TWI414835B - 導光板及背光模組 - Google Patents

Description

導光板及背光模組

本發明涉及一種導光板及背光模組，尤其涉及一種適用於直下式背光模組的導光板及直下式背光模組。

近年來，平面顯示器發展迅速，已被廣泛應用於個人電腦、電視、移動通訊及消費性電子產品等領域。同時，電子產品對平面顯示裝置(如液晶顯示裝置)的要求不斷提高。背光模組為顯示裝置中的重要元件，其將點光源或線光源發出的光通過導光板的散射後形成一面光源，故，設計各種背光模組成為目前的研究熱點。

背光模組通常包括光源與導光板，且光源相對於導光板的入射面設置。導光板引導從光源發出的光束的傳輸方向，將線光源或點光源轉換成面光源。按照光源放置位置的不同，背光模組可分為直下式及側置式兩類。直下式背光模組係指將光源置於導光板正下方，直接照明。而側置式背光模組一般將光源置於導光板的側面，光線由側面耦合入導光板，於導光板內形成全反射並不斷向前傳播。通過對全反射條件的破壞，實現導光板出光面均勻射出光線。由此可見，導光板的結構對背光模組的出光效果有著重要的影響。

先前技術提供一應用於直下式背光模組的導光板，該導光板包括一入光面，一與該入光面相對的出光面，及分佈於該入光面或/與出光面上的複數個散射網點。該複數個散射網點以入光面或/與出光面中心呈輻射狀隨機分佈 。

然而，光源發出的光通常為圓柱形光束，且導光板為方形或長方形。由於該導光板的複數個散射網點以入光面或/與出光面中心呈輻射狀隨機分佈，故，在導光板邊緣出射光的均勻性較差，無法實現直下式背光模組的整體均勻出光。

有鑒於此，提供一種可提高直下式背光模組出光均勻性的導光板及直下式背光模組實為必要。

一種導光板，其包括：一底面；一與該底面相對的出光面及連接所述底面和出光面的側面；以及複數個散射網點設置於該底面或/和出光面上，其中，所述複數個散射網點分佈於圍繞該底面或/和出光面中心的複數個環形上，且遠離底面中心或/和出光面中心的散射網點分佈的環形形狀與導光板形狀相對應。

一種背光模組，其包括：一導光板，該導光板包括一底面，一與該底面相對的出光面及連接所述底面和出光面的側面，以及複數個散射網點設置於該底面或/和出光面上；至少一光源，所述光源設置於該導光板底面一側的正下方與底面中心相對的位置；其中，所述複數個散射網點分佈於圍繞該底面或/和出光面中心的複數個環形上，且遠離底面中心或/和出光面中心的散射網點分佈的環形形狀與導光板形狀相對應。

相較於先前技術，所述的導光板底面包括一中心，且複數個散射網點圍繞底面中心呈複數個環形分佈。故，光源發出的光經導光板的反射後，由環形分佈的複數個散射網點均勻的散射至出光面。該導光板可提高直下式背光模組出光的均勻性。

20‧‧‧背光模組

200‧‧‧光源

202‧‧‧導光板

204‧‧‧反射板

206‧‧‧微棱鏡系統

208‧‧‧偏振轉換系統

210‧‧‧散射板

212‧‧‧底面

214‧‧‧出光面

216‧‧‧側面

218‧‧‧中心

220‧‧‧散射網點

222‧‧‧反射部

224‧‧‧反光面

226‧‧‧反射膜

228‧‧‧發光裝置

230‧‧‧聚光裝置

232‧‧‧光束

234‧‧‧過度區域

236‧‧‧最後一圈圓環

238‧‧‧第一圈n邊形環

240‧‧‧第一圈圓環

圖1為本技術方案實施例的背光模組的結構示意圖。

圖2為本技術方案實施例的導光板的散射網點分佈示意圖。

以下將結合附圖對本技術方案的導光板及背光模組作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本技術方案實施例提供一種背光模組20，其包括光源200、導光板202、反射板204、微棱鏡系統206，偏振轉換系統208及散射板210。

