TWI680320B

TWI680320B - 導光板

Info

Publication number: TWI680320B
Application number: TW108106117A
Authority: TW
Inventors: 陳彥龍; Yen Lung Chen; 江惠瑛; Hua Ying Chuang; 朱建銘; Chien Ming Chu; 陳孟輝; Meng Hui Chen
Original assignee: 達運精密工業股份有限公司; Darwin Precisions Corporation
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2019-12-21
Also published as: TW202032185A; CN110031929A; CN110031929B; US10795073B2; US20200271849A1

Abstract

本發明提出一種包含出光面、入光面及底面的導光板。在所述導光板中，底面與出光面相對，且入光面連接出光面與底面。複數個出光結構形成於底面上，且各別包含突起於底面之上的前丘、突起於底面之上且位於前丘相反於入光面之一側的背丘、以及陷入底面內並位於前丘及背丘之間的凹眼部。凹眼部具有連接前丘之第一坡面以及連接背丘之第二坡面，且第一坡面及第二坡面於凹眼部之底部連接並形成弧線狀之連接交界。

Description

導光板

本發明涉及一種導光板。具體而言，本發明涉及一種具有出光結構的導光板。

背光模組係廣泛地運用於各種電子裝置或顯示裝置中，以作為此些裝置之背光源。承上，為了促進或改善出光效率或光學性質，背光模組可選擇性地包含各種光學構件或光學膜片。在這些光學構件或光學膜片中，主要用於將光線有效傳導分佈以形成面光源之導光板為背光模組不可或缺之核心構件，且導光板之性質可很大程度地決定了背光模組之輝度及出光效率。

承上所述，為了有效引導光線自導光板中出射，在一些導光板中可形成有複數個光學微結構。然而，目前習知之光學微結構在引導光線時亦可能造成過多光線散射，且使得光線仍然無法充分地依據預期方向被引導出射。

為解決上述問題，本發明之一實施例提供一種導光板。所述導光板包含出光面、位於出光面之一側的入光面、以及與出光面相對之底面。其中，入光面連接出光面與底面，且底面上形成有複數個出光結構。每一出光結構包含：突起於底面之上的前丘、突起於底面之上且位於前丘相反於入光面之一側的背丘、以及陷入底面內並位於前丘及背丘之間的凹眼部。凹眼部具有連接前丘之第一坡面以及連接背丘之第二坡面，且第一坡面及第二坡面於凹眼部之底部連接並形成弧線狀之連接交界。

依據本發明之各實施例所提供之導光板，可提升引導光線自出光面出射之出光效率及/或輝度，並可改善包含導光板之裝置之出光效能或光學性質。另外，由於導光板之光傳導效率提升，包含此類導光板之裝置亦可選擇性地略去或減少其他光學構件或光學膜片之運用，從而可進一步減少此類裝置之製造成本、厚度或重量。

