专利名称：具导光板棱柱结构的背光模块及其制造方法
具导光板棱柱结构的背光模块及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种背光模块；具体而言，本发明关于一种使用具有棱柱结构的导光板的背光模块。
背景技术：
相较于传统的阴极射线管(Cathode ray tube,CRT)显示器，液晶(LCD)显示器具有厚度薄、质量轻、低辐射等优点，因而逐渐取代CRT显示器而成为现今显示器市场的主流产品。由于液晶本身不会发光，作为光源的背光模块(Backlight Module)乃成为使液晶显示面板能正常显示影像的必要组件。因此，除了在体积上有薄形化的需求外，如何设计背光模块而使液晶显示面板有更佳的辉度亦是一直以来的发展重点。 提高光能利用率是改善液晶显示面板辉度的方式之一。导光板(LightGuidePlate, LGP)是背光模块中最重要的组件，它的主要功能在于导引光线方向，以提高液晶显示面板的辉度并控制其亮度的均匀。 在现有的导光板设计中，常采用印刷式导光板。然而，印刷式导光板受限于材料物理特性，难以达到较高的光能利用率，因而导致采用印刷式导光板的液晶显示面板有较差的辉度表现。因此，在提高液晶显示面板辉度的前提下，如何改善导光板的设计而提高其光能利用率是一个很重要的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模块及其制造方法，利用导光板表面的微结构来改善导光板的光学特性，使得从导光板出射的光线以增亮膜的最佳入射角入射增亮膜，以提高导光板的光能利用率，进而提高液晶显示面板的辉度，改善上述先前技术中的问题。此外，本发明背光模块的作法不会对显示器左右视角的辉度差产生影响，因而符合TCO 03国际规格中对显示器视角的规范。 本发明背光模块包含导光板、增亮膜(Brightness Enhancement Film, BEF)及光源模块。导光板包含相对的第一表面及第二表面，第一表面上形成有并排的棱柱结构；棱柱结构包含相对的第一斜面及第二斜面，第一斜面及第二斜面与第二表面分别夹有二个相等的夹角。增亮膜包含相对的第三表面及第四表面，第三表面相对于导光板的第二表面，第四表面上形成有并排的棱镜结构，沿着棱柱结构的延伸方向而分布；增亮膜具有与棱镜结构的角度相关的最佳入射角，夹角的角度与最佳入射角之间呈现一对应关系。光源模块设置于导光板的侧边，并沿着棱镜结构的延伸方向而设置。
图1A为本发明背光模块的一实施例的示意 图IB为图1A所示的背光模块的剖视图； 图1C为本发明背光模块的导光板部分的另一实施例的示意 图ID为图IB所示的背光模块的光学行为的示意图； 图2为图IB所示的背光模块加设下扩散板的实施例的剖视图； 图3为图IB所示的背光模块加设上扩散板的实施例的剖视图； 图4为图IB所示的背光模块加设多层增亮扩散膜的实施例的剖视图； 图5为图IB所示的背光模块加设下扩散板及上扩散板的实施例的剖视图； 图6为图IB所示的背光模块加设下扩散板及多层增亮扩散膜的实施例的剖视
图； 图7为本发明背光模块的制造方法的一实施例的流程图； 图8为本发明背光模块的制造方法的另一实施例的流程图。主要组件符号说明
10 导光板 11 第一表面 111 棱柱结构 111A第一斜面 11 IB 第二斜面 12 第二表面 20增亮膜 21 第三表面 22第四表面 221 棱镜结构 30光源模块 40下扩散板 50 上扩散板 60多层增亮扩散膜 100 光线
具体实施方式
本发明提供一种背光模块及其制造方法。在较佳实施例中，此背光模块供平面显示装置使用。然而在不同实施例中，此背光模块亦可供计算机键盘、移动电话按键、看板及其它需要平面光源的装置使用。 图1A为本发明背光模块的一实施例的示意图。如图IA所示，此背光模块包含导光板10、增亮膜20及光源模块30。导光板10的上方相对设置增亮膜20，光源模块30则设置于导光板10的侧边。图1B为图1A所示的背光模块的剖视图。如图1B所示，导光板10包含相对的第一表面11及第二表面12，分别为导光板10的下表面及上表面。第一表面11上形成有多个并排的棱柱结构lll，使不同棱柱结构lll之间彼此平行。如图1A所示，棱柱结构111在第一表面11上形成凸脊状。如图IB所示，每个棱柱结构111具有一三角形剖面，因而在第一表面11上形成有相邻接的第一斜面111A及第二斜面lllB。