导光材、背光模块的制作方法

本发明涉及一种导光组件及其应用，特别是涉及一种导光材、背光模块。

背景技术：

一般背光模块主要包括光源以及导光板，且光源所产生的光线直接进入导光板。然而，当光源所产生的光线进入导光板后，较短波长的光线(例如蓝光)容易被导光板吸收。而且，随着光线在导光板传播的距离增加，光线中较短波长光线从导光板的出光面射出的量就越少，如此将造成导光板的出光面较远离光源的部分产生较长波长的光线(例如黄光)的色偏现象。

技术实现要素：

因此，本发明目的之一是提供一种导光材及背光模块，其可改善背光模块的色偏问题。

根据本发明上述目的，提出一种导光材。此导光材包括基材以及第一微结构层。基材具有第一主表面。第一微结构层设置在第一主表面上。其中，基材对第一光波长的折射率大于第一微结构层对第一光波长的折射率，且基材对第二光波长的折射率小于第一微结构层对第二光波长的折射率。而且，第一光波长小于第二光波长。

根据本发明一实施例，上述第一光波长小于或等于500nm，第二光波长大于500nm。

根据本发明另一实施例，上述第一光波长的范围在400nm至500nm之间，包含端点值400nm与500nm，且第二光波长的范围在500nm至700nm之间，包含端点值700nm，不包含端点值500nm。

根据本发明又一实施例，上述基材对第一光波长的折射率与第一微结构层对第一光波长的折射率的差值的绝对值小于或等于0.5。

根据本发明再一实施例，上述基材对第二光波长的折射率与第一微结构层对第二光波长的折射率的差值的绝对值小于或等于0.5。

根据本发明再一实施例，上述基材还包括连接第一主表面的入光面。第一微结构层包括复数个第一微结构。相邻的第一微结构之间具有间距，且这些间距随着第一微结构与入光面距离增加而减少。

根据本发明再一实施例，上述第一微结构为点状结构。

根据本发明再一实施例，上述基材还包括连接第一主表面的入光面。第一微结构为条状结构，且这些条状结构的延伸方向平行于入光面。

根据本发明再一实施例，上述基材还包括连接第一主表面的入光面。上述第一微结构层包括复数个第一微结构，且这些第一微结构的尺寸随着第一微结构与入光面距离增加而增加。

根据本发明再一实施例，上述第一微结构为点状结构。

根据本发明再一实施例，上述基材还包括连接第一主表面的入光面。上述第一微结构为条状结构，且这些条状结构的延伸方向平行于入光面。

根据本发明再一实施例，上述导光材还包括第二微结构层。第二微结构层设置在基材的第二主表面上。第二主表面与第一主表面相对。其中，基材对第一光波长的折射率大于第二 微结构层对第一光波长的折射率，且基材对第二光波长的折射率小于第二微结构层对第二光波长的折射率。

根据本发明再一实施例，上述第二微结构层包括复数个点状结构。

根据本发明再一实施例，上述基材还包括连接第一主表面以及第二主表面的入光面。第二微结构层包括复数个第二微结构，且这些第二微结构为条状结构。这些条状结构的延伸方向垂直于入光面。

根据本发明上述目的，另提出一种背光模块。此背光模块包括上述导光材以及光源。光源用来提供光线至导光材中。

根据本发明上述目的，另提出一种显示设备。此显示设备包括前述背光模块以及显示面板。显示面板位于背光模块的导光材的前方。

由上述可知，本发明导光材主要包括不同材料的基材及微结构层，且基材与微结构层对于不同波长具有不同的折射率。藉此，可增加较短波长的光线的行进距离，以及减少较长波长的光线的行进距离，以达到平衡与调和整体背光模块的出光颜色的目的，进而解决色偏的问题。

附图说明

为了更完整了解实施例及其优点，现参照附图进行下列描述，其中：

图1是示出根据本发明第一实施方式的一种背光模块的装置示意图；

图2是示出根据本发明第一实施方式的一种第一微结构层与基材的折射率与光波长的关系示意图；

图3是示出根据本发明第一实施方式的一种背光模块的光线行进路径示意图；

图4示出根据本发明第一实施方式的一种导光材的制作过程示意图；

图5A至图5E是分别示出根据本发明第一实施方式的不同排列方式的第一微结构示意图；

图6是示出根据本发明第二实施方式的一种背光模块的装置示意图；

图7是示出根据本发明第三实施方式的一种背光模块的装置示意图；

图8是示出根据本发明第三实施方式的一种第一微结构层、第二微结构层与基材的折射率与光波长的关系示意图；

图9是示出根据本发明第四实施方式的一种背光模块的装置示意图；

图10是示出根据本发明第五实施方式的一种背光模块的装置示意图；

图11是示出根据本发明第六实施方式的一种背光模块的装置示意图；以及

图12是示出根据本发明实施方式的一种显示设备的装置示意图。

具体实施方式

参照图1，其是示出根据本发明第一实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块100主要包括导光材120以及光源140。光源140主要用来提供光线至导光材120中，且导光材120可折射与反射光源140所提供的光线，并提升背光模块100的光学辉度，且可使背光模块100的出光色彩均匀。

