导光板、背光模块及显示装置制造方法
【专利摘要】一种导光板、背光模块及显示装置，该导光板包括一导光本体、一第一导光单元及一第二导光单元。导光本体具有相对的第一、二表面、及连接于第一、二表面之间的入光面。第一导光单元包括形成在第一表面上的多个第一导光结构及多个第二导光结构，且多个第一导光结构及多个第二导光结构彼此平行排列。每个第二导光结构包括多个连接于两个相邻的第一导光结构之间的第一导光体，且多个第一导光体的排列密度朝远离入光面的方向逐渐增加。第二导光单元包括多个形成在第二表面上的第三导光结构，且多个第三导光结构彼此平行排列。
【专利说明】导光板、背光模块及显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导光板、背光模块及显示装置，尤指一种采用多维度结构设计的导光板、及使用所述导光板的背光模块及显示装置。
【背景技术】
[0002]液晶显示器(IXD)的显示器面板本身不具有发光特性，必须依赖背光模块(Backlight module)所提供的光源来达到显示的功能。背光模块所提供的亮度、效率及演色性高低，会影响到显示器的特性表现，故目前均以研发具有高亮度、高品质的背光模块为
发展重心。
[0003]—般来说,背光模块主要由光源、导光板、反射板、扩散板与棱镜板组成。光源可设置于导光板一侧或两个相对侧并将光束发射至导光板。导光板的作用在于引导光束传输方向，使光束由导光板的出光面均匀出射。在现有技术中，美国专利US5，838，403号披露一种使用导光板的背光模块，其中光线可以利用位于导光板底部的导光微结构来提高光学效能。然而，上述位于导光板底部的导光微结构属于一维度结构设计，其所能够提升的结构性能与光学效能仍显不足。
【发明内容】
[0004]本发明其中一实施例在于提供一种采用多维度结构设计的导光板，其可有效提升整体的结构性能与光学效能。本发明另外一实施例在于提供一种使用所述导光板的背光模块及显示装置。
[0005]本发明其中一实施例所提供的一种导光板，其包括:一导光本体、一第一导光单元及一第二导光单元。所述导光本体具有一第一表面、一相对于所述第一表面的第二表面、及一连接于所述第一表面与所述第二表面之间的入光面。所述第一导光单元包括形成在所述第一表面上的多个第一导光结构及多个第二导光结构，其中所述多个第一导光结构及所述多个第二导光结构彼此平行排列，每一个所述第二导光结构包括多个彼此分离且连接于两个相邻的所述第一导光结构之间的第一导光体，且多个所述第一导光体的排列密度朝远离所述入光面的方向逐渐增加。所述第二导光单元包括多个形成在所述第二表面上的第三导光结构，其中所述多个第三导光结构彼此平行排列。
[0006]本发明另外一实施例所提供的一种背光模块，其包括:本发明其中一实施例所提供的所述导光板及一发光结构，其中所述发光结构邻近所述入光面，并且所述发光结构所产生的投射光束从所述入光面进入所述导光本体内。
[0007]本发明再一实施例所提供的一种显示装置，其包括:本发明另外一实施例所提供的一种背光模块及一显示面板，其中所述显示面板设置于所述导光板的上方，并且所述发光结构所产生的所述投射光束通过所述导光板以形成一投向显示面板的面光源。
[0008]本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的导光板，以及使用所述导光板的背光模块与显示装置，皆可通过“具有多个所述第一导光结构与多个所述第二导光结构的所述第一导光单元”及“具有多个所述第三导光结构的所述第二导光单元”的多维度结构设计，使得本发明不仅可以增加承载光学膜片(图未示)的强度，而且还可以因减少不必要的光学损耗(光漫射所产生的损耗)而有效提升光学辉度(亮度)，并且也可有效减少光干涉条纹等不良现象(例如牛顿环等)，进而使得本发明的整体结构性能与光学效能皆能有效提升。
[0009]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明导光板的其中一角度的立体示意图。
