专利名称：导光板及背光模组的制作方法
导光板及背光模组
技术领域：
本发明是有关于一种导光板及背光模组，且特别是有关于一种出光均勻度较佳的导光板及背光模组。
背景技术：
随着平面显示技术的蓬勃发展，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)已逐渐成为显示技术的主流，其普遍地被使用于日常生活当中，并取代了传统阴极射线管 (cathode ray tube, CRT)。由于液晶显示器中的液晶面板不会自行发光，因此需采用背光模组来提供背光源。背光模组依照发光元件的摆设位置可分为直下式背光模组(direct type backlightmodule)与侧边入光式背光模组(side type backlight module)，其中侧边入光式背光模组能够把来自侧面的光导向正面而形成面光源之关键因素，是在于其具有导光板。在采用发光二极管(light emitting diode, LED)作为发光元件的侧边入光式背光模组中，导光板的入光面旁会排列着数个发光二极管。由于发光二极管所发出的光束具有指向性，因此当这些发光二极管所发出的这些光束经由入光面进入导光板时，会形成不同亮度的暗区以及亮区，使得导光板的出光不均勻。针对于此，在中国台湾专利公开第20094 16号、中国台湾新型专利第3U679号、 中国台湾新型专利第观2191号、中国台湾新型专利第四2707号以及中国台湾新型专利第四4655号中皆提出针对导光板的入光面做出结构上的变化借以提升导光板的光学品质，如出光效率或出光均勻度。
发明内容本发明提供一种导光板，其可提升背光模组整体的出光均勻度。本发明另提供一种背光模组，其采用上述的导光板而可提供均勻度较高的面光源。本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提出一种导光板，用以导引至少一发光元件所提供的一光束。导光板包括一第一表面、一第二表面及一入光面。第二表面相对于第一表面。入光面连接第一表面与第二表面，并具有多个弧形凸起以及多个V型沟槽。每一 V型沟槽与每一弧形凸起交替设置并相互邻接，且这些V型沟槽与这些弧形凸起相邻接的连线形成一虚拟面。这些弧形凸起与这些V型沟槽分别位于虚拟面的两侧。来自发光元件的光束用以经由入光面进入导光板，并经由第一表面射出导光板外。本发明之另一实施例提出一种背光模组，其包括一导光板及至少一发光元件。导光板包括一第一表面、一第二表面及一入光面。第二表面相对于第一表面。入光面连接第一表面与第二表面并具有多个弧形凸起以及多个V型沟槽。每一 V型沟槽与每一弧形凸起交替设置并相互邻接，且这些V型沟槽与这些弧形凸起相邻接的连线形成一虚拟面，而这些弧形凸起与这些V型沟槽分别位于虚拟面的两侧。发光元件配置于入光面旁并用以朝向入光面发光。在本发明之一实施例中，每一弧形凸起包括一圆弧凸起，且每一圆弧凸起的圆弧半径为R。在本发明之一实施例中，每一圆弧凸起满足 οομπι。在本发明之一实施例中，每一圆弧凸起沿虚拟面的一法线方向与虚拟面的最大距离为H，且每一圆弧凸起满足0. 5R < H < R。另外，每一圆弧凸起在相邻接的V型沟槽之间的宽度为L，且每一圆弧凸起满足 L = 2* (R2-(R-H) 2)°_5。在本发明之一实施例中，每一 V型沟槽在相邻接的这些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一 V型沟槽满足d < L。在本发明之一实施例中，每一 V型沟槽在相邻接的这些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一 V型沟槽满足0. IL < d < 0. 5L。在本发明之一实施例中，每一 V型沟槽在相邻接的这些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一圆弧凸起的圆心与邻近的圆弧凸起的圆心之最短连心距离为X，且χ = L+d。在本发明之一实施例中，每一 V型沟槽在相邻接的这些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一 V型沟槽满足10 μ m < d < 40 μ m。