所述導光板202包括一底面212，一與該底面212相對的出光面214及連接所述底面212和出光面214的側面216，且該底面212包括一中心218。所述光源200設置於該導光板202的底面212一側的正下方與底面212中心218相對的位置。所述反射板204設置於該光源200與導光板202的底面212之間。所述微棱鏡系統206、偏振轉換系統208及散射板210依次設置於導光板202的出光面214一側。

所述光源200包括一發光裝置228與一聚光裝置230。所述發光裝置228為一點光源，如：螢光燈或發光二極體(LED)等。本實施例中，發光裝置228為單色的發光二極體，聚光裝置230為兩個非球面曲面。該發光二極體設置於兩個非球面曲面之間。所述光源200發出的光束232垂直地入射到導光板202的底面212的中心218。優選地，該光源200發出的光束232的直徑為6~8毫米。

所述導光板202為一圓形、方形、矩形或其他多邊形的透明基板。所述透明基板的材料可為工程塑料、聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)或玻璃等。該導光板202的厚度不限，可根據實際情況選擇。本實施例中，導光板202為邊長為50毫米的方形的PMMA基板。

請參閱圖2，所述導光板202的底面212上設置有複數個散射網點220。所述散射網點220分佈於圍繞底面212中心218的複數個環形上。所述環形可為圓形，橢圓形或任意的多邊形。所述複數個環形均勻的以中心218為中心同心設置，即相鄰的兩個環形之間的間距相同。進一步地，每兩個相鄰的兩環形之間的間距沿著遠離底面212中心218的方向逐漸遞減。可以理解，沿著遠離中心218的方向，光束232的強度會減弱，故該結構有利於增強靠近導光板202邊緣的光照度，使整個導光板202出光均勻。優選地，相鄰兩個環形之間的間距為0.5~2毫米。所述複數個環形中，每個環形上的散射網點220的密度沿著遠離中心218的方向逐漸遞增。所述散射網點220於同一環形上均勻分佈，且相鄰兩個散射網點220的間距為0.1~1毫米。所述散射網點220可為凸點，凹槽或凸點與凹槽的組合。所述散射網點220的形狀包括三角形、方形、菱形及圓形中的一種或多種。所述散射網點220的粒徑為0.1~0.5毫米。所述散射網點220的材料為油墨、鈦系化合物或矽系化合物。

優選地，發光裝置228為一發光二極體，其輻射光經過聚光裝置230反射或折射後形成一圓柱形光束232，故，該散射網點220於靠近底面212中心218的區域分佈於以中心218為圓心的複數個圓環上。根據導光板202的不同形狀，遠離中心218，即靠近底面212邊緣的區域，散射網點220分佈於複數個n邊形環上，且n大於等於3。所述圓環的環數與n邊形環的環數比小於20：1。而在圓環與n邊形環之間的過度區域234，該散射網點220分佈於以中心218為圓心的複數個圓弧上。本實施例中，導光板202為方形，故，於靠近底面212邊緣的位置，散射網點220分佈於以底面212的中心218為中心的方形環上。具體地，本實施例於邊長為50毫米的方形導光板202的底面212上設置20圈分佈於環形上的散射網點220。其中，從底面212中心218開始，前15圈散射網點220分佈於圓環上，後5圈散射網點220分佈於方形環 上。而且，靠近中心218，第一圈圓環240的直徑大於8毫米，以使光源200發出的光束232不被該圓環上的散射網點220散射，可直接進入導光板202內。相鄰兩圈散射網點220之間的間距為l毫米。所述散射網點220的形狀為圓形凹槽，其半徑為0.3毫米，且同一環形上，相鄰兩個散射網點220的間距為0.6毫米。

進一步，所述導光板202的出光面214也包括一中心(圖中未標示)，且可將所述散射網點220設置於該導光板202的出光面214上。可以理解，還可將底面212與出光面214上均設置所述散射網點220。當將底面212與出光面214上均設置所述散射網點220時，光束於導光板202的底面212與出光面214之間反射的過程中可以多次被散射網點220散射，從而使得出光面212射出的光更加均勻。

