CN102478217B - 导光板及背光模组 - Google Patents

Abstract

一种导光板及背光模组，所述导光板，用于导引一发光元件发出一光束。导光板包括一透光基板、多个光学微结构以及多个扩散粒子。透光基板具有一第一表面、一第二表面以及一入光面。第二表面与第一表面相对。入光面连接第一表面与第二表面。光束通过入光面进入透光基板中。光学微结构配置于第二表面上。扩散粒子分布于透光基板中，且导光板的雾度值的范围为大于等于0.4%至小于等于80%。一种采用此导光板的背光模组也被提出。

Description

导光板及背光模组

【技术领域】

本发明是有关于一种光学元件及光源模组，且特别是有关于一种导光板（light guide plate）及背光模组（backlight module）。

【背景技术】

背光模组通常包括导光板，而导光板的作用在于引导光源产生的光束的散射方向，用来提高面板的辉度，并确保面板亮度的均匀性，以将背光模组中的点光源或线光源转换成面光源而提供给液晶显示面板。详细来说，当光束进入导光板后，由于导光板本体是透光清澈，不会造成光束的偏折及散射，故光束会依循全反射的方式传递至导光板外或通过导光板表面的微结构破坏全反射以产生偏折，进而传递至导光板外。

一般而言，通过调整微结构的疏密度可控制出光量的大小，进而可控制导光板的出光辉度及均匀度。微结构的制作例如可采用喷墨、印刷或蚀刻的方式制作，其中由于一般的喷墨头的喷嘴为阵列式排列，故在最大密度上常无法与其它制程相比较。在利用喷墨方式制作微结构的过程中，若喷墨点在未固化前彼此过于靠近，易造成相邻喷墨点的彼此相连，而导致微结构的瑕疵。除此之外，由于喷墨点为规律性的凸球状，一致性高，且缺乏散射能力及足够的出光能力，如此一来，便会使得导光板的瑕疵无法通过局部散射而达成雾化结果。

图1为现有的背光模组的示意图。请参照图1，现有的背光模组100包括一发光元件110、一导光板120以及一反射单元130。发光元件110用于发出一光束L1。导光板120配置于发光元件110旁，且用于导引光束L1。导光板120包括一透光基板122以及多个光学微结构124。

如图1所示，当光束L1碰到导光板120的表面S2上的光学微结构124时，光学微结构124会破坏导光板120的全反射，从而使得光束L1穿透导光板120的表面S1并传递至背光模组100外。然而，发光元件110发出的另一光束L2直接传递至导光板120的表面S4，几乎不会在透光基板122内部发生碰撞。因此，在现有背光模组100中，通过表面S1传递至透光基板122外的光束便会减少，而造成背光模组100的整体出光能力不足。

中国台湾专利号I287135与中国台湾专利公开号200732785分别揭露利用喷墨方式于导光板制作微结构的技术。另一方面，中国台湾专利号M314346与M299866、美国专利公开号20030210222、中国专利公开号101078836以及中国专利号1260583亦揭露几种关于导光板的结构。

【发明内容】

本发明提供一种导光板，其具有良好的光使用效率。

本发明提供一种背光模组，其可提供均匀度较高的面光源。

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。

为达上述之一或部分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。导光板用于导引一发光元件发出一光束。导光板包括一透光基板、多个光学微结构以及多个扩散粒子。透光基板具有一第一表面、一第二表面以及一入光面。第二表面与第一表面相对。入光面连接第一表面与第二表面，其中光束通过入光面进入透光基板中。光学微结构配置于第二表面上。扩散粒子分布于透光基板中，且导光板的雾度值的范围为大于等于0.4%至小于等于80%。

所述的导光板，其中该些光学微结构是利用喷墨的方式制作于该第二表面上。

所述的导光板，其中该些光学微结构在靠近该发光元件处的数量密度小于该些光学微结构在远离该发光元件处的数量密度。

所述的导光板，其中该透光基板的雾度值在靠近该发光元件处的范围为大于等于0.4%至小于等于30%，且该透光基板的雾度值在远离该发光元件处的范围为大于等于12%至小于等于80%。