在本发明之一实施例中，每一 V型凹槽的顶角大致上大于等于20度，且小于等于85度。在本发明之一实施例中，每一这些弧形凸起包括一椭圆弧形凸起，且每一椭圆弧形凸起具有一长轴与一短轴。在本发明之一实施例中，每一椭圆弧形凸起的长轴平行于虚拟面，且每一椭圆弧形凸起的短轴平行于虚拟面的法线方向。在本发明之一实施例中，每一椭圆弧形凸起的短轴平行于虚拟面，且每一椭圆弧形凸起的长轴平行于虚拟面的法线方向。在本发明之一实施例中，每一椭圆弧形凸起在相邻接的V型沟槽之间的宽度为L，每一 V型沟槽在相邻接的椭圆弧形凸起之间的一开口宽度为d，且导光板满足d < L0在本发明之一实施例中，导光板更包括多个散射微结构，配置于第一表面与第二表面之至少其一上。在本发明之一实施例中，背光模组更包括一反射单元，配置于导光板的第·~ 表面上。在本发明的实施例之至少具有以下其中一个优点，由于导光板之入光面具有多个凸出虚拟表面的弧形凸起以及多个凹陷虚拟表面的V型沟槽，且每一 V型沟槽与每一弧形凸起交替设置并相互邻接，因此，光束在通过入光面进入导光板后，光束便能被能有效地且均勻地散开，从而使得导光板整体的出光均勻度可获得提升。因此，采用上述导光板的背光模组便可提供光均勻度较佳的背光源。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，并配合所附图式作详细说明如下。
图IA为本发明一实施例的背光模组的局部俯视图。图IB为图IA的1-1’所绘示的局部剖示图。图2与图3分别为图IA的导光板采用不同实施形态的局部俯视图。100 背光模组200 导光板
210 第一表面220 第二表面230 入光面232 弧形凸起234 =V 型沟槽232a:圆弧凸起200a、200b 导光板232b 椭圆弧形凸起250:散射微结构300 发光元件310 光束400 反射单元a 长轴b 短轴R 圆弧半径H 距离d:开口宽度L:宽度χ 距离Pl 虚拟面
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、左、 右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。图IA为本发明一实施例的背光模组的局部俯视图，而图IB为图IA的1_1’所绘示的局部剖示图。请同时参考图IA与图1B，本实施例的背光模组100包括一导光板200及至少一发光元件300。导光板200包括一第一表面210、一第二表面220及一入光面230。发光元件300配置于入光面230旁并用以朝向入光面230发光，如光束310，其中导光板200 用以导引发光元件300所提供的光束310。在本实施例中，发光元件300，例如可为数个发光二极管(light emitting diode，LED)。在其他实施例中，发光元件300，例如可为冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescence Lamp，CCFL)，或其他适当的光源。请参考图IA与图1B，在导光板200中，第二表面220相对于第一表面210，且入光面230连接第一表面210与第二表面220，其中入光面230具有多个弧形凸起232以及多个 V型沟槽234。特别的是，每一 V型沟槽234与每一弧形凸起232交替设置并相互邻接，且这些ν型沟槽234与这些弧形凸起232相邻接的连线形成一虚拟面P1，而弧形凸起232与 V型沟槽234分别位于虚拟面Pl的两侧，如图IA与图IB所绘示。在本实施例中，每一弧形凸起232例如是一圆弧凸起23 ，因此这些圆弧凸起232a的圆弧半径可定义为R，其中圆弧半径R可落在大于等于20 μ m且小于等于100 μ m的范围内。需要说明的是，图IA与图IB所绘示的圆弧凸起23 是以半圆弧柱的形状作为举例说明，但不限于此，其亦可以是其他比例的圆弧条，如1/4圆弧柱。另外，每一圆弧凸起23 沿虚拟面Pl的一法线方向与虚拟平面Pl的最大距离为 H，此即圆弧凸起23 凸起于虚拟面Pl的高度，其中每一圆弧凸起23 满足0. 