TWI324277B - Light guide panel for lcd and back light unit using the same - Google Patents

Description

1324277 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種應用於液晶顯示器之背光模組 之導光板，其包括一條狀形式（stripe pattern)元件，且 特別是有關於一種應用於液晶顯示器之導光板，於導光面 板之後部表面設置有條狀棱鏡，大大地改善視覺效果與亮 度。此外，本發明是更有關於一種包括與上述相同之導光 板的背光模組。 【先前技術】 一般而言，液晶顯示器（1 iquid crystal display device LCD)係指一種藉由施加電場於兩個玻璃基板之間的液晶， 以顯示數字或影像之襄置。其中液晶是由具有介於固體及 液體之間的中間相（intermediate phase)之材料所製成。 由於液晶顯示器並非放射性裝置，因此需提供一背光 模組作為光源’並且藉由調整背光模組所產生之總光量之 透射率（transmittance) ’以使液晶顯示面板上顯示影像。 第1圖繪示傳統液晶顯示器之背光模組之爆炸透視 圖。 根據光源放射光之位置，背光模組可歸類為直下式背 光模組（direct type backlight unit)及側邊式背光模組 (edge type backlight unit)。直下式背光模紱之光源係 直接位於液晶顯示器之液晶顯示面板1 〇 0之後侧。側邊式 背光板組10之光源10 5係位於液晶顯示面板1 〇 〇之一侧 5

TW3208PA / CIP06667/TW 1324277 邊。背光模組10如第1圖所示。 請參閱第1圖，傳統液晶顯示器之背光模組ίο包括 • 一光源105、一導光板110、一反射板115、一擴散片120、 多個棱鏡片（prism sheet)125及一保護片130。 光源105係作為液晶顯示器内最初之發光之用。雖然 • 可使用不同形式之光源，液晶顯示器一般係使用冷陰極螢 光燈管（cold cathode fluorescence lamp，CCFL)作為光 源。冷陰極螢光燈管係具有非常低之功耗及放射非常亮之 • 白光之特性。 導光板110係位於液晶顯示面板100之後側及光源 105之一侧。導光板110係用以轉換光源1〇5所產生之點 • 光源成面光源’並接著將面光源由導光板110前方投射而 ‘ 出。 反射板115係位於導光板11 〇之後側，且係用以反射 由光源105所放射之光，以使光朝著反射板115前方之液 晶顯示面板100放射。 ® 擴散片120係位於導光板no之前側，且係用以使通 過導光板110之光一致。 • 當光通過擴散片120，光會於水平方向及垂直方向擴 散，使得光亮度快速地衰退。因此，在考慮此情況下，會 使用稜鏡片125以反射且集中光，藉此以提供增加亮度之 作用。 保護片130係位於稜鏡片125之上方，且係用以避免 稜鏡片12 5上產生刮痕。此外，當使用稜鏡片12 5時，保 TW3208PA / CIP06667/TW 6 1324277 護片130亦用於避免於水平方向及垂直方向上發生之莫瑞 效應（Moire effect)。 雖第1圖中並無繪示，然背光模組1〇更包括一模框 (mold frame)及一燈罩。模框係用以保護各個組成的元 件。燈罩係用以保護背光模組1 〇，並維持背光模組1 〇之 *' 強度及支撐背光模組1〇。 第2圖及第3圖繪示光源105產生之光於導光板110 内之路徑的放大截面圖。 φ 請參閱第2圖’光源105—般係位於背光模組1〇之 一側邊（液晶電視之光源通常係直接位於面板之後側）。因 此，光無法均勻傳送至所有之背光模組1〇的表面，以致 .. 於背光模組1〇之邊緣較背光模組1〇之其他部分亮。導光 板Π 0則係為了避免此種現象而使用。