TWI485451B - 導光板、背光模組及顯示裝置 - Google Patents

Description

導光板、背光模組及顯示裝置

本發明係有關於一種導光板、背光模組及顯示裝置，尤指一種採用多維度結構設計的導光板、及使用所述導光板的背光模組及顯示裝置。

液晶顯示器(LCD)的顯示器面板本身不具發光特性，必須依賴背光模組(Backlight module)所提供的光源來達到顯示的功能。背光模組所提供的亮度、效率及演色性高低，會影響到顯示器的特性表現，故目前均以研發具有高亮度、高品質的背光模組為發展重心。

一般來說，背光模組主要由光源、導光板、反射板、擴散板與稜鏡板組成。光源可設置於導光板一側或兩相對側並將光束發射至導光板。導光板的作用在於引導光束傳輸方向，使光束由導光板的出光面均勻出射。在先前技術中，美國專利US 5,838,403號揭露一種使用導光板的背光模組，其中光線可以利用位於導光板底部的導光微結構來提高光學效能。然而，上述位於導光板底部的導光微結構屬於一維度結構設計，其所能夠提升的結構性能與光學效能仍顯不足。

本發明其中一實施例在於提供一種採用多維度結構設計的導光板，其可有效提升整體的結構性能與光學效能。本發明另外一實施例在於提供一種使用所述導光板的背光模組及顯示裝置。

本發明其中一實施例所提供的一種導光板，其包括： 一導光本體、一第一導光單元及一第二導光單元。所述導光本體具有一第一表面、一相對於所述第一表面的第二表面、及一連接於所述第一表面與所述第二表面之間的入光面。所述第一導光單元包括形成在所述第一表面上的多個第一導光結構及多個第二導光結構，其中所述多個第一導光結構及所述多個第二導光結構彼此平行排列，每一個所述第二導光結構包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的所述第一導光結構之間的第一導光體，且多個所述第一導光體的排列密度朝遠離所述入光面的方向逐漸增加。所述第二導光單元包括多個形成在所述第二表面上的第三導光結構，其中所述多個第三導光結構彼此平行排列。

本發明另外一實施例所提供的一種背光模組，其包括：本發明其中一實施例所提供的所述導光板及一發光結構，其中所述發光結構鄰近所述入光面，並且所述發光結構所產生的投射光束從所述入光面進入所述導光本體內。

本發明再一實施例所提供的一種顯示裝置，其包括：本發明另外一實施例所提供的一種背光模組及一顯示面板，其中所述顯示面板設置於所述導光板的上方，並且所述發光結構所產生的所述投射光束通過所述導光板以形成一投向顯示面板的面光源。

本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的導光板，以及使用所述導光板的背光模組與顯示裝置，皆可通過“具有多個所述第一導光結構與多個所述第二導光結構的所述第一導光單元”及“具有多個所述第三導光結構的所述第二導光單元”的多維度結構設計，使得本發明不僅可以增加承載光學膜片(圖未示)的強度，而且更 可以因減少不必要的光學損耗(光漫射所產生的損耗)而有效提升光學輝度(亮度)，並且也可有效減少光干涉條紋等不良現象(例如牛頓環等)，進而使得本發明的整體結構性能與光學效能皆能有效提升。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔第一實施例〕

請參閱圖1與圖2所示，其中圖1為其中一觀看角度的立體示意圖，圖2為另外一觀看角度的立體示意圖。配合上述圖中可知，本發明第一實施例提供一種導光板P，其包括：一導光本體1、一第一導光單元2及一第二導光單元3，其中導光本體1具有一第一表面100、一相對於第一表面100的第二表面101、及一連接於第一表面100與第二表面101之間的入光面102。更進一步來說，依據不同的設計需求，第一表面100與第二表面101可分別為反射面與出光面，或者是顛倒過來，第一表面100與第二表面101可分別為出光面與反射面。另外，依據不同的設計需求，導光本體1可以是厚度相等的矩形板體，或者是厚度相異的楔形板體，其中楔形板體的厚度會朝遠離出光面102的方向逐漸減小。需要說明的是，本發明圖式中皆以厚度相等的矩形板體為例子來作說明，但此例子並非用來限定本發明。

