CN111198415A

CN111198415A - 导光板与背光模块

Info

Publication number: CN111198415A
Application number: CN201811364654.7A
Authority: CN
Inventors: 邱文彦
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Coretronic Corp
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: TWI664477B; TW202020521A; CN111198415B

Abstract

一种导光板与背光模块。导光板具有第一区域与第二区域，且包括板体、多个第一条状微结构、多个棱镜状微结构以及多个散光微结构。板体具有彼此相对的第一表面与第二表面以及第一侧表面，且第一区域较第二区域更邻近于第一侧表面。第一条状微结构形成于第一表面，并位于第一区域中。第一条状微结构沿着平行于第一侧表面的第一方向延伸。棱镜状微结构凹入于第二表面并位于第二区域中。各棱镜状微结构具有朝向第一侧表面的第一斜面。散光微结构凹入于第二表面并位于第一区域中。背光模块包括上述导光板。本发明的导光板与背光模块具有良好的光学表现。

Description

导光板与背光模块

技术领域

本发明是有关于一种导光板与背光模块，且特别是有关于一种具有准直微结构(Collimation Microstructure)的导光板与背光模块。

背景技术

目前的电子装置多利用平面显示模块进行画面的显示，其中又以液晶显示模块的技术较为纯熟且普及化。然而，由于液晶显示模块的显示面板本身无法发光，故在显示面板下方具有背光模块以提供显示画面所需光线。背光模块主要可分为侧光式背光模块及直下式背光模块。侧光式背光模块是利用导光板将配置于导光板入光侧面的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光学微结构，以提高导光板的出光均匀度及亮度，并借此提高背光模块的出光效率以及光学品质。

并且，现有一种具有准直微结构的导光板，由于其上的准直微结构平滑且迎光面角夹角小，光线需要经过多次入射到准直微结构，进而渐渐达到可折射出导光板上表面的入射角，才自导光板出光。然而，此种导光板由于光线需要多次经过准直微结构后才会自导光板出光，因此越靠近导光板的入光侧，所能出光的光线越少，而于导光板的入光侧形成一暗带区域，进而导致导光板所提供的面光源不均匀。并且，此种导光板也不易消除因于导光板的入光面旁排列的多个发光二极管所造成的多个亮区与暗区的热点(hot spot)现象。

“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”段落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。在“背景技术”段落所揭露的内容，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，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，具有良好的光学表现。

本发明提供一种背光模块，具有良好的光学表现。

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，本发明的一实施例提出一种导光板。导光板具有一第一区域与一第二区域，且包括一板体、多个第一条状微结构、多个棱镜状微结构以及多个散光微结构。板体具有一第一表面、一第二表面以及一第一侧表面，第一表面与第二表面彼此相对，第一侧表面连接第一表面与第二表面，且导光板的第一区域较第二区域更邻近于第一侧表面。第一条状微结构形成于板体的第一表面，并位于第一区域中。第一条状微结构沿着一第一方向延伸，并沿着一第二方向排列，第一方向平行于第一侧表面，第二方向垂直于第一方向。棱镜状微结构形成于板体的第二表面，并位于第二区域中。各棱镜状微结构凹入第二表面，并具有一第一斜面与一第二斜面，且这些棱镜状微结构的这些第一斜面朝向第一侧表面。散光微结构形成于板体的第二表面，并位于第一区域中。各散光微结构凹入第二表面，并具有一第一结构面与一第二结构面，这些散光微结构的这些第一结构面朝向第一侧表面，且这些第一结构面为曲面，这些第二结构面朝向这些棱镜状微结构的这些第一斜面。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种背光模块。背光模块包括一前述的导光板以及一光源。光源位于导光板的第一侧表面旁，其中光源用于提供一光束，光束经由第一侧表面进入导光板，且借由这些第一条状微结构与这些棱镜状微结构的这些第一斜面而改变行进方向，进而自第一表面离开导光板。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，背光模块与导光板借由第一条状微结构与散光微结构的配置，能达到良好的光学表现。并且，背光模块能借此消除入光侧的暗带区域以及交错的亮区与暗区的热点(hotspot)现象，进而提供具有良好光学品质的均匀面光源。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是本发明一实施例的一种背光模块的架构示意图。

