TWI851031B - 導光板及其背光模組 - Google Patents

Abstract

一種導光板，具有底面以及與底面相對之出光面，且包括多個導光透鏡、多個容置區以及多個斷開部。多個導光透鏡沿第一方向及第二方向排列，且形成導光透鏡陣列；其中，第一方向垂直於第二方向，且第一方向及第二方向平行於底面及出光面。多個容置區分別設置於每一導光透鏡中，用以設置至少一發光元件。每一斷開部位於多個相鄰之導光透鏡間，且多個導光透鏡在每一斷開部之兩側沿第一方向或第二方向排列。本發明還提供一種背光模組。

Description

導光板及其背光模組

本發明是有關一種導光板，尤其是一種面光源的導光板及背光模組。

目前在一些平面背光源中，例如LCD背光源及Mini LED的背光架構，使用導光透鏡(Guiding Lens)作為導光手段，取代光學混光區域(OD)，達到光分布的均勻化以及厚度減薄的目的。導光透鏡中具有用於設置LED的孔。基於光使用率及導光透鏡材料脹縮等考量，孔的大小會有適當值。此外導光透鏡大致有例如單顆及整面式等形式，惟前者在背光製作上有耗時及成本高等問題，後者則容易造成因材料脹縮所致LED之碰撞毀損。

本發明提供一種導光板，有助於簡化背光模組之組裝。本發明導光板因溫度變化而脹縮的程度並較小，有助於在背光模組中保持平坦，並避免或減少發光元件受導光板干涉的情形。

本發明所提供的導光板具有底面以及與底面相對之出光面，且導光板包括多個導光透鏡、多個容置區以及多個斷開部。多個導光透鏡沿第一方向及第二方向排列，且形成導光透鏡陣列；其中，第一方向垂直於第二方向，且第一方向及第二方向平行於底面及出光面。多個容置區分別設置於每一導光透鏡中，用以設置至少一發光元件。每一斷開部位於多個相鄰之導光透鏡間，且多個導光透鏡在每一斷開部之兩側沿第一方向或第二方向排列。

在本發明的一實施例中，上述之導光板在第一方向具有第一長度；多個斷開部包括多個第一斷開部，且每一第一斷開部沿第二方向延伸；其中，多個導光透鏡分別在第一斷開部的兩側沿第二方向排列。

在本發明的一實施例中，上述之導光板在第一方向上每隔一第一距離設有第一斷開部，且第一距離的長度是依據下列函數計算而得：膨脹的累進增量＝導光板的熱膨脹係數*溫度變化量*第一距離的長度；其中，膨脹的累進增量是在溫度變化量下，導光板因溫度增加而膨脹的量，且膨脹的累進增量小於等於組裝公差量。

在本發明的一實施例中，上述之第一斷開部更包括第二斷開部及第三斷開部，且第二斷開部之長度大於第三斷開部之長度；其中，第二斷開部設置於導光板內，第三斷開部延伸至導光板的邊緣。

在本發明的一實施例中，上述之導光板在第一方向具有第一長度，在第二方向具有第二長度，且第一長度大於第二長度；多個斷開部包括至少一第四斷開部，且每一第四斷開部沿第一方向延伸；其中，多個導光透鏡分別在第四斷開部的兩側沿第一方向排列。

在本發明的一實施例中，上述之導光板更具有多個第四斷開部，且在第二方向上每隔第一距離設有第四斷開部；第一距離的長度是依據下列函數計算而得：膨脹的累進增量＝導光板的熱膨脹係數*溫度變化量*第一距離的長度；其中，膨脹的累進增量是在溫度變化量下，導光板因溫度增加而膨脹的量，且膨脹的累進增量小於等於組裝公差量。

在本發明的一實施例中，上述之多個第四斷開部間更在第二方向上部分重疊；重疊部分在第一方向上具有第三長度，且第三長度大於第一長度的三分之一長。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第四斷開部設置於導光板內，且至少一第四斷開部之長度大於第一長度的三分之二長。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第四斷開部之長度小於第一長度的二分之一長，且至少一第四斷開部延伸至導光板的邊緣。

