CN213843580U - 导光板、背光模组及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及导光板、背光模组和显示装置。该导光板用以与光源耦合,且包含出光面、底面、入光面以及多个导光微结构。底面与出光面相对,入光面连接于出光面及底面之间,光源所射出的光线经由入光面进入到导光板。多个导光微结构设置于出光面及底面中的至少一者上,每个导光微结构包含迎光面以及反迎光面。迎光面包含彼此相连的第一反射面以及第二反射面,第一反射面的倾斜程度小于第二反射面的倾斜程度,反迎光面连接于第一反射面及第二反射面的其中一者。
Description
技术领域
本实用新型涉及导光板、背光模组及显示装置,且特别是涉及通过设置两种不同倾斜程度的反射面来调控光线的光程的导光板、包含此导光板的背光模组及显示装置。
背景技术
随着科技进步,搭载有液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)面板的电子装置,例如手机、平板、笔记本电脑、车用显示装置等,已成为现代人生活中不可或缺的物品。由于LCD面板本身不发光,因此需要使用背光模组来提供面光源。背光模组包含光源以及导光板,光源发出的光线经由导光板引导后由导光板的出光面射出而形成面光源。背光模组的出光质量,如辉度、出光角度等,攸关着LCD面板的影像质量以及后续应用层面。因此,相关业者莫不致力于改良背光模组的结构,以使背光模组的出光质量满足不同应用层面的LCD面板的规格。
请参照图1,其是习知的背光模组1的示意图,背光模组1包含光源2以及导光板3,光源2对应于导光板3的入光面6设置。导光板3的底面4形成有多个导光微结构7,导光微结构7包含迎光面8以及反迎光面9,迎光面8与导光板3的长度方向D具有夹角θ,当夹角θ被配置为小角度时,例如小于10度时,这有利于使光线L在经过多次反射后才会使其相对于出光面5的角度小于全反射角而由出光面5射出。由此,可延长光线L在导光板3中的光程,并有利于使背光模组1配置为指向型背光模组,即可提供较集中的出光角度及较高辉度,从而有利于视角需求集中及辉度需求高的LCD面板。
然而,由于光线L的光程较长,光线L在导光板3内形成多次全反射后才会出光,所以会使靠近导光板3的入光面6的区域A出现暗带,而导致亮度不均的缺陷。为了解决前述缺陷,遂有业者增加导光微结构7在区域A中的密度,即增加每单位长度上导光微结构7的数量。由此,虽可减轻区域A出现暗带的程度,但也会由于从导光板3的外部直接观察到导光微结构7因设置密度变化所形成的界线(即由密变疏的界线),从而影响背光模组1的外观品味。
因此,如何改良背光模组的结构,以提升亮度均匀性,并使背光模组的出光质量能够满足不同应用层面的LCD面板的规格,遂成为相关业者努力的目标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种导光板、背光模组及显示装置,以解决上述问题。
依据本实用新型的一实施方式,在于提供一种导光板,用以与光源耦合。导光板包含出光面、底面、入光面以及多个导光微结构。底面与出光面相对,入光面连接于出光面及底面之间,光源所射出的光线经由入光面进入到导光板。多个导光微结构设置于出光面及底面中的至少一者上,导光微结构包含迎光面以及反迎光面。迎光面包含彼此相连的第一反射面以及第二反射面,其中,第一反射面的倾斜程度小于第二反射面的倾斜程度,反迎光面连接于第一反射面及第二反射面的其中一者。
相较于先前技术,本实用新型的导光板可通过在导光微结构的迎光面设置倾斜程度不同的第一反射面及第二反射面,来调控光线的光程,由此可同时提供光程较长及光程较短的光线,一方面有利于提升导光板的亮度均匀性,另一方面可调控光程较长及光程较短的光线的出光位置、出光角度及分配比例,以满足不同应用层面的LCD面板所需的规格。
附图说明
图1是习知的背光模组的剖视示意图。
图2是依据本实用新型的一实施方式的导光板的立体示意图。
图3是图2的导光板的剖视示意图。
图4是依据本实用新型的另一实施方式的导光板的剖视示意图。
