CN103399370A

CN103399370A - 导光板及背光模块

Info

Publication number: CN103399370A
Application number: CN2013101740901A
Authority: CN
Inventors: 张译文; 范富诚
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: US20140185321A1; TWI485450B; TW201426040A; US9201184B2; CN103399370B

Abstract

本发明揭露一种导光板，包含板体及入光部，其中板体具有上板面。入光部形成于板体的侧边，并在朝远离板体中心延伸时同时增加厚度。此外，入光部具有顶面与上板面相接并自上板面抬起以与上板面夹角度。顶面包含第一斜面及第二斜面，其中第一斜面的侧边与上板面相接并具有第一平均斜率。第二斜面的侧边与第一斜面相反于上板面的侧边相接，并具有大于第一平均斜率的第二平均斜率。

Description

导光板及背光模块

技术领域

本发明关于一种导光板及背光模块。具体而言，本发明关于一种能够提高导光效率的导光板及背光模块。

背景技术

一般而言，根据光源于背光模块中的分布位置，背光模块至少包含直下式背光模块及侧光式背光模块。举例而论，侧光式背光模块具有轻薄、高发光效率及省电等优点，广泛应用于显示装置。

请参照图1，图1为一种公知侧光式背光模块的侧视图。如图1所示，背光模块12包含侧光源12A、导光板12B及楔形体12C，其中侧光源12A设置于导光板12B的侧边，且楔形体12C邻接于侧光源12A及导光板12B。此外，楔形体12C具有楔形宽度W，导光板12B的厚度T1，且楔形体12C的最大厚度为厚度T2。在实际情况中，楔形体12C用以协助将侧光源12A产生的光线导引至导光板12B，进而提高出光效率。

图2为公知侧光式背光模块的导光效率曲线图。如图2所示，当导光板12B的厚度T1越来越小，厚度T2越来越厚，或楔形宽度W越来越小时，背光模块12的导光效率明显变差。此外，如图2的导光效率曲线C4所示，厚度T2为0.6mm，楔形宽度W为0.5mm。为了达到轻薄的目的，撷取导光板12B的厚度T1为0.2mm的量测情况，其导光效率为35%，无法得到较好的导光效率。若为导光效率曲线C3，提高楔形宽度W为2.0mm，则测得导光板于0.2mm的最佳导光效率为45%，且热点(hot spot)劣率为5%，无法同时达到轻薄及高导光效率的功效。

发明内容

有鉴于上述背景技术的问题，本发明提出一种能够改善导光效率并调整光场场型的背光模块。

于一方面，本发明提供一种包含两段式楔形结构的背光模块，可改善导光效率。

于一方面，本发明提供一种可改变光线行进方向的背光模块，可调整光场场型。

本发明的一方面在于提供一种导光板，包含板体及入光部，其中板体具有上板面。入光部形成于板体的侧边，并在朝远离板体中心延伸时同时增加厚度。此外，入光部具有顶面与上板面相接并自上板面抬起以与上板面夹角度。顶面包含第一斜面及第二斜面，其中第一斜面的侧边与上板面相接并具有第一平均斜率。第二斜面的侧边与第一斜面相反于上板面的侧边相接，并具有大于第一平均斜率的第二平均斜率。

上述的导光板，其中该第二斜面与该上板面所在平面的内夹角大于该第一斜面与该上板面所在平面的内夹角。

上述的导光板，其中该第二斜面与该上板面所在平面的内夹角大于18度。

上述的导光板，其中该入光部包含一入光端面实质上垂直于该上板面，该入光端面与该第二斜面相背于该第一斜面的侧边相接并形成一脊线。

上述的导光板，其中其中该板体厚度与该入光端面的高度的比值小于等于0.42。

上述的导光板，其中该入光部具有与该第一斜面及该第二斜面相对的一底面，该底面为平滑面而不设有微结构。

上述的导光板，其中该第二斜面在该上板面所在平面上的投影有一第二斜面宽度，该顶面在该上板面所在平面上的投影有一总宽度，该第二斜面宽度占该总宽度的比例小于等于29%。

上述的导光板，其中该第二斜面宽度占该总宽度的比例大于等于5%。

上述的导光板，其中该第二斜面宽度占该总宽度的比例小于22%时，该第二斜面与该上板面的内夹角大于26.5度。

上述的导光板，其中该第一斜面及该第二斜面其中之一为内凹的弧面。

上述的导光板，其中具有多个该入光部；其中该些入光部间隔地分布于该板体的侧边上。

上述的导光板，其中该顶面进一步包含：一第三斜面，其一侧边与该第二斜面相反于该第一斜面的侧边相接，并具有大于该第二平均斜率的一第三平均斜率；其中，该第三斜面与该上板面所在平面的内夹角大于26.8度。