在本發明的一實施例中，上述之多個容置區更為多個容置槽，且每一容置槽具有開口位於導光板之底面。

本發明還提供一種背光模組。本發明所提供的背光模組包括如前述之導光板及多個發光元件。多個發光元件分別設置於多個容置區，其中每一發光元件與每一容置區間具有一間隙。

本發明因採用多個斷開部，因此導光板材料有形變、伸縮的餘裕，從而導光板因溫度變化而脹縮的程度可較小，因此能保持平坦，發光元件也較能免於干涉、碰撞或脫落的情形。本發明的多個斷開部因不使導光板分散為多個部分，因此導光板能保持尺寸的完整，從而有助於簡化背光模組之組裝。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

圖1為本發明一實施例的導光板的俯視示意圖，圖2為沿圖1中A-A剖面線的剖視示意圖。如圖1～2所示，在本發明實施例中，導光板10具有底面101以及與底面101相對之出光面102，且導光板10包括多個導光透鏡100。進一步而言，導光板10可由多個導光透鏡100構成。在本發明若干實施例中，導光板10可相當於包含多個導光透鏡100之導光透鏡陣列。如圖1所示，多個導光透鏡100大致沿第一方向X及第二方向Y排成行、列。在本發明較佳實施例中，導光透鏡100大致為矩形或方形，但不以此為限。如圖2所示，每一導光透鏡100具有底面110以及與底面110相對之出光面120。較佳而言，出光面120可為外凸曲面。在圖1～2之實施例中，相鄰導光透鏡100之出光面120的邊緣原則上相接，然不以此為限。

圖3為本發明另一實施例的導光板的俯視示意圖，圖4為沿圖3中B-B剖面線的剖視示意圖。如圖3～4所示，導光板10a包括多個導光透鏡100a及底部400，其中多個導光透鏡100a大致沿第一方向X及第二方向Y排成行、列。與圖1～2所示實施例的差別在於，多個導光透鏡100a並設置於底部400，且相鄰導光透鏡100a間相互間隔，出光面120a間則沒有相接。

如圖2所示，導光板10還具有多個容置區200，分別設置於每一導光透鏡100中。容置區200可用以設置發光元件（於後說明）。容置區200可為例如容置槽的形式。舉例來說，容置槽形成於導光透鏡100之中。容置槽且具有開口205，而開口205較佳位於導光板10之底面101。發光元件可從開口205設置於容置槽內。當發光元件容置於容置區200，發光元件與容置區200間具有間隙。即使導光板10可能因溫度變化脹、縮，發光元件與容置區200間仍可保持間隙的存在。此外容置區200不限於容置槽的形式，舉例來說，容置區200亦可例如為容置孔。只要是能用以設置發光元件，並適於使發光元件之出光依預期射入導光板10之結構，都可為容置區200的形式。

圖5為圖1～2所示實施例的另一剖視示意圖。如圖1、5所示，導光板10還具有多個斷開部300。也就是說，本發明實施例的導光板10中具有多個不相接為一體之處。然可知的是，多個不相接為一體之處並不使導光板10分散為多個部分。在本發明較佳實施例中，斷開部300呈線狀而例如為沿第一方向X或第二方向Y延伸。斷開部300原則上不通過導光透鏡100，但較佳位於相鄰之導光透鏡100間。舉例來說，當斷開部300沿第一方向X延伸，其兩側分別具有沿第一方向X排列之多個導光透鏡100，而當斷開部300沿第二方向Y延伸，其兩側分別具有沿第二方向Y排列之多個導光透鏡100。此外，如圖1及圖5所示，斷開部300之相對兩側之導光透鏡100間不相連結，或部分連結。基於導光板10中的多個斷開部300，導光板10因溫度變化而脹縮的程度可得到緩解。

