TW201038985A - Light guide plate and backlight module - Google Patents

Description

201038985 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種背光模組及其光學元件，且特別是有 關於一種側邊入光式背光模組（side type backlight module)及 其導光板（light guide plate )。 【先前技術】 液晶顯示器具有一液晶面板（liquid crystal panel)及一背 光模組（backlight module) ’其中背光模組配置於液晶面板的 背面，並提供液晶面板所需的面光源。依據發光元件的配置位 置’背光模組可分為直下式背光模組（direct type backlight module )與側邊入光式背光模組（side type backlight m〇dule)， 其中侧邊入光式为光模組是利用導光板（light gUide piate )導 引配置於導光板一侧的發光元件所發出的光，來提供液晶面板 所需的面光源。再者，依照所採用的發光元件的類型又可分為 發光二極體（light emitting diode，LED)背光模組與冷陰極螢 光燈管背光模組。 在採用發光二極體作為發光元件的侧邊入光式背光模組 ° 中’在導光板一侧之入光面旁會配置有呈直線排列且彼此保持 間距的多個發光二極體，這些發光二極體分別發出多道光束， 其經由導光板之入光面進入導光板。由於發光二極體具有較高 的指向性（directivity)，亦即其具有有限的出光产' :此導光板之靠近發光：鋪且落在出光角度_内的區域 會形成亮區’且在出光角度範圍外的區域會形成暗區，這些亮 ，與暗區會導致導光板所提供的面光源不均勻，這就是所^ =點挪）現象。值得注意的是，近年來隨著發光二極 體的功率不斷提升，因此配置於導光板之入光面—側的發光二 201038985 極體之數量便可以較少。然而，當發光二極體的數量減少時， 相鄰兩發光二極體的間距便會增大，這會導致暗區的面積變 大，而使面光源更加不均勻，亦即使熱點現象更加嚴重。

