CN104570189A - 导光板及背光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种导光板及背光模块。该导光板包括一板体、一棱镜组件以及至少一光学微结构；该棱镜组件设置于该板体的至少一表面；该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱，该光学微结构包括一第一导光单元以及至少二第二导光单元；该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质介于45度至60度之间；该至少二第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧，各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，该第二夹角实质介于10度至60度之间。本发明具有增加亮度、遮掩瑕疵及改善亮线等光学现象的优点。

Description

导光板及背光模块
技术领域
本发明提供一种导光板及背光模块，尤指一种具有光学微结构的导光板及其背光模块，以提高出光亮度及均匀度。
背景技术
目前常用导光板的主要作用是将点光源导向成面光源。发光单元设置在导光板的入光侧，光线进入导光板后会由出光面透出导光板而形成面光源。为了使面光源的出光更均匀柔和，通常会在导光板的下表面、或者导光板的内部、或者导光板的上表面、或者导光板的入光侧设置光学微结构，用来破坏导光板的内部全反射以引导光线从出光面射出。传统的光学微结构包含半球形结构、V型结构与R型结构，但这些传统光学微结构具有出光不均、亮度较低及边缘漏光等缺点。
因此，需要提供一种导光板及背光模块以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种具有光学微结构的导光板及其背光模块，可有效提高出光亮度及均匀度以解决上述的问题。
本发明公开一种导光板，该导光板包括一板体、一棱镜组件以及至少一光学微结构；该棱镜组件设置于该板体的至少一表面；该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱，该光学微结构包括一第一导光单元以及至少二第二导光单元；该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质（substantially）介于45度至60度之间；该至少二第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧，各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，该第二夹角实质介于10度至60度之间。
本发明还公开该棱镜组件设置于该板体的一上表面、一下表面或一入光侧表面。
本发明还公开各第二导光单元的二斜面的夹角实质等于90度。
本发明还公开各第二导光单元具有一长斜面及一短斜面，且该短斜面邻近该第一导光单元。
本发明还公开该光学微结构还包含至少二第三导光单元，对称分设在该第一导光单元的该相对侧。各第三导光单元位于该第一导光单元和该相对应第二导光单元之间。
本发明还公开各第三导光单元的二斜面形成一第三夹角，且该第三夹角实质等于90度。
本发明还公开各第三导光单元的二斜面以无转折连接方式形成一圆弧部。
本发明还公开该板体为一矩形体。该棱镜组件以纵向排列、横向排列、对角线排列、直线型排列或折线型排列设置在该板体上。
本发明还公开一种背光模块，其包含有一光源以及一导光板。该导光板包含一板体、一棱镜组件以及至少一光学微结构。该板体具有一上表面、一下表面及一入光侧表面。该光源设置在该入光侧表面。该棱镜组件设置于该板体的至少一表面。该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱。该光学微结构包含一第一导光单元以及至少二第二导光单元。该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质介于45度至60度之间。两个第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧。各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，且该第二夹角实质介于10度至60度之间。
