专利名称：导光板与背光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导光板及背光模块，且特别涉及一种双面具有棱镜微结 构的导光板及应用此导光板的背光模块。
背景技术：
液晶显示器主要包括液晶显示面板及背光模块两大部分。液晶显示面板 是提供液晶显示器显示的功能，而背光模块则是用来提供光源。而背光模块 结构可分为直下式背光模块与侧入式背光模块两种。在侧入式背光模块中， 通常会使用到导光板。导光板的作用在于将侧向光源所发出来的光线进行混 光，使其形成均匀的面光源。
现有的导光板制作大部分是利用网版印刷来形成光扩散结构，亦有利用 激光布点或蚀刻等方式来形成光扩散结构的技术。上述方法虽可提供良好的 视角，但具有亮度不足的缺点。
除了上述几种形成光扩散结构的技术以外，另外还有一种制作导光板的
技术称为双V技术(DoubleV)。所谓的双V技术是在导光板的出光面及底 面分别形成具有光扩散效果的微结构，来达到导光板混光的效果。然而，双 V技术虽然可以增加导光板的出光亮度以及降低成本，但其视角却较其它采 用网点印刷等方法来形成光扩散结构的导光板小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导光板，其出光效率较佳、视角限制较小且 混光较均匀。
本发明的另一目的在于提供一种背光模块，其应用前述的导光板以提供 较佳质量的背光源。
本发明提出一种导光板，包括一本体以及多个棱镜微结构。本体具有一 底面、相对底面的一出光面以及连接于底面与出光面之间的多个侧面，出光面上具有一中央区域以及至少一个外围区域，外围区域位于中央区域之外。 棱镜微结构位于出光面以及底面上，其中位于出光面上的棱镜微结构包括多 个第一棱镜微结构与多个第二棱镜微结构。其中，第一棱镜微结构位于中央
区域内，而第二棱镜微结构位于外围区域内，且第二棱镜微结构的顶角e2 大于第一棱镜微结构的顶角e 1Q
本发明还提出一种背光模块，包括上述的导光板以及一光源组，其中光 源组配置于导光板的本体的至少一侧面旁，并适于发出一光线，所述光线由
该侧面进入本体。
本发明的有益技术效果在于，本发明在导光板的出光面与底面皆形成棱 镜微结构，并且使出光面上的棱镜微结构具有不同的顶角，以达到较高的出 光效率以及较佳的视角效果。此外，导光板底面的棱镜微结构配合出光面的 不同区域做高度或深度变化，使得出光面上某些具有较大顶角的棱镜微结构 的区域，其出光效率较低的问题也可以同时获得补偿。应用上述导光板的背 光模块也可以提供较佳质量的背光源，进而改善液晶显示器的显示质量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合 附图，作详细说明如下。
图1A为本发明一实施例的一种导光板的示意图。
图1B为图1A的导光板的出光面的俯视图。
图2A为本发明另一实施例的一种导光板的示意图。
图2B为图2A的导光板的出光面的俯视图。
图3为图1A中沿着I - I '线剖面的另一实施例的示意图。
图4A为本发明其它实施例一种导光板的示意图。
图4B为图4A中n-n'线的剖面图。
图5A与5B分别为另外两种形态的导光板本体。 图6为本发明一实施例的一种背光模块的示意图。 图7为本发明另一实施例的一种背光模块的示意图。 图8为本发明又一实施例一种背光模块的示意图。 图9为本发明其它实施例一种背光模块的示意图。其中，附图标记说明如下
100、 200、 300a、 300b、 400a、 400b、 510、 610、 710、 810:导光板
110、 210、 310、 510a、 610a、 610b、 610c:本体
112、 212、 312、 513、 613:底面
114、 214、 314、 512c、 612c:出光面
U4a、 214a、 314a:中央区域
114b、 214b、 314b:外围区域
