TW594070B - Light guide plate, surface light source device, and display apparatus - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 〜 〜--__ Β7 _ 五、發明說明（1 ) [發明所屬技術領域] 本發明係有關一種導光板、面光源裝置及顯示裝置， 詳言之’為適合從如點光源之具局部性發光領域之光源之 光輪入之經改良之導光板，及採用如此改良之導光板之面 光源袭置’及採用該面光源裝置於液晶顯示幕之照明有關 之顯示裝置。本發明適用於，例如行動電話附設之顯示裝 置’適用於此所用之面光源裝置以及導光板。 [習知技術] 由面光源裝置照明液晶顯示裝置之液晶顯示幕為周知 之事。面光源裝置一般係具備導光板及為其供給一次光之 一次光源。以往做為一次光源廣為使用棒狀螢光燈（冷陰極 管），但近年來則逐漸採用如LED(發光二極管）之點狀或局 部發光源。 尤其是如附設於行動電話之較小型顯示裝置，該等逐 成為主流。 第6圖為利用局部發光源之習用面光源裝置用以照明 液晶顯示幕之液晶顯示裝置一例之分解斜視圖。另第7圖 為一次光源周邊之剖面構造。 參照兩圖，液晶顯示裝置1具液晶顯示幕2係由面光 源裝置3所照明。面光源裝置3具備LED(點狀光源）8及 反射片5。導光板6具大略楔子形剖面，一邊主面為出射 面6B，另一邊主面為背面6 A。原料側端面6C對出射面 6B大略成45 °傾斜。以下在本申請說明書稱此端面為「傾 斜端面」。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚) 1 3U4T7 --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1五、發明說明（2 ) 反射片5為例如白色pET敕片所成，將自背面^漏 出之光反射退回導光板6内，以防止光消耗。由於亂反射 而產生多樣傳導方向之光’促進出射面6B之出射。 LED 8視明亮度之需要配置1個或多數個而整體構成 -次光源。本例由4個LED等間隔配置。由第7圖可知， 該等LED 8配置於傾斜端面6C之正下方通過入射面6D 向傾斜端面6C供給一次光。 於此入射面6D係背面6 A之帶狀部分領域，傾斜端 面6C及入射端φ 6D係共有一邊緣之關係。 、箱狀框架4為白色樹脂成型品，將反射片5、導光板6、 液晶顯示幕2等以積層狀收容並保持。 如第7圖所示，框架4在與入射面相對之位置具 開口部4A。LED 8供給之-次光，通過此開口部4A入射 至入射面6D。又，形成豎壁4B宛如圍繞開口部‘A。豎壁 4B之内面為高反射率之亂反射面（白色面）或正反射面，如 箭頭群所示，可有效導入LED8所放射之光至入射面印。 LED 8連同驅動線路插裝於印刷線路基片7，並由該 驅動線路供給電力。以上各元件，係由符號9描示一部分 之殼體（Housing)(例如行動電話之外殼）所收容並保持之。 LED 8點亮時，直接或經豎壁4B之反射，通過入射 面6D將光導入導光板6内。導入光之大部分内部入射至 傾斜端面6C。内部入射光之大部分，在傾斜端面内部 反射，轉換方向至導光板6之大略深度方向（離開傾斜端面 6C之方向），在導光板6内傳導。