[0011]图2为本发明导光板的另外一角度的立体示意图。
[0012]图3为图2中A部分的放大示意图。
[0013]图4A为图3的上视示意图。
[0014]图4B为图3的侧视示意图。
[0015]图4C为图3的4C-4C割面线的剖面示意图。
[0016]图4D为图4C中A部分的放大示意图。
[0017]图5为图1中A部分的放大示意图。
[0018]图6A为图5的上视示意图。
[0019]图6B为图5的侧视示意图。
[0020]图7为图1中A部分的放大示意图。
[0021]图8A为图7的上视示意图。
[0022]图8B为图7的侧视示意图。
[0023]图8C为图7的8C-8C割面线的剖面示意图。
[0024]图9为本发明背光模块与显示装置的结构示意图。
[0025]【主要元件符号说明】
[0026]导光板P
[0027]导光本体I
[0028]第一表面100
[0029]第二表面101
[0030]入光面102
[0031]第一导光单元 2
[0032]第一导光结构21
[0033]第二导光结构22
[0034]第一导光体220
[0035]第一底面2200
[0036]第一连接面2201
[0037]第一倾斜面2202
[0038]第二倾斜面2203
[0039]间距dl 、d2、d3[0040]导圆角R
[0041]顶端夹角Θ
[0042]侧端夹角α1、α2
[0043]高度H
[0044]第二导光单元3
[0045]第三导光结构31
[0046]第四导光结构32
[0047]第二导光体320
[0048]第二底面3200
[0049]第二连接面3201
[0050]第三倾斜面3202
[0051]第四倾斜面3203
[0052]间距d4、d5
[0053]第一导圆角Rl
[0054]第二导圆角R2
[0055]第一顶端夹角Θ I
[0056]第二顶端夹角Θ 2
[0057]第一高度Hl
[0058]第二高度H2
[0059]发光结构B
[0060]显示面板D
[0061]投射光束LI
[0062]反射光束L2
【具体实施方式】
[0063]〔第一实施例〕
[0064] 请参阅图1与图2所示，其中图1为其中一观看角度的立体示意图，图2为另外一观看角度的立体示意图。配合上述图中可知，本发明第一实施例提供一种导光板P，其包括:一导光本体1、一第一导光单兀2及一第二导光单兀3,其中导光本体I具有一第一表面100、一相对于第一表面100的第二表面101、及一连接于第一表面100与第二表面101之间的入光面102。更进一步来说，依据不同的设计需求，第一表面100与第二表面101可分别为反射面与出光面，或者是颠倒过来，第一表面100与第二表面101可分别为出光面与反射面。另外，依据不同的设计需求，导光本体I可以是厚度相等的矩形板体，或者是厚度相异的楔形板体，其中楔形板体的厚度会朝远离出光面102的方向逐渐减小。需要说明的是，本发明图式中皆以厚度相等的矩形板体为例子来作说明，但此例子并非用来限定本发明。
[0065]再者，导光本体1、第一导光单兀2及第二导光单兀3会以一体成型的方式结合在一起，以使得所制作出来的导光板P形成单一构件。关于一体成型的制作方式，可以包括压模成型或射出成型等方式，然而本发明不以此为限。以压模成型的方式来说，可以先将光学塑料(例如压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等材料)通过高温高压的方式注塑于导光板精密模具内(图未示)，等待冷却固化后，再将透明光学导光板取出来。以射出成型的方式来说，可以配合使用精密射出成型的光学导光板模具，其基本上含有三个面，均是具有经过超精密加工技术后而产生抛光镜面效果的微结构形状。
[0066]请参阅图2、图3、及图4A至图4D所示，其中图3为图2中A部分的放大示意图，图4A为图3的上视示意图，图4B为图3的侧视示意图，图4C为图3的4C-4C割面线的剖面示意图，图4D为图4C中A部分的放大示意图。配合图2与图3所示,第一导光单元2包括形成在第一表面100上的多个第一导光结构21及多个第二导光结构22，其中多个第一导光结构21及多个第二导光结构22彼此平行排列。
