CN110967787B - 导光板以及背光模块 - Google Patents

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Abstract

一种导光板，具有入光面、底面、出光面、多个第一微结构以及多个第二微结构，其中底面与出光面相对，而入光面连接于底面与出光面之间，多个第一微结构外凸于底面，沿着平行于入光面的方向间隔排列设置，且分别自入光面侧朝远离入光面的预定方向延伸。多个第二微结构设置于相邻的多个第一微结构之间，各第二微结构包括多个调光块外凸于底面，且沿着预定方向排列设置，其中各第一微结构外凸于底面第一高度，各调光块外凸于底面第二高度，且第二高度小于第一高度。本发明另提出一种包括前述导光板的背光模块。本发明的导光板具有缩小水平视角并维持辉度的功能，本发明的背光模块还具有抗刮损的功能。

Description

导光板以及背光模块
技术领域
本发明是关于一种导光元件，特别是关于一种导光板以及使用此导光板的背光模块。
背景技术
现今液晶显示器已经广泛应用于各种需要显示的电子装置中。液晶显示器包括液晶显示面板及背光模块。由于液晶显示面板本身不发光，所以需借由背光模块提供背光源至液晶显示面板，以供显示影像。因此，背光模块所提供的背光源的品质，也会影响到影像品质。
背光模块的种类包括直下式背光模块及侧入式背光模块，其中侧入式背光模块因具有厚度较薄的优点，因而被广泛采用于薄型化电子装置中。侧入式背光模块包括光源及导光板，导光板用以将配置于导光板入光面的点光源或线光源所发出的光线导向导光板的出光面，借以形成面光源。一般而言，可在导光板的表面形成微结构，以控制光线的导向，并借此提高背光模块的出光效率以及光学品质。因此，背光模块的光学表现与导光板的微结构设计息息相关。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”中所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种导光板，具有缩小水平视角并维持辉度的功能。
本发明提供一种背光模块，具有缩小水平视角并维持辉度以及抗刮损的功能。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提供一种导光板。导光板具有入光面、底面、出光面、多个第一微结构以及多个第二微结构。其中底面与出光面相对，而入光面连接于底面与出光面之间，所述多个第一微结构外凸于底面，沿着平行于入光面的方向间隔排列设置，且分别自入光面侧朝远离入光面的预定方向延伸。所述多个第二微结构设置于相邻的所述多个第一微结构之间，各第二微结构包括多个调光块，外凸于底面，且沿着预定方向排列设置，其中各第一微结构外凸于底面第一高度，各调光块外凸于底面第二高度，且第二高度小于第一高度。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明另提供一种背光模块。背光模块包括前述的导光板以及一光源，配置于导光板的入光面旁。
本发明实施例的导光板因具有第一微结构，可减少导光板较大角度的出光，进而缩小水平方向视角；因具有第二微结构，可控制光线出射的角度，进而提升导光板的主要出光角度的辉度。再者，本发明实施例的导光板透过第一微结构与设置于导光板的底面侧的反射片接触，因此导光板与反射片间的接触面积小，从而防止反射片吸附于导光板以及接触摩擦所致的刮伤；本发明实施例的导光板的第一微结构与第二微结构是交互间隔设置，且第一微结构的第一高度与第二微结构的调光块的第二高度不同，因此导光板的底面侧形成有沟深，从而防止尘粒与所述反射片、微结构接触而造成刮伤。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的一实施例的导光板的立体示意图。
图2是图1中A-A线的剖视示意图。
图3是图1中B-B线的剖视示意图。
图4是光线进入第一微结构的光路示意图。
图5是本发明另一实施例的导光板的局部剖面示意图。
图6是本发明再另一实施例的导光板的局部剖面示意图。
图7是本发明再另一实施例的导光板的局部剖面示意图。