1‧‧‧光源

2‧‧‧框架

5‧‧‧反射片

10‧‧‧導光板

20‧‧‧下擴散片

30‧‧‧稜鏡片

40‧‧‧上擴散片

102‧‧‧出光面

104‧‧‧入光面

106‧‧‧底面

108‧‧‧側面

200‧‧‧出光結構

205‧‧‧連接位置

210‧‧‧前丘

212‧‧‧前丘外坡面

214‧‧‧前丘內坡面

215‧‧‧前丘頂

220‧‧‧背丘

222‧‧‧背丘外坡面

224‧‧‧背丘內坡面

225‧‧‧背丘頂

250‧‧‧凹眼部

251‧‧‧第一坡面

252‧‧‧第二坡面

255‧‧‧連接交界

400‧‧‧背光模組

500‧‧‧顯示面板

1000‧‧‧顯示裝置

P1、P2‧‧‧光線

D1、D2、D3‧‧‧方向

d‧‧‧深度

L1、L2‧‧‧距離

L3‧‧‧長度

H1、H2‧‧‧高程

θ1-θ9‧‧‧夾角

C‧‧‧部分

N‧‧‧法線

圖1係為根據本發明之一實施例之導光板之示意圖。

圖2A係為圖1的出光結構之放大示意圖，且圖2B係為圖2A的出光結構之電腦立體繪圖。

圖3係為沿著圖1之線段X-X’所截取之導光板的剖面圖。

圖4及圖5係為圖3之部分C之出光結構的放大示意圖。

圖6係為圖3之部分C之出光結構的放大斜視圖；其中，圖6 之方位為了敘述方便係與圖4及圖5所示之方位上下顛倒。

圖7係為根據本發明之一實施例包含導光板的顯示裝置之示意圖。

本說明書中將描述各種實施例，且所屬技術領域中具有通常知識者在參照說明搭配圖式下，應可輕易理解本發明之精神與原則。在此，各圖式中所繪示之各元件或部分可為了清晰起見而誇大或變化。因此，所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，在圖式中所繪示之各元件或部分之尺寸及相對比例並非實際該元件或部分之真實尺寸及相對比例。另外，雖然在文中會具體說明一些特定實施例，這些實施例僅作為例示性，且於各方面而言皆非視為限制性或窮盡性意義。因此，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與原則下，對於本發明之各種變化及修改應為顯而易見且可輕易達成的。

參照其中顯示根據本發明之一實施例之導光板10之仰視圖的圖1，導光板10包含預設出射光線(未示出)之出光面102、配置以讓光線P1入射且位於出光面102之一側之入光面104、以及與出光面102相對之底面106。詳言之，出光面102可為導光板10之頂面且與底面106相對，而為導光板10之其中一個側面的入光面104可連接出光面102與底面106並與另一側面108相對。其中，入光面104朝向另一側面108之方向可定義為第一方向D1，由圖1之入光面104之右端指向左端而平行於底面106之方向可定義為第二方向D2，且自底面106朝向出光面102之方向可定義為第三方向D3。

承上，繼續參照圖1，根據本發明之一實施例，導光板10之底面106上可形成有複數個出光結構200。由入光面104入射之光線P1可藉由複數個出光結構200之反射而自出光面102背向底面106出射。其中，為了達到較佳之導引效果，出光結構200可以各種平均分布或不平均分布之圖樣以各種間隔排列於底面106上，且本發明不限於圖1中所示出之排列圖樣。

接下來，將繼續連同圖1參照圖2A及圖2B進一步詳細說明圖1之出光結構200。其中，圖2A繪示圖1的出光結構之放大示意圖，且圖2B繪示圖2A的出光結構之電腦立體繪圖。

承上，參照圖2A及圖2B，每一個出光結構200可包含突起於底面106之上(亦即，自底面106所在虛擬平面背向出光面102突出)的前丘210、突起於底面106之上(亦即，自底面106所在虛擬平面背向出光面102突出)的背丘220、以及陷入底面106內(亦即，自底面106所在虛擬平面朝向出光面102凹入)並位於前丘210及背丘220之間的凹眼部250。其中，圖2A中所示之虛線為凹眼部250分別與前丘210及背丘220交界的邊界，且實質上可無界線而形成平滑面之連接。

具體而言，出光結構200可大致呈現圓形或接近圓形，且中間具有近似半橄欖球形之凹眼部250被前丘210與背丘220所圍繞。較佳而言，上述之形狀係指結構於底面106所在虛擬平面之垂直投影形狀。如上所述，前丘210與背丘220皆自底面106背向出光面102突出，而凹眼部250則自底面106朝向出光面102凹陷。基於凹眼部250，前丘210相對靠近入光面104，而背丘220相對較遠離入光面104。亦即，背丘220位於前丘210相反於入光面104之一側。承上，相對靠近入光面104之前丘210以凸向入光面104 之弧曲分佈設置，而相對背離入光面104之背丘220可形成與前丘210凸向相反之弧曲分佈。藉此結構，前丘210之延長方向之兩端分別與背丘220之延長方向之兩端連接以共同圍繞凹眼部250，以形成類似於植物的半月形保衛細胞圍繞中央氣孔的形態。此外，較佳而言，前丘210與背丘220於端部連接處突出於底面106之高度較佳低於前丘210或背丘220頂部之高度。前丘210或背丘220之頂部較佳形成於延長方向兩端之中間。

