背光模块及液晶显示器的制作方法

本发明涉及一种背光模块及液晶显示器，尤指一种具有倾斜面的导光板(light guide plate)的背光模块及液晶显示器。

背景技术：

随着液晶显示技术不断的提升，液晶显示器(liquid crystal display,LCD)已广泛地被应用在平面电视(flat panel television)、笔记型电脑(laptop computer)、智能型手机(smart phone)与各类型的电子产品上。由于液晶显示面板为非自发光型显示面板，所以需要背光模块提供光线。在现有的背光模块中，导光板的侧面与底面为垂直设置，因此当光线从导光板的侧面外折射进入导光板时，光线在导光板底面上的落点与导光板的侧面具有一段距离。也就是说，导光板邻近侧面的边缘区域可以提供的光线相较于导光板其余位置是比较少的，因此现有背光模块具有边缘光源均匀性不佳的问题，进而使得液晶显示器的显示画面也会产生边缘显示效果不佳的问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种具有倾斜面的导光板的背光模块及液晶显示器，以增加背光模块的光源均匀性及液晶显示器的显示均匀性，以解决现有背光模块具有边缘光源均匀性不佳的问题，进而解决液晶显示器的显示画面的边缘显示效果不佳的问题。

为达上述目的，本发明提供一种背光模块，包括一导光板、一光源以及一胶框。导光板包括一出光面、一底面、一入光面以及一第一侧面。底面与出光面对应。入光面分别与出光面与底面连接。第一侧面分别与出光面与底面连接并与入光面对应，其中第一侧面仅具有一第一倾斜面，第一倾斜面与底面具有一第一夹角，且第一夹角为锐角。光源面对入光面设置，用以提供一光线，其中光线经入光面进入导光板中。胶框包括一第一部分，第一部分面对第一侧面设置，其中一部分的光线经由第一侧面离开导光板并被第一部 分反射回第一侧面再经由第一侧面折射至底面。

为达上述目的，本发明还提供一种液晶显示器，其包括上述背光模块以及一液晶显示面板。液晶显示面板设置于导光板的出光面之上。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的背光模块的上视示意图；