此外，本发明的另一方面在于提供一种背光模块，包含上述导光板及光源模块，其中光源模块朝向入光部射入光线。

上述的背光模块，其中入光部包含下部入光端面及上部入光端面，其中下部入光端面及上部入光端面分别接收光源模块产生的下部光线及上部光线。在此实施例中，下部光线与第一斜面接触后以第一行进方向于导光板行进；且上部光线与第二斜面接触后以第二行进方向于导光板行进。在此实施例中，上部入光端面在垂直上板面的平面上投影较接近第二斜面，且第一行进方向趋近平行于第二行进方向。

相较于背景技术，根据本发明的背光模块使用入光部改变光线的行进方向，使得光线经第一斜面及第二斜面反射后，能以较趋近平行的行进方向进入板体，进而提高导光效率。在实际情况中，此外，根据本发明的背光模块利用上部入光端面及下部入光端面以调整上部光线及下部光线的行进方向，进而达到均匀导光的功效。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为一种公知侧光式背光模块的侧视图；

图2为公知侧光式背光模块的导光效率曲线图；

图3A为本发明的背光模块的结构剖面图；

图3B为本发明的背光模块的结构俯视图；

图3C为本发明的背光模块的实施例剖面图；

图4A(I)为本发明的背光模块的导光效率分布图；

图4A(II)为本发明的背光模块的热点劣率分布图；

图4B(I)为本发明的背光模块的另一导光效率分布图；

图4B(II)为本发明的背光模块的另一热点劣率分布图；

图4C(I)为本发明的背光模块的另一导光效率分布图；

图4C(II)为本发明的背光模块的另一热点劣率分布图；

图5A为本发明的背光模块的实施例剖面图；

图5B为本发明的背光模块的实施例剖面图；

图6A为本发明的背光模块的另一实施例剖面图；

图6B为本发明的背光模块的另一实施例剖面图；

图6C为本发明的背光模块的另一实施例剖面图；

图7为本发明的背光模驵的另一实施例剖面图；

图8为本发明的背光模块的另一实施例示意图。

其中，附图标记：

1、1A～1E：背光模块 10、10A～10E：导光板

12：背光模块 12A：侧光源

12B：导光板 12C：楔形体

12D：外表面 13：上部光线

14：下部光线 20：光源模块

110：板体 110T：厚度

111：上板面 111A：侧边

120、120A～120E：入光部 121、121A～121E：顶面

121S：侧边 121T：脊线

121W：总宽度 122：入光端面

122H：高度 122S：侧边

123：底面 201：上部光线

202：下部光线 210：发光单元

310：上部入光端面 320：下部入光端面

1211、1211A、1211B：第一斜面 1212、1212A、1212B：第二斜面

1212W：第二斜面宽度 1213：第三斜面

C1～C4：导光效率曲线 O：初始点

P：中继点 T1：厚度

T2：厚度 W：楔形宽度

α：角度 β：内夹角

γ：内夹角

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例，提供一种背光模块及其导光板，用以改善导光效率。于此实施例中，背光模块可以是侧光式背光模块。

请参照图3A及图3B；图3A为本发明的背光模块的结构剖面图，且图3B为本发明的背光模块的结构俯视图。如图3A及图3B所示，背光模块1包含导光板10及光源模块20，其中导光板10包含板体110及入光部120，且光源模块20朝向入光部120射入光线。在实际情况中，光源模块20包含多个发光单元210，其中发光单元可以是发光二极管(LED)或其他发光结构。然而，在其他实施例中，光源模块可以为冷阴极管(CCFL)或其他发光长条结构，并不以此例为限。

如图3B所示，入光部120形成于板体110的侧边111A，并在朝远离板体110中心延伸时同时增加厚度。此外，请参照图3A，板体110具有上板面111，且入光部120具有顶面121与上板面111相接并自上板面111抬起以与上板面111夹角度α。

顶面121包含第一斜面1211及第二斜面1212，其中第一斜面1211与上板面111的侧边111A相接并具有第一平均斜率。换言之，侧边111A为上板面111及第一斜面的共有侧边。