116、 216、 316、 512a、 612a、 612b:侧面
120、 220、 320、 513a、 513b、 613a、 613b:棱镜微结构
120a:三棱柱体
122、 222:第一棱镜微结构 124、 224:第二棱镜微结构
128、 228:第四棱镜微结构 214c:缓冲区域
226:第三棱镜微结构 320a: V型槽
500、 600、 700、 800:背光模块 520、 620、 720、 820:光源组
h、h2:高度 v!、 v2:深度
具体实施例方式
图1A为本发明一实施例的一种导光板的示意图。图1B为图1A的导光 板的出光面的俯视图。请参照图1A，本实施例的导光板IOO包括一本体110 以及多个棱镜微结构120。本体110具有一底面112、相对底面112的一出 光面114以及连接于底面112与出光面114之间的多个侧面116。如图1A 所示，本实施例中位于底面112上的棱镜微结构120可呈间隔地排列，亦可 依实际需求调整，例如将底面112上的棱镜微结构120呈连续地排列。请参 照图1B，出光面114上具有一中央区域114a以及至少一个外围区域114b， 外围区域114b位于中央区域114a之外。在本实施例中，示出了两个外围区 域114b，并界定此外围区域114b是位于出光面114的最外缘。然而，本实 施例所示的中央区域114a与外围区域114b仅是举例之用，本发明并不限定 中央区域114a与外围区域114b的形状及其在本体110上的比例、实际位置 与数量等。
请再参照图1A，棱镜微结构120位于出光面114以及底面112上，其中位于出光面114上的棱镜微结构120基于其型态上的不同可包括多个第一 棱镜微结构122与多个第二棱镜微结构124。第-一棱镜微结构122位于中央 区域114a内，而第二棱镜微结构124位于外围区域114b内，且第二棱镜微 结构124的顶角e 2大于第一棱镜微结构122的顶角9 ,。在本实施例中，第 一棱镜微结构122底部的宽度与第二棱镜微结构124底部的宽度实质上等 宽。在本发明的其它实施例中，第一棱镜微结构122的高度与第二棱镜微结 构124的高度实际上等高。然而，本实施例所示的第一棱镜微结构122与第 二棱镜微结构124仅是举例之用，本发明并不限定棱镜微结构的数量、尺寸 比例及其在出光面上的分布比例等。
换言之，本实施例在导光板100的出光面114上形成具有不同顶角的第 一棱镜微结构122与第二棱镜微结构124，其中具有较小顶角的第一棱镜微 结构122可提供较佳的出光效率，而具有较大顶角的第二棱镜微结构124可 达成较广的视角效果。因此，本实施例选择将第一棱镜微结构122配置于出 光面114的中央区域114a，以有效提升导光板100的整体出光效率。此外， 鉴于出光面114的外围区域114b较容易产生视角问题，因此将可达成较广 的视角效果的第二棱镜微结构124配置于外围区域114b。如此，本实施例的 导光板100混合了两种不同性质的棱镜微结构122与124，可以提供良好的 出光效率与视角效果。
实作上，上述第一棱镜微结构122的顶角e 1较佳是介于85度至105度 之间。另夕卜，在出光面114上的棱镜微结构120例如是多个相互平行的三棱 柱体，而位于底面U2上的棱镜微结构120也可为多个相互平行的三棱柱体。 较佳实施例中，出光面114上的三棱柱体实质上正交于底面112上的三棱柱 体。
除了上述实施例之外，本发明还可以对出光面上的棱镜微结构的顶角变 化或是排列组合进行其它设计，进一步说明如下。
