TWI410680B - 導光板及背光模組 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學元件，且特別是有關於一種導光板及背光模組。
背光模組通常包括一導光板，而導光板之作用在於引導光源產生之光線的散射方向，用來提高面板的輝度，並確保面板亮度的均勻性，以將背光模組中的點光源或線光源轉換成面光源而提供給液晶顯示面板。因此導光板的材料性質、表面擴散圖案之設計與製造皆攸關背光模組整體光學設計與輝度、均齊度的控制。一般而言，導光板會包括複數個網點，以破壞全反射使光束能傳遞至背光模組外，因此透過網點的設計，可使導光板面均勻發光。
傳統是利用網印(screen printing)製程來製作網點，其缺點在於網點的直徑會受限於製程技術而無法形成小點(例如網點的直徑無法小於100微米)。如此一來，導光板的厚度便受到限制，若導光板太薄，則會使得網點的瑕疵與形狀易被人眼察覺而無法使用。在導光板薄型化的趨勢下，應用於製作網點的噴墨技術便被提出。舉例而言，台灣專利公告號I287135揭露一種顯示裝置，此顯示裝置包括一具有複數個微結構的導光板與一反射器，其中微結構是利用噴墨技術製作於導光板上靠近反射器的一側。
另一方面，台灣專利公開號200732785也揭露一種利用噴墨方式於導光板製作微結構的方法，其中微結構的分布從靠近導光板之入光面到遠離入光面是由疏到密。另外，台灣專利公開號200804924還揭露一種直下式的背光模組。上述之背光模組包括複數個凸起的均光單元以及複數個光源，其中均光單元為一類似擴散片的元件，且對準光源配置。除此之外，美國專利申請號20060291065還揭露一種光學膜(micro lens)，其藉由在基板上形成一組陣列透鏡達到偏折光線的作用。
本發明提供一種導光板，能夠提高光的使用效率。
本發明提供一種背光模組，能夠提高光的使用效率。
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。
為連上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種導光板，適用於具有至少一發光元件的背光模組，導光板具有一出光面、一相對於出光面之一表面、一連接出光面與表面的入光面及配置於出光面上的複數個微結構。上述之表面的90%以上為平坦表面。至少一發光元件配置於入光面旁，且適於發出一光束，入光面適於使光束進入導光板中，且出光面適於使光束傳遞至導光板外。
本發明之一實施例提供一種背光模組，包括至少一發光元件與上述之導光板。至少一發光元件適於發出一光束。導光板具有一出光面、一相對於出光面之一表面、一連接出光面與表面的入光面及配置於出光面上的複數個微結構。上述之表面的90%以上為平坦表面。至少一發光元件配置於入光面旁，入光面適於使光束進入導光板中，且出光面適於使光束傳遞至背光模組外。
在本發明之一實施例中，上述之微結構的直徑範圍是落在30微米至80微米。上述之微結構在靠近發光元件處的數量密度例如小於微結構在遠離發光元件處的數量密度。另一方面，上述之微結構可為凸點。凸點在垂直出光面之方向上的高度與凸點在平行出光面之方向上的寬度的比值是落在0.1至0.5。
在本發明之一實施例中，背光模組更包括複數個擴散粒子，分布於這些微結構之中。這些擴散粒子例如是二氧化矽或二氧化鈦。另外，背光模組更可包括一反射單元，配置上述之表面上。除此之外，背光模組還可包括一光學膜片，配置於出光面上。光學膜片可包括一擴散片、一增光片及一稜鏡片之至少其一。
基於上述，本發明之實施例的導光板的出光面配置複數個微結構，故光束有機會直接從出光面穿透導光板，進而減少光束於導光板內的反射次數以及傳遞距離。如此一來，光的使用效率便能獲得提升。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1繪示為本發明之第一實施例背光模組100的剖面示意圖。圖2繪示圖1之背光模組100的俯視示意圖。請同時參照圖1與圖2，背光模組100包括至少一發光元件110(僅示意地繪示一個)、一導光板120以及複數個微結構130。發光元件110適於發出一光束(例如光束L1)。發光元件130例如是冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)或是發光二極體(light emitting diode,LED)。
