TWI283305B - A backlight module and a light guide plate thereof - Google Patents

Description

1283305 九、發明說明· 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種背光模組及其導光板，尤其關於一 種具集光功能且出光輝度均勻之導光板及採用該導光板之 背光模組。 【先前技術】 由於液晶顯示器面板中之液晶本身不具發光特性，因 而，為達到顯示效果’須給液晶顯示器面板提供一光源裝 置，如背光模組，其功能在於向液晶顯示器面板供應輝度 充分且分佈均勻之面光源。導光板係背光模組之關鍵元 #，其必須具備良好之光學設計，使導光板能引導光源發 光轉換成輝度與色度均可達一定要求之面光源。 一種先前技術背光模組可參閱1996年8月20日公告之 美國專利第5,548,670號，如第一圖所示，該背光模組1包 括平行相對設置之光源101及102、一設置於光源101及102 間之導光板12、一設置於導光板12下方之反射板13及一位 於該導光板2上方之集光片14。該背光模組1中，由於導光 板12不具集光功能，為使得該背光模組1之出光輝度高，需 採用集光片14，此舉增加了該背光模組1之生產成本。另 外，由於採用集光片14，從光源1〇1及102出射之光線必須 多通過一光學介質（即集光片14)才能出射，會增加光能量 之損耗’即會降低光利用率。 又一種先前技術背光模組如第二圖所示，該背光模組2 包括一導光板22、位於該導光板22—侧之光源20及一設置 !2833〇5 於該導光板22下方之反射板23，該光源20由複數LED(Light Emitting Diode，發光二極體）構成，該導光板22包括一由複 數均句分佈之細微V形槽構成之出光面221。如上所述，該 出光面221相當於一微棱鏡陣列，其功用可等效於第一圖所 不之集光片14,因而，該背光模組2無需採用集光片即可達 到出光輝度高之目的。與背光模組i相比，該背光模組2之 生產成本較低，而且，由於從該背光模組2出射之光線比從 月光模組1出射之光線少通過一光學介質（即集光片14)，故 該背光模組2比背光模組1之光利用率高。 請參閱第三圖，係二顆LED之出射光於一空間平面之 月匕里分佈示意圖。由於led之出射光能量呈一圓錐分佈， 故’該LED光源201及202之出射光入射至一空間平面200 時’該空間平面200會存在出射光無法到達之區域261、262 及263，該區域261、262及263通常被稱為暗帶區。有鑑於 此’該背光模組2中，光源20入射至導光板22時，該導光板 22中會存在暗帶區。 請參閱第四圖，係二顆LED之出射光於光束角變小之 情形下，於一空間平面之能量分佈示意圖。若LED光源201 及202之出射光先通過某一介質使得光束角變小後再入射 至空間平面200，則，將形成暗帶區281、282及283，且該 暗帶區281、282及283之面積大於第三圖所示暗帶區261、 262及263之面積。如上所述，該導光板22之出光面221之功 用等效於一集光片，即該導光板22具集光功能，等效上使 得從光源20出射之光線之光束角減小，從而，將使得該背 光模組2中存在之暗帶區範圍擴大，進而影響該背光模組2 1283305 之出射光之空間分佈。 請參閱第五圖，係該背光模組2之部分光路示意圖。該 導光板22進一步包括一與出光面221相對設置之底面226， 為使光源20發出之光入射至導光板22後，能均勻分佈且能 從出光面221出射，通常於該導光板22之底面226設置複數 散射網點227，該散射網點227用於均勻散射該入射光並破 壞該入射光之全反射條件。惟，由於出光面221存在細微V 形槽，可能出現如下情形：從光源20入射至導光板22之光 線203經由散射網點227散射至出光面221時，被V形槽會聚 後出射；而光源20入射至導光板22之光線204經由散射網點 227散射至出光面221時，被V形槽反射回該導光板22内。 如上所述，由於出光面221之V形槽與底面226之散射網點 227共同作用，使得從光源20入射至該導光板22之光線不能 從該出光面221均勻出射，且於該出光面221上形成未均勻 分佈之亮帶。 有鑑於此，提供一種出光輝度高且均勻之導光板及採 用該導光板之背光模組實為必要。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種出光輝度高且均勻之導 光板。 本發明之又一目的在於提供一種採用出光輝度高且均 勻之導光板之背光模組。 本發明提供一種導光板，其包括一本體及一高透光介 質層，該本體包括一出光面及一與出光面相對設置之底 面，該出光面包括複數集光結構，該底面包括複數散射結 1283305 構，該高透光介質層位於該出光面與底面之間，並鄰近該 出光面設置，該高透光介質層採用材料之折射率小於導= 板本體材料之折射率。 、酋本發明又提供-種背光模組，其包括至少—點光源及 一導光板，該導光板包括一本體及一高透光介質層，該本 ，包括一出光面及一與出光面相對設置之底面，該點光源 设置於該導光板一侧，該出光面包括複數集光結構，該底 面包括複數散射結構，該高透光介質層位於該出光面與底 面之間，並鄰近該出光面設置’該高透光介質層採讀料 之折射率小於導光板本體材料之折射率。 