TWI436112B - 導光板、背光模組及液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

導光板、背光模組及液晶顯示裝置

本發明係關於一種導光板，特別是關於一種具有網點配置之導光板，且可運用於背光模組及液晶顯示裝置中。

近年來，由於顯示技術的發展，傳統的陰極射線顯示裝置逐漸被液晶顯示裝置所取代。一般液晶顯示裝置主要係由一液晶顯示面板(liquid crystal display panel)與一背光模組(backlight module)組合而成。其中，背光模組用以提供均勻的面光源，光線經由液晶顯示面板的調製，再配合上、下偏光片就能產生影像。

其中，依光源設置的位置，背光模組可分為直下式(direct type)以及側光式(edge light type)。在側光式背光模組中，由於光源設置於背光模組的側邊，故需藉由光學板來導光而產生均勻的面光源，此種光學板稱之為導光板(light guide plate)。

請參照圖1所示，一種習知的導光板1係呈楔形狀，並具有一入光側面11、一反射面12及一出光面13。光源(圖中未顯示)係鄰設於入光側面11並發射光線進入導光板1內，光線藉由反射面12反射而朝出光面13射出。

由於光線自入光側面11進入導光板1後，在導光板1內容易進行全反射，故需藉由網點14的設置來破壞全反射而使光線射出導光板1。複數個網點14係設置在導光板1的反射面12，當光線射到導光板1之網點14時，會產生散射而破壞光線的全反射現象，而使部分光線折射出導光板1之出光面13。

為產生均勻面光源，網點14的設置密度亦隨著與光源之距離而有所不同(沿圖1之箭頭方向由疏變密)。離入光側面11較近的區域，由於較靠近光源，其光線強度較強，故網點14在此區域的密度較小，以使射出導光板1的光線較少；而離入光側面11較遠的區域，由於遠離光源，其光線強度較弱，故網點14在此區域的密度較大，以使射出導光板1的光線較多，藉此以達到均勻的面光源。

習知的網點設計是用以破壞光線於導光板中的全反射，而使光線由導光板中射出。但此種設計，往往出光效率較差，無法達到所需要的亮度，以致需以價格昂貴的光學膜片、或是增加光源的能量來補足背光模組的亮度。

因此，如何提供一種導光板以減少光線在導光板內的消耗，實為當前重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種導光板、背光模組、液晶顯示裝置，其中的導光板能夠提供均勻的亮度，並降低成本。

本發明之一種導光板包含一本體以及複數個網點。本體具有至少一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，其中第一表面為粗糙面。該等網點設置於第一表面，且該等網點自該入光側面至相對之該另一入光側面之密度係由密至疏。

本發明之一種背光模組包含一光源；以及一導光板。導光板係包含一本體及複數個網點。本體具有一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，光源鄰設於入光側面，第一表面為粗糙面。網點設置於第一表面，且該等網點於靠近入光側面之密度大於遠離入光側面之密度。

本發明之一種液晶顯示裝置包含一液晶顯示面板以及一背光模組，其與液晶顯示面板相對設置。背光模組包含一光源及一導光板。導光板包含一本體及複數個網點。本體具有一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，光源鄰設於入光側面，第一表面為粗糙面。網點設置於第一表面，且該等網點於靠近入光側面之密度大於遠離入光側面之密度。

導光板之粗糙面上設置複數個網點後，該等網點會部分平坦化粗糙面，進而增加有網點設置的區域之光線於導光板內進行全反射的程度。因此，藉由網點設置的密度，可以調整光線於導光板內部全反射的量。於本發明中，網點於靠近入光側面之密度大於遠離入光側面之密度，故靠近入光側面的區域之光線全反射較多，而逺離入光側面的區域之光線全反射較少，進而達到均勻的出光。於是，藉由粗糙面與網點的配合設置，可減少光線在導光板內的損耗並增加出光效率，甚至可降低需採購其他光學膜片的成本。