图2A为本发明另一实施例的一种导光板的示意图。图2B为图2A的导 光板的出光面之俯视图。请参照图2A，本实施例的导光板200与上述实施 例的导光板100在结构上类似，而二者主要的不同之处在于，本实施例的导 光板200于出光面214上，可进一步具有一缓冲区域214c。请参照图2B， 缓冲区域214c介于中央区域214a与外围区域214b之间，缓冲区域214c上具有多个第三棱镜微结构226，且第三棱镜微结构226的顶角介于第一棱镜 微结构222的顶角9 ,与第二棱镜微结构224的顶角9 2之间。如图2A所示， 本实施例中第一棱镜微结构222的底部宽度、第二棱镜微结构224的底部宽 度与第三棱镜微结构226的底部宽度实际上等宽。在本发明另外的实施例中， 第一棱镜微结构222的高度、第二棱镜微结构224的高度与第三棱镜微结构 226的高度实际上等高。第一棱镜微结构122、第二棱镜微结构124与第三 棱镜微结构226仅是举例之用，本发明并不限定棱镜微结构的数量、尺寸比 例及其在出光面上的分布比例等。
本实施例在中央区域214a与外围区域214b之间增加缓冲区域214c，以 缓和中央区域214a与外围区域214b之间的边界效应，使得导光板200的出 光更为均匀。
此外，缓冲区域214c内的棱镜微结构也可以由不同顶角的第三棱镜微 结构226所构成。也就是说，第三棱镜微结构226可具有多种顶角，举例而 言，除了顶角为83的棱镜微结构226之外，缓冲区域214c内还可以进一步
配置有顶角为e 4的多个第三棱镜微微结构226，且e 4大于e 3。
另外，在本实施例中，第三棱镜微微结构226还可以依其顶角的不同而 在缓冲区域214c内呈现分布密度的变化。例如，顶角为94的第三棱镜微结 构226在缓冲区域214c内的分布密度由中央区域214a朝向外围区域214b 逐渐增加。
使具有较大顶角e4的第三棱镜微结构226在缓冲区域214c内的分布密 度由中央区域214a朝向外围区域214b逐渐增加，将有助于改善外围区域 214b较明显的视角问题，并且避免过度影响中央区域214a的出光效率以及 可有效改善分界之问题。当然，在其它实施例中也可以选择改变具有较小顶 角e 3的第三棱镜微结构226的分布密度，以调整导光板200的整体出光效率 与视角效果。
除了上述的方式以外，本发明的其它实施例还可以改变缓冲区域214c 内的第三棱镜微结构226的顶角，使第三棱镜微结构226的顶角角度随不同 位置渐变，例如使第三棱镜微结构226的顶角由中央区域214a朝向外围区 域214b逐渐增加，其同样能达到改善出光效率与视角的效果。
值得一提的是，本发明的导光板的外围区域内的棱镜微结构也可以是由不同顶角的棱镜微结构组合而成。就前述多个实施例而言，图1A的导光板
100的外围区域114b或是图2A的导光板200的外围区域214b中的棱镜微 结构可以具有不同的顶角。换言之，外围区域114b或214b上除了顶角为e 2的第二棱镜微结构124或224之外，例如还可以具有顶角介于e !与92之 间的第四棱镜微结构128或228。其中，位于外围区域114b或214b的顶角 角度或分布密度也可以依据出光效率或视角的需求而具有如同前述的变化， 此处不再赘述。
除了上述实施例之外，本发明还可以进一步对导光板底面的棱镜微结构 进行设计，使其具有高(深)度或是分布密度的变化。以下进一步举多个实施 例来进行说明。
图3为图1A中沿着I-I'线剖面的另一实施例的示意图。图4A为本发 明其它实施例一种导光板的示意图。图4B为图4A中n-II'线的剖面图。图 3与图4B中剖面方向平行于导光板底面上的棱镜微结构的延伸方向，并通 过底面的一个棱镜微结构的中央处，以清楚表达导光板底面棱镜微结构的高 度变化。为了简化附图，图3与图4B未详细示出前述出光面上的棱镜微结 构的诸多变化，这些内容可参考前述多个实施例的说明。
请参照图3，本实施例的导光板100a与上述实施例的导光板100或200 结构上类似，因此对于这些相似或可以相互替换之处不再多做说明。同样的， 本实施例的导光板100a的底面112上的棱镜微结构120如同前述实施例所 示，为相互平行的三棱柱体。底面112上的一条三棱柱体120a本身可具有 不同的高度，举例来说，底面112上的每一条三棱柱体120a，相较于底面 112，分别具有对应于出光面114的中央区域114a的第一高度h,以及对应于 出光面114的外围区域114b的第二高度h2，其中第二高度h2大于第一高度ln。
