TWI485450B - 導光板及背光模組 - Google Patents

Description

導光板及背光模組

本發明係關於一種導光板及背光模組；具體而言，本發明係關於一種能夠提高導光效率之導光板及背光模組。

一般而言，根據光源於背光模組中的分布位置，背光模組至少包含直下式背光模組及側光式背光模組。舉例而論，側光式背光模組具有輕薄、高發光效率及省電等優點，廣泛應用於顯示裝置。

請參照圖1，圖1係為一種習知側光式背光模組之側視圖。如圖1所示，背光模組12包含側光源12A、導光板12B及楔形體12C，其中側光源12A設置於導光板12B之側邊，且楔形體12C鄰接於側光源12A及導光板12B。此外，楔形體12C具有楔形寬度W，導光板12B之厚度T1，且楔形體12C之最大厚度係為厚度T2。在實際情況中，楔形體12C係用以協助將側光源12A產生之光線導引至導光板12B，進而提高出光效率。

圖2係為習知側光式背光模組之導光效率曲線圖。如圖2所示，當導光板12B之厚度T1越來越小，厚度T2越來越厚，或楔形寬度W越來越小時，背光模組12的導光效率明顯變差。此外，如圖2之導光效率曲線C4所示，厚度T2為0.6mm，楔形寬度W為0.5mm。為了達到輕薄之目的，擷取導光板12B之厚度T1為0.2mm的量測情況，其導光效率為35%，無法得到較好的導光效率。若為導光效率曲線C3，提高楔形寬度W為2.0mm，則測得導光板於0.2mm之最佳導光效率為45%， 且熱點(hot spot)劣率為5%，無法同時達到輕薄及高導光效率之功效。

有鑑於上述先前技術的問題，本發明提出一種能夠改善導光效率並調整光場場型的背光模組。

於一方面，本發明提供一種包含兩段式楔形結構之背光模組，可改善導光效率。

於一方面，本發明提供一種可改變光線行進方向之背光模組，可調整光場場型。

本發明之一方面在於提供一種導光板，包含板體及入光部，其中板體具有上板面。入光部係形成於板體之側邊，並在朝遠離板體中心延伸時同時增加厚度。此外，入光部具有頂面與上板面相接並自上板面抬起以與上板面夾角度。頂面包含第一斜面及第二斜面，其中第一斜面之側邊與上板面相接並具有第一平均斜率。第二斜面之側邊與第一斜面相反於上板面之側邊相接，並具有大於第一平均斜率之第二平均斜率，其中第二斜面與上板面所在平面之內夾角大於18度。

此外，本發明之另一方面在於提供一種背光模組，包含上述導光板及光源模組，其中光源模組係朝向入光部射入光線。進一步而論，入光部包含下部入光端面及上部入光端面，其中下部入光端面及上部入光端面分別接收光源模組產生之下部光線及上部光線。在此實施例中，下部光線與第一斜面接觸後以第一行進方向於導光板行進；且上部光線與第二斜面接觸後以第二行進方向於導光板行進。在此實施例中，上部入光端面在垂直上板面之平面上投影較接近第二斜 面，且第一行進方向趨近平行於第二行進方向。

相較於先前技術，根據本發明之背光模組係使用入光部改變光線之行進方向，使得光線經第一斜面及第二斜面反射後，能以較趨近平行之行進方向進入板體，進而提高導光效率。在實際情況中，此外，根據本發明之背光模組利用上部入光端面及下部入光端面以調整上部光線及下部光線之行進方向，進而達到均勻導光之功效。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

根據本發明之一具體實施例，提供一種背光模組及其導光板，用以改善導光效率。於此實施例中，背光模組可以是側光式背光模組。

請參照圖3A及圖3B；圖3A係為本發明之背光模組之結構剖面圖，且圖3B係為本發明之背光模組之結構俯視圖。如圖3A及圖3B所示，背光模組1包含導光板10及光源模組20，其中導光板10包含板體110及入光部120，且光源模組20係朝向入光部120射入光線。在實際情況中，光源模組20包含複數個發光單元210，其中發光單元可以是發光二極體(LED)或其他發光結構。然而，在其他實施例中，光源模組可以為冷陰極管(CCFL)或其他發光長條結構，並不以此例為限。

如圖3B所示，入光部120係形成於板體110之側邊111A，並在朝遠離板體110中心延伸時同時增加厚度。此外，請參照圖3A，板體110具有上板面111，且入光部120 具有頂面121與上板面111相接並自上板面111抬起以與上板面111夾角度α。

