TWI409544B - Method and Structure of Luminous Homogenization of Backlight Module - Google Patents

Method and Structure of Luminous Homogenization of Backlight Module Download PDF

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Description

背光模組發光均勻化的方法與結構
本發明涉及一種用來提昇背光模組之導光板發光更為均勻化的設計，特別是利用複數小面積導光板併接成大面積導光板時，可以消除其併接處因介質不同而造成光線折射產生亮線的方法與結構。
使用液晶顯示面板(LCD)的產品十分普遍，舉凡筆記型電腦、顯示器、手機、液晶電視、…等均可見其應用。LCD的應用必然要使用背光模組才能使其發光而產生顯示效果，因此，背光模組實際上亦屬於LCD產品的必然配備，即便不是LCD產品，但在需要發光效果的應用領域時，使用背光模組也成了適當的選擇。
一般用於LCD的背光模組包含有導光板與光源，部分液晶電視是採用直下型的燈管安裝於導光板背面做為光源，但如此會使液晶電視的機體厚度較大；為了進一步縮小機體厚度，目前的做法係逐漸利用LED做為背光模組的光源，其主要結構，是在導光板的側邊則設置複數LED，導光板的第一側面則設置一反射片，相對的第二側面做為出光面則設置由擴散片與稜鏡片等所組成的複數光學膜片，再於該些元件的周邊以一外框包圍。光源所發出的光線由導光板的側邊投射進入，部分光線由反射片反射，再依序通過擴散片與稜鏡片射出。
前述導光板屬於光學元件，其對於光學精度與性能的要求很高，因此，導光板的尺寸愈大，製造愈不容易，成本愈高。基於此，可考慮的方向是將複數片較小面積的導光板併接組合成一大面積的導光板，俾能應用於大尺寸的LCD顯示器。
如第一圖所示，所述併接式的導光板結構，是將複數片平滑的小面積導光板1的併接邊A拋光，併接時，直接讓相鄰兩導光板的併接邊A密合接觸；所述各導光板1的側邊設置LED光源2，光源2將光線投射進入導光板時，光線在導光板中被傳導而在出光面形成整面發光的效果。惟，由於兩導光板1的併接邊A與導光板1本身的介質不相同，以致於光線傳導到該併接邊A時會產生折射，進而產生亮度高於平均值的亮線區域B(如第二圖的亮度曲線所示)，導致整塊大面積導光板的亮度不均勻。
本發明的其中一目的，在於解決採用併接方式製造大面積背光模組之導光板時，會在導光板的併接處產生亮度高於平均值之亮線的問題。
本發明的另一目的，在於使導光板之發光均勻化效果進一步提昇。
本發明的特徵，是在背光模組所包含之導光板設置複數呈間歇式排列的光學微結構單元，每一光學微結構單元又包含次光學微結構單元，藉由該光學微結構單元與次光學微結構單元在導光板上構成在導光板三維方向分佈密度的改變，密度大的區域得以折射與反射更多光量，密度小的區域則折射與反射較少光量，藉以使導光板的發光更為平均；前述結構應用於併接式的導光板時，得以藉由光學微結構單元折射與反射光線對視覺的干擾作用，進而在視覺上消除在併接處產生增亮視覺效果的問題。
本發明的技術手段，係在一導光板的出光面或相對於其出光面的另一面，或出光面與相對於出光面的另一面設置複數光學微結構單元，以及在該導光板的入光面設置至少一光源，所述光學微結構單元係由複數次光學微結構單元組構而成，該光學微結構單元在所述導光板的分佈密度，係在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而愈密地變化，該次光學微結構單元則是由複數個在Z軸方向高出導光板表面的突出部，或低於導光板表面的凹孔組成，且該突出部或凹孔係分別在Z軸方向隨著距離該光源愈長而愈高或愈低地變化，藉由該光學微結構單元與次光學微結構單元的組成形成三維方向的變化；所述次光學微結構單元在每一光學微結構單元上的分佈形態，係相同於該光學微結構單元在該導光板上的分佈形態。
做為一種選擇，本發明對於所述光學微結構單元的輪廓形狀，可以是正方形、長方形、稜形、圓形、橢圓形、三角形、波浪形、…等各種形狀，或是多種幾何形狀以規則或不規則方式混合排列組合。