承上述，參照圖2A及圖2B，凹陷之凹眼部250具有兩個坡面，其中第一坡面251連接前丘210且第二坡面252連接背丘220。亦即，第一坡面251自前丘210之邊緣凹陷入底面106，而第二坡面252自背丘220之邊緣凹陷入底面106。然後，凹陷之第一坡面251與第二坡面252再於凹眼部250之底部交會連接，而形成弧線狀之連接交界255。

在此，根據本發明之一些實施例，如圖1至圖2B所示，連接交界255可突向入光面104。亦即，弧狀之連接交界255之兩端相對遠離入光面104，而中間相對接近入光面104。在此情況下，連接交界255突向入光面104之頂端與前丘210之邊緣之距離較佳可小於與背丘220之邊緣之距離，然而本發明不限於此。另外，呈現弧線狀之連接交界255在不同處可具有相同或不同之曲率半徑，且較佳最大之曲率半徑介於150μm至250μm之間。例如，根據本發明之一較佳實施例，連接交界255之最大曲率半徑可為168μm。

下文中，將進一步參照圖3至圖6來具體說明根據本發明之一實施例的出光結構200。具體而言，圖3係為圖1沿著線段X-X’所截取之剖面圖，圖4及圖5係為圖3之部分C之出光結構的放大示意圖，且圖6係為圖3之部分C之出光結構的放大斜視圖；其中，圖6之方位為了敘述方便係與圖4 及圖5所示之方位上下顛倒。

承上，一併參照圖3及圖4，出光結構200中，前丘210具有位於入光面104側之前丘外坡面212、與前丘外坡面212相背之前丘內坡面214、以及前丘外坡面212與前丘內坡面214交會之前丘頂215。較佳而言，前丘頂215為前丘210之稜線，或為前丘外坡面212與前丘內坡面214交會所形成之圓角之頂部，且前丘外坡面212與前丘內坡面214自前丘頂215分別逐漸往前丘頂215之兩側降低高程而形成前丘210。

相對地，在出光結構200中，背丘220具有位於入光面104側之背丘內坡面224、與背丘內坡面224相背之背丘外坡面222、以及背丘外坡面222與背丘內坡面224交會之背丘頂225。較佳而言，背丘頂225為背丘220之稜線，或為背丘外坡面222與背丘內坡面224交會所形成之圓角之頂部，且背丘外坡面222與背丘內坡面224自背丘頂225分別逐漸往背丘頂225之兩側降低高程而形成背丘220。

如上述結構，前丘內坡面214可與凹眼部250的第一坡面251連接(交接)，且背丘內坡面224可與凹眼部250的第二坡面252連接(交接)。在此，前丘內坡面214與第一坡面251之間實質上可無界線而形成平滑面之連接，且前丘內坡面214係界定為突出於底面106之坡面而第一坡面251係界定為凹陷於底面106之坡面(圖4下方以陰影線表示凹陷於底面106之坡面)。類似地，背丘內坡面224與第二坡面252之間實質上可無界線而形成平滑面之連接，且背丘內坡面224係界定為突出於底面106之坡面而第二坡面252係界定為凹陷於底面106之坡面(圖4下方以陰影線表示凹陷於底面106之坡面)。

根據本發明之部分實施例，前丘外坡面212及前丘內坡面214 可分別為凸面，及/或背丘外坡面222及背丘內坡面224可分別形成為凸面。相對的，凹眼部250之第一坡面251及第二坡面252中之至少其一可為凹面。因此，前丘內坡面214與第一坡面251之交界可為凸面及凹面之交界，且背丘內坡面224與第二坡面252之交界可為凸面及凹面之交界。然而，上述僅為示例，且本發明不限於此。

詳細而言，參照圖4，根據本發明之部分實施例，由凹眼部250之第一坡面251與第二坡面252在連接交界255處相切之夾角θ1可介於30度至150度之間。根據一較佳實施例，凹眼部250之第一坡面251與第二坡面252相切之夾角θ1可為130度。另外，由凹眼部250之第一坡面251在底面106所在水平面上與底面106之夾角θ3可介於10度至90度之間。同樣地，第二坡面252在底面106所在水平面上與底面106之夾角θ2亦可介於10度至90度之間。然而，根據一些較佳實施例，第一坡面251與底面106之夾角θ3可大於第二坡面252與底面106之夾角θ2。亦即，凹眼部250相對靠近入光面104之一側的凹陷坡面與底面106所在水平面之夾角θ3可大於相對遠離入光面104之一側的凹陷坡面與底面106所在水平面之夾角θ2。舉例而言，根據一較佳實施例，上述之夾角θ3可為35度，而夾角θ2可為15度。因此，連接交界255在凹眼部250中可相對靠近入光面104。