图5是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图6是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图7是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图8是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图9是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图10是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图11是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的剖视示意图。
图12是依据本实用新型的又一实施方式的导光板的立体示意图。
图13是依据本实用新型的又一实施方式的背光模组的剖视示意图。
图14是依据本实用新型的又一实施方式的显示装置的剖视示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效,在以下参考附图的较佳实施方式的详细说明中,将可清楚地呈现。以下实施方式所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前、后、底、顶等,仅参考了附图的方向。因此,所使用的方向用语用以说明而非限制本实用新型。此外,在下列各实施方式中,相同或相似的元件将采用相同或相似的标号来表示。
本实用新型中,导光板可用于背光模组,背光模组可用于提供液晶显示(LiquidCrystal Display,LCD)面板的光源,背光模组中的各元件包含底面与顶面,底面及顶面的定义以LCD面板为参考基准,各元件的远离LCD面板的一面为底面,而面向LCD面板的一面为顶面。此外,本实用新型中,一个元件设置于另一元件的上方,是指该一个元件设置于该另一元件的顶面或该另一元件的顶面的上方。
本实用新型中,「迎光面」是指面向光源的表面,「反迎光面」是指相对于迎光面且背对于光源的表面。
本实用新型中,为了简洁起见,将剖视示意图中的剖面线予以省略。
请参照图2及图3,图2是依据本实用新型一实施方式的导光板100的立体示意图,图3是图2的导光板100的剖视示意图。导光板100用以与光源(可参见图13的光源11)耦合,光源所发出的光束通常包含多束互相平行的光线(例如图3所绘示的第一光线L1与第二光线L2),导光板100包含出光面110、底面120、入光面130以及多个导光微结构140。底面120与出光面110相对,入光面130连接于出光面110及底面120之间,光源所射出的光线,例如第一光线L1及第二光线L2,经由入光面130进入到导光板100,并可经由导光板100的引导,由出光面110射出。导光微结构140设置于底面120。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施方式中,导光微结构140可设置于出光面110,或者,导光微结构140可同时设置于出光面110以及底面120。
各个导光微结构140包含迎光面141以及反迎光面142,迎光面141包含彼此相连的第一反射面143以及第二反射面144,第一反射面143较第二反射面144更靠近入光面130,第一反射面143的倾斜程度小于第二反射面144的倾斜程度,第一反射面143连接于反迎光面142。
如图3所示,第一反射面143的倾斜程度较小,由光源发出的第一光线L1需反射较多次,才可使第一光线L1相对于出光面110的角度小于全反射角而由出光面110射出,第二反射面144的倾斜程度较大,由光源发出的第二光线L2经反射较少次数,即可使第二光线L2相对于出光面110的角度小于全反射角而由出光面110射出。因此,虽然第一光线L1与第二光线L2是以互相平行的方式从入光面130进入到导光板100,但是在经过不同倾斜程度的第一反射面143与第二反射面144的反射作用后,第二光线L2到出光面110的法线方向N的入射角θ3小于第一光线L1到出光面110的法线方向N的入射角θ5,由此使光源所发出的光束在进入到导光板100之后,能够提供光程较长的光线(例如第一光线L1,其入射角较大,因此易于在导光板100内形成全反射,而形成光程较长的效果)及光程较短的光线(例如第二光线L2,其入射角较小,因此易于从导光板100折射到外界环境,而形成光程较短的效果)。换句话说,经由第一反射面143的倾斜程度小于第二反射面144的倾斜程度,使得进入到导光板100的光线(如第一光线L1、第二光线L2)经由第二反射面144所反射后的路径,相较于经由第一反射面143所反射后的路径,更加偏向于出光面110的法线方向N。如此一来,便可以使第二光线L2相较于第一光线L1更加提前出光。
