TW201921008A - 具有光導板的背光單元 - Google Patents

Abstract

背光模組包含複數個光源以及圖案化光導板，光導板具有第一圖案微結構、第二圖案微結構以及第三圖案微結構，第一圖案微結構在頂表面或底表面上以自複數個光源萃取光，第二圖案微結構在底表面上，第三圖案微結構在頂表面上接近光源或在光源上方。複數個光源直接定位在圖案化光導板的背後，以及複數個光源的主導光線藉由第二圖案透射並藉由第三圖案反射，使得大於60%的主導光線由於全內反射而在圖案化光導板中側向前進。

Description

具有光導板的背光單元

本申請案基於專利法主張2017年8月24日申請之美國臨時申請案第62/549,576號以及2018年3月28日申請之美國臨時申請案第62/649,210號的優先權權益，並依賴該些優先權案中各者的內容，以及將該些優先權案之內容以引用方式全文併入本文中。

揭示內容大致上係關於光導組件與顯示器或包含此類組件的燈光裝置，以及更明確而言，揭示內容係關於包含至少一光學操控特徵的玻璃光導板。

液晶顯示器(LCD)是基於光閥的顯示器，其中顯示器面板包含典型使用成對偏光器與電受控液晶層的個體式可定址光閥陣列。需要背光單元(BLU)以由LCD製造發射影像。由於尖端發光二極體(LED)的高效率與小尺寸，幾乎所有現代化BLU都使用LED。BLU有兩個種類。側光式BLU (edge-lit BLU)包含邊緣耦合至光導板(LGP)的線性LED陣列，LPG自其表面發光。直下光式BLU (direct-lit BLU)包含直接在LCD面板背後的LED 2D陣列。典型地側光式BLU比直下光式BLU薄。然而，直下光式BLU具有重點優勢──直下光式BLU藉由利用已知為2D區域調光的特徵，在2D區域調光下可關掉螢幕暗區中的LED，使得動態對比獲得改良。

有需要發展薄且有效率的背光設計，該背光設計具有2D區域調光能力並使得顯示器組裝得以簡化。

在各式實施例中，揭示內容是關於背光模組，該背光模組包含複數個光源以及圖案化光導板，該圖案化光導板具有第一圖案微結構、第二圖案微結構以及第三圖案微結構，該第一圖案微結構在頂表面或底表面上以自該複數個光源萃取光，該第二圖案微結構在該底表面上，該第三圖案微結構在該頂表面上接近該等光源或在該等光源上方，其中該複數個光源直接定位在該圖案化光導板背後，以及其中該複數個光源的主導光線藉由第二圖案透射並藉由第三圖案反射，使得大於60%的主導光線由於全內反射而在該圖案化光導板中側向前進。在一些實施例中，在該圖案化光導板上的第二圖案微結構與第三圖案微結構在外形上是圓形。在一些實施例中，在該圖案化光導板上的第二圖案微結構具有25度到65度之間的底角。在一些實施例中，在該圖案化光導板上的第三圖案微結構具有15度到65度之間的底角。在一些實施例中，在該圖案化光導板上的第二圖案微結構具有35度到55度之間的底角。在一些實施例中，在該圖案化光導板上的第三圖案微結構具有20度到50度之間的底角。在一些實施例中，第三圖案微結構比第二圖案微結構大。在一些實施例中，在該第三圖案中的一些微結構具有不同的角度及/或在該第三圖案中的一些微結構具有不同的節距(pitch)。在一些實施例中，該圖案化光導板包含玻璃或聚合物。該圖案化光導板的厚度可在0.1 mm至2 mm之間。在一些實施例中，該背光模組更包含漫射板、量子點膜、稜鏡膜或反射式偏光器。在一些實施例中，該背光模組更包含具有第一區以及第二區的圖案化反射體，該第一區比該第二區反射性更強，以及該二區比該第一區透射性更強。在一些實施例中，該背光模組更包含底反射體。在一些實施例中，該圖案化光導板具有第一圖案微結構在該頂表面及該底表面兩者上。

在其他實施例中，揭示內容是關於背光模組，該背光模組包含複數個光源以及圖案化光導板，該圖案化光導板具有第一圖案微結構以及第二圖案微結構，該第一圖案微結構在該頂表面或該底面上以自該複數個光源萃取光，該第二圖案微結構在該底表面上接近該複數個光源或在該複數個光源上方，以將光重新引導遠離該複數個光源並減少該複數個光源的光吸收，其中該複數個光源直接定位在該圖案化光導板背後，以及其中該第一圖案微結構具有範圍在25度到65度之間的底角。在一些實施例中，該圖案化光導板更包含第三圖案微結構，該第三圖案微結構在該頂表面上接近該等光源或在該等光源上方，以進一步將光重新引導遠離該複數個光源並減少該複數個光源的光吸收，以及其中該第三圖案微結構具有範圍在15度到65度之間的底角。在一些實施例中，該背光模組更包含底反射體。在一些實施例中，該圖案化光導板具有第一圖案微結構在該頂表面及該底表面兩者上。