再者，導光本體1、第一導光單元2及第二導光單元3會以一體成型的方式結合在一起，以使得所製作出來的 導光板P形成單一構件。關於一體成型的製作方式，可以包括壓模成型或射出成型等方式，然而本發明不以此為限。以壓模成型的方式來說，可以先將光學塑料(例如壓克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等材料)透過高溫高壓的方式注塑於導光板精密模具內(圖未示)，等待冷卻固化後，再將透明光學導光板取出來。以射出成型的方式來說，可以配合使用精密射出成型的光學導光板模具，其基本上含有三個面，均是具有經過超精密加工技術後而產生拋光鏡面效果的微結構形狀。

請參閱圖2、圖3、及圖4A至圖4D所示，其中圖3為圖2中A部分的放大示意圖，圖4A為圖3的上視示意圖，圖4B為圖3的側視示意圖，圖4C為圖3的4C-4C割面線的剖面示意圖，圖4D為圖4C中A部分的放大示意圖。配合圖2與圖3所示，第一導光單元2包括形成在第一表面100上的多個第一導光結構21及多個第二導光結構22，其中多個第一導光結構21及多個第二導光結構22彼此平行排列。

更進一步來說，關於第一導光結構21，如下所述：首先，配合圖3與圖4B所示，多個第一導光結構21彼此平行排列，而且由圖4B來看，多個第一導光結構21的側面可以呈現非連續的鋸齒狀，當然依據不同的設計需求，多個第一導光結構21也可以形成連續的鋸齒狀。

再者，配合圖3與圖4B所示，每一個第一導光結構21可以為一頂端呈現導圓角R的三角柱體，其中導圓角R的半徑大約可小於等於2毫米(R≦2mm)，並且第一導光結構21的頂端所呈現的頂端夾角θ約可小於等於175度(θ ≦175°)。當然，依據不同的設計需求，每一個第一導光結構21亦可為一頂端呈現銳角的三角柱體(圖未示)，其中此三角柱體的銳角也是約可小於等於175度；或者，每一個第一導光結構21亦可為一頂端呈現平面的梯形柱體(圖未示)，而此梯形柱體的頂端寬度小於底端寬度(亦即呈現上窄下寬的梯形柱體)。然而，本發明所使用的第一導光結構21不以上述實施例所舉的例子為限。

更進一步來說，關於第二導光結構22，如下所述：首先，配合圖2、圖3、圖4A及圖4C所示，每一個第二導光結構22包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的第一導光結構21之間的第一導光體220，其中每一個第一導光體220的形狀與大小皆相同，並且每一個第二導光結構22的多個第一導光體220的排列密度可以朝遠離入光面102的方向逐漸增加。換言之，從圖4A與圖4C來看，每一個第二導光結構22中的每兩個相鄰的第一導光體220之間的間距(d1、d2、d3)可以朝遠離入光面102的方向逐漸變小(亦即d1>d2>d3)，亦即第一導光體220的排列隨著愈遠離入光面102而愈密集。透過第一導光體220由疏至密的變化趨勢，可有效提升光學均勻性。

此外，配合圖3、圖4A、圖4B及圖4C所示，每一個第一導光體220具有一第一底面2200、兩個第一連接面2201、一第一傾斜面2202及一第二傾斜面2203。其中，使用位於第一導光體220底面的假想線(如圖4C所示)來示意第一底面2200，由於第一底面2200會完全緊附在第一表面100上，所以第一底面2200與第一表面100自然會形成共平面的狀態。兩個第一連接面2201皆從第一底面 2200向外傾斜延伸，以分別連接於兩相鄰的第一導光結構21。換言之，第一連接面2201會完全緊附在第一導光結構21的外表面上，以使得第一連接面2201與第一導光結構21的外表面自然會形成共平面的狀態。第一傾斜面2202及第二傾斜面2203皆從第一底面2200向外傾斜延伸且交會在第一底面2200上方。

