TWI521251B - 導光板及背光模組 - Google Patents

Description

導光板及背光模組

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及背光模組。

導光板具有入光面、出光面以及反射面。光源所提供之光線由導光板之入光面進入導光板中，由導光板之出光面射出。為了使得經過導光板內部之光源能夠更均勻地混合，通常會在導光板的出光面或反射面設置微結構，例如點狀微結構或條狀微結構。

然而，一般設有點狀微結構之表面的結構較粗糙，光線在接觸結構表面後會形成漫射，使得光線在折射出導光板後的方向不一致且光能量不集中，進而導致輝度不佳。

另一種技術則是透過分別在導光板出光面及反射面設置不同延伸方向的條狀微結構。此種設有條狀微結構的導光板所產生的輝度效果較設有點狀結構的導光板佳，但卻容易產生亮暗紋而影響導光板之光學外觀。

因此，亟需一種導光板，以解決上述問題。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種具多向性結構之導光板，透過交叉設置在導光板之同一面上的第一微 結構及第二微結構來產生同時控制導光板之出光角度及光學趨勢的功能，並可達到混光及出光更均勻的效果。再者，透過對第一微結構及第二微結構表面的粗糙化或霧化的處理，可提升導光板之整體出光外觀的均勻性。此外，前述之第一微結構及第二微結構皆可利用現有的微結構製程及設備來製作，不需要額外購置新的製程設備，因此不會造成製程成本的負擔。

根據本發明之上述目的，提出一種具多向性結構之導光板，其包含主體、數個第一微結構及數個第二微結構。主體包含入光面、出光面及反射面。反射面相對於出光面。入光面連接出光面與反射面。第一微結構設於出光面或反射面上，且第一微結構係沿著第一延伸方向排列。第二微結構設於出光面或反射面上，且第二微結構係沿著第二延伸方向排列。其中，第二微結構與第一微結構位於同一平面上且彼此交叉設置。而且，每一個第二微結構是呈單一條狀形態，且每一個第二微結構的寬度是從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸縮小。

依據本發明之一實施例，上述之第二微結構截斷每一個第一微結構。

依據本發明之另一實施例，上述之第一延伸方向與第二延伸方向垂直。

依據本發明之又一實施例，上述之每一個第一微結構或每一個第二微結構為凸狀部或凹陷部。

依據本發明之再一實施例，當每一個第二微結構為 凸狀部時，凸狀部之高度是從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸縮小。當每一個第二微結構為凹陷部時，凹陷部之深度是從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸縮小。

依據本發明之再一實施例，上述之每一個第一微結構之剖面輪廓為V形或倒V形，且每一個第一微結構之二表面與出光面或反射面之間形成第一夾角及第二夾角。

依據本發明之再一實施例，上述之每一第二微結構之剖面輪廓為V形、倒V形、圓弧形或梯形。

依據本發明之再一實施例，上述之第一微結構中之任相鄰二者的間距為相同，且第二微結構中之任相鄰二者的間距為相同。

依據本發明之再一實施例，上述之第一微結構中之任相鄰二者的間距為相同，且第二微結構中之任相鄰二者的間距為不相同。

依據本發明之再一實施例，上述之第一微結構中之任相鄰二者的間距為不相同，且第二微結構中之任相鄰二者的間距為相同。

依據本發明之再一實施例，上述之第一微結構中之任相鄰二者的間距為不相同，且第二微結構中之任相鄰二者的間距為不相同。

依據本發明之再一實施例，上述之至少一部分之該些第一微結構之表面為霧面、紋面或粗糙面。

依據本發明之再一實施例，上述之至少一部分之該 些第二微結構之表面為霧面、紋面或粗糙面。

100‧‧‧導光板

120‧‧‧主體

122‧‧‧入光面

124‧‧‧出光面

126‧‧‧反射面

140‧‧‧第一微結構

140a‧‧‧表面

140b‧‧‧表面

160‧‧‧第二微結構

180‧‧‧V形結構

190‧‧‧光源

200‧‧‧導光板

220‧‧‧主體

222‧‧‧入光面

224‧‧‧出光面

226‧‧‧反射面

240‧‧‧第一微結構

260‧‧‧第二微結構

280‧‧‧V形結構

290‧‧‧光源

700‧‧‧曲線

720‧‧‧曲線

740‧‧‧曲線

760‧‧‧曲線

820‧‧‧曲線

840‧‧‧曲線

A1‧‧‧第一區域

A2‧‧‧第二區域

D‧‧‧深度

D1‧‧‧第一延伸方向

D2‧‧‧第二延伸方向

H‧‧‧高度

P‧‧‧間距

P’‧‧‧間距

W‧‧‧寬度

α‧‧‧第一夾角

β‧‧‧第二夾角

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圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種具多向性結構之導光板之結構示意圖。