第二表面12平行于棱柱结构lll所在的平面，第一斜面111A及第二斜面111B分别与第一表面11夹有夹角9i及夹角92。夹角9i及夹角92的角度相等，使得棱柱结构11的剖面形成一等腰三角形；换言之，棱柱结构111具有两边对称的三角形剖面。 在本实施例中，如图IB所示，棱柱结构111可视需求在第一表面11上呈现疏密不同的排列。例如为了达到匀光的作用，使靠近光源处排列较为稀疏，远离光源处排列较为紧密。然而，在不同实施例中，棱柱结构可采等距排列，其大小也可以各有不同。此外，本实施例的第二表面12为一光滑平面，然而在其它实施例中，如图1C所示，可于第二表面12上形成并排的光学结构121，使光学结构121与棱柱结构111两者的延伸方向相垂直。在较佳实施例中，导光板可以为平板或楔形板。 如图IB所示，增亮膜20平行设置于导光板10上，包含相对的第三表面21及第四表面22。其中第三表面21与导光板10的第二表面12相对应，第四表面22上形成有多个棱镜结构221，不同棱镜结构221之间彼此平行。棱镜结构221与棱柱结构111较佳有相同的延伸方向；换言之，棱镜结构221与棱柱结构111相互平行。 如图IB所示，光源模块30设置于导光板10的侧边，而与棱柱结构111及棱镜结构221相平行。在本实施例中，两个光源模块30分别设置于导光板10的两侧；然而在其它实施例中，得仅于导光板10的一侧设置一个光源模块30。光源模块30所产生的光线自导光板10的第二表面12出射后，再入射到增亮膜20的第三表面21，其中光线从第二表面12出射的角度通过棱柱结构111来控制。 图1D为图1B所示的背光模块的光学行为的示意图。如图1D所示，增亮膜20较佳具有最佳入射角a 。由光源模块30进入导光板10的光线100经由棱柱结构111的反射而从导光板10出射。通过棱柱结构111的设计来控制光线100从第二表面12出射的角度，使光线IOO以最佳入射角a入射增亮膜20。其中以最佳入射角a入射的光线100会以较高的能量自增亮膜20出射，此时光能利用率被提高，因而能改善液晶显示面板的辉度。此最佳入射角a与增亮膜20的折射率有关，并会随着棱镜结构221的角度的不同而改变。最佳入射角a介于25度及35度之间，其值会因增亮膜20所采用的材质的折射率而异。例如当折射率为1.48时，最佳入射角a约为25度；当折射率为1.58时，最佳入射角a约为30度；当折射率为1.68时，最佳入射角a约为35度。在较佳实施例中，增亮膜20采用折射率约1. 5的PET等材质，此时最佳入射角略大于25度。 夹角e工及夹角e2的角度是自角度范围区间R中所选出，而角度范围区间R的值较佳介于14度及34度之间。当最佳入射角a增大时，夹角e工及夹角92可采用的角度范围的起始值及结束值随的递减；而当最佳入射角a减小时，夹角e工及夹角92可采用的角度范围的起始值及结束值随的递增。在本实施例中，当最佳入射角a增大的幅度相同时，角度范围区间R的起始值的递减幅度大于其结束值的递减幅度；亦即当最佳入射角a的增大速度固定时，角度范围区间R的起始值的递减速度大于其结束值的递减速度。而且当最佳入射角a增大时，角度范围区间R的范围亦随的增大；而当最佳入射角a减小时，角度范围区间R的范围亦随的减小。 在本实施例中，最佳入射角a为30度，此时夹角e工及夹角92的角度范围区间R介于19度及33度之间。然而在其它实施例中，当最佳入射角a不等于30度时，夹角e工
及夹角^的角度范围区间R的起始值及结束值可相应地增大或减小。例如当最佳入射角a减小为25度时，夹角e工及夹角92的角度范围区间1 的起始值及结束值随的分别增加为22度及34度；当最佳入射角a增大为35度时，夹角e工及夹角92的角度范围区间尺的起始值及结束值随的分别减小为14度及32度。 此外，由于本发明背光模块改善液晶显示面板辉度的方式是使光线以最佳入射角入射增亮膜，致使光线以较高的能量自增亮膜出射，而不是一般做法中以縮小视角的方式来改善。因此，本发明背光模块的作法不会影响显示器左右视角辉度差，因而符合TCO 03国际规格中对显示器视角的规范 本发明背光模块除了导光板、增亮膜及光源模块以外，还可视需求在导光板与增亮膜之间设置扩散板(Diffuser)。图2为图1B所示的背光模块加设下扩散板的实施例的剖视图。如图2所示，下扩散板40夹设于导光板10的第二表面12与增亮膜20的第三表面21之间。在本实施例中，下扩散板的雾度(haze)介于30%及99.9%之间；然而在其它实施例中，下扩散板可以有不同的雾度范围。 