進一步，如上述，前丘210可具有前丘頂215，且背丘220可具有背丘頂225。其中，參照圖4，前丘外坡面212及前丘內坡面214在前丘頂215之位置的夾角θ5可介於10度至170度之間。亦即，基於前丘頂215之位置作為切點，則前丘外坡面212及前丘內坡面214在前丘頂215之位置相切的夾角θ5可介於10度至170度之間。其中，根據一較佳實施例，夾角θ5可為157 度。另外，前丘外坡面212與底面106的夾角θ6與前丘內坡面214與底面106之延伸面的夾角θ4皆可介於10度至90度之間。進一步，根據本發明之一些較佳實施例，前丘外坡面212與底面106的夾角θ6可大於前丘內坡面214與底面106之延伸面的夾角θ4。例如，前丘外坡面212與底面106的夾角θ6可為21度，且前丘內坡面214與底面106之延伸面的夾角θ4可為2度。然而在不同的實施例中，夾角θ6亦可小於或等於夾角θ4，且本發明不限於此。

類似上述，相對地，背丘外坡面222及背丘內坡面224在背丘頂225之位置的夾角θ8可介於10度至170度之間。亦即，基於背丘頂225之位置作為切點，則背丘外坡面222及背丘內坡面224在背丘頂225之位置相切的夾角θ8可介於10度至170度之間。其中，根據一較佳實施例，夾角θ8可為157度。另外，背丘外坡面222與底面106的夾角θ9與背丘內坡面224與底面106之延伸面的夾角θ7皆可介於10度至90度之間。進一步，根據本發明之一些較佳實施例，背丘外坡面222與底面106的夾角θ9可大於背丘內坡面224與底面106之延伸面的夾角θ7。舉例而言，背丘外坡面222與底面106的夾角θ9可為21度，且背丘內坡面224與底面106之延伸面的夾角θ7可為2度。然而在不同的實施例中，夾角θ9亦可小於或等於夾角θ7，且本發明不限於此。

此外，根據本發明之一些實施例，前丘210與背丘220可相對於凹眼部250為對稱的。亦即，夾角θ4可等於夾角θ7，夾角θ5可等於夾角θ8，且夾角θ6可等於夾角θ9。然而，本發明不限於此。

如上所述，第一坡面251及第二坡面252可為凹面，前丘外坡面212與前丘內坡面214可為凸面，且背丘外坡面222與背丘內坡面224可為凸面。因此，夾角θ1、θ2與θ3之總和可等於或大於180度，夾角θ4、θ5與θ6 之總和可等於或大於180度，且夾角θ7、θ8與θ9之總和可等於或大於180度。

接著，下文中將繼續參照圖5進一步說明上述圖4所示之出光結構200的各部分尺寸比例。

承上，參照圖5，如參照圖1至圖2B所述，凹眼部250之連接交界255可突向入光面104，且因此連接交界255突向入光面104之頂端與前丘210之邊緣的距離L1可小於與背丘220之邊緣的距離L2。因此，凹眼部250之第一坡面251之面積可小於第二坡面252之面積。

另外，根據本發明之一實施例，較佳為出光結構200之凹眼部250之縱向方向垂直於第一方向D1。換言之，出光結構200之凹眼部250之縱向延伸方向可垂直於光線入射之方向D1。在此配置下，出光結構200沿着垂直於凹眼部250之縱向方向D2之第一方向D1所截取之長度L3可介於1μm至300μm。舉例而言，根據一較佳實施例，長度L3可為140μm。亦即，出光結構200可包含由前丘210及背丘220所共同圍繞界定之近似圓形或橢圓形外圍，且該近似圓形或橢圓形沿著第一方向D1之直徑可介於1μm至300μm，較佳為140μm。