導光板一般係用透 明的丙烯酸樹脂（acrylic resin)所製成。丙烯酸樹脂因 具高強度而不易破損，且丙烯酸樹脂具有變形阻抗 (deformation resistance)、重量輕及可視光之透射率高 ® 的特性。 ' 換言之’導光板11〇係用以使光源105放射之光均勻 地投射至導光板110之全部表面。然而，光實際上並非均 勻地投射至導光板110之全部表面，而是集中於導光板11〇 之兩端處。這是由於導光板110導引來自光源105之光至 導光板110之兩端。 因此，如同第3圖所示’導光板11〇之後部表面係藉 由特別的處理，以使光於導光板110内產生散射，則光可 TW3208PA / CIP06667/TW 7 1324277 均勻傳至導光板110之全部表面。導光板110之後部表面 . 係具有特別之一粗輕圖案（roughness pattern)l 13。在考 . 慮與光源105及類似的光源之距離的情況下，粗糙圖案113 • 之設計係具有預先決定之形狀。當粗糙圖案113設置於導 光板110之後部表面時，面光源則以較高的亮度及均勻度 放射至液晶顯示器之導光面板的全部表面。 然而，上述構成之傳統液晶顯示器，面板之下方具有 粗縫圖案113之部分看起來會較亮，而其他面板之下方不 鲁 具粗糙圖案113之部分則較暗。在此情況下，面板上產生 聚光現象（spot phenomenon)，使得液晶顯示器之可視性 降低。特別於液晶顯示面板之尺寸增加時，與光源1 〇 5距 - 離較遠之面板區域會因缺乏光而顯得較暗。 . 此外’擴散片120及稜鏡片125係用以使光均句度改 善’卻致使背光模組1〇之製造成本增加。 為了要解決上述所提及之問題，此處提供一具有高亮 鲁度及高光均勻度之背光模組。且背光模組在不使用擴散片 120或稜鏡片125的情況下’可保證優越的可視性。 【發明内容】 有鑑於上述所提及之問題，根據本發明之一目的，提 出-種用於液晶顯示裝置之背光單元的導光板 括條狀稜鏡。 先板^ 根據本發明之另一目的，提出一種用於液晶顯示裝置 之背光模組，背光模組包括根據本發明之導光板。、

TW3208PA/ CIP06667/TW 8 意的是，本發日脸無限定於上述所提 的，且本發明之其他目的及特性將於下文中詳述 根據本發明之第-方面，上述及其他目的可 ^ 液晶顯示ϋ之-導光板實現。導光板包括^= :面二-前部表面及一後部表面。側部表面係』: 卩表面制以使歧前部表面發散。後部表面係用 立使先反射。其中，前部表面係由多個前部稜 '，吁 :稜，具有一預定截面。後部表面係由多個條狀=鏡： 母個條⑽鏡之寬度佩著條狀稜鏡及光2射:側部 衣面之距離增加而增加。 根據本發明之另一方面，此處提供用於—液晶 器 之一背光模組。背光模組包括一光源及一本發明之導光 板。 為讓本發明之上述内容能更明顯易懂，下文特舉較佳 實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 為了清楚描述本發明，本發明組成元件之尺寸於圖示 中係為誇大之尺寸。下列之描述中，假設一元件與另一元 件之關係係表示為「位於…之内」（positioned within) 或「與…連接」（connected with)，則元件可能係與另一 元件接觸或係與另一元件具有一預先決定之距離。當元件 係與另一元件相距一預先決定之距離的情況下，值得注意 的是’另一元件與一第三元件之關係係為固定或耦接則是 TW3208PA / CIP06667yTW 9 1324277 可被忽略的。 . 第4圖繪示根據本發明一實施例之導光板應用於液 晶顯示器之背光模組的透視圖。 請參閱第4圖，根據本發明一實施例應用於液晶顯示 器之背光模組之導光板30, 一般係以透明的丙烯酸樹脂製 成。丙烯酸樹脂具有高強度、變形阻抗、重量輕及可見光 之透視率高的特性。 導光板30具有一主體300，包括多個側部表面301、 • 一前部表面303及一後部表面305。