导光板、背光模组及显示装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2018年5月14日提交的、名称为“导光板、背光模组及显示装置”的pct专利申请pct/cn2018/086694的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

本发明涉及一种导光元件及其应用，且特别是涉及导光板、背光模组及显示装置。

背景技术：

导光板具有入光面、出光面以及反射面。光源所提供的光线从导光板的入光面进入导光板中，再从导光板的出光面射出。为了使得经过导光板内部的光线能够更均匀地混合，通常会在导光板的出光面或反射面设置微结构。

另请同时参照图1a及图1b，其中图1a是美国专利号us2015/0346414所揭露的微结构示意图，图1b是制作图1a所示微结构的模具加工方式示意图。图1a的微结构10主要包含第一光学面11、第二光学面12及侧部13，其中，第一光学面11与第二光学面12的其中一者面向导光板的入光面，另一者则背向导光板的入光面。通过此种微结构10的设计虽能够改变光线从导光板射出后的出光角度及光指向性，进而提高导光板的出光效率以及外观的均匀性，但是此种微结构10仍存在以下问题。

如图1b所示，在模具m1的加工过程中，由于刀具k1的下刀及出刀路径需保留一个斜度，因此制作出来的微结构10的侧部13形成斜坡结构。其中，侧部13结构本身并非面向或背向导光板的入光面，也就是没有位于光线的行进方向上，故对于引导光线离开导光板的帮助并不大，而且侧部13直接接合到导光板的光学面(平坦表面)上，这会更进一步破坏原先导光板的平坦表面的全反射效果，导致光线从侧部13与导光板的接合处泄漏出去。再者，当微结构10的第一光学面11或第二光学面12的倾斜角度不同时，所加工出来的侧部13的斜度和表面积也会有所不同，这使得微结构10整体的出光效果难以掌握。而且，此种加工方式所花费的加工时间也较长。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种导光板，其中导光板的微结构设计可避免漏光的问题，且可增加光的利用效率。

根据本发明的上述目的，提出一种导光板。此导光板包含本体、多个条状结构以及多个调光结构。本体包含入光面以及连接于入光面的光学面。条状结构设置在光学面上。调光结构设置在条状结构之间。其中，每一个调光结构包含第一光作用面以及连接于第一光作用面的第二光作用面。其中，第一光作用面朝向入光面，第二光作用面朝向本体与入光面相对的一侧，第一光作用面与第二光作用面为相异倾斜方向的斜面且形成非对称状，且第一光作用面相对于光学面具有第一夹角，第二光作用面相对于光学面具有第二夹角。第一夹角与第二夹角为锐角。

依据本发明的一实施例，上述的每一个调光结构的第一光作用面与第二光作用面的侧边连接于相邻的条状结构的表面。

依据本发明的一实施例，上述的每一个条状结构的延伸方向是垂直于入光面的延伸方向。

依据本发明的一实施例，上述的本体具有与入光面相对的反入光面。每一个条状结构的一端连接入光面，另一端连接反入光面。

依据本发明的一实施例，上述的第一夹角不同于第二夹角，且第一夹角大于第二夹角。

依据本发明的一实施例，上述的调光结构沿着条状结构连续设置或不连续设置。

依据本发明的一实施例，上述的调光结构沿着条状结构设置。调光结构的尺寸随着调光结构与入光面的距离的增加而增加。

依据本发明的一实施例，上述的调光结构沿着条状结构设置。调光结构之间的间距随着调光结构与入光面的距离的增加而减少。

依据本发明的一实施例，上述的每一个条状结构为凸出结构或凹陷结构。

依据本发明的一实施例，上述的光学面为出光面或反射面。

依据本发明的一实施例，上述的条状结构连续设置或不连续设置。

依据本发明的一实施例，上述的调光结构的第一光作用面与第二光作用面沿着垂直于入光面的方向连续排列。每一个调光结构的第一光作用面与第二光作用互相连接形成交界线，其中交界线平行于入光面。每一个调光结构的第一光作用面与第二光作用面各自具有端缘以及两个侧边，其中端缘平行于交界线，侧边不平行于交界线，且侧边连接于相邻的条状结构的表面。

