CN1837927A - 导光板及其应用的背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导光板(light guide plate，LGP)，应用于一背光模块中。导光板包括一第一表面和相对第一表面的一第二表面。第二表面具有多个光学结构，且每一光学结构包括：一凸部(projecting portion)；一凹部(grooving portion)，和凸部连接；以及一平坦部(flat portion)，其一端和凹部连接。其中，该些光学结构的长度(pitch)不完全相同。

Description

导光板及其应用的背光模块

技术领域

本发明涉及一种导光板及其应用的背光模块，特别是涉及一种可有效提高液晶显示装置的小视角范围内亮度的导光板及其应用的背光模块。

背景技术

可以产生丰富亮丽图形的液晶显示装置，由于具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，因此被广泛地应用在笔记型计算机、个人数字助理等携带式信息产品上，甚至逐渐取代了传统应用在桌上型计算机的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器。

液晶显示装置主要由一显示单元、一背光模块和一具有框架的壳体组装而成。显示单元包括一显示面板，可处理数据信号的电路板和支撑用的薄膜封装(Tape Carrier Package，TCP)等。背光模块则位于显示单元下方，用以提供均匀的光源给液晶显示装置的显示单元。根据光源的提供方式，又可分为侧光式背光模块或直下式背光模块。以侧光式背光模块来说，线光源或点光源设置在导光板及扩散膜等膜片的侧边，而借着导光板及扩散膜等光学膜片提高光的均匀性及发光效率。

图1绘示一种传统背光模块的示意图。背光模块1包括：一光源11、一导光板13、一反射片15和复数张光学薄膜17。其中，产生光线的光源11位于导光板13的侧边，并有一屏蔽19保护光源11。一般光源为一冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent lamp，CCFL)，架设于灯管座(未显示)上，灯管线(未显示)则自灯管座延伸出来与一连接器电连接。

导光板(light guide plate)13，用以改变光之路径。因此自光源11所散发的光线可经过导光板13的引导而到达显示面板(未显示)。传统的背光模块1中，由于光源11出光进入导光板13时会因折射现象，故光源发光角度会变得狭窄，因此在导光板13的入光侧形成V型结构(V-Cut)131，以使光源出光范围变得宽广。导光板13下方的反射片(reflecting sheet)15，则是用来反射漏出导光板13外的光线，以提高光线的反射效率。

导光板13上方的多张光学薄膜(optical sheet)17，是用来对光线作进一步的处理，例如聚光、扩散或柔和等作用。对具V型结构131的导光板13来说，光学薄膜17包括一棱镜片(prism sheet)171和扩散片(diffusion sheet)173。扩散片173可以一或多张。有了光学薄膜17，可以将出光范围变得宽广(光源经过V型结构131的导光板13)的光线集中至正视角方向。然而，也由于光学薄膜17的存在，使得背光模块1的整体亮度均匀性难以控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导光板及其应用的背光模块，利用在导光板上形成特殊的光学结构设计，以提高背光模块整体的光学亮度，特别是小视角范围内的光学亮度。

根据本发明的目的，提出一种导光板(light guide plate，LGP)，应用于一背光模块中。导光板包括一第一表面和相对第一表面的一第二表面。第二表面具有多个光学结构，且每一光学结构包括：一凸部(projecting portion)；一凹部(grooving portion)，和凸部连接；以及一平坦部(flat portion)，其一端和凹部连接。其中，该些光学结构的长度(pitch)不完全相同。

根据本发明的目的，再提出一种背光模块，应用于一液晶显示装置中，背光模块至少包括一导光板(LGP)、一光源(light source)，设置于导光板的侧面；及一光学片，位于导光板的上方处。导光板包括第一表面和相对第一表面的第二表面。第二表面具有多个光学结构，且每一光学结构包括：一凸部(projecting portion)；一凹部(grooving portion)，和凸部连接；以及一平坦部(flatportion)，其一端和凹部连接。其中，该些光学结构的长度(pitch)是不完全相同。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种传统背光模块的示意图；

