导光板、发光模块及显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种导光板、发光模块及显示装置。该发光模块包括一导光板、多个导光元件以及一发光单元。导光板可导引光线方向，并具有至少一入光面及两相对的侧面。该等导光元件设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于0微米，且小于或等于20微米。发光单元设置于导光板的入光面，发光单元所发出的光线进入导光板后，通过导光板及该等导光元件的导引，可将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的该等侧面的其中之一导出。本发明亦揭露一种导光板及显示装置。
【专利说明】 导光板、发光模块及显示装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明是关于一种导光板、发光模块及显示装置。
【背景技术】
[0002]近年来，由于发光二极管(Light Emitting Diode, LED)在工艺与材料方面的不断改良，使得发光二极管的发光效率大幅提升。不同于一般的日光灯或省电灯泡，发光二极管具有低耗电量、使用寿命长、安全性高、发光响应时间短及体积小等特性，因此也逐渐地应用于照明设备或发光模块中。其中，照明设备例如是室内、外灯具、手电筒、汽机车的头、尾灯或其他的照明装置，而发光模块例如可应用而成为显示装置的背光模块或其它用途。
[0003]请参照图1所示,其为已知一种显示装置9的侧视示意图。
[0004]显示装置9包括一显示面板T以及一发光模块I。于此，发光模块I是为显示装置9的背光模块，并可发出光线穿过显示面板T，使显示装置9可显示影像画面。
[0005]发光模块I包括两侧光源121、一个平板状的导光板122及多个导光元件123。两侧光源121是分别以发光二极管光条为例，并分别设置于导光板122相对的两侧边，以分别发出光线由导光板122的一入光面I入射至导光板122内。该等导光兀件123是为一微结构(凹槽)，并位于导光板122的一底面BI上，且俯视形状实质上分别为一直线，并分别与入光面I平行。其中，导光板122是通过全反射引导光线由两侧传递至中央。另外，导光元件123的功能在于破坏光线的全反射，以导引光线由导光板122的出光面O射出并射向显不面板11，以显不影像画面。
[0006]当光线由光源121射向导光板122，并通过该等导光元件123而由出光面O射出时，该等导光元件123会使射出出光面O的光线形成一光线出射区域A (即光线LI与光线L2之间的出射光所形成的区域)，且此区域A的光线由于导光元件123的内壁具有不同反射角度的缘故，会使得出光呈现不均匀的状况，造成整体发光模块1、甚至显示装置9的出光也不均匀。
[0007]因此，如何提供一种导光板、发光模块及显示装置，可改变出光光形而具有均匀的出光，以提升显示品质，已成为重要课题之一。
【发明内容】
[0008]有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可改变出光光形而具有均匀出光，以提升显示品质的导光板、发光模块及显示装置。
[0009]为达上述目的，依据本发明的一种发光模块包括一导光板、多个导光兀件以及一发光单元。导光板可导引光线方向，并具有至少一入光面及两相对的侧面。该等导光元件设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米。发光单元设置于导光板的入光面，发光单元所发出的光线进入导光板后，通过导光板及该等导光元件的导引，可将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的该等侧面的其中之一导出。[0010]在一实施例中，任意两相邻导光元件的间距是介于O与该等导光元件设置的侧面的宽度之间。
[0011]在一实施例中，各导光元件的中心线相对于该等导光元件设置的侧面的短边具有一夹角，夹角是大于O度且小于或等于90度。
[0012]在一实施例中，由平行入光面方向观察，各导光元件的剖面形状是为凹槽状或为凸起状。
[0013]在一实施例中，该等导光件上分别设置一反射材料。
[0014]在一实施例中，各导光元件的剖面形状实质为弧形、多边形或不规则形。
[0015]在一实施例中，由垂直该等导光元件设置的侧面方向观察，各导光元件短边的宽度是介于50微米与150微米之间。