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） --- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311417 594070 A7 B7 五、發明說明（3 ) 如所周知，在此過程，經歷因背面6A、出射面2B之 内部反射，因反射片5之反射（背面6A之洩漏光）等，而自 出射面6B逐漸發生出射，此出射光（照明輸出）即被利用於 液晶顯示幕2之照明。 如上說明習用液晶顯示裝置乃至面光源裝置成問題的 是出射面6B上亮度分布之均勻性低。此係由於使用具局 部發光領域之光源（LED 8)所致。即，如LED 8之點狀光 源之發光領域，就算全數（在此為4個）合計也較入射面整 體之面積甚小之故，對導光板6之幅度方向（傾斜端面6A 之長轴方向）光供給當會產生甚大不均勻。 尤其是如第8圖所示，在傾斜端面6C附近，在出射 面上與LED 8相對應之位置會有過度明亮之明亮部（虛 線）。相反的，明亮部與明亮部間，相對應於點光源不存在 區間，會有黑暗部分。留下此等明暗不均勻而應用於液晶 顯示裝置時，無法獲得高品質顯示圖像。尤其是彩色顯示 時，畫面顯得污穢而商品價值大降。 第6圖、第7圖所不之習用技術’於傾斜端面6C之 因内部反射之方向轉換，僅限於大略往導光板6之深度方 向（對傾斜端面6C之長轴成垂直方向)者。因此，對於第8 圖所示之明暗不均勻之緩和、解除、幾乎無效。 增加點狀光源（LED)8之數目，或沿傾斜端面6C之長 軸方向密集配置則可緩和不均勻。但是如此配置不僅經濟 上不利也會招致裝置之重量。近年來已可廉價取得單位光 輸出大的點狀光源（LED)，由此而言，已有以使用少數點 --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3 311417 ^4070 A7 五、發明說明（4 ) 先源而獲得明亮度不均勻不致於顯眼之面光源裝置之迫切 需求，尤其是行動電話筆記型電腦等較小型顯示圖面之機 器更加有其需要。 [發明之目的及其概要] 本發明係在上述背景下所作者。其目的在於提供經改 良而不會發生上述問題之導光板、使用該導光板之面光源 裝置及以該面光源裝置照明液晶顯示幕之顯示裝置。具體 «之，本發明提供一種導光板，能以較少數目之局部發光 光源之光輪入獲得均勻度高之光輸出者。 並且，將其組裝於面光源裝置，就無需高密度配置局 部發光一次光源。亦能提供均勻度高之照明輸出面光源裝 置再者，使用該面光源裝置於液晶顯示幕之照明，即可 提供高顯示品質之顯示裝置。 ^本發明係適用於導光板，係具備：輸出光之出射面； 背向刖述出射面之背面；及對前述出射面傾斜之傾斜端 面。本發明？文良之重點為，於此型之#光板之上述傾斜端 面，形成至少有一個光輸入用凹部。對此凹部進行光之輸 入，亦即於前述傾斜端面附近，經前述背面之邊緣部向前 述凹部内面由至少具有丨局部發光領域之光源進行光之輸 入。 於典型之例中，前述凹部之與前述出射面平行之剖面 輪廓係大略成圓弧狀。前述凹部，其深度隨自前述背面之 距離形成逐漸變小為佳。 其次，依本發明之面光源裝置，係含有具至少〗局部

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594070 五、發明說明（5 ) 發光領域之-次光源及導光板，且導光板之端部形狀規定 為與一次光源之配置相關連。 即’前述導光板係具有：出射面為用以輸出光；背面 係背向前述出射面；及傾斜端面對前述出射面傾斜’而在 前述傾斜端面，至少形成！凹部。於是，前述一次光源配 置成使一次光在前述傾斜端面附近自前述背面之邊緣部導 入前述導光板内，接著由前述凹部之内面進行内部反射。 於典型之例，前述凹部之與前述出射面平行之剖面輸 廓係大略成圓弧狀。又前述凹部，其深度隨自前述背面之 距離形成為逐漸變小為佳。 將如上述經改良之面光源裝置’配置成為用以液晶顯 示幕之照明之用，則可獲得本發明之顯示裝置。 [圖示之簡單說明] 第1圖為依本發明1實施例之液晶顯示裝置整體概略 之分解斜視圖。 第2圖為本發明之實施例採用之導光板，自出射面側 所看凹部及其周邊之部分繪示以箭頭群繪出代表性光路。 第3圖為第1圖所示液晶顯示裝置，表示一次光源周 邊之剖面構造之剖面圖。 第4圖為說明形成於導光板傾斜端面之凹部變形例之 圖。 第5圖為說明導光板之變形例之剖面圖。 第6圖為利用局部發光源之習用面光源裝置，用於液 晶顯示裝置之整體配置概略之分解斜 I 1 I I I I I--· i I I l· I--^ ---I I--I — ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