图1B是图1A的导光板沿A-A线的剖视示意图。

图2A与图2B是图1A的不同的第一条状微结构的剖视示意图。

图3是图1A的背光模块的光路示意图。

图4A是图1A的多个散光微结构的架构示意图。

图4B至图4E是图4A的散光微结构的结构示意图。

图4F是通过图1A的散光微结构的光路示意图。

图5A与图5B是光线进入各种比较例的导光板时的光形分布图。

图5C是光线进入图1A的导光板时的光形分布图。

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳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1A是本发明一实施例的一种背光模块的架构示意图。图1B是图1A的导光板沿A-A线的剖视示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的背光模块200包括一导光板100以及一光源210。举例而言，在本实施例中，光源210可为包含多个发光二极管(light emittingdiode，LED)元件或其它种类之发光元件的光条，而用于提供光束。

具体而言，如图1A与图1B所示，在本实施例中，导光板100具有一第一区域R1与一第二区域R2，且包括一板体110、多个第一条状微结构120、多个第二条状微结构130、多个棱镜状微结构140以及多个散光微结构150。板体110具有一第一表面S1、一第二表面S2以及一第一侧表面SL1，第一表面S1与第二表面S2彼此相对，第一侧表面SL1连接第一表面S1与第二表面S2，且导光板100的第一区域R1较第二区域R2更邻近于第一侧表面SL1。

更具体而言，如图1A与图1B所示，在本实施例中，第一条状微结构120与第二条状微结构130形成于板体110的第一表面S1，且第一条状微结构120位于第一区域R1中，第二条状微结构130位于第二区域R2中。另一方面，如图1A与图1B所示，在本实施例中，棱镜状微结构140与散光微结构150形成于板体110的第二表面S2，且棱镜状微结构140位于第二区域R2中，而散光微结构150位于第一区域R1中。

进一步而言，如图1A所示，在本实施例中，第一条状微结构120沿着一第一方向D1延伸，并沿着一第二方向D2排列，第二条状微结构130沿着第二方向D2延伸，并沿着第一方向D1排列。如图1A所示，在本实施例中，第一方向D1平行于第一侧表面SL1，第二方向D2平行于第一侧表面SL1的法线方向。换言之，第二方向D2垂直于第一方向D1。为了便于描述背光模块200中各元件或结构的方向，以下定义一直角坐标系，其中x轴实质上平行于第一方向D1，y轴实质上垂直于导光板100的板体110的第一表面S1，而z轴实质上平行于第二方向D2，而垂直于x轴与y轴，但直角坐标系仅是参考附图的坐标。因此，使用的坐标用语是用来说明并非用来限制本发明。

此外，如图1A与图1B所示，在本实施例中，导光板100的第一区域R1在第二方向D2上具有一第一长度L1，第一长度L1大于等于3毫米且小于等于5毫米。应注意的是，此处的数值范围皆仅是作为例示说明之用，其并非用以限定本发明。

以下将搭配图2A至图3，对第一条状微结构120与棱镜状微结构140的细部结构以及相对配置关系进行进一步地解说。

图2A与图2B是图1A的不同的第一条状微结构的剖视示意图。图3是图1A的背光模块的光路示意图。具体而言，如图2A与图3所示，在本实施例中，各第一条状微结构120自第一表面S 1凸出，并具有一第一条状斜面ST1与一第二条状斜面ST2。这些第一条状微结构120的这些第一条状斜面ST1朝向第一侧表面SL1，这些第二条状斜面ST2朝向第二区域R2。进一步而言，如图2A与图3所示，在本实施例中，相邻的其中一第一条状微结构120的第一条状斜面ST1与另一第一条状微结构120的第二条状斜面ST2并不相连，且相邻的第一条状微结构120之间具有一间距P，但本发明不局限于此。在另一实施例中(如图2B所示)，相邻的其中一第一条状微结构120的第一条状斜面ST1亦可与另一第一条状微结构120的第二条状斜面ST2相连，此时，第一条状微结构120的顶部可选择性地形成一连接面LS，连接面LS连接第一条状斜面ST1与第二条状斜面ST2，且具有一宽度W，此宽度W的大小与图2A的实施例所示的间距P具有相同的范围。

换言之，这些第一条状微结构120可形成多个单位条状微结构，且各单位条状微结构之间具有间隔，这些间隔能以单一条状微结构中的梯形的顶面(即连接面LS)的宽度W的形式出现，亦能以两条第一状微结构间的间距P的形式出现。并且，如图2A与图2B所示，在本实施例中，这些单位条状微结构具有一单位长度UL以及一单位深度D。举例而言，在本实施例中，单位长度UL的尺寸范围大于等于35微米，且小于等于350微米；单位深度D的尺寸范围大于等于3微米，且小于等于12微米；间隔(即间距P或宽度W)的尺寸范围小于等于50微米。应注意的是，此处的数值范围皆仅是作为例示说明之用，其并非用以限定本发明。