经由上述结构,本实用新型的导光板100可调控光线的光程,由此可同时提供光程较长的光线(如第一光线L1)及光程较短的光线(如第二光线L2),以通过使光程较短的光线易于由导光板100折射到外界环境,来改善导光板100靠近入光面130的区域A1出现暗带的情形,从而提升导光板100的亮度均匀性。另一方面可通过调整第一反射面143及第二反射面144的倾斜程度及/或长度等,进一步调控光程较长及光程较短的光线的出光位置、出光角度及分配比例,以满足后续不同应用层面的LCD面板所需的规格。
详细来说,如图3所示,导光板100定义第一长度方向D1,第一长度方向D1垂直于入光面130,第一反射面143与第一长度方向D1之间具有第一夹角θ1,第一夹角θ1越大表示第一反射面143的倾斜程度越大。第二反射面144与第一长度方向D1之间具有第二夹角θ2,第二夹角θ2越大表示第二反射面144的倾斜程度越大。由于第一反射面143的倾斜程度小于第二反射面144的倾斜程度,其满足下列条件:θ1<θ2。
在图2和图3中,为了清楚说明起见,将导光微结构140沿着第一长度方向D1另行标号,即将其依序标为导光微结构140a、140b、140c。在导光微结构140a中,第一反射面143在第一长度方向D1上的投影长度为a1,第二反射面144在第一长度方向D1上的投影长度为b1,导光微结构140a具有比值P1,比值P1为第二反射面144在第一长度方向D1上的投影长度b1除以第一反射面143在第一长度方向D1上的投影长度a1,其满足下列条件:P1=b1/a1。相似地,导光微结构140b具有比值P2,比值P2为第二反射面144在第一长度方向D1上的投影长度b2除以第一反射面143在第一长度方向D1上的投影长度a2,其满足下列条件:P2=b2/a2。导光微结构140c具有比值P3,比值P3为第二反射面144在第一长度方向D1上的投影长度b3除以第一反射面143在第一长度方向D1上的投影长度a3,其满足下列条件:P3=b3/a3,在本实施方式中,全部的导光微结构140的比值P1、P2、P3皆相同,即P1=P2=P3。由此,光程较长及光程较短的光线沿着第一长度方向D1的分配比例固定,使导光板100的模具易于制作,这有利于降低生产成本。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施方式中,可沿着第一长度方向D1调整多个导光微结构140的比值P1、P2、P3,例如,可使远离入光面130的导光微结构140的比值小于邻近入光面130的导光微结构140的比值,如图4所示,图4是依据本实用新型的另一实施方式的导光板100’的剖视示意图,导光板100’与图3的导光板100不同之处在于,导光微结构140a、140b、140c的第一反射面143在第一长度方向D1上的投影长度渐增,亦即a1<a2<a3,而导光微结构140a、140b、140c的第二反射面144在第一长度方向D1上的投影长度渐减,亦即b1>b2>b3,因此P1>P2>P3。在其他实施方式中,P1、P2、P3可满足以下条件:P1>P2=P3或P1=P2>P3。换句话说,多个导光微结构140的比值可配置为沿着第一长度方向D1减少,包括沿着第一长度方向D1递减(即每个导光微结构140的比值皆不相同),亦包括将多个导光微结构140沿着第一长度方向D1分成多个群组,同一群组内的导光微结构140的比值相同,而不同群组的导光微结构140的比值不同。如图4所示,由于邻近入光面130的导光微结构140a的比值P1较大,亦即,导光微结构140a的第一反射面143的投影长度a1较短,面积较小,由此能降低全反射的比例,减少长光程的光线,导光微结构140a的第二反射面144的投影长度b1较长、面积较大,由此能增加从此处透射出导光板100’的光线比例,增加短光程的光线,因此可在靠近入光面130的区域A1处提供较高比例的光程较短的光线,进一步改善靠近入光面130的区域A1出现暗带的情况。另一方面,对于导光板100’远离入光面130的位置,已不需要再利用短光程的光线来改善暗带,因此,可以设计为以长光程的光线产出为主,使得导光微结构140c的第二反射面144的投影长度b3较短、面积较小,导光微结构140c的第一反射面143的投影长度a3较长、面积较大,亦即远离入光面130的导光微结构140c的比值P3较小,以符合此处的出光需求。