一些實施例的背光模組可為薄的直下光式BLU，該薄的直下光式BLU比先前技術中具有圖案化反射膜之薄背光模組具有經改良光效率。

示例性實施例的經改良光效率可用放置在LED上方的玻璃光導板來達成。來自LED至少一部分的光藉由全內反射在玻璃光導板中側向散播。藉由經圖案化光導板上的第一圖案微結構及第二圖案微結構促成這樣的散播。

在一些實施例中，藉由將背光模組的構成零件堆疊在另一個構成零件頂上可簡單地組裝背光模組，並且背光模組不需要很精確地對準或將零件黏合在一起。

揭示內容的額外特徵及優點將列舉於以下的詳細說明中，並且該額外特徵及優點對本領域中的技術人員而言在某種程度上由本案說明是顯而易見的，或者該額外特徵及優點可藉由實施本文所述之方法，包括以下詳細說明、申請專利範圍以及附圖而識別出。

應瞭解前述大體上的說明與以下的詳細說明兩者都呈現了揭示內容的各式實施例，並且欲提供用於瞭解申請專利範圍之本質與特性的概述與架構。包括附圖以提供對揭示內容的進一步瞭解，並將附圖併入此說明書中構成此說明書的一部分。圖式說明了揭示內容的各式實施例，並與該說明一同作為揭示內容在原理與操作上的解釋。

本文揭示了背光組件，該背光組件包含複數個分散式光源、底反射體、圖案化玻璃光導板以及一圖案化反射體，該圖案化玻璃光導板具有第一圖案微結構、第二圖案微結構以及第三圖案微結構，該第一圖案微結構在該圖案化玻璃光導板的底表面上，以及該第二圖案微結構在該圖案化玻璃光導板的頂表面上接近該等分散式光源或在該等分散式光源上方，以及該第三圖案微結構在該圖案化玻璃光導板的頂表面或底表面(或兩者)上遠離該等分散式光源以萃取光，該圖案化反射體具有第一區及第二區，該第一區比該第二區反射性更強，以及該二區比該第一區透射性更強。這些分散式光源可直接定位在該圖案化玻璃光導版的背後，該等分散式光源的光輸出的第一部分藉由該圖案化玻璃光導板上的第一圖案與第二圖案耦接至該圖案化玻璃光導板內，由於全內反射在該圖案化玻璃光導板中側向前進，並藉由第三圖案微結構萃取出，以及由於在該底反射體與該圖案化反射體之反射面處的多重反射，該等分散式光源的光輸出的第二部分在該底反射體與該圖案化反射體之間側向前進。

本文還揭示了背光組件，該背光組件包含複數個分散式光源、底反射體以及圖案化光導板，該圖案化光導板具有第一圖案微結構以及具有第二圖案微結構，該第一圖案微結構在該圖案化光導板的頂表面或底表面(或兩者)上並遠離該等分散式光源以萃取光，該第二圖案微結構在該圖案化光導板的底表面上接近該等分散式光源或在該等分散式光源上方，以將光重新引導遠離該等分散式光源並減少該等分散式光源的光吸收。這些分散式光源可直接定位在該圖案化光導板背後，以及該第一圖案微結構具有範圍在25度到65度之間的底角。

現在將參照本文附圖論述揭示內容的各式實施例，本文附圖說明光導組件的示例性實施例與態樣。下列大體上的說明欲提供所請裝置的概述，以及整個揭示內容將參照非限制性描述的實施例更明確地論述各種態樣，這些實施例在揭示內容的上下文內可與另一實施例相互交換。

背光模組100的一個示例性實施例示於圖1A中，並包括背光模組運行必須的特定特徵。示例性背光模組100包含圖案化光導板(LGP)30、複數個分散式光源5(為簡化表示僅示出一個)以及底反射體10。圖案化光導板30可包括第一圖案微結構33，該第一圖案微結構33在該圖案化光導板30的頂表面30a或底表面30b或頂表面30a及底表面30b兩者上。第一圖案微結構33可安置在該等分散式光源5遠側以萃取光。圖案化LGP 30也可包含第二圖案微結構32以及第三圖案微結構31，該第二圖案微結構32在該圖案化光導板30的底表面30b上，該第三圖案微結構31在該圖案化光導板30的頂表面30a上接近該等分散式光源5中的一或更多者或在該等分散式光源5中的一或更多者上方。

參照圖1B及1C，第二圖案微結構32可包含複數個第一圓形稜鏡。在一些實施例中，第一稜鏡可具有90°的頂角33a並可各自具有45°的第一底角33b與45°的第二底角33c。在其他實施例中，第三圖案微結構31可包含複數個第二圓形稜鏡。繼續參照圖1A，在一些實施例中，第二稜鏡可具有130°的頂角以及各自具有25°的第一底角與25°的第二底角。在額外的實施例中，第一稜鏡及第二稜鏡兩者具有相同的節距，以及該節距可為任何合適的長度。在進一步的實施例中，節距可在5 mm至500 mm之間變化。在範例中，節距為100 mm，以及光導板30的厚度為0.66 mm，但此類範例不應做為本文附加之申請專利範圍範疇的限制。當然，本文所述之幾何形狀僅為示例且不應做為本文附加之申請專利範圍範疇的限制(包括頂角、第一底角、第二底角以及節距)，舉例而言，由於可選擇第一稜鏡及第二稜鏡的幾何形狀，使得在大於全內反射角的角度下將光源大於60%的主導光線重新引導至光導板內。然後這類光線可在光導板中前進而不損失，直到被第三圖案微結構萃取。