5R < H < R。 换言之，圆弧凸起23 凸起于虚拟面Pl的高度H不超过其本身的半径R。另外，每一圆弧凸起23 在相邻接的这些V型沟槽234之间的宽度定义为L，此即圆弧凸起23 正投影至虚拟面Pl之宽度L，其中每一圆弧凸起23 的宽度L可根据下列关系式(1)而推知。L = 2* (R2-(R-H)2)05.......................................(1)在导光板200中，每一 V型沟槽234在相邻接的这些圆弧凸起23 之间的开口宽度定义为d，且每一 V型沟槽234满足d < L。在本实施例中，圆弧凸起23 的宽度L若采用大于V型沟槽的宽度d的设计，则可使光束310在经由入光面230进入导光板200内部时能有效地且均勻地分布散开，从而可提高出射于导光板200的第一表面210的光束310 均勻性，因此采用此导光板200的背光模组100将可提供光均勻性较佳的背光源。另外，每一 V型沟槽234的开口宽度d可满足下列关系式(2)外，在一实施例中，V型沟槽234的开口宽度d的范围也可以是落在大于等于10 μ m且小于等于40 μ m的范围之内。0. IL ^ d ^ 0. 5L...................................................... U)此外，每一圆弧凸起23 的圆心与邻近的圆弧凸起23 的圆心的最短连心距离为X，其中此距离可以是圆弧凸起的宽度d与V型沟槽234的开口宽度L所相加的距离，如 χ = L+cL在本实施例中，每一 V型凹槽234的顶角大致上是落在大于等于20度至小于等于 85度的范围之内，如此可使光束310在通过V型沟槽234的表面而进入导光板200时能有效地且均勻地分布被散开，从而可进一步地提高出射于导光板200的第一表面210的光束 310均勻性。详细而言，顶角若是落在20度至85度时，则V型沟槽234的表面相对虚拟表面的斜率便会较大(或陡)，如此光束310在传递至V型沟槽234的表面的入射角便会增加，进而可使得光束310于导光板200内部传递时更为分散。基于上述结构条件，本实施例的导光板200若入光面230设计为具有多个圆弧凸起23 及多个V型沟槽234的结构，且这些圆弧凸起23 与V型沟槽234彼此交替设置并互相连接，将可使光束310在通过入光面230进入导光板200内部后能有效地且均勻地分布被散开，从而在应用背光模组100时，而可使背光模组100提供光均勻度较佳的背光源。另外，为了更进一步地说明本实施例的导光板200的结构可使背光模组100提供更为均勻化的背光源。因此分别针对导光板200的入光面230采用不同实施形态而进行比较。举例而言，若入光面230是采用平面的设计，此时光束进入导光板200内部的光均勻度较差。因此，入光面230若是采用如图IA所绘示的V型沟槽234而无搭配圆弧凸起23 的设计时，则导光板的光均勻度相较于入光面采用平面式的设计约可提高40. 71 %。反之， 入光面230若是采用如图IA所绘示的圆弧凸起23 而无搭配V型沟槽234的设计时，其光均勻度相较于入光面采用平面式的设计约可提高83. 23%。然而，若是采用本实施例的导光板200的设计时，则其光均勻度相较于入光面采用平面式的设计约可提高至95. 80%。 因此，背光模组100若是采用本实施例所提供的导光板200将可提供更为均勻的背光源。
在一实施例中，导光板200的入光面230的弧形凸起232除了可以采用如前述的圆弧凸起23 的实施方式外，此弧形凸起232也可以是采用如图2与图3所绘示的椭圆弧形凸起232b，从而分别形成另一种导光板200a、200b。举例而言，在图2所绘示的导光板 200a中，每一椭圆弧形凸起232b具有一长轴a与一短轴b，其中每一椭圆弧形凸起232b的长轴a平行于虚拟面Pl，且每一椭圆弧形凸起232b的短轴b平行于虚拟面Pl的法线方向。 在本实施例中，每一椭圆弧形凸起232b在沿平行于虚拟面Pl的法线方向与虚拟面Pl的最大距离为0.恥，此即椭圆弧形凸起232b凸起于虚拟面Pl的高度。