第2圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種第一微結構的局部剖示圖。

第3圖係繪示依照本發明第一實施方式之另一種第一微結構的局部剖示圖。

第4圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種第二微結構的局部剖示圖。

第5圖係繪示依照本發明第一實施方式之另一種第二微結構的局部剖示圖。

第6圖係繪示依照本發明第二實施方式之一種具多向性結構之導光板之結構示意圖。

第7圖係繪示依照本發明第三實施方式與比較例1、比較例2及比較例3的光場分布曲線圖。

第8圖係繪示依照本發明第三實施方式與比較4及比較例5的光場分布曲線圖。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明第一實施方式之一種具多向性結構之導光板之結構示意圖。本實施方式 之導光板100係可應用於背光模組(圖未示)上。導光板100可包含一主體120以及複數個微結構，其中此複數個微結構可例如包含複數個第一微結構140以及複數個第二微結構160。透過設置在主體120上的第一微結構140及第二微結構160，可以同時改變並調整光線進入導光板100後射出之出光角度及光學趨勢。

在導光板100中，主體120可為透光板或其他等效之透光件。主體120主要包含入光面122以及至少一主表面，其中此至少一主表面可例如包含出光面124及反射面126。反射面126與出光面124分別位於主體120的相對兩側。此外，入光面122連接出光面124與反射面126，亦即入光面122之相對二邊分別與出光面124之一邊和反射面126之一邊相接。其中，光源190設置在入光面122旁，且光源190所產生的光線可由入光面122進入導光板100。第一微結構140與第二微結構160位於同一平面上。也就是說，第一微結構140與第二微結構160係同時設置在出光面124上或反射面126上。在另一些實施例中，可在出光面124及反射面126上均同時設置第一微結構140與第二微結構160。而且，在同一面上之第一微結構140與第二微結構160呈彼此交叉設置。在一實施例中，一第二微結構160可截斷每個第一微結構140。也就是說，如第1圖所示，第一微結構140係相切於第二微結構160的周緣。

如第1圖所示，所有的第一微結構140係沿著第一延伸方向D1排列在出光面124上。另一方面，所有的第二 微結構160係沿著第二延伸方向D2排列在出光面124上。其中，每一個第二微結構160可呈單一條狀型態。而且，每一個第二微結構160的寬度是從靠近入光面122的一端往遠離入光面122的方向逐漸縮小。由於同一面上之第一微結構140與第二微結構160呈彼此交叉設置，因此第二延伸方向D2不同於第一延伸方向D1。也就是說，如第1圖所示，第一微結構140所在區域即為第一區域A1，第二微結構160的所在區域即為第二區域A2，且第二區域A2相鄰於第一區域A1。而且，由於第二微結構160係與第一微結構140交叉設置，且每一個第二微結構160的寬度是從靠近入光面122的一端往遠離入光面122的方向逐漸縮小，因此，由第1圖可知，每一個第一區域A1的寬度係從靠近入光面122的一端到遠離入光面122的另一端逐漸增大，而每一個第二區域A2的寬度則是從靠近入光面122的一端到遠離入光面122的另一端逐漸縮小。在一實施例中，第一延伸方向D1與第二延伸方向D2垂直，但不以此為限。欲陳明者，第1圖係以第一微結構140及第二微結構160同時設於出光面124上之實施例作為說明，並非用以限制本發明。第一微結構140及第二微結構160亦可同時設置在反射面126上。