此外，第二斜面1212的侧边121S与第一斜面1211相反于上板面111的侧边111A相接。换言之，第一斜面1211与第二斜面1212共同具有侧边121S，且第一斜面1211通过侧边121S相接于第二斜面1212。在实际情况中，第二斜面1212具有大于第一平均斜率的第二平均斜率，其中第二斜面1212与上板面111所在平面的内夹角大于第一斜面1211与上板面111所在平面的内夹角。

值得注意的是，当第二斜面1212与上板面111所在平面的内夹角β介于14度至18度之间时，导光板10可提供良好的导光效率。此外，当第二斜面1212与上板面111所在平面的内夹角β大于18度时，光线通过导光板10的板形更能均匀地出光；尤其内夹角β介于18度至26度之间时，导光板10可提供较佳的导光效率。需说明的是，当第二斜面1212与上板面111所在平面的内夹角β大于26度时，第一斜面1211及第二斜面1212更能将光线以近似平行的方向进入导光板10，使得导光板10具有极佳的导光效率。至于导光效率的详细功效，将通过下文中的图4A(I)～图4C(II)及对应实施例一一说明。

在此实施例中，第二斜面1212与上板面111所在平面的内夹角β大于18度。换言之，若上板面111所在平面为水平面，则第一斜面1211较为平缓，第二斜面1212较陡。除此之外，如图3A所示，入光部120包含入光端面122实质上垂直于上板面111，入光端面122与第二斜面1212相背于第一斜面1211的侧边相接并形成脊线121T。在此实施例中，第二斜面1212在上板面111所在平面上的投影有第二斜面宽度1212W，顶面121在上板面111所在平面上的投影有总宽度121W。

请参照图3C，图3C为本发明的背光模块的实施例剖面图。需说明的是，图3C所示的与图3A及图3B的背光模块相同，本发明通过图3C说明第一斜面1211与第二斜面1212的结构比例。在实际情况中，入光部120具有与第一斜面1211及第二斜面1212相对的底面123。如图3C的剖面图所示，定义底面123与入光端面122的交会截点为初始点O(0，0)，且定义第一斜面1211与第二斜面1212的交会截点为中继点P(x，y)。换言之，中继点P的X坐标数值为第二斜面宽度1212W，且中继点P的Y坐标为板体110的厚度110T与第一斜面1211投影于入光端面122的长度总和。

在较佳实施例中，板体110的厚度110T与入光端面122的高度122H的比值小于等于0.42。在此实施例中，板体110的厚度110T为0.25mm，且入光端面122的高度122H为0.6mm，但不以此为限。在其他实施例中，背光模块可使用上述比值决定板体与入光端面的纵切高度的相对关系。

举例而言，当总宽度121W为1mm，中继点P的X坐标介于0.1～0.9mm，且中继点P的Y坐标介于0.25～0.6mm时，可得到图4A(I)的分布图。图4A(I)为本发明的背光模块的导光效率分布图，且图4A(II)为本发明的背光模块的热点(hotspot)劣率分布图，其中背光模块的导光效率是测量可以进入导光板后方的能量除以LED能量标准化的结果，热点(hot spot)劣率则是以检测非显示区内接收到的能量就当作无效的光或热点,除以LED能量标准化的结果。其中当X坐标(第二斜面宽度1212W)及Y坐标分别以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(0.7，0.25)为顶点形成的三角形区域范围内，背光模块1具有较佳的导光效率。进一步而论，在综合考量导光效率及热点劣率的情况下，交叉比对继点P于各分部位置的热点劣率后，可得到中继点P的较佳位置为(0.1，0.40)，其中导光效率为67%，热点劣率为4.27%。

换言之，本发明可使用图4A(I)的导光效率分布图及图4A(II)的热点劣率分布图定义中继点P的较佳位置，进而调整入光部120的第一斜面1211与第二斜面1212的结构比例。

此外，本发明更根据不同大小比例的入光部，进而提供其他结构的导光板。请参照图4B(I)及图4B(II)，其中图4B(I)为本发明的背光模块的另一导光效率分布图，且图4B(II)为本发明的背光模块的另一热点劣率分布图。需说明的是，相对于图4A(I)或图4A(II)，图4B(I)及图4B(II)所对应的入光部120的总宽度121W为1.5mm。在此分布图中，当X坐标及Y坐标分别以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(1.0，0.25)为顶点形成的三角形区域范围内，背光模块1具有较佳的导光效率。此外，在综合考量导光效率及热点劣率的情况下，当总宽度121W为1.5mm，其中继点P的最佳位置为(0.1，0.42)，其中导光效率为68%，热点劣率为4.17%。