另一方面，如图1A与图3所示，在本实施例中，各棱镜状微结构140凹入第二表面S2，并具有一第一斜面TS1与一第二斜面TS2，且这些棱镜状微结构140的这些第一斜面TS1朝向第一侧表面SL1。进一步而言，如图1A与图3所示，在本实施例中，这些棱镜状微结构140与各第二条状微结构130相对应，且呈阵列排列。举例而言，在本实施例中，一条第二条状微结构130在第二表面S2上的正投影会对应一列棱镜状微结构140的位置，但由于各第二条状微结构130的宽度与各棱镜状微结构140的宽度不一定相同，因此第二条状微结构130在第二表面S2上的正投影不会完全与棱镜状微结构140的位置相叠。换言之，这些棱镜状微结构140位于第二条状微结构130的正下方，但本发明不局限于此。在另一未绘示的实施例中，这些棱镜状微结构140亦可呈乱数排列。

进一步而言，如图3所示，在本实施例中，各第一条状微结构120的第二条状斜面ST2与第一表面S1之间具有一第一夹角θ1，各棱镜状微结构140的第一斜面TS1与第二表面S2之间具有一第二夹角θ2，且第一夹角θ1大于第二夹角θ2的补角。举例而言，在本实施例中，第一夹角θ1的角度大于等于2度且小于等于5度，且第二夹角θ2的补角的角度大于等于2度且小于等于7度。各第一条状微结构120的第一条状斜面ST1与第一表面S1之间具有一第三夹角θ3，且第三夹角θ3的角度大于等于45度且小于等于90度。

如此，如图3所示，在本实施例中，光源210位于导光板100的第一侧表面SL1旁，光源210提供的光束L经由第一侧表面SL1进入导光板100。换言之，在本实施例中，第一侧表面SL1为导光板100的入光面。并且，如图3所示，在本实施例中，光束L能借由这些第一条状微结构120与这些棱镜状微结构140的这些第一斜面TS1而改变行进方向，进而自第一表面S1离开导光板100。进一步而言，如图3所示，在本实施例中，借由导光板100的第一条状微结构120的配置，光束L可在接近第一侧表面SL1侧的第一区域R1时，就使部分光线可提前在位于第一区域R1中或其邻近处的第一表面S1出光。如此，即可消除导光板100的入光侧所形成的暗带区域的现象，进而提供均匀的面光源。

此外，如图3所示，在本实施例中，背光模块200还包括一光学元件220，举例而言，光学元件220可为一逆棱镜。在本实施例中，光学元件220上具有多个逆棱镜微结构PMS，此种逆棱镜微结构PMS设计会允许光束L以具有较小的出射角度从逆棱镜射出，以达到光线准直化的效果。

另一方面，在本实施例中，亦可借由导光板100的散光微结构150的配置，来消除光源210在导光板100的第一侧表面SL1侧所可能造成的多个亮区与暗区的热点(hot spot)现象。以下将搭配图4A至图4F，进行进一步地解说。

图4A是图1A的多个散光微结构的架构示意图。图4B至图4E是图4A的散光微结构的结构示意图。图4F是通过图1A的散光微结构的光路示意图。如图4A所示，在本实施例中，各散光微结构150凹入第二表面S2，并呈阵列排列。更详细而言，如图4A至图4E所示，在本实施例中，散光微结构150具有一第一结构面SS1与一第二结构面SS2，这些散光微结构150的这些第一结构面SS1朝向第一侧表面SL1，且这些第一结构面SS1为曲面。另一方面，在本实施例中，这些第二结构面SS2朝向这些棱镜状微结构140的这些第一斜面TS1，且第二结构面SS2为平面，但本发明不局限于此。在另一实施例中，第二结构面SS2亦可包含曲面，换言之，第二结构面SS2可为平面或曲面，本发明皆不局限于此。

此外，如图4B与图4C所示，在本实施例中，第一结构面SS1与第二结构面SS2由一转角CR连接，且此转角CR为一R角结构。并且，如图4D所示，在本实施例中，第一结构面SS1与第二结构面SS2的相交曲线为圆弧线或椭圆曲线。此外，如图4B所示，在本实施例中，第一结构面SS1在平行第二方向D2的一剖面中具有一轮廓线CL，且轮廓线CL为圆弧线或椭圆曲线。

