TWI494624B

TWI494624B - 背光模組、包含其之顯示器及導光板之製備方法

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Publication number: TWI494624B
Application number: TW103103560A
Authority: TW
Inventors: 鍾昭芳; 張啟良; 吳振嘉
Original assignee: 群創光電股份有限公司
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-08-01
Also published as: US9594205B2; US20150212253A1; TW201530203A

Description

背光模組、包含其之顯示器及導光板之製備方法

本發明係關於一種背光模組、包含其之顯示器以及導光板之製備方法，尤其本發明之背光模組係一種具有特殊圖案化之導光板的背光模組，用以減少光源用量，改善習知背光模組準直光問題，並降低背光模組的製造成本。

隨著電子產品輕薄短小的發展趨勢，顯示器背光模組的體積亦朝此方向發展。背光模組是顯示裝置不可缺少的元件，一般來說背光模組通常由背板、導光板、光源及多層光學膜所組成。

現行背光模組中，光源入射至導光板後，經網點破壞全反射，而將光源散射出導光板。要使光源均勻的從導光板散射，除了須透過網點設計外，亦須考量光源間距與網點距離才能達成，假使光源間距小，則需使用多顆光源而讓成本提高，假使光源間距大，則在使用少顆光源下，將會產生熱點(hotspot)問題，而影響發光品質。

習知為了解決導光板的熱點問題，多於導光板靠近光源的入光側裁切出R切角(R-cut)或V切角(V-cut)，然而壓出式的導光板於裁切板上銑出R切角(R-cut)或V切角(V-cut)的方法較不經濟，故常在導光板上加上透鏡層(lenticular)來解決；而射出式的導光板雖可做出R-cut或V-cut，但卻不易做出薄型的導光板，在薄型化的發展上會有障礙。

然而，導光板加上透鏡層的方法雖能提高背光模組的光發散均勻性，並能降低製造成本，但卻會讓背光模組出現準直光現象並影響品味。

有鑑於此，若能提供一種同時改善熱點、準直光問題及降低製造成本的背光模組，將能為背光模組技術發展開創新的里程碑。

本發明之一目的係提供一種背光模組以及包含於背光模組中之導光板的製備方法，俾能藉由在導光板上形成特殊圖案結構，破壞準直光的進行，而達到光的發散均勻性及外觀品味的要求。

本發明之另一目的係提供一種顯示器，其包含本發明之背光模組，以使該顯示器達到更佳的顯示品質。

為達成上述目的，本發明提供一種背光模組，包括：一殼體；一導光板，設置於該殼體中，該導光板包含一入光面、一底面及一出光面，該底面與該出光面間隔且相對設置，該入光面兩側分別與該底面、該出光面相連接，其中平行於該入光面之方向係定義為一橫軸方向，垂直於該入光面之方向係定義為一縱軸方向；以及一光源，設置於該導光板之該入光面，其中，該導光板的該出光面沿該橫軸方向之任一截面具有一第一曲線，該導光板的該出光面沿該縱軸方向且通過其中一個第一曲線的任一波峰之一截面具有一第二曲線，其中該第一曲線之相鄰波峰間距離彼此相同，該第一曲線之任兩相鄰波谷間具有一第一距離，任兩相鄰的第一距離彼此不同，該第二曲線之任兩相鄰波峰間具有一第二距離，任兩相鄰的第二距離彼此不同。

基本上，本發明背光模組的應用領域無特別限制，例如可應用於監視器、筆記型電腦、數位相機及投影機等等。

另外，本發明提供一種上述背光模組中之導光板之製備方法，包含以下步驟：(a)提供一基板以及一固定曲率半徑之圓刀具，其中該基板具有一第一方向以及與該第一方向垂直之一第二方向；(b)將該圓刀具沿著該基板之一第二方向行進且同時垂直該基板相對位移，令該圓刀具頂點之行進路線形成一鏡像第二曲線；(c)將該圓刀具沿著該基板之一第一方向平移該第一距離，進行步驟(b)，以形成複數鏡像第二曲線；(d)重複步驟(c)，使該基板之該第一方向之截面形成一鏡像第一曲線，以製得一模板；以及 (e)以該模板壓印得到一導光板。