图8是本发明再另一实施例的导光板的局部剖面示意图。
图9是本发明再另一实施例的导光板的局部剖面示意图。
图10是本发明的一实施例的背光模块的侧视示意图。
图11是本发明另一实施例的背光模块的分解示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为本发明的一实施例的导光板的立体示意图。如图1所示，导光板100具有入光面110、底面120、出光面130、多个第一微结构200与多个第二微结构300，其中底面120与出光面130相对，而入光面110连接于底面120与出光面130之间。进一步参照图2，图2为图1沿A-A线的剖视示意图。上述这些第一微结构200外凸于底面120，且沿着平行入光面110的方向间隔排列设置。也就是说，若入光面110的长边方向平行x轴，所述多个第一微结构200沿着x轴间隔排列。这些第一微结构200分别自入光面110侧朝远离入光面110的预定方向D延伸。若入光面110位于x-z平面，在本实施例中，这些第一微结构200可沿着y轴而在垂直于入光面110的预定方向D延伸，但不限于此。在其他实施例中，导光板100可为双面入光的导光板100，并有分别位于相对两侧的入光面110。此时，这些第一微结构200自入光面110侧朝相对侧的入光面110延伸。此外，在一实施例中，上述这些第一微结构200外凸于底面120第一高度H1，此第一高度H1例如是符合关系式：1μm≤H1≤20μm。
进一步而言，第一微结构200包含第一导光面210以及第二导光面220沿预定方向D延伸，其中第一导光面210与底面120间夹有第一角度θ1，第二导光面220与底面120间夹有第二角度θ2，在一实施例中，第一角度θ1例如是符合关系式：90度≤θ1<135度，第二角度θ2例如是符合关系式：90度≤θ2<135度。如图4的示意，在本实施例中，从入光面110入射的光线(如光线B1)会大致沿着导光板100的延伸方向(即上述预定方向D)在导光板100内部传递。而在导光板100内部传递的大部分光线会在出光面130、底面120及/或第一微结构200之间产生一次或多次全反射。其中，当光入射第一微结构200，透过第一导光面210与第二导光面220交替反射光，从而减少导光板100整体较大角度的出光，缩小x轴方向上的水平视角。
第二微结构300设置于相邻的这些第一微结构200之间。进一步来说，第二微结构300与第一微结构200交替分布于底面120。各第二微结构300包括多个调光块3001沿着预定方向D排列设置，进一步参照图3，图3为图1沿B-B线的剖视示意图。在本实施例中，调光块3001相对于底面120外凸第二高度H2，且第二高度H2小于第一高度H1。
承上述，调光块3001包含第一斜面310以及第二斜面320，第一斜面310背向入光面110侧且相对底面120倾斜，第二斜面320则朝向入光面110侧。在调光块3001全部外凸于底面120的实施例中，第一斜面310与底面120间夹有第三角度θ3，第二斜面320与底面120间夹有第四角度θ4，在一实施例中，第三角度θ3例如是符合关系式：150度≤θ3＜180度，第四角度θ4例如是符合关系式：90度≤θ4＜180度。当光在导光板100内部传递，光(如光线B)亦会在出光面130、底面120、第一微结构200及/或第二微结构300之间产生一次或多次全反射。传递至第二微结构300的第一斜面310的光线(如光线B2)被第一斜面310反射至出光面130时，有很大机会从出光面130出射。而借由第一斜面310暨第三角度θ3的设计，则可以控制光线B2从出光面130出射的角度，进而提升导光板100的主要出光角度及辉度。进一步而言，第二微结构300可以在例如y轴上调节光线B2从出光面130出射的角度；搭配第一微结构200，则整体观之，导光板100可在x轴方向上缩小水平视角，并且沿y轴向提升导光板100的主要出光角度的辉度。在导光板100为双面入光的实施例中，亦可借由第二斜面320暨第四角度θ4的设计，控制光线B2从出光面130出射的角度。在导光板100为双面入光的实施例中，可设计θ3与θ4相等，从而来自两侧入光面110的光的出射角度相当。自导光板100出射的光线再经光学膜调整则可成正向(即大致上为z方向)出光。
