TWI457622B - 導光板與背光模組 - Google Patents

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TWI457622B
TWI457622B TW101109144A TW101109144A TWI457622B TW I457622 B TWI457622 B TW I457622B TW 101109144 A TW101109144 A TW 101109144A TW 101109144 A TW101109144 A TW 101109144A TW I457622 B TWI457622 B TW I457622B
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Chiayin Chang
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    • F21V2200/20—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of a generally planar shape

Description

導光板與背光模組
本發明是有關於一種導光元件，且特別是有關於一種導光板與背光模組。
隨著發光二極體(LED)等點光源的快速發展，背光模組之光源型態逐漸由線光源轉變成點光源，例如由傳統之線狀的冷陰極燈管改成點狀之發光二極體。請參照第1圖與第2圖，其係分別繪示一種傳統背光模組之導光板與發光二極體之裝置的上視圖、與背光模組之側視圖。背光模組100主要包含導光板102、數個發光二極體108與遮蔽物112。
在背光模組100中，發光二極體108設置在導光板102之入光面106旁，且朝導光板102之入光面106發射光110。遮蔽物112則覆蓋住發光二極體108與導光板102之入光側的部分出光面104，亦即覆蓋住出光面104的非可視區118上。發光二極體108所發出之光110經由入光面106進入導光板102，經導光板102的導引後，從導光板102之出光面104射出導光板102。
請參照第3圖，其係繪示另一種傳統背光模組之側視圖。此種背光模組100a之架構大致上與上述之背光模組100的架構相同，二者之差異在於背光模組100a之導光板102a包含漸縮部120與平板部122。漸縮部120之厚度從入光面106朝平板部122的方向逐漸縮減。在背光模組100a中，除了入光面106之頂邊外，導光板102a之出光面104a與遮蔽物112之間的距離增加。
然而，如第2圖與第3圖所示，若遮蔽物112之覆蓋範圍太短，極容易在背光模組100或100a之入光側的非可視區118產生外觀漏光現象。而由於發光二極體108之指向性高，因此背光模組100或100a之非可視區118之漏光的亮暗不均情況相當嚴重。如此一來，使用者之眼睛114看到的背光模組100或100a入光側的外觀亮度均勻度差，常有亮點(Hot Spot)116產生，如第4圖所示。故，傳統背光模組100與100a之外觀亮度分部不均，嚴重影響背光模組100與100a之視覺品味。
因此，本發明之一態樣就是在提供一種導光板與背光模組，其中導光板鄰近入光面之出光面的微結構區內設有數條與入光面之法線平行的條紋微結構。由於這些條紋微結構可打散非可視區之入光，因此可有效霧化非可視區之漏光，進而可大幅改善非可視區亮暗不均的現象。
本發明之另一態樣是在提供一種背光模組，其出光亮度的均勻度高。
根據本發明之上述目的，提出一種導光板。此導光板包含一主體以及複數個條紋微結構。主體包含一入光面、一出光面與一反射面。其中，出光面與反射面相對，且入光面接合在出光面與反射面之間。出光面包含一微結構區與入光面相鄰。前述之條紋微結構排列在微結構區內，且平行入光面之法線。
依據本發明之一實施例，上述之條紋微結構為複數個V型切槽(V-cut)結構及/或複數個R型切槽(R-cut)結構。
依據本發明之另一實施例，上述之每一R型切槽結構之一圓心角的範圍從60度至120度。
依據本發明之另一實施例，上述之每一V型切槽結構之一張角的範圍從60度至120度。
依據本發明之又一實施例，上述之條紋微結構彼此緊鄰排列。
依據本發明之再一實施例，上述微結構區在出光面上的範圍為從入光面端沿著入光面之法線延伸20mm以內。
依據本發明之再一實施例，上述之主體係一均勻厚度平板。
依據本發明之再一實施例，上述之主體包含一漸縮(Tapered)部以及一平板部。漸縮部具有相對之一第一端與一第二端，其中第一端之厚度大於第二端之厚度。平板部由第二端向入光面之法線延伸，其厚度等同第二端之厚度。
依據本發明之再一實施例，上述之條紋微結構設置在漸縮部及/或平板部上。
依據本發明之再一實施例，上述之導光板更包含複數個微結構設置在反射面上。
