TWI540351B - 導光板及具有其之背光模組 - Google Patents

Description

導光板及具有其之背光模組

本發明是有關於一種導光板及具有其之背光模組，且特別是有關於一種包括微結構的導光板及具有其之背光模組。

目前的電子裝置多利用平面顯示模組進行畫面的顯示，其中又以液晶顯示模組的技術較為純熟且普及化。然而，由於液晶顯示模組的顯示面板本身無法發光，故在顯示面板下方具有背光模組以提供顯示畫面所需光線。

背光模組主要可分為側光式背光模組及直下式背光模組。側光式背光模組是利用導光板將配置於導光板入光側面的光源所發出的光線導向導光板的出光面，藉以形成面光源。一般而言，可藉由圖案轉印等方式在導光板的表面形成光學微結構，以提高導光板的出光均勻度及亮度。因此，導光板的光學微結構之設計攸關背光模組的出光效率及品質。

本發明提供一種導光板，可使背光模組具有良好的出光 均勻度及亮度。

本發明提供一種背光模組，具有良好的出光均勻度及亮度。

本發明的導光板包括一板體、多個第一微結構及多個第二微結構。板體具有相對的一第一表面及一第二表面。各第一微結構形成於板體的第一表面，其中各第一微結構呈凹狀且具有一開口端及一曲面。開口端位於第一表面，曲面包括一第一區段、一第二區段及一反曲點，第一區段位於開口端與第二區段之間並與第二區段交接於反曲點。經過第二區段的任一點的切線斜率的絕對值大於經過第一區段的任一點的切線斜率的絕對值。各第一微結構在開口端的直徑等於D1，各第一微結構在第一區段與第二區段交界處的內徑等於D2，且D2/D1介於0.05與0.5之間。這些第二微結構形成於板體的第二表面，其中這些第二微結構的節距(pitch)為50~400μm。

在本發明的一實施例中，上述的各第一微結構在第一區段與第二區段交界處的內徑小於各第一微結構在開口端的直徑。

在本發明的一實施例中，上述的各第一微結構具有一底端，曲面位於開口端與底端之間，開口端與底端之間的距離等於H1，反曲點與底端之間的距離等於H2，H2/H1介於0.1與0.5之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二表面為導光板的出光面。

在本發明的一實施例中，上述的各第二微結構為透鏡結構。

本發明的導光板包括一板體、多個第一微結構及多個第二微結構。板體具有相對的一第一表面及一第二表面。各第一微結構形成於板體的第一表面，其中各第一微結構呈凹狀且具有一開口端及一曲面。開口端位於第一表面，曲面包括一第一區段、一第二區段及一交界線，第一區段位於開口端與第二區段之間並與第二區段交接於交界線。經過第二區段的任一點的切線斜率的絕對值大於經過第一區段的任一點的切線斜率的絕對值。各第一微結構在開口端的直徑等於D1，各第一微結構在第一區段與第二區段交界處的內徑等於D2，且D2/D1介於0.05與0.5之間。這些第二微結構形成於板體的第二表面，其中這些第二微結構的節距為50~400μm。

在本發明的一實施例中，上述的曲面另包含一反曲點，反曲點位於交界線上。

在本發明的一實施例中，上述的交界線的內徑小於微結構在開口端的直徑。

在本發明的一實施例中，上述的各第一微結構具有一底端，曲面位於開口端與底端之間，開口端與底端之間的距離等於H1，交界線與底端之間的距離等於H2，H2/H1介於0.1與0.5之間。

在本發明的一實施例中，上述的各第二微結構為透鏡結 構。

本發明的背光模組包括上述的導光板及一光源。光源位於導光板之一側。

在本發明的一實施例中，上述的背光模組另包含一反射片，第一表面為導光板靠近反射片之表面。

本發明的照明裝置包括上述的導光板及一光源。光源位於導光板之一側。

基於上述，在本發明的導光板中，板體的第一表面具有多個第一微結構，各第一微結構的第一區段及第二區段分別具有較小的切線斜率及較大的切線斜率。藉此，當光線以各種入射角從導光板內部入射至凹狀微結構時，具有不同切線斜率的第一區段及第二區段能夠更有效地破壞具有各種入射角的光線之全反射，進而提升背光模組的出光均勻度及亮度。此外，本發明的板體更在其第二表面具有多個第二微結構，以藉由第一微結構與第二微結構的共同作用來進一步提升所述出光均勻度及亮度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧導光板