本发明的一种背光模块，该背光模块包括：一光源；以及一导光板，该导光板包括一板体，该板体具有一上表面、一下表面及一入光侧表面，该光源设置在该入光侧表面；至少一棱镜组件，该至少一棱镜组件设置于该板体的至少一表面；以及至少一光学微结构，该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱，该光学微结构包括：一第一导光单元，该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质介于45度至60度之间；以及至少二第二导光单元，该至少二第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧，各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，该第二夹角实质介于10度至60度之间。
本发明的每一个光学微结构是数种导光单元的对称组合，光学微结构的材质可选择由聚酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、或者聚碳酸酯等光学级聚合物。不同形状的导光单元提供不同的聚光和散光作用，使用者可根据不同的设计需求选择不同形状的导光单元及其组合，以形成适合的光学微结构。再者，光学微结构设置在棱镜组件的上棱，且棱镜组件较佳可设置在板体的上表面或入光侧表面。棱镜组件和板体可以一体成型，或者通过机械加工或热贴合成型方式设置在板体上。具有光学微结构的棱镜组件设置在入光侧表面时，可用来取代传统的V型导光结构与R型导光结构，解决传统导光板的侧边漏光缺陷。具有光学微结构的棱镜组件设置在上表面时，可根据导光板的实际需求进行聚光和调光，使得出光亮度更均匀柔和。因此，本发明的导光板及其背光模块具有增加亮度、遮掩瑕疵及改善亮线等光学现象的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的背光模块的示意图。
图2为本发明第一实施例的光学微结构的部分剖视图。
图3为本发明第二实施例的光学微结构的部分剖视图。
图4为本发明第三实施例的光学微结构的部分剖视图。
图5为本发明第四实施例的光学微结构的部分剖视图。
图6与图7分别为本发明不同实施例的棱镜组件的部分剖视图。
主要组件符号说明：
10                     背光模块
12                     光源
14                     导光板
16                     板体
18                     棱镜组件
181                    上棱
20、20A、20B、20C、20D 光学微结构
22                     上表面
24                     下表面
26                     入光侧表面
28                     第一导光单元
281                    斜面
30                     第二导光单元
301                    斜面
301a                   长斜面
301b                   短斜面
303                    底面
32                     第三导光单元
321                    斜面
323                    圆弧部
θ1                    第一夹角
θ2                    第二夹角
θ3                    第三夹角
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明实施例的一背光模块10的示意图。背光模块10包含一光源12以及一导光板14。光源12输出的光线由侧面进入导光板14，藉由全反射现象扩散到导光板14整体，再由出光面透出导光板14而形成面光源。导光板14包含一板体16、至少一个棱镜组件18以及至少一个光学微结构20。板体16具有上表面22、下表面24与入光侧表面26。光源12设置在入光侧表面26。棱镜组件18可选择性设置在上表面22、下表面24和/或入光侧表面26。棱镜组件18用来破坏板体16的内部全反射，以导引光线从上表面22（出光面）离开导光板14。一般来说，板体16为矩形体，棱镜组件18可以纵向排列、横向排列、对角线排列、直线型排列或折线型排列方式设置在板体16上，然而不限于此。每一个棱镜组件18的上棱181可设置一个或多个光学微结构20。光学微结构20由数个导光单元组成，用以改善导光板14的出光亮度及均匀度。