依据本发明的一实施例，上述的调光结构的至少一部分叠合于相邻的条状结构上。

依据本发明的一实施例，上述的每一个调光结构还包含第一侧翼部与第二侧翼部。每一个调光结构的第一侧翼部与第二侧翼部分别位于交界线的相对两侧且叠合于相邻的条状结构上。

依据本发明的一实施例，上述的每一个条状结构的宽度从靠近入光面的一端到远离入光面的另一端逐渐缩小。

依据本发明的一实施例，上述的相邻的条状结构的侧缘之间的距离从邻近入光面到远离入光面皆一致。

根据依据本发明的一实施例，上述的相邻的条状结构的侧缘之间的距离从靠近入光面到远离入光面逐渐缩小。

本发明的上述目的，另提出一种背光模组。此背光模组包含前述的导光板、至少一个膜片、一反射片以及光源。其中，膜片设置在导光板的前方。反射片设置在导光板的后方。光源邻设于导光板的入光面。

根据本发明的上述目的，另提出一种显示装置。此显示装置包含前述的导光板、至少一个膜片、反射片、光源以及显示面板。其中，膜片设置在导光板的前方。反射片设置在导光板的后方。光源邻设于导光板的入光面。显示面板设置在导光板的前方。

由上述可知，本发明的导光板在条状结构之间设置调光结构，并利用条状结构直接作为调光结构的侧部，故调光结构的侧部不会接合到导光板的平坦光学面上，由此可避免习知微结构的侧部漏光的问题。通过调光结构的光作用面倾斜程度的不同来增加光线的反射量或引导光线出光，进而可提升光的使用效率。在加工方式上，以条状结构直接作为调光结构侧部的方式，除可减少加工时间外，亦可精准掌握光作用面倾斜角度，以产生所需的光学效果。

附图说明

为了更完整地了解实施例及其优点，现在参照附图做出下列描述，其中：

图1a是美国专利号us2015/0346414所揭露的微结构示意图；

图1b是制作图1a所示微结构的模具加工方式示意图；

图2a是绘示依照本发明的第一实施方式的背光模组的装置示意图；

图2b是绘示依照本发明的第一实施方式的导光板的结构示意图；

图3a是绘示依照本发明的第二实施方式的背光模组的装置示意图；

图3b是绘示依照本发明的第二实施方式的导光板的结构示意图；

图4是绘示依照本发明的第三实施方式的背光模组的装置示意图；

图5是绘示依照本发明的第四实施方式的背光模组的装置示意图；

图6是绘示依照本发明的第五实施方式的导光板的局部结构示意图；

图7是绘示依照本发明的第六实施方式的导光板的局部结构示意图；以及

图8是绘示依照本发明的实施方式的显示装置的装置示意图。

具体实施方式

请同时参照图2a及图2b，其中图2a及图2b是分别绘示依照本发明的第一实施方式的背光模组的装置示意图以及导光板的结构示意图。本实施方式的背光模组100主要包含光源110以及导光板120。导光板120具有本体121、多个条状结构122以及多个调光结构123。本体121具有入光面121a以及光学面(例如反射面121b、出光面121c以及反入光面121d)。其中，入光面121a与反入光面121d相对，反射面121b以及出光面121c分别连接于入光面121a的相对两侧。光源110邻设于导光板120的入光面121a，用以提供至导光板120中的光线。

请继续参照图2a及图2b，在本实施例中，条状结构122设置在反射面121b上，且条状结构122的延伸方向是垂直于入光面121a的延伸方向，条状结构122从入光面121a延伸至反入光面121d。也就是说，条状结构122的一端连接入光面121a，另一端连接反入光面121d。其中，在本实施例中，条状结构122沿着平行于入光面121a的延伸方向连续排列。