以下將參照相關圖式，說明本發明較佳實施例之一種導光板、背光模組及液晶顯示裝置，其中相同的元件將以相同的符號加以說明。

第一實施例

請參照圖2及圖3所示，其中圖2為本實施例之導光板2的立體示意圖，圖3為導光板2的剖面示意圖。本實施例不並限制導光板2的應用範圍，其可應用於一般的背光模組，例如是照明裝置、廣告燈箱、醫療用燈箱、或液晶顯示裝置的背光模組。

導光板2包含一本體21及複數個網點22。本體21具有至少一入光側面，於本發明之實施例中其中一入光側面係為一入光側面211以及一第一表面212與一相對於該第一表面而設置之第二表面213。本體21可例如為長方形、或楔形或其他幾何形狀，於此，本體21係以長方形為例。一光源L可鄰設於入光側面211，光源L所發出之光線係由入光側面211進入導光板2。第一表面212與第二表面213之至少其中之一可作為出光面，於此，係以第一表面212作為出光面為例，而第二表面213為一底面。

第一表面212為粗糙面，其可利用噴砂、或研磨、或滾輪、或雕刻而形成，於此係以具有複數個微結構以構成粗糙面，該等微結構可例如包含金字塔型、或塔型、或角錐型、或微透鏡、或其組合。當然，該等微結構亦可藉由再研磨而為不規則形狀之組合，或者該等微結構可經由滾輪設計而形成波浪狀的微結構或不規則狀的微結構。本實施例中，第一表面212係以不規則形狀之粗糙面為例，且其粗糙度(中心線平均粗糙度Ra)係以介於0.5～20μm為例。

網點22設置於第一表面212，且該等網點22於靠近入光側面211之密度大於遠離入光側面211之密度，也就是說，第一表面212單位面積內的網點22分布，在靠近入光側面211之數量會大於遠離入光側面211之數量，此外，更佳的，導光板2上之該等網點22自入光側面211至相對之另一入光側面215之密度係由密至疏。在本實施例中，有網點22的區域會使得粗糙面的區域變得較為平坦，而增加光線於導光板2之本體21內全反射的機會，無網點22的區域則可藉由粗糙面而造成光線於導光板2之本體21內全反射的破壞。而，本實施例之網點22於靠近入光側面211之密度大於遠離入光側面211之密度，故光線射至靠近入光側面211的區域時，進行全反射較多；而光線射至逺離入光側面211的區域時，全反射受到破壞，故射出導光板2之本體21較多。如此一來，即可藉由適當分配網點22於第一表面212的分佈，使得光線射出導光板2時可形成均勻的面光源。在本實施例中，網點22可為紫外光膠或熱固化膠，分別藉由紫外光或熱而固化。網點22亦可包含一填充物，填充物可包含氧化鈦(TiO₂ )及/或氧化矽(SiO₂ )及/或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子。

第二實施例

請參照圖4所示，其係為本實施例之導光板2a的立體示意圖。與第一實施例之導光板2不同的是，導光板2a之第二表面213a具有至少一微結構(micro-structure)MS，於此係以複數個微結構為例。微結構MS可包含稜鏡(prism)、V形溝槽(V-cut)、或微透鏡(micro-lens)、或雙凸透鏡(lenticular)或其組合，於此係以相互緊靠平行排列的雙凸透鏡為例。另外，該等微結構MS除了相互緊靠平行排列之外，也可間隔排列，如圖7A所示，其係顯示第二表面213c之微結構MS為複數個微透鏡間隔設置，圖7B則顯示第二表面213d之微結構MS為V形溝槽間隔設置。

請再參照圖4所示，微結構MS具有一長軸方向，長軸方向與入光側面211(或光源L)之一長軸方向垂直，藉此會有將光線集中於垂直視角的功效。另外，圖5及圖6顯示另一態樣之導光板2b，其微結構MS具有一長軸方向，而長軸方向與入光側面211(或光源L)之一長軸方向平行，藉由微結構MS，可將光線作光學特性的改變，並減少光線在導光板2a～2d內的損耗，並提升出光效率。