[0067]更进一步来说，关于第一导光结构21，如下所述:
[0068]首先，配合图3与图4B所示，多个第一导光结构21彼此平行排列，而且由图4B来看，多个第一导光结构21的侧面可以呈现非连续的锯齿状，当然依据不同的设计需求，多个第一导光结构21也可以形成连续的锯齿状。
[0069]再者，配合图3与图4B所示，每一个第一导光结构21可以为一顶端呈现导圆角R的三角柱体，其中导圆角R的半径大约可小于等于2毫米(R = 2mm),并且第一导光结构21的顶端所呈现的顶端夹角Θ约可小于等于175度(Θ ^ 175° )。当然，依据不同的设计需求，每一个第一导光结构21也可为一顶端呈现锐角的三角柱体(图未示)，其中此三角柱体的锐角也是约可小于等于175度；或者，每一个第一导光结构21也可为一顶端呈现平面的梯形柱体(图未示)，而此梯形柱体的顶端宽度小于底端宽度(也即呈现上窄下宽的梯形柱体)。然而，本发明所使用的第一导光结构21不以上述实施例所举的例子为限。
[0070]更进一步来说，关于第二导光结构22，如下所述:
[0071]首先，配合图2、图3、图4A及图4C所示，每一个第二导光结构22包括多个彼此分离且连接于两个相邻的第一导光结构21之间的第一导光体220，其中每一个第一导光体220的形状与大小皆相同，并且每一个第二导光结构22的多个第一导光体220的排列密度可以朝远离入光面102的方向逐渐增加。换言之，从图4A与图4C来看，每一个第二导光结构22中的每两个相邻的第一导光体220之间的间距(dl、d2、d3)可以朝远离入光面102的方向逐渐变小(也即dl>d2>d3)，也即第一导光体220的排列随着愈远离入光面102而愈密集。通过第一导光体220由疏至密的变化趋势，可有效提升光学均匀性。
[0072]此外，配合图3、图4A、图4B及图4C所示，每一个第一导光体220具有一第一底面2200、两个第一连接面2201、一第一倾斜面2202及一第二倾斜面2203。其中，使用位于第一导光体220底面的假想线(如图4C所不)来不意第一底面2200,由于第一底面2200会完全紧附在第一表面100上，所以第一底面2200与第一表面100自然会形成共平面的状态。两个第一连接面2201皆从第一底面2200向外倾斜延伸，以分别连接于两个相邻的第一导光结构21。换言之,第一连接面2201会完全紧附在第一导光结构21的外表面上，以使得第一连接面2201与第一导光结构21的外表面自然会形成共平面的状态。第一倾斜面2202及第二倾斜面2203皆从第一底面2200向外倾斜延伸且交会在第一底面2200上方。
[0073]再者，配合图4A、图4C及图4D所示，每一个第一导光体220的第一倾斜面2202的面积小于第二倾斜面2203的面积，并且第一倾斜面2202比第二倾斜面2203更接近入光面102。换言之， 如图4C所示，剖面后所显示长度较短的第一倾斜面2202比剖面后所显示长度较长的第二倾斜面2203更接近入光面102。另外，配合图4C与图4D所示，第一倾斜面2202相对于第一底面2200所形成的侧端夹角α I大约可介于55±35度之间，第二倾斜面2203相对于第一底面2200所形成的侧端夹角ci2大约可介于35±35度之间，并且每一个第一导光体220的第一倾斜面2202与第二倾斜面2203在第一底面2200上方的交会处相距第一底面2200所形成的高度H大约可介于0.50005±0.49995mm之间。此外，配合图3与图4A所示，每一个第一倾斜面2202及第二倾斜面2203呈现上宽下窄的倒梯形状，因此每一个第一倾斜面2202及第二倾斜面2203的顶端宽度会大于底端宽度。
[0074]请参阅图1、图5、及图6A至图6B所示,其中图5为图1中A部分的放大示意图，图6A为图5的上视示意图，图6B为图5的侧视示意图。配合图1与图5所示，第二导光单兀3包括多个形成在第二表面101上的多个第三导光结构31,其中多个第三导光结构31彼此平行排列。