以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技術領域者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第三圖與第四圖，本發明提供之背光模組發光均勻化的方法與結構，主要是針對構成背光模組的導光板1改良的方法與結構；所述導光板1具有位於至少一側邊的入光面11，取導光板1具有較大面積的一側面做為出光面12，該出光面12可以依實際的需要設置諸如增亮片與稜鏡片等光學膜片，該出光面12或相對於出光面12的另一面則形成複數光學微結構單元13(圖中斜線所示之區域)；也可以同時在出光面12與相對於出光面的另一面均設置複數光學微結構單元；在導光板1的入光面11設置至少一光源2；所述光學微結構單元13再進一步由複數次光學微結構單元15組構而成，該光學微結構單元13在導光板1的分佈密度，係在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而愈密地變化，該次光學微結構單元15則是由複數個在Z軸方向高出導光板1表面的突出部151(參第四A圖)，或低於導光板1表面的凹孔152(參第四B圖)組成，且該突出部151或凹孔152係分別在Z軸方向隨著距離該光源愈長而愈高或愈低地變化，藉由該光學微結構單元13與次光學微結構單元15的組成形成X軸、Y軸與Z軸三維方向的變化，密度大的區域得以折射與反射更多光量，密度小的區域則折射與反射較少光量，藉以使導光板的發光更為平均。
所述光學微結構單元13的輪廓形狀，可以如第三圖所示的正方形規則排列，也可以如第七圖所示的稜形、第八圖所示的正方形不規則排列、第九圖所示的橢圓形、第十圖所示的三角形，或第十一圖所示的長方形，甚至可以是圓形、梯形、波浪形、…等各式各樣的輪廓形狀。該等光學微結構單元13係彼此部分連接的形態，並在彼此之間保留適當的導光板原本的平面結構14，同様的，該平面結構14的分佈密度，也隨著光學微結構13的密度而改變，亦即隨著距離光源2的位置愈長而密度愈低。所述次光學微結溝單元15，在光學微結構單元13上的分佈形態，則與光學微結構單元13在導光板1上的分佈形態相同；例如，第四圖所示的次光學微結構單元15的分佈形態，係相同於第三圖所示的光學微結構單元13在導光板1上的分佈。
所述光學微結構單元13也可以包含複數種幾何形狀之輪廓，以規則或不規則形態排列組合，如第十二圖及第十三圖所示，三種不同幾何形狀輪廓之光學微結構單元13以不規則形態排列組合，甚至一部分所述幾何形狀輪廓之光學微結構單元相互連接，亦可更進一步為重疊地連接。第十二圖所示之重疊地連接的幾何形狀輪廓光學微結構單元之突出所述導光板表面的高度或凹入導光板表面的深度不相同；亦即不在相同平面。第十三圖所示者，則是重疊地連接的幾何形狀輪廓光學微結構單元，其幾何形狀輪廓光學微結構單元突出所述導光板表面的高度或凹入導光板表面的深度相同；亦即位於同一平面。
第五圖與第六圖係顯示利用前述本發明的導光板1併接後，兩導光板1的併接邊A雖然會產生亮度增高的亮線區域B，但因為整個導光板的其他區域會因為受到所述光學微結構單元13與次光學微結構單元15的影響而產生相同且平均分佈的亮線區域B，因而該併接邊A的亮線區域B即被混合為併接後的整體亮線的一部分，亦即藉由光學微結構單元的折射與反射光線對視覺的干擾作用，而能在視覺上消除在併接處產生增亮視覺效果的問題。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之精神下所作有關之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
1．．．導光板
11．．．入光面
12．．．出光面
13．．．光學微結構單元
14．．．平面結構
15．．．次光學微結構單元
151．．．突出部
152．．．凹孔
2．．．光源
A．．．併接邊
B．．．亮線區域
第一圖為顯示習知背光模組之導光板併接形態之示意圖。
第二圖為顯示習知將二導光板併接後，在導光板上之亮線分佈示意圖。
第三圖為顯示本發明導光板第一實施例結構之俯視示意圖。
第四圖為顯示沿第三圖之S-S割線的局部平面剖視。
第四A圖為第四圖之4A區域的局部放大圖，其顯示次光學微結構為突出部之示意圖。
第四B圖為顯示本發明之次光學微結構為凹孔之示意圖。
第五圖為顯示以第三圖之二導光板併接組合之實施例示意圖。
第六圖為顯示本發明將二導光板併接後，在導光板上之亮線分佈示意圖。
第七圖為顯示本發明導光板第二實施例結構之俯視示意圖。
第八圖為顯示本發明導光板第三實施例結構之俯視示意圖。
第九圖為顯示本發明導光板第四實施例結構之俯視示意圖。
第十圖為顯示本發明導光板第五實施例結構之俯視示意圖。
第十一圖為顯示本發明導光板第六實施例結構之俯視示意圖。
第十二圖為顯示本發明導光板第七實施例結構之俯視示意圖。
第十三圖為顯示本發明導光板第八實施例結構之俯視示意圖。
1．．．導光板
11．．．入光面
13．．．光學微結構單元
14．．．平面結構
2．．．光源

Claims (44)