112‧‧‧板體

112a‧‧‧第一表面

112b‧‧‧第二表面

112c‧‧‧入光側面

114‧‧‧第一微結構

114a‧‧‧開口端

114b‧‧‧曲面

114c‧‧‧底端

116‧‧‧第二微結構

120‧‧‧光源

122‧‧‧基板

124‧‧‧發光單元

130‧‧‧反射片

140‧‧‧框架

142‧‧‧容置空間

D1‧‧‧直徑

D2‧‧‧內徑

H1、H2‧‧‧距離

S1‧‧‧第一區段

S2‧‧‧第二區段

P1、P2‧‧‧位置

P3‧‧‧反曲點

L1‧‧‧交界線

圖1是本發明一實施例的背光模組的示意圖。

圖2是圖1的導光板的俯視圖。

圖3是圖2沿A-A’的局部剖面圖。

圖4是圖1的導光板的示意圖。

圖1是本發明一實施例的背光模組的示意圖。圖2是圖1的導光板的俯視圖。圖3是圖2沿A-A’的局部剖面圖。請同時參考圖1及圖2，本實施例的背光模組100例如為適用於平面顯示模組的側光式背光模組，其包括一導光板110、一光源120、一反射片130及一框架140。框架定義一容置空間142，導光板110、光源120及反射片130位於容置空間142內，導光板110置於反射片130的上方。導光板110包括一板體112及多個第一微結構114。第一微結構114形成於板體112的一第一表面112a，第一表面112a例如為板體112的一背面，亦即為導光板110靠近反射片130之一面，所述板體112具有一相對於第一表面112a的一第二表面112b，第二表面112b為導光板110的出光面。光源120位於導光板110之一側，朝向板體112的一入光側面112c，入光側面112c夾接於第一表面112a與第二表面112b。光源120包括基板122及發光單元124，發光單元124例如為發光二極體(light emitting diode，LED)元件或其它種類之發光元件且配置於基板122上。發光單元124發出的光線進入導光板110後經由導光板110的導引而從第二表面112b出光，藉以形成面光源。

請參考圖2，第一微結構114，例如為多個分佈在導光板 110之板體112的第一表面112a上，其排列密度沿遠離光源120之方向漸增，然本發明並不對此加以限制，亦可使這些第一微結構114均佈於第一表面112a。

請同時參考圖2及圖3，第一微結構114呈凹狀且具有一開口端114a、一曲面114b及一底端114c。開口端114a位於板體112的第一表面112a，曲面114b位於開口端114a與底端114c之間且包括一第一區段S1、一第二區段S2及一反曲點，第一區段S1位於開口端114a與第二區段S2之間並與第二區段S2交接於交界線L1，反曲點P3位於交界線L1上。經過第二區段S2的任一點之切線斜率的絕對值大於經過第一區段S1的任一點之切線斜率的絕對值。舉例來說，第二區段S2內的位置P2之切線斜率的絕對值大於第一區段S1內的位置P1之切線斜率的絕對值。在此對上述斜率的定義為：平行於第一表面112a的直線之斜率為0，而垂直於第一表面112a的直線之斜率為無限大。

藉此，當光線以各種入射角從導光板110內部入射至凹狀微結構114時，具有不同切線斜率的第一區段S1及第二區段S2能夠更有效地破壞具有各種入射角的光線之全反射，進而提升背光模組100的出光均勻度及亮度。

請同時參考圖2及圖3，本實施例的第一微結構114的俯視圖例如呈圓形，側剖面例如為V狀。第一微結構114在開口端114a的直徑等於D1，第一微結構114在交界線L1的內徑等於D2，內徑D2小於直徑D1。在一實施例中，直徑D1為70μm~250μm， 較佳為100μm~250μm，內徑D2為12.5μm~35μm，較佳為20μm~35μm且D2/D1之比值範圍為0.05~0.5，較佳為0.1~0.3。開口端114a與底端114c之間的距離等於H1，交界線L1與底端114c之間的距離等於H2，H2<H1。在一實施例中，H1為20μm~30μm，較佳為23μm~29μm，H2為3μm~10μm，較佳為5μm~9μm且H2/H1之比值範圍為0.1~0.5，較佳為0.2~0.4。

圖4是圖1的導光板的示意圖。請參考圖4，本實施例的導光板110更包括多個第二微結構116。各第二微結構116例如是透鏡結構且形成於板體112的第二表面112b，其中這些第二微結構的節距(pitch)為50~400μm，於此節距可定義為第二微結構116由俯視觀之時的相鄰兩底點距離，且第二微結構的高度/節距的比值範圍為0.02~0.4，較佳為0.04~0.3。如圖4所示，本實施例的各第二微結構116為半突圓狀，然本發明不以此為限。在其他實施例中，各第二微結構116可為稜柱、角柱等適當形狀之突狀結構。藉由第一微結構114與第二微結構116的共同作用，可進一步提升背光模組100的出光均勻度及亮度。

在一實施例中，第一微結構114及第二微結構116的成型方式，例如是射出成型、壓模(stamper)轉寫成型或是滾輪(roller)轉寫成型，然本發明並不以此為限。在一實施例中，例如是以壓模轉寫方式形成第一微結構114及第二微結構116。具體而言，可利用一壓模對基材的一表面進行加溫加壓，以在所述表面形成第一微結構114，待基材冷卻後再利用相同方式於基材之另一表面形 成第二微結構116。在另一實施例中，亦可以滾輪轉寫方式形成第一微結構114及第二微結構116，例如是可先以單一種類的樹脂形成一單層體或以兩不同種類的樹脂共同形成一積層體，然後在特定的溫度下以滾輪將第一微結構114的形狀轉寫於所述單層體或積層體的一表面，待所述單層體或積層體稍待冷卻後再利用相同方式將第二微結構116的形狀轉寫於所述單層體或積層體的另一表面。此外，亦可藉由兩具有不同轉寫結構之滾輪同時滾壓所述單層體或積層體的兩表面，以同時形成第一微結構114及第二微結構116。