进一步而言，如图4A与图4F所示，在本实施例中，散光微结构150朝向第一侧表面SL1(即入光面)的第一结构面SS1为曲面，因此有利于使入射散光微结构150的光束L发散。如此，如图4F所示，在本实施例中，光源210提供的光束L能以各种不同角度被反射到第一区域R1中，而达到扩散光线效果，进而消除光源210在导光板100的第一侧表面SL1侧所可能造成的多个亮区与暗区的热点(hot spot)现象。

图5A与图5B是光线进入各种比较例的导光板时的光形分布图。图5C是光线进入图1A的导光板时的光形分布图。请参照图5A与图5B，在图5A的实施例中，其所采用的导光板500A与图1A的导光板100类似，但缺乏第一条状微结构的配置，在图5B的实施例中，其所采用的导光板500B亦与图1A的导光板类似，但缺乏散光微结构的配置。如此，如图5A所示，导光板500A与其形成的背光模块在入光侧会出现明显的暗带区域。另一方面，如图5B所示，导光板500B与其形成的背光模块在入光侧则会出现明显的多个交错的亮区与暗区的热点(hot spot)现象。相对于此，如图5C所示，在本实施例中，采用了导光板100的背光模块200则可借由第一条状微结构与散光微结构的配置，来消除入光侧的暗带区域以及交错的亮区与暗区的热点(hot spot)现象，进而提供均匀的面光源。请注意，图5A、图5B及图5C中的导光板500A、500B、100以局部呈现。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，背光模块与导光板借由第一条状微结构与散光微结构的配置，能达到良好的光学表现。并且，背光模块能借此消除入光侧的暗带区域以及交错的亮区与暗区的热点(hotspot)现象，进而提供具有良好光学品质的均匀面光源。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。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之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之权利范围。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：

100：导光板

110：板体

120：第一条状微结构

130：第二条状微结构

140：棱镜状微结构

150：散光微结构

200：背光模块

210：光源

220：光学元件

A-A：线

CL：轮廓线

CR：转角

D：单位深度

D1：第一方向

D2：第二方向

L：光束

L1、UL：长度

LS：连接面

P：间距

PMS：逆棱镜微结构

R1：第一区域

R2：第二区域

S1：第一表面

S2：第二表面

SL1：第一侧表面

SS1：第一结构面

SS2：第二结构面

ST1：第一条状斜面

ST2：第二条状斜面

TS1：第一斜面

TS2：第二斜面

W：宽度

x、y、z：轴

θ1：第一夹角

θ2：第二夹角

θ3：第三夹角。

Claims

1.一种导光板，其特征在于，具有第一区域与第二区域，所述导光板包括板体、多个第一条状微结构、多个棱镜状微结构以及多个散光微结构，其中：

所述板体具有第一表面、第二表面以及第一侧表面，所述第一表面与所述第二表面彼此相对，所述第一侧表面连接所述第一表面与所述第二表面，且所述导光板的所述第一区域较所述第二区域更邻近于所述第一侧表面；

所述多个第一条状微结构形成于所述板体的所述第一表面，并位于所述第一区域中，其中所述多个第一条状微结构沿着第一方向延伸，并沿着第二方向排列，所述第一方向平行于所述第一侧表面，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述多个棱镜状微结构形成于所述板体的所述第二表面，并位于所述第二区域中，其中各所述棱镜状微结构凹入所述第二表面，并具有第一斜面与第二斜面，且所述多个棱镜状微结构的所述多个第一斜面朝向所述第一侧表面；以及

所述多个散光微结构形成于所述板体的所述第二表面，并位于所述第一区域中，其中各所述散光微结构凹入所述第二表面，并具有第一结构面与第二结构面，所述多个散光微结构的所述多个第一结构面朝向所述第一侧表面，且所述多个第一结构面为曲面，所述多个第二结构面朝向所述多个棱镜状微结构的所述多个第一斜面。

2.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，各所述第一条状微结构自所述第一表面凸出，并具有第一条状斜面与第二条状斜面，所述多个第一条状微结构的所述多个第一条状斜面朝向所述第一侧表面，所述多个第二条状斜面朝向所述第二区域，各所述第一条状微结构的所述第二条状斜面与所述第一表面之间具有第一夹角，各所述棱镜状微结构的所述第一斜面与所述第二表面之间具有第二夹角，且所述第一夹角大于所述第二夹角的补角。