另外说明的是，本发明的导光材120是采用跟光源140相同厚度或更小厚度的导光膜，以顺应薄形化背光模块的设计趋势。如果在照明灯具的技术领域没有如同背光模块的极度薄化 的要求，此时的导光材120就可以使用较大厚度的导光板，以射出成型等方式来制作成型。所以本发明中针对导光材120的叙述并不只限于膜材，其他板材、片材等，也属于本发明想要保护的范围。

继续参照图1，导光材120主要包括基材122以及设置在基材122上的第一微结构层124。基材122主要包括第一主表面122a、第二主表面122b以及入光面122c。其中，入光面122c连接第一主表面122a以及第二主表面122b，且第一主表面122a相对于第二主表面122b。在一些实施例中，第一主表面122a为导光材120的反射面，第二主表面122b为导光材120的出光面。在本实施例中，第一微结构层124设置在导光材120的第一主表面122a上。

同时参照图2和图3，其中图2是示出根据本发明第一实施方式的一种第一微结构层与基材的折射率与光波长的关系示意图，图3是示出根据本发明第一实施方式的一种背光模块的光线行进路径示意图。本实施例中，基材122的材料与第一微结构层124的材料不同。此外，如图2所示，图中的虚线A1代表基材折射率与光波长的关系线，而图中的三条实线A2、A3及A4代表第一微结构层折射率与光波长的关系线的三种不同实施形态。在本实施例中，基材122对于第一光波长的折射率大于第一微结构层124对第一光波长的折射率。基材122对第二光波长的折射率小于第一微结构层124对第二光波长的折射率。而且，第一光波长小于第二光波长。

在一些实施例中，如图2的A4实施形态所示，基材122对第一光波长的折射率与第一微结构层124对第一光波长的折射率的差值△n1的绝对值等于0.5。基材122对第二光波长的折射率与第一微结构层124对第二光波长的折射率的差值△n2的绝对值等于0.5。在其他实施形态中，例如A1、A2、A3，则△n1、△n2的绝对值小于0.5。

继续参照图2和图3所示，由于基材122对第一光波长的折射率大于第一微结构层124对第一光波长的折射率，故光源140所发出的光线中的第一波长光线L1在从基材122进入第一微结构层124的折射角θ1大于入射角θ2。因此，当第一波长光线L1进入第一微结构层124时，因为折射角变大而增加偏斜程度，可以在第一微结构层124中行进至较远的距离后，再进入基材122，再从基材122的第二主表面122b射出。另一方面，由于基材122对第二光波长的折射率小于第一微结构层124对第二光波长的折射率，故光源140所发出的光线中的第二波长光线L2在从基材122进入第一微结构层124的折射角θ3小于入射角θ4。因此，当第二波长光线L2进入第一微结构层124时，因为折射角变小而减少偏斜程度，因此在第一微结构层124中所行进的距离较第一波长光线L1短，然后再进入基材122，再从基材122的第二主表面122b射出。藉此，通过对不同波长而有不同折射率的基材122与第一微结构层124的设计，可控制第一波长光线L1及第二波长光线L2的折射角以及行进距离，以避免背光模块100产生色偏。

在实施例中，第一波长光线L1与第二波长光线L2可为互补色光，例如第一波长光线L1为蓝光，第二波长光线L2为黄光。在使用传统导光板而非使用本实施方式的导光材120的情况下，光源140所产生的光线在进入导光板后，较短波长的光线(例如蓝光)在导光板中传播时，随着传播距离增加，较短波长的光线被吸收的越多，而使导光板的出光面在远离光源140的部分看起来会偏向较长波长的光线颜色(例如黄光)。因此，通过本实施方式的导光材120的对不同波长而有不同折射率的基材122与第一微结构层124的设计，可同时增加较短波长的光线(例如蓝光)的行进距离以及减少较长波长的光线(例如黄光)的行进距离，以达到平衡与调和整体背光模块100的出光颜色的目的，藉此可解决色偏的问题。

在一些实施例中，第一光波长的范围在400～500nm之间，且包含端点值400nm与500nm。第二光波长的范围在500～700nm之间，包含端点值700nm，但不包含端点值500nm。