進一步而言，溫度變化時可發生膨脹的累進式遞增。當相連結之導光透鏡100的數目較多或者導光板10的長度較長，都可能造成膨脹的較大程度的累進增加。因本發明實施例之導光板10具多個斷開部300，從而導光板10分段為長度較短的多個部分，且相連結之導光透鏡100的數目變少，因此可緩解膨脹累進增加的程度。總而言之，基於斷開部300之設置，導光板10因溫度變化而脹縮的程度可較小。因導光板10的脹縮程度可較小，當容置區200內設置發光元件時，可確保發光元件與容置區200間間隙的存在及適當的間隙大小，並可避免或改善導光板10形變的情形（於後說明）。

如圖1所示，斷開部300更包括多個第一斷開部310沿第二方向Y延伸。在本發明較佳實施例中，導光板10大致為矩形，且在第一方向X具有第一長度L1，在第二方向Y具有第二長度L2，其中第一長度L1大於第二長度L2。第一斷開部310可在第一方向X上每隔第一距離D1設置。換句話說，相鄰第一斷開部310間在第一方向X上相隔第一距離D1，且導光板10之短邊與最接近之第一斷開部310間也相隔第一距離D1。

第一距離D1的長度，舉例來說，可小於第一長度L1的40%長，而在本發明較佳實施例中，第一距離D1的長度更可依據以下參數而定，例如導光板材料之熱膨脹係數、預期之溫度變化量(ΔT)、導光板10在第一方向X上之膨脹的累進增量。膨脹的累進增量是在ΔT的溫度變化量下，導光板10因溫度增加而膨脹的量。較佳而言，膨脹的累進增量是基於可容許之組裝公差量。組裝公差是指因導光板10與發光元件之組裝而可產生的誤差，其可為例如導光板10在第一方向X上之可產生的長度誤差的總和。進一步而言，膨脹的累進增量較佳不超過可容許之組裝公差量。以下以具表1所示參數之導光板10，例示第一距離D1的長度。 表1：

熱膨脹係數	5.00*10 -5
溫度變化量(ΔT)	45℃（70℃-25℃）
可容許之組裝公差量	0.3 mm

當第一距離D1的長度較短，則導光板10中分段的長度也較短，因此膨脹的累進增量較小。依據膨脹的累進增量函數： 膨脹的累進增量＝熱膨脹係數*溫度變化量(ΔT)*第一距離D1的長度 由函數可計算而得，當「第一距離D1的長度」為不大於133 mm，「膨脹的累進增量」可不超過可容許之組裝公差量 “0.3 mm”。

在本發明若干實施例中，舉例來說，導光板10與多個發光元件間之可容許之組裝公差為±0.3 mm，其中容置區200為內徑約2 mm的容置槽，可用以容置尺寸約為1*1 mm的發光元件。也就是說，即便發生±0.3 mm之組裝公差，發光元件與容置區200間仍具有間隙，與容置槽之內壁不相干涉，從而可進一步避免或減少導光板10形變的情形。

在本發明較佳實施例中，上面函數及第一長度L1可決定第一斷開部310的數量。舉例來說，當具表1所示參數之導光板10具有第一長度L1約350 mm，則可藉由至少兩個第一斷開部310以使分段的長度小於133 mm。相較之下，若導光板上不設置斷開部300，則依據上面函數計算而得的膨脹的累進增量約為0.78 mm，大於可容許之組裝公差量0.3 mm，因此不合格。總而言之，斷開部300確實有助於降低導光板10的膨脹量，減少導光板10與設計值的差距。較小的膨脹量並有助於改善及避免導光板10與其他元件例如發光元件、基板、燈板發生干涉的情形。

第一斷開部310可皆設置於導光板10內，或者皆延伸至導光板10的邊緣，或者部分的第一斷開部310延伸至導光板10的邊緣。如圖1所示，多個第一斷開部310可更包括第二斷開部320及第三斷開部330，且第二斷開部320之長度大於第三斷開部330。在圖1之實施例中，第二斷開部320設置於導光板10內，第三斷開部330延伸至導光板10的邊緣。第二斷開部320與第三斷開部330間可如圖1所示交錯設置，但不以此為限。圖1之實施例更包括多個第三斷開部330，分別設置於導光板10之相對兩長邊。此外在圖1之實施例中，相鄰第二斷開部320間亦相隔第一距離D1。第一距離D1的長度如前述。