请参阅图2，图2为本发明第一实施例的光学微结构20A的部分剖视图。光学微结构20A包含一第一导光单元28、至少二第二导光单元30及至少二第三导光单元32。第一导光单元28的两斜面281形成第一夹角θ1，且第一夹角θ1较佳地实质等于60度。两个第二导光单元30对称地分设在第一导光单元28的左右相对侧。第二导光单元30的斜面301与底面303形成第二夹角θ2，且第二夹角θ2较佳地实质等于30度。两个第三导光单元32亦对称地分设在第一导光单元28的左右相对侧，且各第三导光单元32位于第一导光单元28和相对应第二导光单元30之间。第三导光单元32的两斜面321形成第三夹角θ3，且第三夹角θ3较佳地实质等于90度。
如图2所示的第一实施例，第一导光单元28、第二导光单元30和第三导光单元32可连续地或不连续地排列设置在棱镜组件18上。第二导光单元30的两斜面301的夹角实质等于90度。此外，第二导光单元30的斜面301还可进一步区分为长斜面301a以及短斜面301b，第二导光单元30的短斜面301b邻近第一导光单元28，意即长斜面301a位于光学微结构20A的外侧。第二导光单元30可使得通过光学微结构20A的侧边光线向中间聚拢，藉此增加光线的利用效率及改善两侧的亮线问题。相比较于没有光学微结构的传统棱镜，第一实施例的光学微结构20A可大幅提升导光板14的辉度增益达230%。
请参阅图3，图3为本发明第二实施例的光学微结构20B的部分剖视图。第二实施例中，与第一实施例具有相同编号的组件具有相同的结构及功能，在此不再重复说明。如图3所示，第一导光单元28的第一夹角θ1较佳实质等于60度。第二导光单元30的第二夹角θ2较佳地实质等于60度，且第二导光单元30以长斜面301a邻近第一导光单元28的方式设置在上棱181。第三导光单元32的第三夹角θ3较佳地实质等于90度。相比较没有光学微结构的传统棱镜，第二实施例的光学微结构20B可明显提升导光板14的辉度增益达40%。
请参阅图4，图4为本发明第三实施例的光学微结构20C的部分剖视图。第三实施例中，与前述实施例具有相同编号的组件具有相同的结构及功能，在此不再重复说明。如图4所示，第一导光单元28的第一夹角θ1较佳实质等于60度。第二导光单元30的第二夹角θ2较佳地实质等于30度，且第二导光单元30的短斜面301b邻近第一导光单元28。第三实施例的特征在于，第三导光单元32的两斜面321以无转折的连接方式形成圆弧部323。圆弧部323可由具有扩散作用的有机物或无机物材质构成。第三导光单元32利用圆弧部323将透射光均匀化，达到遮蔽网点的效果。
请参阅图5，图5为本发明第四实施例的光学微结构20D的部分剖视图。第四实施例中，与前述实施例具有相同编号的组件具有相同的结构及功能，在此不再重复说明。如图5所示，第一导光单元28的第一夹角θ1较佳实质等于60度。第二导光单元30的第二夹角θ2较佳地实质等于30度，且第二导光单元30的短斜面301b邻近第一导光单元28。相比较于第三实施例，第四实施例的第三导光单元32进一步将斜面与圆弧部结合形成半球形圆弧部323。半球形圆弧部323的材质选用如第三实施例所述，在此不再重复叙明。半球形圆弧部323可雾化部分光线，使穿透第一导光单元28与第二导光单元30的不会产生明显的网点。相比较于没有光学微结构的传统棱镜，第三实施例与第四实施例的光学微结构20C及20D可有效提升导光板14的辉度增益达17～18%。
本发明提出一种在上棱181设置光学微结构20的棱镜组件18，第一导光单元28的第一夹角θ1的设计范围介于45度至60度之间，第二导光单元30的第二夹角θ2的设计范围介于10度至60度之间（或是实质等于60度及介于10～45度之间），视斜面301的位置变化而定。在前述多个实施例可知，第一夹角θ1的最佳实施方式为60度，第二夹角θ2的最佳实施方式为30度。再者，第三导光单元32的第三夹角θ3的设计范围介于45度至90度之间，而最佳实施方式为90度；或者第三导光单元32可另利用部分圆弧部323或半球形圆弧部323取代第三夹角。其中，上述夹角参数具有10～15%的容许误差值。
请参阅图6与图7，图6与图7分别为本发明不同实施例的棱镜组件18的部分剖视图。如图6所示，棱镜组件18的上棱181可同时设置多个光学微结构20，例如两个光学微结构20A与一个光学微结构20B。光学微结构20B位于光学微结构20A之间。光学微结构20A的特性在于可使侧边光线向中间折射靠拢，故设置在上棱181的两旁以提高棱镜组件18的光线利用效率。各光学微结构20A的内侧第二导光单元30会将光线（如附图箭头指向）向内折射，为了避免光学微结构20A与光学微结构20B交界处的亮度不均，光学微结构20B的第二导光单元30则可向外折射光线（如附图箭头指向），以改善辉度及均匀度。如图7所示，光学微结构20D设置在两个光学微结构20A之间。光学微结构20A和光学微结构20D的第二导光单元30将侧边光线向中间靠拢，光学微结构20D的第三导光单元32具有扩散光线作用，可有效均匀化穿透棱镜组件18的光线，达到遮蔽网点的功能。