第二微结构300可进一步包含第二连接面330。第二连接面330与底面120相对，且其相对两侧分别与第一斜面310以及第二斜面320连接。第二连接面330具有长度L平行预定方向D，且例如符合关系式：L≤100μm；长度L可依导光板100在预定方向D上的长度以及调光块3001的数量、长度而设计。此外，在第二微结构300的多个调光块3001中，其第二连接面330的长度L可不同。如图9所示实施例，导光板100e具有多个调光块3001，且相较之下，较远离入光面110的调光块3001的第二连接面330的长度L3较短，较靠近入光面110的调光块3001的第二连接面330的长度L1较长，长度L2则介于长度L1与长度L3之间，即L3＜L2＜L1。整体而言，如图9所示，借由缩短第二连接面330的长度，可减少相邻第一斜面310间的距离，也就是说，第一斜面310的密度随着远离入光面110而增加。由于传递至第二微结构300的第一斜面310的光线被反射至出光面130时，有很大机会从出光面130出射，因此较高密度的第一斜面310可提升光出射量。由于愈接近入光面110侧离光源越近、光量越强，反之，越远离入光面110侧则光量越弱，因此上述的第一斜面310的密度设计，亦即，第一斜面310的密度随着远离入光面110而增加，可提升出光面130的整体亮度均匀性。在另一实施例中，第二微结构300可不包含第二连接面330，而第一斜面310与第二斜面320彼此相连。
请再参照图1与图2，第一微结构200可进一步包含第一连接面230。第一连接面230与底面120相对，且其相对两侧分别与第一导光面210以及第二导光面220连接。在图2所示实施例中，第一连接面230为平面且与相对于底面120倾斜的第一导光面210、第二导光面220连接，且第一高度H1为定值，而使第一微结构200呈现为梯形柱体状。在另一实施例中，如图5所示导光板100a，第一导光面210与第二导光面220相接，而使第一微结构200a呈现为三角柱体状。所述第一高度H1并不限于为定值。在其他实施例中，第一高度H1亦可沿预定方向D呈递增或递减的变化，例如随着远离入光面110而递减，但不限于此。
在另一实施例中，如图6所示导光板100b，第一连接面230可为外凸弧面。在又另一实施例中，如图7所示导光板100c，第一连接面230可包含平面部分230a以及曲面部分230b。在此实施例中，平面部分230a位于中间，而曲面部分230b位于平面部分230a两侧，第一连接面230并以曲面部分230b与第一导光面210及第二导光面220连接。位于同一平面部分230a两侧的曲面部分230b可具有相同的曲率半径或不同的曲率半径。
在另一实施例中，如图8所示导光板100d，其第一微结构200d进一步包含多个第一导光柱2001以及多个第二导光柱2002。第一导光柱2001的高度高于第二导光柱2002的高度，且所述多个第一导光柱2001中的相邻任两者之间设置有这些第二导光柱2002的其中至少一者。当导光板100d下方设置反射片，导光板100d与反射片间能有更少的接触面积。
本发明还包含背光模块。如图10所示实施例，背光模块10包含前述的导光板100以及光源20，惟导光板100亦可依需求以导光板100a～100e任一替换之。光源20设置于导光板100的入光面110侧，可为发光二极体光源，但不限于此。在本实施中，背光模块10可还包括设置于导光板100的出光面130上的光学膜41。光学膜可为增亮膜、扩散片等任何可提升光利用率、均匀化面光源、或调整出光角度的膜片或其组合。此外，背光模块10可还包括设置于导光板100的底面120的反射片42。
在一实施例中，上述的光学膜41可为增亮膜，例如为逆棱镜片，反射片42例如为高反射率反射片(Enhanced Specular Reflector；ESR)，然不限于此。在一具体实施例中，配合光学膜41，第二微结构300可设计为第三角度θ3等于或接近177度，第四角度θ4介于90度与180度间，且可进一步限定为135度，光线从导光板100出光后再经由光学膜41调整成正向(即大致上为z方向)出光。另一方面，第一微结构200可设计为90度≤θ1<135度，90度≤θ2<135度。