如图2a及图2b所示，调光结构123设置在条状结构122之间。在本实施例中，条状结构122与调光结构123均为凸出结构。调光结构123包含第一光作用面123a以及第二光作用面123b，其中，第二光作用面123b连接于第一光作用面123a，且每一调光结构123的第一光作用面123a与第二光作用面123b的侧边连接于相邻的条状结构122的表面。其中，第一光作用面123a与第二光作用面123b为倾斜方向相异的斜面，且形成非对称状。第一光作用面123a朝向入光面121a，且相对于反射面121b倾斜，其中，第一光作用面123a相对于反射面121b具有第一夹角α1。第二光作用面123b朝向反入光面121d，且相对于反射面121b倾斜，其中，第二光作用面123b相对于反射面121b具有第二夹角β1。其中，第一夹角α1与第二夹角β1均为锐角。在一些实施例中，第一夹角α1不同于第二夹角β1。也就是说，调光结构123从侧面看起来为不对称三角形(如图2a所示)。在本实施例中，第一夹角α1大于第二夹角β1。借此，光源110射出的大部分光线由入光面121a进入导光板120后会射向第二光作用面123b，且被第二光作用面123b反射。也就是说，第二光作用面123b为直接受光面，且在结构设计上，第二光作用面123b的面积大于第一光作用面123a的面积，借以增加光线的反射量，进而提升光线的使用效率。此外，由于每一调光结构123的侧边连接于相邻的条状结构122的表面，故条状结构122可直接作为调光结构123的侧部，从而避免习知微结构侧部漏光的问题。也就是说，调光结构123直接连接至条状结构122上而不会直接接合到导光板120的出光面121c或反射面121b，故可解决习知技术中所述的因习知微结构的侧部直接接合至导光板的平坦光学面(例如出光面或反射面)上所导致的、光线从微结构与导光板之间的接合处泄漏出去的问题。

要声明的是，前述实施例的条状结构与调光结构均为凸出结构仅用以作为示范说明，并非用以限制本发明。在其他实施例中，导光板亦可有不同的形态设计。请同时参照图3a及图3b，其是分别绘示依照本发明的第二实施方式的背光模组的装置示意图以及导光板的结构示意图。如图3a所示，本实施方式的背光模组200包含光源110以及导光板220。本实施方式的导光板220包含本体221、多个条状结构222以及多个调光结构223。本体221同样具有入光面221a、反射面221b、出光面221c以及反入光面221d。

请继续参照图3b，条状结构222设置在反射面221b上。在本实施例中，调光结构223设置在条状结构222之间，且每一个条状结构222与调光结构223为凹陷结构。本实施例的调光结构223的设计方式与前述调光结构123的设计方式相同，其包含第一光作用面223a以及第二光作用面223b，且第一光作用面223a朝向入光面221a，且第二光作用面223b朝向反入光面221d。第一光作用面223a以及第二光作用面223b为相异倾斜方向的斜面且形成非对称状。也就是说，第一光作用面223a以及第二光作用面223b相对于反射面221b倾斜了不同角度，且直接受光的第二光作用面223b的面积可以设计成大于第一光作用面223a的面积，以增加光线的反射量，进而提升光线的使用效率。此外，本实施例的调光结构223的侧边同样连接于相邻的条状结构222的表面，故条状结构222可直接作为调光结构223的侧部，从而避免习知微结构侧部漏光的问题。也就是说，本实施例的调光结构223直接连接于条状结构222，而不会直接接合到导光板220的平坦光学面(例如出光面221c或反射面221b)，故可解决习知技术中所述的因习知微结构的侧部直接接合至导光板的平坦表面上所导致的、光线从微结构与导光板之间的接合处泄漏出去的问题。再者，由于调光结构223是凹陷结构，其尖端位于条状结构222内侧，可借此降低其与导光板220下方反射片的接触面积，避免吸附现象的产生。而且，光线在导光板220内部的行进过程中，并不会被调光结构223的转折处所干涉，因此直接受光的第二光作用面223b的可作用范围变得更大，从而有利于提升导光板220的整体辉度。