[0075]更进一步来说，关于第三导光结构31，如下所述:
[0076]首先，配合图5与图6B所示，多个第三导光结构31彼此平行排列，而且由图6B来看，多个第三导光结构31的侧面呈现非连续的锯齿状，当然依据不同的设计需求，多个第三导光结构31也可以形成连续的锯齿状。另外，如图6B所示，每两个相邻的第三导光结构31的顶端相距第二表面101的高度分别为相异的第一高度Hl与第二高度H2，并且具有第一高度Hl的多个第三导光结构31与具有第二高度H2的多个第三导光结构31形成相互间隔排列，因此多个第三导光结构31可为间隔性上下起伏排列。另一方面，配合图5及图6B所示，多个第三导光结构31呈等间距排列。换言之，从图6B来看，每两个相邻的第三导光结构31之间皆具有相同的间距d4。当然，依据不同的设计需求，每两个相邻的第三导光结构31之间可具有不同的间距。
[0077]再者，如图5与图6B所示，每一个第三导光结构31可以为一顶端呈现第一导圆角Rl的三角柱体，其中第一导圆角Rl的半径大约可小于等于2毫米(R1 ^ 2mm)，并且具有第一高度Hl的第三导光结构31的顶端所呈现的第一顶端夹角Θ I大约可小于等于175度(0I = 175° )。另外,每一个具有第二高度H2的第三导光结构31可以为一顶端呈现第二导圆角R2的三角柱体，其中第二导圆角R2的半径大约可小于等于2毫米(R2 ^ 2mm),并且具有第二高度H2的第三导光结构31的顶端所呈现的第二顶端夹角Θ 2大约可小于等于175度(Θ2= 175° )。当然，依据不同的设计需求，每一个第三导光结构31也可为一顶端呈现锐角的三角柱体(图未示)，此三角柱体的锐角也是约可小于等于175度；或者，每一个第三导光结构31也可为一顶端呈现平面的梯形柱体(图未示)，而此梯形柱体的顶端宽度小于底端宽度(也即呈现上窄下宽的梯形柱体)。因此，本发明所使用的第三导光结构31不以上述实施例所举的例子为限。
[0078]此外，请参阅图1、图7、及图8A至图8C所示，其中图7为图1中A部分的放大示意图，图8A为图7的上视示意图，图8B为图7的侧视示意图，图8C为图7的8C-8C割面线的剖面示意图。配合图1与图7所示，除了多个第三导光结构31之外，第二导光单元3另可包括多个形成在第二表面101上的多个第四导光结构32，其中多个第四导光结构32彼此平行排列。
[0079]更进一步来说，关于第四导光结构32，如下所述:
[0080]首先，配合图7、图8A及图8C所示，每一个第四导光结构32包括多个彼此分离且连接于两个相邻的 第三导光结构31之间的第二导光体320，并且每一个第四导光结构32的多个第二导光体320呈等间距排列。换言之，从图8A与图SC来看，每一个第四导光结构32中每两个相邻的第二导光体320之间皆具有相同的间距d5。当然，依据不同的设计需求，每一个第四导光结构32中的每两个相邻的第二导光体320之间可具有不同的间距。
[0081]此外，配合图7、图8A、图8B及图8C所示，每一个第二导光体320具有一第二底面3200、两个第二连接面3201、一第三倾斜面3202及一第四倾斜面3203。其中，使用位于第二导光体320底面的假想线(如图8C所示)来示意第二底面3200，由于第二底面3200会完全紧附在第二表面101上，所以第二底面3200与第二表面101自然会形成共平面的状态。两个第二连接面3201皆从第二底面3200向外倾斜延伸，以分别连接于两个相邻的第三导光结构31。换言之，第二连接面3201会完全紧附在第三导光结构31的外表面上，以使得第二连接面3201与第三导光结构31的外表面自然会形成共平面的状态。第三倾斜面3202与第四倾斜面3203从第二底面3200向外倾斜延伸且交会在第二底面3200上方。