請一併參閱第1圖及第2圖，第2圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種第一微結構的局部剖示圖。在一實施例中，每個第一微結構140可為凸出於出光面124之凸狀部，且每個第一微結構140之剖面輪廓為倒V形。而 且，每一個第一微結構140具有與出光面124連接的兩個表面140a及140b。這兩個表面140a及140b與出光面124之間分別形成第一夾角α及第二夾角β。其中，第一夾角α及第二夾角β的角度可根據進入導光板100之光線的角度不同而設計，藉此可改變光線進入導光板100後的出光角度，以提升整體導光板100之光通量及輝度值。同時，每一個第一微結構140的形狀也會隨著第一夾角α及第二夾角β之角度變化而改變，且每一個第一微結構140之頂端與出光面124的垂直高度也會有所改變。在一實施例中，反射面126上可另外設有V形結構180或其他具有相似功能之微結構。

請同時參照第2圖及第3圖，第3圖係繪示依照本發明第一實施方式之另一種第一微結構的局部剖示圖。在第2圖之實施例中，第一微結構140係以連續式的方式排列，且這些第一微結構140彼此直接相連接。在第3圖之實施例中，第一微結構140係以非連續式的方式排列，且每一個第一微結構140不互相連接。欲陳明者，第一微結構140可以連續、不連續或部分連續及部分不連續的方式排列於出光面124或反射面126上。而且，任相鄰兩個第一微結構140之間的間距P可為相同或不相同。藉由調整相鄰兩個第一微結構140之間的間距P來調整第一微結構排列的疏密程度，亦可改變導光板100的輝度及光通量，進而提高導光板100的出光均齊度。

請一併參照第1圖及第4圖，第4圖係繪示依照本 發明第一實施方式之一種第二微結構的局部剖示圖。在本實施例中，第二微結構160可為凹入出光面124之凹陷部，且第二微結構160之剖面輪廓為圓弧形。而且，每一個第二微結構160位於出光面124上，沿著第一延伸方向D1延伸截斷全部之第一微結構140。在一實施例中，第二微結構160的深度D是由靠近入光面122的一端向遠離入光面122的方向逐漸縮小。在一例子中，可透過調整第二微結構160的深度D及寬度W，來改變被截斷後所剩餘的第一微結構140之間的距離以及被截斷後所剩餘的第一微結構140的長度。因此，藉由改變第二微結構160的深度D及寬度W，可以改變導光板100的光學趨勢。

請參照第5圖，其係繪示依照本發明第一實施方式之另一種第二微結構的局部剖示圖。在本實施例中，第二微結構160之剖面輪廓為梯形。在一例子中，第二微結構160之剖面輪廓可為V形。在一些例子中，第二微結構160之剖面輪廓可例如由R刀、V刀、平刀或多晶刀加工所形成的輪廓。不同的剖面輪廓形狀可使導光板100產生不同的集光效果。

欲陳明者，第4圖及第5圖所示之第二微結構160彼此並無互相連接，但在其他實施例中，第二微結構160亦可彼此互相連接，而呈連續的方式排列。而且，任相鄰兩個第二微結構160之間的間距P’可為相同或不相同。藉由調整相鄰兩個第二微結構160之間的間距P’來調整第二微結構160排列的疏密程度，進而可提升導光板100的導 光功能。

請參照第6圖，其係繪示依照本發明第二實施方式之一種具多向性結構之導光板之結構示意圖。本實施方式之導光板200同樣可包含主體220以及複數個微結構，其中此複數個微結構可例如包含複數個第一微結構240以及複數個第二微結構260。主體220包含入光面222以及至少一主表面，其中此至少一主表面可例如包含出光面224及反射面226。光源290設置在入光面222旁，且光源290所產生的光線可由入光面222進入導光板200。其中，第一微結構240及第二微結構260皆為凸出於出光面224之凸狀部。第一微結構240及第二微結構260之剖面輪廓分別為倒V形及圓弧形。其中，所有的第一微結構240係沿著第一延伸方向D1排列在出光面224上，且所有的第二微結構260係沿著第二延伸方向D2排列在出光面224上與每一個第一微結構240交叉而截斷第一微結構240。同樣地，如第6圖所示，第一微結構240所在區域即為第一區域A1，第二微結構260的所在區域即為第二區域A2，且第二區域A2相鄰於第一區域A1。而且，由於第二微結構260係與第一微結構240交叉設置，且每一個第二微結構260的寬度是從靠近入光面222的一端往遠離入光面222的方向逐漸縮小，因此，由第3圖可知，每一個第一區域A1的寬度係從靠近入光面222的一端到遠離入光面222的另一端逐漸增大，而每一個第二區域A2的寬度則是從靠近入光面222的一端到遠離入光面222的另一端逐漸縮小。其中，每 一個第二微結構260同樣可呈單一條狀型態。而且，每一個第二微結構260的寬度W是從靠近入光面222的一端往遠離入光面222的方向逐漸縮小。在另一實施例中，第二微結構260的高度H是由靠近入光面222的一端向遠離入光面222的方向逐漸縮小。