在前述实施例中，调光结构的尺寸相同且非连续设置并非用以限制本发明。在其他实施例中，调光结构的尺寸亦可依据其与入光面的距离来设计。请参照图3b所示，图4是绘示依照本发明的第三实施方式的背光模组的装置示意图。本实施方式的背光模组300的结构与图2a所示背光模组100的结构大致上相同，差异仅在于背光模组300的导光板320具有不同的结构设计。

请继续参照图4，导光板320具有本体321、多个条状结构322以及多个调光结构323。在本实施例中，条状结构322设置在本体321上。其中，条状结构322的延伸方向垂直于本体321的入光面321a。在本实施例中，条状结构322为凸状结构，且调光结构323沿着条状结构322设置在条状结构322之间。此外，调光结构323的设计与前述调光结构123及223相同，故在此不再赘述。

如图4所示，在本实施例中，调光结构323的尺寸随着调光结构323与入光面321a的距离的增加而增加。也就是说，远离入光面321a的调光结构323的尺寸大于靠近入光面321a的调光结构323的尺寸，借以提升导光板320在远离入光面321a的位置处的出光量，进而增加导光板320整体的出光均匀度。

在前述实施例中，调光结构之间的间距亦可依据其与入光面的距离来设计。请参照图5所示，图5是绘示依照本发明的第四实施方式的背光模组的装置示意图。本实施方式的背光模组400的结构与图2a所示背光模组100的结构大致上相同，差异仅在于背光模组400的导光板420具有不同的结构设计。

请继续参照图5，导光板420具有本体421、多个条状结构422以及多个调光结构423。在本实施例中，条状结构422设置在本体421上。其中，条状结构422的延伸方向垂直于本体421的入光面421a。在本实施例中，条状结构422为凸状结构，且调光结构423沿着条状结构422设置在条状结构422之间。此外，调光结构423的设计与前述调光结构123及223相同，故在此不再赘述。

如图5所示，在本实施例中，调光结构423之间的间距随着调光结构423与入光面421a的距离的增加而减少，其中在此所指的「间距」是指调光结构423之间平行于条状结构422的延伸方向的距离。也就是说，远离入光面421a的调光结构423之间的间距p2小于靠近入光面421a的调光结构423之间的间距p1。借此，借由远离入光面421a的调光结构423排列较密集的设计，可提升导光板420在远离入光面421a的位置处的出光量，进而增加导光板420整体的出光均匀度。

在前述实施例中，条状结构沿着入光面连续排列。在其他实施例中，条状结构亦可沿着入光面不连续排列。请参照图6，其是绘示依照本发明的第五实施方式的导光板的局部结构示意图。本实施方式的导光板500包含本体510、多个条状结构520以及多个调光结构530。其中，条状结构520的延伸方向垂直于本体510的入光面511。在本实施例中，条状结构520沿着平行于入光面511的方向不连续设置。也就是说，条状结构520之间具有间距g1，且因为每个条状结构520的宽度从邻近入光面511到远离入光面511皆一致，所以间距g1为单一固定的宽度。

如图6所示，调光结构530设置在相邻的条状结构520之间。此外，调光结构530同样具有第一光作用面531与第二光作用面532，且第一光作用面531朝向入光面511，且第二光作用面532背向入光面511。在本实施例中，每一个调光结构530的第一光作用面531与第二光作用面532沿着垂直于入光面511的方向连续排列，且互相连接而形成交界线533，其中，交界线533平行于入光面511。此外，第一光作用面531具有端缘531a以及两个侧边531b，其中，端缘531a平行于交界线533，侧边531b不平行于交界线533且侧边531b直接连接于相邻的条状结构520的表面。同样地，第二光作用面532具有端缘532a以及两个侧边532b，其中，端缘532a平行于交界线533，侧边532b不平行于交界线533且侧边532b直接连接于相邻的条状结构520的表面。借此，每一个调光结构530的至少一部分叠合于相邻的条状结构520上。具体而言，调光结构530的相对两侧部分直接连接至(搭接至)条状结构520，故不会发生习知技术中所述的光线从微结构与导光板的平坦表面的接合处泄漏出去的问题。另一方面，第一光作用面531与第二光作用面532的设计原则分别与前述实施例的第一光作用面123a与223a以及第二光作用面123b与223b相同，第一光作用面531与第二光作用面532分别倾斜了不同角度，且直接受光的第二光作用面532的面积可以设计成大于第一光作用面531的面积，以此增加光线的反射量，进而提升光线的使用效率。