目前’爲解決上述熱點現象，一般會採用在導光板之入光 面利用端面加工製作擴散結構，以增加光線入射至導光板中的 角度；或者如美國專利第US7364338號所揭露，利用LED陣 列擺放不同的角度來達到擴大光線的發光角度，然而利用端面 加工製作擴散結構容易產生晝面瑕疵，擺放不同角度的LED 會導致導光板變厚，且上述兩種方法皆會增加製造成本。 ^ 【發明内容】 本發明提供一種導光板，其能有效改善熱點現象。 本發明提供一種背光模組，其能提供亮度較為均勻的面光 源。 本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中 得到進一步的了解。 為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之 —實施例提出一種導光板，適於導引至少一發光元件所發出的 〇 —光束，此導光板包括一透光基板及複數個光學結構。透光基 板具有一出光面、一相對出光面之底面及一連接出光面與底面 的入光面’其中來自發光元件的光束會經由入光面進入透光基 板中，並經由出光面射出透光基板外。光學結構配置於底面 亡，每一光學結構具有一第一表面及一連接底面與第一表面之 第二表面，其中，第一表面與底面相對，部份來自入光面的光 束會依序被第一表面及第二表面全反射後返回導光板中。 在本發明之一實施例中，第一表面與第二表面之間具有一 第一夾角，此第一夾角之範圍為95度至135度。在本發明之 5 201038985 一較佳實施例中，第一夾角之範圍為110度125度。 在本發明之一實施例中，於第一表面發生全反射益傳遞至 第二表面之部份光束與第二表面之一法向量之間具有一第二 夾角，此第二夾角的範圍為0度至50度。 在本發明之一實施例中’導光板更包括複數個配置於導光 板之底面的網點結構，且這些網點結構位於這些光學結構之 間。 在本發明之一實施例中’第—表面為一爭面，第二表面為 一曲面，且第二表面環繞第一表面。 〇 在本發明之一實施例中，第一表面與第二表面各為〜曲 面，且第二表面環繞第一表面。 在本發明之一實施例中，第二表面為一連續多段平面。 在本發明之一實施例中，這些光學結構於鄰近入光面處之 密度較遠離入光面處之密度高。 本發明之另一實施例提出一種背光模組，其包括複數個發 光元件及上述導光板。每一發光元件適於發出一光束，且導光 板配置於這些光束的傳遞路徑上。來自這些發光元件的這些光 ❹束會經由入光面進入透光基板中，且部份來自入光面的這^ 束會依序被第一及第一全反射面全反射後返回導光板中。 在本發明之一實施例中，這些發光元件包括發光二極 在本發明之實施儀導光板巾，由於發光元件發出: 光束經由導光板之光學結構兩次全反射後返回導光板中°。t 此，光學結構便能使部份光束回彈至導光板之靠近入光面且 於發光元件的光軸之兩側的區域，以改善熱點現象，進 採用此導光板之背光模組所提供的面光源之均勻度。 為讓本發明之上述特徵和優減更明顯祕，下文特舉實 201038985 施例’並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【實施方式】 下^各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明 可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如 「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」#，僅是 麥考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而 非用來限制本發明。 圖1A為本發明之一實施例之背光模組的剖面示意圖，圖 1B為圖1A之背光模組的俯視示意圖，圖ic為圖1A中之導 〇 光板之光學結構的局部放大示意圖，而圖1D為圖1A中之導 光板之光學結構的立體圖。請同時參照圖1A至圖1D，本實施 例之背光模組1〇〇，例如為側邊入光式背光模組，包括多個發 光元件110 (圖1B中以三個為例）及一導光板120。每一發光 元件1適於發出一光束112。在本實施例中，每一發光元件 110例如為一發光二極體。導光板120配置於這些光束112的 傳遞路徑上，且適於導引發光元件no所發出的光束112。導 光板120包括一透光基板130及複數個光學結構140。透光基 Ο 板130具有一出光面132、一相對出光面132之底面134及一 連接出光面132與底面134的入光面136。此外，在本實施例 中’這些發光元件110配置於透光基板13〇之入光面136旁。 再者’由於發光二極體具有指向性，因此在本實施例中，每一 發光元件110具有一出光角度範圍A。來自這些發光元件11〇 的這些光束112會經由入光面136進入透光基板130中，並經 由出光面132射出透光基板13〇外。這些光學結構140配置於 底面134上，每—光學結構140具有一第一表面142及一連接 底面134與第一表面142之第二表面144,其中，第一表面142 201038985 與底面134相對，部份來自入光面136的光束112會依序被第 一表面142及第二表面144全反射後返回至導光板12〇中。在 本實施例中，第一表面142為一平面，第二表面144為一曲面 且環繞第一表面142，即每一光學結構140為一平台形凸起， 且第一表面142與第二表面144之間具有一第一夾角0，此第 一夾角0的範圍為95度至135度，此外，在一較佳實施例中， 第一夾角0之範圍可為11〇度至125度。再者，在本實施例中， 這些光學結構140係以射出成型、喷墨、網印或其他蝕刻方式 製作於導光板12〇之底面134上。然而，在其他實施例中，透 光基板130與光學結構140亦可以是一體成型。 如上所述’部份來自入光面136的光束U2會依序被第一 表面142及第二表面144全反射後返回至導光板丨2〇中。詳細 地說’發光元件110發出之光束Π2經由入光面136入射至導 光板120，其中部份光束H2會入射至光學結構140之第一表 面142，並於第一表面142發生全反射後形成反射光束n2， 並傳遞至第二表面144,此時，第二表面144會使反射光束2 中之部份光束發生全反射後形成回彈光C而傳遞至導光板 ❹ 12〇，其中於第一表面142發生全反射之部份反射光束Π2與 第二表面144之一法向量Ν之間具有一第二夾角冷，且第二 夾角/5的範圍為0度至50度。而在本實施例中，因靠近入光 面136之光學結構140可將由發光元件11〇發出之部份光束 112回彈至兩相鄰之發光元件no之間的暗區β，如圖iB所 示，暗區Β為發光元件11〇之出光角度範圍Α外之區域，以 補償暗區B之光強度問題’並且由於光學結構14〇會將發光元 件110所發出之部份光束112回彈至暗區B，故發光元件11〇 之出光角度範圍A中之光強度將會有適度的降低，藉此，導 201038985 光板120能有效解決熱點現象且整個背光模組100亦能提供亮 度較為均勻的面光源。 此外，導光板120更具有複數個擴散網點結構15〇(如圖 1A所示），其設置於導光板120之底面134，並且這些擴散網 點結構150以一預定比例分佈於這些光學結構140之間。在本 實施例中，這些擴散網點結構150例如為二氧化鈦網點或其他 適於使光擴散的材質所構成的網點。然而，在其他實施例中， 擴散網點結構150亦可以是底面134上的凹點或凸點。具體而 言，進入導光板120中的光束112在傳遞至擴散網點結構15〇 〇 時，會因擴散網點結構150的擴散作用而產生光散射現象，如 此可提高導光板120的出射光之均勻性。而本發明之實施例的 擴散網點結構150可以網版印刷法形成、微影蝕刻製程或其他 蝕刻方式形成。 值得注意的是，本發明實施例之光學結構140於鄰近入光 面136處之密度可較遠離入光面136處之密度高，藉此，較多 回彈光C可傳遞至導光板120之出光面132之鄰近入光面136 處，以補償暗區B之光強度。 〇 圖2為本發明之第二實施例之背光模組的剖面示意圖，請 參照圖2，本實施例之背光模組200與上述背光模組100 (請 參照圖1A)類似’兩者的差異在於本實施例之背光模組2〇〇 的光學結構240 ’其第一表面242與第二表面244各為一曲面， 第二表面244圍繞第一表面242，且光學結構240為拋物體狀 凸起。導光板220與上述導光板120 (如圖ία所繪示）具有 類似的優點與功效，故在此不再重述。 圖3為本發明之第三實施例之背光模組的剖面示意圖，請 參照圖3，本實施例之背光模組300與上述背光模組1〇〇 (請 9 201038985 參照圖1A)類似’兩者的差異在於本實施例之背光模 的光學結構340,其第一表面如為一平面，第二表面3 〇