在图3和图4中,各个导光微结构140为突起导光微结构,即由其所设置的表面(在此为底面120)往外突出而形成。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施方式中,各个导光微结构140亦可为凹陷导光微结构,即由其所设置的表面往内凹陷而形成。
在图3和图4中,多个导光微结构140沿着第一长度方向D1间隔设置,并以相等间距间隔设置。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施方式中,多个导光微结构140可沿着第一长度方向D1间隔设置,且相邻两个导光微结构140之间的间距大小可变化,或者,多个导光微结构140可沿着第一长度方向D1连续设置。通过调控导光微结构140沿着第一长度方向D1设置的密度,可提供不同的出光质量,以满足后续不同应用层面的LCD面板所需的规格。
请参照图5至图7,其是依据本实用新型的另一实施方式的导光板200、300、400的剖视示意图。导光微结构240、340、440设置于底面120。各个导光微结构240、340、440包含迎光面241、341、441以及反迎光面242、342、442,迎光面241、341、441包含彼此相连的第一反射面243、343、443以及第二反射面244、344、444。不同之处在于:图5的各个导光微结构240为突起导光微结构,第一反射面243较第二反射面244远离入光面130,第二反射面244连接于反迎光面242;图6的各个导光微结构340为凹陷导光微结构,第一反射面343较第二反射面344靠近入光面130,第二反射面344连接于反迎光面342;图7的各个导光微结构440为凹陷导光微结构,第一反射面443较第二反射面444远离入光面130,第一反射面443连接于反迎光面442。
请参照图8,其是依据本实用新型的又一实施方式的导光板500的剖视示意图。导光微结构540设置于出光面110。各个导光微结构540为突起导光微结构,且包含迎光面541以及反迎光面542,迎光面541包含彼此相连的第一反射面543以及第二反射面544,第一反射面543较第二反射面544靠近入光面130,第一反射面543连接于反迎光面542。
本实施例的第一反射面543与第二反射面544,同样在于使光源所发出的光束在进入到导光板500之后,能够同时提供光程较长的光线L1(碰撞到第一反射面543者,其易于在导光板500内形成全反射,而形成光程较长的效果)及光程较短的光线L2(碰撞到第二反射面544者,其易于由导光板100折射到外界环境,而形成光程较短的效果)。此外,由于导光板500底部还设置有反射片550,因此光线在被设置于出光面110的导光微结构540反射而穿出导光板500的底面120后,又可以被反射片550再次反射而回到导光板500内,并且由于短光程的光线L2会因其入射角比长光程的光线L1的入射角更小,因此会比长光程的光线L1更加提前折射出导光板500。
请参照图9至图11,其是依据本实用新型的又一实施方式的导光板600、700、800的剖视示意图。导光微结构640、740、840设置于出光面110。各个导光微结构640、740、840包含迎光面641、741、841以及反迎光面642、742、842,迎光面641、741、841包含彼此相连的第一反射面643、743、843以及第二反射面644、744、844。不同之处在于:图9的各个导光微结构640为突起导光微结构,第一反射面643较第二反射面644远离入光面130,第二反射面644连接于反迎光面642;图10的各个导光微结构740为凹陷导光微结构,第一反射面743较第二反射面744靠近入光面130,第二反射面744连接于反迎光面742;图11的各个导光微结构840为凹陷导光微结构,第一反射面843较第二反射面844远离入光面130,第一反射面843连接于反迎光面842。
请参照图12,其是依据本实用新型的又一实施方式的导光板900的立体示意图。相较于导光板100,导光板900还包含多个条状微结构950,多个条状微结构950形成于底面120,各个条状微结构950具有延伸方向E1,延伸方向E1垂直于入光面130、且与第一长度方向D1实质上平行。导光微结构940设置于底面120且设置于相邻的条状微结构950之间。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施方式中,多个条状微结构950可形成于出光面110,导光微结构940可设置于出光面110且设置于相邻的条状微结构950之间。通过在导光板上900设置条状微结构950,有利于将光线导引至远离入光面130的一侧。在本实施方式中,各个导光微结构940为突起导光微结构,且包含迎光面941以及反迎光面942,迎光面941包含彼此相连的第一反射面943以及第二反射面944,第一反射面943较第二反射面944靠近入光面130,第一反射面943连接于反迎光面942。