另外，请同时参照图4A以及图4B，本实施例的导光板300与上述实施 例的导光板100或200结构上类似，因此对于这些相似或可以相互替换之处 不再多做说明。值得注意的是，本实施例的导光板300的底面312上的棱镜 微结构320为相互平行的V型槽320a，且V型槽320a实质上正交于出光面 314上由三棱柱体构成的棱镜微结构320。底面312上的一条V型槽320a本 身可具有不同的深度，举例来说，相较于底面312，每一个V型槽320a分别具有对应于出光面314的中央区域314a的第一深度v,以及对应于出光面 314的外围区域314b的第二深度v2，且第二深度V2大于第一深度v,。
承上所述，图3与4B所示的实施例依据在出光面114、 314上的棱镜微 结构的特性来调整位于底面112、312上三棱柱体120a的高度或V型槽320a 的深度，因此可以改善中央区域114a、 314a上顶角较小的棱镜微结构可能造 成的视角较窄的问题，以及改善外围区域1Mb、 314b上顶角较大的棱镜微 结构可能造成的出光效率较低的问题，达到补偿的效果。
前述多个实施例所示的导光板100、 100a、 200、 300的本体110、 210、 310皆为平行板材，然而，实际上，本发明还可以采用其它不同型态的板材 来制作导光板。图5A与5B便分别列举了另外两种形态的导光板的本体410a 与410b，其中图5A的导光板本体410a为楔形，而图5B的导光板本体410b 的厚度由外围朝向中央逐渐递减。此外，图5A的导光板本体410a以及图 5B的导光板本体410b上分别可以制作前述或其它实施例所披露的微棱镜结 构。在此不对微棱镜结构重复说明，详细内容可以参见本说明书中相关的叙 述。
本发明进一步提出应用前述多种导光板的背光模块。图6为本发明一实 施例的一种背光模块的示意图。请参照图6，本实施例的背光模块500包括 一导光板510以及一光源组520。此处的导光板510可以采用上述的导光板 100、 100a、 200、 300或本发明其它可能的导光板结构，而对于这些相似或 可以相互替换之处不再多做说明。另外，导光板510的本体510a的一侧面 512a作为入光面，而光源组520为一条状光源，配置于侧面512a旁。光源 组520适于发出一光线，所述光线由侧面512a进入导光板510。本实施例中， 在平行出光面512c的一投影平面上，光源组520的延伸方向与出光面512c 的棱镜微结构513b的延伸方向实质上垂直，也就是说，作为入光面的侧面 512a的法线的延伸方向与出光面512c的棱镜微结构513b的延伸方向实质上 平行。
图7为本发明另一实施例的一种背光模块的示意图。请参照图7，本实 施例的背光模块600包括一导光板610以及一光源组620。此处的导光板610 同样可以采用上述的导光板100、 100a、 200、 300或本发明其它可能的导光 板结构，而对于这些相似或可以相互替换之处不再多做说明。另外，导光板610的本体610a相对的两个侧面612a与612b作为入光面，而光源组620包 括两个条状光源，分别配置于两个侧面612a与612b旁。光源组620适于发 出光线由侧面612a与612b进入导光板610。值得注意的是，本实施例中在 平行出光面612c的一投影平面上，光源组620的延伸方向与出光面612c的 棱镜微结构613b的延伸方向实质上垂直，也就是说，作为入光面的侧面612a 或612b的法线的延伸方向与出光面512b的棱镜微结构613b的延伸方向实 质上平行。
在上述多个实施例中，考虑到导光板510或610离光源组520或620较 远处会有光源衰减的问题，因此可以设计让底面513或613的棱镜微结构 513a或613a的分布密度沿着远离入光面512、 612a或612b的方向递增，其 中图6的棱镜微结构513a便是沿单方向递增，而图7的棱镜微结构613a是 由两入光面612a与612b朝向导光板610的中央递增，以此提高离光源组520 或620较远处的出光效率。