頂面121包含第一斜面1211及第二斜面1212，其中第一斜面1211與上板面111之側邊111A相接並具有第一平均斜率。換言之，側邊111A係為上板面111及第一斜面之共有側邊。

此外，第二斜面1212之側邊121S與第一斜面1211相反於上板面111之側邊111A相接。換言之，第一斜面1211與第二斜面1212共同具有側邊121S，且第一斜面1211藉由側邊121S相接於第二斜面1212。在實際情況中，第二斜面1212具有大於第一平均斜率之第二平均斜率，其中第二斜面1212與上板面111所在平面之內夾角大於第一斜面1211與上板面111所在平面之內夾角。

值得注意的是，當第二斜面1212與上板面111所在平面之內夾角β介於14度至18度之間時，導光板10可提供良好的導光效率。此外，當第二斜面1212與上板面111所在平面之內夾角β大於18度時，光線藉由導光板10的板形更能均勻地出光；尤其內夾角β介於18度至26度之間時，導光板10可提供較佳的導光效率。需說明的是，當第二斜面1212與上板面111所在平面之內夾角β大於26度時，第一斜面1211及第二斜面1212更能將光線以近似平行之方向進入導光板10，使得導光板10具有極佳的導光效率。至於導光效率的詳細功效，將藉由下文中的圖4A(I)~圖4C(II)及對應實施例一一說明。

在此實施例中，第二斜面1212與上板面111所在平面 之內夾角β係大於18度。換言之，若上板面111所在平面為水平面，則第一斜面1211較為平緩，第二斜面1212較陡。除此之外，如圖3A所示，入光部120包含入光端面122實質上垂直於上板面111，入光端面122與第二斜面1212相背於第一斜面1211之側邊相接並形成脊線121T。在此實施例中，第二斜面1212在上板面111所在平面上之投影有第二斜面寬度1212W，頂面121在上板面111所在平面上之投影有總寬度121W。

請參照圖3C，圖3C係為本發明之背光模組之實施例剖面圖。需說明的是，圖3C所示之與圖3A及圖3B之背光模組相同，本發明藉由圖3C說明第一斜面1211與第二斜面1212之結構比例。在實際情況中，入光部120具有與第一斜面1211及第二斜面1212相對之底面123。如圖3C之剖面圖所示，定義底面123與入光端面122之交會截點為初始點O(0，0)，且定義第一斜面1211與第二斜面1212之交會截點為中繼點P(x，y)。換言之，中繼點P的X座標數值係為第二斜面寬度1212W，且中繼點P的Y座標係為板體110之厚度110T與第一斜面1211投影於入光端面122之長度總和。

在較佳實施例中，板體110之厚度110T與入光端面122之高度122H之比值係不大於0.42。在此實施例中，板體110之厚度110T係為0.25mm，且入光端面122之高度122H係為0.6mm，但不以此為限。在其他實施例中，背光模組可使用上述比值決定板體與入光端面之縱切高度之相對關係。

舉例而言，當總寬度121W為1mm，中繼點P之X座標介於0.1~0.9mm，且中繼點P之Y座標介於0.25~0.6mm 時，可得到圖4A(I)之分布圖。圖4A(I)係為本發明之背光模組之導光效率分布圖，且圖4A(II)係為本發明之背光模組之熱點(hot spot)劣率分布圖，其中背光模組之導光效率是測量可以進入導光板後方的能量除以LED能量標準化的結果，熱點(hot spot)劣率則是以檢測非顯示區內接收到的能量就當作無效的光或熱點，除以LED能量標準化的結果。其中當X座標(第二斜面寬度1212W)及Y座標分別以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(0.7，0.25)為頂點形成的三角形區域範圍內，背光模組1具有較佳的導光效率。進一步而論，在綜合考量導光效率及熱點劣率的情況下，交叉比對繼點P於各分部位置的熱點劣率後，可得到中繼點P之較佳位置為(0.1，0.40)，其中導光效率為67%，熱點劣率為4.27%。

換言之，本發明可使用圖4A(I)之導光效率分布圖及圖4A(II)之熱點劣率分布圖定義中繼點P的較佳位置，進而調整入光部120之第一斜面1211與第二斜面1212之結構比例。