[0016]为达上述目的，依据本发明的一种显示装置包括一显示面板以及一发光模块。发光模块与显不面板相对而设，并包括一导光板、多个导光兀件及一发光单兀，导光板可导引光线方向，并具有至少一入光面及两相对的侧面，该等导光元件设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米，发光单元是设置于导光板的入光面，其中发光单元所发出的光线进入导光板后，通过导光板及该等导光元件的导引，可将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的该等侧面的其中之一导出。
[0017]为达上述目的，依据本发明的一种导光板包括至少一入光面、两相对的侧面以及多个导光元件，该等导光元件是设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米。
[0018]承上所述，因依据本发明的导光板、发光模块及显示装置中，多个导光元件是设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米。藉此，当光线由发光模块的导光板的侧面射向显示面板时，通过多个导光元件的设置，可于侧面形成亮暗交错排列的形式，且通过各导光元件的粗糙表面，可使反射出的光线呈现均匀出光的状况，进而可使整体发光模块、显示装置具有均匀的出光。因此，本发明的导光板、发光模块及显示装置可改变出光光形而具有均匀的出光，以提升显示品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为已知一种显示装置的侧视示意图；
[0020]图2A、图2B至图2C分别为本发明较佳实施例的一种显示装置的立体示意图、侧视示意图及放大示意图；
[0021]图2D是为图2C中，将导光元件的粗糙表面以一虚拟方式拉伸而显示于一平面的示意图；以及
[0022]图3A、图3B至图3C分别为本发明不同实施态样的显示装置的侧视示意图。
[0023]附图标号:
[0024]1、2、2a?2c:发光模块
[0025]121:光源
[0026]122、21、21a ?21c:导光板[0027]123、211、211a ?211c:导光元件
[0028]22,23:发光单元
[0029]221、231:发光二极管
[0030]222、232:电路板
[0031]24:反射材料
[0032]3、3a?3c、9:显示装置
[0033]A、B:光线出射区域
[0034]B1:底面
[0035]C、D、E、F:点
[0036]D1、D2:距离
[0037]1:入光面
[0038]LI ?L4:光线
[0039]L5、L6:直线
[0040]O:出光面
[0041]P:宽度
[0042]R:参考线
[0043]Rmax:最大粗糙度
[0044]S1、S2:侧面
[0045]T:显示面板
[0046]W:内壁
[0047]X、Y:方向
【具体实施方式】
[0048]以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种导光板、发光模块及显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
[0049]请参照图2Α、图2Β至图2C所示，其分别为本发明较佳实施例的一种显示装置3的立体示意图、侧视示意图及放大示意图。于此，图2Α、图2Β至图2C只是示意,并未显示真实的物件比例。
[0050]显示装置3具有一显示面板T以及一发光模块2。先说明的是，本发明的发光模块2除了应用于显示装置3的背光模块外，也可应用而成为一立体显示装置的一视差屏障(parallax barrier)元件或为一视差棱镜元件，或可应用而成为于一照明装置。
[0051]发光模块2与显不面板T相对而设,并包括一导光板21、多个导光兀件211及一发光单元。
[0052]导光板21可导引光线方向，并具有至少一入光面I及两相对的侧面。在本实施例中，如图2B所示，导光板21是具有两相对的侧面S1、S2。其中，导光板21 (light-guidingplate)是用以引导光线行进方向，并以透光材料制成，而透光材料例如可为丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚乙烯树脂或玻璃，并不加以限制。透光材料的折射率是大于周边物质(例如空气，折射率约为1)，具有特定角度的光线于导光板21与周边物质的交界可形成全反射效应，并可将由导光板21侧边入光的光线引导至中央部分，形成较为均匀分布的出光形式。另外，导光板21于平行侧面SI的方向来看，其剖面形状可例如为平板状或楔形。于此，是以平板状的导光板21为例。
[0053]两侧面S1、S2相对设置，于此，两侧面S1、S2是指导光板21的面积较大的表面，且侧面SI是为导光板21的下表面(也可称为底面)，而侧面S2是为导光板21的上表面(也可称为出光面)。其中，入光面I与二侧面S1、S2是正交设置。入光面I的数量是对应发光单元22的数量，并至少为一，也可为多个。另外，观察者一般是位于垂直侧面S2 (即俯视导光板21)的方向观察发光模块2。