在一实施例中，椭圆弧形凸起232b凸起于虚拟面Pl的高度亦可以是其他数值，以上仅为举例说明。另外，在图3所绘示的导光板200b中，每一椭圆弧形凸起232b的短轴b平行于虚拟面Pl，且每一椭圆弧形凸起232b的长轴a平行于虚拟面Pl的法线方向。在本实施例中， 每一椭圆弧形凸起232b在沿虚拟平面Pl的法线方向与虚拟面Pl的最大距离为0. fe，此即椭圆弧形凸起232b凸起于虚拟面Pl的高度。在一实施例中，椭圆弧形凸起232b凸起于虚拟面Pl的高度亦可以是其他数值，以上仅为举例说明。同样地，在图2与图3所绘示的导光板200a、200b中，每一椭圆弧形凸起232b在相邻接的这些V型沟槽234之间的宽度为L，而每一 V型沟槽234在相邻接的这些椭圆弧形凸起之间的开口宽度为d，且导光板200a、200b满足d < L，因此，背光模组100若是采用如图2与图3所绘示的导光板200a、200b同样可提供较均勻的背光源。另外，导光板200还可包括有多个散射微结构250，如图IB所示，其中导光板 200a、200b亦可包括有散射微结构250，惟图2与图3并未绘示。在本实施例中，散射微结构250配置于第一表面210与第二表面220的至少其一上，本实施例系以配置于第二表面 220上为例，但不限于此。另外，在本实施例中，散射微结构250可用以破坏光束310于导光板200内部的全反射。此时，第二表面220的一侧可配置有一反射单元400，如此部分光束 310会受到散射微结构250的折射作用而射向反射单元400，且反射单元400可将光束310 反射，以使光束310依序穿透第二表面220及第一表面210而出射于导光板200。此外，另一部分光束310会受到散射微结构250的反射作用而射向第一表面210， 并经由第一表面210而出射于导光板200。在本实施例中，散射微结构250例如是凸点，然而，在其他实施例中，散射微结构250亦可以是散射材料、凹点、凸纹或凹纹。此外，在本实施例中，反射单元400例如为一反射片。综上所述，本发明之实施例可达到下列功效之至少其一。由于导光板的入光面具有多个凸出于虚拟面的弧形凸起以及多个凹陷于虚拟面的V型沟槽，且每一 V型沟槽与每一弧形凸起交替设置并相互邻接，因此，光束在通过入光面进入导光板后，光束便能被能有效地且均勻地散开，从而使得导光板整体的出光均勻度可获得提升。此外，若弧形凸起的宽度若大于V型沟槽的开口宽度，如d<L，则可进一步地提升其整体的出光均勻度。另外， 若V型沟槽的顶角是落在特定角度之间，如落在大于等于20度至小于等于85度的范围之内，同样地，亦可提升导光板的整体出光的均勻度。因此，采用上述导光板的背光模组便可提供光均勻度较佳的背光源。惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。
权利要求
1.一种导光板，用以导引至少一发光元件所提供的一光束，该导光板包括一第一表面；一第二表面，相对于该第一表面；以及一入光面，连接该第一表面与该第二表面并具有多个弧形凸起以及多个V型沟槽，每一该V型沟槽与每一该弧形凸起交替设置并相互邻接，该些V型沟槽与该些弧形凸起相邻接的连线形成一虚拟面，且该些弧形凸起与该些V型沟槽分别位于该虚拟面的两侧，其中来自该发光元件的该光束用以经由该入光面进入该导光板，并经由该第一表面射出该导光板外。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于每一该弧形凸起包括一圆弧凸起，且每一该圆弧凸起的一圆弧半径为R。
3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于每一该圆弧凸起满足 20μ 彡 R 彡 ΙΟΟμ ο
4.如权利要求2所述的导光板，其特征在于每一该圆弧凸起沿该虚拟面的一法线方向与该虚拟面的一最大距离为H，且每一该圆弧凸起满足0. 5R ^ H ^ R0
5.如权利要求2所述的导光板，其特征在于每一该圆弧凸起在相邻接的该些V型沟槽之间的一宽度为L，每一该圆弧凸起满足L = 2*(R2-(R-H)2)°_5。