再者，配合圖4A、圖4C及圖4D所示，每一個第一導光體220的第一傾斜面2202的面積小於第二傾斜面2203的面積，並且第一傾斜面2202比第二傾斜面2203更接近入光面102。換言之，如圖4C所示，剖面後所顯示長度較短的第一傾斜面2202比剖面後所顯示長度較長的第二傾斜面2203更接近入光面102。另外，配合圖4C與圖4D所示，第一傾斜面2202相對於第一底面2200所形成的側端夾角α1大約可介於55±35度之間，第二傾斜面2203相對於第一底面2200所形成的側端夾角α2大約可介於35±35度之間，並且每一個第一導光體220的第一傾斜面2202與第二傾斜面2203在第一底面2200上方的交會處相距第一底面2200所形成的高度H大約可介於0.50005±0.49995mm之間。此外，配合圖3與圖4A所示，每一個第一傾斜面2202及第二傾斜面2203呈現上寬下窄的倒梯形狀，因此每一個第一傾斜面2202及第二傾斜面2203的頂端寬度會大於底端寬度。

請參閱圖1、圖5、及圖6A至圖6B所示，其中圖5為圖1中A部分的放大示意圖，圖6A為圖5的上視示意圖，圖6B為圖5的側視示意圖。配合圖1與圖5所示，第二導光單元3包括多個形成在第二表面101上的多個第 三導光結構31，其中多個第三導光結構31彼此平行排列。

更進一步來說，關於第三導光結構31，如下所述：首先，配合圖5與圖6B所示，多個第三導光結構31彼此平行排列，而且由圖6B來看，多個第三導光結構31的側面呈現非連續的鋸齒狀，當然依據不同的設計需求，多個第三導光結構31也可以形成連續的鋸齒狀。另外，如圖6B所示，每兩個相鄰的第三導光結構31的頂端相距第二表面101的高度分別為相異的第一高度H1與第二高度H2，並且具有第一高度H1的多個第三導光結構31與具有第二高度H2的多個第三導光結構31形成相互間隔排列，因此多個第三導光結構31可為間隔性上下起伏排列。另一方面，配合圖5及圖6B所示，多個第三導光結構31呈等間距排列。換言之，從圖6B來看，每兩個相鄰的第三導光結構31之間皆具有相同的間距d4。當然，依據不同的設計需求，每兩個相鄰的第三導光結構31之間可具有不同的間距。

再者，如圖5與圖6B所示，每一個第三導光結構31可以為一頂端呈現第一導圓角R1的三角柱體，其中第一導圓角R1的半徑大約可小於等於2毫米(R1≦2mm)，並且具有第一高度H1的第三導光結構31的頂端所呈現的第一頂端夾角θ1大約可小於等於175度(θ1≦175°)。另外，每一個具有第二高度H2的第三導光結構31可以為一頂端呈現第二導圓角R2的三角柱體，其中第二導圓角R2的半徑大約可小於等於2毫米(R2≦2mm)，並且具有第二高度H2的第三導光結構31的頂端所呈現的第二頂端夾角θ2 大約可小於等於175度(θ2≦175°)。當然，依據不同的設計需求，每一個第三導光結構31亦可為一頂端呈現銳角的三角柱體(圖未示)，此三角柱體的銳角也是約可小於等於175度；或者，每一個第三導光結構31亦可為一頂端呈現平面的梯形柱體(圖未示)，而此梯形柱體的頂端寬度小於底端寬度(亦即呈現上窄下寬的梯形柱體)。因此，本發明所使用的第三導光結構31不以上述實施例所舉的例子為限。

此外，請參閱圖1、圖7、及圖8A至圖8C所示，其中圖7為圖1中A部分的放大示意圖，圖8A為圖7的上視示意圖，圖8B為圖7的側視示意圖，圖8C為圖7的8C-8C割面線的剖面示意圖。配合圖1與圖7所示，除了多個第三導光結構31之外，第二導光單元3另可包括多個形成在第二表面101上的多個第四導光結構32，其中多個第四導光結構32彼此平行排列。

