TWI438507B - 導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置 - Google Patents

Description

導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置

本發明是有關於一種導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置，且特別是有關於一種同時產生聚光與擴光作用之導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置。

目前市面上常見的光學板之表面結構大多為椎體或圓狀體，例如半圓球或半橢圓球。光線通過此些表面結構後，在水平視角及垂直視角同時以聚光，或者擴光之形式出光。

然而，此些表面結構在所有的視角同時以聚光與擴光其中一者之形式出光，對於其用途便有所侷限。

本發明係有關於一種導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置，導光結構包括基材及數個導光體。每個導光體具有平面與弧面，經過平面的光線在射出導光體後產生聚光效果，經過弧面的光線在射出導光體後則產生擴光效果。如此，使得射出導光體之光線同時產生聚光與擴光之效果。

根據本發明之一方面，提出一種導光結構。一光線於射向該導光結構後，透過該導光結構射出。導光結構包括一基材及數個導光體，導光體設置於基材上。每個導光體包括相互連接之一第一平面、一第二平面、一第一弧面及一第二弧面，其中第一平面對應於第二平面，且第一弧面係對應於第二弧面。藉此，光線透過第一平面與第二平面產生聚光作用，且透過第一弧面與第二弧面產生擴光作用。

根據本發明之另一方面，提出一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板及一背光模組，其中背光模組係設於顯示面板下。背光模組包括一導光結構及一光源。光源用以發射一光線至導光結構，光線於射向該導光結構後，透過該導光結構射出。導光結構包括一基材及數個導光體，導光體設置於基材上。每個導光體包括相互連接之一第一平面、一第二平面、一第一弧面及一第二弧面，其中第一平面對應於第二平面，且第一弧面係對應於第二弧面。藉此，光線透過第一平面與第二平面產生聚光作用，且透過第一弧面與第二弧面產生擴光作用。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示依照本發明較佳實施例之顯示裝置。顯示裝置100包括一顯示面板102、一背光模組104及一外框112。顯示面板102用以顯示一畫面。背光模組104，例如是一直下式之背光模組，其包括數個光源108、一導光結構124及一光學膜114。導光結構124包括一基材106及多個導光體110，導光體110設置於基材106上。基材106例如是一擴散板或一透明基材，該底部可整合偏光層、圓型切面、V型切面或橢圓型切面等微結構(未繪示於第1圖)。光源108發射一光線L至導光結構124後，光線L透過導光結構124射出。

此外，顯示裝置100之水平視角之座落平面係為如第1圖所示之X-Z平面，其中方向Z(第1圖未繪示)係指出紙面，而顯示裝置100之垂直視角之座落平面係為如第1圖所示之X-Y平面。

請參照第2圖，其繪示第1圖中沿方向X觀看到的單顆導光體示意圖。導光體110係呈顆粒狀且具有相互連接之一第一平面116、一第二平面118、一第一弧面120及一第二弧面122。第一平面116與第二平面118相對應，而第一弧面120與第二弧面122相對應。第一弧面120之截面輪廓與第二弧面122之截面輪廓係為部份之圓形曲線、部份之橢圓形曲線或部份之拋物線。本實施例之第一弧面120之截面輪廓與第二弧面122之截面輪廓係皆以部份之圓形曲線為例作說明。

進一步地說，藉由此些相對應之平面與弧面，使射出導光體110之光線，同時在二個視角分別產生聚光與擴光之效果。以下將說明第一平面116與第二平面118，以及第一弧面120與第二弧面122之特徵。

請參照第3圖，其繪示第2圖中導光體沿方向3-3’之剖視圖。第一平面116與一第一參考平面P1間夾有一第一角度A1，第二平面118與第一參考平面P1間夾有第二角度A2。藉由第一角度A1及第二角度A2之設計，使由第一平面116及第二平面118射出之光線L1產生聚光作用，即以集中形式射出第一平面116及第二平面118。第一角度A1與第二角度A2之和值係介於30度至145度之間，較佳地是介於80度至120度之間。

