TWI590211B

TWI590211B - Narrow frame display device of the light guide plate

Info

Publication number: TWI590211B
Application number: TW104134009A
Authority: TW
Inventors: 葉鈞皓
Original assignee: 茂林光電科技股份有限公司
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-07-01
Also published as: TW201715493A

Description

窄邊框顯示裝置之導光板

本發明係關於導光板領域，尤其是一種可有效解決熱點現象之窄邊框顯示裝置之導光板。

在各類顯示裝置中，為使發光源之光線被有效導引形成均勻出光，多採用導光板搭配發光二極體(下稱LED)作為背光模組來實現此一目的。依據發光源相對導光板之設置，背光模組可區分為直下式及側入式兩種。其中，如第1圖所示，習知側入式背光模組1係包括一導光板10及複數LED11，該等LED11並間隔設置於導光板10一側之入光面101，使光線入射至導光板10均勻出光。然，由於LED11具有有限的展光角度，而非為180度出光的平面光源，因此導光板10在靠近LED11且落在展光角度範圍內的區域會形成亮區S₁，在展光角度範圍外的區域會形成暗區S₂，該些亮區S₁與暗區S₂會使導光板10出光不均勻，亦即所謂的熱點(Hot Spot)現象。此外，近年來LED11隨技術發展而具有越來越高的發光功率，因此設置於入光面101的LED11數量可隨之減少，但減少LED11設置數量相對會使相鄰的LED11間隔變大，反而會提升暗區S₂的面積，使熱點現象更趨嚴重。

為改善熱點現象，相關業者遂提出如中華民國專利第I372919號之背光模組、中華民國專利證書號第I457620號之導光板及其背光模組、中華民國專利證書號第M324222號之側光式背光模組及中華民國專利公開號第201430452號之擴散片及背光模組等所述技術內容。該些技術係屬在導光板上增設其它結構如具斜面之凸塊或傾斜式導光體及其上之楔型導光部，藉以調整光線的行進路線解決亮區與暗區的問題。或是在導光板入光面增設凸面鏡，使光線藉凸面鏡折射而到達導光板的各個部分，以有效改善熱點現象及均一性。或是透過在背光模組中增設擴散片以與導光板配合，透過擴散片上的霧化加強區沿導光板入光面設置而可消除導光板入光處的亮斑。然而，採用增設結構或元件之技術在製程上衍生諸多不便，例如提高製程成本以及製程困難度與複雜度，且產品良率不易控制。

故係衍生如中華民國證書號第I432804號之背光模組、或如中華民國證書號第M331675號之導光板之結構改良及如中華民國證書號第M409450號之具有雷射內雕之導光板結構。該些技術係屬於導光板設置微結構藉以改變光線之行進方向，以改善熱點現象。例如於導光板之入光面設置非連續之微結構區域，使微結構區域與光源呈交錯設置，以改變光線行進方向，進而改善熱點現象。或是於導光板出光面及/或底面設置有溝槽及網點，使光線透過溝槽及網點形成反射與散射，以提高出光輝度均勻性。或於導光板本體內鄰近入光面處設置內雕結構，使光線一進入導光板即可被內雕結構破壞行進路線，進而產生混光及光學擴散之效果，使明暗相間的現象不復存在。以及，於入光面設置微結構，並且以複數第一光源對應入光面未具有微結構之區域設置，複數第二光源對應入光面具有微結構之區域設置，藉由調控相鄰兩第一光源的節距，以避免導光板對應第一光源的區域產生局部亮暗區的問題。另外，微結構則可提升來自第二光源的光束進入導光板後的發散程度，藉此有助於提升第二光源的光束進入導光板後的發散程度，使光束可傳遞至出光區邊緣，有效改善邊緣暗區的問題。惟，在入光面設置微結構雖可改善亮區與暗區的問題，但會造成入射光損失，導致光耦合效率降低；而於出光面及/或底面設置微結構，則僅可提升導光板大部分區域之出光均勻度，對於鄰近光源之出光面區域因光源間隔設置而形成之熱點現象仍無法有效消除；內雕結構則於製程上遠比在導光板表面進行微結構加工來的困難，且可採用的製程方式亦受到侷限，進而不易量產且具有良率不佳的問題。而後雖有如中華民國證書號第M499575號之光源模組，提出在入光面設置微結構但利用設置不同光源的方式來提升光耦合效率，避免入射光線損失，但此種方式卻需針對光源特性以及配合微結構表面進行設計，進而增加設計困難度，且須使用多種光源亦提高材料成本。