此外，当入光部120的总宽度121W为2.0mm，可得到图4C(I)及图4C(II)，其中图4C(I)为本发明的背光模块的另一导光效率分布图，图4C(II)为本发明的背光模块的另一热点劣率分布图。在此分布图中，当X坐标及Y坐标分别以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(1.0，0.25)为顶点形成的三角形区域范围内，背光模块1具有较佳的导光效率。此外，在综合考量导光效率及热点劣率的情况下，中继点P的最佳位置为(0.1，0.43)，其中导光效率为68.9%，热点劣率为3.27%。

根据图4A(I)～图4C(II)的量测结果，当第二斜面宽度1212W占总宽度121W的比例大于等于5%时，导光板10具有较佳的导光效率。此外，第二斜面宽度1212W占总宽度121W的比例小于22%时，第二斜面1212与上板面111的内夹角β大于26.5度。相较于背景技术，本发明的背光模块1可有效提高导光效率，并解决热点问题以改善亮度不均的现象。

此外，本发明更透过图5A及图5B进一步说明背光模块1中光路行进的情况。请参照图5A及图5B，图5A及图5B为本发明的背光模块的实施例剖面图，其中图5A用以说明上部入光端面310及下部入光端面320的位置，图5B用以说明光线的行进路径。

举例而言，入光部120包含上部入光端面310及下部入光端面320。如图5A及图5B所示，下部入光端面320接收光源模块20产生的下部光线202，其中下部光线202与第一斜面1211接触后以第一行进方向于导光板10行进。此外，上部入光端面310接收光源模块20产生的上部光线201，其中上部光线201与第二斜面1212接触后以第二行进方向于导光板10行进。

在此实施例中，上部入光端面310在垂直上板面111的平面上投影较接近第二斜面1212，第一行进方向与第二行进方向分别形成第一平均扇形范围及第二平均扇形范围，且第一平均扇形范围趋近平行于第二平均扇形范围。换句话说，平均的第一行进方向可较接近趋近平行于平均的第二行进方向。在较佳实施例中，入光部120内的底面123为平滑面而不设有微结构，以避免光线提早破坏全反射而出光。当下部光线202及上部光线201分别以第一行进方向及第二行进方向于导光板行进时，下部光线202能以较平行于上部光线201的行进方向进入板体110。进一步而论，由于上部光线201以第一平均扇形范围行进，下部光线202以第二平均扇形范围行进，其中第一平均扇形范围趋近平行于第二平均扇形范围，且上部光线201与下部光线202具有大致平行的行进光路，使得导光板10具有较均匀的导光效果。具体而论，板体110具有多个微结构(图未示)，且该等微结构接收行进方向较一致的上部光线及下部光线以导引光线均匀出光。在此实施例中，当该些光线以较一致的行进方向射至导光板10的微结构，可提高导光效果，而不易产生亮度不均的现象。此外，此一设计亦有助于增加光线在板体110内的传导效果。换句话说，如图4A(I)～图4C(II)的量测结果所示，本发明的背光模块能有效提高光线的导光效率，并降低热点劣率。

此外，本发明更提供其他实施例，进一步说明第一斜面及第二斜面可具有不同的实施方式。举例而论，在部分实施例中，第一斜面及第二斜面其中之一为内凹的弧面。

请参照图6A、图6B及图6C，其中图6A、图6B及图6C分别为本发明的背光模块的另一实施例剖面图。如图6A所示，背光模块1A的入光部120A的部分顶面121A为内凹的弧面。在此实施例中，第二斜面1212A为内凹的弧面，其中第二斜面1212A的第二平均斜率大于第一斜面1211的第一平均斜率。在实际应用中，光线可在较靠近入光端面122的内凹弧面反射后，产生较明显的反射效果，进而调整反射光线的行进方向。换言之，第二斜面1212A对于接收上部光线具有显著的导光效果。

此外，如图6B所示，背光模块1B的入光部120B的部分顶面121B为内凹的弧面。在此实施例中，第一斜面1211A为内凹的弧面，其中第一斜面1211A的第一平均斜率小于第二斜面1212的第二平均斜率。需说明的是，光线可在较靠近板体110的内凹弧面反射后，产生较明显的反射效果，进而调整反射光线的行进方向。在实际情况中，第一斜面1211A对于接收下部光线具有显著的导光效果。

