TWI437291B - 導光板及使用其之背光模組 - Google Patents

Description

導光板及使用其之背光模組

本發明是有關於一種導光板，且特別是有關於一種可均勻導光的導光板及使用其之背光模組。

背光模組是用以提供液晶顯示面板(liquid crystal display panel,LCD panel)所需之顯示光源。背光模組依入光方式可分為直下式及側邊入光式，其中側邊入光式的背光模組通常使用一導光板(light guide plate,LGP)將光源提供的光線轉換成面光源。

圖1A為習知背光模組的剖面示意圖。請參照圖1A，在單側入光式的背光模組100中，光源110是設置於導光板120的入光面122旁，以使其所發出之光線由入光面122射至導光板120內部。導光板120的底面124則形成有多個導光圖案125，用以使射入導光板120之光線能從導光板120之出光面126出射，以形成面光源。

圖1B為圖1A之背光模組中光源與導光板的配置示意圖。請參照圖1B，導光板120之底面124的導光圖案125係設計為條狀體，以增加導光圖案125在底面124單位面積內的分佈密度，進而提升導光板120的出光亮度。然而，當光源110包括間隔排列的多個發光單元112時，射入導光板120內部的光線往往容易集中在鄰近發光單元112之處出射，因而產生熱點(hot spot)問題，導致背光模組發光不均。

有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種可均勻導光的導光板，以提高背光模組的出光均勻度。

本發明的再一目的是提供一種背光模組，以提供高輝度且發光均勻的面光源。

本發明提出一種導光板，具有至少一入光面與導光面，其中導光面連接於入光面，並具有第一區域及第二區域。第一區域較第二區域鄰近入光面，且第一區域內分佈有多個第一導光圖案，第二區域內則分佈有多個第二導光圖案。各第一導光圖案具有第一集光部與第一出光部，第一集光部較第一出光部鄰近入光面。各第二導光圖案則具有第二集光部與第二出光部，且第二集光部較第二出光部鄰近入光面。而且，各第一出光部在導光面的投影輪廓為弧線，各第二出光部在導光面的投影輪廓則為直線。另一方面，自第一區域與第二區域之交界處至入光面的距離為L，其中L與導光板之厚度的比值大於5。

本發明提出一種背光模組，包括上述之導光板以及多個光源。其中，這些光源係配置在導光板的入光面旁，並適於發出光線，且此光線係經由入光面射入至導光板內。

在本發明之一實施例中，上述這些第一導光圖案的出光部在導光面的投影輪廓可以相同也可以不同。

在本發明之一實施例中，上述之第一區域包括近光區與緩衝區，其中緩衝區位於近光區與第二區域之間。而且，在緩衝區內鄰近近光區的這些第一導光圖案之第一出光部在導光面的投影輪廓之曲率，係大於鄰近第二區域的這些第一導光圖案之第一出光部在導光面的投影輪廓之曲率。

在本發明之一實施例中，上述之第一區域包括近光區與緩衝區，其中緩衝區位於近光區與第二區域之間，且緩衝區內除第一導光圖案外更分佈有部分的第二導光圖案。

在本發明之一實施例中，上述之緩衝區內的第一導光圖案與第二導光圖案係交錯排列。

在本發明之一實施例中，上述之導光板更具有一出光面，且射入導光板內部的光線係經由此出光面出射，而該導光面為相對此出光面的底面。

在本發明之一實施例中，上述之導光面為導光板之出光面。也就是說，射入導光板內部的光線係經由此導光面出射。

在本發明之一實施例中，上述這些光源包括冷陰極螢光燈管或發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述這些第一導光圖案在第一區域內對應至這些光源間之間距處的分佈密度大於對應至這些光源處的分佈密度。