再者，本發明提供一種顯示器，包括：一顯示面板；以及一背光模組，該背光模組係上述本發明之背光模組，且係設置於該背光模組中之導光板之出光面。

1‧‧‧殼體

2‧‧‧導光板

21‧‧‧第一曲線

22‧‧‧第二曲線

23‧‧‧入光面

24‧‧‧底面

25‧‧‧出光面

3‧‧‧光源

4‧‧‧光學層

41‧‧‧擴散層

42‧‧‧第一稜鏡層

43‧‧‧第二稜鏡層

44‧‧‧擴散片

5‧‧‧基板

51‧‧‧鏡像第一曲線

52‧‧‧鏡像第二曲線

6‧‧‧圓刀具

X‧‧‧橫軸方向

Y‧‧‧縱軸方向

R‧‧‧曲率半徑

I‧‧‧第一方向

II‧‧‧第二方向

a-a’‧‧‧剖面線

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

D3‧‧‧第三距離

D4‧‧‧第一曲線相鄰波峰間距離

D5‧‧‧第二曲線之兩相鄰波峰與波谷之高度差

G‧‧‧顯示面板

H‧‧‧背光模組

圖1係本發明實施例背光模組示意圖。

圖2A至圖2C係本發明導光板之模板製造流程圖。

圖3係本發明實施例圓筒狀模板示意圖。

圖4係本發明實施例之導光板立體圖。

圖5係圖4之橫軸方向X截面圖。

圖6係圖4之上視圖。

圖7係圖6之a-a’剖面線截面圖。

圖8係本發明實施例之顯示器。

以下係藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

請參考圖1，圖1係本發明實施例背光模組示意圖。製備該背光模組的步驟如下，首先，提供一殼體1、一導光板2以及一光源3，本實施例之光源3為複數個發光二極體(LED)；將導光板2形成於該殼體1中，該導光板包含一入光面23、一底面24及一出光面25，該底面24與該出光面25間隔且相對設置，該入光面23兩側分別與該底面24、該出光面25相連接；將光源3形成於導光板2之入光面23，其中平行於該入光面23之方向係定義為一橫軸方向X，垂直於該入光面23之方向係定義為一縱軸方向Y；接著，形成一光學層4於該導光板2上，以製得一背光模組，其中，本實施例之光學層4係由一擴散層41、一第一稜鏡層42、一第二稜鏡層43以及一擴散片44依序層疊於該導光板2上而形成。

由上述方法製得之背光模組包含：一殼體1；該導光板2包含一入光面23、一底面24及一出光面25，該底面24與該出光面25間隔且相對設置，該入光面23兩側分別與該底面24、該出光面25相連接；至少一光源3，係設置於該導光板2之該入光面23；以及至少一光學層4，係設置於該導光板2上。基本上，導光板2發散之光線與光學層4發散的光線不相互干涉。

基本上，上述實施例之導光板可由一模板壓印而成。請參考圖2A至圖2C，圖2A至圖2C係本發明導光板之模板製造流程圖。該模板之製備方法包括：(a)提供一基板5以及曲率半徑為5μm至100μm之一固定曲率半徑之圓刀具6，其中該基板5具有一第一方向I以及與該第一方向I垂直之一第二方向II；(b)將該圓刀具6沿著該基板5之一第二方向II行進且同時垂直該基板5相對位移，令該圓刀具6頂點之行進路線形成一鏡像第二曲線52，如圖2B所示；接著，(c)將該圓刀具6沿著該基板5之一第一方向I 平移一距離D4，進行上述步驟(b)，以形成複數不同之鏡像第二曲線52；(d)重複上述步驟(c)，使該基板5之該第一方向I之截面形成一鏡像第一曲線51，以製得一模板，如圖2C所示。在製得模板後，將該模板壓印一導光板初材，以得到上述本實施例之導光板2。

換言之，圓刀具6係沿著基板5之第二方向平行前進切割，且在切割過程中，以該基板5之表面為基準，同時垂直該基板5上下移動，變化切割深度，以形成鏡像第二曲線52。以該基板5表面為基準，使圓刀具6垂直上下移動的幅度可定義為該鏡像第二曲線52之一振幅，該振幅可滿足下式1：[式1]振幅=曲率半徑R/隨機參數A

其中，曲率半徑R為一固定曲率圓刀具之曲率半徑，範圍為5μm~100μm，而隨機參數A為-0.5<A<0.5。

舉例來說，假使本實施例之固定曲率圓刀具之曲率半徑為20μm，則其上下移動的振幅會介於-10μm至10μm。意即，於本實施例中，鏡像第二曲線52之波峰與波谷間的距離(即，圖7中的D5)，可介於0μm至20μm間，換言之，經此模板壓印所形成的導光板2，其第二曲線之波峰與波谷的距離可介於0μm至20μm間。

於上述模板中，由於每道鏡像第二曲線52的切割深淺皆有所變化，因此該模板之上視結構中，每道鏡像第二曲線52的邊緣外觀係呈現彎曲變化，較佳係呈現不規則或不具週期性的彎曲曲線。當導光板依此模板壓印而形成該等特徵之曲線時，將能破壞導光板之準直光現象，讓光發散到其他方向，以達到本發明之目的。