参照图4，其示出根据本发明第一实施方式的一种导光材的制作过程示意图。在本实施例中，导光材120的第一微结构层124藉由直接将UV胶(UV-cured acrylate resin)涂布于基材122的第一主表面122a上，再以紫外光照射而使UV胶经过固化(aged)所形成。也就是说，第一微结构层124可为涂层，其厚度相对于基材122是极薄，可以达到薄形化背光模块的设计需求。

另同时参照图1和图5A至图5E，其中图5A至图5E分别是示出根据本发明第一实施方式的不同排列方式的第一微结构示意图。在一些实施例中，第一微结构层124包括复数个第一微结构124a，且这些第一微结构124a为点状结构。在图5A所示实施例中，导光材120上的每一个第一微结构124a的尺寸均相同且排列而形成数个微结构列。其中，每一微结构列实质平行于导光材120的入光面122c的边缘。而且，在较靠近光源140的微结构列中，第一微结构124a的排列较疏，较远离光源140的微结构列中，第一微结构124a的排列较密。也就是说，微结构的排列密度可随着微结构列与光源140的距离增加而增加。此外，在第5A图所示实施例中，每一微结构列之间的距离相同。在其他实施例中，如图5B所示，第一微结构124a亦可为随机排列，且相邻的第一微结构124a之间具有间距，而这些间距随着第一微结构124a与光源140(或入光面122c)距离增加而减少。

在一些实施例中，第一微结构124a的尺寸可随着第一微结构124a与光源140(或入光面122c)距离增加而增加。在图5C所示实施例中，在较靠近光源140的微结构列中，第一微结 构124a的尺寸较小，而在较远离光源140的微结构列中，第一微结构124a的尺寸较大。在图5D所示实施例中，每一个第一微结构124a的尺寸皆相同，但每一微结构列之间的距离随着远离光源140而变小。另如图5E所示实施例中，每一个第一微结构124a的尺寸皆相同，且靠近光源140的微结构列沿着光源140所发出的光呈发散排列。藉此，通过不同配置方式的第一微结构124a，可使出光更均匀。

另参照图6，其是示出根据本发明第二实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块200大致上与前述背光模块100相同，差异仅在于背光模块200的导光材220具有不同的结构设计。如图6所示，导光材220包括基材222以及第一微结构层224。此第一微结构层224包括复数个第一微结构224a，且这些第一微结构224a为V形条状结构。如图6所示，在本实施例中，第一微结构224a的延伸方向平行于基材222的入光面222a的延伸方向，藉此可达到与前述第一微结构124a相同的效果，故在此不再赘述。

参照图7，其是示出根据本发明第三实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块300大致上与前述背光模块100相同，差异仅在于背光模块300的导光材320具有不同的结构设计。如图7所示，导光材320包括基材322、第一微结构层324以及第二微结构层326。同样地，基材322具有第一主表面322a、第二主表面322b以及入光面322c。第一主表面322a与第二主表面322b相对，且入光面322c连接第一主表面322a和第二主表面322b。而且，第一微结构层324与第二微结构层326分别设置在第一主表面322a及第二主表面322b上。

同时参照图7和图8，其中图8是示出根据本发明第三实施方式的一种第一微结构层、第二微结构层与基材的折射率与光波长的关系示意图。在图7所示实施例中，基材322的材料分别与第一微结构层324与第二微结构层326的材料不同。在一些实 施例中，第一微结构层324与第二微结构层326的材料可为相同或不相同。而且，如图8所示，图中的虚线A5代表基材折射率与光波长的关系线，图中的实线A6代表第一微结构层折射率与光波长的关系线，而图中的三条一点链线A7、A8及A9代表第二微结构层折射率与光波长的关系线的三种不同实施形态。由图8可知，基材322对第一光波长的折射率大于第一微结构层324和第二微结构层326对第一光波长的折射率。基材322对第二光波长的折射率小于第一微结构层324和第二微结构层326对第二光波长的折射率。其中，第一光波长小于第二光波长。藉此，通过本实施方式的导光材320的对不同波长而有不同折射率的基材322、第一微结构层324与第二微结构层326的设计，可同时增加较短波长的光线(例如第一波长光线L3)的行进距离以及减少较长波长的光线(例如第二波长光线L4)的行进距离。也就是说，图7所示的第三实施例相较于图1所示的第一实施例多了第二微结构层326，其可增加较短波长的光线的折射角，而增加其行径距离，同样可达到平衡与调和整体背光模块300的出光颜色的目的，以解决色偏的问题。

在一些实施例中，如图8所示，第二微结构层326的折射率与光波长的关系线A7恰恰介于基材322的折射率与光波长的关系线A5与第一微结构层324的折射率与光波长的关系线A6之间。在其他实施形态中，例如第二微结构层326的折射率与光波长的关系线A8、A9则位于基材322的折射率与光波长的关系线A5与第一微结构层324的折射率与光波长的关系线A6之间的以外的范围。