在本發明之一實施例中，上述對應至光源間之間距的第一導光圖案在導光面上的投影面積大於其他第一導光圖案在導光面上的投影面積。。

在本發明之一實施例中，上述之背光模組更包括反射片，配置於導光板下方。

在本發明之一實施例中，上述之背光模組更包括光學膜片，配置在光源所發出之光線自導光板射出後的路徑上。

在本發明之一實施例中，上述第一區域中之第一導光圖案的分佈密度小於第二區域中之第二導光圖案的分佈密度。

本發明之導光板係在導光面上設置多個導光圖案，並且將鄰近光源之第一導光圖案的第一出光部在導光面的投影輪廓設計為弧線，以均勻分散光線，進而避免發生熱點的問題。另一方面，相對第一導光圖案遠離光源的第二導光圖案之第二出光部，其在導光面的投影輪廓則為直線，以便於增加出光輝度。由此可知，使用此導光板之背光模組可提供出光均勻且高輝度的面光源。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2為本發明之一實施例中背光模組的剖面分解示意圖。請參照圖2，背光模組200包括導光板210、多個光源220以及光學膜片230。導光板210可為楔型或平板型，並具有入光面212、出光面214以及導光面216。在本實施例中，導光面216即為相對出光面214的底面，而入光面212則是連接於出光面214與導光面216之間。

多個光源220間隔配置於導光板210之入光面212旁，且其所提供之光線P係經由入光面212射入至導光板210內部，再由出光面214出射。光源220例如是發光二極體(light emitting diode,LED)，但不限於此，例如亦可為冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)，且相鄰的光源220之間具有間隔d。

圖3為圖2之光源與導光板的配置示意圖。請同時參照圖2及圖3，導光板210的導光面216具有第一區域216a及第二區域216b，且第一區域216a較第二區域216b鄰近入光面212。第一區域216a內分佈有多個第一導光圖案218a，第二區域216b內則分佈有多個第二導光圖案218b。第一區域216a中之第一導光圖案218a的分佈密度小於第二區域216b中之第二導光圖案218b的分佈密度。其中，這些第一導光圖案218a是沿入光面212的方向排列成多排，且相鄰之各排第一導光圖案218a可以彼此交錯，也可以對齊於彼此。而且，各第一導光圖案218a分別具有第一集光部217a與第一出光部219a，其中第一集光部217a較第一出光部219a鄰近入光面212。

另一方面，第二導光圖案218b也可以是沿入光面212的方向排列成多排，且相鄰之各排第二導光圖案218b可以彼此交錯，也可以對齊於彼此。而且，各第二導光圖案218b分別具有第二集光部217b與第二出光部219b，且第二集光部217b較第二出光部219b鄰近入光面212。具體來說，這些第一導光圖案218a與第二導光圖案218b例如是以模具射出、蝕刻、印刷或噴砂等方式形成於導光板210的導光面216。

請繼續參照圖2，光源220所發出之光線P在射入導光板210內部後，會先照射至第一導光圖案218a的第一集光部217a與第二導光圖案218b的第二集光部217b，然後再反射至第一導光圖案218a的第一出光部219a與第二導光圖案218b的第二出光部219b，並經由第一出光部219a與第二出光部219b的折射後，由導光板210的出光面214出射。

特別的是，各第一導光圖案218a的第一出光部219a在導光面216的投影輪廓為弧線，以利於使光線P在經由第一出光部219a折射後均勻發散，進而避免產生熱點(hot spot)的問題。以本實施例來說，第一導光圖案218a例如是呈球狀。也就是說，第一出光部219a與第一集光部217a在導光面216的投影輪廓均為圓弧線，但本發明不限於此。而且，在其他實施例中，分佈於第一區域216a內的這些第一導光圖案218a，其第一出光部219a在導光面216的投影輪廓可以不同於彼此。

另一方面，雖然光源220所發出的光線P自入光面212射入至導光板210內之後，其亮度會從第一區域216a往第二區域216b遞減，但由於各第二導光圖案218b的第二出光部219b在導光面216的投影輪廓為直線，因此可提高經由第二導光圖案218b之第二出光部219b折射出的光線亮度，進而改善從導光板210之出光面214出射之光線的整體均勻度。本實施例係將第二導光圖案218b設計為長方體，以便於增加第二導光圖案218b在第二區域216b內的分佈密度，進而提高導光板210的出光輝度。也就是說，第二出光部219b與第二集光部217b在導光面216的投影輪廓均為直線，但本發明不限於此。在其他實施例中，分佈於第二區域216b內的這些第二導光圖案218b，其第二出光部219b在導光面216的投影輪廓也可以不同於彼此。