更進一步來說，關於第四導光結構32，如下所述：首先，配合圖7、圖8A及圖8C所示，每一個第四導光結構32包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的第三導光結構31之間的第二導光體320，並且每一個第四導光結構32的多個第二導光體320呈等間距排列。換言之，從圖8A與圖8C來看，每一個第四導光結構32中每兩個相鄰的第二導光體320之間皆具有相同的間距d5。當然，依據不同的設計需求，每一個第四導光結構32中的每兩個相鄰的第二導光體320之間可具有不同的間距。

此外，配合圖7、圖8A、圖8B及圖8C所示，每一個第二導光體320具有一第二底面3200、兩個第二連接面 3201、一第三傾斜面3202及一第四傾斜面3203。其中，使用位於第二導光體320底面的假想線(如圖8C所示)來示意第二底面3200，由於第二底面3200會完全緊附在第二表面101上，所以第二底面3200與第二表面101自然會形成共平面的狀態。兩個第二連接面3201皆從第二底面3200向外傾斜延伸，以分別連接於兩相鄰的第三導光結構31。換言之，第二連接面3201會完全緊附在第三導光結構31的外表面上，以使得第二連接面3201與第三導光結構31的外表面自然會形成共平面的狀態。第三傾斜面3202與第四傾斜面3203從第二底面3200向外傾斜延伸且交會在第二底面3200上方。

再者，配合圖8A與圖8C所示，每一個第二導光體320的第三傾斜面3202與第四傾斜面3203的面積相同。第三傾斜面3202及第四傾斜面3203呈現上寬下窄的倒梯形狀，因此第三傾斜面3202及第四傾斜面3203的頂端寬度會大於底端寬度。當然，依據不同的設計需求，第三傾斜面3202及第四傾斜面3203亦可呈現倒三角形狀(圖未示)，且每一個第二導光體320的第三傾斜面3202與第四傾斜面3203的面積可不相同。因此，本發明所使用的第四導光結構32不以上述實施例所舉的例子為限。

綜上所述，本發明導光板P可通過“第一導光單元2”與“第二導光單元3”的多維度結構設計，不僅可以增加承載光學膜片(圖未示)的強度，而且更可以因減少不必要的光學損耗(光漫射所產生的損耗)而有效提升光學輝度(亮度)，並且也可有效減少光干涉條紋等不良現象(例如牛頓環等)，更而使得本發明導光板P的整體結構性能與光學 效能皆能有效提升。

〔第二實施例〕

請參閱圖9所示，本發明第二實施例提供一種背光模組，其包括：一導光板P及一發光結構B，其中發光結構B鄰近入光面102，並且發光結構B所產生的投射光束L1可從入光面102進入導光本體1內。舉例來說，當第一表面100與第二表面101分別為反射面與出光面時，從入光面102進入導光本體102內的投射光束L1可以通過第一導光單元2的反射以形成反射光束L2，並且反射光束L2可以穿過第二導光單元3，以形成一向外投射而出的面光源。

〔第三實施例〕

請參閱圖9所示，本發明第三實施例提供一種顯示裝置，其包括：一導光板P、一發光結構B及一顯示面板D。其中，發光結構B鄰近入光面102，並且發光結構B所產生的投射光束L1可從入光面102進入導光本體1內。另外，顯示面板D設置於導光板P的上方，並且投射光束L1可通過導光板P以形成一投向顯示面板D的面光源。舉例來說，當第一表面100與第二表面101分別為反射面與出光面時，從入光面102進入導光本體102內的投射光束L1可以通過第一導光單元2的反射以形成反射光束L2，並且反射光束L2可以穿過第二導光單元3，以形成一投向顯示面板D的面光源。

