导光膜、背光模块的制作方法

本发明涉及一种光学设备，具体地涉及一种导光膜、背光模块。

背景技术：

参照图1，图1公开一种公知的导光膜1，其适用于配合设置于其中一端的光源2，并用来引导该光源2所发出的光线。该导光膜1包括具有朝向外侧的外侧面111的基材11。该光源2所发出的光线由该导光膜1的一端进入，并在该导光膜1中藉由全反射原理而传递至远离该光源2的导光膜1的另一侧，并且在传递过程中利用该导光膜1的底面微结构设计(图未示)，以破坏全反射，让该光源2所发出的光线在传递至该导光膜1的另一侧的过程中，还可以从该外侧面111发出光。

然而，由于该导光膜1的厚度均一，而且相对于LED形态的该光源2而言，厚度更小，所以该光源2所发出的光线必然会有部分无法从该导光膜1的入光面进入到该导光膜1，产生漏光现象。如此不但影响该导光膜1传导光线的均匀度，也耗损了该光源2所发出的部分光能，进而影响安装有该导光膜1的显示器的显示效果。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种能减少光能耗损的导光膜。

于是，本发明导光膜包括具有主表面的基材，和沿着该基材的边缘而设置在该主表面上，并朝向该主表面倾斜延伸的导光胶材。其中，该导光胶材的折射率与该基材的折射率不同，从该基材入射至该导光胶材的光线因该导光胶材的倾斜角度和折射率的差异，较容易在该导光胶材和空气的界面之间产生全反射现象，并能藉此使光线再次朝向该基材入射，并且在该基材中继续传递，有效防止漏 光现象。

另外，本发明的另一目的是提供一种能避免产生漏光现象的背光模块及显示设备。

于是，本发明背光模块包括光源和如前文所述的本发明导光膜。而本发明显示设备包括显示面板和如前文所述的本发明背光模块。藉由本发明的导光膜防止漏光的效果，能确实传递该光源所发出的光能。而该背光模块配合显示面板，能藉由该导光膜引导该光源所发出的光线，并对该显示面板提供分布均匀的光能，以优化该显示设备的显示效果。

本发明的效果在于：藉由该导光胶材的倾斜延伸设计，以及与该基材相异的折射率，能增加光线于该导光胶材与空气间的界面产生全反射的机率，以使光线能再次朝向该基材入射并继续在该基材中传递，有效减少光能逸散而产生的耗损。

附图说明

本发明的其他的特征和效果，将在参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是示意图，说明一种公知的导光膜；

图2是示意图，说明本发明导光膜的第一实施例；

图3是示意图，说明司乃耳定律；

图4是曲线图，说明该第一实施例的导光胶材的折射率与光能耗损的关系；

图5是示意图，说明本发明导光膜的第二实施例；

图6是示意图，说明该第二实施例的光线传递情况；

图7与图8是曲线图，说明该第二实施例的导光胶材的折射率与光能耗损的关系；

图9是曲线图，说明该导光胶材的第一材料和第二材料的交界线与该基材的主表面的夹角与光能耗损的关系；

图10是示意图，说明本发明导光膜的第三实施例；

图11是示意图，说明本发明导光膜的第四实施例；和

图12是示意图，说明本发明显示设备的实施例。

具体实施方式

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件以相同的编号来表示。

参照图2，本发明导光膜3的第一实施例包括具有主表面311的基材31，和沿着该基材31的边缘而设置在该主表面311，并朝向该主表面311倾斜延伸的导光胶材32。该基材31的该主表面311具有被该导光胶材32所覆盖的第一区域301，以及未被该导光胶材32所覆盖而显露于外的第二区域302。其中，该导光胶材32的折射率与该基材31的折射率不同，该基材31以PC或PMMA材料制作而成，该导光胶材32则是利用UV胶(UV-cured acrylate resin)先涂布于该基材31，再利用透明模具盖置于其上，并以紫外光照射而使UV胶固化(aged)成型。

该第一实施例配合光源4，并用来传递该光源4所发出的光能。从该光源4所发出的光线，会先从该基材31或该导光胶材32朝向该光源4的端面入射，从该基材31入射且入射角较小的光线，会先在该基材31与该导光胶材32的界面产生一次折射，接着在该导光胶材32中，与直接从该导光胶材32朝向该光源4的端面入射该导光胶材32的光线一同传递。若希望能藉由该导光胶材32来减少光能耗损的情况，则必须配合该导光胶材32朝向该主表面311倾斜的设计，使光线在该导光胶材32与空气的界面的入射角变大，并调整该导光胶材32的折射率，尽可能使光线在该导光胶材32与空气之间的界面产生全反射。