定位在示例性光導板背後的典型光源主導光線以垂直於光導板的方向前進。主導光線具有最大強度，同時非主導光線具有低於主導光線的強度。因此，主導光線最大程度的貢獻了示例性背光模組之整體光學效率。第一稜鏡及第二稜鏡的任何選擇可增加一些光線經歷全內反射的機會，同時減少其他光線經歷全內反射的機會。因此，第一稜鏡及第二稜鏡所欲之選擇應增加主導光線經歷全內反射的機會。在一些實施例中，可對齊第一稜鏡及第二稜鏡，因而使主導光線首先藉由底表面上的第一稜鏡透射，接著藉由頂表面上的第二稜鏡反射。在進一步的實施例中，小部分的主導光線可透射穿過頂表面上的第二稜鏡。

圖1C顯示出底表面30b上第二圖案微結構32的底視圖(左圖)以及頂表面30a上第三圖案微結構31的頂視圖(右圖)。在一些實施例中，圖1A及圖1C兩者說明了第三圖案微結構31可比第二圖案微結構32大。

第三圖案微結構31具有比第二圖案微結構32大的尺寸對一些實施例而言可以是有益的。舉例而言，在一些實施例中，如圖2中所示，圖案化光導板30可與圖1A中所示的光導板相同，除了第三圖案微結構31與第二圖案微結構32具有實質相同的尺寸之外。在此非限制性實施例中，光源大於60%的主導光線以大於全內反射角的角度重新引導進入光導板內。被底表面30b上的第二圖案微結構32折射的一些主導光線不會遇見頂表面30a上的第三圖案微結構31。因此，不會將第二圖案微結構32折射的一些主導光線反射進入光導板30。然而，圖2中所示的圖案化光導板30仍起作用將光源的主導光線耦至光導板30內，雖然其並不如圖1A中所示的具有較大第三圖案微結構31的圖案化光導板30有效率。

為捕捉更多的光線至示例性光導板內，並因此能更有效地在背光模組平面中從集中的光源側向散播光，隨著如以下額外實施例所述之距離圖案中央的半徑而變化示例性微結構圖案的幾何狀是有利的。

舉例而言，圖3中說明了光導板30的另一個示例性實施例。參照圖3，此實施例與圖1A中所示的實施例相同，不同之處在於圖3中第三圖案微結構31的最右兩個稜鏡35、36具有不同的第一底角及第二底角。在此特定實施例中，第一底角及第二底角各自描述為25°及50°。圖3中第三圖案微結構31的其他稜鏡可具有如描述之相同的25°之第一底角及第二底角。但此類範例不應做為本文附加的申請專利範圍範疇的限制。當然，參照圖3所述的這些角度與幾何形狀僅為示例且不應作為本文附加的申請專利範圍範疇的限制，舉例而言，由於可選擇這些微結構的底角，使得在大於全內反射角的角度下，將光源大於60%的主導光線重新引導至光導板內。

進一步舉例，圖4中說明了光導板30的另一個示例性實施例。參照圖4，此實施例與圖1A中所示的實施例相同，不同之處在於圖4中第三圖案微結構31的最右稜鏡36具有與第三圖案微結構31中其他稜鏡不同的節距。在此特定實例中，最右稜鏡36的節距為140 mm，比其他稜鏡描述的節距100 mm大。在此類實施例中，可反射更多的光源主導光線進入光導板30並經受全內反射。當然，參照圖4所述的這些節距與幾何形狀僅為示例且不應作為本文附加的申請專利範圍範疇的限制，舉例而言，由於可選擇這些稜鏡的節距，使得在大於全內反射角的角度下，將光源大於60%的主導光線重新引導至光導板內。

在圖1A中所示的示例性背光模組的實施例中，對具有朗伯特(Lambertian)輸出照射圖案的LED源以及依據上述準則所設計的第二微結構32與第三微結構31而言，可藉由光導板30捕捉若干LED輸出，並可藉由在光導板30中傳播以在各自的背光模組定義之平面中散播若干LED輸出。可透射若干LED輸出穿過光導板30。這可能會產生「熱點」──具有對位在垂直於背光模組平面的觀察者而言，也就是利用背光模組的顯示器使用者的典型位置而言，顯而易見的較高亮度區。在習知的直下光式背光模組中，可藉由離LED源若干距離遠安置強光學漫射體來補救此情形，因而使得熱點「褪色(washed out)」。然而，這麼做的話必定使背光模組相對變厚。因此，在一些實施例中，可有利地使用具有徑向變化反射性的圖案化反射體。

圖5中所示的示例性背光模組120具有圖1A中所示的光導板30以及在圖案化光導板30上的圖案化反射體20。在一些實施例中，可藉由氣隙21隔開圖案化反射體20與光導板30，或者圖案化反射體20可與光導板30單塊整合(未圖示出)，例如光導板頂表面上的圖案化反射塗層。