此外，本實施例之導光板210自第一區域216a與第二區域216b之交界處至入光面212的距離為L，而較佳L與導光板之厚度T的比值大於5。當將L與導光板之厚度T的比值控制在大於5時，可明顯提高導光板出光的均勻性，避免熱點(hot spot)產生。

請再次參照圖2，光學膜片230則是配置於導光板210之出光面214的上方。其中，光學膜片230可以包括增光片(brightness enhancement film,BEF)及擴散膜(diffusing film)至少其中之一。另外，為進一步提高光利用率，通常會在導光板210下方配置一反射片240，用以將未被第一導光圖案218a與第二導光圖案218b折射回導光板210內部的光線反射至導光板210內部。

值得注意的是，雖然圖2所繪示的背光模組200為單側入光式的背光模組，但其並非用以限定本發明。熟習此技藝者應該知道，本發明之導光板210除了可以應用於圖2之背光模組200中以外，還可以應用於多側入光式的背光模組中。

雖然上述實施例僅舉球狀之第一導光圖案218a及長方體之第二導光圖案218b為例做說明，但本發明並不限於此。在其他實施例中，第一出光部219a在導光面216上的投影輪廓則可以是正弦/餘弦曲線(見圖4A)、連續圓弧曲線(見圖4B)或不規則弧線(見圖4C)，且第一導光圖案218a的第一集光部217a在導光面216上的投影輪廓可以是直線(見圖4A至圖4D)也可以是弧線(見圖4E)。另一方面，第二導光圖案218b的第二集光部217b在導光面216上的投影輪廓也可以是弧線，如圖5A至圖5C所示。

圖6為本發明之另一實施例中光源與導光板的配置示意圖。請參照圖6，本實施例之導光板310與前述實施例之導光板210相似，以下僅針對兩者相異之處加以說明。

在導光板310的第一區域216a內，第一導光圖案218a於對應至光源220處的平均分佈密度小於對應至間隔d處的平均分佈密度。以本實施例來說，導光板310之導光面216在鄰近光源220之處並未分佈有第一導光圖案218a。

特別的是，對應至間隔d中央的第一導光圖案218a在導光面216的投影面積例如是大於其餘第一導光圖案218a在導光面216的投影面積。如此一來，當光源220所發出之光線入射至導光板310內部之後，可藉由各間隔d所對應的第一導光圖案218a來散射光線，以避免產生暗帶。

圖7為本發明之另一實施例中的導光板正視示意圖。請參照圖7，本實施例之導光板410與前述實施例之導光板210相似，以下僅針對兩者相異之處加以說明。

導光板410之第一區域216a包括近光區316與緩衝區317，其中緩衝區317位於近光區316與第二區域216b之間。而且，在緩衝區317內，鄰近近光區316之第一導光圖案218a的第一出光部219a在導光面216(見圖2)的投影輪廓之曲率大於鄰近第二區域218b之第一導光圖案218a的第一出光部219a在導光面216的投影輪廓之曲率。以本實施例來說，位於緩衝區317內的這些第一導光圖案218a是依據其第一出光部219a在導光面216的投影輪廓之曲率，由大到小自近光區316朝第二區域218b的方向依序排列，因而可提高導光板410的整體出光均勻度。

圖8為本發明之另一實施例中導光板的正視示意圖。請參照圖8，本實施例之導光板510與前述實施例之導光板410相似，以下僅針對兩者相異之處加以說明。

導光板510之緩衝區317內除了分佈有第一導光圖案218a外，更有部分的第二導光圖案218b分佈於其內。換言之，本實施例之導光板210的緩衝區317內同時分佈有第一導光圖案218a與第二導光圖案218b，且這些第一導光圖案218a分別與這些第二導光圖案218b交錯排列，因而可提高導光板510的整體出光均勻度。