请参照图6C，背光模块1C的入光部120C的顶面121C为内凹的弧面。在此实施例中，第一斜面1211B及第二斜面1212B皆为内凹的弧面，其中第二斜面1212B的第二平均斜率大于第一斜面1211B的第一平均斜率。在此实施例中，第一斜面1211B及第二斜面1212B皆为内凹弧面，使得光线于顶面121C反射后，具有较柔和的反射效果，进而改善出光效率。

请参照图7，图7为本发明的背光模块的另一实施例剖面图。如图7所示，背光模块1D的入光部120D具有三段式斜面的顶面121D，其中顶面121D进一步包含第三斜面1213，其侧边122S与第二斜面1212相反于第一斜面1211的侧边相接，且入光端面122与第三斜面1213相背于第二斜面1212的侧边相接并形成脊线121T。

在此实施例中，第三斜面1213具有大于第二平均斜率的第三平均斜率，其中第三斜面1213与上板面111所在平面的内夹角γ大于26.8度。换言之，第三平均斜率大于第二平均斜率，且第二平均斜率大于第一平均斜率。在实际情况中，若上板面111所在平面为水平面，则第一斜面1211最平缓，第二斜面1212较陡，且第三斜面1213最陡。此外，第二斜面1212与第三斜面1213可针对上部光线进行更细部的分段反射，可提高光线的亮度协调性。

请参照图8，图8为本发明的背光模块的另一实施例示意图。如图8所示，导光板10E具有多个入光部120E，其中该些入光部120E间隔地分布于板体110的侧边上。需说明的是，该等入光部120E对应光源模块20的发光单元210而设置于板体110的侧边。在此实施例中，该等入光部120E可以与入光部120A～120D有相同结构，而入光部120E仅对应发光单元210而设置，更具有降低成本、增加产品外观以及利于组装等功效。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims

1.一种导光板，其特征在于，包含：

一板体，具有一上板面；以及

一入光部，形成于该板体的一侧边，并在朝远离该板体中心延伸时同时增加厚度，该入光部具有一顶面与该上板面相接并自该上板面抬起以与该上板面夹一角度；

其中，该顶面包含：

一第一斜面，其一侧边与该上板面相接，并具有一第一平均斜率；以及

一第二斜面，其一侧边与该第一斜面相反于该上板面的侧边相接，并具有大于该第一平均斜率的一第二平均斜率。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该第二斜面与该上板面所在平面的内夹角大于该第一斜面与该上板面所在平面的内夹角。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该第二斜面与该上板面所在平面的内夹角大于18度。

4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该入光部包含一入光端面实质上垂直于该上板面，该入光端面与该第二斜面相背于该第一斜面的侧边相接并形成一脊线。

5.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，其中该板体厚度与该入光端面的高度的比值小于等于0.42。

6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该入光部具有与该第一斜面及该第二斜面相对的一底面，该底面为平滑面而不设有微结构。

7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该第二斜面在该上板面所在平面上的投影有一第二斜面宽度，该顶面在该上板面所在平面上的投影有一总宽度，该第二斜面宽度占该总宽度的比例小于等于29%。

8.如权利要求7所述的导光板，其特征在于，该第二斜面宽度占该总宽度的比例大于等于5%。

9.如权利要求7所述的导光板，其特征在于，该第二斜面宽度占该总宽度的比例小于22%时，该第二斜面与该上板面的内夹角大于26.5度。

10.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该第一斜面及该第二斜面其中之一为内凹的弧面。

11.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，具有多个该入光部；其中该些入光部间隔地分布于该板体的侧边上。

12.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该顶面进一步包含：

一第三斜面，其一侧边与该第二斜面相反于该第一斜面的侧边相接，并具有大于该第二平均斜率的一第三平均斜率；其中，该第三斜面与该上板面所在平面的内夹角大于26.8度。

13.一种背光模块，其特征在于，包含：

如权利要求1至权利要求11中任一一项所述的导光板；以及

一光源模块，朝向该入光部射入光线。

14.如权利要求13所述的背光模块，其特征在于，该入光部包含：

一下部入光端面，接收该光源模块产生的一下部光线；其中该下部光线与该第一斜面接触后以一第一行进方向于该导光板行进；以及

一上部入光端面，接收该光源模块产生的一上部光线；其中该上部光线与该第二斜面接触后以一第二行进方向于该导光板行进；

其中，该上部入光端面在垂直该上板面的平面上投影较接近该第二斜面；该第一行进方向与该第二行进方向分别形成一第一平均扇形范围及一第二平均扇形范围，且该第一平均扇形范围趋近平行于该第二平均扇形范围。