图2为本发明的第一实施例的背光模块沿图1的A-A’剖线的剖面示意图；

图3为本发明的第一实施例的背光模块沿图1的B-B’剖线的剖面示意图；

图4为本发明的第一实施例的背光模块的光学路径的示意图；

图5为本发明的第一实施例的背光模块的模拟结果的示意图；

图6为本发明的第二实施例的背光模块的上视示意图；

图7为本发明的第二实施例的背光模块沿图6的C-C’剖线的剖面示意图；

图8为本发明的第二实施例的背光模块沿图6的D-D’剖线的剖面示意图；

图9为本发明的一实施例的液晶显示器的剖面示意图。

符号说明

100,200,300 背光模块

102 导光板

104 光源

106 胶框

108 出光面

110 底面

112 入光面

114,114a,114b,114c,114d,114e 第一侧面

116 第一倾斜面

118 微结构

121 反射片

122 第一部分

124,134 反射面

126 第二侧面

128 第二倾斜面

130 第二部分

132 液晶显示面板

10 液晶显示器

D1 第一方向

D2 第二方向

L 光线

La,Lb,Lc,Ld.Le 折射光线

N₁,N₂ 法线

Z 垂直投影方向

θ₁ 第一夹角

θ₂ 第二夹角

θ₃ 第三夹角

具体实施方式

为使熟悉本发明所属技术领域的一般技术者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图1至图3，图1绘示了本发明的第一实施例的背光模块的上视示意图，图2绘示了本发明的第一实施例的背光模块沿图1的A-A’剖线的剖面示意图，以及图3绘示了本发明的第一实施例的背光模块沿图1的B-B’剖线的剖面示意图。如图1至图3所示，本实施例的背光模块100包括一导光板(light guide plate,LGP)102、一光源(light source)104以及一胶框(plastic frame)106。导光板102的材料可为具有良好透光效果的材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)或其他具有良好透光效果的材料，但不以此为限。导光板102包括一出光面108、一底面110、一入光面112以及一第一侧面114，其中底面110是与出光面108在一垂直投影方向Z上对应并大体上重叠，入光面112分别与出光面108与底面110连接，以及 第一侧面114分别与出光面108与底面110连接并与入光面112在一第一方向D1上对应。详细而言，在本实施例中，出光面108是导光板102于垂直投影方向Z上的一表面(亦即上表面)，底面110是导光板102于垂直投影方向Z上的另一表面(亦即下表面)，入光面112是导光板102于第一方向D1上的一侧面，以及第一侧面114是导光板于第一方向D1上的另一侧面。第一侧面114仅具有一第一倾斜面116，其中第一倾斜面116与底面110具有一第一夹角θ₁，且第一夹角θ₁为锐角(acute angle)。在本实施例中，底面110于第一方向D1上的长度可大于出光面108的长度，且底面110的面积可大于出光面108的面积，但不以此为限。此外，导光板102于一第二方向D2上另具有两个相对的第二侧面126，其中第二侧面126在垂直投影方向Z上分别与出光面108与底面110连接，并且在第一方向D1上位于入光面112与第一侧面114之间。本实施例的导光板102的第二侧面126与底面110具有一第二夹角θ₂，且第二夹角θ₂可为直角，亦即第二侧面126可与底面110垂直。此外，第二侧面126面对胶框106。在本实施例中，导光板102还包括多个微结构(micro structure)118(如图2与图3所示)设置于底面110上。微结构118可为均匀或不均匀的凹凸面图案，例如圆形、椭圆形或其他不规则形状的图案。微结构118可破坏光线的全反射(total reflection)，使折射至底面110的光线能够经由微结构118往出光面108射出，但不以此为限。

在本实施例中，光源104是与导光板102相邻设置，且光源104是面对导光板102的入光面112。本实施例的光源104为一侧光式光源，其中光源104的发光元件可为冷阴极荧光灯管(CCFL)、外部电极荧光灯管(EEFL)、发光二极管(LED)或其他类型的发光元件。在本实施例中，胶框106可沿着背光模块100的边缘设置，其中胶框106的颜色优选为浅色，以减少对于光线L的吸收。在本实施例中，胶框106的颜色为白色，但不以此为限。本实施例的胶框106包括一第一部分122与一第二部分130。第一部分122是面对导光板102的第一侧面114，其中第一部分122具有一反射面124面对导光板102的第一侧面114。第二部分130是面对导光板的第二侧面126，其中第二部分130具有反射面134，其面对导光板102的第二侧面126。第一部分122与第二部分130的反射面124、134可进一步具有微结构或表面处理，由此可提供漫射(diffuse reflection)效果。此外，本实施例的背光模块100还包括一反射片(reflector)121，其中反射片121设置于导光板102的底面110 下，以将光线L朝向导光板102的出光面108反射。反射片121的材料可选用具有反射特性的材料例如金属，但不以此为限。

如图2所示，由光源104所提供的一光线L会经入光面112进入导光板102并在导光板102内传递。一部分经入光面112进入导光板102的光线L会朝第一侧面114传递，再经第一侧面114离开导光板102并传递至胶框106的第一部分122。详细而言，经第一侧面114离开导光板102的光线L会传递至胶框106的第一部分122的反射面124。接着，反射面124将光线L反射回第一侧面114，且经第一侧面144再次进入导光板102内。此外，一部分经第一侧面114进入导光板102的光线L会通过底面110的微结构118引导至出光面108，并经出光面108射出导光板102外。如图3所示，另一部分经入光面112进入导光板102的光线L会朝第二侧面126传递，经第二侧面126离开导光板102并传递至胶框106，并被胶框106反射回第二侧面126，且经第二侧面126再次进入导光板102内。一部分经第二侧面126进入导光板102的光线L会通过底面110的微结构118引导至出光面108，并经出光面108射出导光板102外。值得一提的是，本实施例的导光板102的第一侧面114与底面110具有第一夹角θ₁，且第一夹角θ₁为锐角。相较于底面110与第一侧面114垂直的导光板，本实施例经反射面124反射的光线L于第一侧面114折射(refraction)后进入导光板102，且光线L落在导光板102的底面110的位置会更靠近第一侧面114，进而增加本实施例的背光模块100的光源均匀性，也可一并提升靠近第一侧面114的微结构118所能提供的效果，以解决现有背光模块具有边缘光源均匀性不佳的问题。