相較於先前技術，本發明提供之導光板本體之出光面 包括複數集光結構，該底面包括複數散射結構，該導光板 =括一位於該出光面與底面間並鄰近出光面設置之高透光 介質層，且該高透光介質層之折射率小於導光板本體材料 之折射率，從而，入射至該導光板本體之光線經由底面散 射結構散射後再傳輸至高透光介質層時，可能會發生全反 射，並達到均勻分佈後入射至高透光介質層，平移後傳輸籲 至出光面，經該出光面之集光結構集光後出射或反射至高 透光介質層’此時’亦可能發生全反射，從而，該高透光 介質層有效隔離該集光結構及散射結構之作用，從而達到 出光輝度南且均勻之目的。 、，本發明又提供之背光模組採用上述導光板，則，該背 光模組不僅可實現生產成本較低及光利用率高，而且出光 輝度高且分佈均勻。 1283305 【實施方式】 本發明背光模組之第一實施方式如第六圖所示，該背 光模組3包括點光源301、302、303及304、分別設置於該點 光源301、302、303及304周圍之反射罩311、312、313及314 及一平板形導光板34，該導光板34包括一本體32及一高透 光介質層35，該本體32包括入光面322及323、與該入光面 322及323相鄰並相對設置之反射面324及325、一與該入光 面322及323相鄰之出光面321、一與該出光面321相對設置 之底面326,該高透光介質層35位於該出光面321及底面326 之間，並鄰近該出光面321設置。該點光源301及302設置於 該入光面322—侧，該點光源303及304設置於該入光面323 一侧，該出光面321包括複數均勻分佈之細微V形槽。 其中，該高透光介質層35之厚度大約為100//m，其係 採用等方性材料製成，其折射率小於本體32之材料折射 率，如該本體 32 之材料係 PMMA(Polymethyl Methacrylate， 聚曱基丙烯酸曱脂，亦稱為壓克力材料），其折射率為 1.49，該高透光介質層35之材料係二氧化矽（Si02)，其折 射率為1.45840。又，該本體32之入光面322及323鍍有增透 膜，該反射面324及325鍍有增反膜。 請參閱第七圖，係該背光模組3之部分光路示意圖。該 本體32之底面326上設置有複數散射網點327，該散射網點 327用以破壞入射至本體32之光線之全反射條件並將其均 勻散射。由於該高透光介質層35之折射率低於該本體32之 折射率，從而當光線從本體32傳輸至該高透光介質層35 時’可能會發生全反射，且光線從出光面321向外界傳輸 11 1283305 時，亦可能會發生全反射，故，該背光模組3之光路包括如 下三種情形： 從光源301出射之光線310進入本體32後被散射網點 327反射至高透光介質層35時，被該高透光介質層35平移後 傳輸至該出光面321，並被該出光面321之V形槽會聚後出 射。 從光源301出射之光線315進入本體32後被散射網點 327反射至高透光介質層35時，被該高透光介質層35平移後 傳輸至該出光面321，惟，由於發生全反射，該光線315被 出光面321之V形槽全部反射，而可能再次回到該高透光介 質層35，且亦極可能於該高透光介質層35上發生全反射， 即該光線315被出光面321之V形槽反射後並不直接回到散 射網點327，亦即該高透光介質層35將V形槽及散射網點 327對該光線315之作用隔離，故，由於該高透光介質層35 之存在不會影響該散射網點327對入射光線之均勻散射。 從光源301出射之光線316進入本體32後被散射網點 327反射至高透光介質層35時，發生全反射，該光線316被 反射至本體32之其他表面或散射網點上，被破壞全反射條 件後，再到達該高透光介質層35並通過。 如上所述，該高透光介質層35可有效隔離該出光面321 之V形槽及散射網點327，使得入射至該本體32之光線傳輸 至該高透光介質層35時，形成均勻分佈後再被V形槽集光 出射，從而達到出光輝度高且均勻之目的。 請參閱第八圖，係本發明背光模組之第二實施方式。 該背光模組4與第六圖所示之背光模組3之不同之處在於： 12 1283305 該背光模組4採用之導光板44係楔形，且該導光板44之本體 42包括一入光面422及一出光面421，點光源401及402設置 於該入光面422—侧，該出光面421包括複數起集光作用之 細微U形槽。 惟，本發明背光模組及其導光板並不限於上述實施方 式所述，如該點光源可為LED，該導光板可為碟形導光板， 該散射網點可為凸塊或凹槽所取代，該U形槽或V形槽可為 半圓柱所取代，該散射網點可均勻或非均勻分佈，該V形 槽及U形槽可均勻或非均勻分佈等。 _ 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆 應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖為一種先前技術背光模組之立體圖。 第二圖為又一種先前技術背光模組之立體圖。 * 第三圖為二顆LED之出射光於一空間平面之能量分佈 不意圖。 第四圖為二顆LED之出射光於光束角變小之情形下， 於一空間平面之能量分佈示意圖。 第五圖為第四圖所示背光模組之部分光路示意圖。 第六圖為本發明背光模組第一實施方式之立體圖。 第七圖為第六圖所示背光模組之部分光路示意圖。 13 1283305 第八為本發明背光模組第二實施方式之立體圖。 【主要元件符號說明】 背光模組 3、4 導光板 34、44 本體 32、42 散射網點327 出光面 高透光介質層 底面 光源 反射罩 321、421 反射面 324、325 35 光線 310、315、316 326 入光面 322、323、422 3(H、302、303、304、401、402 3H、312、313、314

