光灯管或发光二极管。

在本发明的一实施例中，上述这些第一导光图案在第一区域内对应至这些光源间之间距处的分布密度大于对应至这些光源处的分布密度。

在本发明的一实施例中，上述对应至光源间之间距的第一导光图案在导光面上的投影面积大于其他第一导光图案在导光面上的投影面积。

在本发明的一实施例中，上述的背光模块还包括反射片，配置于导光板下方。

在本发明的一实施例中，上述的背光模块还包括光学膜片，配置在光源所发出的光线自导光板射出后的路径上。

在本发明的一实施例中，上述第一区域中的第一导光图案的分布密度小于第二区域中的第二导光图案的分布密度。

本发明的导光板在导光面上设置多个导光图案，并且将邻近光源的第一导光图案的第一出光部在导光面的投影轮廓设计为弧线，以均匀分散光线，进而避免发生热点的问题。另一方面，相对第一导光图案远离光源的第二导光图案的第二出光部，其在导光面的投影轮廓则为直线，以便于增加出光辉度。由此可知，使用此导光板的背光模块可提供出光均匀且高辉度的面光源。

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

附图说明

图1A为现有背光模块的剖面示意图；

图1B为图1A的背光模块中光源与导光板的配置示意图；

图2为本发明的一实施例中背光模块的剖面分解示意图；

图3为图2的光源与导光板的配置示意图；

图4A至图4E为本发明的实施例中的第一导光图案示意图；

图5A至图5C为本发明的实施例中的第二导光图案示意图；

图6为本发明的另一实施例中光源与导光板的配置示意图；

图7为本发明的另一实施例中的导光板正视示意图；

图8为本发明的另一实施例中导光板的正视示意图；

图9为本发明的另一实施例中背光模块的剖面分解示意图。

附图标号

100、200：背光模块

110、220：光源

112：发光单元

120、210、310、410、510、610：导光板

122、212、612：入光面

124、616：底面

125：导光图案

126、214、614：出光面

216：导光面

216a：第一区域

216b：第二区域

217a：第一集光部

217b：第二集光部

218a：第一导光图案

218b：第二导光图案

219a：第一出光部

219b：第二出光部

230：光学膜片

240：反射片

316：近光区

317：缓冲区

d：间隔

L：距离

P：光线

T：厚度

具体实施方式

图2为本发明的一实施例中背光模块的剖面分解示意图。请参照图2，背光模块200包括导光板210、多个光源220以及光学膜片230。导光板210可为楔型或平板型，并具有入光面212、出光面214以及导光面216。在本实施例中，导光面216即为相对出光面214的底面，而入光面212则是连接于出光面214与导光面216之间。

多个光源220间隔配置于导光板210的入光面212旁，且其所提供的光线P经由入光面212射入至导光板210内部，再由出光面214出射。光源220例如是发光二极管(light emitting diode，LED)，但不限于此，例如亦可为冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)，且相邻的光源220之间具有间隔d。

图3为图2的光源与导光板的配置示意图。请同时参照图2及图3，导光板210的导光面216具有第一区域216a及第二区域216b，且第一区域216a较第二区域216b邻近入光面212。第一区域216a内分布有多个第一导光图案218a，第二区域216b内则分布有多个第二导光图案218b。第一区域216a中的第一导光图案218a的分布密度小于第二区域216b中的第二导光图案218b的分布密度。其中，这些第一导光图案218a是沿入光面212的方向排列成多排，且相邻的各排第一导光图案218a可以彼此交错，也可以对齐于彼此。而且，各第一导光图案218a分别具有第一集光部217a与第一出光部219a，其中第一集光部217a较第一出光部219a邻近入光面212。

另一方面，第二导光图案218b也可以是沿入光面212的方向排列成多排，且相邻的各排第二导光图案218b可以彼此交错，也可以对齐于彼此。而且，各第二导光图案218b分别具有第二集光部217b与第二出光部219b，且第二集光部217b较第二出光部219b邻近入光面212。具体来说，这些第一导光图案218a与第二导光图案218b例如是以模具射出、蚀刻、印刷或喷砂等方式形成于导光板210的导光面216。

请继续参照图2，光源220所发出的光线P在射入导光板210内部后，会先照射至第一导光图案218a的第一集光部217a与第二导光图案218b的第二集光部217b，然后再反射至第一导光图案218a的第一出光部219a与第二导光图案218b的第二出光部219b，并经由第一出光部219a与第二出光部219b的折射后，由导光板210的出光面214出射。

特别的是，各第一导光图案218a的第一出光部219a在导光面216的投影轮廓为弧线，以利于使光线P在经由第一出光部219a折射后均匀发散，进而避免产生热点(hot spot)的问题。以本实施例来说，第一导光图案218a例如是呈球状。也就是说，第一出光部219a与第一集光部217a在导光面216的投影轮廓均为圆弧线，但本发明不限于此。而且，在其他实施例中，分布于第一区域216a内的这些第一导光图案218a，其第一出光部219a在导光面216的投影轮廓可以不同于彼此。