此外，導光體110(繪示於第2圖)係以第一參考平面P1實質上平行於X-Z面(X-Z面即顯示裝置100之水平視角之座落平面)的方式設置於基材106上。因此使產生聚光之光線L1有縮小垂直視角(垂直視角之座落平面為X-Y平面)之效果。較佳地，第一角度A1與第二角度A2實質上相等，也就是說，第一平面116與第二平面118係對稱於第一參考平面P1，使得垂直於顯示裝置100的上下兩側有對稱之垂直視角範圍。然而，第一角度A1與第二角度A2也可不相等，第一角度A1與第二角度A2可視實際光學需求而定，並不受本實施例所限制。

較佳但非限定地，第一平面116與第二平面118具有較精密之表面粗糙度，此有助於更精確地控制透過第一平面116與第二平面118射出之光線L1所涵蓋之視角範圍。

請參照，第4圖，其繪示第2圖中導光體沿方向4-4’之剖視圖。第一弧面120與第二弧面122分別與一第二參考平面P2夾有一第三角度A3與一第四角度A4。且導光體110(繪示於第2圖)係以第二參考平面P2實質上平行於X-Y面(X-Y面即顯示裝置100之垂直視角之座落平面)之方式來設置於基材106上。因此，使產生擴光之光線L2有擴大水平視角(水平視角之座落平面為X-Z平面)之效果。較佳地但非限定地，第三角度A3與第四角度A4係實質上相等，亦即第一弧面120與第二弧面122對稱於第二參考平面P2，以使垂直於顯示裝置100之左右兩側有對稱之水平視角範圍。然而，第三角度A3與第四角度A4也可不相等，第三角度A3與第四角度A4可視實際光學需求而定，並不受本實施例所限制。

更進一步地說，請同時參照第3圖及第4圖，光線L在經過導光體110後，同時產生聚光之光線L1與擴光之光線L2。並且，聚光之光線L1的集中方向係座落於X-Y平面，因此產生縮小垂直視角之效果，而擴光之光線L2之擴散方向係座落於X-Z平面，因此產生擴大水平視角之效果。如此一來，透過導光體110射出的光線，同時在垂直及水平視角方位上分別產生了聚光與擴光效果。

再進一步地說，一般使用者在往第1圖之方向X觀賞顯示裝置100所撥放的內容時，其觀賞角度大多在X-Z平面上作左右方向之調整。因此在X-Z平面上需要較大的視角範圍，以滿足使用者的觀賞習慣。另外，因使用者並未特別需要較大的垂直視角之視角範圍，所以並不需較大範圍之垂直視角範圍。因此，本實施例之導光體110可擴大顯示裝置100的水平視角範圍並同時縮小垂直視角範圍，確實提供了符合一般使用大眾習慣的視角設計。

雖然本實施例中之導光體110係以第一參考平面P1實質上平行X-Z面之方式設置於基材106上，然此非用以限定本發明。導光體110可以用任意姿態設置於基材106上，例如，第2圖之導光體110可以繞著方向X(朝向紙面之方向)在Y-Z平面上任意旋轉。實際的旋轉角度可視對顯示裝置100之視角設計而定，本實施例在此不作任何限制。

舉例來說，當顯示裝置100需要垂直視角範圍比水平視角範圍大之設計時，可將第2圖的導光體110旋轉90度。請參照第5A至5C圖，第5A圖繪示第2圖之導光體旋轉90度之示意圖，第5B圖繪示第5A圖中導光體沿方向5B-5B’之剖視圖，第5C圖繪示第5A圖中導光體沿方向5C-5C’之剖視圖。如第5A圖所示之導光體110，其姿態為第2圖的導光體110在Y-Z平面上繞著方向X逆時針旋轉90度後的姿態。