在一些實施例中，示例性圖案化反射體20可具有反射性更強區20a以及更透明區20b。更透明區20b可在水平方向x軸上變化尺寸，以及可與光源5對齊。在某些實施例中，透明區的尺寸與密度可經設計以均勻化空間亮度分布。示例性背光模組也可包含一或更多光學膜，例如用於改良色域的量子點膜、用以控制角度分布的稜鏡膜(例如所謂的增亮膜或BEF)及/或用於以偏光作用回收原本會被LCD面板的後偏光器吸收掉之光的反射式偏光膜10。

所以，在示例性背光模組120中，第一部分的光由於全內反射，可在圖案化玻璃光導板30中側向前進，並藉由光萃取器的圖案萃取出第一部分的光。取決於光萃取器的本質與設計(例如以高散射塗料塗覆之表面區、雷射破壞區、例如以塑膠或其他玻璃在玻璃表面上形成的稜鏡或透鏡的微光學特徵或者技術領域中已知的其他光萃取器)，可朝向圖案化反射體或朝向底反射體或者是在兩個方向上萃取光。第二部分的光由於在底反射體與圖案化反射體的反射表面處的多重反射，在底反射體與圖案化反射體之間側向前進。

在習知的直下光式背光模組中，藉由光源(例如LED)定義的平面與藉由光學漫射體(習知用於「褪色」對應於個別光源的熱點並為顯示器面板提供區均勻亮度)定義的平面之間的間距通常稱作「光程」或OD。在習知的背光模組中，OD典型為25～30 mm或甚至更大。伴隨示例性圖案化光導板以及圖案化反射體的使用，光程OD可幾乎與光導板厚度(加上第一微結構與第二微結構的厚度、圖案化反射體的厚度以及微結構與反射體之間的氣隙)一樣小。示例性玻璃光導板厚度之範圍可為0.1 mm至2 mm、0.1 mm至1 mm以及0.1 mm至0.7 mm。

圖7圖示出(上述的)另一個示例性背光模組120的側視圖，該示例性背光模組120更包含漫射板121、量子點膜122、稜鏡膜123以及反射式偏光器124。圖7還說明了背光模組120可與例如LCD面板125的顯示器面板合併使用。

圖8A～8D為提供第一背光模組設計與第二背光模組設計之間、具有與不具示例性光導板的比較的圖表，該示例性光導板具有第二微結構圖案及第三微結構圖案。參照圖8A～8D，比較兩背光模組設計，各設計具有3 x 3區塊，各區塊具有100 mm x 100 mm尺寸。各背光模組包含底反射體、1 mm直徑的LED以及圖案化反射體，該底反射體具有98%的朗伯特反射率以及2%的吸光率的朗伯特發射角度分布，該LED具有60%的朗伯特反射率以及40%的吸光率，該圖案化反射體經設計以在各自的背光區上方提供均勻亮度並具有四種不同性質：圖8A：98%的鏡面反射率與2%的吸光率；圖8B：92%的鏡面反射率與8%的吸光率；圖8C：98%的朗伯特反射率與2%的吸光率；以及圖8D：92%的朗伯特反射率與8%的吸光率。第一背光模組設計(具有LGP)還包含定位在LED與圖案化反射體之間的圖案化玻璃光導板。在此第一設計中的光導板具有1.5的折射係數並具有在0.1 mm至0.9 mm之間變化的厚度d。光導板具有在550 nm越過1000 mm為98.567%的內部透射，具有各自稜鏡的第一底角及第二底角為45°的第二圖案微結構，以及具有各自稜鏡的第一底角及第二底角為25°的第三圖案微結構。第二背光模組設計(不具LGP)不具玻璃光導板(請參照例如圖6)。確實並且如圖6中所示，第二背光模組設計具有與第一背光模組設計的玻璃光導板相同厚度的氣隙21。

參照至圖8A～8D，只打開中央區塊中的LED。可觀察到，在所有四個案例中，在不具玻璃光導板的第二背光模組設計中的光功率效率(定義為未被LED、底反射體、圖案化反射體或光導吸收之光功率與自LED發射的總光功率之間的比例)相當低且隨著減少的厚度d降低。在具有玻璃光導板的第一背光模組設計中的光功率效率顯著地較高，在一些例子中(請參照例如圖8C)幾乎高出了3倍，且在約0.7 mm的光導板厚度d達到峰值。

以下表1及2提供在第二圖案微結構及第三圖案微結構中具有不同底角的背光模組設計之間的比較。參照這些表，比較各式背光模組設計，各設計包含3 x 3區塊，各區塊具有100 mm x 100 mm的尺寸，以及各背光模組設計包含底反射體、具有1 mm直徑的LED以及圖案化反射體，該底反射體具有98%的朗伯特反射率以及2%的吸光率，該LED具有60%的朗伯特反射率以及40%的吸光率之朗伯特發射角度分布，該圖案化反射體經設計以在背光區上方提供均勻亮度且具有92%的朗伯特反射率與8%的吸光率。