以下，請參照相關圖示，以說明本發明一種導光板之製造方法之實施例。

請參照圖8所示，本發明較佳實施例之導光板製造方法係包含步驟S01及S02。請同時參照圖2及圖3所示，步驟S01係形成一粗糙面於一導光板2之本體21之一第一表面212，且本體21更具有至少一入光側面。步驟S02係設置複數個網點22於第一表面212上，且該等網點22自該一入光側面至相對之該另一入光側面之密度係由密至疏。由於步驟S01及S02所包含之結構部分的技術特徵已於上述實施例詳述，故於此不再贅述。在本實施例中，粗糙面可藉由噴砂、或研磨、或滾輪、或雕刻而形成。該等網點22可藉由印刷、或噴墨、或塗佈而形成。

請參照圖5及圖6所示，導光板之製造方法可更包含形成至少一微結構MS於本體21b之一第二表面213b上，第二表面213b與第一表面212相對設置。在本實施例中，微結構MS可藉由滾壓而形成。

請參照圖9所示，本發明較佳實施例之一種背光模組4係包含一光源41以及一導光板3。在本實施例中，背光模組4可作為一般照明裝置、燈箱或背光源，於此係以作為背光源為例。光源41可為任意發光體，例如熱陰極螢光燈(HCFL)、或冷陰極螢光燈(CCFL)、或發光二極體(LED)，於此係以冷陰極螢光燈為例。光源41係鄰設於導光板3的入光側面311。導光板3的技術特徵已於上述實施例敘明，故於此不再贅述。另外，背光模組4可更包含一反射罩42，其係包覆光源41之至少部分周緣，用以反射光源41之光線，以導引光源41的光線入射導光板3。

請參照圖10所示，本發明較佳實施例之一種液晶顯示裝置6係包含一液晶顯示面板5以及一背光模組4，導光板3係位於背光模組4。液晶顯示面板5係與背光模組4相對設置。背光模組4係作為背光模組，並可更包含一反射片43鄰設於導光板3之第二表面313，用以將光線再反射回導光板3內。背光模組4可更包含一光學膜片組44，其係鄰設於導光板3之第一表面312，用以調整光線之光學性質，光學膜片組44可包含上擴散片、下擴散片、增亮膜、或其組合等。

綜上所述，本發明之導光板、背光模組、液晶顯示裝置及其製造方法中，粗糙面係用以破壞光線於導光板內的全反射，故於導光板之粗糙面上設置複數個網點後，該等網點會部分平坦化粗糙面，進而增加有網點設置的區域之光線於導光板內進行全反射的程度。因此，藉由網點設置的密度，可以調整光線於導光板內部全反射的量。於本發明中，網點於靠近入光側面之密度大於遠離入光側面之密度，故靠近入光側面的區域之光線全反射較多，而逺離入光側面的區域之光線全反射較少，進而達到均勻的出光。此外，藉由粗糙面與網點的配合設置，可減少光線在導光板內的損耗並增加出光效率，甚至可降低需採購其他光學膜片的成本。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、2、2a、2b、2c、2d、3．．．導光板

11、211、311．．．入光側面

12．．．反射面

13．．．出光面

14、22、32．．．網點

21、21a、21b、31．．．本體

212、312．．．第一表面

213、213a、213b、213c、213d、313．．．第二表面

215．．．另一入光側面

4．．．背光模組

41、L．．．光源

42‧‧‧反射罩

43‧‧‧反射片

44‧‧‧光學膜片組

5‧‧‧液晶顯示面板

6‧‧‧液晶顯示裝置

MS‧‧‧微結構

S01、S02‧‧‧導光板之製造方法的步驟

圖1為一種習知之導光板的示意圖；

圖2及圖3為本發明第一實施例之導光板的示意圖；

圖4至圖6為本發明第二實施例之導光板之不同態樣的示意圖；

圖7A及圖7B為本發明之導光板具有不同微結構的示意圖；

圖8為本發明較佳實施例之導光板之製造方法的流程示意圖；

圖9為本發明較佳實施例之背光模組的示意圖；以及

圖10為本發明較佳實施例之液晶顯示裝置的示意圖。

2．．．導光板

21．．．本體

211．．．入光側面

212．．．第一表面

213．．．第二表面

215．．．另一入光側面

22．．．網點

L．．．光源

Claims (30)