如第5B圖所示並請同時與第3圖比對，由第一平面116及第二平面118射出之光線L3產生聚光作用，然此聚光之光線L1係縮小水平視角範圍(水平視角之座落平面為X-Z平面)之效果，此不同於第3圖所示之縮小垂直視角範圍的效果。

如第5C圖所示並同時與第4圖比對，由第一弧面120及第二弧面122射出之光線L4產生擴光作用，然此擴光之光線L2係擴大垂直視角範圍(垂直視角之座落平面為X-Y平面)之效果，此不同於第4圖所示之擴大水平視角範圍的效果。

當然，導光體110旋轉之角度並不限定90度，也可以是任意角度。如此，同樣使顯示裝置100同時於二個不同的視角方位上分別出現較小視角範圍與較大視角範圍。

此外，本實施例中導光體110的第一參考平面P1實質上平行X-Z面，如第3圖所示，而第二參考平面P2實質上平行於X-Y面，如第4圖所示。也就是說，第一參考平面P1與第二參考平面P2係垂直，然第一參考平面P1與第二參考平面P2之間亦可夾任意角度，並不受本實施例所限定。如此，可以營造出更豐富的視角變化。

雖然本實施例之導光體110係呈顆粒狀，然導光體110也可以是一長條狀，請參照第6圖，其繪示依照本發明另一實施例之導光體示意圖。導光體210為長條狀並具有一第一平面216、一第二平面218、一第一弧面220及一第二弧面222。第一弧面220與第二弧面222皆與第一平面216及第二平面218連接。並且，第一平面216與第二平面218相對應而第一弧面220與第二弧面222亦相對應。相似於第2圖之導光體110，藉由此些相對應之平面與弧面，使透過導光體210的光線同時於二個不同的視角方位分別產生聚光與擴光之效果。

此外，請參照第7圖，其繪示第1圖中沿方向X觀看到的導光結構示意圖。本實施例之導光體110的排列形式以矩陣形式為例作說明，然導光結構124上之導光體110的排列形式亦可為其它形式，例如是同心圓形式、多邊形式或波浪形式。

雖然本實施例之背光模組係以直下式為例作說明，然導光結構124亦可應用於側光式之背光模組。請參照第8圖，其繪示依照本發明另一實施例之背光模組示意圖。顯示裝置200包括一側光式之背光模組204，其光源208係鄰近導光板224之一側放置。

此外，請參照第9至10圖，其繪示本發明其它實施例之導光結構示意圖。如第9圖所示，本發明另一實施例的導光結構126係可作為背光模組204之擴散增光片之用，其中基材106是一透明基材，其底部可整合一光學膜226，例如是偏光層或擴散層。或者，如第10圖所示，另一實施例的導光結構128，其基材106的底部亦可整合數顆微結構228，例如是圓型切面之微結構。然此些微結構228並不以圓型切面的結構為限，其亦可為V型切面、橢圓型切面之微結構或上述微結構之任意組合。

此外，導光結構124並不限定於應用在顯示裝置上，例如把導光體110與一用於照明的光源，例如是發光二極體結合時，即成為一包含導光結構124的照明裝置。

本發明上述實施例所揭露之導光結構及應用其之背光模組與顯示裝置，經過導光體之平面，即第一平面與第二平面之光線在射出導光體後產生聚光效果，而經過導光體之弧面，即第一弧面與第二弧面之光線在射出導光體後產生擴光效果。如此，使得射出導光結構之光線，同時在二個不同視角方位分別產生聚光與擴光效果。

綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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．．．顯示裝置