另一方面，虽然光源220所发出的光线P自入光面212射入至导光板210内之后，其亮度会从第一区域216a往第二区域216b递减，但由于各第二导光图案218b的第二出光部219b在导光面216的投影轮廓为直线，因此可提高经由第二导光图案218b的第二出光部219b折射出的光线亮度，进而改善从导光板210的出光面214出射的光线的整体均匀度。本实施例将第二导光图案218b设计为长方体，以便于增加第二导光图案218b在第二区域216b内的分布密度，进而提高导光板210的出光辉度。也就是说，第二出光部219b与第二集光部217b在导光面216的投影轮廓均为直线，但本发明不限于此。在其他实施例中，分布于第二区域216b内的这些第二导光图案218b，其第二出光部219b在导光面216的投影轮廓也可以不同于彼此。

此外，本实施例的导光板210自第一区域216a与第二区域216b的交界处至入光面212的距离为L，而较佳L与导光板的厚度T的比值大于5。当将L与导光板的厚度T的比值控制在大于5时，可明显提高导光板出光的均匀性，避免热点(hot spot)产生。

请再次参照图2，光学膜片230则是配置于导光板210的出光面214的上方。其中，光学膜片230可以包括增光片(brightness enhancement film，BEF)及扩散膜(diffusing film)至少其中之一。另外，为进一步提高光利用率，通常会在导光板210下方配置一反射片240，用以将未被第一导光图案218a与第二导光图案218b折射回导光板210内部的光线反射至导光板210内部。

值得注意的是，虽然图2所绘示的背光模块200为单侧入光式的背光模块，但其并非用以限定本发明。熟习此技术者应该知道，本发明的导光板210除了可以应用于图2的背光模块200中以外，还可以应用于多侧入光式的背光模块中。

虽然上述实施例仅举球状的第一导光图案218a及长方体的第二导光图案218b为例做说明，但本发明并不限于此。在其他实施例中，第一出光部219a在导光面216上的投影轮廓则可以是正弦/余弦曲线(见图4A)、连续圆弧曲线(见图4B)或不规则弧线(见图4C)，且第一导光图案218a的第一集光部217a在导光面216上的投影轮廓可以是直线(见图4A至图4D)也可以是弧线(见图4E)。另一方面，第二导光图案218b的第二集光部217b在导光面216上的投影轮廓也可以是弧线，如图5A至图5C所示。

图6为本发明的另一实施例中光源与导光板的配置示意图。请参照图6，本实施例的导光板310与前述实施例的导光板210相似，以下仅针对两者相异之处加以说明。

在导光板310的第一区域216a内，第一导光图案218a于对应至光源220处的平均分布密度小于对应至间隔d处的平均分布密度。以本实施例来说，导光板310的导光面216在邻近光源220之处并未分布有第一导光图案218a。

特别的是，对应至间隔d中央的第一导光图案218a在导光面216的投影面积例如是大于其余第一导光图案218a在导光面216的投影面积。如此一来，当光源220所发出的光线入射至导光板310内部之后，可藉由各间隔d所对应的第一导光图案218a来散射光线，以避免产生暗带。

图7为本发明的另一实施例中的导光板正视示意图。请参照图7，本实施例的导光板410与前述实施例的导光板210相似，以下仅针对两者相异之处加以说明。

导光板410的第一区域216a包括近光区316与缓冲区317，其中缓冲区317位于近光区316与第二区域216b之间。而且，在缓冲区317内，邻近近光区316的第一导光图案218a的第一出光部219a在导光面216(见图2)的投影轮廓的曲率大于邻近第二区域218b的第一导光图案218a的第一出光部219a在导光面216的投影轮廓的曲率。以本实施例来说，位于缓冲区317内的这些第一导光图案218a是依据其第一出光部219a在导光面216的投影轮廓的曲率，由大到小自近光区316朝第二区域218b的方向依序排列，因而可提高导光板410的整体出光均匀度。

图8为本发明的另一实施例中导光板的正视示意图。请参照图8，本实施例的导光板510与前述实施例的导光板410相似，以下仅针对两者相异之处加以说明。

导光板510的缓冲区317内除了分布有第一导光图案218a外，更有部分的第二导光图案218b分布于其内。换言之，本实施例的导光板210的缓冲区317内同时分布有第一导光图案218a与第二导光图案218b，且这些第一导光图案218a分别与这些第二导光图案218b交错排列，因而可提高导光板510的整体出光均匀度。