下表提供本发明实施例在θ3＝177度且θ4＝135度之的设计下的效果数据。在θ1＝θ2＝90度的实施例中，将背光模块10的辉度增益设为1；在未设置第一微结构200的实施例中，背光模块10的辉度增益为1.05；在θ1＝θ2＝105度的实施例中，背光模块10的辉度增益为1.04；在θ1＝θ2＝135度的实施例中，背光模块10的辉度增益为0.65。此外，表中的“FWHM”是指最大辉度的一半所对应的视角，其中“x”是指x轴方向，“y”是指y轴方向。相较于未设置第一微结构200的实施例，在θ1＝θ2＝105度的实施例中，x轴方向上的水平视角从38.5度缩小为31.5度，缩小水平视角的效果良好，且辉度增益仍可维持在1.04；在θ1＝θ2＝90度的实施例中，x轴方向上的水平视角更缩小至30.7度，缩小水平视角的效果良好，辉度增益也仍可维持在1；而在θ1＝θ2＝135度的实施例中，x轴方向上的水平视角从38.5度增加为39度，无法达到缩小水平视角的效果，且辉度增益明显下降至0.65。
Figure BDA0001814899780000071
从上表的效果比较可知，透过本发明实施例的导光板100，特别是其中的设计为90度≤θ1<135度且90度≤θ2<135度的第一微结构200与设计为150度≤θ3＜180度且90度≤θ4＜180度的第二微结构300，可一方面维持理想的辉度，并达到调节光线出射角度以及缩小水平视角的效果。
在另一实施例中，如图11所示，背光模块10a的光学膜41a可包括第一棱镜片411与第二棱镜片412，其中第一棱镜片411的棱镜结构垂直于第二棱镜片412的棱镜结构。在此实施例中，第二微结构300可对应设计为第三角度θ3为155度～161度，第四角度θ4介于90度与180度间。此外，在又一实施例中，光学膜41a除了可包括第一棱镜片411与第二棱镜片412，可于第一棱镜片411下方及/或于第二棱镜片412上方再设置扩散片，但本发明不以此为限。
在如图10与图11所示实施例中，由于反射片42与导光板100间仅与第一微结构200接触，且第一微结构200为间隔设置，因此导光板100与反射片42间接触面积小，且能防止反射片42吸附以及接触摩擦所致的刮伤。在其他实施例中，还可采用导光板100d而再缩小所述接触面积。还由于第一微结构200设计为1μm≤H1≤20μm的第一高度，因此相邻第一微结构200间的y轴向沟具有足够的深度，若有尘粒存在于反射片42与导光板100之间，该足够的深度可容许尘粒在其所形成的空间中移动，从而降低尘粒直接接触反射片42或导光板100而刮伤反射片42或导光板100的机率。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利覆盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明
10、10a：背光模块
100、100a、100b、100c、100d、100e：导光板
110：入光面
120：底面
130：出光面
200、200a、200b、200c、200d：第一微结构
2001：第一导光柱
2002：第二导光柱
210：第一导光面
220：第二导光面
230：第一连接面
230a：平面部分
230b：曲面部分
300：第二微结构
3001：调光块
310：第一斜面
320：第二斜面
330：第二连接面
B、B2：光线
D：预定方向
H1：第一高度
H2：第二高度
L、L1、L2、L3：长度
θ1：第一角度
θ2：第二角度
θ3：第三角度
θ4：第四角度
20：光源
41、41a：光学膜
411：第一棱镜片
412：第二棱镜片
42：反射片
A-A、B-B：线。

Claims (8)

1.一种导光板，其特征在于，具有入光面、底面、出光面、多个第一微结构以及多个第二微结构，所述底面与所述出光面相对，而所述入光面连接于所述底面与所述出光面之间，其中：
所述多个第一微结构外凸于所述底面，沿着平行于所述入光面的方向间隔排列设置，且分别自所述入光面侧朝远离所述入光面的一预定方向延伸；以及
所述多个第二微结构设置于相邻的所述多个第一微结构之间，各所述第二微结构包括多个调光块，外凸于所述底面，且沿着所述预定方向排列设置，其中各所述第一微结构外凸于所述底面第一高度，各所述调光块外凸于所述底面第二高度，且所述第二高度小于所述第一高度，其中：