102．．．顯示面板

104、204．．．背光模組

106．．．基材

108、208．．．光源

110、210．．．導光體

112．．．外框

114、226．．．光學膜

116、216．．．第一平面

118、218．．．第二平面

120、220．．．第一弧面

122、222．．．第二弧面

124、126、128．．．導光結構

224．．．導光板

228．．．微結構

A1．．．第一角度

A2．．．第二角度

A3．．．第三角度

A4．．．第四角度

L、L1、L2、L3、L4．．．光線

P1．．．第一參考平面

P2．．．第二參考平面

第1圖繪示依照本發明較佳實施例之顯示裝置。

第2圖繪示第1圖中沿方向X觀看到的單顆導光體示意圖。

第3圖繪示第2圖中導光體沿方向3-3’之剖視圖。

第4圖繪示第2圖中導光體沿方向4-4’之剖視圖。

第5A圖繪示第2圖之導光體旋轉90度之示意圖。

第5B圖繪示第5A圖中導光體沿方向5B-5B’之剖視圖。

第5C圖繪示第5A圖中導光體沿方向5C-5C’之剖視圖。

第6圖繪示依照本發明另一實施例之導光體示意圖。

第7圖繪示第1圖中沿方向X觀看到的導光結構示意圖。

第8圖繪示依照本發明另一實施例之背光模組示意圖。

第9至10圖繪示本發明其它實施例之導光結構示意圖。

100．．．顯示裝置

102．．．顯示面板

104．．．背光模組

106．．．基材

108．．．光源

110．．．導光體

112．．．外框

114．．．光學膜

124．．．導光結構

L．．．光線

Claims (14)

1. 一種導光結構，一光線於射向該導光結構後，透過該導光結構射出，該導光結構包括：一基材，具有一光出射面；以及複數導光體，係設置於該基材之該光出射面上，各該導光體包括相互連接之一第一平面、一第二平面、一第一弧面及一第二弧面，其中該第一平面與一第一參考平面間夾有一第一角度，該第二平面與該第一參考平面間夾有一第二角度，其中該第一參考平面實質上平行於一水平視角之座落平面，且該第一弧面係與一第二參考平面間夾有一第三角度，該第二弧面與該第二參考平面間夾有一第四角度，其中該第二參考平面實質上平行於一垂直視角之座落平面；藉此，該光線透過該第一平面與該第二平面產生聚光作用，且透過該第一弧面與該第二弧面產生擴光作用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該第一平面與該第二平面之間係夾有一角度，該角度係介於30度至145度之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中各該導光體係為長條狀或顆粒狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該第一角度與該第二角度係實質上相等。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該第三角度與該第四角度係實質上相等。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該基材係為一擴散板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該基材係為一透明基材。
8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之導光結構，其中該基材底部包含一偏光層。
9. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之導光結構，其中該基材底部包含複數圓型切面、V型切面、橢圓型切面或上述組合之微結構。
10. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該第一弧面之截面輪廓與該第二弧面之截面輪廓係為部份之圓形曲線、部份之橢圓形曲線或部份之拋物線。
11. 如申請專利範圍第1項所述之導光結構，其中該些導光體之排列形式係為矩陣形式、同心圓形式、多邊形式或波浪形式。
12. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，用以顯示一畫面；以及一背光模組，設於該顯示面板下，且包括：一光源，用以發射一光線；及一導光結構，用以接收該光線，且包括：一基材，具有一光出射面；及複數導光體，係設置於該基材之該光出射面上，各該導光體包括相互連接之一第一平面、一第二平面、一第一弧面及一第二弧面，其中該第一平面與一第一參考平面間夾有一第一角度，該第二平面與該第一 參考平面間夾有一第二角度，其中該第一參考平面實質上平行於一水平視角之座落平面，且該第一弧面與一第二參考平面間夾有一第三角度，該第二弧面與該第二參考平面間夾有一第四角度，其中該第二參考平面實質上平行於一垂直視角之座落平面；藉此，該光線透過該第一平面與該第二平面產生聚光作用，且透過該第一弧面與該第二弧面產生擴光作用。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該第一角度與該第二角度係實質上相等。
14. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該第三角度與該第四角度係實質上相等。