側部表面301係用以 使光入射。前部表面303係與側部表面301連接，且面對 •液晶顯示器之一面板（未繪示）。後部表面305係與側部表 . 面301連接，且面對前部表面303。 側部表面301係定義為光入射之表面。因此，於第4 圖中，側部表面301意指兩個各自與光源306相鄰之表面。 前部表面303及後部表面305係為光源306產生光並 由側部表面301上入射後，加以發散光之表面。前部表面 • 303及後部表面305係與側部表面301連接。 前部表面303係由多個前部稜鏡310構成，且前部稜 • 鏡310各具有一預定截面。通過導光板30之主體300所 發散之光會經由前部棱鏡310均勻地繞射、折射及漫射出 去。 前部稜鏡310係可設置於前部表面303之全部表面 上，或是利用設置於前部棱鏡310之間的間隔平面，使前 部稜鏡310彼此之間具一預定距離。如第4圖所示，前部 TW3208PA/ CIP06667/TW 10 1324277 稜鏡310係與位於導光板30之後部表面305上的條狀稜 . 鏡320相互垂直設置。然而，值得注意的是本發明並不限 定於此垂直的結構。因此，前部棱鏡310與條狀棱鏡320 間之一角度係可改變的。 於第4圖中，前部稜鏡310雖各於一長度方向係具有 三角形之截面，然本發明並不限定於此結構。前部稜鏡310 可具有各種形狀之截面。 第5圖至第7圖繪示多個實施例之前部稜鏡310之 Φ 截面的透視圖。 如第5圖所示，多個前部稜鏡310係可利用設置於前 部稜鏡310之間的間隔平面，使前部稜鏡310彼此之間具 . 一預定距離。 使多個前部稜鏡310彼此間具預定距離d，而不密集 地設置前部稜鏡310之原因係為了增加光之均勻度及可視 性。 換言之，利用多個前部棱鏡310彼此間具預定距離d ® 之設置方式，以使光不以多種角度折射至液晶顯示器之面 板（未繪示）。而係使光盡可能直接以垂直的方式折射至面 板（未繪示），以改善光入射面板（未繪示）之均勻度。 如第6圖所示，各前部稜鏡310於長度方向可具有梯 形之截面。或如第7圖所示，各前部稜鏡310於長度方向 可具有倒溝槽形之截面，且倒溝槽形之截面的側面係具有 一預定曲率。 如第6圖所示，各前部稜鏡310於長度方向具有梯形 TW3208PA/ CIP06667/TW 11 1324277 之截面的情況下，導光板30之主體300係可利用一平面A k 調整，以使光可直接與液晶顯示器之面板垂直。平面A係 定義為每個梯形之前部稜鏡310的上部表面。 此外，如第7圖所示，各前部稜鏡310於長度方向具 有倒溝槽形之截面，且倒溝槽形之截面之側面具曲率之情 況下，倒溝槽形之側面的曲率範圍係較佳地為 0. 01〜1.0mm。 前部稜鏡310之總面積與間隔平面之總面積的比之 • 範圍係較佳地為1 : 0. 5〜1:10。間隔平面係位於主體300 之前部平面上，且間隔平面係位於前部稜鏡310之間。 此外，第4圖至第7圖中，各前部稜鏡310之高度 . h2與寬度w2比之範圍係較佳地為0. 3〜0. 6:1。前部稜鏡310 之高度h2與寬度w2比於此範圍的情況下，可維持適當的水 平視角及避免亮度的減少。 前部稜鏡310各具有一内角（interior angle)係為 90°或大於90°，且此内角之範圍係較佳地為90°〜120°。 • 前部稜鏡310之内角於此範圍之情況下，可使面板之中間 區域維持適當之亮度，且保持適當的水平視角。 - 請再次參閱第4圖，主體300之後部表面305係由多 個條狀元件構成。此些條狀元件係以彼此之間具一預定距 離，且邊接著邊的方式排列。此些條狀元件係意指條狀稜 鏡 320。 第8圖係第4圖中各條狀稜鏡320的放大截面圖。條 狀棱鏡320係利用突出的刻紋（embossed carving)或凹下 TW3208PA/ CIP06667/TW 12 1324277 的紋路（depressed engraving)之方式形成於導光板3〇之 . 