专利名称：背光模块及用于该背光模块的导光板的制作方法
技术领域：
本发明是有关 一种具有良好出光效率的背光模块及用于该背光才莫块的导光板。
背景技术：
传统上制造一背光模块的导光板，常见利用例如钢板的材质进行模仁蚀刻以形成网点的工艺。然而一方面钢板的结晶结构为非晶性，于蚀刻过程中常会遇到结构缺陷，而每片的钢板结构缺陷不同使得钢板蚀刻再现性差；另一方面，因通常采用等向性蚀刻液进行该蚀刻工艺，故难以预防蚀刻扩孔 产生，且无法控制各个网点成形后的面倾斜角度，使制造出的导光板辉度表 现不佳。因此，公知设计中出现一种利用刀具加工产生V型沟槽的方式，由于此 一工艺可有效控制网点结构的面倾斜角度，其辉度表现会比一般的蚀刻导光 板高。然而，运用此一方式不仅于加工时的尺寸及定位要求精度极高，同时 须仔细控制刀具变形量以避免加工参数变异，如此皆使制造程序过于复杂且 降低生产效率。另外，因应电子产品薄型化的需求，当导光板厚度愈薄时，V 型沟槽的深度需同时降低，如此更进一步提高加工难度。为解决上述问题，公知设计中另出现一种利用结晶性结构进行各向异性
蚀刻工艺来形成网点的方式，因此一方式是借由结晶结构控制所制造的网点 外形，所以工艺稳定性及再现性极高。然而，于上述的公知设计中，无论是 利用刀具加工或各向异性蚀刻工艺产生作为导光网点的凹槽结构，均未出现 关于凹槽面倾斜角度的最佳化设计，而无法进一步提高光利用率。发明内容因此，本发明的目的在于提供一种背光模块及用于该背光模块的导光板, 其具有面倾斜角度经最佳化设计的凹槽结构而可获得良好的光利用率。依本发明的设计， 一种背光模块包含一光源及一导光板。导光板包含邻 接光源的一光输入端、 一光输出面、及一光反射面。光输出面用以导出由该 光输入端进入该导光板的光线并传递至一显示面板，且光反射面用以反射由 该光输入端进入该导光板的光线以使其通过光输出面。光反射面上形成有多 个凹槽结构，各个凹槽结构具有面向光源的第一凹入面及背向光源的第二凹入面，且第一凹入面与光反射面的平面方向的夹角不超过35度。再者，导光 板及显示面板间可设置至少一棱镜增光片，且凹槽结构的第二凹入面与光反 射面的平面方向的夹角较佳为75-90度。借由将凹槽结构的第一凹入面(受光面)与光反射面或光输出面的平面方 向夹角设计为不超过35度，当光线由导光板发出后，大部分光线的行进方向 与光输出面的法线方向夹角将超过20度，如此可以增加入射至人眼视角范围 的光通量、且减少被增光片的微棱镜结构全反射的光通量，有效提高导光板 的辉度并进而提升背光模块的出光效率。
图1为显示依本发明一实施例的背光模块示意图。图2为一示意图，显示本发明的凹槽结构于导光板上的分布方式。 图3A及图3B为示意图，显示本发明的凹槽结构外型设计例。 图4A及图4B为显示本发明设计原理的比较示意图。 图5为一实际仿真图，仿真凹槽结构受光面分别为35度及54度时，光 线偏折出导光板的角度分布。图6为一示意图，显示本发明凹槽结构外型的变化例。 图7为一示意图，显示本发明的另一实施例。 图8A及图8B为示意图，显示依本发明设计的沟槽结构分布例。 图9为一示意图，显示本发明的另一实施例。
具体实施方式
图1为显示依本发明一实施例的背光模块10示意图。如图l所示，该背 光模块10包含一光源12、一导光板14及一组增光片(brightness enhancement film; BEF)16。导光板14具有一光输入端14a、 一光输出面14b及位于光输 出面14b对侧的一光反射面14c，且光反射面14c上形成有多个朝光输出面 Hb侧凹入的凹槽结构18。光源12邻接于光输入端14a,光源12发出的光线 经由光反射面14c上的凹槽结构18反射或折射，再经由光输出面14b导出后 传递至一显示面板(未图标)。于本实施例中，增光片16是由包含第一棱镜片 22、第二棱镜片24的双棱镜片所构成，当经由光输出面14b射出的光线通过