此外，亦可视需求于增亮膜上设置扩散板或多层增亮扩散膜(DualBrightnessEnhancement Film-Diffuse， DBEF-D)。图3为图1B所示的背光模块加设上扩散板的实施例的剖视图。如图3所示，上扩散板50设置于增亮膜20上，使得上扩散板50的一面与增亮膜20的第四表面22相对应。图4为图1B所示的背光模块加设多层增亮扩散膜的实施例的剖视图。如图4所示，多层增亮扩散膜60设置于增亮膜20上，使得多层增亮扩散膜60的一面与增亮膜20的第四表面22相对应。再者，如图5所示，可先于导光板10与增亮膜20之间设置下扩散板40，再同时于增亮膜20上设置上扩散板50 ;或如图6所示，可先于导光板10与增亮膜20之间设置下扩散板40，再同时于增亮膜20上设置多层增亮扩散膜60。
图7为本发明背光模块的制造方法的一实施例的流程图。如图7所示，步骤71包含设置导光板，此导光板包含相对的第一表面及第二表面。步骤72包含形成多个并排的棱柱结构于第一表面上，使不同棱柱结构之间彼此平行，且各棱柱结构所包含的第一斜面及第二斜面与棱柱结构所在的平面分别夹有两个相等的夹角。在较佳实施例中，导光板10可以为平板或楔形板。此外，在其它实施例中，可于第二表面上形成并排的光学结构，使光学结构与棱柱结构两者的延伸方向相垂直。 步骤73包含设置增亮膜，此增亮膜包含相对的第三表面及第四表面，使第三表面与导光板的第二表面相面对，第四表面上则形成多个相互平行并与棱柱结构有相同延伸方向的棱镜结构。其中增亮膜具有一个介于25度及35度之间的最佳入射角，此最佳入射角与折射率有关，并会随着棱镜结构的角度的不同而改变。 步骤74包含依据增亮膜最佳入射角的角度来决定两个导光板夹角的角度。以最佳入射角入射增亮膜的光线会以较高的能量自增亮膜出射，因而改善液晶显示面板的辉度。两个夹角的角度是自一个角度范围区间中所选出，而此角度范围区间的值较佳介于14度及34度之间。当最佳入射角增大时，导光板夹角可采用的角度范围的起始值及结束值随的递减；而当最佳入射角减小时，导光板夹角可采用的角度范围的起始值及结束值随的递增。在本实施例中，当最佳入射角增大的幅度相同时，角度范围区间的起始值的递减幅度大于其结束值的递减幅度。而且当最佳入射角增大时，角度范围区间的范围亦随的增大；而当最佳入射角减小时，角度范围区间的范围亦随的减小。 在本实施例中，增亮膜的最佳入射角为30度，此时第一斜面及第二斜面与棱柱结构所在的平面之间的两个夹角的角度介于19度及33度之间。然而在其它实施例中，当最佳入射角不等于30度时，两个夹角的角度范围区间的起始值及结束值可相应地增大或减小。例如当最佳入射角减小为25度时，两个夹角的角度范围区间的起始值及结束值随之分 别增加为22度及34度；当最佳入射角增大为35度时，两个夹角的角度范围区间的起始值 及结束值随的分别减小为14度及32度。 步骤75包含设置光源模块于导光板的侧边，使光源模块与棱柱结构相平行。在本 实施例中，将两个光源模块分别设置于导光板的两侧；然而在其它实施例中，得仅于导光板 的一侧设置一个光源模块。 图8为本发明背光模块的制造方法的另一实施例的流程图。如图8所示，本实施 例除了包含图7的实施例中的步骤71、72、73、74及75以外，其中还有步骤81包含设置下 扩散板于导光板及增亮膜之间，使下扩散板的两面分别与导光板的第二表面及增亮膜的第 三表面相对应。在较佳实施例中，下扩散板的雾度介于30%及99.9%之间。步骤82包含 设置上扩散板或多层增亮扩散膜于增亮膜上，使上扩散板或多层增亮扩散膜的一面与增亮 膜的第四表面相对应。 本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。 必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精 神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。
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权利要求