後部表面305上。 . 條狀稜鏡320各包括後部稜鏡322，後部稜鏡322係 設置於條狀稜鏡320之一表面上。後部稜鏡322之設置係 較佳地使各後部棱鏡322之長度方向P與光發射方向q垂 ， 直’以有效率地執行光之繞射、折射及散射’此即為上述 之長度方向P與光發射方向Q相互垂直設置之原因。 此外’如同上述所提及，由於垂直的排列係具有使光 ® 可均勻的經由導光板30之全部表面折射及漫射之優點， 因此設置於條狀稜鏡320間之後部稜鏡322係較佳地與前 部稜鏡310之長度方向（光發射方向Q)垂直設置。 . 如第8圖所示’當每個後部稜鏡322係設置於條狀稜 鏡320上’且於長度方向p具有三角形之截面，三角形截 面之一頂角0 i ’其範圍係較佳地為60。〜100。。 當頂角0 !係於此範圍内，大部分發散之光則直接垂 直於導光板30之前部表面303,以增加面板之中間區域之 ^亮度。 ' 此外，較佳地，各個條狀稜鏡320具有寬度與長度比 之範圍係為1:1000〜1:50000，且各個後部稜鏡322具有一 高度沁與寬度Wl比之範圍係為〇. 3:1〜0. 9:1。條狀稜鏡320 之長度方向與前部稜鏡310之長度方向間定義之一角度， 其範圍係為30°〜90°。 後部稜鏡322設置於導光板30之後部表面305上， 且後部稜鏡322係設置於各條狀棱鏡320之表面上。此部 13

TW3208PA/ CIP06667/TW 丄 W4277 分將於下文中詳細陳述。 導光板30之主體300具有多個條狀稜鏡320設置於 ，部表面3G5上，各條狀棱鏡32G係由遠離光入射之側部 ，面301之方向上逐漸增加寬度。特別是當光係由兩相 i之侧。P表面301上入射，各條狀稜鏡32〇係逐漸地從各 側j表面301朝條狀稜鏡320之中央處增加寬度。光若是 ，單個侧部表面3〇1入射時，各條狀稜鏡32〇係逐漸地 從側部表面301朝相對之另一側部表面3〇1增加寬度 (請參閱第9圖及第10圖）。 此時，條狀稜鏡320與光入射之侧部表面3〇1係不需 以直接鄰近之方式設置。因為當條狀稜鏡32〇係直接鄰近 於光入射之側部表面301設置，光會於條狀稜鏡32〇附近 散射’且產生一亮線。 此外’後部稜鏡322係設置於各條狀稜鏡320之表面 上’以使後部稜鏡322與通過側部表面301之入射光垂直。 以預定形式設置條狀稜鏡320後，後部稜鏡322可設 置於各條狀稜鏡320之表面上。然而，實際上設置後部稜 鏡322之幾種陣列係具有不同之寬度，因而產生本發明之 條狀稜鏡形式導光板。 第9圖及第10圖繪示導光板30之主體300(請參閱 第4圖）之後側簡圖，以示意實施例中條狀棱鏡320之排 列。 第9圖繪示光源306產生之光從導光板30之主體300 之相對兩側入射時，條狀稜鏡320之排列之平面圖。 TW3208PA/ CIP06667/rW 14 1324277 【圖式簡單說明】 • 第1圖繪示傳統液晶顯示器之背光模組之爆炸透視 圖； 第2圖及第3圖繪示光源產生之光於導光板内之光路 徑之放大截面圖； 第4圖繪示根據本發明一實施例之導光板應用於液 晶顯示器之背光模組的透視圖； 第5圖至第7圖繪示多個實施例之前部稜鏡之截面的 • 透視圖； 第8圖繪示位於導光板之後部表面上之條狀稜鏡的 放大截面圖； • 第9圖及第10圖繪示導光板之後部表面上設置有多 個條狀稜鏡的簡易平面圖； 第11圖繪示導光板之後部表面上設置有多個附加之 點棱鏡的平面圖； 第12圖及第13圖繪示導光板之後部表面上設置有多 • 個修正之條狀稜鏡，以避免因減少後部表面之—邊緣之亮 度而產生暗部之平面圖；及 第14圖繪示根據本發明之條狀稜鏡形式導光板與傳 統之點稜鏡形式導光板之比較圖。 【主要元件符號說明】 1〇:背光模組 100 .液晶顯示面板 TW3208PA/ CIP06667/TW 19 1324277 105、306 :光源 . 110、30 :導光板 113 :粗糙圖案 115 :反射板 120 :擴散片 ' 125 :稜鏡片 130 :保護片 300 :主體 • 301:側部表面 303 :前部表面 305 :後部表面 310 :前部稜鏡 320 :條狀稜鏡 322 :後部稜鏡 325 :點稜鏡 A :平面 ® d:預定距離 hi .南度 • h2 :南度 P:長度方向 Q:光發射方向 Wi .見度 W2 .見度 0 i :頂角 TW3208PA / CIP06667/TW 20