[0054]该等导光元件211是至少设置于导光板21的该等侧面S1、S2的其中一个侧面，其中，可通过机械加工方式(例加切割)或化学加工方式(例如蚀刻)使侧面上具有该等导光元件211，并使用散射或反射等方式引导或改变光路径，以提供所需的出光形式。其中，该等导光元件211可位于导光板21中除入光面I之外的其他位置,例如导光板21除入光面I之外的所有侧面皆可设有导光元件211，甚至导光板21内部中间非表面的部分亦可设置导光兀件211。于此,如图2A、2B所不,该等导光兀件211是设置于导光板21的侧面SI (下表面)为例。其中，导光元件211由平行于入光面I的方向(或平行侧面SI的方向，即图2A的前侧)上观察实际上是可呈凹槽状或凸起状的微结构(microstructures)，且由垂直侧面S2观察(俯视)导光板21时，导光元件211实质上与入光面I是具有一夹角。在本实施例中，各导光元件211实际上是分别为朝向侧面S2凹陷的微结构，故其剖面的宽度相当小，同时由垂直侧面S2的方向观察(俯视)各导光元件211，如图2A所示，导光元件211实质上可具有一中心线，且该中心线为不平行一方向X及一方向Y的斜直线(方向Y可以是侧面SI短边或入光面I短边的方向；方向X是与方向Y实质上正交，并可以是侧面SI长边的方向)。其中，各导光元件211的中心线与方向Y或方向X可分别具有一夹角(锐角)，该夹角介于O至90度之间。因此，于俯视导光板21时，各导光元件211实质上可分别视为一斜直线。
[0055]在本实施例中，各导光元件211是分别为往左侧倾斜的斜直线，当然于其它的实施态样中，各导光元件211也可分别为往右侧倾斜的直线，或是部分往右、部分往右，或可为倾斜的曲线，本发明并不限制。另外，如图2B所示，由垂直该等导光元件211设置的侧面SI方向观察(即仰视)，各导光元件211短边的宽度是分别为一开口，开口具有一宽度P，且宽度P是可介于50微米与150微米之间。其中，任意两条导光元件211的间距是介于O与该等导光元件211设置的侧面SI的宽度之间，且任意两条导光元件211之间是不接触也不相通。
[0056]如图2C所不,各导光兀件211分别具有一粗糙表面。于此,是各导光兀件211的一内壁W为粗糙表面。另外，由平行入光面I的方向观察(即前视)，各导光元件211的剖面形状实质上可分别为弧形、多边形(可包括三角形、正方形、长方形、梯形、正多边形)或不规则形。于此，各导光元件211的剖面形状是分别以弧形(半圆形)为例。其中，各导光元件211的剖面形状可为相同或不相同。在本实施例中，是以所有的导光元件211的剖面形状、两条导光元件211之间的间隔及其斜率均相同为例。
[0057]发光单兀22、23设置于导光板21的一入光面I。在本实施例中，是以两发光单兀22,23分别邻设于导光板21的相对二侧的入光面I为例。其中，发光单元22、23所发出的光线是分别由入光面I进入导光板21，且由与侧面SI相对的一侧面S2 (也可称为出光面)射出。发光单兀22、23可例如包括至少一发光二极管、至少一有机发光二极管(organiclight-emitting diode, OLED)、至少一冷阴极突光灯管(cold cathode fluorescentlamp, CCFL)、或至少一热阴极突光灯管(hot cathode fluorescent lamp, HCFL),以分别作为发光单元22、23中的光源。于此，发光单元22、23是分别以一发光二极管光条(LED lightbar)为例，且其分别具有多个发光二极管221、231并分别设置于一电路板222、232上。在其它的实施态样中，也可只设置一组发光单元22，并由导光板21的一侧的入光面I入射至导光板21。
[0058]反射材料24分别设置于该等导光元件211上，并可反射发光单元22、23所发出的光线。反射材料24可分别设置于该等导光元件211凹槽的内壁W或凸起结构的外壁上，或者可分别填满该等导光元件211的凹槽。于此，反射材料24是以分别填满该等导光元件211的凹槽为例。于此，反射材料24是以分别填满该等导光元件211的凹槽为例。在本实施例中，位于导光兀件211内的反射材料24可破坏光线L的全反射,并使光线L由导光板21的侧面S2射出(若反射材料24位于凸起的外壁上，则反射材料24可阻挡光线的行进，使光线L由侧面反射后再利用)。其中，反射材料24可包括氧化物，并例如可为白色的二氧化硅(Si02)、二氧化钛(TiO2)或其它高反射率的物质。值得一提的是，导光元件211可选择不具有反射材料24，仅依靠散射效应导引光线L由其中一个侧面射出，就可造成射出的光线为亮暗交错排列的形式。