更進一步來說，本發明第一、二、三實施例中的導光板P皆可在反射面上直接成形或間接貼附一反射層(圖未示)，以增加投射光束L1在導光本體102內的反射效果， 其將有助於增加導光板P的整體出光效能。然而，本發明並非一定要使用反射層，其可由不同的設計需要來決定之。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明的導光板P，以及使用導光板P的背光模組與顯示裝置，皆可通過“具有多個第一導光結構21與多個第二導光結構22的第一導光單元2”及“具有多個第三導光結構31的第二導光單元3”)的多維度結構設計，使得本發明不僅可以增加承載光學膜片(圖未示)的強度，而且更可以因減少不必要的光學損耗(光漫射所產生的損耗)而有效提升光學輝度(亮度)，並且也可有效減少光干涉條紋等不良現象(例如牛頓環等)，進而使得本發明的整體結構性能與光學效能皆能有效提升。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

P‧‧‧導光板

1‧‧‧導光本體

100‧‧‧第一表面

101‧‧‧第二表面

102‧‧‧入光面

2‧‧‧第一導光單元

21‧‧‧第一導光結構

22‧‧‧第二導光結構

220‧‧‧第一導光體

2200‧‧‧第一底面

2201‧‧‧第一連接面

2202‧‧‧第一傾斜面

2203‧‧‧第二傾斜面

d1、d2、d3‧‧‧間距

R‧‧‧導圓角

θ‧‧‧頂端夾角

α1、α2‧‧‧側端夾角

H‧‧‧高度

3‧‧‧第二導光單元

31‧‧‧第三導光結構

32‧‧‧第四導光結構

320‧‧‧第二導光體

3200‧‧‧第二底面

3201‧‧‧第二連接面

3202‧‧‧第三傾斜面

3203‧‧‧第四傾斜面

d4、d5‧‧‧間距

R1‧‧‧第一導圓角

R2‧‧‧第二導圓角

θ1‧‧‧第一頂端夾角

θ2‧‧‧第二頂端夾角

H1‧‧‧第一高度

H2‧‧‧第二高度

B‧‧‧發光結構

D‧‧‧顯示面板

L1‧‧‧投射光束

L2‧‧‧反射光束

圖1為本發明導光板的其中一角度的立體示意圖。

圖2為本發明導光板的另外一角度的立體示意圖。

圖3為圖2中A部分的放大示意圖。

圖4A為圖3的上視示意圖。

圖4B為圖3的側視示意圖。

圖4C為圖3的4C-4C割面線的剖面示意圖。

圖4D為圖4C中A部分的放大示意圖。

圖5為圖1中A部分的放大示意圖。

圖6A為圖5的上視示意圖。

圖6B為圖5的側視示意圖。

圖7為圖1中A部分的放大示意圖。

圖8A為圖7的上視示意圖。

圖8B為圖7的側視示意圖。

圖8C為圖7的8C-8C割面線的剖面示意圖。

圖9為本發明背光模組與顯示裝置的結構示意圖。

P‧‧‧導光板

1‧‧‧導光本體

100‧‧‧第一表面

101‧‧‧第二表面

102‧‧‧入光面

2‧‧‧第一導光單元

3‧‧‧第二導光單元

B‧‧‧發光結構

D‧‧‧顯示面板

L1‧‧‧投射光束

L2‧‧‧反射光束

Claims (10)