本發明之一目的，旨在提供一種窄邊框顯示裝置之導光板，可有效解決鄰近導光板入光側之熱點現象，以實現降低搭配組裝之邊框寬度與光源數量之需求。

為達上述目的，本發明係於一實施方式揭示一種窄邊框顯示裝置之導光板，其對應複數光源形成一入光側，包括：複數保留區，自該入光側對應各該光源，形成於該導光板之一表面；複數導光微結構，佈設於該表面上各該保留區外圍，呈放射狀排列，進而與該保留區共構成一展光區；及複數攔光微結構，佈設於該表面上各相鄰之該展光區間，並自該入光側邊緣呈放射狀排列，用以攔截光線，形成出光。透過保留區之設置，係可減少光源入射至導光板後的能量損失，接續利用導光微結構擴大光線之展光角度，使相鄰展光區內之光線交疊區域增大，且部分光線前行至攔光微結構後則受導引而於該處形成出光，藉此以減縮導光板對應相鄰光源間的暗區面積，提升導光板入光側出光均勻度，解決熱點現象進而降低後續搭配應用之邊框寬度，及提升光源間距以降低設置成本。

於一實施方式中，該等導光微結構係為一溝槽，例如V型溝槽或U型溝槽；或於另一實施方式，各該導光微結構係可由複數點狀凹槽排列形成類直線態樣，且該點狀凹槽可為橢圓凹槽或鳶形凹槽。透過導光微結構以改變光線行進路線，有效提升光線之展光角度，並因應製程、光源種類或所需之光學要求進行調整。

為獲得更佳之攔阻與導引光線出光之效率，於再一實施方式中，係使該展光區的該導引微結構與相鄰之該攔光微結構的長軸方向夾角為85度~95度。

同於該等導光微結構，因應導光板製程、搭配之光源種類或所需之光學要求等要件，於一實施方式中，該等攔光微結構係為一溝槽，例如V型溝槽或U型溝槽；或再於另一實施方式，各該攔光微結構係由複數點狀凹槽排列形成類直線態樣，且該點狀凹槽可為橢圓凹槽或鳶形凹槽。

藉此，本發明所揭示之窄邊框顯示裝置之導光板，係可利用佈設於導光板表面之保留區、導光微結構及攔光微結構以有效降低出光不均現象，藉由導光微結構提升光線入射至導光板後的展光角度，同時透過攔光微結構將部分光線導引自導光板對應相鄰光源間所形成的暗區出光，以使導光板於入光側係具有更為均勻之出光效果，並可藉由減少熱點現象的涵蓋區域而使配合組裝之邊框寬度下降，同時亦可有效改善增大光源間距所形成之出光不均現象，進而達到降低邊框寬度與光源設置成本之功效。

【習知技藝】

1‧‧‧側入式背光模組

10‧‧‧導光板

101‧‧‧入光面

11‧‧‧LED

S₁‧‧‧亮區

S₂‧‧‧暗區

【本發明】

2‧‧‧導光板

20‧‧‧入光側

21‧‧‧保留區

22‧‧‧導光微結構

23‧‧‧攔光微結構

24‧‧‧表面

25‧‧‧展光區

3‧‧‧光源

30‧‧‧基材

θ‧‧‧夾角

第1圖，為習知側入式背光模組示意圖。

第2圖，為本發明一實施方式之平面示意圖。

第3圖，為本發明一實施方式之局部放大示意圖。

第4A圖，為本發明一實施方式之導光微結構剖面示意圖。

第4B圖，為本發明一實施方式之攔光微結構剖面示意圖。

第5圖，為本發明另一實施方式之平面示意圖。

目前，眾多廠商在解決熱點(Hot spot)現象上，已研發出如上述多種改善方式。現今顯示面板的生產趨勢，除須解決熱點現象外，亦為了擴大可顯示區域而需降低邊框的寬度。又顯示面板的邊框除可用以組裝各項元件外，亦用來遮蓋導光板入光側易產生熱點現象之區域。換言之，為降低邊框的寬度，勢必得降低導光板中亮區與暗區的涵蓋範圍，使導光板入光側的出光更趨均勻。而一般的設計方向，係落於調整顯示面板之邊框寬度與背光模組之光源間距之一比值關係上，當邊框寬度與光源間距之比值越小，即可符合大面積顯示區域以及低光源設置成本之需求，對製造廠商而言，亦即越趨向最佳的顯示面板設計。為使邊框寬度與光源間距之比值下降，是以採取之設計方向為降低邊框寬度與增大光源間距，故本發明人針對縮小與解決導光板產生熱點現象的面積以有效減縮邊框寬度，並防止於增大光源間距時造成導光板入光側出光不均之現象，經過反覆構思與試驗，而提出一種窄邊框顯示裝置之導光板。

請參閱第2、3、4A及4B圖，其係為本發明一實施方式之平面示意圖、局部放大示意圖、導光微結構剖面示意圖及攔光微結構剖面示意圖。該窄邊框顯示裝置之導光板2，對應複數光源3形成一入光側20，並包括複數保留區21、複數導光微結構22及複數攔光微結構23。其中，該些光源3分別為一LED並為間隔設置，且透過一基材30組合形成燈條態樣。