请参考图4，图4绘示了本发明的第一实施例的背光模块的光学路径的示意图。在本实施例中，经第一侧面114折射进入导光板102的光线L与第一侧面114的法线N₁具有一第三夹角θ₃，且经第一侧面114折射进入导光板102的光线L与底面110的法线N₂之间的夹角为θ₁-θ₃。当自胶框106反射的光线L经第一侧面114折射并进入导光板102后，于底面110无法符合全反射的条件时，光线L会再次自底面110折射出导光板102，造成光线L的额外损失，进而降低背光模块100内光线L的利用率。为避免遭遇上述的情况，第三夹角θ₃必须符合全反射的条件，且根据司乃尔定律(Snell’s law)可得：

${\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_3\>{\sin }^{-1}\left(\frac{n_1}{n_2}\right)$…….公式(1)

其中n₁为导光板102外的介质的折射率，以及n₂为导光板102的折射率。此外，假设光线L以接近垂直射入导光板102，则第三夹角θ₃实质上为：

${\mathrm{\θ}}_3\≅{\sin }^{-1}\left(\frac{n_1}{n_2}\right)$…….公式(2)

由公式(1)与公式(2)可推导出本实施例的第一夹角θ₁的范围实质上为：

$2{\sin }^{-1}\left(\frac{n_1}{n_2}\right)-\mathrm{\α}\<{\mathrm{\θ}}_1\<\frac{\mathrm{\π}}{2}$…….公式(3)

其中，公式(1)中的α为背光模块100在经过制作工艺或组装所会产生的误差的估计值，本实施例的α可为5°，但不以此为限。在本实施例中，导光板102外的介质为空气，故n₁为1。导光板102的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)，故n₂为1.49，因此由公式(3)可得知第一夹角θ₁的范围实质上大于79.3°且小于90°之间。由此，可避免当导光板102的第一夹角θ₁过小时，自胶框106反射的光线L经第一侧面114折射并进入导光板102后，光线L会再次自底面110折射出导光板102，造成光线L的额外损失，进而降低背光模块100内光线L的利用率。

请参考图5并一并参考图2，图5绘示了本发明的第一实施例的背光模块的模拟结果的示意图。本实施例模拟自胶框106反射的光线L在经第一侧面114进入导光板102后光线L落在底面110的位置。此模拟针对第一夹角θ₁分别为70°、75°、80°、85°以及90°的导光板102，其中导光板102外的介质为空气，其折射率为1，导光板102的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)，其折射率为1.49。如图5所示，第一侧面114a的第一夹角θ₁为90°，且光线L经第一侧面114a折射后产生一折射光线La。第一侧面114b的第一夹角θ₁为85°，且光线L经第一侧面114b折射产生一折射光线Lb。第一侧面114c的第一夹角θ₁为80°，且光线L经第一侧面114c折射后产生一折射光线Lc。第一侧面114d的第一夹角θ₁为75°，且光线L经第一侧面114d折射后产生一折射光线Ld，以及第一侧面114e的第一夹角θ₁为70°，且光线L经第一侧面114e折射后产生一折射光 线Le。从图5的模拟结果可知，自胶框106反射的光线L经第一侧面114折射并进入导光板102后，折射光线La～Le落在底面110的位置会随着第一夹角θ₁越小而越靠近第一侧面114。由此，当第一夹角θ₁符合公式(3)时，经反射面124反射的光线L经过于第一侧面114折射后进入导光板102，光线L落在底面110的位置，相较于底面110与第一侧面114垂直的导光板102可更靠近第一侧面114。此外，光线L落在底面110的位置会随着第一夹角θ₁越小而越靠近第一侧面114，进而增加本实施例的背光模块100的光源均匀性，也可一并提升靠近第一侧面114的微结构118所能提供的效果，以解决现有背光模块具有边缘光源均匀性不佳的问题。

本发明的背光模块并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本发明的其它优选实施例的背光模块，且为了便于比较各实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的元件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。

请参考图6至图8，图6绘示了本发明的第二实施例的背光模块的上视示意图，图7绘示了本发明的第二实施例的背光模块沿图6的C-C’剖线的剖面示意图，以及图8绘示了本发明的第二实施例的背光模块沿图6的D-D’剖线的剖面示意图。与第一实施例不同的地方在于，本实施例的第二侧面126具有一第二倾斜面128，第二倾斜面128与底面110具有第二夹角θ₂，且第二夹角θ₂为锐角。在本实施例中，底面110于第二方向D2上的长度可大于出光面108的长度，且底面110的面积可大于出光面108的面积，但不以此为限。值得一提的是，本实施例的导光板102具有两相对的第二侧面126，其中的一个第二侧面126是导光板102在第二方向D2上的一个侧面，而另一个第二侧面126是导光板102在第二方向D2上的另一个侧面，且两个第二侧面126都具有第二倾斜面128，但不以此为限。在其他变化实施例中，导光板102在第二方向D2上的其中一第二侧面126可与底面110垂直，而另一第二侧面126可具有第二倾斜面128，其中第二倾斜面128与底面110具有第二夹角θ₂，且第二夹角θ₂为锐角。