所述的导光板，其中该光束适于经由该第一表面传递至该透光基板外。

所述的导光板，其中该透光基板为一平板式基板。

本发明之另一实施例还提出一种背光模组，其包括一第一发光元件以及一导光板。第一发光元件用于发出一光束。导光板配置于第一发光元件旁，且用以导引光束。导光板包括一透光基板、上述的光学微结构以及上述的扩散粒子。透光基板具有上述的第一表面、上述的第二表面与一连接第一表面与第二表面的第一入光面。光束通过第一入光面进入透光基板中。

所述的背光模组，其中该些光学微结构是利用喷墨的方式制作于该第二表面上。

所述的背光模组，其中该些光学微结构在靠近该第一发光元件处的数量密度小于该些光学微结构在远离该第一发光元件处的数量密度。

所述的背光模组，其中该导光板的雾度值在靠近该第一发光元件处的范围为大于等于0.4%至小于等于30%，且该导光板的雾度值在远离该第一发光元件处的范围为大于等于12%至小于等于80%。

所述的背光模组，其中该该光束通过该第一表面传递至该透光基板之外。

所述的背光模组，其中还包括一反射单元，配置于该透光基板的该第二表面的一侧，且该些光学微结构位于该第二表面与该反射单元之间。

所述的背光模组，其中该透光基板为一平板式基板。

所述的背光模组，其中还包括一第二发光元件，且该透光基板还具有一相对于该第一入光面的第二入光面，其中该第二发光元件配置于该第二入光面旁。

所述的背光模组，其中还包括至少一光学膜片。

综上所述，本发明的实施例可达到下列优点或功效之至少其一。本发明的实施例的导光板采用了扩散粒子使光束有效地散射，以提升导光板的光使用效率。因此，采用此导光板的背光模组可提供均匀度较高的面光源。

【附图说明】

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1为现有的背光模组的示意图。

图2为本发明第一实施例的背光模组的示意图。

图3A为图2的导光板的出光角度分布图。

图3B为图2的导光板的出光分布图。

图4为本发明第二实施例的背光模组的示意图。

图5为本发明第三实施例的背光模组的示意图。

图6为本发明第四实施例的背光模组的示意图。

100、200、300、400、500：背光模组

110、210、280：发光元件

120、220、220’：导光板

122、222、222’：透光基板

124、224：光学微结构

126、226：扩散粒子

130、230：反射单元

L1～L5：光束

S1、S2、S4：表面

S3、S4’：入光面

θ1、θ2：角度

C1～C4、D1～D4：曲线

A、B、E：区域

N1、N2：法线方向

【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。

第一实施例

图2为本发明第一实施例的背光模组的示意图。请参照图2，本实施例的背光模组200包括一发光元件210以及一导光板220。发光元件210用于发出一光束L3。导光板220配置于发光元件210旁，且用于导引光束L3。在本实施例中，发光元件210例如为一发光二极管（light emitting diode,LED）。导光板220包括一透光基板222、多个光学微结构224以及多个扩散粒子226。

透光基板222具有一表面S1、一相对表面S1的表面S2、一连接表面S1与表面S2的入光面S3、以及一相对入光面S3的表面S4，其中光束L3通过入光面S3进入透光基板222中。透光基板222例如为一平板式基板。光学微结构224配置于表面S2上。扩散粒子226分布于透光基板222中，其中扩散粒子226的大小例如为大于等于100纳米至小于等于30微米。导光板220的雾度值（Haze value）的范围为大于等于0.4%至小于等于80%。其中导光板220的雾度值是采用NIPPON DENSHOKU公司的雾度计（型号NDH5000）所量测而得。一般而言，雾度值越高代表导光板220的散射能力越好，进而能够有越好的遮瑕效果。扩散粒子226的添加能提升导光板220的散射能力，并降低导光板220的透明度，以达到淡化瑕疵的效果。上述瑕疵例如是因制程或其他因素造成透光基板222的刮痕，导致从透光基板222的表面S1可看出刮痕或光学微结构224的纹路。另外，雾度值的量测例如是由透光基板222的表面S1往表面S2的方向量测，或是由透光基板222的表面S2往表面S1的方向量测。