參照表1，檢驗如上定義的光功率效率對光導板底表面上第二圖案微結構的稜鏡底角a_B 與頂表面上第三圖案微結構的稜鏡底角a_T 。由於光功率效率取決於底反射體的反射率、圖案化反射體的反射率以及其他因子，檢驗相對光功率效率以理解光導之底表面及頂表面上稜鏡底角a_{B 、} a_T 的影響也是重要的。表2示出不同底角a_{B 、} a_T 的相對光功率效率，當底表面上的底角a_B 為45°以及頂表面上的底角a_T 為25°時，相對光功率效率為100%。 表1 表2

參照表2，可觀察到底表面上第二圖案微結構中稜鏡的底角在25度到65度的範圍中為較佳，以及頂表面上第三圖案微結構中稜鏡的底角在15度到65度的範圍中為較佳。在其他實施例中，底表面上第二圖案微結構的稜鏡底角可在35度到55度的範圍中，以及頂表面上第三圖案微結構的稜鏡底角可在20度到50度的範圍中。

還可在表2中觀察到少許比較例。在底表面以及頂表面上無稜鏡的實施例中：a_B =0°；a_T =0°；以及相對光功率效率=41%。在底表面上無稜鏡的實施例中：a_B =0°；a_T =5°至65°；以及相對光功率效率≤63%。在頂表面上無稜鏡且具有小底角稜鏡的實施例中：a_B =5°至15°；a_T =0°；以及相對光功率效率≤61%。在底表面上具有如上述範圍之底角的稜鏡且頂表面上無稜鏡的光導板的實施例中：a_B =45°；a_T =0°；以及相對光功率效率=90%。在底表面上具有如上述範圍之底角的稜鏡且在頂表面上具有如上述範圍之底角的稜鏡的光導板的實施例中：a_B =25°；a_T =45°；以及相對光功率效率=90%。在底表面上具有如上述範圍之底角的稜鏡且在頂表面上具有如上述範圍之底角的稜鏡的光導板的實施例中：a_B =45°；a_T =25°；以及相對光功率效率=100%。

示例性光導板可包含具有適於產生所欲之光分佈的任何所欲尺寸及/或外形的玻璃基板。在特定實施例中，玻璃基板的主表面可為平面的或實質上平面的及/或平行的。在各式實施例中，第一主表面及第二主表面還可具有沿著至少一個軸的曲率半徑。玻璃基板可包含四邊，或者可包含超過四邊，例如多邊的多邊形。在其他實施例中，玻璃基板可包含少於四邊，例如三角形。儘管包括具有一或更多曲線部分或邊的其他外形與配置會落入揭示內容的範疇內，但經由非限制性範例，玻璃基板可包含矩形片材、方形片材或具有四邊的菱形片材。

在特定實施例中，玻璃基板可具有小於或等於約3 mm的厚度，舉例而言，範圍自約0.1 mm至約2.5 mm，自約0.3 mm至約2 mm，自約0.5 mm至約1.5 mm或自約0.7 mm至約1 mm，包括其間的所有範圍和子範圍。玻璃基板可包括技術領域中用於顯示器裝置中已知的任何材料，包括鋁矽酸鹽玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鹼硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鹼鋁硼矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃或其他合適的玻璃。

一些非限制性玻璃組成物可包括約50莫耳 %至約90莫耳%之間的SiO₂ 、0莫耳%至約20莫耳%之間的Al₂ O₃ 、0莫耳%至約20莫耳%之間的B₂ O₃ 、0莫耳%至約20莫耳%之間的P₂ O₅ 以及0莫耳%至約25莫耳%之間的R_x O，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一者或更多者且x為2，或者R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。 在一些實施例中， R_x O – Al₂ O₃ ＞ 0；0 ＜ R_x O – Al₂ O₃ ＜ 15；x = 2且R₂ O – Al₂ O₃ ＜ 15；R₂ O – Al₂ O₃ ＜ 2；x=2且R₂ O – Al₂ O₃ – MgO ＞ -15；0 ＜ (R_x O – Al₂ O₃ ) ＜ 25、-11 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ ) ＜ 11以及-15 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ – MgO) ＜ 11；及/或-1 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ ) ＜ 2且-6 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ – MgO) ＜ 1。在一些實施例中，玻璃包含Co、Ni以及Cr中的各者且各者小於1 ppm。在一些實施例中，Fe濃度＜約50 ppm、＜約20 ppm或＜約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜約60 ppm 、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni ＜約10 ppm。在其他實施例中，玻璃包含約60莫耳%至約80莫耳%之間的SiO₂ 、約0.1莫耳%至約15莫耳%之間的Al₂ O₃ 、0莫耳%至約12莫耳%之間的B₂ O₃ 以及約0.1莫耳%至約15莫耳%之間的R₂ O 以及約0.1莫耳%至約15莫耳%之間的RO，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一或更多者且x為2，或者R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。

在其他實施例中，玻璃組成物可包含約65.79莫耳%至約78.17莫耳%之間的SiO₂ 、約2.94莫耳%至約12.12莫耳%之間的Al₂ O₃ 、約0莫耳%至約11.16莫耳%之間的B₂ O₃ 、約0莫耳%至約2.06莫耳%之間的Li₂ O、約3.52莫耳%至約13.25莫耳%之間的Na₂ O、約0莫耳%至約4.83莫耳%之間的K₂ O、約0莫耳%至約3.01莫耳%之間的ZnO、約0莫耳%至約8.72莫耳%之間的MgO、約0莫耳%至約4.24莫耳%之間的CaO、約0莫耳%至約6.17莫耳%之間的SrO、約0莫耳%至約4.3莫耳%之間的BaO以及約0.07莫耳%至約0.11莫耳%之間的SnO₂ 。