1. 一導光板，係包含：一本體，具有一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，該第一表面為粗糙面且該第一表面為該導光板之一出光面；及複數個網點，設置於該第一表面，且該等網點於靠近該入光側面之密度大於遠離該入光側面之密度；其中該粗糙面之粗糙度介於0.5~20μm；其中該等網點會部分平坦化該第一表面，進而增加有該等網點設置之該第一表面區域之光線於該導光板內進行全反射的機會。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該導光板上之該等網點自該入光側面至相對之另一入光側面之密度係由密至疏。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第一表面係包含複數個微結構。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光板，其中該等微結構包含金字塔型、或塔型、或角錐型、或微透鏡、或其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第二表面係具有至少一微結構。
6. 如申請專利範圍第5項所述之導光板，其中該微結構包含稜鏡、或微透鏡、或雙凸透鏡或其組合。
7. 如申請專利範圍第5項所述之導光板，其中該微結構 具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向垂直。
8. 如申請專利範圍第5項所述之導光板，其中該微結構具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向平行。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該等網點為紫外光膠或熱固化膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該等網點係包含一填充物，該填充物包含氧化鈦及/或氧化矽及/或聚甲基丙烯酸甲酯粒子。
11. 一種背光模組，包含：一光源；以及一導光板，係包含：一本體，具有一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，該光源鄰設於該入光側面，該第一表面為粗糙面，且該第一表面為該導光板之一出光面；及複數個網點，設置於該第一表面，且該等網點於靠近該入光側面之密度大於遠離該入光側面之密度；其中該粗糙面之粗糙度介於粗糙度介於0.5~20μm；其中該等網點會部分平坦化該第一表面，進而增加有該等網點設置之該第一表面區域之光線於該導 光板內進行全反射的機會。
12. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該導光板上之該等網點自該入光側面至相對之另一入光側面之密度係由密至疏。
13. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該第一表面係包含複數個微結構。
14. 如申請專利範圍第13項所述之背光模組，其中該等微結構包含金字塔型、或塔型、或角錐型、或微透鏡、或其組合。
15. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該第二表面係具有至少一微結構。
16. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該微結構包含稜鏡、或微透鏡、或雙凸透鏡或其組合。
17. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該微結構具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向垂直。
18. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該微結構具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向平行。
19. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該等網點為紫外光膠或熱固化膠。
20. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組，其中該等網點係包含一填充物，該填充物包含氧化鈦及/或氧化矽及/或聚甲基丙烯酸甲酯粒子。
21. 一種液晶顯示裝置，包含：一液晶顯示面板；以及一背光模組，與該液晶顯示面板相對設置，並包含：一光源；及一導光板，係包含：一本體，具有一入光側面以及一第一表面與一相對於該第一表面設置之第二表面，該光源鄰設於該入光側面，該第一表面為粗糙面，且該第一表面為該導光板之一出光面；及複數個網點，設置於該第一表面，且該等網點於靠近該入光側面之密度大於遠離該入光側面之密度；其中該粗糙面之粗糙度介於0.5~20μm；其中該等網點會部分平坦化該第一表面，進而增加有該等網點設置之該第一表面區域之光線於該導光板內進行全反射的機會。
22. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置，其中該導光板上之該等網點自該入光側面至相對之另一入光側面之密度係由密至疏。
23. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置，其中該第一表面係包含複數個微結構。
24. 如申請專利範圍第23項所述之液晶顯示裝置，其中該等微結構包含金字塔型、或塔型、或角錐型、或微透鏡、或其組合。
25. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置，其中該第二表面係具有至少一微結構。
26. 如申請專利範圍第25項所述之液晶顯示裝置，其中該微結構包含稜鏡、或微透鏡、或雙凸透鏡或其組合。
27. 如申請專利範圍第25項所述之液晶顯示裝置，其中該微結構具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向垂直。
28. 如申請專利範圍第25項所述之液晶顯示裝置，其中該微結構具有一長軸方向，該長軸方向與該入光側面之一長軸方向平行。
29. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置，其中該等網點為紫外光膠或熱固化膠。
30. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置，其中該等網點係包含一填充物，該填充物包含氧化鈦及/或氧化矽及/或聚甲基丙烯酸甲酯粒子。