在本实施例中，光学微结构224是利用喷墨（ink jet）的方式制作于表面S2上，以产生微小的光学微结构224，进而有利于背光模组200的薄型化。进一步而言，在使用喷墨方式制作光学微结构224的过程中，通过移动喷墨头或透光基板222，便能依序在透光基板222上制作出不同尺寸或间距不等的光学微结构224。如图2所示，光学微结构224的配置采取不等间隔的布点设计。详细而言，本实施例的光学微结构224在靠近发光元件210处的数量密度小于光学微结构224在远离发光元件210处的数量密度。一般而言，喷墨头的喷嘴系以阵列方式排列，且喷嘴与喷嘴之间的距离彼此固定，故若要形成密度不均的光学微结构224，是通过控制喷墨头的喷嘴喷墨或不喷墨来达成。举例来说，当喷墨头移动到表面S2上靠近发光元件210附近时，可控制喷墨头的喷嘴每移动几个间隔点便停止喷墨以于表面S2上形成数量密度较低的光学微结构224。反之，当喷墨头移动到表面S2上远离发光元件210附近时，则控制喷墨头的喷嘴在每个间隔点都执行喷墨的动作以在表面S2上形成数量密度较高的光学微结构224。另一方面，光学微结构224例如为凸点，且凸点的大小例如是透过油墨的滴数来控制。

另外，导光板220的雾度值在靠近发光元件210处的范围为大于等于0.4%至小于等于30%，且导光板220的雾度值在远离发光元件210处的范围为大于等于12%至小于等于80%。由于本实施例的导光板220的雾度值在靠近发光元件210处的范围与远离发光元件210处的雾度值的范围不同，故能提供均匀的面光源。

除此之外，本实施例的背光模组200还包括一反射单元230。反射单元230配置于透光基板222的表面S2的一侧，且光学微结构224位于表面S2与反射单元230之间。反射单元230例如是一反射片或一反射膜，而反射片又例如是白反射片或银反射片。反射单元230能提高背光模组200的辉度。

如图2所示，发光元件210所发出的光束L4在透光基板222内经过几次全反射后会从表面S1传递至透光基板222外，其中表面S1例如为出光面。当光束L4碰到表面S2上的光学微结构224时，光学微结构224会破坏全反射，从而使得光束L4穿透表面S1并传递至背光模组200外。

值得注意的是，由于透光基板222内部添加扩散粒子226，故光束L3会因碰撞到扩散粒子226，而改变行进轨迹，进而直接经由表面S1传递至透光基板222外。如此一来，通过扩散粒子226的添加，光束L3可提早由透光基板222的表面S1出射，进而提升背光模组200的辉度。换句话说，虽然本实施例的光学微结构224是利用喷墨布点的技术制作，但导光板220却不会有因光学微结构224布点密度不足所造成的整体出光度不足的问题。除此之外，也因各向性的光束（例如光束L3）会受到扩散粒子226的散射作用，故导光板220遮瑕性也变得更好。在本实施例中，扩散粒子226例如是二氧化硅（SiO₂）、二氧化钛（TiO₂）或具有不同折射率的树脂类。简言之，扩散粒子226的添加有利于光束（例如光束L3）的散射，进而增加出光的均匀度与辉度。

除此之外，本实施例之背光模组200还包括至少一光学膜片240，其中光学膜片240例如为一下扩散片。另外，背光模组200还可包括光学膜片250、260与270，且光学膜片250、260与270例如分别为一下棱镜片、一上棱镜片与一反射式偏光增亮膜（dual brightness enhancement film,DBEF）。如图2所示，光束L3被扩散粒子226散射后而从导光板220的表面S1出射的出光角度θ1例如为55度～75度，此出光角度θ1的范围在与其他光学膜片搭配时，能使光束L3达到一次出光的效果，进而产生较佳的辉度与均匀度。在本实施例中，角度θ1为被扩散粒子226散射后而从导光板220的表面S1出射的光束L3与导光板220的法线方向N1之间的夹角。进一步而言，通过含有扩散粒子226的透光基板222的光束L3，在经过光学膜片240后，会以较小的角度θ2出射，进而提升背光模组200的整体辉度。在本实施例中，角度θ2为经过光学膜片240后出射的光束L3与光学膜片240的法线方向N2之间的夹角。其中角度θ2例如为15度～45度，但本发明不受限于此。简言之，本实施例通过含有扩散粒子226的透光基板222来搭配其它的光学膜片，能有效提升背光模组200的整体辉度与均匀度。