在額外的實施例中，玻璃組成物可包含具有R_x O/Al₂ O₃ 比例在0.95至3.23之間的玻璃，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一或更多者且x為2。在進一步的實施例中，玻璃可包含在1.18至5.68之間的R_x O/Al₂ O₃ 比例，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一或更多者且x為2，或者R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。在更進一步的實施例中，玻璃可包含-4.25至4.0之間的R_x O – Al₂ O₃ – MgO ，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一或更多者且x為2。在仍為進一步的實施例中，玻璃可包含約66莫耳%至約78莫耳%之間的SiO₂ 、約4莫耳%至約11莫耳%之間的Al₂ O₃ 、約4莫耳%至約11莫耳%之間的B₂ O₃ 、約0莫耳%至約2莫耳%之間的Li₂ O、約4莫耳%至約12莫耳%之間的Na₂ O、約0莫耳%至約2莫耳%之間的K₂ O、約0莫耳%至約2莫耳%之間的ZnO、約0莫耳%至約5莫耳%之間的MgO、約0莫耳%至約2莫耳%之間的CaO、約0莫耳%至約5莫耳%之間的SrO、約0莫耳%至約2莫耳%之間的BaO以及約0莫耳%至約2莫耳%之間的SnO₂ 。

在額外的實施例中，玻璃組成物可包含玻璃材料，該玻璃材料包括約72莫耳%至約80莫耳%之間的SiO₂ 、約3莫耳%至約7莫耳%之間的Al₂ O₃ 、約0莫耳%至約2莫耳%之間的B₂ O₃ 、約0莫耳%至約2莫耳%之間的Li₂ O、約6莫耳%至約15莫耳%之間的Na₂ O、約0莫耳%至約2莫耳%之間的K₂ O、約0莫耳%至約2莫耳%之間的ZnO、約2莫耳%至約10莫耳%之間的MgO、約0莫耳%至約2莫耳%之間的CaO、約0莫耳%至約2莫耳%之間的SrO、約0莫耳%至約2莫耳%之間的BaO以及約0莫耳%至約2莫耳%之間的SnO₂ 。在某些實施例中，玻璃可包含約60莫耳%至約80莫耳%之間的SiO₂ 、約0莫耳%至約15莫耳%之間的Al₂ O₃ 、約0莫耳%至約15莫耳%之間的B₂ O₃ 以及約2莫耳%至約50莫耳%之間的R_x O，其中R 為Li、Na、K、Rb、Cs中的任一或更多者且x為2，或者R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1，以及其中Fe + 30Cr + 35Ni ＜約60 ppm。

在一些實施例中，玻璃基板可包含小於0.05的色移∆y，例如自約-0.005至約0.05的範圍，或自約0.005至約0.015的範圍(例如約-0.005、-0.004、-0.003、-0.002、-0.001、0、0.001、0.002、 0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、 0.010、0.011、0.012、 0.013、 0.014、 0.015、0.02、0.03、0.04或0.05)。在其他實施例中，玻璃基板可包含小於0.008的色移。可沿著LGP的長度L藉由量測在萃取光的x及y色度座標上的變化來表示色移的特性，使用測色的CIE 1931標準以例如日亞化工的NFSW157D-E標準白色LED照亮該LGP。選擇LED的標稱色點為y=0.28以及x=0.29。對玻璃LGP而言，色移Δy可記述為Δy = y(L₂ )-y(L₁ )，其中L₂ 及L₁ 為沿著面板或基板方向遠離源發射(source launch)的Z位置，以及其中L₂ -L₁ =0.5公尺。示例性玻璃LGP具有Δy ＜ 0.05、Δy ＜ 0.01、Δy＜ 0.005、Δy ＜ 0.003或Δy ＜ 0.001。如果LGP不具光萃取特徵，則可藉由在各量測點L₁ 及L₂ 處添加小區的光萃取特徵來表示LGP的特性。

依據特定實施例，玻璃基板對約420～750 nm範圍的波長而言，可具有光衰減α₁ (例如由於吸收及/或散射損失)為小於約4 dB/m，例如小於約3 dB/m，小於約2 dB/m，小於約1 dB/m，小於約0.5 dB/m，小於約0.2 dB/m，或甚至更小，例如自約0.2 dB/m至約4 dB/m的範圍。可藉由量測輸入源穿過長度L的透明基板的光透射T_L (　)以及藉由源光譜T₀ (　)標準化此透射來表示衰減的特性。以dB/m為單位，衰減給定為　(　) =-10/L*log₁₀ (T_L (　)/T_L (　))，其中L為公尺表示的長度，以及T_L (　)與T_L (　)以輻射量測單位進行量測。

在一些實施例中，玻璃基板可包含例如藉由離子交換的化學強化玻璃。在離子交換製程期間，在玻璃片材表面處或附近的玻璃片材內離子，舉例而言，由鹽浴可交換為較大金屬離子。將較大離子併入玻璃可藉由在接近表面區域中產生壓縮應力來強化片材。可在玻璃片材中央區域內誘發對應之拉伸應力以平衡該壓縮應力。