[0059]以下请同时参照图2C及图2D所示，以说明本发明导光元件211具有粗糙表面的内壁W的最大粗糙度(Rmax)的定义。其中，图2D是为图2C中，将导光元件211的内壁W以一虚拟方式拉伸而显示于一平面的示意图(即将图2C的点C与点D之间延伸于一平面，以将内壁W的粗糙表面显示于平面上)。另外，图2D只是为了说明最大粗糙度(Rmax)的定义，并没有实际反应导光元件211的内壁W的形状。
[0060]在本发明中，导光元件211内壁W的粗糙表面的最大粗糙度(Rmax)大于O微米，且小于或等于20微米。于此，最大粗糙度(Rmax)的定义是自点C及点D的距离内，于粗糙表面的曲线的一最高点(即点E)与一最低点(即点F)分别画出一条与一参考线R (参考线R为粗糙表面的曲线高度的平均线)平行的直线L5、L6时，该等直线L5、L6的间距即为最大粗糙度Rmax。换言之，最大粗糙度Rmax就是量测点C及点D的距离内，沿垂直参考线R的方向的最高点E与最低点F之间的距離，亦即最大粗糙度Rmax = Dl + D2。具体而言，本实施例的内壁W的粗糙表面的最高点E与参考线R的垂直距离Dl是可等于10微米，而粗糙表面的最低点F与参考线R的垂直距离D2是可等于10微米(即分别介于±10微米之间)。不过，于其它的实施态样中，最高点E及最低点F与参考线R的垂直距离D1、D2也可分别小于10微米。
[0061]因此，当发光单元22、23所发出的光线L由入光面I入射至导光板21之后，可于导光板21内进行全反射时，且由于各导光元件211的内壁W是为粗糙表面，而粗糙表面的最大粗糙度(Rmax)是小于或等于20微米。藉此，当光线由发光模块2的导光板21的侧面S2射向显示面板T时，通过多个导光元件211的设置，可于侧面S2形成亮暗交错排列的形式，且通过各导光元件211的粗糙表面，可使反射出的光线呈现均匀出光的光线出射区域B(即图2C的光线L3与光线L4之间的出射光所形成的区域)，不仅可改变出光光形而使各导光元件211反射出的光线呈现均匀出光的状况，更可使整体发光模块2及显示装置3具有均匀的出光，以提升显示品质。[0062]另外，请参照图3A所示，其为本发明另一实施态样的显示装置3a的侧视示意图。
[0063]与显示装置3主要的不同在于，在本实施态样的显示装置3a中，导光板21a上的该等导光元件211a是分别为不规则形，并为位于侧面S2上(导光板21a的上表面)的凹槽，且反射材料24位于凹槽内。
[0064]另外，请参照图3B所示，其为本发明又一实施态样的显示装置3b的侧视示意图。
[0065]与显示装置3主要的不同在于，在本实施态样的显示装置3b中，导光板21b上的该等导光元件211b是设置于侧面SI上(导光板21b的下表面)的凸起的微结构，且反射材料24是设置于凸起微结构的外壁上。
[0066]另外，请参照图3C所示，其为本发明又一实施态样的显示装置3c的侧视示意图。
[0067]与显示装置3b主要的不同在于，在本实施态样的显示装置3c中，导光板21c上的该等导光元件211c是设置于侧面S2上(导光板21c的上表面)的凸起的微结构，且反射材料24是设置于凸起微结构的外壁上。
[0068]此外，发光装置3a?3c的其它技术特征可参照图2B的显示装置3，于此不再赘述。
[0069]综上所述，因依据本发明的导光板、发光模块及显示装置中，多个导光元件是设置于导光板的该等侧面其中之一，各导光元件分别具有一粗糙表面，粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米。藉此，当光线由发光模块的导光板的侧面射向显示面板时，通过多个导光元件的设置，可于侧面形成亮暗交错排列的形式，且通过各导光元件的粗糙表面，可使反射出的光线呈现均匀出光的状况，进而可使整体发光模块、显示装置具有均匀的出光。因此，本发明的导光板、发光模块及显示装置可改变出光光形而具有均匀的出光，以提升显示品质。
[0070]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。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，均应包括于权利要求中。
【权利要求】
1.一种发光模块，其特征在于，所述发光模块包括: 一导光板，其可导引光线的方向，并具有至少一入光面与两相对的侧面； 多个导光元件，其是设置于所述导光板的所述多个侧面其中之一，各所述导光元件分别具有一粗糙表面，所述粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米；以及 一发光单元，其是设置于所述导光板的所述入光面， 其中，所述发光单元所发出的光线进入所述导光板后，通过所述导光板及所述多个导光元件的导引，可将光线以亮暗交错排列的形式由所述导光板的所述多个侧面的其中之一导出。
2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，任意两相邻导光元件的间距是介于O与所述多个导光元件设置的所述侧面的宽度之间。