增光片16后，借由其上的微棱镜结构16a可将大多数光线集中于与光输出面 14b的法线方向所夹的一定方位角内(如以3M公司出产的棱镜增光片T-BEF为 例，使用两片棱镜增光片其半视角落在25度，但随棱镜片设计方式及材质而变化)。图2为显示凹槽结构18于导光板14上的分布方式。于此须注意图2是 以观察者由光输出面14b —侧观察的方向绘制，故形成于光反射面14c的凹 槽结构18以虚线表示。如图2所示，形成于导光板14上的凹槽结构18的分 布密度是随其本身与光源12间的距离而决定，靠近光源12的区域其分布密 度较低且远离光源12的区域其分布密度较高，以提高出光均匀性。光源12 例如可为冷阴极萤光灯(cold-cathode fluorescent lamp; CCFL)或发光二极 管(light-emitting diode; LED)所构成。图3A及图3B为示意图，显示本发明的凹槽结构外型设计例。图3A及图 3B例示的凹槽结构18呈四角锥体外形，其具有面向光源12的第一凹入面(受 光面)18a及背向光源12的第二凹入面(背光面)18b而构成一 V字型截面。较 佳的实施例为图3A所示的四角锥体，请参考图3A右侧的俯视图，该四角锥 体的第一凹入面(受光面)18a外形为底长L2大于顶长Ll的梯形；或者亦可如 图3B所示的另一实施例，四角锥体的第一凹入面(受光面)18a外形为底长L2 与顶长L1相等的矩形。此外，凹入面18a、 18b为粗糙度在0. 1 mm以下的反 射镜面。第一凹入面18a、第二凹入面18b与光反射面14c的平面方向分别夹 一cc角及一l3角，且依本发明的设计，a角设为不超过35度且p角设为75-90 度。图4A及图4B为显示本发明设计原理的示意图，本发明将面向光源的第 一凹入面(受光面)18a与光反射面14c的平面方向的夹角设计为不超过35度。
如下以图4A及图4B的比较图做说明，其中图4A的第一凹入面18a与光反射 面14c的平面方向所夹al角为35度，图4B的第一凹入面18a与光反射面 14c的平面方向所夹ct2角为54度。如图4A所示，使用受光面为35度(otl-35 度)的凹槽结构18,当光线于受光面上反射并偏折出导光板14时，其行进方 向与光输出面14b的法线方向夹角yl将超过20度。当光线行进方向与光输 出面14b的法线方向夹角Yl超过20度时，光线会被增光片的微棱镜结构16a 偏折导入视角方向而不易被微棱镜结构16a全反射。反之，如图4B所示，使 用受光面为54度(ct2-54度)的凹槽结构18，当光线于受光面上反射并偏折 出导光板14时，其行进方向与光输出面14b的法线方向夹角y2将小于10度， 于此一角度下，光线容易被棱镜结构16a全反射，光线在导光板14与增光片 16间来回多次反射而造成能量损失。图5为一实际仿真图，仿真受光面分别为35度及54度时，光线偏折出 导光板14的角度，其中以数个同心圓表示的坐标轴为光线偏折出导光板14 的方位角。由图5可明显看出当受光面为35度时，光线偏折出导光板14的 方位角集中于20-30度位置，故光线会被增光片的微棱镜结构16a偏折导入 视角方向而不易被微棱镜结构16a全反射。反之，当受光面为54度时，光线 偏折出导光板14的方位角集中于0-20度位置，故光线容易^U敖棱镜结构16a 全反射造成能量损失。因此，借由将凹槽结构的第一凹入面(受光面)18a与光反射面14c的平面 方向夹角设计为不超过35度，如此光线由导光板14发出后，大部分光线的 行进方向与光输出面14b的法线方向夹角将超过20度，如此可以增加入射至 人眼视角范围的光通量且减少被微棱镜结构16a全反射的光通量，有效提高 导光板14的辉度并进而提升背光模块10的出光效率。再者，虽然依本发明
的设计当受光面倾斜角度不超过35度时，即能产生增加视角光通量且减少全 反射光通量的效果，但若进一步将受光面倾斜角度限制在15-30度此一范围 内，依发明人实际仿真结果可获得更佳的导光板辉度，亦即上述增加视角光 通量且减少全反射光通量的效果更为显著，故可视实际需求进一步调整受光 面的倾斜角度。另一方面，依本发明的设计，凹槽结构18背向光源的第二凹入面(背光 面)18b，与光反射面14c的平面方向的夹角01较佳为75-90度，在此一角度 范围内可避免单一凹槽结构18所占面积过大且较能维持凹槽结构18的光扩散效果。图6为一示意图，显示本发明凹槽结构外型的变化例。依本发明的设计， 凹槽结构18仅需具有构成实质呈V字型截面的第一凹入面18a及第二凹入面 18b即可，其外型可做任意变化。举例而言，如图6所示，四角锥体顶端亦可 形成截面18c，或者四角锥体的缘边亦可形成弧角18d。图7为一示意图，显示本发明的另一实施例。如图7所示，于导光板14 上亦可形成多道沟槽26，且该些沟槽26的长轴方向与光输入端14a的法线方 向实质上平行。沟槽26可为具有V型或U型的截面外型。另外，多道沟槽26 于导光板14上的设置型态并不限定，例如可为图8A所示两道沟槽间具有间 距的不连续沟槽型态，或如图8B所示两道沟槽间不具间距的连续沟槽型态均 可。