1. 一種導光板，其包括：一導光本體，其具有一第一表面、一相對於所述第一表面的第二表面、及一連接於所述第一表面與所述第二表面之間的入光面；一第一導光單元，其包括形成在所述第一表面上的多個第一導光結構及多個第二導光結構，其中所述多個第一導光結構及所述多個第二導光結構彼此平行排列，每一個所述第二導光結構包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的所述第一導光結構之間的第一導光體，且多個所述第一導光體的排列密度朝遠離所述入光面的方向逐漸增加；以及一第二導光單元，其包括多個形成在所述第二表面上的第三導光結構，兩個相鄰的所述第三導光結構的頂端相距所述第二表面的高度分別為一第一高度與一第二高度，所述第一高度相異於所述第二高度，其中具有所述第一高度的所述第三導光結構與具有所述第二高度的所述第三導光結構彼此平行且相互間隔排列。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中每一個所述第一導光體具有一與所述第一表面共平面的第一底面、兩個從所述第一底面向外傾斜延伸以分別連接於兩相鄰的所述第一導光結構的第一連接面、及從所述第一底面向外傾斜延伸且交會在所述第一底面上方的一第一傾斜面及一第二傾斜面，其中所述第一傾斜面的面積小於所述第二傾斜面的面積，所述第一傾斜面比所述第二傾斜面更接近所述入光面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之導光板，其中所述第一傾斜面相對於所述第一底面所形成的夾角介於55±35度之間，所述第二傾斜面相對於所述第一底面所形成的夾角介於35±35度之間，且所述第一傾斜面與所述第二傾斜面在所述第一底面上方的交會處相距所述第一底面的高度介於0.50005±0.49995mm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中每一個所述第一導光結構為一頂端呈現銳角或導圓角的三角柱體或一頂端呈現平面的梯形柱體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中所述第二導光單元包括多個形成在所述第二表面上的第四導光結構，每一個所述第四導光結構包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的所述第三導光結構之間的第二導光體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之導光板，其中每一個所述第二導光體具有一與所述第二表面共平面的第二底面、兩個從所述第二底面向外傾斜延伸以分別連接於兩相鄰的所述第三導光結構的第二連接面、及從所述第二底面向外傾斜延伸且交會在所述第二底面上方的一第三傾斜面及一第四傾斜面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之導光板，其中所述第三傾斜面與所述第四傾斜面呈現上寬下窄的倒梯形狀或倒三角形狀。
8. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中每一個所述第三導光結構為一頂端呈現銳角或導圓角的三角柱體或一頂端呈現平面的梯形柱體。
9. 一種背光模組，其包括： 一導光板，其包括：一導光本體，其具有一第一表面、一相對於所述第一表面的第二表面、及一連接於所述第一表面與所述第二表面之間的入光面；一第一導光單元，其包括多個形成在所述第一表面上的第一導光結構及多個形成在所述第一表面上的第二導光結構，其中所述多個第一導光結構與所述多個第二導光結構彼此平行排列，每一個所述第二導光結構包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的所述第一導光結構之間的第一導光體，且多個所述第一導光體的排列密度朝遠離所述入光面的方向逐漸增加；以及一第二導光單元，其包括多個形成在所述第二表面上的第三導光結構，兩個相鄰的所述第三導光結構的頂端相距所述第二表面的高度分別為一第一高度與一第二高度，所述第一高度相異於所述第二高度，其中具有所述第一高度的所述第三導光結構與具有所述第二高度的所述第三導光結構彼此平行且相互間隔排列；以及一發光結構，其鄰近所述入光面，其中所述發光結構所產生的投射光束從所述入光面進入所述導光本體內。
10. 一種顯示裝置，其包括：一導光板，其包括：一導光本體，其具有一第一表面、一相對於所述第一表面的第二表面、及一連接於所述第一表面與所述第二表面之間的入光面； 一第一導光單元，其包括多個形成在所述第一表面上的第一導光結構及多個形成在所述第一表面上的第二導光結構，其中所述多個第一導光結構與所述多個第二導光結構彼此平行排列，每一個所述第二導光結構包括多個彼此分離且連接於兩相鄰的所述第一導光結構之間的第一導光體，且多個所述第一導光體的排列密度朝遠離所述入光面的方向逐漸增加；以及一第二導光單元，其包括多個形成在所述第二表面上的第三導光結構，兩個相鄰的所述第三導光結構的頂端相距所述第二表面的高度分別為一第一高度與一第二高度，所述第一高度相異於所述第二高度，其中具有所述第一高度的所述第三導光結構與具有所述第二高度的所述第三導光結構彼此平行且相互間隔排列；一發光結構，其鄰近所述入光面，其中所述發光結構所產生的投射光束從所述入光面進入所述導光本體內；以及一顯示面板，其設置於所述導光板的上方，其中所述投射光束通過所述導光板以形成一投向顯示面板的面光源。