舉例而言，藉由將玻璃浸入熔融鹽浴中一段預定的時長可實現離子交換。示例性鹽浴包括但不限定於KNO₃ 、LiNO₃ 、NaNO₃ 、RbNO₃ 及前述的組合。可變化熔融鹽浴的溫度及處理時長。本領域中的技術人員有能力依據所欲之應用來決定時間及溫度。儘管預想到其他溫度及時間的組合，經由非限制性範例，熔融鹽浴的溫度可在約400ºC至約800^o C的範圍，例如約400^o C至約500^o 的範圍，以及預定的時長可在約4小時至約24小時的範圍，例如約4小時至約10小時。經由非限制性範例，玻璃可浸漬於，舉例而言，約450^o C下的KNO₃ 浴約6小時，以獲得給予表面壓縮應力的K富集層。

在一些實施例中，示例性透明材料或基板可包含Co、Ni以及Cr中的各者且各者小於1 ppm。在一些實施例中，Fe濃度為＜約50 ppm、＜約20 ppm或＜約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni＜約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni＜約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni＜約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni＜約10 ppm。依據額外的實施例，示例性透明材料可包含色移∆y ＜ 0.015，或者在一些實施例中，色移＜0.008。

如上提及，本文所揭示的示例性光導組件以及背光模組可包含經設計以將光引導朝向前方，例如朝向檢視者，的至少一光學操控特徵。舉例來說，光學操控特徵可增加在垂直於或實質上垂直於玻璃基板光發射表面的方向上光導組件透射的光量。稜鏡層n_P 、修飾層n_M 及/或n_M’ 以及玻璃基板n_G 的相對折射係數可作相似設計，以促進光導組件透射的光線方向為垂直或實質上垂直。在背光堆疊中使用無機或無機-有機材料以取代一或更多有機層(例如聚合層)可提供產生變化折射係數的層的機會，這使得背光堆疊內的光操控程度更佳。

本文所揭示的光導組件可使用於各式顯示器裝置中，包括但不限定於LCD。示例性LCD的光學部件更可包含一或更多漫射膜、反射膜、稜鏡膜及/或偏光膜、薄膜電晶體(TFT)陣列、液晶層及/或一或更多濾色器等等的部件。本文所揭示的光導組件還可用於照明裝置中，例如燈具或固態燈光裝置。

本領域中的技術人員將明白各式所揭示的實施例可涉及關於特定實施例所述之特定特徵、元件或步驟。本領域中的技術人員亦將明白特定特徵、元件或步驟雖然被描述為與一個特定實施例相關，但可與各式未說明之組合或排列中的替代實施例互換或組合。

亦應瞭解本文中使用的用語「該」、「一(a)」或「一(an)」是指「至少一」且不應限制為「唯一」，除非有明確的相反指示。因此，舉例而言，提及「一光源」包括具有二或更多光源的範例，除非內文另有清楚指示。同樣地，「複數」或「陣列」意思是代表「多於一」。因此，「複數個光萃取特徵」包括二或更多此類特徵，例如三或更多此類特徵等等，以及「微結構陣列」包括二或更多此類微結構，例如三或更多此類微結構等等。

本文的範圍可表示為自「約」一特定數值及/或至「約」另一特定數值。當表示此類範圍時，範例包括自一特定數值及/或至另一特定數值。相似地，當以近似法使用先行詞「約」表示數值時，應瞭解特定數值會形成另一態樣。將進一步瞭解範圍中各者的端點就其他端點而言兩者皆為有效的，並獨立於其他端點。

本文中使用的用語「實質上的」、「實質上地」及其變化是表示提到所述的特徵等於或大約等於數值或說明。舉例而言，「實質上平面的」表面是表示意思為平面的或大約平面的表面。還有，如上定義，「實質上相似」是表示意思為兩數值相等或大約相等。在一些實施例中，「實質上相似的」意思可為彼此在約10%內，例如彼此在約5%內或彼此在約2%內的數值。

除非另有明確聲明，本文列舉的任何方法絕不表示解釋為以特定順序執行該方法之步驟的要求。因此，在方法請求項所在之處並不實際記載其步驟之順序，或者除此之外，在申請專利範圍或說明書中並不明確聲明欲限制步驟為特定順序之處，絕不表示推斷任何特定的順序。

儘管可使用連接詞片語「包含」揭示特定實施例的各式特徵、元件或步驟，應瞭解隱含包括可使用連接詞片語「由…組成」或「基本上由…組成」說明的各式特徵、元件或步驟的替代實施例。因此，舉例而言，包含A+B+C之組件的隱含替代實施例包括由A+B+C組成之組件的實施例以及基本上由A+B+C組成之組件的實施例。

能對本案揭示內容進行的各式修飾與變化而不背離揭示內容之精神與範疇，對本領域中的技術人員而言將是顯而易見的。由於本領域中的技術人員可想到併入揭示內容之精神與要義的所揭示實施例之組合、子組合及變化，揭示內容應理解為包括在附加申請專利範圍及其等效物之範疇內的所有事物。