借由分别设置于导光板14两对侧表面的沟槽26及凹槽结构18，可进一 步提高导光板14輝度与均匀性并减少暗带产生。于此须注意图7是以观察者 由光输出面14b—侧观察的方向绘制，故形成于光输出面14b上的沟槽26以 实线表示，而形成于对侧的光反射面14c的凹槽结构18以虛线表示。图8为一示意图，显示本发明的另一实施例。如图8所示，背光模块30 用以将光源12发出的光线传递至一显示面板32，该背光模块30的导光板14 与增光片16间可另设置一扩散片28,借以提高背光模块30的出光均匀性。 再者，对于辉度要求较低的产品，例如单色液晶显示器，亦可仅设置扩散片 28而省略掉棱镜增光片16，借由凹槽结构18的受光面倾斜角度不超过35度 的设计，同样可获得增加入射至人眼视角范围的光通量的效果。以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴， 而对其进行的等效修改或变更，均应包含于申请专利范围中，而非限定于上 述的实施例。
权利要求
1.一种背光模块，包含一光源；以及一导光板，包含邻接该光源的一光输入端；一光输出面，用以导出由该光输入端进入该导光板的光线并传递至一显示面板；及位于该光输出面对侧的一光反射面，用以反射由该光输入端进入该导光板的光线以使其通过该光输出面，该光反射面上形成有多个凹槽结构，各该凹槽结构具有面向该光源的第一凹入面及背向该光源的第二凹入面，且该第一凹入面与该光反射面的平面方向的夹角不超过35度。
2. 如根据权利要求1所述的背光模块，还包括 至少一棱镜增光片，设置于该导光板与该显示面板间。
3. 如根据权利要求2所述的背光模块，还包括 至少一扩散片，设置于该导光板与该棱镜增光片间。
4. 如根据权利要求1所述的背光模块，其中该第二凹入面与该光反射面 的平面方向的夹角为75-90度。
5. 如根据权利要求1所述的背光模块，其中该第一凹入面与该光反射面 的平面方向的夹角为15-30度。
6. 如根据权利要求1所述的背光模块，其中该凹槽结构为一四角锥体。
7. 如根据权利要求1所述的背光模块，其中该光输出面上形成有多道呈 连续或不连续分布的沟槽。
8. 如根据权利要求7所述的背光模块，其中该些沟槽具有V字型或U字 型截面，该些沟槽相互平行且其长轴方向实质上与该光输入端的法线方向平 行。
9. 如根据权利要求1所述的背光模块，其中该些凹槽结构于该光反射面 上的分布密度是随该些凹槽结构与该光源间距离的增加而提高。
10. —种用于背光模块的导光板，包含 一光输入端；一光输出面，用以导出由该光输入端进入该导光板的光线并传递至一显 示面板；及位于该光输出面对侧的 一光反射面，用以反射由该光输入端进入该导光 板的光线以使其通过该光输出面；其中该光反射面上形成有多个凹槽结构，各该凹槽结构具有面向一光源 的第一凹入面及背向该光源的第二凹入面，且该第一凹入面与该光反射面的 平面方向的夹角不超过35度。
11. 如根据权利要求IO所述的导光板，其中该第二凹入面与该光反射面 的平面方向的夹角为75-90度。
12. 如根据权利要求IO所述的导光板，其中该第一凹入面与该光反射面 的平面方向的夹角为15-30度。
13. 如根据权利要求IO所述的导光板，其中该凹槽结构为一四角锥体。
14. 如根据权利要求IO所述的导光板，其中该光输出面上形成有多道呈 连续或不连续分布的沟槽。
15. 如根据权利要求14所述的导光板，其中该些沟槽具有V字型或U字 型截面，且该些沟槽相互平行且其长轴方向实质上与该光输入端的法线方向 平行。
16. 如根据权利要求IO所述的导光板，其中该些凹槽结构于该光反射面 上的分布密度是随该些凹槽结构与该光源间距离的增加而提高。
全文摘要
本发明提供一种背光模块，包含一光源、一导光板、及一棱镜增光片。导光板的光反射面上形成有多个凹槽结构，各个凹槽结构具有面向光源的第一凹入面及背向光源的第二凹入面，且第一凹入面与光反射面的平面方向的夹角不超过35度。本发明可以增加入射至人眼视角范围的光通量、且减少被增光片的微棱镜结构全反射的光通量，有效提高导光板的辉度并进而提升背光模块的出光效率。
文档编号G02B6/00GK101126859SQ20061011579
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月17日 优先权日2006年8月17日
发明者张佩银, 陈冰彦, 黄国瑞 申请人:胜华科技股份有限公司