G -連縯多，平面，第二表面344圍繞第—表面3处，且光學^ 構34〇為多面體狀凸起。導光板32〇與上述導光板如^ 1Α所繪示）具有類似的優點與功效，故在此不再重述。圖 綜上所述’在本發明之實施例之導光板與背光模 於發光元件發出的部份光束於導光板之光學結構發生^ 反射而返回至導光板中，即光學結構能使部份光束回彈: 板之出光面之#近人光面處且位於發光元件的料 區域，藉此可改善熱點現象，進而提升背光模級所提供的面勺 =均勻度，且本發明之實施例並未增加光源的數量，因此相 =白知之m组’本發明之實施例之背光模组除能形才 的面光源外，亦具有較低的成本。 一3 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限— :月:任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離二月： 知砷和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外丄發明，、、痩 一貫施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全^的任 或，點或特點。此外，摘要部份和標題僅是用來辅助^彳 搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。 【圖式簡單說明】 圖1A為本發明之一實施例之背光模組的剖面示音圖。 圖1B為圖1A之背光模組的俯視示意圖。 @ 5) 1C為圖1Α中之導光板之光學結構的局部玫大示立眷 圖1D為圖1Α中之導光板之光學結構的立體圖’' ° 圖2為本發明之第二實施例之背光模組的剖面示土 π 10 201038985 圖3為本發明之第三實施例之背光模組的剖面示意圖 【主要元件符號說明】 100、200、300 :背光模組 110 :發光元件 112 :光束 120、220、320 :導光板 130 :透光基板 132 :出光面 134 :底面 〇 136 :入光面 140、240、340 :光學結構 142、242、342 :第一表面 144、244、344 :第二表面 150 :網點結構 A :出光角度範圍 B :暗區 C :回彈光 0 0 :第一夾角 /3 :第二夾角 N :法向量 X :方向 11

Claims (1)

1. 201038985 七、申請專利範圍： 1. 一種導光板，適於導引至少一發光元件所發出的一光 束’該導光板包括. 一透光基板’具有一出光面、一相對該出光面之底面及一 連接該出光面與該底面的入光面，其中來自該發光元件的該光 束會經由該入光面進入該透光基板中，並經由該出光面射出該 透光基板外；以及 複數個光學結構，配置於該底面上，每一該光學結構具有 一第一表面及一連接該底面與該第一表面之第二表面，其中， 〇 該第一表面與該底面相對，部份來自該入光面的該光束會依序 被該第一表面及該第二表面全反射後返回該導光板中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第一表 面與該第二表面之間具有一第一夹角’該第一夾角之範圍為 95度至135度。 3. 如申請專利範圍第2項所述之導光板，其中該第一夾 角之範圍為110度至125度。 4. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中於該第一 〇 表面發生全反射並傳遞至該第二表面之部份該光束與該第二 表面之一法向量之間具有一第二夹角，該第二夾角的範圍為0 度至50度。 5. 如申請專利範圍第1項所述之‘光板，更包括被數個 網點結構，配置於該導光板之該底面，且該些網點結構位於該 些光學結構之間。 6·如申請專利顧第丨㈣A導光板，其中該第一表 面為-平面，該第二表面為一幽面，及該第二表面環繞該第一 表面。 12 201038985 7. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第一表 面與該第二表面各為一曲面，且該第二表面環繞該第一表面。 8. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第二表 面為一連續多段平面。 9. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些光學 結構於鄰近該入光面處之密度較遠離該入光面處之密度高。 10. —種背光模組，包括： 複數個發光元件，每一該發光元件適於發出一光束；以及 一導光板，配置於該些光束的傳遞路徑上，該導光板包括： 〇 一透光基板，具有一出光面、一相對該出光面之底面及 一連接該出光面與該底面的入光面，其中來自該些發光元件的 該些光束會經由該入光面進入該透光基板中，並經由該出光面 射岀該透光基板外；以及 複數個光學結構，配置於該底面上，每一該光學結構具 有一第一表面及一連接該底面與該第一表面之第二表面，其 中，該第一表面與該底面相對，部份來自該入光面的該些光束 會依序被該第一表面及該第二表面全反射後返回至該導光板 〇中。 11. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該些發 光元件包括一發光二極體。 12. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該第一 表面與該第二表面之間具有一第一夾角，該第一夾角之範圍為 95度至135度。 13. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，其中該第一 夾角之範圍為110度至125度。 14. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中於該第 一表面發生全反射並傳遞至該第二表面之部份該光束與該第 13 201038985 二表面之一法向量之間具有一第二夾角，該第二夹角的範圍為 〇度至50度。 15. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該導光 板更包括複數個網點結構，配置於該導光板之該底面，且該些 網點結構位於該些光學結構之間。 16. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該光學 結構為平台形凸起、拋物體狀凸起或多面體狀凸起。 17. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該些光 學結構於鄰近該入光面處之密度較遠離該入光面處之密度高。 Ο ❹ 14