在一實施例中，同樣可藉由調整第二微結構260的高度H及寬度W，來改變每一個被截斷後所剩餘的第一微結構240之間的距離以及被截斷所剩餘的第一微結構240的長度。因此，藉由改變第二微結構260的高度H及寬度W，可以改變導光板200的光學趨勢。在一實施例中，反射面226上可另外設有V形結構280或其他具有相似功能之微結構。

以下茲以第三實施方式來與習知的導光板作比較。請參照第7圖，其係繪示依照本發明第三實施方式與比較例1、比較例2及比較例3的光場分布曲線圖。其中，第三實施方式係在導光板之出光面設置V形結構且反射面設置第一微結構及第二微結構，比較例1為一般單面設有點狀結構的導光板，比較例2為出光面設置V形結構且反射面設置點狀結構的導光板，比較例3為分別在出光面及反射面設置不同延伸方向之V形結構的導光板。由第7圖可知，圖中最粗的曲線700係依據第三實施方式之導光板的模擬實驗數據所獲得的曲線，相較於其他依據比較例1、2與3的模擬實驗數據所獲得曲線720、740及760平滑。這表示，透過交叉設置的第一微結構及第二微結構可有效 控制光場分布角度。比較例1-3之曲線720、740及760凹凸不平的地方代表光能量損失的雜訊，這樣表示對於光場分布角度的控制效果較差。

請參照下表1，其係將前述第三實施方式、比較例1、比較例2及比較例3之導光板分別搭配三片光學膜片與四片光學膜片後，所產生的輝度比較表。由表1可知，比較例3在出光面及反射面設置不同延伸方向之V形結構的導光板設計對於提升輝度是有幫助的。然而，比較例3之導光板結構設計會導致導光板與光學膜片吸附及亮暗紋的問題。相反地，第三實施方式之導光板因為在反射面同時具有第一微結構及第二微結構，除了可克服上述的導光板與光學膜片吸附及亮暗紋問題外，更可產生較佳的輝度效果。

請參照第8圖，其係繪示依照本發明第三實施方式與比較4及比較例5的光場分布曲線圖。其中，比較例4為出光面設置V形結構、反射面設置噴砂結構的導光板，比較例5為出光面設置垂直V形結構且反射面設置微透鏡的導光板。由第8圖可知，圖中最粗的曲線700係依據第 三實施方式之導光板的模擬實驗數據所獲得的曲線，相較於其他依據比較例4與5的模擬實驗數據所獲得曲線820及840平滑。這表示，透過交叉設置的第一微結構及第二微結構可有效控制光場分布角度。其他曲線820及840凹凸不平的地方代表光能量損失的雜訊，這樣表示對於光場分布角度的控制效果較差。

請參照下表2，其係將前述第三實施方式、比較例4及比較例5的導光板分別搭配一張逆稜鏡膜片(turning filrm)後，所產生的輝度比較表。由表2可知，第三實施方式之導光板所產生的輝度效果明顯地較比較例4及比較例5佳。

在一些實施例中，除了導光板100及200本身的第一微結構140及240及第二微結構160及260可同時讓導光板產生調整出光角度及光學趨勢外，第一微結構140及240或第二微結構160及260的表面亦可透過噴砂或雷射的方式處理成霧面、紋面或粗糙面，用以加強第一微結構140及240及第二微結構160及260的調光效果。