該等保留區21自入光側20對應各光源3形成於導光板2之一表面24，該表面24可為導光板2之出光面或相對出光面設置之底面。透過保留區21可使光線自入光側20進入導光板2後，降低不必要之光學損耗，避免光線受微小不平整結構而影響光線行進，導致後續進行展光之光線能量不足。其中，如前述，為避免導光板2具有過多微小結構影響光線行進，因此較佳狀態下保留區21可分別為類鏡面態樣，以利用平整化表面將光線的光學損耗降至最低，且因應光源3之入射光線角度，各該保留區21係為一半圓形或一劣弧形。

該等導光微結構22佈設於表面24上各保留區21的外圍，並呈放射狀，進而與保留區21共構成一展光區25。光線自入光側20進入導光板2後，接觸導光微結構22而改變光線行徑路線，使光線於展光區25中的展光角度得以提升，使得相鄰光源3之光線進入導光板2後，光線交疊範圍擴大，進而縮小熱點現象區域的暗區面積。

該等攔光微結構23則同樣佈設於表面24上各相鄰之展光區25間，並自入光側20邊緣呈放射狀排列，用以攔截光線而形成出光。該等攔光微結構23位於相鄰之展光區25間，亦即位於相鄰設置的光源3間，因此當光線受導光微結構22導引而變更行徑路線後，部分光線繼續前進至攔光微結構23處，此時則進一步受攔光微結構23攔阻而可於該處形成出光，有效消除原先導光板對應相鄰光源3間存在之暗區，使光線可於暗區出光提升導光板2入光側20之出光均勻度。是以，該導光板2結合保留區21、導光微結構22及攔光微結構23，使光線以最大可利用能量狀態自入光側20進入導光板2內，避免於尚未進行展光前即造成過多能量耗損，接續光線透過導光微結構22產生行徑路徑之改變，相較於原始光源3之入射展光角度，經過導光微結構22導引後之光線展光角度係被擴大，而增大相鄰光源3入射至導光板2的光線交疊範圍，而後，部分光線前行並受攔光微結構23攔截導引而於該處出光，使導光板2原本對應位於兩相鄰光源3間之區域亦可形成出光，進而均勻化導光板2入光側20之出光狀態。如前述，顯示面板之邊框寬度取決於導光板2入光側20亮暗區之面積大小，因此，光線入射至導光板2並接觸導光微結構22及攔光微結構23後，係於展光區25擴增光線之展光角度，並利用攔光微結構23使光線可於原先不具有光線的區域形成出光，而減縮導光板2產生熱點現象之區域，進而降低後續組裝為顯示面板時所需之邊框寬度。且透過該導光板2及其上之結構特徵，即使提升各光源3之光源間距而降低設置的光源3數量，亦不會產生光源間距過大提升暗區面積之問題，而可符合當前顯示面板設計之方向。

其中，該等導光微結構22及攔光微結構23可分別為一溝槽，如V型溝槽或弧形溝槽。於本實施方式中，係以V型溝槽之導光微結構22與弧形溝槽之導光微結構23為例說明，如第4A及4B圖所示，然而該等導光微結構22與攔光微結構23之態樣並不以此為限，可視光線導引需求變更溝槽形狀設計。此外，為使攔光微結構23針對光線具有較佳之攔阻以及出光效率，因此係使展光區25的導光微結構22與相鄰之攔光微結構23的長軸方向夾角θ為85度~95度，最佳係呈垂直90度。

請繼續參閱第5圖，其為本發明另一實施方式之平面示意圖。於本實施方式中，各該導光微結構22及攔光微結構23係由複數點狀凹槽221、231排列形成類直線態樣，且各該點狀凹槽221、231可為橢圓凹槽或鳶形凹槽。於本實施方式中，各該導光微結構22由為橢圓形之點狀凹槽221排列形成，各該攔光微結構23由為鳶形之點狀凹槽231排列形成，如第5圖所示。透過調整該等導光微結構22及攔光微結構23之態樣，以利配合各類型的光源3或是導光板2欲達成之光學需求使用。其中，由於該等攔光微結構23係自導光板2入光側20邊緣呈放射狀排列，為避免於入光側20邊緣設置過多點狀凹槽231而造成導光板2崩裂，因此當攔光微結構23分別由點狀凹槽231排列形成時，越鄰近入光側20邊緣之點狀凹槽231數量越少，較佳者係如本實施方式所示之態樣，點狀凹槽231之數量由鄰近入光側20處朝向遠離入光側20處而漸增。

綜上所述，本發明所揭示之窄邊框顯示裝置之導光板，利用佈設於導光板表面之保留區、導光微結構及攔光微結構而可有效減縮光線於鄰近入光側之出光不均現象，藉由導光微結構提升光線入射至導光板後的展光角度，擴大亮區的範圍，且同時透過攔光微結構將部分光線導引自原先相鄰光源間所形成的暗區出光，達到攔阻光線並形成出光的功效，相較於習用導光板，本發明之導光板於入光側係具有更為均勻之出光效果，並藉由減少熱點現象的涵蓋區域而使配合組裝之邊框寬度下降，且於增大光源間距時，亦無須擔心會擴增暗區涵蓋範圍，進而達到降低邊框寬度與光源間距比值，實現窄邊框顯示裝置應用之功效。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。