此外，本發明更根據不同大小比例的入光部，進而提供其他結構之導光板。請參照圖4B(I)及圖4B(II)，其中圖4B(I)係為本發明之背光模組之另一導光效率分布圖，且圖4B(II)係為本發明之背光模組之另一熱點劣率分布圖。需說明的是，相對於圖4A(I)或圖4A(II)，圖4B(I)及圖4B(II)所對應之入光部120之總寬度121W係為1.5mm。在此分布圖中，當X座標及Y座標分別以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(1.0，0.25)為頂點形成的三角形區域範圍內，背光模組1具有較佳的導光效率。此外，在綜合考量導光效率及熱點劣率的情況下，當總寬度121W為1.5mm，其中繼點P之最佳位置為 (0.1，0.42)，其中導光效率為68%，熱點劣率為4.17%。

此外，當入光部120之總寬度121W為2.0mm，可得到圖4C(I)及圖4C(II)，其中圖4C(I)係為本發明之背光模組之另一導光效率分布圖，圖4C(II)係為本發明之背光模組之另一熱點劣率分布圖。在此分布圖中，當X座標及Y座標分別以(0.1，0.25)、(0.1，0.55)及(1.0，0.25)為頂點形成的三角形區域範圍內，背光模組1具有較佳的導光效率。此外，在綜合考量導光效率及熱點劣率的情況下，中繼點P之最佳位置為(0.1，0.43)，其中導光效率為68.9%，熱點劣率為3.27%。

根據圖4A(I)~圖4C(II)之量測結果，當第二斜面寬度1212W佔總寬度121W之比例不小於5%時，導光板10具有較佳之導光效率。此外，第二斜面寬度1212W佔總寬度121W之比例小於22%時，第二斜面1212與上板面111之內夾角β大於26.5度。相較於先前技術，本發明之背光模組1可有效提高導光效率，並解決熱點問題以改善亮度不均之現象。

此外，本發明更透過圖5A及圖5B進一步說明背光模組1中光路行進的情況。請參照圖5A及圖5B，圖5A及圖5B係為本發明之背光模組之實施例剖面圖，其中圖5A用以說明上部入光端面310及下部入光端面320之位置，圖5B用以說明光線之行進路徑。

舉例而言，入光部120包含上部入光端面310及下部入光端面320。如圖5A及圖5B所示，下部入光端面320係接收光源模組20產生之下部光線202，其中下部光線202與第一斜面1211接觸後以第一行進方向於導光板10行進。此 外，上部入光端面310係接收光源模組20產生之上部光線201，其中上部光線201與第二斜面1212接觸後以第二行進方向於導光板10行進。

在此實施例中，上部入光端面310在垂直上板面111之平面上投影較接近第二斜面1212，第一行進方向與第二行進方向分別形成第一平均扇形範圍及第二平均扇形範圍，且第一平均扇形範圍趨近平行於第二平均扇形範圍。換句話說，平均之第一行進方向可較接近趨近平行於平均之第二行進方向。在較佳實施例中，入光部120內之底面123係為平滑面而不設有微結構，以避免光線提早破壞全反射而出光。當下部光線202及上部光線201分別以第一行進方向及第二行進方向於導光板行進時，下部光線202能以較平行於上部光線201之行進方向進入板體110。進一步而論，由於上部光線201係以第一平均扇形範圍行進，下部光線202係以第二平均扇形範圍行進，其中第一平均扇形範圍趨近平行於第二平均扇形範圍，且上部光線201與下部光線202具有大致平行之行進光路，使得導光板10具有較均勻的導光效果。具體而論，板體110具有複數個微結構(圖未示)，且該等微結構接收行進方向較一致的上部光線及下部光線以導引光線均勻出光。在此實施例中，當該些光線以較一致的行進方向射至導光板10之微結構，可提高導光效果，而不易產生亮度不均之現象。此外，此一設計亦有助於增加光線在板體110內之傳導效果。換句話說，如圖4A(I)~圖4C(II)之量測結果所示，本發明之背光模組能有效提高光線的導光效率，並降低熱點劣率。

此外，本發明更提供其他實施例，進一步說明第一斜面 及第二斜面可具有不同的實施方式。舉例而論，在部分實施例中，第一斜面及第二斜面其中之一係為內凹之弧面。

請參照圖6A、圖6B及圖6C，其中圖6A、圖6B及圖6C分別係為本發明之背光模組之另一實施例剖面圖。如圖6A所示，背光模組1A之入光部120A之部分頂面121A係為內凹之弧面。在此實施例中，第二斜面1212A係為內凹之弧面，其中第二斜面1212A之第二平均斜率大於第一斜面1211之第一平均斜率。在實際應用中，光線可在較靠近入光端面122之內凹弧面反射後，產生較明顯的反射效果，進而調整反射光線之行進方向。換言之，第二斜面1212A對於接收上部光線具有顯著的導光效果。