根據本發明之上述目的，另提出一種背光模組。此背光模組包含一導光板以及複數個光源。導光板包含一主體以及複數個條紋微結構。主體包含一入光面、一出光面與一反射面。其中，出光面與反射面相對，且入光面接合在出光面與反射面之間。出光面包含一微結構區與入光面相鄰。前述之條紋微結構排列在微結構區內，且平行入光面之法線。前述之光源則鄰設於入光面。
依據本發明之一實施例，上述之條紋微結構為複數個V型切槽結構及/或複數個R型切槽結構。
依據本發明之另一實施例，上述之每一R型切槽結構之一圓心角的範圍從60度至120度。
依據本發明之另一實施例，上述之每一V型切槽結構之一張角的範圍從60度至120度。
依據本發明之又一實施例，上述之條紋微結構彼此緊鄰排列。
依據本發明之再一實施例，上述微結構區在出光面上之範圍為從入光面端沿著入光面之法線延伸20mm以內。
依據本發明之再一實施例，上述之主體係一均勻厚度平板。
依據本發明之再一實施例，上述之主體包含一漸縮部以及一平板部。漸縮部具有相對之一第一端與一第二端，其中第一端之厚度大於第二端之厚度。平板部第二端向入光面之法線延伸，其厚度等同第二端。
依據本發明之再一實施例，上述之條紋微結構設置在漸縮部及/或平板部上。
依據本發明之再一實施例，上述之導光板更包含複數個微結構設置在反射面上。
依據本發明之再一實施例，上述之光源為複數個發光二極體。
請參照第5圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種背光模組之透視圖。在本實施方式中，背光模組200主要包含導光板206與數個光源218。導光板206包含主體202與數個條紋微結構204。在一實施例中，主體202可為具有均勻厚度之平板。主體202可包含入光面208、出光面210與反射面212。在主體202中，出光面210與反射面212位於主體202之相對二側，且入光面208接合在出光面210與反射面212之間。主體202之入光面208可為鏡面或具有微結構之表面。此外，主體202之出光面210可包含微結構區222，其中此微結構區222與入光面208相鄰。
在導光板206中，條紋微結構204設置在主體202之出光面210的微結構區222內。在一實施例中，如第5圖所示，這些條紋微結構204排列在出光面210的整個微結構區222內。在一示範實施例中，這些條紋微結構204彼此緊鄰排列。然，在另一些實施例中，排列於微結構區222之這些條紋微結構204並非全部佈滿整個微結構區222。每個條紋微結構204在微結構區222內的延伸方向，與入光面208之法線平行。在一實施例中，微結構區222在出光面210上的範圍可為從出光面210與入光面208相接合的那端沿著入光面208之法線延伸20mm以內的範圍。
在一些實施例中，條紋微結構204可例如為V型切槽結構及/或R型切槽結構。這些R型切槽結構之圓心角的範圍可例如從60度至120度。此外，這些V型切槽結構之張角的範圍可例如從60度至120度。在一較佳實施例中，R型切槽結構之圓心角或V型切槽結構之張角為100度。
請再次參照第5圖，光源218設置在導光板206之入光面208旁，且鄰近於入光面208。光源218之出光面220較佳係與導光板206之入光面208相面對，因此光源218可朝入光面208發射光。在一實施例中，光源218可為發光二極體等點光源。由於發光二極體等點光源之出光的指向性高，且出光範圍較窄，而藉由在出光面210之微結構區222內設置條紋微結構204，可打散將自主體202之出光面210的微結構區222內射出的光。藉此，可使導光板206之入光側的漏光均勻化，進一步使背光模組200之出光面的亮度更加均勻。
在一些實施例中，根據背光模組200所需之光學性能，導光板206更可選擇性地包含數個微結構214。如第5圖所示，這些微結構214可設置在導光板206之主體202的反射面212上。微結構214可為條狀結構，例如V型切槽結構與R型切槽結構，或者可為錐狀結構或錐狀凹槽。
本發明之導光板的主體亦可為非具有均勻厚度的平板。請參照第6A圖，其係繪示依照本發明之另一實施方式的一種背光模組之透視圖。此實施方式之背光模組200a的架構大致上與上述實施方式之背光模組200的架構相同，二者的差異在於：背光模組200a之導光板206a的主體202a並非具均勻厚度的平板。
在背光模組200a中，導光板206a之主體202a包含漸縮部226與平板部224。漸縮部226具有相對之第一端228與第二端230。其中，漸縮部226之厚度從第一端228漸減至第二端230，亦即漸縮部226之第一端228的厚度大於第二端230的厚度。此外，平板部224由漸縮部226之第二端230沿著入光面208之法線延伸。平板部224之厚度與漸縮部226之第二端230的厚度相同。在本實施方式中，微結構區222延伸在漸縮部226與部分之平板部224上，且條紋微結構204a設置在漸縮部226與平板部224之微結構區222上。