参照图3，图3是司乃耳定律(Snell’s Law)的示意图，当光线从第一种介质传递至折射率不同的第二种介质时，会产生折射现象。令第一种介质的折射率为n1，且入射角为θ1，而第二种介质的折射率为n2，且折射角为θ2。依据司乃耳定律会满足n1*sinθ1＝n2*sinθ2的关系式。而依据该关系式，可据此推导出产生全反射现象的临界角为θc＝sin^-1(n2/n1)。依据所推导的临界角关系式，可知会产生全反射现象的临界角，和介质的折射率有直接的关系。当配合适当的介质折射率，可改变产生全反射现象的 临界角，以提高在特定位置产生全反射现象的机率，藉此减少光能在传递时产生耗损的机率。

参照图4并配合图2，如图4所示的数据是在该基材31的折射率为1.59的情况下，对于调整该导光胶材32的折射率的情况进行实际测量实验。如图4所示，该导光胶材32的折射率愈大或愈小，都会造成光能耗损的比例增加，本实施例是以15％的光能耗损比例为可容许的上限来决定该导光胶材32的折射率范围，该导光胶材32的折射率介于该基材31的折射率的85％至100％之间且包含端点值85％而不包含端点值100％，或介于该基材31的折射率的100％至105％之间且包含端点值105％而不包含端点值100％时，如图4中纵轴所示的光能耗损的数据在相对较低的百分比。也就是说，当该导光胶材32在如上所述的范围内时，确实能有效减少光能的耗损，且当调整该导光胶材32的折射率，使光线在该导光胶材32的位置产生全反射的机率增加时，亦能有效减少在该导光胶材32产生漏光的情况。

当然对于其所属技术领域中具有普通知识的技术人员而言，自然可以随着光能耗损比例的上限调整来决定该导光胶材32的折射率范围，所以不应以本实施例的说明为限。例如光能耗损比例增大到18％左右时，该导光胶材32的折射率就可以最高达到1.75(约该基材31的折射率的110％)，最低达到1.27(约该基材31的折射率的80％)。

参照图5，图5是本发明导光膜3的第二实施例，该第二实施例与该第一实施例的差别在于：该导光胶材32包括设置在该基材31的边缘上方的第一材料321，和与该第一材料321相抵接设置且沿该主表面311延伸的第二材料322。该第一材料321与该第二材料322的折射率不同，且该第一材料321与该第二材料322的折射率均小于该基材31的折射率，且均大于空气的折射率。其中，该第二材料322的折射率小于该基材31的折射率，且该第一材料321的折射率小于该第二材料322的折射率。如图5所示，定义该导光胶材32沿该主表面311的延伸方向D1延伸一段第一长度t1，和朝向该主表面311以倾斜方向D2延伸一段第二长度 t2。其中，该第一材料321与该第二材料322的交界线L从该第二长度t2的端点，朝向该主表面311的方向D3倾斜延伸至该主表面311，直到该第一长度t1的中点。而该交界线L与该主表面311的交点位于该第一长度t1朝向该基材31的投影范围内。该第一材料321具有沿着该基材31的边缘而设置的第一入光面323，和接合于该第二材料322的第一接合面324，且该第一入光面323的底缘连接该基材31的边缘，以确保光线能从该第一材料321或该基材31入射。

参照图6，该光源4所发出的光线，会先从该基材31朝向该光源4的端面，或者该第一材料321的第一入光面323而入射。直接从该基材31入射的光线，会先经由该基材31与该导光胶材32之间的界面而产生折射或者全反射，而在该基材31与该导光胶材32之间的界面产生折射的光线又会在该导光胶材32与该空气之间的界面产生折射或者全反射。另外，从该第一入光面323入射的光线，会先经过该第一接合面324，也就是该第一材料321与该第二材料322之间的界面而产生折射。若是希望入射的光线能尽可能在通过该导光胶材32的位置产生全反射，则必须如同该第一实施例，对该导光胶材32的折射率进行调整，并配合该导光胶材32朝向该主表面311倾斜的设计。

参照图7与图8，由于该第二实施例的导光胶材32包括该第一材料321和该第二材料322，且该第二材料322的折射率介于该基材31的折射率与该第一材料321的折射率之间，故针对该第二实施例减少光能耗损的效果而言，能以该第一材料321的折射率为变因，并随该第一材料321的折射率调整该第二材料322的折射率而进行实际实验。如图7与图8所示的数据是在该基材31的折射率为1.59的情况下，在调整该第一材料321的折射率的同时，分别就如图6所示该第二材料322末段与该主表面311交界的位置A和远离该导光胶材32的位置B进行观察所得的光能耗损数据。由图7与图8所示的数据，明显可知该第一材料321的折射率在1.45的上下0.05％范围时，更佳的是折射率在1.45时，无论是在位置A或者位置B，光能耗损皆在相对较低的百分比，确 实能实现减少光能耗损的效果。