3.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，各所述第一条状微结构自所述第一表面凸出，并具有第一条状斜面与第二条状斜面，所述多个第一条状微结构的所述多个第一条状斜面朝向所述第一侧表面，所述多个第二条状斜面朝向所述第二区域，各所述第一条状微结构的所述第二条状斜面与所述第一表面之间具有第一夹角，各所述棱镜状微结构的所述第一斜面与所述第二表面之间具有第二夹角，所述第一夹角的角度大于等于2度且小于等于5度，且所述第二夹角的补角的角度大于等于2度且小于等于7度。

4.如权利要求第2项所述的导光板，其特征在于，各所述第一条状微结构的所述第一条状斜面与所述第一表面之间具有第三夹角，且所述第三夹角的角度大于等于45度且小于等于90度。

5.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，所述第一区域在所述第二方向上具有第一长度，所述第一长度大于等于3毫米且小于等于5毫米。

6.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，所述第一结构面与所述第二结构面的相交曲线为圆弧线或椭圆曲线。

7.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，所述第一结构面在平行所述第二方向的一剖面中具有轮廓线，且所述轮廓线为圆弧线或椭圆曲线。

8.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，还包括：

多个第二条状微结构，形成于所述板体的所述第一表面，并位于所述第二区域中，其中所述多个第二条状微结构沿着所述第二方向延伸，并沿着所述第一方向排列。

9.如权利要求第8项所述的导光板，其特征在于，所述多个棱镜状微结构与各所述第二条状微结构相对应，且呈阵列排列。

10.如权利要求第1项所述的导光板，其特征在于，所述多个散光微结构呈阵列排列。

11.一种背光模块，其特征在于，包括导光板以及光源，其中：

所述导光板具有第一区域与第二区域，所述导光板包括板体、多个第一条状微结构、多个棱镜状微结构以及多个散光微结构，其中：

所述多个散光微结构形成于所述板体的所述第二表面，并位于所述第一区域中，其中各所述散光微结构凹入所述第二表面，并具有第一结构面与第二结构面，所述多个散光微结构的所述多个第一结构面朝向所述第一侧表面，且所述多个第一结构面为曲面，所述多个第二结构面朝向所述多个棱镜状微结构的所述多个第一斜面；以及

所述光源位于所述导光板的所述第一侧表面旁，其中所述光源用于提供光束，所述光束经由所述第一侧表面进入所述导光板，且借由所述多个第一条状微结构与所述多个棱镜状微结构的所述多个第一斜面而改变行进方向，进而自所述第一表面离开所述导光板。

12.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，各所述第一条状微结构自所述第一表面凸出，并具有第一条状斜面与第二条状斜面，所述多个第一条状微结构的所述多个第一条状斜面朝向所述第一侧表面，所述多个第二条状斜面朝向所述第二区域，各所述第一条状微结构的所述第二条状斜面与所述第一表面之间具有第一夹角，各所述棱镜状微结构的所述第一斜面与所述第二表面之间具有第二夹角，且所述第一夹角大于所述第二夹角的补角。

13.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，各所述第一条状微结构自所述第一表面凸出，并具有第一条状斜面与第二条状斜面，所述多个第一条状微结构的所述多个第一条状斜面朝向所述第一侧表面，所述多个第二条状斜面朝向所述第二区域，各所述第一条状微结构的所述第二条状斜面与所述第一表面之间具有第一夹角，各所述棱镜状微结构的所述第一斜面与所述第二表面之间具有第二夹角，所述第一夹角的角度大于等于2度且小于等于5度，且所述第二夹角的补角的角度大于等于2度且小于等于7度。

14.如权利要求第12项所述的背光模块，其特征在于，各所述第一条状微结构的所述第一条状斜面与所述第一表面之间具有第三夹角，且所述第三夹角的角度大于等于45度且小于等于90度。

15.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，所述第一区域在所述第二方向上具有第一长度，所述第一长度大于等于3毫米且小于等于5毫米。

16.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，所述第一结构面与所述第二结构面的相交曲线为圆弧线或椭圆曲线。

17.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，所述第一结构面在平行所述第二方向的一剖面中具有轮廓线，且所述轮廓线为圆弧线或椭圆曲线。

18.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，还包括：

19.如权利要求第18项所述的背光模块，其特征在于，所述多个棱镜状微结构与各所述第二条状微结构相对应，且呈阵列排列。

20.如权利要求第11项所述的背光模块，其特征在于，所述多个散光微结构呈阵列排列。