  1. 一種背光模組發光均勻化的方法，係在一導光板設置複數光學微結構單元，以及在該導光板的入光面設置至少一光源，所述光學微結構單元係由複數次光學微結構單元組構而成，該光學微結構單元在所述導光板的分佈密度，係在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而愈密地變化，且該次光學微結構單元在該光學微結構單元的分佈，亦在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而愈密地變化。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，部分所述光學微結構單元相互連接。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，部分所述次光學微結構單元相互連接。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述次光學微結構單元進一步在Z軸方向隨著距離該光源愈長而改變，藉由該光學微結構單元與次光學微結構單元的組成形成三維方向的變化。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述次光學微結構單元，係由複數在Z軸方向高出該導光板表面的突出部組成，該突出部高出導光板表面的長度與距離所述光源的距離成正比。
  6. 依據申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述次光學微結構單元，係由複數在Z軸方向低於該導光板表面的凹孔組 成，該凹孔低於導光板表面的深度與距離所述光源的距離成正比。
  7. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為正方形。
  8. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為長方形。
  9. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為稜形。
  10. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為圓形。
  11. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為橢圓形。
  12. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為三角形。
  13. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元的輪廓為波浪形。
  14. 依據申請專利範圍第1至6項任一項所述的方法，其中，所述光學微結構單元包含有複數種幾何形狀之輪廓，以規則或不規則形態排列組合。
  15. 依據申請專利範圍第14項所述的方法，其中，所述包含有複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元係重疊地連接。
  16. 依據申請專利範圍第14項所述的方法，其中，所述包含有 複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元突出所述導光板表面的高度相同或不相同。
  17. 依據申請專利範圍第14項所述的方法，其中，所述包含有複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元凹入導所述光板表面的深度相同或不相同。
  18. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述導光板係由複數較小面積之導光板併接組成。
  19. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述次光學微結構單元在每一光學微結構單元上的分佈形態，係相同於該光學微結構單元在該導光板上的分佈形態。
  20. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，所述光學微結構單元設在該導光板的出光面。
  21. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，所述光學微結構單元設在該導光板相對於出光面的另一面。
  22. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，所述光學微結構單元設在該導光板之出光面以及相對於該出光面的另一面。
  23. 一種背光模組發光均勻化的結構，包括有：至少一光源；一導光板，具有一入光面，所述光源設於該入光面，該導光板設置複數光學微結構單元，所述光學微結構單元則由複數次光學微結構單元組構而成，該光學微結構單元在所述導光板的分佈密度，係在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而 愈密地變化，且該次光學微結構單元在該光學微結構單元的分佈，亦在X軸與Y軸方向隨著距離該光源愈長而愈密地變化。
  24. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，其中，部分所述光學微結構單元相互連接。
  25. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，其中，部分所述次光學微結構單元相互連接。
  26. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，其中，所述次光學微結構單元進一步在Z軸方向隨著距離該光源愈長而改變，藉由該光學微結構單元與次光學微結構單元的組成形成三維方向的變化。
  27. 依據申請專利範圍第26項所述的結構，其中，所述次光學微結構單元，係由複數在Z軸方向高出該導光板表面的突出部組成，該突出部高出導光板表面的長度與距離所述光源的距離成正比。
  28. 依據申請專利範圍第26項所述的結構，其中，所述次光學微結構單元，係由複數在Z軸方向低於該導光板表面的凹孔組成，該凹孔低於導光板表面的深度與距離所述光源的距離成正比。
  29. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為正方形。
  30. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中， 所述光學微結構單元的輪廓為長方形。
  31. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為稜形。
  32. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為圓形。
  33. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為橢圓形。
  34. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為三角形。
  35. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元的輪廓為波浪形。
  36. 依據申請專利範圍第23至28項任一項所述的結構，其中，所述光學微結構單元包含有複數種幾何形狀之輪廓，以規則或不規則形態排列組合。
  37. 依據申請專利範圍第36項所述的結構，其中，所述包含有複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元係重疊地連接。
  38. 依據申請專利範圍第36項所述的結構，其中，所述包含有複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元突出所述導光板表面的高度相同或不相同。
  39. 依據申請專利範圍第36項所述的結構，其中，所述包含有複數種幾何形狀之輪廓的光學微結構單元凹入所述導光板表面的深度相同或不相同。
  40. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，其中，所述導光板係由複數較小面積之導光板併接組成。
  41. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，其中，所述次光學微結構單元在每一光學微結構單元上的分佈形態，係相同於該光學微結構單元在該導光板上的分佈形態。
  42. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，所述光學微結構單元設在該導光板的出光面。
  43. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，所述光學微結構單元設在該導光板相對於出光面的另一面。
  44. 依據申請專利範圍第23項所述的結構，所述光學微結構單元設在該導光板之出光面以及相對於該出光面的另一面。
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