導光板120具有一出光面S1、一相對於出光面S1之一表面S2及一連接出光面S1與表面S2的入光面S3，其中表面S2的90%以上為平坦表面。導光板120適於導引一光束(例如光束L1)。發光元件110配置於入光面S3旁，入光面S3適於使光束L1進入導光板120中，且出光面S1適於使光束L1傳遞至背光模組100外。
如圖1與圖2所示，微結構130配置於出光面S1上，並採取不等間隔的佈點設計。詳細來說，微結構130在靠近發光元件110處的數量密度小於微結構130在遠離發光元件110處的數量密度。另外，同一出光面S1上之微結構130的大小、形狀可不同(如圖2所示)或相同。換句話說，微結構130的大小、形狀與位置可視實際需求設計，並不受限於此。除此之外，本實施例的背光模組100更包括一反射單元140。反射單元140配置於導光板120的表面S2上，且例如是一反射片或一反射膜，而反射片又例如是白反射片或銀反射片。反射單元140能提高顯示器(未繪示)的輝度。
值得注意的是，本實施例的微結構130是配置於遠離反射單元140的出光面S1上，以使得光束(例如光束L1與光束L2)有機會直接穿透導光板120。如此一來，便能減少光束(例如光束L1與光束L2)的傳遞距離，進而降低光束被導光板120吸收的機率，而可提高背光模組100的光使用效率，進而使背光模組100能提供較高亮度的面光源。
一般而言，導光板例如是由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚碳酸酯(polycarbonate,PC)等透光材質製作。由於上述材質對於藍光的穿透率較低，故當光束於導光板內傳遞太遠或反射太多次時，會使得穿透至背光模組外的光束偏黃色，進而影響顯示畫面的品質。然而，在本實施例中，光束(例如光束L1與光束L2)能直接透過出光面S1的微結構130而傳遞至背光模組100外，進而可以減少光束(例如光束L1與光束L2)的傳遞距離與反射次數。而隨著光束之傳遞距離與反射次數的減少，藍光被導光板120吸收的機率亦跟著降低，進而使顯示畫面的品質獲得提升。
另一方面，發光元件110所發出的光束(例如光束L3)於導光板120內經過幾次全反射後亦會被反射單元140反射至出光面S1。當光束L3碰到出光面S1上的微結構130時，微結構130會破壞全反射，從而使得光束L3直接穿透出光面S1並傳遞至背光模組100外。
除此之外，如圖1與圖2所示，本實施例的背光模組100更包括複數個擴散粒子132。其中擴散粒子132分布於微結構130之中，其例如是二氧化矽(SiO2
)或二氧化鈦(TiO2
)。擴散粒子132的添加有利於光束(例如光束L4)的散射，進而增加出光的均勻度。值得注意的是，在其他實施例中，微結構130亦可不具有擴散粒子132。
圖3為圖1之微結構130以及部分導光板120的放大示意圖。如圖3所示，利用微結構130a之表面的傾斜效果，中央高度略高的微結構130a能使光束L5的出射角度相較於光束L7的出射角度更往法線方向偏折。另一方面，若微結構130b的高度足夠且斜面角度夠大，則可使光束L6不經偏折而直接從微結構130b射出至背光模組外。由此可知，藉由控制微結構130的斜面角度，便能調整光束(例如光束L5~L6)於出光面S1的出光角度，進而調整導光板120上方(出光面S1一側)光場在部份區域的均勻度。
除此之外，本實施例的微結構130例如為凸點，其中又例如是採用噴墨(ink jet)技術製作，以產生微小的微結構，進而有利於背光模組100的薄型化。在本實施例中，微結構130的直徑範圍例如是落在30微米至80微米。由此可知，微結構130的體積相較於習知的印刷網點要小得多，故克服了習知技術中印刷網點太大的缺點。另外，凸點的大小例如是透過油墨的滴數來控制。藉由噴墨技術來控制微結構的分布與大小能改變光束的出光角度與調整光束在出光面的光場分布，進而使背光模組能提供均勻的面光源。除此之外，藉由噴墨技術來控制微結構的分布與大小也能減少因習知的印刷網點的製程缺陷所造成的畫面不均，亦有利於背光模組的薄型化。
在本實施例中，凸點在垂直出光面S1之方向上的高度h與凸點在平行出光面S1之方向上的寬度w的比值是落在0.1至0.5。由上述可知，本實施例主要是透過調整凸點的高寬比值來控制光束(例如光束L5~L6)的行進方向，以調整出光面S1之部分區域的光場分布，進而使得背光模組100能提供均勻的面光源。
圖4繪示為本發明之第二實施例背光模組200的剖面示意圖。背光模組200與背光模組100類似，惟兩者主要差異之處在於：背光模組200更包括一配置於出光面S1上的光學膜片150。除此之外，本實施例的背光模組200不具有圖1的擴散粒子132。在本實施例中，光學膜片150例如是擴散片、增光片、稜鏡片之至少其一，其可依設計需求決定。光學膜片150的作用在於讓穿透光束(例如光束L1)更均勻，並增加背光模組200的正向輝度。除此之外，若微結構130夠小或佈點密度夠密，導光板120上方的光學膜片150可有效地遮擋佈點影像。