另外，於上述製作導光板過程中，可依需要於一定距離內設定圓刀具6的垂直該基板相對位移(即提刀及下刀)的次數，以定義其深淺變化頻率密度，例如當圓刀具之曲率半徑為20μm時，可於100mm長度範圍內設定垂直移動20次，以使圓刀具6的深淺變化頻率密度為20/100(次/mm)。

除了上述平板狀的模板外，請參考圖3本發明實施例圓筒狀模板示意圖，本實施例之模板亦可製成圓筒狀，只要能達到壓印效果即可，無特別限制。

關於本實施例導光板2之詳細結構，請參考圖4。圖4係本發明實施例之導光板立體圖，由上述模板壓印獲得的導光板2中，其包含一入光面23、一底面24及一出光面25，該底面24與該出光面25間隔且相對設置，該入光面23兩側分別與該底面24、該出光面25相連接，其中平行於該入光面23之方向係定義為一橫軸方向X，垂直於該入光面23之方向係定義為一縱軸方向Y，該導光板2的該出光面23沿該橫軸方向X之任一截面具有一第一曲線21，該導光板2的該出光面25沿該縱軸方向Y且通過其中一個第一曲線21的任一波峰之一截面具有一第二曲線22。

請參考圖5，圖5為圖4橫軸方向X之截面圖，該第一曲線21之相鄰波峰間距離D4(即為圖2B中，圓刀具 6沿著基板5之一第一方向I平移之距離D4)彼此相同，該第一曲線21之相鄰波谷間具有複數第一距離D1，任兩相鄰的第一距離D1彼此不同。另外，第一曲線21之任一波形具有一實質相等的曲率半徑R(即，前述模板製作時的固定曲率圓刀具之曲率半徑R)，且該曲率半徑R與該第一曲線21之任兩波峰間的距離D4比值係0.5至20且任兩相鄰的第一距離D1係0<D1<2R。於一態樣中，第一曲線21之曲率半徑R為5μm~100μm；而在另一較佳的實施態樣時，該第一曲線21的任兩相鄰波峰間距離D4係15μm~60μm。

上述「實質相等」一詞指大致相等，具體來說，可定義為百分之60至140的相等，較佳係百分之80至120的相等，更佳係百分之90至110的相等。

請參考圖6，圖6係圖4之上視圖，由圖6可更了解，本實施例導光板2之上視結構可呈現不規則或不具週期性的多條波紋，且該些波紋可彼此不相同。值得注意的是，每一該些第二曲線22之波峰頂點可於上視圖之縱軸方向Y連成一條直線，如圖6虛線所示。

請參考圖7，圖7係圖6之a-a’剖面線截面圖。於圖7中，第二曲線22之相鄰波峰間具有一第二距離D2，且任兩相鄰的該第二距離D2係彼此不同，第二曲線22的複數第二距離D2範圍為0<D2≦20mm。

其中，該等第二距離D2是取決於一預定的初始值與一預定參數範圍的乘積來做隨機設計，例如，一較佳的實施範圍係該預定的初始值為10mm、該預定參數範圍為0~2，因此該等第二距離的範圍係0~20mm；該預定的初始值與該預定參數範圍係取決於導光板尺寸與光學效率，而以目前常見尺寸的導光板為例，控制該等第二距離的範圍在0~20mm係有解決熱點(hotspot)問題的較佳效果的。

換句話說，第二曲線22之波峰與該導光板2的底面24間具有一第三距離D3，且任兩相鄰之該第三距離D3係彼此不同。再者，第二曲線22之兩相鄰波峰與波谷間的高度差D5較佳係不大於圓刀具之曲率半徑R。

具體而言，於上述導光板中，每一第一曲線21的該些第一距離D1至少具有三種不同數值，每一第二曲線22的該些第二距離D2至少具有三種不同數值，每一第二曲線22的高度差D5至少具有三種不同數值。更佳情況下，該些第一距離D1的範圍為0<D1<2R，該些第二距離D2的範圍為0<D2≦20mm，該些高度差D5的範圍為0<D5<R(其中R為圓刀具之曲率半徑)，且每一第二曲線22的每一波形的曲率半徑介於0~1000mm。換言之，本實施例導光板2中，第一曲線21較佳係呈現不規則高低起伏曲線，且該些第二曲線22彼此間的高低起伏型態互不相同，以使本實施例導光板2可呈現不規則或不具週期性的波紋路。

另外，該本發明導光板2所選用之圓刀具曲率半徑R可取決於複數個光源3間的間距。換言之，當複數個光源3彼此間的間距越大，則曲率半徑R越小，反之，當複數個光源3彼此間的間距越小，則曲率半徑R越大。

請參考圖8，圖8係本發明實施例之顯示器示意圖，其包括：一顯示面板G；以及一背光模組H，其中該背光模組H組係上述本發明實施例之背光模組，且係設置於該顯示面板G上。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。