值得一提的是，雖然在前述實施例中，導光板之第一導光圖案218a與第二導光圖案218b均分佈於相對出光面214的導光面216(也就是導光板的底面)，但本發明並不限於此。熟習此技藝者應該知道，導光面216也可以是導光板的出光面。也就是說，第一導光圖案218a與第二導光圖案218b亦可以分佈在導光板610之出光面614上，如圖9所示。當然，在其他實施例中，第一導光圖案218a與第二導光圖案218b更可以同時分佈於導光板610的出光面614與底面616上，本發明不在此做限定。

綜上所述，本發明之導光板的導光面上設置有多個導光圖案，其中由於鄰近光源的導光圖案之第一出光部在導光面的投影輪廓為弧線，因此可以均勻地折射之光線，以避免光線集中出射而導致熱點的問題。另一方面，遠離光源的導光圖案之第二出光部在導光面的投影輪廓則為直線，以提高入射至導光板內部之光線的出射率，進而增加導光板的出光輝度。由此可知，使用此導光板之背光模組可提供出光均勻且高輝度的面光源。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．背光模組

110、220．．．光源

112．．．發光單元

120、210、310、410、510、610．．．導光板

122、212、612．．．入光面

124、616．．．底面

125．．．導光圖案

126、214、614．．．出光面

216．．．導光面

216a．．．第一區域

216b．．．第二區域

217a．．．第一集光部

217b．．．第二集光部

218a．．．第一導光圖案

218b．．．第二導光圖案

219a．．．第一出光部

219b．．．第二出光部

230．．．光學膜片

240．．．反射片

316．．．近光區

317．．．緩衝區

d．．．間隔

L．．．距離

P．．．光線

T．．．厚度

圖1A為習知背光模組的剖面示意圖。

圖1B為圖1A之背光模組中光源與導光板的配置示意圖。

圖2為本發明之一實施例中背光模組的剖面分解示意圖。

圖3為圖2之光源與導光板的配置示意圖。

圖4A至圖4E為本發明之實施例中的第一導光圖案示意圖。

圖5A至圖5C為本發明之實施例中的第二導光圖案示意圖。

圖6為本發明之另一實施例中光源與導光板的配置示意圖。

圖7為本發明之另一實施例中的導光板正視示意圖。

圖8為本發明之另一實施例中導光板的正視示意圖。

圖9為本發明之另一實施例中背光模組的剖面分解示意圖。

200‧‧‧背光模組

220‧‧‧光源

210‧‧‧導光板

212‧‧‧入光面

214‧‧‧出光面

216‧‧‧導光面

217a‧‧‧第一集光部

218a‧‧‧第一導光圖案

218b‧‧‧第二導光圖案

219a‧‧‧第一出光部

230‧‧‧光學膜片

240‧‧‧反射片

P‧‧‧光線

T‧‧‧厚度

Claims (16)