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Claims (1)

1283305 十、申請專利範圍 1· 一種導光板，其包括： 與出光面相對設置之 一本體’該本體包括一出光面及一 底面； 一咼透光介質層，該高透光介皙爲 之間並鄰近該出光面設置；、θ於該出光面與底面 =構數集光結構，該底面包括複數散 =構’該同透光"貝層之折射率低於本體材料之折射 2·如板申請專㈣圍第1項所述之導光板，其係平板形導光 【如申請專利範圍第1項所述之導光板，其係楔形導光板 ·=請專利範圍第旧所述之導光板，其 5·如申請專利範圍第}項所 等九板。 U形槽。 ^之導先板，其中該集光結構係 6·如申請專利範圍第1項所述 V形槽。 "《之W板，其中該集光結構係 ，其中該集光結構係 8·Γ射=刪㈣所，其t該散射結構係 9·如散申射顧狀導光板，其巾該散射結構係 10.如申請專利範圍第1項所述之導光板，該散射結構係散 15 1283305 射凹槽。 其中該複數散射 其中該高透光介 I2.如申請專利範圍第丨項所述之導光板 結構均勻分佈。 3 ·如申睛專利範圍第1項所述之導光板 質層係採用等方性材料製成。 14·一種背光模組，其包括： 至少一點光源； :導光板’該導光板包括-本體及—高透光介質層； 々中’該本體包括-出光面及—與出光面相對設置之底 面，該高透光介質層位於該出％面與底面之間並鄰近該 出光面設置該出光面包括複數集光結構，該底面包括複 數散射結構，該高透光介質層之折射率低於本體材料之 折射率，該點光源設置於該導光板一侧。 15·如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該導光板 係平板形。 16·如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該至少一 點光源的數量為複數，該複數點光源分別設置於該導光 板二侧。 17·如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該導光板 係楔形。 18·如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該導光板 係碟形。 19·如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該點光源 16 1283305 係 LED。 20.如申請專利範圍第14項所述之背光模組，其中該高透光 介質層係採用等方性材料製成。

17 1283305 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第六圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 背光模組 3 導光板 34 本體 32 出光面 321 入光面 322、323 反射面 324 、 325 高透光介質層 35 底面 326 光源 301、302、303、304 反射罩 311、312、313、314 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的 化學式：