图3A为图2的导光板220的出光角度分布图，其中图3A的纵轴与横轴分别为辉度比例与出光角度，且-90度至90度为导光板220的表面S1的视角。详细来说，本实施例将表面S1的法线方向N1定义为0度，平行表面S1且指向发光元件210的方向定义为-90度，而平行表面S1且指离发光元件210的方向定义为90度。另外，出光角度的量测点为导光板220靠近发光元件210的表面S1处、导光板220的表面S1中央处以及导光板220远离发光元件210的表面S1处。

在图3A中，曲线C1代表透光基板222内未添加扩散粒子226时的出光分布，曲线C2～C4代表透光基板222内含有扩散粒子226时的出光分布。详细来说，曲线C2对应导光板220在靠近发光元件210处的雾度值小于0.4%以及导光板220在远离发光元件210处的雾度值小于12%的出光分布范围。曲线C3对应导光板220在靠近发光元件210处的雾度值大于30%以及导光板220在远离发光元件210处的雾度值大于80%的出光分布。另外，曲线C4对应导光板220在靠近发光元件210处的雾度值大于等于0.4%至小于等于30%，以及导光板220在远离发光元件210处的雾度值大于等于12%至小于等于80%的出光分布。

如图3A所示，在区域A中，曲线C2、C4、C3的辉度比例皆高于曲线C1的辉度比例，其中区域A的曲线C4所对应的出光角度例如为图2的出光角度θ1，其范围例如为55度～75度。进一步而言，借着添加扩散粒子226而使导光板220在靠近发光元件210处的雾度值大于等于0.4%至小于等于30%，以及导光板220在远离发光元件210处的雾度值大于等于12%至小于等于80%，会使得有较多的光束L3以55度～75度的角度从导光板220出射。如前所述，此角度范围能配合其它光学膜片，而产生一次出光的效果，进而有效提升背光模组200的整体辉度与均匀度。除此之外，区域B的曲线C4也较曲线C1与C2来得平滑。

然而，应注意的是，如曲线C3所示，当透光基板222添加过多的扩散粒子226而使导光板220在靠近发光元件210处的雾度值大于30%以及导光板220在远离发光元件210处的雾度值大于80%，会使过多的光束以-90度～0度的角度出射。由于上述的角度范围（-90度～0度）无助于配合其他光学膜片的一次出光，故无法有效提升光使用效率。因此，由上述可知，导光板220的雾度值的范围是以大于等于0.4%至小于等于80%为较佳（对应曲线C4）。

图3B为图2的导光板220的出光分布图，其中横轴对应导光板220自靠近发光元件210的位置到远离发光元件210的位置，即横轴对应导光板220自靠近入光面S3的位置到远离入光面S3的位置，且纵轴为这些位置的辉度比例。在图3B中，曲线D1代表导光板220包括光学微结构224但未添加扩散粒子226时的出光分布。曲线D2～D3代表导光板220包括扩散粒子226但未设置光学微结构224时的出光分布。曲线D4代表导光板220包括扩散粒子226以及光学微结构224时的出光分布。由图3B可明显看出，曲线D4的辉度比例大于曲线D1、D2及D3的辉度比例。换句话说，包括扩散粒子226以及光学微结构224的导光板220确实有助于出光辉度的提升。

另外，曲线D2对应导光板220的雾度值小于0.4%的出光分布，而曲线D3对应导光板220的雾度值大于30%的出光分布。如曲线D2与D3所示，随着扩散粒子226的浓度的增加，导光板220的整体辉度比例也上升。然而，应注意的是，如曲线D3所示，当导光板220的雾度值大于30%时，对应导光板220入光面S3附近的区域E的辉度比例亦比导光板220的其他位置的辉度比例高出许多。因此，在导光板220包括扩散粒子226但未设置光学微结构224时，当导光板220的雾度值大于30%时，会使导光板220靠近入光面S3处产生亮晕现象。

由图3A与图3B可知，图2的实施例的背光模组200因添加扩散粒子226而能提供较均匀且辉度高的面光源。在本实施例中，当雾度值小于0.4%时，会导光板220有辉度不足的问题，而当雾度值大于80%时，则导光板220靠近入光面S3处又有亮晕现象。因此，当导光板220包括扩散粒子226及光学微结构224，而使导光板220的雾度值在大于等于0.4%至小于等于80%的范围时，背光模组200能提供较均匀且辉度高的面光源。