在本發明若干實施例中，斷開部300還可包括至少一第四斷開部340沿第一方向X延伸。第四斷開部340可在第二方向Y上每隔第一距離D1設置，但不以此為限。如圖1所示，導光板10更包括第四斷開部340，其中導光板10之相對兩長邊分別與第四斷開部340間相隔第一距離D1。第一距離D1的長度如前述。在圖1之實施例中，第四斷開部340設置於導光板10內且通過第二斷開部320，但本發明不以此為限。

圖6為本發明另一實施例的導光板的俯視示意圖。圖6之實施例與前述實施例的差別在於，導光板10b具有多個第四斷開部340b。第四斷開部340b與導光板10b之任一長邊相隔如前述之第一距離D1，惟多個第四斷開部340間是在第一方向X上相隔設置。圖6之實施例與前述實施例的差別還在於，第二斷開部320b及第三斷開部330b之數量較少，第四斷開部340b分別位於導光板10b之相對兩短邊側並延伸至短邊邊緣，且沒有通過第二斷開部320b。在圖6之實施例中，第四斷開部340b之長度小於第一長度L1的二分之一長，但本發明不以此為限。

圖7為本發明又另一實施例的導光板的俯視示意圖。圖7之實施例與前述實施例的差別在於，第四斷開部340c設置於導光板10c內，且分別位於導光板10c之相對兩長邊側，其中第四斷開部340c之長度還大於第一長度L1的三分之二長，但本發明不以此為限。圖7之實施例與前述實施例的差別還在於，第一斷開部310c都設置於導光板10c內，且位於第四斷開部340c間。

圖8為本發明又另一實施例的導光板的俯視示意圖。圖8之實施例與前述實施例的差別在於，導光板10d僅有第四斷開部340d。第四斷開部340d在第二方向Y上每隔第一距離D1設置。第四斷開部340d更包括第五斷開部350及第六斷開部360，其中第五斷開部350之長度大於第六斷開部360。在圖8之實施例中，第五斷開部350設置於導光板10內，第六斷開部360延伸至導光板10的邊緣，但不以此為限。第五斷開部320與第六斷開部360間可如圖8所示交錯設置，但不以此為限。

在圖8之實施例中，第五斷開部350與第六斷開部360間更在第二方向Y上部分重疊。較佳來說，重疊之部分在第一方向X上具有第三長度L3。第三長度L3較佳大於第一長度L1的三分之一長。以第一長度L1為350 mm為例，第三長度L3例如為超過123 mm。在本實施例及其他實施例中，即便如導光板10d沒有設置第一斷開部，但第五斷開部350與第六斷開部360間的重疊可降低導光板10d內相連結之導光透鏡100的數目，從而有助於緩解膨脹累進增加的程度。

本發明還提供一種背光模組。圖9為本發明一實施例的背光模組的剖視示意圖，如圖9所示，背光模組1包括導光板10及多個發光元件50。多個發光元件50分別設置於導光板10的多個容置區200，且每一發光元件50與每一容置區200間具有間隙G。導光板10之於背光模組1僅為例示。也就是說，導光板10以外之導光板如導光板10b、10c、10d，都可用於本發明實施例的背光模組。

如圖9所示，發光元件50具有至少一發光面550，容置區200具有至少一入光面250面對發光面550。在本發明若干實施例中，發光元件50具有位於側邊四面及頂部、總共五面之發光面550。在本發明較佳實施例中，發光元件50為例如發光二極體(LED)，且更佳為次毫米發光二極體(Mini LED)。