由上述本發明實施方式可知，本發明之優點主要是透過交叉設置在導光板之同一面上的第一微結構及第二微結構來產生同時控制導光板之出光角度及光學趨勢的功 能，並可達到混光及出光更均勻的效果。再者，透過對第一微結構及第二微結構表面的粗糙化或霧化的處理，可提升導光板之整體出光外觀的均勻性。此外，前述之第一微結構及第二微結構皆可利用現有的微結構製程及設備來製作，不需要額外購置新的製程設備，因此不會造成製程成本的負擔。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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‧‧‧導光板

120‧‧‧主體

122‧‧‧入光面

124‧‧‧出光面

126‧‧‧反射面

140‧‧‧第一微結構

160‧‧‧第二微結構

180‧‧‧V形結構

190‧‧‧光源

A1‧‧‧第一區域

A2‧‧‧第二區域

D1‧‧‧第一延伸方向

D2‧‧‧第二延伸方向

Claims (17)

1. 一種導光板，包含：一主體，包含：一入光面；以及至少一連接該入光面的主表面；複數個第一區域；複數個第二區域，與各別的第一區域相鄰，且該複數個第一區域與該複數個第二區域是位於相同的該至少一主表面上；其中，每一個第一區域的寬度係從靠近該入光面的一端到遠離該入光面的另一端逐漸增大，第二區域的寬度係從靠近該入光面的一端到遠離該入光面的另一端逐漸縮小；以及其中，該複數個第一區域與該複數個第二區域的至少其中一部分區域是佈設有複數個微結構，且位於該第一區域的該些微結構係相切於位於該第二區域的該些微結構的周緣。
2. 如請求項第1項所述之導光板，其中，該些微結構包含複數個第一微結構，每一個第一區域是佈設有該些第一微結構，且該些第一微結構係沿著一第一延伸方向排列。
3. 如請求項第2項所述之導光板，其中，該些第一微結構是無間隔的連續排列。
4. 如請求項第2項所述之導光板，其中，該些微結構更包含複數個第二微結構，每一個第二區域是佈設有單一個 第二微結構，且該些第二微結構係沿著一第二延伸方向排列，且該第一延伸方向與該第二延伸方向彼此交叉。
5. 如請求項第4項所述之導光板，其中每一該些第二微結構截斷每一該些第一微結構。
6. 如請求項第4項所述之導光板，其中該第一延伸方向與該第二延伸方向垂直。
7. 如請求項第4項所述之導光板，其中每一該些第一微結構或每一該些第二微結構為一凸狀部或一凹陷部。
8. 如請求項第7項所述之導光板，其中當每一該些第二微結構為該凸狀部時，該凸狀部之高度係從靠近該入光面的該端到遠離該入光面的該另一端逐漸縮小，其中當每一該些第二微結構為該凹陷部時，該凹陷部之深度係從靠近該入光面的該端到遠離該入光面的該另一端逐漸縮小。
9. 如請求項第4項所述之導光板，其中每一該些第一微結構之剖面輪廓為V形或倒V形，且每一該些第一微結構之二表面與該至少一主表面之間形成一第一夾角及一第二夾角。
10. 如請求項第4項所述之導光板，其中每一該些第二微結構之剖面輪廓為V形、倒V形、圓弧形或梯形。
11. 如請求項第4項所述之導光板，其中該些第一微結構中之任相鄰二者的間距為相同，且該些第二微結構中之任相鄰二者的間距為相同。
12. 如請求項第4項所述之導光板，其中該些第一微結構中之任相鄰二者的間距為相同，且該些第二微結構中之任相鄰二者的間距為不相同。
13. 如請求項第4項所述之導光板，其中該些第一微結構中之任相鄰二者的間距為不相同，且該些第二微結構中之任相鄰二者的間距為相同。
14. 如請求項第4項所述之導光板，其中該些第一微結構中之任相鄰二者的間距為不相同，且該些第二微結構中之任相鄰二者的間距為不相同。
15. 如請求項第4項所述之導光板，其中至少一部分之該些第一微結構之表面為霧面、紋面或粗糙面。
16. 如請求項第4項所述之導光板，其中至少一部分之該些第二微結構之表面為霧面、紋面或粗糙面。
17. 一種背光模組，包含：一根據申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述之 導光板；以及一光源，設置在該導光板之該入光面旁。