一种背光模块，供一平面显示器使用，包含一导光板(Light Guide Plate，LGP)，包含相对的一第一表面及一第二表面，其中该第一表面上形成有多个并排的棱柱结构，各该棱柱结构包含相对的一第一斜面及一第二斜面，该第一斜面及该第二斜面与该第一表面分别夹有二个实质上相等的夹角，其中该些夹角选自一角度范围区间，该角度范围区间实质上介于14度及34度之间；一增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)，包含相对的一第三表面及一第四表面，其中该第三表面相对于该导光板的该第二表面，该第四表面上形成有多个并排的棱镜结构，该些棱镜结构沿着该些棱柱结构的延伸方向而分布；该增亮膜具有与该棱镜结构的角度相关的一最佳入射角，其中该最佳入射角实质上介于25度及35度之间；以及至少一光源模块，沿着该些棱柱结构的延伸方向分布设置于该导光板的侧边。
2. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板为平板或楔形板。
3. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板的该第二表面上形成有多 个并排的光学结构，该些光学结构垂直于该些棱柱结构的延伸方向而分布。
4. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角增大时，该角度范围 区间的起始值及结束值随之递减；当该最佳入射角减小时，该角度范围区间的起始值及结 束值随之递增。
5. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角增大的幅度相同时， 该角度范围区间的起始值的递减幅度大于该角度范围区间的结束值的递减幅度。
6. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角增大时，该角度范围 区间亦增大；当该最佳入射角减小时，该角度范围区间亦减小。
7. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角实质上等于25度时， 该角度范围区间实质上介于22度及34度之间。
8. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角实质上等于30度时， 该角度范围区间实质上介于19度及33度之间。
9. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，当该最佳入射角实质上等于35度时， 该角度范围区间实质上介于14度及32度之间。
10. 根据权利要求1所述的棱柱结构，其特征在于，该光源模块包含一第一光源及一第 二光源，分别设置于该导光板的两侧。
11. 根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，更包含一下扩散板(Lower Diffuser)，设置于该导光板及该增亮膜之间，该下扩散板的两面分别与该导光板的该第二 表面及该增亮膜的该第三表面相对应。
12. 根据权利要求ll所述的背光模块，其特征在于，该下扩散板的雾度(haze)介于 30 %及99. 9%之间。
13. 根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，更包含一上扩散板(Upper Diffuser)，设置于该增亮膜上，该上扩散板的一面与该增亮膜的该第四表面相对应。
14. 根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，更包含一多层增亮扩散膜(Dual Brightness Enhancement Film-Diffuse, DBEF-D)，设置于该增亮膜上，该多层增亮扩散膜 的一面与该增亮膜的该第四表面相对应。
15. 根据权利要求1所述的棱柱结构，其特征在于，该光源模块所产生的光线经由该导光板的该第二表面自该导光板出射后，再经由该增亮膜的该第三表面入射该增亮膜。
16. —种背光模块的制造方法，包含下列步骤 设置一导光板，该导光板包含相对的一第一表面及一第二表面；形成多个并排的棱柱结构于该第一表面上，其中各该棱柱结构包含一第一斜面及一第 二斜面，该第一斜面及该第二斜面与该些棱柱结构所在的平面分别夹有二个实质上相等的 夹角；设置一增亮膜，该增亮膜包含相对的一第三表面及一第四表面，其中该第三表面相对 于该导光板的该第二表面，该第四表面上形成有多个并排的棱镜结构，该些棱镜结构沿着 该些棱柱结构的延伸方向而分布，该增亮膜具有与该棱镜结构的角度相关的一最佳入射 角，其中该最佳入射角实质上介于25度及35度之间；依据该最佳入射角的角度决定该些夹角的角度，其中该些夹角选自一角度范围区间， 该角度范围区间实质上介于14度及34度之间；以及设置至少一光源模块于该导光板的侧边，使该光源模块与该些棱柱结构具有相同的延 伸方向。
17. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，该导光板为平板或楔 形板。
18. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，更包含形成多个并排 的光学结构于该导光板的该第二表面上，使该些光学结构垂直于该些棱柱结构的延伸方向 而分布。
19. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，在决定该些夹角的角 度的步骤中，当该最佳入射角增大时，该角度范围区间的起始值及结束值随的递减；当该最 佳入射角减小时，该角度范围区间的起始值及结束值随之递增。
20. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，当该最佳入射角增大 的幅度相同时，该角度范围区间的起始值的递减幅度大于该角度范围区间的结束值的递减 幅度。
21. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，在决定该些夹角的角 度的步骤中，当该最佳入射角增大时，该角度范围区间亦增大；当该最佳入射角减小时，该 角度范围区间亦减小。
22. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，在决定该些夹角的角 度的步骤中，当该最佳入射角实质上等于25度时，该角度范围区间实质上介于22度及34 度之间。
23. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，在决定该些夹角的角 度的步骤中，当该最佳入射角实质上等于30度时，该角度范围区间实质上介于19度及33 度之间。
24. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，在决定该些夹角的角 度的步骤中，当该最佳入射角实质上等于35度时，该角度范围区间实质上介于14度及32 度之间。
25. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，设置该光源模块的步 骤为设置一第一光源及一第二光源，该第一光源及该第二光源分别位于该导光板的两侧。
26. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，更包含设置一下扩散 板于该导光板及该增亮膜之间，使该下扩散板的两面分别与该导光板的该第二表面及该增 亮膜的该第三表面相对应。
27. 根据权利要求26所述的背光模块的制造方法，其特征在于，该下扩散板的雾度介 于30 %及99. 9%之间。
28. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，更包含设置一上扩散 板于该增亮膜上，使该上扩散板的一面与该增亮膜的该第四表面相对应。
29. 根据权利要求16所述的背光模块的制造方法，其特征在于，更包含设置一多层增 亮扩散膜于该增亮膜上，使该多层增亮扩散膜的一面与该增亮膜的该第四表面相对应。
全文摘要
本发明提供一个具有导光板棱柱结构的背光模块。此背光模块包含导光板、增亮膜及光源模块。导光板包含相对的第一表面及第二表面，第一表面上形成有并排的棱柱结构；棱柱结构包含相对的第一斜面及第二斜面分别与第一表面夹有相等的夹角。增亮膜包含相对的第三表面及第四表面，第三表面相对于导光板的第二表面，第四表面上形成有并排的棱镜结构，沿着棱柱结构的延伸方向而分布；增亮膜具有与棱镜结构之角度相关的最佳入射角，夹角的角度与最佳入射角之间呈现一对应关系。光源模块沿着棱柱结构之延伸方向分布设置于导光板的侧边。
文档编号F21S8/00GK101737682SQ20091026595
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者王炯翰 申请人:友达光电股份有限公司