本發明之條紋微結構亦可不布滿整個微結構區。請參照第6B圖與第6C圖，其係分別繪示依照本發明之又二實施方式的背光模組之透視圖。背光模組200b與200c之架構大致上與上述實施方式之背光模組200a的架構相同，背光模組200b和200c與背光模組200a之間的差異在於：背光模組200b之導光板206b的條紋微結構204b、和背光模組200c之導光板206c的條紋微結構204c僅分別設置在其微結構區222的一部分上。
如第6B圖所示，在背光模組200b中，導光板206b之條紋微結構204b僅延伸在微結構區222位於主體202a之漸縮部226上。另一方面，如第6C圖所示，在背光模組200c中，導光板206c之條紋微結構204c僅延伸在微結構區222位於主體202a之平板部224上。亦即，這些條紋微結構204c與入光面208之間具有空白區域，條紋微結構204c與入光面208並非緊鄰。
在本發明中，導光板之主體的出光面的微結構區可區 分成多個區域，且這些區域可設置不同結構形狀的條紋微結構，例如R型切槽結構與V型切槽結構。或者，微結構區之這些區域可設置具相同結構形狀但圓心角或切角不同之條紋微結構。當然，導光板之主體的出光面的微結構區可設置具相同結構形狀且圓心角或切角相同之條紋微結構。
請參照第7A圖、第7B圖與第8圖，其係分別繪示第3圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布圖、第6A圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布圖、以及第7A圖與第7B圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布曲線圖。根據第7A圖可知，傳統背光模組100a之入光側的非可視區118亮暗不均情況相當嚴重，且有亮點116a產生。然而，根據第7B圖可知，藉由在導光板206a之出光面210的微結構區222內設置數條與入光面208之法線平行的條紋微結構204a，可將非可視區之入光打散，而可有效霧化非可視區之漏光。因此，背光模組200a之微結構區222的亮度分布的均勻度明顯較傳統背光模組100a高。
此外，如第8圖所示，根據沿著第7A圖與第7B圖之量測線236所獲得之背光模組100a與200a的亮度分布曲線可知，背光模組200a之亮度分布曲線238較為平緩，而背光模組100a之亮度分布曲線240的高低起伏較大。由此亦可知，背光模組200a之微結構區222的亮度分布較傳統背光模組100a的亮度分布均勻。
由上述之實施方式可知，本發明之優點就是因為本發明之導光板鄰近入光面之出光面的微結構區內設有數條與 入光面之法線平行的條紋微結構，而這些條紋微結構可打散非可視區之入光。因此，可有效霧化非可視區之漏光，而可大幅改善非可視區亮暗不均的現象，進而可提升背光模組之亮度均勻度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此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‧‧‧背光模組
100a‧‧‧背光模組
102‧‧‧導光板
102a‧‧‧導光板
104‧‧‧出光面
104a‧‧‧出光面
106‧‧‧入光面
108‧‧‧發光二極體
110‧‧‧光
112‧‧‧遮蔽物
114‧‧‧眼睛
116‧‧‧亮點
116a‧‧‧亮點
118‧‧‧非可視區
120‧‧‧漸縮部
122‧‧‧平板部
200‧‧‧背光模組
200a‧‧‧背光模組
200b‧‧‧背光模組
200c‧‧‧背光模組
202‧‧‧主體
202a‧‧‧主體
204‧‧‧條紋微結構
204a‧‧‧條紋微結構
204b‧‧‧條紋微結構
204c‧‧‧條紋微結構
206‧‧‧導光板
206a‧‧‧導光板
206b‧‧‧導光板
206c‧‧‧導光板
208‧‧‧入光面
210‧‧‧出光面
212‧‧‧反射面
214‧‧‧微結構
218‧‧‧光源
220‧‧‧出光面
222‧‧‧微結構區
224‧‧‧平板部
226‧‧‧漸縮部
228‧‧‧第一端
230‧‧‧第二端
236‧‧‧量測線
238‧‧‧亮度分布曲線
240‧‧‧亮度分布曲線
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示一種傳統背光模組之導光板與發光二極體之裝置的上視圖。
第2圖係繪示一種傳統背光模組之側視圖。
第3圖係繪示另一種傳統背光模組之側視圖。
第4圖係繪示一種傳統背光模組之入光側的外觀亮度分布圖。
第5圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種背光模組之透視圖。
第6A圖係繪示依照本發明之另一實施方式的一種背光模組之透視圖。
第6B圖係繪示依照本發明之又一實施方式的一種背光模組之透視圖。
第6C圖係繪示依照本發明之再一實施方式的一種背光模組之透視圖。
第7A圖係繪示第3圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布圖。
第7B圖係繪示第6A圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布圖。