关于导光板100’、200、300、400、500、600、700、800、900的其他细节可参照导光板100,在此不另赘述。
请参照图13,其是依据本实用新型的又一实施方式的背光模组10的剖视示意图。背光模组10包含导光板100以及光源11,光源11对应于导光板100的入光面130设置。在此,光源11以发光二极管(Light Emitting Diode,LED)灯条作为例示。然而,本实用新型并不以此为限,在其他实施例中,光源11可为但不限于冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp,CCFL)。通过设置导光板100,背光模组10可提供较佳的亮度均匀性,并可调控光程较长及光程较短的光线的出光位置、出光角度及分配比例,以满足不同应用层面的LCD面板所需的规格。此外,导光板100可替换为其他依据本实用新型的导光板,如前述的导光板100’、200、300、400、500、600、700、800或900。
背光模组10可选择地更包含棱镜片12,其设置于导光板100的上方,棱镜片12形成有多个棱镜结构12a,各个棱镜结构12a具有棱镜延伸方向E2,棱镜延伸方向E2平行于入光面130、且与第一长度方向D1实质上垂直、在图13中为垂直进入纸面的方向。在此实施方式中,棱镜结构12a为角柱形长条微结构(V-cut),然而本实用新型并不以此为限,棱镜结构12a亦可为圆柱形长条微结构(R-cut)。在图13中,棱镜结构12a面向导光板100,换句话说,棱镜片12为逆棱镜片,由此有利于集中背光模组10的出光角度,而将背光模组10配置为指向型背光模组,以提供较集中的出光角度及较高辉度。此外,由于导光微结构140的比值P1、P2、P3(参考图3的相关说明)被配置为大于0且小于或等于1,并且第一夹角θ1、第二夹角θ2(参见图3)被配置为满足以下条件:0.5°<θ1<3.5°;3.5°<θ2<15°,因此可进一步集中背光模组10的出光角度,加强背光模组10的指向性。然而,本实用新型并不以为限,在其他实施方式中,棱镜片12可以是一般的棱镜片,其棱镜结构12a可远离导光板100。
背光模组10可选择性地增设其他光学膜片,如反射片、扩散片、或另一棱镜片,来提供所需的光学性质。
请参照图14,其是依据本实用新型的又一实施方式的显示装置30的剖视示意图。显示装置30包含背光模组10以及显示面板20,显示面板20设置于背光模组10的上方。背光模组10用于向显示面板20提供光线,显示面板20可为LCD面板,关于背光模组10的细节请参照上文,在此不另赘述。
相较于先前技术,本实用新型的导光板可通过在导光微结构的迎光面设置倾斜程度不同的第一反射面及第二反射面,来调控光线的光程,由此可同时提供光程较长及光程较短的光线,一方面有利于提升导光板的亮度均匀性,另一方面可调控光程较长及光程较短的光线的出光位置及分配比例,以满足不同应用层面的LCD面板所需的规格。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型的权利要求范围所做的均等变化与修饰,皆应属本实用新型的涵盖范围。
【附图标记列表】
1、10:背光模组
2、11:光源
3、100、100’、200、300、400、500、600、700、800、900:导光板
4、120:底面
5、110:出光面
6、130:入光面
7、140、140a、140b、140c、240、340、440、540、640、740、840、940:导光微结构
8、141、241、341、441、541、641、741、841、941:迎光面
9、142、242、342、442、542、642、742、842、942:反迎光面
12:棱镜片
12a:棱镜结构
20:显示面板
30:显示装置
143、243、343、443、543、643、743、843、943:第一反射面