值得一提的是，虽然在前述实施例中，导光板的第一导光图案218a与第二导光图案218b均分布于相对出光面214的导光面216(也就是导光板的底面)，但本发明并不限于此。熟习此技术者应该知道，导光面216也可以是导光板的出光面。也就是说，第一导光图案218a与第二导光图案218b亦可以分布在导光板610的出光面614上，如图9所示。当然，在其他实施例中，第一导光图案218a与第二导光图案218b更可以同时分布于导光板610的出光面614与底面616上，本发明不在此做限定。

综上所述，本发明的导光板的导光面上设置有多个导光图案，其中由于邻近光源的导光图案的第一出光部在导光面的投影轮廓为弧线，因此可以均匀地折射的光线，以避免光线集中出射而导致热点的问题。另一方面，远离光源的导光图案的第二出光部在导光面的投影轮廓则为直线，以提高入射至导光板内部的光线的出射率，进而增加导光板的出光辉度。由此可知，使用此导光板的背光模块可提供出光均匀且高辉度的面光源。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，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当以权利要求书所界定的为准。

Claims (21)

1.一种导光板，具有至少一入光面与一导光面，所述入光面连接于所述导光面，其特征在于，所述导光面具有一第一区域及一第二区域，所述第一区域较所述第二区域邻近所述入光面，且所述第一区域内分布有多个第一导光图案，所述第二区域内分布有多个第二导光图案，各所述第一导光图案具有一第一集光部与一第一出光部，所述第一集光部较所述第一出光部邻近所述入光面，各所述第二导光图案具有一第二集光部与一第二出光部，且所述第二集光部较所述第二出光部邻近所述入光面，各所述第一出光部在所述导光面的投影轮廓为弧线，各所述第二出光部在所述导光面的投影轮廓为直线，而自所述第一区域与所述第二区域的交界处至所述入光面的距离为L，其中L与所述导光板的厚度的比值大于5。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓相同。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓不同。

4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一区域包括一近光区与一缓冲区，所述缓冲区位于所述近光区与所述第二区域之间，且在所述缓冲区内，邻近所述近光区的所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓的曲率大于邻近所述第二区域的所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓的曲率。

5.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一区域包括一近光区与一缓冲区，所述缓冲区位于所述近光区与所述第二区域之间，且所述缓冲区内分布有部分的所述这些第一导光图案以及部分的所述这些第二导光图案。

6.如权利要求5所述的导光板，其特征在于，所述缓冲区内的所述这些第一导光图案与所述这些第二导光图案交错排列。

7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板还具有一出光面，其中所述导光面为相对所述出光面的底面。

8.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光面为出光面。

9.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一区域中的所述这些第一导光图案的分布密度小于所述第二区域中的所述这些第二导光图案的分布密度。

10.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包括：

一导光板，具有至少一入光面与一导光面，所述入光面连接于所述导光面，其中所述导光面具有一第一区域及一第二区域，所述第一区域较所述第二区域邻近所述入光面，且所述第一区域内分布有多个第一导光图案，所述第二区域内分布有多个第二导光图案，各所述第一导光图案具有一第一集光部与一第一出光部，所述第一集光部较所述第一出光部邻近所述入光面，各所述第二导光图案具有一第二集光部与一第二出光部，且所述第二集光部较所述第二出光部邻近所述入光面，各所述第一出光部在所述导光面的投影轮廓为弧线，各所述第二出光部在所述导光面的投影轮廓为直线，而自所述第一区域与所述第二区域的交界处至所述入光面的距离为L，其中L与所述导光板的厚度的比值大于5；以及

多个光源，彼此间隔一间距地配置于所述导光板的所述入光面旁，适于发出一光线，且所述光线经由所述入光面射入至所述导光板内。

11.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓相同。

12.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓不同。

13.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述第一区域包括一近光区与一缓冲区，所述缓冲区位于所述近光区与所述第二区域之间，且在所述缓冲区内，邻近所述近光区的所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓的曲率大于邻近所述第二区域的所述这些第一导光图案的所述这些第一出光部在所述导光面的投影轮廓的曲率。

14.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述第一区域包括一近光区与一缓冲区，所述缓冲区位于所述近光区与所述第二区域之间，且所述缓冲区内分布有部分的所述这些第一导光图案以及部分的所述这些第二导光图案。

15.如权利要求14所述的背光模块，其特征在于，所述缓冲区内的所述这些第一导光图案与所述这些第二导光图案交错排列。

16.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述导光板还具有一出光面，且所述光线自所述导光板内部经由所述出光面出射，而所述导光面为相对所述出光面的底面。

17.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述光线自所述导光板内部经由所述导光面出射。

18.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述这些光源包括发光二极管。

19.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述这些第一导光图案在所述第一区域内对应至所述这些间距处的分布密度大于对应至所述这些光源处的分布密度。

20.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，对应至所述这些间距的所述这些第一导光图案在所述导光面上的投影面积大于其余的所述这些第一导光图案在所述导光面上的投影面积。

21.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述第一区域中的所述这些第一导光图案的分布密度小于所述第二区域中的所述这些第二导光图案的分布密度。

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