[0082]再者，配合图8A与图SC所示，每一个第二导光体320的第三倾斜面3202与第四倾斜面3203的面积相同。第三倾斜面3202及第四倾斜面3203呈现上宽下窄的倒梯形状，因此第三倾斜面3202及第四倾斜面3203的顶端宽度会大于底端宽度。当然，依据不同的设计需求，第三倾斜面3202及第四倾斜面3203也可呈现倒三角形状(图未示)，且每一个第二导光体320的第三倾斜面3202与第四倾斜面3203的面积可不相同。因此，本发明所使用的第四导光结构32不以上述实施例所举的例子为限。
[0083]综上所述，本发明导光板P可通过“第一导光单元2”与“第二导光单元3”的多维度结构设计，不仅可以增加承载光学膜片(图未示)的强度，而且还可以因减少不必要的光学损耗(光漫射所产生的损耗)而有效提升光学辉度(亮度)，并且也可有效减少光干涉条纹等不良现象(例如牛顿环等)，而使得本发明导光板P的整体结构性能与光学效能皆能有效提升。
[0084]〔第二实施例〕
[0085]请参阅图9所不,本发明第二实施例提供一种背光模块,其包括:一导光板P及一发光结构B,其中发光结构B邻近入光面102,并且发光结构B所产生的投射光束LI可从入光面102进入导光本体I内。举例来说，当第一表面100与第二表面101分别为反射面与出光面时，从入光面102进入导光本体102内的投射光束LI可以通过第一导光单兀2的反射以形成反射光束L2，并且反射光束L2可以穿过第二导光单元3，以形成一向外投射而出的面光源。
[0086]〔第三实施例〕
[0087]请参阅图9所示，本发明第三实施例提供一种显示装置，其包括:一导光板P、一发光结构B及一显不面板D。其中，发光结构B邻近入光面102,并且发光结构B所产生的投射光束LI可从入光面102进入导光本体I内。另外，显示面板D设置于导光板P的上方，并且投射光束LI可通过导光板P以形成一投向显示面板D的面光源。举例来说，当第一表面100与第二表面101分别为反射面与出光面时，从入光面102进入导光本体102内的投射光束LI可以通过第一导光单元2的反射以形成反射光束L2，并且反射光束L2可以穿过第二导光单元3，以形成一投向显示面板D的面光源。
[0088]更进一步来说，本发明第一、二、三实施例中的导光板P皆可在反射面上直接成形或间接贴附一反射层(图未示)，以增加投射光束LI在导光本体102内的反射效果，其将有助于增加导光板P的整体出光效能。然而，本发明并非一定要使用反射层，其可由不同的设计需要来决定之。
[0089]〔实施例的可能效果〕
[0090]综上所述，本发明的导光板P，以及使用导光板P的背光模块与显示装置，皆可通过“具有多个第一导光结构21与多个第二导光结构22的第一导光单元2”及“具有多个第三导光结构31的第二导光单元3”的多维度结构设计，使得本发明不仅可以增加承载光学膜片(图未示)的强度，而且还可以减少不必要的光学损耗(光漫射所产生的损耗)而有效提升光学辉度(亮度)，并且也可有效减少光干涉条纹等不良现象(例如牛顿环等)，进而使得本发明的整体结构性能与光学效能皆能有效提升。
[0091]以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种导光板,其特征在于,包括: 一导光本体，所述导光本体具有一第一表面、一与所述第一表面相对的第二表面、及一连接于所述第一表面与所述第二表面之间的入光面； 一第一导光单元，所述第一导光单元包括形成在所述第一表面上的多个第一导光结构及多个第二导光结构，其中所述第一导光结构及所述第二导光结构彼此平行排列，每一个所述第二导光结构包括多个彼此分离且连接于两个相邻的所述第一导光结构之间的第一导光体，且多个所述第一导光体的排列密度朝远离所述入光面的方向逐渐增加；以及 一第二导光单元，所述第二导光单元包括多个形成在所述第二表面上的第三导光结构，其中所述第三导光结构彼此平行排列。