進一步，繼續參照圖5，根據本發明之一些實施例，凹眼部250凹陷入底面106之深度d可介於1μm至30μm。舉例而言，根據本發明之一較佳實施例，凹眼部250之深度d可為7μm。亦即，自底面106之延伸水平面至連接交界255之深度d可介於1μm至30μm，較佳可為7μm。然而，在凹眼部250中，深度d在連接交界255之不同處可具有不同深度。具體而言，根據本發明之一實施例，連接交界255在其兩端可具有小於其中央之深度d。亦即，連接交界255之中央可具有最大的深度d，且此深度d較佳為7μm。藉此，凹眼部250可形成為中空之半橄欖球形形狀。

相對的，根據本發明之一些實施例，前丘210突出於底面106之高程H1與背丘220突出於底面106之高程H2可介於1μm至50μm。根據本發明之一較佳實施例，前丘210之高程H1與背丘220之高程H2可為3μm。亦即，自底面106之延伸水平面至前丘頂215之高程H1與自底面106之延伸水平面至背丘頂225之高程H2可介於1μm至50μm，較佳可為3μm。

承上，連同圖5進一步參照圖6，分別形成為半月形蜿蜒延伸之前丘210及後丘220可在延伸方向上具有不同之高程。舉例而言，前丘210及後丘220可分別朝向其延伸方向之兩端降低高程。因此，前丘210及背丘220在兩端連接位置205相對底面106之高程可分別小於前丘210或背丘220相對底面106之平均高程，且上文中示例所述之較佳高程數值可為前丘210或背丘220相對底面106之最高點。另外，圖6中所示之水平虛線為凹眼部250分別與前丘210及背丘220交界的邊界，且實質上可無界線而形成平滑面之連接。

承上所述，依據本發明之各實施例所提供之導光板10，可使得導光板10自出光面102出射之光線更集中於法線上。因此，自出光面102出射之光線的最高輝度之角度可較為接近零度。舉例而言，根據本發明之一實施例，當長度L3接近140μm，夾角θ1接近130度，夾角θ2接近15度，夾角θ3接近35度，凹眼部250之深度d接近7μm，夾角θ4接近2度，夾角θ5接近157度，夾角θ6接近21度，高程H1接近3μm，夾角θ7接近2度，夾角θ8接近157度，夾角θ9接近21度，高程H2接近3μm時，基於導光板10之出光面102之法線為零度，導光板10之輝度最高點的角度可低於25度。進一步，若上述導光板10搭配其他光學構件或光學膜片，例如稜鏡片，則可能使輝度最高點的角度趨近於零。

上述之各夾角、長度、深度及高程皆僅為示例，且各夾角、長度、深度及高程等可為滿足上述各實施例所界定之範圍內之任何數值。例如，可先決定長度L3，再依序決定較佳之深度d、高程H1及H2以及夾角θ1至θ9。亦即，在滿足上文中所界定之範圍內，根據本發明之各實施例的導光板可具有依據預期出射方向之增益輝度，從而獲得較佳之出光效率。

上述根據本發明之各實施例之導光板10之出光結構200較佳可藉由熱壓製程製成，然而此僅為示例，且導光板10及其出光結構200可藉由各種習知或未來發展之技術製成。舉例而言，出光結構200亦可以雷射、印刷、UV等方式生成

進一步，根據本發明之各實施例之導光板10可運用於各種裝置中。舉例而言，上述參照圖1至圖6所述之具出光結構200之導光板10可運用於顯示裝置之背光模組中。具體而言，根據一實施例，參照圖7，一顯示裝置1000可依序堆疊有框架2、背光模組400、以及顯示面板500。詳細而言，背光模組400可包含反射片5、根據本發明之各實施例的導光板10、下擴散片20、稜鏡片(BEF)30、上擴散片40(或反射式增亮膜(DBEF))。其中，至少一光源1(可為背光模組400的一部分構件或來自另一裝置)可發射光線P1自導光板10之入光面104入射。在此，如上述，根據本發明之一實施例，較佳係使入射光線P1之方向D1垂直於出光結構200之凹眼部(未示於圖7)之縱向方向或長徑。另外，如上所述，複數個出光結構200可平行於導光板10之底面106而以各種圖樣佈置。藉此，入射至導光板10之光線P1可經由出光結構 200之導引，而以集中接近於出光面102之法線N之方向D3來出射光線P2。