需特别说明的是，在本实施例中，调光结构530的尺寸随着调光结构530与入光面511的距离的增加而增加，且与条状结构520之间的间距g1的大小并无对应关系。在一般只有条状结构的情况下，由于条状结构520的间距g1是固定的并且无任何变化，所以导光板容易产生规则性亮暗条纹的现象，故本发明的多个实施例通过在这些条状结构上设置调光结构，以切断亮暗条纹，由此达到均匀光线的目的。而且，由于调光结构530的尺寸随着调光结构530与入光面511的距离的增加而增加，所以对于远离入光面511的辉度较弱区域，其引导光线的出光效果会更大，而对于靠近入光面511的辉度较强区域，其引导光线的出光效果较小，由此可进一步提高均匀光线的技术效果。另一方面，通过将调光结构的两侧叠合设置在调光结构上，可避免将调光结构的侧部接合到导光板的平坦表面所导致的接合处漏光的问题。

另请参照图7，其是绘示依照本发明的第六实施方式的导光板的局部结构示意图。本实施方式的导光板600包含本体610、多个条状结构620以及多个调光结构630。其中，条状结构620的延伸方向垂直于本体610的入光面611。在本实施例中，条状结构620的宽度w1从靠近入光面611的一端到远离入光面611的另一端逐渐缩小。因此，相邻的条状结构620的侧缘之间的距离g2是有变化的，而非固定的，由此可以降低导光板600发生规则性亮暗条纹的机会。

在本实施例中，调光结构630设置在相邻的条状结构620之间，且随着条状结构620的宽度w1从靠近入光面611的一端到远离入光面611的另一端的逐渐缩小，相邻的条状结构620的侧缘之间的距离g2愈远离入光面611就会逐渐变大(如图7中斜线所示的一端宽一端窄的区域，愈远离入光面611愈宽)，调光结构630的尺寸随着调光结构630与入光面611的距离的增加而变大，其端缘631a、632a的宽度也会逐渐增加，以对应斜线区域逐渐变宽的情况。也就是说，在本实施例中，调光结构630的尺寸随着调光结构630与入光面611的距离的增加而增加，且与条状结构620之间的侧缘之间的距离g2的大小有对应关系。

请继续参照图7，调光结构630同样具有第一光作用面631与第二光作用面632，且第一光作用面631朝向入光面611，且第二光作用面632背向入光面611。在本实施例中，每一个调光结构630的第一光作用面631与第二光作用面632沿着垂直于入光面611的方向连续排列，且互相连接而形成交界线633，其中交界线633平行于入光面611。此外，调光结构630具有分别位于交界线633的相对两侧且叠合于相邻的条状结构620上的第一侧翼部630a与第二侧翼部630b。也就是说，调光结构630的第一侧翼部630a与第二侧翼部630b直接连接至条状结构620，故不会发生习知技术中所述的因习知微结构的侧部直接接合至导光板的平坦表面上所导致的、光线从微结构与导光板间接合处泄漏出去的问题。