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A7 __B7 五、發明說明（6 J 第7圖為第6圖所示液晶顯示裝置，表示一次光源周 邊之剖面構造之剖面圖， 第8圖為說明習用技術之明亮度不均勻之平面圖。 [符號之簡單說明] ^ ^ ^ 2 5 6 A 6C 11 4 液晶顯示裝置 框架 6 Λ 16 導光板 6Β、16Β出射面 6D ' 16D入射面 l6E 凹部 [發明之實施形態 以下參照第 液晶顯示幕 反射片 16A背面 16 C傾斜端面 8、18 LED(發光二極管） 19 黑色條帶（遮光部分） 1裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1圖至第 5圖說明本發明之實施例。惟於 各圖，I易於理解，將各元件尺寸、形狀等適當誇大表示。、 ，外’在第6圖與第7圖中共同使用之元件則給予相同符 號’而適當省略重複說明。 -首先參…、第1圖、第3圖，此兩圖係本發明之液晶顯 不裝置之概略構造之分解斜視圖及部分剖面圖。本發明之 液晶顯示裝置π係配置了面光源裝置13為自背後照明液 晶顯示幕2者。 面光源裝置13具備：導光板16; LED(點狀光源）18 ; 反射片5導光板16為例如為聚丙婦酸樹脂（刚樹 脂）所成之透明構件，具略成楔子狀剖面，一方之主面 (一提供出射面㈣’另一方之主面則提供背面麻。 厚料侧之端面16C，提供對出射面16B略傾斜45。之 本紙張尺度適用中_家標準（CNS)A4 _S bl〇 X 297公釐了 ^311417~ 訂· · 線. 594070 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（7 ) 傾斜端面’於此依本發明之特徵至少形成i凹部 部分放大圖示A)。含有凹部16E之傾斜端面㈣以作成、 為鏡面為佳。 凹部16 E之剖面形狀卜;儿φ灿 . 狀(/°出射面16E之面)具略呈圓弧 形狀之光滑曲線輪廊。並且，半 千坦面與凹面之境界如同描 繪平滑彎曲之稜線之輪廓形狀在 丨1 如此凹部1ό£ 之平滑輪靡形狀’因形成凹冑16Ε而可防止再發生所謂「映 照」。 在此，「映照」係指於__分本：塔_ < l ‘ 」τ相於次光源附近如有輪廓形狀欠缺 平滑部分時’該處局部被強烈照出，以致自出射面⑽侧 可觀察到亮線狀亮度不均勻之現象。假使凹部i6E之輪廓 形狀欠缺平滑’則會產生被_18之光局部被強烈照射 出之部分，而易於自出射面j 6B側觀察到。 相對於如上述形成凹部16E之傾斜端面，設較入射面 16D稍寬幅之黑色條帶（遮光構件）19。此黑色條帶19成為 在傾斜端面16C附近吸收漏光之截留（frap)作用。 此漏光含有：自凹部16E或其附近之導光板16脫出 之成分，及不導入導光板16而通過凹部16E所成之凹谷 狀空間之成分。此等漏光到達液晶顯示幕2則為擾亂顯示 之原因。黑色條帶19可防止此現象。 在此該注意的是，凹部16E向出射面16B形成逐漸變 淺°在本實施例’出射面丨6B與傾斜端面丨6C相會之邊緣 貫穿導光板1 ό之全幅成直線。即凹部丨6E之深度剛在出 射面16B之位置為零。由此，黑色條帶ip之遮光容易。 ‘紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（么〇 X 297公爱 311417 ------------—-裝----:---—訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 594070 A7

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594070 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 本紙張尺度適用標準（CNS)A4則各⑵0 χ 297公爱 A7 五、發明說明（9 ) 框架4為將反射片5、導光板16及液晶顯示幕2以積 層狀態故容並予保持，如同第6圖、第7圖所示者即可。 即框架4係白色樹脂之箱狀成形體，與入射面⑽相對應 之位置叹開口部4 A ’ LED 18供給之一次光通過此開口部 4A入射至入射面16D。 豎部4B係圍繞開口部4A而形成，豎壁4B内面為高 反射率之亂反射面（白色面）或正反射面，如箭頭群所示， 由LED 18所放射之光有效地導入入射面16D。 LED 18連同驅動電路因裝於印刷線路板7，由該驅動 電路供給電力。以上之諸元件係枚容並保持於符號9有部 分表不之外殼（例如行動電話外殼）内。 LED 18點亮時，經由直接或經豎壁4B之反射，通過 入射面16D將光導入導光板16内。 導入光之大部分，内部入射至與各LED丨8相對應之 凹部16E内面，凹部16E之功能則參照第2圖即易於理解。 參妝第2圖，自出射面丨6B側所看凹部丨6E及其周邊之部 分繪示有代表性之光路箭頭群。 如箭頭群所示，自入射面16D導入於導光板16内之 大部分光，内部入射在與各LED 18相對應之凹部16内 面，其大部分被内部反射。有一部分漏光，但受黑色條帶 19截留。至於發生何種程度的漏光，則主要視對凹部1吒 内面（鏡面）之内部入射角之分布而定。 一般而言，於凹部16£：内面之内部入射光中，滿足全 反射條件之比率愈高則漏光愈少、因此，凹部16E内面以 --------------裝-----：----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

594070 A7 B7 五、發明說明（ω ) 形成如此曲面之設計為佳。 當然，於凹部16E之内部反射為 因此如第2圖所示，導光…產生傳導;面樣= 面二此作用’導光板16内普遍供給有光，相應於其出射 之出射強度（明亮度）得以均句化。在習用技術特別 j問題之於傾斜面附近之明亮度不均句（參照前第8圖及 有關說明）得以顯著緩和。 導光板之内部傳導光自出射面16β輸出之作用原 理，如同前述習用技術者相同。即，内部傳導光，經過背 面16A、出射面12B之内部反射、反射片$之反射（背面 16A之洩漏光)等，而給予向出射面i6B内部入射之機會。 如所周知，出射面16B如為鏡面，内部傳導光之向出 射面16Β<内部入射時有打破全反射條件之程度之僅小成 分，令引起出射面16B之出射…出射面⑽如前述形 成有光散射模式時，出射面16B之出射更加容易引起。 如上說明，面光源裝置13由於凹部16E之存在，較 習用面光源裝置3(第6圖），向導光板内之光供給更加普 遍，而出f面16B上之明亮度分布之均句性更容易提高。 尤其是，LED 18(—般為具局部發光領域之光源）之配 置可止於少數（例如1個至數個），也不因此引起發生顯著 明π度不均勻（尤其是傾斜端面周邊之明亮度不均勻）之情 形。 當然，液晶顯示幕2由面光源裝置13之輸出照明光均 勻照明。結果可獲得高顯示品質。 ΤΓΠΤΤ 本紙張尺度適财關家