各所述调光块包含第一斜面以及第二斜面，所述第一斜面背向所述入光面侧且相对所述底面倾斜，所述第二斜面朝向所述入光面侧，各所述调光块进一步包含与所述底面相对的第二连接面，所述第二连接面的相对两侧分别与所述第一斜面以及所述第二斜面连接，所述第二连接面具有一长度平行所述预定方向，且在同一所述第二微结构中，较远离所述入光面的所述调光块的所述第二连接面的所述长度较短，
各所述调光块的所述第一斜面直接连接相邻所述调光块的所述第二斜面，
各所述第一微结构包含第一导光面以及第二导光面沿所述预定方向延伸，且所述第一导光面与所述底面间夹有第一角度θ1，所述第二导光面与所述底面间夹有第二角度θ2，90度≤θ1<135度，90度≤θ2<135度，并且其中：
所述第一斜面与所述底面间夹有第三角度θ3，所述第二斜面与所述底面间夹有第四角度θ4，150度≤θ3＜180度，90度≤θ4＜180度。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，各所述第一微结构进一步包含第一连接面，与所述底面相对，且所述第一连接面的相对两侧分别与所述第一导光面以及所述第二导光面连接。
3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第一连接面为外凸弧面。
4.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第一连接面进一步包含平面部分以及曲面部分，且所述第一连接面以所述曲面部分与所述第一导光面以及所述第二导光面连接。
5.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第二连接面具有一长度平行所述预定方向，且所述长度≤100μm。
6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述多个第一微结构进一步包含多个第一导光柱以及多个第二导光柱，所述多个第一导光柱的高度高于所述多个第二导光柱的高度，且所述多个第一导光柱的其中相邻任两者之间设置有所述多个第二导光柱的其中至少一者。
7.一种背光模块，其特征在于，包括导光板以及光源，其中：
所述导光板具有入光面、底面、出光面、多个第一微结构以及多个第二微结构，所述底面与所述出光面相对，而所述入光面连接于所述底面与所述出光面之间，其中：
所述多个第一微结构外凸于所述底面，沿着平行于所述入光面的方向间隔排列设置，且分别自所述入光面侧朝远离所述入光面的一预定方向延伸；以及
所述多个第二微结构设置于相邻的所述多个第一微结构之间，各所述第二微结构包括多个调光块，外凸于所述底面，且沿着所述预定方向排列设置，其中各所述第一微结构外凸于所述底面第一高度，各所述调光块外凸于所述底面第二高度，且所述第二高度小于所述第一高度，其中，各所述调光块包含第一斜面以及第二斜面，所述第一斜面背向所述入光面侧且相对所述底面倾斜，所述第二斜面朝向所述入光面侧，各所述调光块进一步包含与所述底面相对的第二连接面，所述第二连接面的相对两侧分别与所述第一斜面以及所述第二斜面连接，所述第二连接面具有一长度平行所述预定方向，且在同一所述第二微结构中，较远离所述入光面的所述调光块的所述第二连接面的所述长度较短，并且其中，各所述调光块的所述第一斜面直接连接相邻所述调光块的所述第二斜面；以及
所述光源配置于所述导光板的所述入光面旁，
其中，各所述第一微结构包含第一导光面以及第二导光面沿所述预定方向延伸，且所述第一导光面与所述底面间夹有第一角度θ1，所述第二导光面与所述底面间夹有第二角度θ2，90度≤θ1<135度，90度≤θ2<135度，并且其中：
所述第一斜面与所述底面间夹有第三角度θ3，所述第二斜面与所述底面间夹有第四角度θ4，150度≤θ3＜180度，90度≤θ4＜180度。
8.如权利要求7所述的背光模块，其特征在于，还包括至少一个光学膜，配置于所述导光板的所述出光面上。
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