然而，上述參照圖7所示之顯示裝置1000之背光模組400僅為示例，且本發明不限於此。舉例而言，在包含根據本發明之各實施例的導光板10而使得出光效率及/或輝度提升下，背光模組400亦可能減少或省略部分光學構件或光學膜片，以進一步減少製造成本、重量或厚度。此外，根據本發明之各實施例的導光板10亦可運用於其他各種裝置或模組，且在此示出之顯示裝置1000僅為其中之一示例。承上，在包含本發明之各實施例之導光板10下，可藉由出光結構200破壞光線的全反射，而更有效率地集中傳導裝置或模組中來自光源的光線至出光面102上，而滿足所需之輝度、發光方向及出光效率。

上文中所述僅為本發明之一些較佳實施例。應注意的是，在不脫離本發明之精神與原則下，本發明可進行各種變化及修改。所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，本發明由所附申請專利範圍所界定，且在符合本發明之意旨下，各種可能置換、組合、修飾及轉用等變化皆不超出本發明由所附申請專利範圍所界定之範疇。

Claims

一種導光板，包含：一出光面；一入光面，位於該出光面之一側；以及一底面，與該出光面相對，該入光面連接該出光面與該底面；其中，該底面上形成有複數個出光結構，每一該出光結構包含：一前丘，突起於該底面之上；一背丘，突起於該底面之上，該背丘位於該前丘相反於該入光面之一側；以及一凹眼部，陷入該底面內，並位於該前丘及該背丘之間；該凹眼部具有連接該前丘之一第一坡面以及連接該背丘之一第二坡面，該第一坡面及該第二坡面於該凹眼部之底部連接並形成弧線狀之一連接交界，且其中，該第一坡面自該前丘之邊緣凹陷入該底面，該第二坡面自該背丘之邊緣凹陷入該底面，且該前丘與該背丘共同圍繞該凹眼部。
如請求項1所述之導光板，其中該連接交界突向該入光面。
如請求項2所述之導光板，其中該連接交界突向該入光面之頂端與該前丘之距離小於與該背丘之距離。
如請求項1所述之導光板，其中該連接交界之最大曲率半徑介於150μm至250μm之間。
如請求項1所述之導光板，其中該第一坡面及該第二坡面中至少其一為凹面。
如請求項1所述之導光板，其中該前丘具有位於該入光面側之一前丘外坡面及與該前丘外坡面相背之一前丘內坡面，該前丘內坡面與該第一坡面連接。
如請求項6所述之導光板，其中該前丘外坡面及該前丘內坡面分別為凸面。
如請求項6所述之導光板，其中該前丘更具有一前丘頂，該前丘外坡面及該前丘內坡面在該前丘頂位置的夾角介於10度至170度之間。
如請求項6所述之導光板，該前丘外坡面與該底面的夾角小於該前丘內坡面與該底面之延伸面的夾角。
如請求項1所述之導光板，其中該背丘具有位於該入光面側之一背丘內坡面及與該背丘內坡面相背之一背丘外坡面，該背丘內坡面並與該第二坡面連接。
如請求項10所述之導光板，其中該背丘外坡面及該背丘內坡面分別形成為凸面。
如請求項10所述之導光板，其中該背丘更具有一背丘頂，該背丘外坡面及該背丘內坡面在該背丘頂位置的夾角介於10度至170度之間。
如請求項10所述之導光板，該背丘外坡面與該底面的夾角小於該背丘內坡面與該底面之延伸面的夾角。
如請求項1所述之導光板，其中該第一坡面之面積小於該第二坡面之面積。
如請求項1所述之導光板，其中該第一坡面在該底面所在水平面上與該底面之夾角大於該第二坡面在該底面所在水平面上與該底面之夾角。
如請求項1所述之導光板，其中該前丘形成凸向該入光面之弧曲分佈，該背丘形成與該前丘凸向相反之弧曲分佈。
如請求項16所述之導光板，其中該前丘延長方向之兩端分別與該背丘延長方向之兩端連接以共同圍繞該凹眼部。
如請求項17所述之導光板，其中該前丘及該背丘連接位置相對該底面之高程分別小於該前丘或該背丘相對該底面之平均高程。