144、244、344、444、544、644、744、844、944:第二反射面
550:反射片
950:条状微结构
A、A1:区域
a1、a2、a3:第一反射面在第一长度方向上的投影长度
b1、b2、b3:第二反射面在第一长度方向上的投影长度
D:长度方向
D1:第一长度方向
E1:延伸方向
E2:棱镜延伸方向
L:光线
L1:第一光线
L2:第二光线
N:法线方向
θ:夹角
θ1:第一夹角
θ2:第二夹角
θ3、θ5:入射角。
Claims (15)
1.一种导光板,用以与光源耦合,其特征在于,所述导光板包含:
出光面;
底面,其与所述出光面相对;
入光面,其连接于所述出光面及所述底面之间,所述光源所射出的光线经由所述入光面进入到所述导光板;以及
多个导光微结构,其设置于所述出光面及所述底面中的至少一者上,所述导光微结构包含:
迎光面,其包含彼此相连的第一反射面以及第二反射面,其中,所述第一反射面的倾斜程度小于所述第二反射面的倾斜程度;以及
反迎光面,其连接于所述第一反射面及所述第二反射面的其中一者。
2.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述第一反射面与所述第一长度方向之间具有第一夹角θ1,所述第二反射面与所述第一长度方向之间具有第二夹角θ2,其满足下列条件:θ1<θ2。
3.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述导光微结构具有比值,所述比值为所述第二反射面在所述第一长度方向上的投影长度除以所述第一反射面在所述第一长度方向上的投影长度,而且全部的所述导光微结构的所述比值皆相同。
4.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述导光微结构具有比值,所述比值为所述第二反射面在所述第一长度方向上的投影长度除以所述第一反射面在所述第一长度方向上的投影长度,而且远离所述入光面的所述导光微结构的所述比值小于邻近所述入光面的所述导光微结构的所述比值。
5.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述第一反射面较所述第二反射面靠近所述入光面,所述第一反射面连接于所述反迎光面。
6.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述第一反射面较所述第二反射面远离所述入光面,所述第二反射面连接于所述反迎光面。
7.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述多个导光微结构沿着所述第一长度方向连续设置。
8.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述多个导光微结构沿着所述第一长度方向间隔设置。
9.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,所述导光微结构为突起导光微结构或凹陷导光微结构。
10.根据权利要求1所述的导光板,其特征在于,更包含:
多个条状微结构,其形成于所述出光面或所述底面上,所述条状微结构具有延伸方向,所述延伸方向垂直于所述入光面,
其中,所述导光微结构设置于相邻所述条状微结构之间。
11.一种背光模组,其特征在于,包含:
根据权利要求1至10任一项所述的导光板;以及
所述光源,其对应于所述导光板的所述入光面设置。
12.根据权利要求11所述的背光模组,其特征在于,更包含:
棱镜片,其设置于所述导光板的上方,其中,所述棱镜片形成有多个棱镜结构。
13.根据权利要求12所述的背光模组,其特征在于,所述棱镜结构面向所述导光板,所述棱镜结构具有棱镜延伸方向,所述棱镜延伸方向平行于所述入光面。
14.根据权利要求12所述的背光模组,其特征在于,所述导光板定义第一长度方向,所述第一长度方向垂直于所述入光面,所述导光微结构具有比值,所述比值为所述第二反射面在所述第一长度方向上的投影长度除以所述第一反射面在所述第一长度方向上的投影长度,当所述第一反射面的倾斜程度小于所述第二反射面的倾斜程度时,所述比值大于0且小于1或等于1。
15.一种显示装置,其特征在于,包含:
根据权利要求11所述的背光模组;以及
显示面板,其设置于所述背光模组的上方。
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