第二实施例

图4为本发明第二实施例的背光模组的示意图。如图4所示，背光模组300与图2的背光模组200类似，两者主要差异在于：背光模组300的光学微结构224是配置于表面S1上。由于本实施例的背光模组300可以由图2～图3B的实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

第三实施例

图5为本发明第三实施例的背光模组的示意图。如图5所示，背光模组400与图2的背光模组200类似，惟二者主要差异之处在于：背光模组400还包括一发光元件280，且透光基板222’还具有一相对于入光面S3的入光面S4’，其中发光元件280配置于入光面S4’旁。

如图5所示，发光元件280用于发出光束L5，且由于透光基板222’内部添加扩散粒子226，故光束L5会因碰撞到扩散粒子226，而改变行进轨迹，进而直接经由表面S1传递至透光基板222’外。如此一来，通过扩散粒子226的添加，光束L5可提早由透光基板222’的表面S1出射，进而提升背光模组400的辉度。由于本实施例的背光模组400可以由图2～图3B的实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

第四实施例

图6为本发明第四实施例的背光模组的示意图。如图6所示，背光模组500与图5的背光模组400类似，两者主要差异在于：背光模组500的光学微结构224是配置于表面S1上。由于本实施例的背光模组500可以由图2～图3B与图5的实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

综上所述，本发明的实施例可达到下列优点或功效的至少其一。本发明的实施例的导光板采用扩散粒子来改变自导光板的入光面的光束的传递路径，并使光束有效地散射，以提升导光板的光使用效率，故采用此导光板的背光模组可提供均匀度与辉度较高的面光源。除此之外，由于导光板的雾度值的范围为大于等于0.4%至小于等于80%，故导光板具有良好的遮瑕效果。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰改，皆仍属于本发明专利覆盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件檢索之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (13)

1.一种导光板，用于导引一发光元件发出一光束，所述导光板包括：

一透光基板，所述透光基板具有：

一第一表面；

一第二表面，与所述第一表面相对；以及

一入光面，连接所述第一表面与所述第二表面，其中所述光束通

过所述入光面进入所述透光基板中；

多个光学微结构，配置于所述第二表面上；以及

多个扩散粒子，分布于所述透光基板中，且所述导光板的雾度值的范围为大于等于0.4%至小于等于80%，所述透光基板的雾度值在靠近所述发光元件处的范围为大于等于0.4%至小于等于30%，且所述透光基板的雾度值在远离所述发光元件处的范围为大于等于12%至小于等于80%。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于所述光学微结构是利用喷墨的方式制作在所述第二表面上。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于所述光学微结构在靠近所述发光元件处的数量密度小于所述光学微结构在远离所述发光元件处的数量密度。

4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于所述光束通过所述第一表面传递至所述透光基板外。

5.如权利要求1所述的导光板，其特征在于所述透光基板为一平板式基板。

6.一种背光模组，包括

一第一发光元件，用于发出一光束；以及

一导光板，配置于所述第一发光元件旁，且用于导引该光束，所述导光板包括：

一透光基板，具有一第一表面、一相对所述第一表面的第二表面与一连接所述第一表面与所述第二表面的第一入光面，其中所述光束通过所述第一入光面进入所述透光基板中；

多个光学微结构，配置于所述第二表面上；以及

多个扩散粒子，分布于所述透光基板中，且所述导光板的雾度值的范围为大于等于0.4%至小于等于80%，所述导光板的雾度值在靠近所述第一发光元件处的范围为大于等于0.4%至小于等于30%，且所述导光板的雾度值在远离所述第一发光元件处的范围为大于等于12%至小于等于80%。

7.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述光学微结构是利用喷墨的方式制作于所述第二表面上。

8.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述光学微结构在靠近所述第一发光元件处的数量密度小于所述光学微结构在远离所述第一发光元件处的数量密度。

9.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述光束通过所述第一表面传递至所述透光基板之外。

10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于所述背光模组还包括一反射单元，配置于所述透光基板的所述第二表面的一侧，且所述光学微结构位于所述第二表面与所述反射单元之间。

11.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述透光基板为一平板式基板。

12.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述背光模组还包括一第二发光元件，且所述透光基板还具有一相对于所述第一入光面的第二入光面，其中所述第二发光元件配置于所述第二入光面旁。

13.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述背光模组还包括至少一光学膜片。

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