综合来说，每一个光学微结构是数种导光单元的对称组合，光学微结构的材质可选择由聚酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯）、聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate,PET）、或者聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）等光学级聚合物。不同形状的导光单元提供不同的聚光和散光作用，使用者可根据不同的设计需求选择不同形状的导光单元及其组合，以形成适合的光学微结构。再者，光学微结构设置在棱镜组件的上棱，且棱镜组件较佳可设置在板体的上表面或入光侧表面。棱镜组件和板体可以一体成型，或者通过机械加工或热贴合成型方式设置在板体上。具有光学微结构的棱镜组件设置在入光侧表面时，可用来取代传统的V型导光结构与R型导光结构，解决传统导光板的侧边漏光缺陷。具有光学微结构的棱镜组件设置在上表面时，可根据导光板的实际需求进行聚光和调光，使得出光亮度更均匀柔和。因此，本发明的导光板及其背光模块具有增加亮度、遮掩瑕疵及改善亮线等光学现象的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种导光板，该导光板包括：
一板体；
一棱镜组件，该棱镜组件设置于该板体的至少一表面；以及
至少一光学微结构，该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱，该光学微结构包括：
一第一导光单元，该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质介于45度至60度之间；以及
至少二第二导光单元，该至少二第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧，各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，该第二夹角实质介于10度至60度之间。
2.如权利要求1所述的导光板，其中该棱镜组件设置于该板体的一上表面、一下表面或一入光侧表面。
3.如权利要求1所述的导光板，其中各第二导光单元的二斜面的夹角实质等于90度。
4.如权利要求3所述的导光板，其中各第二导光单元具有一长斜面及一短斜面，且该短斜面邻近该第一导光单元。
5.如权利要求1所述的导光板，其中该光学微结构还包括：
至少二第三导光单元，该至少二第三导光单元对称分设在该第一导光单元的该相对侧，且各第三导光单元位于该第一导光单元和该相对应第二导光单元之间。
6.如权利要求5所述的导光板，其中各第三导光单元的二斜面形成一第三夹角，且该第三夹角实质等于90度。
7.如权利要求5所述的导光板，其中各第三导光单元的二斜面以无转折连接方式形成一圆弧部。
8.如权利要求1所述的导光板，其中该板体为一矩形体，该棱镜组件以纵向排列、横向排列、对角线排列、直线型排列或折线型排列设置在该板体上。
9.一种背光模块，该背光模块包括：
一光源；以及
一导光板，该导光板包括
一板体，该板体具有一上表面、一下表面及一入光侧表面，该光源设置在该入光侧表面；
至少一棱镜组件，该至少一棱镜组件设置于该板体的至少一表面；以及
至少一光学微结构，该至少一光学微结构设置于该棱镜组件的上棱，该光学微结构包括：
一第一导光单元，该第一导光单元的二斜面形成一第一夹角，且该第一夹角实质介于45度至60度之间；以及
至少二第二导光单元，该至少二第二导光单元对称地分设在该第一导光单元的相对侧，各第二导光单元的一斜面与一底面形成一第二夹角，该第二夹角实质介于10度至60度之间。
10.如权利要求9所述的背光模块，其中该棱镜组件设置于该上表面、该下表面或该入光侧表面。
11.如权利要求9所述的背光模块，其中各第二导光单元的二斜面的夹角实质等于90度。
12.如权利要求11所述的背光模块，其中各第二导光单元具有一长斜面及一短斜面，且该短斜面邻近该第一导光单元。
13.如权利要求9所述的背光模块，其中该光学微结构还包括：
至少二第三导光单元，该至少二第三导光单元对称分设在该第一导光单元的该相对侧，且各第三导光单元位于该第一导光单元和该相对应第二导光单元之间。
14.如权利要求13所述的背光模块，其中各第三导光单元的二斜面形成一第三夹角，且该第三夹角实质等于90度。
15.如权利要求13所述的背光模块，其中各第三导光单元的二斜面以无转折连接方式形成一圆弧部。
16.如权利要求9所述的背光模块，其中该板体为一矩形体，该棱镜组件以纵向排列、横向排列、对角线排列、直线型排列或折线型排列设置在该板体上。
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