此外，由前述实施利可知导光板510或610底面513或613的棱镜微结 构的高度、深度或其它部分的棱镜微结构的分布密度也会影响出光效率，因 此还可以依据光源组520或620的配置方式来设计棱镜微结构。例如，底面 513或613上的棱镜微结构513a或613a的高度或深度沿着远离入光面512a、 612a或612b的方向递增，也就是离光源越远，导光板底部的微结构越明显， 棱镜微结构的变化仅是举例，可依实际需求做调整。另外，条状光源可为荧 光灯管、发光二极管灯条或其它相近光源，但不限于此，可依实际需求调整 其类别。
图8为本发明又一实施例一种背光模块的示意图。图9为本发明其它实 施例一种背光模块的示意图。请同时参照图8及图9，背光模块700与图7 的背光模块600结构上相类似，而背光模块800与图6的背光模块500结构 上相类似。因此相同的组件标以相同的附图标记，其中最大的不同在于背光 模块700、 800的本体形状。图8中的背光模块700其导光板本体610b的厚 度由外围朝向中央逐渐递减。图9中背光模块800的导光板本体610c的形 状为一楔形。
除此之外，与图7中的背光模块600相同，图8的背光模块700底面613 的棱镜微结构613a，其排列的密度是由两入光面612a与612b朝向导光板710、 810的中央递增，另外，与图6中的背光模块500相同，图9的背光模 块800底面613的棱镜微结构613a，其排列的密度往远离光源方向递增。以 此上述微结构的排列疏密，来提高离光源组620较远处的出光效率。
综上所述，本发明在导光板上制作棱镜微结构，其中导光板的出光面上 具有多种不同顶角的棱镜微结构，并可进一步设计一缓冲区，以使导光板的 出光效率提升以及视角问题获得改善。此外，导光板底面的棱镜微结构配合 出光面的不同区域做高度或深度变化，使得出光面上某些具有较大顶角的棱 镜微结构的区域，其出光效率较低的问题也可以同时获得补偿。另外，具有 上述导光板结构的背光模块，配合光源的配置，导光板上的棱镜微结构的高 度、深度或是分布密度亦跟着变化，与采用现有导光板的背光模块相较之下， 其出光效率较佳，且混光较均匀。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属 技术领域中具有通常知识的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些 许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范 围为准。
权利要求
1. 一种导光板，包括一本体，具有一底面、相对该底面的一出光面以及连接于该底面与该出光面之间的多个侧面，该出光面上具有一中央区域以及至少一个外围区域，所述外围区域位于该中央区域之外；以及多个棱镜微结构，位于该出光面以及该底面上，其中位于该出光面上的所述多个棱镜微结构包括多个第一棱镜微结构与多个第二棱镜微结构，所述多个第一棱镜微结构位于该中央区域内，所述多个第二棱镜微结构位于该外围区域内，且所述多个第二棱镜微结构的顶角θ2大于所述多个第一棱镜微结构的顶角θ1。
2. 如权利要求1所述的导光板，其中位于底面上的所述多个棱镜微结构间隔地排列。
3. 如权利要求l所述的导光板，其中所述多个第一棱镜微结构的顶角e,介于85度至105度之间。
4. 如权利要求1所述的导光板，其中该出光面还具有一缓冲区域，该缓 冲区域介于该中央区域与该外围区域之间，而该出光面上的所述多个棱镜微 结构还包括多个第三棱镜微结构，所述多个第三棱镜微结构位于该缓冲区域内，且所述多个第三棱镜微结构的顶角介于e,与e2之间。
5. 如权利要求4所述的导光板，其中所述多个第三棱镜微结构是由顶角为e 3的多个棱镜微结构与顶角为e 4的多个棱镜微结构所组成，且e 4大于