图2A、图2B为本发明一较佳实施例的第一型导光板的剖面示意图和立体图；

图3为表一中光学结构的长度与位置的关系图；

图4为本发明一较佳实施例的第二型导光板的剖面示意图；

图5为本发明一较佳实施例的第三型导光板的剖面示意图；

图6为本发明一较佳实施例的背光模块的示意图。

图式标号说明

1、6：背光模块

11、61：光源

2、13、63：导光板

1 3 1：V型结构

21、631：第一表面

22、632：第二表面

231、241、251：凸部

233、243、253：凹部

235、245、255：平坦部

15、65：反射片

17、67：光学薄膜

171、671：棱镜片

6712：下表面

6714：沟槽

173、673：扩散片

19、69：屏蔽

P1、P2、P3：光学结构的长度

Ap：凸部的底面最大宽度

Ag：凹部的最大开口宽度

Af：平坦部的宽度

hp：凸部的高度

Dg：凹部的深度

具体实施方式

本发明提出一种导光板，应用在液晶显示装置的背光模块，主要是在导光板上形成特殊的光学结构设计(或称渐变式棱镜结构设计)，以提高背光模块整体的光学亮度，特别是小视角范围内的光学亮度。以下是以一较佳实施例做本发明的详细说明，然而，此实施例并不会限缩本发明要保护的范围。另外，图标中省略不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。

请参照图2A、图2B，其绘示依照本发明一较佳实施例的第一型导光板的剖面示意图和立体图。如图2A所示，导光板(light guide plate，LGP)2包括一第一表面21和相对第一表面21之一第二表面22。第二表面22具有多个光学结构(未标示)，且每一光学结构包括：一凸部(projecting portion)231；一凹部(grooving portion)233，和凸部231连接；以及一平坦部(flat portion)235，其一端和凹部233连接，另一端和邻接的另一个光学结构的凸部241连接。另外，在此实施例中，以平坦部235平行于第一表面21，且凸部的高度(height)hp大于凹部的深度(depth)Dg作说明。

每一光学结构的长度(pitch，P)由凸部的底面最大宽度、凹部的最大开口宽度和平坦部的宽度决定。以图2A中第3个光学结构为例，长度P3为凸部25 1的底面最大宽度Ap、凹部253的最大开口宽度Ag和平坦部255的宽度Af的总和(简记为P3＝Ap+Ag+Af)。在导光板2上的该些光学结构其长度(pitch)是不完全相同，即P1≠P2或P1≠P3或P2≠P3。

以下是以光学结构的长度形成一周期变化作说明。表一中揭露较佳实施例的一种长度周期变化。图3为表一中光学结构的长度与位置的关系图。其中：

(1)导光板上共形成20组光学结构；

(2)第1组和第20组光学结构分别在导光板的最外侧两端；

(3)位于导光板最外侧的光学结构长度(即第1组和第20组的长度0.0797mm)大于位于导光板中心的光学结构之长度(即第10组和第11组的长度0.0533mm)；

(4)光学结构的长度自导光板最外侧往中心方向递减；亦即光学结构的长度以第1组(0.0797mm)为最长，第2组(0.0784mm)略减，直至第10组(0.0533mm)为最小。

表一

组别	长度(mm)	组别	长度(mm)
				1	0.0797	11	0.0533
2	0.0784	12	0.0544
				3	0.0756	13	0.0566
4	0.0719	14	0.0597
				5	0.0677	15	0.0635
6	0.0635	16	0.0677
				7	0.0597	17	0.0719
8	0.0566	18	0.0756
				9	0.0544	19	0.0784
10	0.0533	20	0.0797

在实际应用时，光学结构的长度所形成的周期可依据亮度分布的均一性作适当调整，并不限于表一所揭露的数据。

光学仿真

若对于光学结构长度具有周期变化的导光板，与传统具V型结构的导光板进行光学仿真，其结果如表二所示。

表二中，传统具V型结构的导光板即如图1中导光板13所示。而导光板第一型和第二型均具有如表一和图3所示的具有周期变化的光学结构长度。但不同的是：第一型导光板中，凸部231的高度hp大于凹部233的深度Dg(hp＞Dg)，即图2A所示；而第二型导光板中，凸部231的高度小于凹部233的深度Dg(hp＜Dg)，如图4所示。