下表為背光模組平均亮度的模擬數值，其中實驗例1~6為採用本發明具有相同D1、D2、H2、H1數值(D1=150μm，D2=20μm，H1=20μm，H2=5μm)之第一微結構，並分別採用具有高度/節距比值為0.23之不同節距之第二微結構之光學模擬數據，而比較例則為僅採用本發明具上述數值之第一微結構且未採用本發明之第二微結構之光學模擬數據。

如上表所示，實驗例1~6之平均亮度皆高於比較例之平均亮度，故相較於導光板僅單一表面具有所述第一微結構，在導光板之相對兩表面分別具有所述第一微結構及第二微結構的情況下，背光模組具有較佳的出光品質。

在一實施例中，本發明的導光板可應用於照明裝置。照明裝置包含一導光板與一光源，且光源位於導光板之一側。導光板具有第二微結構116的第二表面112b為照明裝置的出光面。本發明的照明裝置亦可另包含一反射片，配置於鄰近導光板的第一表面112a。即於照明裝置中，導光板、光源與反射片的配置關係如同於應用於背光模組中的配置。

綜上所述，在本發明的導光板中，板體的第一表面具有多個第一微結構，各第一微結構的第一區段及第二區段分別具有較小的切線斜率及較大的切線斜率。藉此，當光線以各種入射角從導光板內部入射至凹狀微結構時，具有不同切線斜率的第一區段及第二區段能夠更有效地破壞具有各種入射角的光線之全反射，進而提升背光模組的出光均勻度及亮度。此外，本發明的板體更在其第二表面具有多個第二微結構，以藉由第一微結構與第二微結構的共同作用來進一步提升所述出光均勻度及亮度。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧導光板

112‧‧‧板體

112a‧‧‧第一表面

112b‧‧‧第二表面

114‧‧‧第一微結構

116‧‧‧第二微結構

Claims (12)

1. 一種導光板，包括：一板體，具有相對的一第一表面及一第二表面；多個第一微結構，形成於該板體的該第一表面，其中各該第一微結構呈凹狀且具有一開口端及一曲面，該開口端位於該第一表面，該曲面包括一第一區段、一第二區段及一反曲點，該第一區段位於該開口端與該第二區段之間並與該第二區段交接於該反曲點，經過該第二區段的任一點的切線斜率的絕對值大於經過該第一區段的任一點的切線斜率的絕對值，各該第一微結構在該開口端的直徑等於D1，各該第一微結構在該第一區段與該第二區段交界處的內徑等於D2，且D2/D1介於0.05與0.5之間；以及多個第二微結構，形成於該板體的該第二表面，其中該些第二微結構的節距為50~400μm。
2. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中各該第一微結構具有一底端，該曲面位於該開口端與該底端之間，該開口端與該底端之間的距離等於H1，該反曲點與該底端之間的距離等於H2，H2/H1介於0.1與0.5之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中該第二表面為該導光板的出光面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中各該第二微結構為透鏡結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中各該第二微結 構的高度/節距比值範圍為0.02~0.4。
6. 一種導光板，包括：一板體，具有相對的一第一表面及一第二表面；以及多個第一微結構，形成於該板體的該第一表面，其中各該第一微結構呈凹狀且具有一開口端及一曲面，該開口端位於該第一表面，該曲面包括一第一區段、一第二區段及一交界線，該第一區段位於該開口端與該第二區段之間並與該第二區段交接於該交界線，經過該第二區段的任一點的切線斜率的絕對值大於經過該第一區段的任一點的切線斜率的絕對值，各該第一微結構在該開口端的直徑等於D1，各該第一微結構在該第一區段與該第二區段交界處的內徑等於D2，且D2/D1介於0.05與0.5之間；以及多個第二微結構，形成於該板體的該第二表面，其中該些第二微結構的節距為50~400μm。
7. 如申請專利範圍第6項所述的導光板，其中該曲面另包含一反曲點，該反曲點位於該交界線上。
8. 如申請專利範圍第6項所述的導光板，其中各該第一微結構具有一底端，該曲面位於該開口端與該底端之間，該開口端與該底端之間的距離等於H1，該交界線與該底端之間的距離等於H2，H2/H1介於0.1與0.5之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述的導光板，其中各該第二微結構為透鏡結構。
10. 一種背光模組，包括：一如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之導光板；以及一光源，位於該導光板之一側。
11. 如申請專利範圍第10項所述的背光模組，其中該背光模組另包含一反射片，該第一表面為該導光板靠近該反射片之表面。
12. 一種照明裝置，包括：一如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之導光板；以及一光源，位於該導光板之一側。