除此之外，在图6及图7所示的实施例中，由于每一个调光结构还包含从交界线的两侧延伸出来第一侧翼部与第二侧翼部，故使得调光结构的端缘长度小于交界线长度，由此第一光作用面与第二光作用面呈现为梯形。如果调光结构没有第一侧翼部与第二侧翼部的设计而使交界线等于端缘长度的话，则第一光作用面与的二光作用面会呈现为长方形。由于梯形面积大于长方形面积，所以可以更为增加第一光作用面与第二光作用面的面积，以进一步增加光线的反射量，进而提升光线的使用效率。

另一方面，在图6及图7所示的实施例中，第一光作用面631与第二光作用面632的设计原则分别与前述实施例的第一光作用面123a与223a以及第二光作用面123b与223b相同，第一光作用面631与第二光作用面632分别倾斜了不同角度，且直接受光的第二光作用面632的面积可以设计成大于第一光作用面631的面积，以此增加光线的反射量。此外，由于调光结构630的尺寸随着调光结构630与入光面611的距离的增加而变大，故较远离入光面611的调光结构630的第二光作用面632的面积大于较靠近入光面611的调光结构的第二光作用面632的面积，借此可增加本体610在较远离入光面611的部分处的光线反射量，以达到利用光线的目的。

另请参照图8，其是绘示依照本发明的实施方式的显示装置的装置示意图。本实施方式的显示装置700包含如图2a所示的背光模组100以及显示面板710、至少一个膜片720、以及反射片730。如图8所示，膜片720设置在背光模组100的导光板120的前方(出光侧)，反射片730则设置在背光模组100的导光板120的后方，显示面板710设置在背光模组100的导光板120的出光侧。借此，显示装置700通过导光板120上的条状结构122与调光结构123的设计，同样可达到增加光源110的光线在进入导光板120后的使用效率，故在此不再赘述。要声明的是，本申请的实施例以图2a所示的背光模组100应用于显示装置700中仅用来作为示范说明，并非用以限制本发明。前述其他实施例的导光板(例如导光板220、500、或600)或其他实施例的背光模组(例如背光模组300或400)均可应用于显示装置中，以产生同样的效果。

由上述本发明实施方式可知，本发明的导光板通过在条状结构之间设置调光结构，并利用条状结构直接作为调光结构的侧部，可避免习知微结构的侧部漏光的问题。也就是说，调光结构不直接接合到导光板的平坦表面，可解决习知技术中所述的因习知微结构的侧部直接接合至导光板的平坦表面上所导致的、光线从微结构与导光板之间的接合处泄漏出去的问题。此外，通过调光结构的光作用面倾斜程度的不同来增加光线的反射量或引导光线出光，进而可提升光的使用效率。在加工方式上，以条状结构直接作为调光结构侧部的方式，除可减少加工时间外，亦可精准掌握光作用面的倾斜角度，以产生所需的光学效果。

虽然本发明已通过实施例进行了如上揭露，然而其并非用以限定本发明。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以做出些许更动与润饰。故本发明的保护范围应当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

【附图标记列表】

10微结构

11第一光学面

12第二光学面

13侧部

100背光模组

110光源

120导光板

121本体

121a入光面

121b反射面

121c出光面

121d反入光面

122条状结构

123调光结构

123a第一光作用面

123b第二光作用面

200背光模组

220导光板

221本体

221a入光面

221b反射面

221c出光面

221d反入光面

222条状结构

223调光结构

223a第一光作用面

223b第二光作用面

300背光模组

320导光板

321本体

321a入光面

322条状结构

323调光结构

400背光模组

420导光板

421本体

421a入光面

422条状结构

423调光结构

500导光板

510本体

511入光面

520条状结构

530调光结构

531第一光作用面

531a端缘

531b侧边

532第二光作用

532a端缘

532b侧边

533交界线

600导光板

610本体

611入光面

620条状结构

630调光结构

630a第一侧翼部

630b第二侧翼部

631第一光作用面

631a端缘

632第二光作用面

632a端缘

633交界线

700显示装置

710显示面板

720膜片

730反射片

α1第一夹角

β1第二夹角

g1间距

g2距离

k1刀具

m1模具

p1间距

p2间距

w1宽度