如图7所示，在本实施例中，第一微结构层324包括复数个第一微结构324a，第二微结构层326包括复数个第二微结构326a。在本实施例中，第一微结构324a与第二微结构326a均为点状结构，且其排列方式与效果均与图5A至图5E的实施例相同，在此不再赘述。

另参照图9，其是示出根据本发明第四实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块400大致上与前述背光模块300相同，差异仅在于背光模块400的导光材420具有不同的结构设计。如图9所示，导光材420同样包括基材422、第一微结构层424以及第二微结构层426。此第一微结构层424包括复数个第一微结构424a，且这些第一微结构424a为条状结构。第二微结构层426包括复数个第二微结构426a。如图9所示，在本实施例中，第一微结构424a的延伸方向平行于基材422的入光面422a的延伸方向，且第二微结构426a的延伸方向垂直于基材422的入光面422a的延伸方向，藉此改善出光不均匀的问题。

另参照图10，其是示出根据本发明第五实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块600大致上与前述背光模块400相同，差异仅在于背光模块600的导光材620具有不同的结构设计。如图10所示，导光材620同样包括基材622、第一微结构层624以及第二微结构层626。此第一微结构层624包括复数个第一微结构624a，且这些第一微结构624a为点状结构，且其排列方式与效果均与图5A至图5E的实施例相同，于此不再赘述。第二微结构层626包括复数个第二微结构626a，且这些第二微结构626a为条状结构。如图10所示，本实施例中的第二微结构626a的延伸方向垂直于基材622的入光面622a的延伸方向，藉此可改善出光不均匀的问题。

参照图11，其是示出根据本发明第六实施方式的一种背光模块的装置示意图。本实施方式的背光模块500大致上与图1所示的背光模块100相同，差异仅在于背光模块500还包括反射片510、下扩散片520、下棱镜片530、上棱镜片540及上扩散片550。反射片510设置在导光材120的下方，下扩散片520、下棱镜片530、上棱镜片540及上扩散片550则依次设置在导光材120的上方，藉此可使背光模块500产生较佳的光学效果。

参照图12，其是示出根据本发明的实施方式的一种显示设备的装置示意图。本实施方式的显示设备700包括图11所示背光模块500以及显示面板710。如图12所示，显示面板710设置在背光模块500的前方。光源140所产生的光线进入导光材120后，可依次经由导光材120、下扩散片520、下棱镜片530、上棱镜片540及上扩散片550出光而射入显示面板710中，并可达到与前述相同的目的。

由上述本发明实施方式可知，本发明的导光材主要包括不同材料的基材及微结构层，且基材与微结构层对于不同波长具有不同的折射率。藉此，可增加较短波长的光线的行进距离，以及减少较长波长的光线的行进距离，以达到平衡与调和整体背光模块的出光颜色的目的，进而解决色偏的问题。

虽然本发明已经以实施方式揭露如上，然而该实施方式并非用来限定本发明，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内应当可以作各种更改和润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。

符号说明

100 背光模块

120 导光材

122 基材

122a 第一主表面

122b 第二主表面

122c 入光面

124 第一微结构层

124a 第一微结构

140 光源

200 背光模块

220 导光材

222 基材

222a 入光面

224 第一微结构层

224a 第一微结构

300 背光模块

320 导光材

322 基材

322a 第一主表面

322b 第二主表面

322c 入光面

324 第一微结构层

324a 第一微结构

326 第二微结构层

326a 第二微结构

400 背光模块

422 基材

424 第一微结构层

424a 第一微结构

426 第二微结构层

426a 第二微结构

500 背光模块

510 反射片

520 下扩散片

530 下棱镜片

540 上棱镜片

550 上扩散片

600 背光模块

620 导光材

622 基材

622a 入光面

624 第一微结构层

624a 第一微结构

626 第二微结构层

626a 第二微结构

700 显示设备

710 显示面板

A1 基材折射率与光波长之关系线

A2 第一微结构层折射率与光波长之关系线

A3 第一微结构层折射率与光波长之关系线

A4 第一微结构层折射率与光波长之关系线

A5 基材折射率与光波长之关系线

A6 第一微结构层折射率与光波长之关系线

A7 第二微结构层折射率与光波长之关系线

A8 第二微结构层折射率与光波长之关系线

A9 第二微结构层折射率与光波长之关系线

L1 第一波长光线

L2 第二波长光线

L3 第一波长光线

L4 第二波长光线

θ1 折射角

θ2 入射角

θ3 折射角

θ4 入射角