如圖9所示，背光模組1較佳更包括基板60及多個黏著件70。舉例來說，基板60可為例如軟式電路板或載板。多個發光元件50設置於基板60上，並可透過基板60控制開、閉而出光。多個黏著件70設置於導光板10與基板60間且連接導光板10與基板60。舉例來說，黏著件70可為例如膠帶、點膠。

圖10為本發明一實施例的背光模組的俯視示意圖，其中黏著件70以透視方式呈現，且黏著件70可為膠帶。圖11為本發明另一實施例的背光模組的俯視示意圖，其中黏著件70為點膠。圖10～11僅為例示，黏著件70的位置不以其為限。在本發明較佳實施例中，因黏著件70可將導光板10限制於基板60上，因此有助於限制導光板10脹縮的程度。黏著件70還可配合斷開部300的位置而設置。

本發明實施例之背光模組1、1a因採用導光板10，且導光板10的膨脹量因斷開部300而可較小，因此，在溫度變化下，即便設置有發光元件50的基板60及導光板10可能發生不同程度的脹縮，但基板60與導光板10間因膨脹而產生的尺寸誤差可較小。如此一來，發光元件50與容置區200間的相對位置受到的影響較小，從而避免或減少發光元件50與導光板10間的干涉情形。

本發明進一步測試背光模組1在-40℃～70℃之下，導光板10的外觀變化及發光元件50與導光板10間的干涉情形。基於-40℃～70℃之下導光板10的翹曲情形，測試結果顯示斷開部300能避免或改善導光板10的外觀變化例如形變的情形。而在-40℃～70℃之下，發光元件50也沒有發生因導光板10之干涉而脫落的情形。綜上，本發明實施例能維持導光板10尺寸的完整，從而有助於簡化背光模組1之組裝。舉例來說，導光板10與基板60的黏接、組裝可一次完成。本發明實施例並因斷開部300之設置，因此導光板10材料有形變、伸縮的餘裕，從而導光板10因溫度變化而脹縮的程度可較小，因此能保持平坦，發光元件50也較能免於干涉、碰撞或脫落的情形。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1a:背光模組 10、10a、10b、10c、10d:導光板 101:底面 102:出光面 100、100a:導光透鏡 110:底面 120、120a:出光面 200:容置區 250:入光面 300:斷開部 310、310b、310c、310d:第一斷開部 320、320b、320c、320d:第二斷開部 330、330b、330c、330d:第三斷開部 340、340b、340c、340d:第四斷開部 350:第五斷開部 360:第六斷開部 400:底部 50:發光元件 550:發光面 60:基板 70:黏著件 X:第一方向 Y:第二方向 D1:第一距離

圖1為本發明一實施例的導光板的俯視示意圖。 圖2為沿圖1中A-A剖面線的剖視示意圖。 圖3為本發明另一實施例的導光板的俯視示意圖。 圖4為沿圖3中B-B剖面線的剖視示意圖。 圖5為沿圖1中C-C剖面線的剖視示意圖。 圖6為本發明另一實施例的導光板的俯視示意圖。 圖7為本發明又另一實施例的導光板的俯視示意圖。 圖8為本發明又另一實施例的導光板的俯視示意圖。 圖9為本發明一實施例的背光模組的剖視示意圖。 圖10為本發明一實施例的背光模組的俯視示意圖。 圖11為本發明一實施例的背光模組的俯視示意圖。

10:導光板

100:導光透鏡

300:斷開部

310:第一斷開部

320:第二斷開部

330:第三斷開部

X:第一方向

Y:第二方向

D1:第一距離

Claims (12)