1. 一種導光板，具有至少一入光面與一導光面，該入光面連接於該導光面，其中該導光面具有一第一區域及一第二區域，該第一區域較該第二區域鄰近該入光面，且該第一區域內分佈有多個第一導光圖案，該第二區域內分佈有多個第二導光圖案，各該第一導光圖案具有一第一集光部與一第一出光部，該第一集光部較該第一出光部鄰近該入光面，各該第二導光圖案具有一第二集光部與一第二出光部，且該第二集光部較該第二出光部鄰近該入光面，各該第一出光部在該導光面的投影輪廓為弧線，各該第二出光部在該導光面的投影輪廓為直線，而自該第一區域與該第二區域之交界處至該入光面的距離為L，其中L與該導光板之厚度的比值大於5，該第一區域包括一近光區與一緩衝區，該緩衝區位於該近光區與該第二區域之間，且在該緩衝區內，鄰近該近光區的該些第一導光圖案之該些第一出光部在該導光面的投影輪廓之曲率係大於鄰近該第二區域的該些第一導光圖案之該些第一出光部在該導光面的投影輪廓之曲率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些第一導光圖案的該些出光部在該導光面的投影輪廓相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該些第一導光圖案的該些出光部在該導光面的投影輪廓不同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，更具有一出光面，其中該導光面為相對該出光面之底面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該導光面為出光面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該第一區域中之該些第一導光圖案的分佈密度小於該第二區域中之該些 第二導光圖案的分佈密度。
7. 一種導光板，具有至少一入光面與一導光面，該入光面連接於該導光面，其中該導光面具有一第一區域及一第二區域，該第一區域較該第二區域鄰近該入光面，且該第一區域內分佈有多個第一導光圖案，該第二區域內分佈有多個第二導光圖案，各該第一導光圖案具有一第一集光部與一第一出光部，該第一集光部較該第一出光部鄰近該入光面，各該第二導光圖案具有一第二集光部與一第二出光部，且該第二集光部較該第二出光部鄰近該入光面，各該第一出光部在該導光面的投影輪廓為弧線，各該第二出光部在該導光面的投影輪廓為直線，而自該第一區域與該第二區域之交界處至該入光面的距離為L，其中L與該導光板之厚度的比值大於5，該第一區域包括一近光區與一緩衝區，該緩衝區位於該近光區與該第二區域之間，且該緩衝區內分佈有部分之該些第一導光圖案以及部分之該些第二導光圖案。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該些第一導光圖案的該些出光部在該導光面的投影輪廓相同。
9. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該些第一導光圖案的該些出光部在該導光面的投影輪廓不同。
10. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該緩衝區內之該些第一導光圖案與該些第二導光圖案係交錯排列。
11. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，更具有一出光面，其中該導光面為相對該出光面之底面。
12. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該導光面為出光面。
13. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該第一區 域中之該些第一導光圖案的分佈密度小於該第二區域中之該些第二導光圖案的分佈密度。
14. 一種背光模組，包括：一導光板，具有至少一入光面與一導光面，該入光面連接於該導光面，其中該導光面具有一第一區域及一第二區域，該第一區域較該第二區域鄰近該入光面，且該第一區域內分佈有多個第一導光圖案，該第二區域內分佈有多個第二導光圖案，各該第一導光圖案具有一第一集光部與一第一出光部，該第一集光部較該第一出光部鄰近該入光面，各該第二導光圖案具有一第二集光部與一第二出光部，且該第二集光部較該第二出光部鄰近該入光面，各該第一出光部在該導光面的投影輪廓為弧線，各該第二出光部在該導光面的投影輪廓為直線，而自該第一區域與該第二區域之交界處至該入光面的距離為L，其中L與該導光板之厚度的比值大於5；以及多個光源，彼此間隔一間距地配置於該導光板之該入光面旁，適於發出一光線，且該光線經由該入光面射入至該導光板內，其中該第一區域包括一近光區與一緩衝區，該緩衝區位於該近光區與該第二區域之間，且在該緩衝區內，鄰近該近光區的該些第一導光圖案之該些第一出光部在該導光面的投影輪廓之曲率係大於鄰近該第二區域的該些第一導光圖案之該些第一出光部在該導光面的投影輪廓之曲率。
15. 一種背光模組，包括：一導光板，具有至少一入光面與一導光面，該入光面連接於該導光面，其中該導光面具有一第一區域及一第二區域，該第一區域較該第二區域鄰近該入光面，且該第一區域內分佈有多個第一導光圖案，該第二區域內分佈有多個第二導光圖案， 各該第一導光圖案具有一第一集光部與一第一出光部，該第一集光部較該第一出光部鄰近該入光面，各該第二導光圖案具有一第二集光部與一第二出光部，且該第二集光部較該第二出光部鄰近該入光面，各該第一出光部在該導光面的投影輪廓為弧線，各該第二出光部在該導光面的投影輪廓為直線，而自該第一區域與該第二區域之交界處至該入光面的距離為L，其中L與該導光板之厚度的比值大於5；以及多個光源，彼此間隔一間距地配置於該導光板之該入光面旁，適於發出一光線，且該光線經由該入光面射入至該導光板內，其中該第一區域包括一近光區與一緩衝區，該緩衝區位於該近光區與該第二區域之間，且該緩衝區內分佈有部分之該些第一導光圖案以及部分之該些第二導光圖案。
16. 如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該緩衝區內之該些第一導光圖案與該些第二導光圖案係交錯排列。