綜上所述，在本發明之實施例中，由於導光板之出光面配置微結構，故光束有機會直接穿透微結構而傳遞至背光模組外，進而減少光束的傳遞距離與反射次數。如此一來，光的使用效率便獲得提升。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
100、200‧‧‧背光模組
110‧‧‧發光元件
120‧‧‧導光板
130、130a、130b‧‧‧微結構
132‧‧‧擴散粒子
140‧‧‧反射單元
150‧‧‧光學膜片
L1~L7‧‧‧光束
S1‧‧‧出光面
h‧‧‧高度
w‧‧‧寬度
圖1繪示為本發明之第一實施例背光模組100的剖面示意圖。
圖2繪示圖1之背光模組100的俯視示意圖。
圖3為圖1之微結構130以及部分導光板120的放大示意圖。
圖4繪示為本發明之第二實施例背光模組200的剖面示意圖。
100．．．背光模組
110．．．發光元件
120．．．導光板
130．．．微結構
132．．．擴散粒子
140．．．反射單元
L1~L4．．．光束
S1．．．出光面
S2．．．表面
S3．．．入光面
Claims (13)
- 一種導光板，適用於一背光模組，該背光模組包括至少一發光元件，該至少一發光元件適於發出一光束，該導光板包括：一出光面；一表面，相對於該出光面；一入光面，連接該出光面與該表面，其中該表面的90%以上為平坦表面，該入光面旁配置該至少一發光元件，該入光面適於使該光束進入該導光板中，且該出光面適於使該光束傳遞至該導光板外；以及複數個微結構，配置於該出光面上，其中，該些微結構為凸點，且該些凸點在垂直出光面之方向上的高度與該些凸點在平行出光面之方向上的寬度的比值大於或等於0.1且小於0.49。
- 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些微結構的直徑範圍是落在30微米至80微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些微結構在靠近該發光元件處的數量密度小於該些微結構在遠離該發光元件處的數量密度。
- 如申請專利範圍第1項所述之導光板，更包括複數個擴散粒子，分布於該些微結構之中。
- 如申請專利範圍第4項所述之導光板，其中該些擴散粒子為二氧化矽或二氧化鈦。
- 一種背光模組，包括： 至少一發光元件，適於發出一光束；一導光板，具有一出光面、一相對於該出光面之一表面、一連接該出光面與該表面的入光面及配置於該出光面上的複數個微結構，其中該表面的90%以上為平坦表面，該至少一發光元件配置於該入光面旁，該入光面適於使該光束進入該導光板中，且該出光面適於使該光束傳遞至該背光模組外，其中，該些微結構為凸點，且該些凸點在垂直出光面之方向上的高度與該些凸點在平行出光面之方向上的寬度的比值大於或等於0.1且小於0.49。
- 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該些微結構的直徑範圍是落在30微米至80微米。
- 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該些微結構在靠近該發光元件處的數量密度小於該些微結構在遠離該發光元件處的數量密度。
- 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，更包括複數個擴散粒子，分布於該些微結構之中。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該些擴散粒子為二氧化矽或二氧化鈦。
- 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，更包括一反射單元，配置該表面上。
- 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，更包括一光學膜片組，配置於該出光面上。
- 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，該光 學膜片包括一擴散片、一增光片及一稜鏡片之至少其一。
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