所述導光板202的底面212及四個側面216上進一步可設置有增反膜，用以增強底面212及側面216的反射功效。導光板202的出光面214上可設置有增亮膜、散射膜等光學膜。

所述導光板202進一步包括一反射部222。所述反射部222設置於導光板202的出光面214與底面212中心218相對應的位置。該反射部222為一由出光面214凹入導光板202內部的凹洞。所述反射部222包括一反光面224，為凹洞的底面。該反光面224可為一球面、圓錐面或類圓錐面等。可以理解，由於導光板202的出光面214上設置有一反射部222，反射部223的反光面224可使得光源200發出的部分光線到達反光面224後，經反射進入導光板202內部，因而，使得導光板202出光面214與光源200相對應的區域的光線分佈會被削弱。同時，進入導光板202內部的光再經過散射網點220的散射，均勻射向出光面214，使得出光面214與光源210相對應的區域的週邊區域的光線分佈會相應增加，這樣從導光板202射出的光線分佈比較均勻，從而背 光模組20具有較為均一的發光亮度。

可以理解，本實施例所提供的導光板202並不限應用於本實施例所提供的背光模組20中。即該導光板202可根據實際需要應用於不同結構的背光模組20中，以提高背光模組20的出光均勻性。

所述反射板204設置於該光源200與導光板202的底面212之間。該反射板204的形狀及面積與所述導光板202的形狀面積相對應。該反射板204的厚度不限，為減小背光模組20的厚度，該反射板204的厚度應儘量小。所述反射板204與光源200相對應的位置為空心或透明，以使光源200發出的光可到達導光板202。所述反射板204與導光板202的底面相對的表面設有一層反射膜226。該反射膜226可有效地將從導光板202的底面212射出的光線反射回導光板202內，從而提高背光模組20的亮度。可以理解，該反射板204為一可選擇結構。

所述微棱鏡系統206、偏振轉換系統208及散射板210依次設置於導光板202的出光面214一側，用於將導光板202射出的光線進一步的分散化、均勻化。該微棱鏡系統206、偏振轉換系統208及散射板210均為先前技術中背光模組結構中所常用的元件。所述散射板210設置於導光板202的出光面214一側，且與導光板202的出光面214間隔一定距離設置，用於將從出光面214射出的光線進一步分散及均勻化。所述偏振轉換系統208設置於散射板210上，且設置於散射板210與出光面214相對的一側。偏振轉換系統208根據光線的偏振方向用於控制、調整光線的傳播。所述微棱鏡系統206設置於偏振轉換系統208上，且設置於偏振轉換系統208與出光面214相對的一側。微棱鏡系統206可為透射式增光膜或反射式增光膜，用以將從導光板202射出的光進行有效調整，使得導光板202射出的光線於整體上具有一定的集中度，從而調整導光板202射出光線的整體亮度。可以理解，該微棱鏡系統 206、偏振轉換系統208及散射板210為一可選擇結構。

本實施例提供的背光模組20使用時，光源200發出的光形成一圓柱形光束232。該圓柱形光束232透過反射板204的空心部分進入到導光板202內，且到達反射部222。一部份光透過反射部222後由出光面214射出。另一部份光則經反光面224反射到達導光板202內部，且在導光板202的底面212與出光面214之間多次反射直到射出。由於本實施例的導光板202上的網點分佈採用圓形與方形複合分佈的結構，靠近底面212中心218的位置，光束232經圓形分佈的散射網點220均勻散射至出光面214上，遠離底面212中心218的位置，光束232經方形散射網點220均勻散射至方形出光面214的邊緣。由於該導光板202的邊緣設置有與導光板202的形狀相對應的散射網點220，使導光板202邊緣的光束可以勻散射至出光面214的邊緣上，故，整個導光板202的出光面214上照度十分均勻，可提高背光模組20的出光均勻性。該背光模組20的出光均勻性大於85%。本實施例提供的背光模組20的出光均勻性為90%。本實施例提供的背光模組20可廣泛應用與液晶顯示器的等平面顯示裝置中。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉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內。