Claims (1)

1324277 # « 年月日修(更)正本 98. 12. 3ft_ * ^ 十、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器之導光板，該導光板包括 複數個側部表面，係用以使光入射； 一前部表面，係用以使光從該前部表面發散；及 一後部表面，係用以使光反射； 其中，該前部表面係由複數個前部棱鏡構成，該些前 部稜鏡各具有一預定截面，該後部表面係由複數個條狀稜 鏡構成，各該些條狀稜鏡上設置有複數個後部稜鏡，該些 後部棱鏡各具有一長度方向係垂直於一光源所射出之方 向，且每個條狀棱鏡之寬度係隨著條狀稜鏡與光入射之該 些側部表面之距離增加而增加。 2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中各該 些條狀稜鏡之長度方向與各該些前部棱鏡之長度方向之 間係具有一夾角，該夾角之範圍係為30°〜90°。 3. 如申請專利範圍第2項所述之導光板，其中該些 條狀棱鏡之長度方向係垂直於該些前部稜鏡之長度方向 設置。 4. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中位於 鄰近該導光板之該後部表面的邊端處之該些條狀棱鏡各 具有一遞增寬度。 5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 條狀稜鏡各具有一頂角係為60°〜100°之三角形截面。 6. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 21 1324277 前部稜鏡各具有一頂角係為90°〜120°之三角形截面。 ) 7. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 條狀稜鏡之間距（pitch)具有可變化之尺寸。 8. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 條狀棱鏡各具有一寬度對長度比，該寬度對長度比之範圍 係為 1:1000~1:50000。 9. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 前部稜鏡之截面之形狀係選自三角形、梯形及一具有預定 曲率之倒溝槽形之群組。 10. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 前部棱鏡之間係設置有一預定間隔平面。 11. 如申請專利範圍第10項所述之導光板，其中該些 前部稜鏡之總面積與設置於該些前部稜鏡間之該些間隔 平面之總面積的比之範圍係為1: 0. 5〜1:10。 12. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些 前部稜鏡各具有一高度對寬度比值，該高度對寬度比值之 範圍係為0. 3〜0. 6。 13. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該導 光板更包括： 複數個附加稜鏡，該些附加稜鏡係位於該些條狀稜鏡 之間。 14. 一背光模組，包括： 一光源；及 一根據申請專利範圍第1項之導光板。 22