6.如权利要求4所述的导光板，其特征在于每一该V型沟槽在相邻接的该些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一该V型沟槽满足d < L0
7.如权利要求4所述的导光板，其特征在于每一该V型沟槽在相邻接的该些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一该V型沟槽满足0. IL^ d^ 0. 5L。
8.如权利要求4所述的导光板，其特征在于每一该V型沟槽在相邻接的该些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一该圆弧凸起的圆心与邻近的该圆弧凸起的圆心的最短连心距离为χ,且χ = L+d。
9.如权利要求1所述的导光板，其特征在于每一该V型沟槽在相邻接的该些圆弧凸起之间的一开口宽度为d，且每一该V型沟槽满足10 μ m < d < 40 μ m。
10.如权利要求1所述的导光板，其特征在于每一该V型凹槽的一顶角大致上是大于等于20度，且小于等于85度。
11.如权利要求1所述的导光板，其特征在于每一该弧形凸起包括一椭圆弧形凸起， 且每一该椭圆弧形凸起具有一长轴与一短轴。
12.如权利要求11所述的导光板，其特征在于每一该椭圆弧形凸起的该长轴平行于该虚拟面，且每一该椭圆弧形凸起的该短轴平行于该虚拟面的一法线方向。
13.如权利要求11所述的导光板，其特征在于每一该椭圆弧形凸起的该短轴平行于该虚拟面，且每一该椭圆弧形凸起的该长轴平行于该虚拟面的一法线方向。
14.如权利要求11所述的导光板，其特征在于每一该椭圆弧形凸起在相邻接的该些 V型沟槽之间的一宽度为L，每一该V型沟槽在相邻接的该些椭圆弧形凸起之间的一开口宽度为d，且该导光板满足d < L。
15.如权利要求1所述的导光板，其特征在于更包括多个散射微结构，配置于该第一表面与该第二表面之至少其一上。
16.一种背光模组，包括一导光板，包括一第一表面；一第二表面，相对于该第一表面；一入光面，连接该第一表面与该第二表面并具有多个弧形凸起以及多个V型沟槽，每一该V型沟槽与每一该弧形凸起交替设置并相互邻接，且该些V型沟槽与该些弧形凸起相邻接的连线形成一虚拟面，而该些弧形凸起与该些V型沟槽分别位于该虚拟面的两侧；以及至少一发光元件，配置于该入光面旁，并用以朝向该入光面发光。
17.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于每一该弧形凸起包括一圆弧凸起或一椭圆弧形凸起。
18.如权利要求17所述的背光模组，其特征在于每一该弧形凸起为一圆弧凸起时，每一圆弧凸起沿该虚拟面的一法线方向与该虚拟面的一最大距离为H，且每一该圆弧凸起满足0. 5R彡H彡R，其中R为每一该圆弧凸起的一圆弧半径。
19.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于每一该弧形凸起在相邻接的该些V 型沟槽之间的一宽度为L，每一该V型沟槽在相邻接的该些弧形凸起之间的一开口宽度为 d，且该导光板满足(1 < L0
20.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于该导光板更包括多个散射微结构，配置于该第一表面与该第二表面之至少其一上，且该背光模组更包括一反射单元，配置于该导光板的该第二表面上。
全文摘要
一种导光板及背光模组，所述导光板，包括一第一表面、一第二表面及一入光面。第二表面相对于第一表面。入光面连接第一表面与第二表面，并具有多个弧形凸起以及多个V型沟槽。每一V型沟槽与每一弧形凸起交替设置并相互邻接，且这些V型沟槽与这些弧形凸起相邻接的连线形成一虚拟面。这些弧形凸起与这些V型沟槽分别位于虚拟面的两侧。本发明另提出一种采用上述导光板的背光模组。本发明可提升背光模组整体的出光均匀度。
文档编号F21V13/12GK102168841SQ20101012449
公开日2011年8月31日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者郭铭丰, 陈柏良 申请人:中强光电股份有限公司