请继续参考图7与图8。图7所绘示的光线L的路径可与上述第一实施例相同并可参考图2，在此不再赘述。如图8所示，由光源所提供的光线L会经入光面112进入导光板102并在导光板102内传递。一部分经入光面112进入导光板102的光线L会朝第二侧面126传递，并经第二侧面126离开导 光板102的光线L会传递至胶框106的第二部分130的反射面134。接着，反射面134将光线L反射回第二侧面126，且经第二侧面126再次进入导光板102内。此外，一部分经第二侧面126进入导光板102的光线L会通过底面110的微结构118引导至出光面108，并经出光面108射出导光板102外。值得一提的是，本实施例的导光板102的第二侧面126与底面110具有第二夹角θ₂，且第二夹角θ₂为锐角。相较于底面110与第二侧面126垂直的导光板102，本实施例经反射面134反射的光线L于第二侧面126折射后进入导光板102，且光线L落在导光板102的底面110的位置更靠近第二侧面126，进而增加本实施例的背光模块200的光源均匀性，也可一并提升靠近第二侧面126的微结构118所能提供的效果。

在本实施例中，导光板102的第二夹角θ₂的范围实质上为：

$2{\sin }^{-1}\left(\frac{n_1}{n_2}\right)-\mathrm{\α}\<{\mathrm{\θ}}_2\<\frac{\mathrm{\π}}{2}$…….公式(4)

其中，n₁为导光板102外的介质的折射率，以及n₂为导光板102的折射率，α为背光模块100在经过制作工艺或组装所会产生的误差的估计值，本实施例的α可为5°，但不以此为限。此外，公式(4)的推导可与第一实施例中的公式(3)相同，并可参考图4，在此不再赘述。由此，可避免当导光板102的第二夹角θ₂过小时，自胶框106反射的光线L经第二侧面126折射并进入导光板102后，光线L会再次自底面110折射出导光板102，造成光线L的额外损失，进而降低背光模块200内光线L的利用率。另一方面，本实施例的背光模块200的模拟结果可与上述第一实施例相同并可参考图5。在本实施例中，自胶框106反射的光线L于第二侧面126折射并进入导光板102后，光线L落在底面110的位置会随着第二夹角θ₂越小而越靠近第二侧面126。由此可增加本实施例的背光模块200的光源均匀性，也可一并提升靠近第二侧面126的微结构118所能提供的效果。此外，本实施例的第一夹角θ₁可小于或等于第二夹角θ₂，且第一夹角θ₁优选小于第二夹角θ₂，但不以此为限。第一夹角θ₁及第二夹角θ₂可依需求而设定为相同或不相同。再者，本实施例的两第二夹角θ₂也可依需求而设定为相同或不相同。

请参考图9，其绘示了本发明的一实施例的液晶显示器的剖面示意图。如图9所示，本实施例的液晶显示器10包括一背光模块300以及一液晶显示面板132，液晶显示面板132设置于导光板102的出光面108上。本实施 例的背光模块300可为前述任一实施例所揭示的背光模块。在本实施例中，液晶显示面板132为非自发光型显示面板，其中液晶显示面板132可为各类型的液晶显示面板，但不以此为限。本实施例的液晶显示面板132也可为平面的液晶显示面板或曲面的液晶显示面板。

综上所述，在本发明的背光模块及其在液晶显示器上的应用中，导光板在第一方向上的第一侧面具有第一倾斜面，且第一倾斜面具有第一夹角。相较于侧面与底面垂直的导光板，本发明从框胶反射回导光板的光线可以落在导光板的底面上较靠近第一侧面的位置。此外，本发明的导光板也可选择性的在第二方向上具有第二侧面，其中第二侧面具有第二倾斜面，且第二倾斜面具有第二夹角。由此可以增加背光模块的光源均匀性及液晶显示器的显示均匀性，也可一并提升靠近第一侧面或第二侧面的微结构所能提供的效果，以解决现有背光模块具有边缘光源均匀性不佳的问题，进而解决液晶显示器的显示画面的边缘显示效果不佳的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。