6. 如权利要求5所述的导光板，其中顶角为e 4的所述多个棱镜微结构在该缓冲区域内的分布密度是由该中央区域朝向该外围区域逐渐增加。
7. 如权利要求4所述的导光板，其中所述多个第三棱镜微结构的顶角是 由该中央区域朝向该外围区域逐渐增加。
8. 如权利要求1所述的导光板，其中该出光面上的所述多个棱镜微结构 还包括多个第四棱镜微结构，所述多个第四棱镜微结构位于该外围区域内， 且所述多个第四棱镜微结构的顶角介于6 i与62之间。
9. 如权利要求1所述的导光板，其中该出光面上的所述多个棱镜微结构包括多个三棱柱体，且所述多个三棱柱体相互平行。
10. 如权利要求9所述的导光板，其中该底面上的所述多个棱镜微结构包 括多个三棱柱体，且该底面上的所述多个三棱柱体相互平行。
11. 如权利要求IO所述的导光板，其中该出光面上的所述多个三棱柱体 实质上正交于该底面上的所述多个三棱柱体。
12. 如权利要求10所述的导光板，其中，相较于该底面，该底面上的所述多个三棱柱体分别具有对应于该中央区域的一第一高度以及对应于该外 围区域的一第二高度，且该第二高度大于该第一高度。
13. 如权利要求9所述的导光板，其中该底面上的所述多个棱镜微结构包 括多个V型槽，且所述多个V型槽相互平行。
14. 如权利要求13所述的导光板，其中该出光面上的所述多个三棱柱体 实质上正交于该底面上的所述多个V型槽。
15. 如权利要求13所述的导光板，其中，相较于该底面，该底面上的所 述多个V型槽分别具有对应于该中央区域的一第一深度以及对应于该外围 区域的一第二深度，且该第二深度大于该第一深度。
16. 如权利要求1所述的导光板，其中所述多个侧面至少其中之一作为一 入光面，且该底面上的所述多个棱镜微结构的分布密度是沿着远离该入光面 的方向递增。
17. 如权利要求1所述的导光板，其中所述多个侧面至少其中之一作为一 入光面，且该底面上的所述多个棱镜微结构的高度或深度是沿着远离该入光 面的方向递增。
18. —种背光模块，包括一导光板，包括一本体，具有一底面、相对该底面的一出光面以及连接于该底面与 该出光面之间的多个侧面，该出光面上具有一中央区域以及至少一个外围区域，该外围区域位于该中央区域之外；及多个棱镜微结构，位于该出光面以及该底面上，其中位于该出光面 上的所述多个棱镜微结构包括多个第一棱镜微结构与多个第二棱镜微 结构，所述多个第一棱镜微结构位于该中央区域内，所述多个第二棱镜 微结构位于该外围区域内，且所述多个第二棱镜微结构的顶角92大于所述多个第一棱镜微结构的顶角e1;以及一光源组，配置于该本体的至少一侧面旁，该光源组适于发出一光线， 所述光线由所述至少一侧面进入该本体。
19.如权利要求18所述的背光模块，其中在平行该出光面的一投影平面 上，该光源组的延伸方向与该出光面的所述多个棱镜微结构的延伸方向实质上垂直。
全文摘要
本发明涉及一种导光板与背光模块，导光板包括一本体以及多个棱镜微结构。本体具有一底面、相对底面的一出光面以及连接于底面与出光面之间的多个侧面，出光面上具有一中央区域以及至少一个外围区域，外围区域位于中央区域之外。棱镜微结构位于出光面以及底面上，其中位于出光面上的棱镜微结构包括多个第一棱镜微结构与多个第二棱镜微结构。第一棱镜微结构位于中央区域内，并且第二棱镜微结构位于外围区域内。第二棱镜微结构的顶角θ<sub>2</sub>大于第一棱镜微结构的顶角θ<sub>1</sub>。该背光模块具有上述导光板。本发明在导光板的出光面与底面皆形成棱镜微结构，并且使出光面上的棱镜微结构具有不同的顶角，以达到较高的出光效率以及较佳的视角效果。
文档编号F21V13/00GK101413641SQ20081017975
公开日2009年4月22日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者廖经桓, 王炯翰, 黄昱琮 申请人:友达光电股份有限公司