此外，如圖6B所示，背光模組1B之入光部120B之部分頂面121B係為內凹之弧面。在此實施例中，第一斜面1211A係為內凹之弧面，其中第一斜面1211A之第一平均斜率小於第二斜面1212之第二平均斜率。需說明的是，光線可在較靠近板體110之內凹弧面反射後，產生較明顯的反射效果，進而調整反射光線之行進方向。在實際情況中，第一斜面1211A對於接收下部光線具有顯著的導光效果。

請參照圖6C，背光模組1C之入光部120C之頂面121C係為內凹之弧面。在此實施例中，第一斜面1211B及第二斜面1212B皆為內凹之弧面，其中第二斜面1212B之第二平均斜率大於第一斜面1211B之第一平均斜率。在此實施例中，第一斜面1211B及第二斜面1212B皆為內凹弧面，使得光線於頂面121C反射後，具有較柔和的反射效果，進而改善出光效率。

請參照圖7，圖7係為本發明之背光模組之另一實施例剖 面圖。如圖7所示，背光模組1D之入光部120D具有三段式斜面的頂面121D，其中頂面121D進一步包含第三斜面1213，其側邊122S與第二斜面1212相反於第一斜面1211之側邊相接，且入光端面122與第三斜面1213相背於第二斜面1212之側邊相接並形成脊線121T。

在此實施例中，第三斜面1213具有大於第二平均斜率之第三平均斜率，其中第三斜面1213與上板面111所在平面之內夾角γ大於26.8度。換言之，第三平均斜率大於第二平均斜率，且第二平均斜率大於第一平均斜率。在實際情況中，若上板面111所在平面為水平面，則第一斜面1211最平緩，第二斜面1212較陡，且第三斜面1213最陡。此外，第二斜面1212與第三斜面1213可針對上部光線進行更細部的分段反射，可提高光線的亮度協調性。

請參照圖8，圖8係為本發明之背光模組之另一實施例示意圖。如圖8所示，導光板10E係具有複數個入光部120E，其中該些入光部120E係間隔地分佈於板體110之側邊上。需說明的是，該等入光部120E係對應光源模組20之發光單元210而設置於板體110之側邊。在此實施例中，該等入光部120E可以與入光部120A~120D有相同結構，而入光部120E僅對應發光單元210而設置，更具有降低成本、增加產品外觀以及利於組裝等功效。

相較於先前技術，根據本發明之背光模組係使用入光部改變光線之行進方向，使得光線經第一斜面及第二斜面反射後，能以較趨近平行之行進方向進入板體，進而提高導光效率。在實際情況中，此外，根據本發明之背光模組利用上部入光端面及下部入光端面以調整上部光線及下部光線之行 進方向，進而達到均勻導光之功效。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1、1A~1E‧‧‧背光模組