参照图9并配合图6，除了折射率的变因之外，该第一材料321与该第二材料322的交界线L与该基材31的主表面311的夹角α会直接影响光线入射的入射角，故也是影响光线在经过该第一材料321与该第二材料322之间的界面后是否会产生耗损的关键。如图9所示则是改变该夹角α而进行光能耗损数据的实际实验所得的数据，由图9所示的曲线可知，当该夹角α在30度至75度之间时，光能耗损在相对较低的百分比。因此，配合调整该第一材料321的折射率，并随之调整该第二材料322的折射率，再配合该夹角α的数值，确实可实现减少光能耗损的效果。

参照图10，图10是本发明导光膜3的第三实施例，与该第二实施例的差别在于：定义该导光胶材32从该基材31的该主表面311朝向该基材31的边缘，也就是该光源4，以沿着倾斜方向D2延伸一段第二长度t2，其中，该第一材料321与该第二材料322的交界线L从该第二长度t2的两个端点以外的其他位置，朝向该主表面311的方向D3倾斜延伸至该主表面311。如同图5所示的第二实施例，该第三实施例亦可藉由调整该第一材料321及该第二材料322的折射率，并且配合调整该交界线L与该主表面311的夹角α，以实现减少光能耗损的效果。除此之外，由于该第三实施例的导光胶材32从与该基材31的边缘齐平的位置开始朝向该主表面311倾斜延伸，故能在该第一材料321与空气的交界处产生使入射角变大的效果，能先行使入射至该第一材料321的光线在与空气的界面产生全反射的机率增加，再使光线朝向折射率较该第一材料321要大的第二材料322传递，使光线入射该第二材料322的折射角变小，以将光能确实引导至该基材31中，藉此减少光能的耗损。

参照图11，图11是本发明导光膜3的第四实施例，与该第二实施例的差别在于：定义该导光胶材32的该第二材料322具有沿着该基材31的边缘而设置的第二入光面325，且该第二入光面325介于该第一材料321与该基材31之间。而且该第一材料321位于该光源4的最大发光角度区域之外，该最大发光角度区域依据 该光源4的LED出厂规格而定，一般而言是LED为中心轴的120度开角，所以在120度开角以外的相对较少量的光线会经由该第一材料321的入光面进入到该第一材料321，在120度开角以内的大部分的光线仍会经由该第二材料322的该第二入光面325以及该基材31的入光面进入到该导光膜3，详如下述。

在该第四实施例中，从该光源4发出的光线，除了一部分的光线会经由该基材31的入光面进入到该基材31以外，另一部分的光线则会先通过该第二入光面325，直接入射至该第二材料322，并在该第二材料322与空气的界面产生折射或者全反射。而由于该第二材料322的折射率大于该第一材料321的折射率，故光线在该第二材料322与空气的界面产生全反射所需的临界角小于在该第一材料321与空气的界面产生全反射所需的临界角，也就是说，相较于该第一材料321与空气的界面而言，光线在该第二材料322与空气的界面较容易产生全反射而继续传递回该基材31中。因此，该第四实施例同样能藉由使光线尽可能在该导光胶材32与空气的界面产生全反射的方式，以将光线引导至该基材31中，藉此减小光能的耗损。

重新参照图2和图5，图2和图5也是本发明背光模块的第一实施例和第二实施例，该第一实施例包括光源4，和如图2所示的本发明导光膜3的第一实施例。该第二实施例包括光源4，和如图5所示的本发明导光膜3的第二实施例。其中，本发明的导光膜3引导该光源4所发出的光线，并从该基材31的该主表面311发出光，且该基材31与该导光胶材32相叠置的高度高于或等于该光源4的高度，以确保该光源4所发出的光线皆能从该导光胶材32或该基材31入射。

另外，如图12所示，本发明显示设备的实施例包括显示面板5和本发明背光模块。其中，该显示面板5位于该基材31的该主表面311的前方，以接收从该主表面311所传出的光能。由该背光模块提供的光线照射于该显示面板5，使本发明显示设备产生显示信息的功能，并能藉由本发明背光模块及本发明导光膜3避免光能耗损的效果，优化本发明显示设备的显示效果。

综上所述，藉由调整该导光胶材32的折射率，并配合该导光胶材32朝向该主表面311倾斜的设计，能使光线在该导光胶材32与空气的界面较容易产生全反射而继续传递，由此防止光能在该导光胶材32的位置产生逸散，以实现避免光能耗损的效果，故确实能实现本发明的目的。

以上所述仅为本发明的实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都属于本发明专利涵盖的范围内。

符号说明：

3……………导光膜

301…………第一区域

302…………第二区域

31…………·基材

311…………主表面

32…………·导光胶材

321…………第一材料

322…………第二材料

323…………第一入光面

324…………第一接合面

325…………第二入光面

4……………光源

5……………显示面板

α…………·夹角

A…………··位置

B…………··位置

D1…………·方向

D2…………·方向

D3…………·方向

L…………··交界线

t1…………··第一长度

t2…………··第二长度。