5‧‧‧光源

10‧‧‧底反射體/反射式偏光膜

20‧‧‧圖案化反射體

20a‧‧‧反射性更強區

20b‧‧‧更透明區

21‧‧‧氣隙

30‧‧‧光導板(LGP)

30a‧‧‧頂表面

30b‧‧‧底表面

31‧‧‧第三圖案微結構/第三微結構

32‧‧‧第二圖案微結構/第二微結構

33‧‧‧第一圖案微結構

33a‧‧‧頂角

33b‧‧‧第一底角

33c‧‧‧第二底角

35‧‧‧稜鏡

36‧‧‧稜鏡

100‧‧‧背光模組

120‧‧‧背光模組

121‧‧‧漫射板

122‧‧‧量子點膜

123‧‧‧稜鏡膜

124‧‧‧反射式偏光器

125‧‧‧LCD面板

當與以下圖式一同閱讀時，能進一步理解以下的詳細說明，其中：

圖1A 為一部分示例性背光模組的側視圖，該示例性背光模組包含光導板；

圖1B為圖1A中所示之光導板的一個表面上的微結構側視圖；

圖1C為底表面上第一圖案的底視圖(左圖)以及頂表面上第二圖案的頂視圖(右圖)；;

圖2為可用於示例性背光模組中的光導板的另一個範例的側視圖；

圖3為可用於示例性背光模組中的光導板的另一個範例的側視圖；

圖4為可用於示例性背光模組中的光導板的另一個範例的側視圖；

圖5為一部分示例性背光模組的側視圖，該示例性背光模組包含光導板以及圖案化反射體；

圖6為包括圖案化反射體但不具有光導的背光模組設計；

圖7為包括背光模組、光學膜及顯示器面板的示例性顯示器的側視圖；以及

圖8A至8D為依據一些實施例的示例性背光模組。

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Claims (19)

1. 一種背光模組，包含： 複數個光源；以及 一圖案化光導板，具有一第一圖案微結構、一第二圖案微結構以及一第三圖案微結構，該第一圖案微結構在一頂表面或一底表面上以自該複數個光源萃取光，該第二圖案微結構在該底表面上，該第三圖案微結構在該頂表面上接近該等光源或在該等光源上方， 其中該複數個光源直接位在該圖案化光導板背後，以及 其中該複數個光源的主導光線藉由該第二圖案透射，且藉由該第三圖案反射，使得大於60%的該主導光線由於全內反射而在該圖案化光導板中側向前進。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中在該圖案化光導板上的該第二圖案微結構與該第三圖案微結構在外形上是圓形。
3. 如請求項1所述之背光模組，其中在該圖案化光導板上的該第二圖案微結構具有25度到65度之間的一底角。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中在該圖案化光導板上的該第三圖案微結構具有15度到65度之間的一底角。
5. 如請求項3所述之背光模組，其中在該圖案化光導板上的該第二圖案微結構具有35度到55度之間的一底角。
6. 如請求項1所述之背光模組，其中在該圖案化光導板上的該第三圖案微結構具有20度到50度之間的一底角。
7. 如請求項1所述之背光模組，其中該第三圖案微結構比該第二圖案微結構大。
8. 如請求項1所述之背光模組，其中該第三圖案中的一些微結構具有不同的角度。
9. 如請求項1所述之背光模組，其中該第三圖案中的一些微結構具有不同的節距。
10. 如請求項1所述之背光模組，其中該圖案化光導板包含玻璃或一聚合物。
11. 如請求項1所述之背光模組，其中該圖案化光導板的厚度在0.1 mm至2 mm之間。
12. 如請求項1所述之背光模組，更包含一漫射板、一量子點膜、一稜鏡膜或一反射式偏光器。
13. 如請求項1所述之背光模組，更包含一圖案化反射體，該圖案化反射體具有一第一區以及一第二區，該第一區比該第二區反射性更強，以及該二區比該第一區透射性更強。
14. 如請求項1所述之背光模組，更包含一底反射體。
15. 如請求項1所述之背光模組，其中該圖案化光導板具有一第一圖案微結構在該頂表面及該底表面兩者上。
16. 一種背光模組，包含： 複數個光源；以及 一圖案化光導板，具有一第一圖案微結構以及一第二圖案微結構，該第一圖案微結構在一頂表面或一底表面上以自該複數個光源萃取光，該第二圖案微結構在該底表面上接近該複數個光源或在該複數個光源上方，以將光重新引導遠離該複數個光源並減少該複數個光源的光吸收， 其中該複數個光源直接定位在該圖案化光導板背後，以及 其中該第一圖案微結構具有範圍在25度到65度之間的一底角。
17. 如請求項16所述之背光模組，其中該圖案化光導板更包含一第三圖案微結構，該第三圖案微結構在該頂表面上接近該等光源或在該等光源上方，以進一步將該光重新引導遠離該複數個光源並減少該複數個光源的光吸收，以及 其中該第三圖案微結構具有範圍在15度到65度之間的一底角。
18. 如請求項16所述之背光模組，更包含一底反射體。
19. 如請求項16所述之背光模組，其中該圖案化光導板具有一第一圖案微結構在該頂表面及該底表面兩者上。