I 594070 B7 五、發明說明（Π ) 例如採用彩色液晶顯示裝置之行動 之液晶顯示裝置應用本發明時，圖 致：記型電腦 ^ 3 田T不致會觀察到明暗 句勻之顯不劣化部分而可顯著提高商品價值。 :外，上述實例’並非限制本發明之範圍纟， 許有如下之變更。 ⑷於上述實施例’形成於導光板傾斜端面之凹部，係 由平滑曲面之凹谷部所形成。但是凹部之形成不限定於 此。例如第4圖所示，亦可採…對平坦斜面構成三角 形狀之剖面輪廓之凹部（V字谷狀之凹部）。但是V字凹谷 之底部’以平滑面連接兩斜面來形成為佳。尖銳底部形狀 因前述之「映照」，易於引起亮線狀之亮度不均勻。 此情形時，向出射面減少深度為佳。 (b)於上述實施例，入射面16D形成為與背面16α之 一部同水準。但是，入射面16D之形成樣式並不限定於此。 例如第5圖所示，採用具延長傾斜端面正下面部分之剖面 形狀之導光板’將此延長部之前端面當做入射面亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (C)上述實施例之導光板16係具楔子形狀剖面者，但 本發明並不限定於此。例如，採用整體均勻厚度之導光板， 在其1端面或2個以上之端面，以上述要領設凹部亦可。 (e)本發明除了使用於行動電話及筆記型電腦等液晶 顯示裝置之液晶顯示幕照明之外之用途之面光源裝置及在 其使用之導光板亦可應用。例如液晶電視等為其他電子機 器之照明機器、顯示裝置及使用於這些器具之導光板均可 廣泛應用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱）

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Claims (1)

1. A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ''^ 1· -：導光板，係含有··出射面，用以輸出L·背 U述出射面，及傾斜端面對前述出射面傾斜，其中 在f述傾斜端面，至少形成1處光輸入用凹部， 於前述傾斜端面附近自前述背面之邊緣部向前述 Z部内面’由至少具1個局部發光領域之光源可輪入 如申明專利耗圍s i項之導光板，其中前述凹部之沿平 行於前述出射面之剖面之剖面輪庵，為大略圖弧狀者。 申明專利耗圍第1項或第2項記載之導光板，其中， 刖述凹部之深度係隨自前述背面之距離形成為逐漸變 小者。 4· 一種面光源裝置，係含有：一次光源為至少具丨個局部 發光領域；及導光板，其中 前述導光板則含有：出射面，用以輸出光；背面為 背向前述出射面；及傾斜端面對前述出射面傾斜，而 前述傾斜端面，至少形成一處凹部， 刖述一次光源係配置成，一次光在前述傾斜端面附 近’自前述背面之邊緣部導入前述導光板内，接著由前 述凹部之内面被内部反射者。 5.如申請專利範圍第4項之面光源裝置，其中前述凹部之 沿前述出射面平行之剖面之剖面輪廓，大略成圓弧狀。 6·如申請專利範圍第4項或第5項記載之面光源裝置，其 中前述凹部之深度係隨自前述背面之距離形成為逐漸 變小者。 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί裝 訂· · i線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 311417 594070 A8B8C8D8 ~、申請專利範圍 7· 一種顯示裝置，係使用面光源裝置照明液晶顯示幕之顯 示裝置，其中 前述面光源裝置係含有：一次光源為至少具1個局 部發光領域；及導光板，而 前述導光板則含有：出射面，用以輸出光；背面為 背向前述出射面；及傾斜端面對前述出射面傾斜，而 前述傾斜面，至少形成一處凹部， 前述一次光源係配置成一次光在前述傾斜端面附 近，自前述背面之邊緣部導人前述導光板内，接著由前 述凹部之内面被内部反射者。 8·如申請專利範圍第7項記載之顯 下裝置，其中前述凹部 之沿前述出射面平行之剖面之剖面 狀。 』面輪廓，大略成圓弧 9·如申請專利範圍第7項或第8項記哉^ θ ▲上 疋栽之顯示裝置，复φ 刖述凹部之深度係隨自前述背面之 ^ r 小者。 離形成為逐漸變 --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公餐） 13 311417