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，每一个所述第一导光体具有一与所述第一表面共平面的第一底面、两个从所述第一底面向外倾斜地延伸以分别连接于两个相邻的所述第一导光结构的第一连接面、及从所述第一底面向外倾斜地延伸且交会在所述第一底面的上方的一第一倾斜面及一第二倾斜面，其中所述第一倾斜面的面积小于所述第二倾斜面的面积，所述第一倾斜面比所述第二倾斜面更接近所述入光面。
3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第一倾斜面相对于所述第一底面所形成的夹角介于55±35度之间，所述第二倾斜面相对于所述第一底面所形成的夹角介于35±35度之间，且所述第一倾斜面与所述第二倾斜面在所述第一底面的上方的交会处与所述第一底面相距的高度介于0.50005±0.49995mm之间。
4.根据权利要求 1所述的导光板，其特征在于，每一个所述第一导光结构为一顶端呈锐角或导圆角的三角柱体或一顶端呈平面的梯形柱体。
5.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第二导光单元包括多个形成在所述第二表面上的第四导光结构，每一个所述第四导光结构包括多个彼此分离且连接于两个相邻的所述第三导光结构之间的第二导光体。
6.根据权利要求5所述的导光板,其特征在于,每一个所述第二导光体具有一与所述第二表面共平面的第二底面、两个从所述第二底面向外倾斜地延伸以分别连接于两个相邻的所述第三导光结构的第二连接面、及从所述第二底面向外倾斜地延伸且交会在所述第二底面的上方的一第三倾斜面及一第四倾斜面。
7.根据权利要求6所述的导光板，其特征在于，所述第三倾斜面与所述第四倾斜面呈上宽下窄的倒梯形状或倒三角形状。
8.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，每一个所述第三导光结构为一顶端呈锐角或导圆角的三角柱体或一顶端呈平面的梯形柱体。
9.一种背光模块，其特征在于，包括: 一导光板，所述导光板包括: 一导光本体，所述导光本体具有一第一表面、一与所述第一表面相对的第二表面、及一连接于所述第一表面与所述第二表面之间的入光面； 一第一导光单元，所述第一导光单元包括多个形成在所述第一表面上的第一导光结构及多个形成在所述第一表面上的第二导光结构，其中所述第一导光结构与所述第二导光结构彼此平行排列，每一个所述第二导光结构包括多个彼此分离且连接于两个相邻的所述第一导光结构之间的第一导光体，且多个所述第一导光体的排列密度朝远离所述入光面的方向逐渐增加；以及 一第二导光单元，所述第二导光单元包括多个形成在所述第二表面上的第三导光结构，其中所述第三导光结构彼此平行排列；以及 一发光结构，所述发光结构邻近所述入光面，其中所述发光结构所产生的投射光束从所述入光面进入所述导光本体内。
10.一种显示装置，其特征在于，包括: 一导光板，所述导光板包括: 一导光本体，所述导光本体具有一第一表面、一与所述第一表面相对的第二表面、及一连接于所述第一表面与所述第二表面之间的入光面； 一第一导光单元，所述第一导光单元包括多个形成在所述第一表面上的第一导光结构及多个形成在所述第一表面上的第二导光结构，其中所述第一导光结构与所述第二导光结构彼此平行排列，每一个所述第二导光结构包括多个彼此分离且连接于两个相邻的所述第一导光结构之间的第一导光体，且多个所述第一导光体的排列密度朝远离所述入光面的方向逐渐增加；以及 一第二导光单元，所述第二导光单元包括多个形成在所述第二表面上的第三导光结构，其中所述第三导光结构彼此平行排列； 一发光结构，所述发光结构邻近所述入光面，其中所述发光结构所产生的投射光束从所述入光面进入所 述导光本体内；以及 一显示面板，所述显示面板设置于所述导光板的上方，其中所述投射光束通过所述导光板以形成一投向显示面板的面光源。
【文档编号】G02F1/13357GK103901526SQ201210589568
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】廖明毅 申请人:群创光电股份有限公司