第8圖係繪示第7A圖與第7B圖之背光模組之入光側的外觀亮度分布曲線圖。
200．．．背光模組
202．．．主體
204．．．條紋微結構
206．．．導光板
208．．．入光面
210．．．出光面
212．．．反射面
214．．．微結構
218．．．光源
220．．．出光面
222．．．微結構區

Claims (30)

  1. 一種導光板，包含：一主體，包含一入光面、一出光面與一反射面，其中該出光面與該反射面相對，且該入光面接合在該出光面與該反射面之間，該出光面包含一微結構區與該入光面相鄰；以及複數個條紋微結構，排列在該微結構區內，且平行該入光面之法線，其中該些條紋微結構彼此緊鄰排列。
  2. 如請求項1所述之導光板，其中該些條紋微結構為複數個V型切槽結構及/或複數個R型切槽結構。
  3. 如請求項2所述之導光板，其中每一該些R型切槽結構之一圓心角的範圍從60度至120度。
  4. 如請求項2所述之導光板，其中每一該些V型切槽結構之一張角的範圍從60度至120度。
  5. 如請求項1所述之導光板，其中該微結構區在該出光面上之範圍為從該入光面端沿著該入光面之法線延伸20mm以內。
  6. 如請求項1所述之導光板，其中該主體係一均勻厚度平板。
  7. 如請求項1所述之導光板，其中該主體包含：一漸縮部，具有相對之一第一端與一第二端，其中該第一端之厚度大於該第二端之厚度；以及一平板部，由該第二端沿著該入光面之法線延伸，該平板部之厚度等同於該第二端之厚度。
  8. 如請求項7所述之導光板，其中該些條紋微結構設置在該漸縮部及/或該平板部上。
  9. 如請求項1所述之導光板，更包含複數個微結構設置在該反射面上。
  10. 一種背光模組，包含：一導光板，包含：一主體，包含一入光面、一出光面與一反射面，其中該出光面與該反射面相對，且該入光面接合在該出光面與該反射面之間，該出光面包含一微結構區與該入光面相鄰；以及複數個條紋微結構，排列在該微結構區內，其平行該入光面之法線，其中該些條紋微結構彼此緊鄰排列；以及複數個光源，鄰設於該入光面。
  11. 如請求項10所述之背光模組，其中該些條紋微結構為複數個V型切槽結構及/或複數個R型切槽結構。
  12. 如請求項10所述之背光模組，其中每一該些R型切槽結構之一圓心角的範圍從60度至120度。
  13. 如請求項10所述之背光模組，其中每一該些V型切槽結構之一張角的範圍從60度至120度。
  14. 如請求項10所述之背光模組，其中該微結構區在該出光面上之範圍為從該入光面端沿著該入光面之法線延伸20mm以內。
  15. 如請求項10所述之背光模組，其中該主體係一均勻厚度平板。
  16. 如請求項10所述之背光模組，其中該主體包含：一漸縮部，具有相對之一第一端與一第二端，其中該第一端之厚度大於該第二端之厚度；以及一平板部，由該第二端沿著該入光面之法線延伸，該平板部之厚度等同於該第二端之厚度。
  17. 如請求項16所述之背光模組，其中該些條紋微結構設置在該漸縮部及/或該平板部上。
  18. 如請求項10所述之背光模組，其中該導光板更包含複數個微結構設置在該反射面上。
  19. 如請求項10所述之背光模組，其中該些光源為複數個發光二極體。
  20. 一種導光板，包含：一主體，包含一入光面、一出光面與一反射面，其中該出光面與該反射面相對，且該入光面接合在該出光面與該反射面之間，該出光面包含一微結構區；以及複數個條紋微結構，排列在該微結構區內，且平行該入光面之法線，且該些條紋微結構與該入光面之間具有一空白區域。
  21. 如請求項20所述之導光板，其中該些條紋微結構為複數個V型切槽結構及/或複數個R型切槽結構。
  22. 如請求項21所述之導光板，其中每一該些R型切槽結構之一圓心角的範圍從60度至120度。
  23. 如請求項21所述之導光板，其中每一該些V型切槽結構之一張角的範圍從60度至120度。
  24. 如請求項20所述之導光板，其中該些條紋微結構彼此緊鄰排列。
  25. 如請求項20所述之導光板，其中該微結構區在該出光面上之範圍為從該入光面端沿著該入光面之法線延伸20mm以內。
  26. 如請求項20所述之導光板，其中該主體係一均勻厚度平板。
  27. 如請求項20所述之導光板，其中該主體包含：一漸縮部，具有相對之一第一端與一第二端，其中該第一端之厚度大於該第二端之厚度；以及一平板部，由該第二端沿著該入光面之法線延伸，該平板部之厚度等同於該第二端之厚度。
  28. 如請求項27所述之導光板，其中該些條紋微結構設置在該漸縮部及/或該平板部上。
  29. 如請求項20所述之導光板，更包含複數個微結構設置在該反射面上。
  30. 一種背光模組，包含：一依據請求項20至29中之任一項所述之導光板；以 及複數個光源，鄰設於該入光面。
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