3.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，各所述导光元件的中心线相对于所述多个导光元件设置的所述侧面的短边具有一夹角，所述夹角是大于O度且小于或等于90度。
4.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，由平行所述入光面方向观察，各所述导光元件的剖面形状是为凹槽状或为凸起状。
5.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，所述多个导光件上分别设置一反射材料。
6.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，各导光元件的剖面形状实质为弧形、多边形或不规则形。`
7.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，由垂直所述多个导光元件设置的所述侧面方向观察，各所述导光元件短边的宽度是介于50微米与150微米之间。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括: 一显示面板；以及 一发光模块，与所述显不面板相对而设，并包括一导光板、多个导光兀件及一发光单元，所述导光板可导引光线方向，并具有至少一入光面及两相对的侧面，所述多个导光元件设置于所述导光板的所述多个侧面其中之一，各所述导光元件分别具有一粗糙表面，所述粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米，所述发光单元是设置于所述导光板的所述入光面，其中所述发光单元所发出的光线进入所述导光板后，通过所述导光板及所述多个导光元件的导引，可将光线以亮暗交错排列的形式由所述导光板的所述多个侧面的其中之一导出。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，任意两相邻导光元件的间距是介于O与所述多个导光元件设置的所述侧面的宽度之间。
10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，各所述导光元件的中心线相对于所述多个导光元件设置的所述侧面的短边具有一夹角，所述夹角是大于O度且小于或等于90度。
11.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，由平行所述入光面方向观察，各所述导光元件的剖面形状是为凹槽状或为凸起状。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述多个导光件上分别设置一反射材料。
13.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，各导光元件的剖面形状实质为弧形、多边形或不规则形。
14.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，由垂直所述多个导光元件设置的所述侧面方向观察，各所述导光元件短边的宽度是介于50微米与150微米之间。
15.—种导光板,其特征在于,所述导光板包括: 至少一入光面； 两相对的侧面；以及 多个导光元件，其是设置于所述导光板的所述多个侧面其中之一，各所述导光元件分别具有一粗糙表面，所述粗糙表面的一最大粗糙度是大于O微米，且小于或等于20微米。
16.如权利要求15所述的导光板，其特征在于，任意两相邻导光元件的间距是介于O与所述多个导光元件设置的所述侧面的宽度之间。
17.如权利要求15所述的导光板，其特征在于，各所述导光元件的中心线相对于所述多个导光元件设置的所述侧面的短边具有一夹角，所述夹角是大于O度且小于或等于90度。
18.如权利要求15所述的导光板，其特征在于，由平行所述入光面方向观察，各所述导光元件的剖面形状是为凹槽状或为凸起状。
19.如权利要求15所述的导光板，其特征在于，所述多个导光元件上分别设置一反射材料。
20.如权利要求15所述的导光板，其特征在于，由垂直所述多个导光元件设置的所述侧面方向观察，各所述导光元件短边的宽度是介于50微米与150微米之间。
【文档编号】G02B6/00GK103727454SQ201210393674
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2012年10月16日
【发明者】杨仁智, 潘政晟, 黄大晋, 康宙煜, 朱谱錞 申请人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美电子股份有限公司