212‧‧‧底面

218‧‧‧中心

220‧‧‧散射網點

234‧‧‧過度區域

236‧‧‧最後一圈圓環

238‧‧‧第一圈n邊形環

240‧‧‧第一圈圓環

Claims (19)

1. 一種導光板，其包括：一底面；一與該底面相對的出光面及連接所述底面和出光面的側面；以及複數個散射網點設置於該底面或/和出光面上，其改良在於，所述複數個散射網點分佈於圍繞該底面或/和出光面中心的複數個環形上，且遠離底面中心或/和出光面中心的散射網點分佈的環形形狀與導光板形狀相對應。
2. 如請求項1所述的導光板，其中，所述靠近底面或/和出光面中心的散射網點分佈於以底面或/和出光面中心為圓心的複數個圓環上，遠離底面或/和出光面中心的散射網點分佈於n邊形環上，且n大於等於3。
3. 如請求項2所述的導光板，其中，所述圓環的環數與n邊形環的環數比小於20：1。
4. 如請求項2所述的導光板，其中，所述分佈於圓環與n邊形環之間的過度區域的散射網點分佈於以底面或出光面的中心為圓心的複數個圓弧上。
5. 如請求項1所述的導光板，其中，所述複數個環形中，每個環形上的散射網點的密度沿著遠離底面或/和出光面中心的方向逐漸遞增。
6. 如請求項1所述的導光板，其中，所述散射網點於同一環形上均勻分佈，且相鄰兩個散射網點之間的間距為0.1~1毫米。
7. 如請求項1所述的導光板，其中，所述相鄰兩個環形之間的間距相同，相鄰兩個環之間的間距為0.5~2毫米。
8. 如請求項1所述的導光板，其中，所述每兩個相鄰的兩個環形之間的間距沿著遠離底面或/和出光面中心的方向逐漸遞減。
9. 如請求項1所述的導光板，其中，所述散射網點的形狀包括三角形、方形、菱形及圓形中的一種或多種。
10. 如請求項1所述的導光板，其中，所述散射網點的粒徑為0.1~0.5毫米。
11. 如請求項1所述的導光板，其中，所述散射網點為凸點，凹槽或凸點與凹槽的組合，其材料為油墨、鈦系化合物或矽系化合物。
12. 如請求項1所述的導光板，其中，所述導光板進一步包括至少一反射部，所述反射部設置於導光板的出光面與底面中心相對應的位置，且凹入導光板內部。
13. 一種背光模組，其包括：一導光板，該導光板包括一底面，一與該底面相對的出光面及連接所述底面和出光面的側面，以及複數個散射網點設置於該底面或/和出光面上；至少一光源，所述光源設置於該導光板底面一側的正下方與底面中心相對的位置；其改良在於，所述複數個散射網點分佈於圍繞該底面或/和出光面中心的複數個環形上，且遠離底面中心或/和出光面中心的散射網點分佈的環形形狀與導光板形狀相對應。
14. 如請求項13所述的背光模組，其中，所述背光模組進一步包括一反射板設置於該光源與導光板的底面之間，且所述反射板與光源相對應的位置為空心或透明。
15. 如請求項14所述的背光模組，其中，所述反射板包括一層反射膜設置於該反射板靠近導光板的底面的表面。
16. 如請求項13所述的背光模組，其中，所述背光模組進一步包括一微棱鏡系統設置於導光板的出光面一側。
17. 如請求項16所述的背光模組，其中，所述背光模組進一步包括一偏振轉換系統設置於微棱鏡系統遠離導光板的一側。
18. 如請求項17所述的背光模組，其中，所述背光模組進一步包括一散射板設置於偏振轉換系統遠離導光板的一側。
19. 如請求項13所述的背光模組，其中，所述光源包括一發光裝置與一聚光裝置。