根据实验结果：不论是第一型或第二型导光板，在小视角1～10度范围内的确可增加整体亮度，以2度视角来说，较佳实施例的导光板可比传统V型结构的导光板增加约47％的亮度。

表二

	视角90度(R90)	视角10度(R10)	视角2度(R2)
				传统具V型结构的导光板	100.00％	100.00％	100.00％
光学结构长度具有周期变化的导光板(第一型)	120.84％	103.32％	148.57％
				光学结构长度具有周期变化的导光板(第二型)	120.97％	101.60％	147.69％

值得注意的是，虽然在图2A、图2B中，是以凸部的高度大于凹部的深度(hp＞Dg)作为实施例的说明。然而，本发明并不以此为限。除了图2A中的第一型导光板，图4的第二型导光板(即凸部的高度小于凹部的深度，hp＜Dg)以及图5的第三型导光板(即凸部的高度等于凹部的深度，hp＝Dg)，均可使小视角范围内整体亮度提高。

另外，虽然在上述实施例中，是以线形截面(linear cross-section)，即凸部231、241、251和凹部233、243、253呈三角形截面(triangular cross-section)，而平坦部235、245、255为一直线，作为光学结构的说明，然而，本发明并不限于此，光学结构也可以呈一弧形截面(curved cross-section)，例如将凸部或/和凹部制作成圆凸块状(bump)，也可达到增加亮度的效果。

若应用上述实施例的导光板于背光模块时，可以在导光板2的第一表面(即出光侧)21形成一棱镜结构，此时可以将原本传统背光模块1中的棱镜片171省略，也可以保留棱镜片。请参照图6，其绘示依照本发明一较佳实施例的背光模块的示意图。其中，背光模块6包括：一光源61、一具有光学结构的导光板63、一反射片65和多张光学薄膜67。其中，光源61位于导光板63的侧边，并以一屏蔽69保护。导光板63的光学结构请参考图2A、图2B及前述相关说明。反射片(reflecting sheet)65，设置于导光板63下方并与第二表面632相对。光学薄膜67包括一棱镜片(prism sheet)671和一或多张扩散片(diffusion sheet)673。其中，棱镜片671的下表面6712与导光板63的第一表面631相对，下表面6712则具有多个沟槽(furrow)6714，且该些沟槽6714的延伸方向与导光板63的凸部和凹部的延伸方向垂直。自光源61所散发的光线可经过导光板63、棱镜片671和扩散片673而到达显示装置的面板。应用本发明的光学结构的导光板，可以将出光光线集中至正视角方向，特别是小视角范围内的整体亮度可大幅度提高。

综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种导光板(light guide plate，LGP)，应用于一背光模块中，该导光板包括：

一第一表面；和

一第二表面，与该第一表面相对，该第二表面具有多个光学结构，且每一光学结构包括：

一凸部(projecting portion)；

一凹部(grooving portion)，和该凸部连接；以及

一平坦部(flat portion)，其一端和该凹部连接；

其中，该些光学结构的长度(pitch)为不完全相同。

2.如权利要求1所述的导光板，其中该些光学结构的长度(pitch)是形成一周期变化。

3.如权利要求1所述的导光板，其中位于该导光板最外侧的该光学结构的长度大于位于该导光板中心的该光学结构的长度。

4.如权利要求3所述的导光板，其中该些光学结构的长度是自该导光板最外侧往中心方向递减。

5.如权利要求1所述的导光板，其中每一光学结构中，该凸部的高度(height)大于该凹部的深度(depth)。

6.如权利要求1所述的导光板，其中每一光学结构中，该凸部的高度(height)小于该凹部的深度(depth)。

7.如权利要求1所述的导光板，其中每一光学结构中，该凸部的高度(height)等于该凹部的深度(depth)。

8.如权利要求1所述的导光板，其中该光学结构具有一线形型截面(linearcross-section)。

9.如权利要求1所述的导光板，其中该光学结构具有一弧形截面(curvedcross-section)。

10.如权利要求1所述的导光板，其中该凹部和该凸部具有一三角形截面(triangular cross-section)。

11.如权利要求1所述的导光板，其中该第一表面上包括一棱镜结构。

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