1. 一種導光板，具有一底面以及與該底面相對之一出光面，且該導光板包括：多個導光透鏡，該多個導光透鏡沿一第一方向及一第二方向排列，且形成一導光透鏡陣列；其中，該第一方向垂直於該第二方向，該第一方向及該第二方向平行於該底面及該出光面，且該導光板在該第一方向具有一第一長度，在該第二方向具有一第二長度；多個容置區，分別設置於每一該多個導光透鏡中，用以設置至少一發光元件；以及多個斷開部，每一該斷開部位於多個相鄰之導光透鏡間，且該多個導光透鏡在該每一斷開部之兩側沿該第一方向或該第二方向排列；該多個斷開部包括多個第一斷開部，其中：每一該第一斷開部沿該第二方向延伸，而該多個導光透鏡分別在該第一斷開部的兩側沿該第二方向排列，且每一該第一斷開部之長度小於該第二長度。
2. 如請求項1所述之導光板，其中，該導光板在該第一方向上每隔一第一距離設有該第一斷開部，且該第一距離的長度是依據下列函數計算而得：膨脹的累進增量=導光板的熱膨脹係數*溫度變化量*第一距離的長度其中，該膨脹的累進增量是在該溫度變化量下，該導光板因溫度增加而膨脹的量，且該膨脹的累進增量小於等於一組裝公差量。
3. 如請求項1所述之導光板，其中，該多個第一斷開部更包括一第二斷開部及一第三斷開部，且該第二斷開部之長度大於該第三斷開部之長度；其中，該第二斷開部設置於該導光板內，該第三斷開部延伸至該導光板的邊緣。
4. 如請求項1所述之導光板，其中，該導光板在該第一方向具有一第一長度，在該第二方向具有一第二長度，且該第一長度大於該第二長度；該多個斷開部包括至少一第四斷開部，且每一該至少一第四斷開部沿該第一方向延伸；其中，該多個導光透鏡分別在該第四斷開部的兩側沿該第一方向排列。
5. 如請求項4所述之導光板，其中，該導光板更具有多個第四斷開部，且在該第二方向上每隔一第一距離設有該第四斷開部；該第一距離的長度是依據下列函數計算而得：膨脹的累進增量=導光板的熱膨脹係數*溫度變化量*第一距離的長度其中，該膨脹的累進增量是在該溫度變化量下，該導光板因溫度增加而膨脹的量，且該膨脹的累進增量小於等於一組裝公差量。
6. 如請求項5所述之導光板，其中，該多個第四斷開部間更在該第二方向上部分重疊；該重疊部分在該第一方向上具有一第三長度，且該第三長度大於該第一長度的三分之一長。
7. 如請求項4所述之導光板，其中，該至少一第四斷開部設置於該導光板內，且該至少一第四斷開部之長度大於該第一長度的三分之二長。
8. 如請求項4所述之導光板，其中，該至少一第四斷開部之長度小於該第一長度的二分之一長，且該至少一第四斷開部延伸至該導光板的邊緣。
9. 如請求項1所述之導光板，其中，該多個容置區更為多個容置槽，且每一該容置槽具有一開口位於該導光板之該底面。
10. 一種背光模組，包括：一導光板，該導光板具有一底面以及與該底面相對之一出光面，且包括：多個導光透鏡，該多個導光透鏡沿一第一方向及一第二方向排列，且形成一導光透鏡陣列；其中，該第一方向垂直於該第二方向，該第一方向及該第二方向平行於該底面及該出光面，且該導光板在該第一方向具有一第一長度，在該第二方向具有一第二長度；多個容置區，分別設置於每一該多個導光透鏡中，用以容置至少一發光元件；多個斷開部，每一該斷開部位於多個相鄰之導光透鏡間，且該多個導光透鏡在該每一斷開部之兩側沿該第一方向或該第二方向排列；該多個斷開部包括多個第一斷開部，其中：每一該第一斷開部沿該第二方向延伸，而該多個導光透鏡分別在該第一斷開部的兩側沿該第二方向排列，且每一該第一斷開部之長度小於該第二長度；以及多個發光元件，分別設置於該多個容置區，其中每一該發光元件與每一該容置區間具有一間隙。
11. 如請求項10所述之背光模組，其中，該發光元件具有至少一發光面，該容置區具有至少一入光面面對該至少一發光面。
12. 如請求項10所述之背光模組，更包括一基板及多個黏著件，其中該多個發光元件設置於該基板上，該多個黏著件設置於該導光板與該基板間且連接該導光板與該基板。