10、10A~10E‧‧‧導光板

12‧‧‧背光模組

12A‧‧‧側光源

12B‧‧‧導光板

12C‧‧‧楔形體

12D‧‧‧外表面

13‧‧‧上部光線

14‧‧‧下部光線

20‧‧‧光源模組

110‧‧‧板體

110T‧‧‧厚度

111‧‧‧上板面

111A‧‧‧側邊

120、120A~120E‧‧‧入光部

121、121A~121E‧‧‧頂面

121S‧‧‧側邊

121T‧‧‧脊線

121W‧‧‧總寬度

122‧‧‧入光端面

122H‧‧‧高度

122S‧‧‧側邊

123‧‧‧底面

201‧‧‧上部光線

202‧‧‧下部光線

210‧‧‧發光單元

310‧‧‧上部入光端面

320‧‧‧下部入光端面

1211、1211A、1211B‧‧‧第一斜面

1212、1212A、1212B‧‧‧第二斜面

1212W‧‧‧第二斜面寬度

1213‧‧‧第三斜面

C1~C4‧‧‧導光效率曲線

O‧‧‧初始點

P‧‧‧中繼點

T1‧‧‧厚度

T2‧‧‧厚度

W‧‧‧楔形寬度

α‧‧‧角度

β‧‧‧內夾角

γ‧‧‧內夾角

圖1係為一種習知側光式背光模組之側視圖；圖2係為習知側光式背光模組之導光效率曲線圖；圖3A係為本發明之背光模組之結構剖面圖；圖3B係為本發明之背光模組之結構俯視圖；圖3C係為本發明之背光模組之實施例剖面圖；圖4A(I)係為本發明之背光模組之導光效率分布圖；圖4A(II)係為本發明之背光模組之熱點劣率分布圖；圖4B(I)係為本發明之背光模組之另一導光效率分布圖；圖4B(II)係為本發明之背光模組之另一熱點劣率分布圖；圖4C(I)係為本發明之背光模組之另一導光效率分布圖；圖4C(II)係為本發明之背光模組之另一熱點劣率分布圖；圖5A係為本發明之背光模組之實施例剖面圖；圖5B係為本發明之背光模組之實施例剖面圖；圖6A係為本發明之背光模組之另一實施例剖面圖；圖6B係為本發明之背光模組之另一實施例剖面圖；圖6C係為本發明之背光模組之另一實施例剖面圖；圖7係為本發明之背光模駔之另一實施例剖面圖；以及圖8係為本發明之背光模組之另一實施例示意圖。

1‧‧‧背光模組

10‧‧‧導光板

20‧‧‧光源模組

α‧‧‧角度

β‧‧‧內夾角

110‧‧‧板體

110T‧‧‧厚度

111‧‧‧上板面

111A‧‧‧側邊

120‧‧‧入光部

121‧‧‧頂面

121S‧‧‧側邊

121T‧‧‧脊線

121W‧‧‧總寬度

122‧‧‧入光端面

122H‧‧‧高度

123‧‧‧底面

210‧‧‧發光單元

1211‧‧‧第一斜面

1212‧‧‧第二斜面

1212W‧‧‧第二斜面寬度

Claims (13)

1. 一種導光板，包含：一板體，具有一上板面；以及一入光部，係形成於該板體之一側邊，並在朝遠離該板體中心延伸時同時增加厚度，該入光部具有一頂面與該上板面相接並自該上板面抬起以與該上板面夾一角度；其中，該頂面包含：一第一斜面，其一側邊與該上板面相接，並具有一第一平均斜率；以及一第二斜面，其一側邊與該第一斜面相反於該上板面之側邊相接，並具有大於該第一平均斜率之一第二平均斜率，該第二斜面在該上板面所在平面上之投影有一第二斜面寬度，該頂面在該上板面所在平面上之投影有一總寬度，該第二斜面寬度佔該總寬度之比例不大於29%。
2. 如請求項1所述之導光板，其中，該第二斜面與該上板面所在平面之內夾角大於該第一斜面與該上板面所在平面之內夾角。
3. 如請求項1所述之導光板，其中該第二斜面與該上板面所在平面之內夾角大於18度。
4. 如請求項1所述之導光板，其中該入光部包含一入光端面實質上垂直於該上板面，該入光端面與該第二斜面相背於該第一斜面之側邊相接並形成一脊線。
5. 如請求項4所述之導光板，其中該板體厚度與該入光端面之高度之比值係不大於0.42。
6. 如請求項1所述之導光板，其中該入光部具有與該第一斜面及 該第二斜面相對之一底面，該底面係為平滑面而不設有微結構。
7. 如請求項1所述之導光板，其中該第二斜面寬度佔該總寬度之比例不小於5%。
8. 如請求項1所述之導光板，其中該第二斜面寬度佔該總寬度之比例小於22%時，該第二斜面與該上板面之內夾角大於26.5度。
9. 如請求項1所述之導光板，其中該第一斜面及該第二斜面其中之一係為內凹之弧面。
10. 如請求項1所述之導光板，係具有複數個該入光部；其中該些入光部係間隔地分佈於該板體之側邊上。
11. 如請求項1所述之導光板，其中該頂面進一步包含：一第三斜面，其一側邊與該第二斜面相反於該第一斜面之側邊相接，並具有大於該第二平均斜率之一第三平均斜率；其中，該第三斜面與該上板面所在平面之內夾角大於26.8度。
12. 一種背光模組，包含：如請求項1至請求項10中任一所述之導光板；以及一光源模組，係朝向該入光部射入光線。
13. 如請求項12所述之背光模組，其中該入光部包含：一下部入光端面，係接收該光源模組產生之一下部光線；其中該下部光線與該第一斜面接觸後以一第一行進方向於該導光板行進；以及一上部入光端面，係接收該光源模組產生之一上部光線；其中該上部光線與該第二斜面接觸後以一第二行進方向於該導光板行進； 其中，該上部入光端面在垂直該上板面之平面上投影較接近該第二斜面；該第一行進方向與該第二行進方向分別形成一第一平均扇形範圍及一第二平均扇形範圍，且該第一平均扇形範圍趨近平行於該第二平均扇形範圍。