專利名稱：導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)、及包括該導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)的背光模塊及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種用于液晶顯示器(liquidcrystal display；LCD)的側(cè)邊入光型(Edge Type)背光模塊中的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，及包括該導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)的LCD。
背景技術(shù)：
LCD液晶顯示器具有省電、重量輕、無(wú)輻射及易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，目前已為市面上的主流產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電視、計(jì)算機(jī)屏幕、筆記本計(jì)算機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)通訊裝置等，逐漸取代傳統(tǒng)的顯示器。其中的關(guān)鍵零組件之一即是背光模塊(Backlight module)，負(fù)責(zé)提供LCD面板均勻而足夠的光源。導(dǎo)光式背光模塊的結(jié)構(gòu)，主要由光源(Lamp)、增光棱鏡片(Len sheet或Prism Sheet)、導(dǎo)光板(Light Guide Plate)、擴(kuò)散板(Diffusion Sheet)、反射板(Reflect Sheet)、保護(hù)膜、光學(xué)膜等零件所組成。
其中，背光模塊又可主要分為2種直下式及側(cè)邊入光型(Edge Type)，側(cè)邊入光型的燈管置于導(dǎo)光板(Light Guide Plate)的外側(cè)，導(dǎo)光板下方有反射板(Reflector)，能把光線反射收集回LCD面板后射出，其最大優(yōu)點(diǎn)為整體厚度可設(shè)計(jì)為較直下式背光模塊為薄，且較無(wú)發(fā)熱上的問(wèn)題。
由于背光模塊的要求為高亮度、低成本、亮度均勻性佳、輕薄等，故側(cè)邊入光型背光模塊在某些尺寸的液晶顯示器容易受到采用。但傳統(tǒng)在導(dǎo)光板上刻有均勻V形槽以將光線導(dǎo)向?qū)Ч獍宓某龉饷娴募夹g(shù)，卻容易在靠近入光處產(chǎn)生亮暗帶現(xiàn)象，且其整體亮度均勻性較難控制。
如圖1A所示的傳統(tǒng)具有均勻V形槽的導(dǎo)光板(即V形槽的頂角在導(dǎo)光板的二相對(duì)端間均呈相等狀態(tài)，亦即y1＝y(tǒng)20)；圖1B是顯示圖1A在入光處產(chǎn)生暗帶的示意圖。發(fā)光裝置1(優(yōu)選為一燈管)所產(chǎn)生的光線通過(guò)導(dǎo)光板2上的第一端部24進(jìn)入導(dǎo)光板2，光線在導(dǎo)光板2中行進(jìn)方式，通常會(huì)先產(chǎn)生「斯捏耳定律(Snell’s Law)」所定義的全反射，之后該全反射才會(huì)消除，而進(jìn)行連續(xù)的反射及折射混合路徑，其中該折射路徑是穿透頂面22后射出，而成為可視的光線。因此，當(dāng)光線在導(dǎo)光板2內(nèi)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象愈頻繁，或全反射現(xiàn)象消除而進(jìn)入反射及折射混合路徑的時(shí)間愈延遲，由于光線無(wú)法在有效顯示區(qū)域中折射出去，而繼續(xù)在導(dǎo)光板內(nèi)以全反射的方式行進(jìn)，無(wú)法提供為可視光源的結(jié)果，將造成屏幕亮度不足；若此問(wèn)題發(fā)生在靠近燈管的入光處，便會(huì)產(chǎn)生如圖1B所示的邊緣暗帶問(wèn)題，極不利于產(chǎn)品的亮度及品質(zhì)表現(xiàn)。
有鑒于光線在射入導(dǎo)光板后得以提早將全反射現(xiàn)象消除，已有將均勻厚度的導(dǎo)光板(如圖2所示)，改為厚度漸減的設(shè)計(jì)(如圖3所示)，以提早進(jìn)行連續(xù)的反射及折射混合路徑，以改善接近發(fā)光裝置1的暗帶問(wèn)題。
尚有其它相類似的設(shè)計(jì)發(fā)展出來(lái)，例如美國(guó)第5,485,354號(hào)專利所公開(kāi)的導(dǎo)光板，即在等厚的平行薄板上，刻有多個(gè)與入光面(即靠近燈管處)平行的等角度V形細(xì)微溝槽，以將燈管所釋放出的光線，轉(zhuǎn)向至出光面，以供LCD作為光源。再如美國(guó)第6,576,887號(hào)專利所公開(kāi)的導(dǎo)光板，在一厚度漸縮的導(dǎo)光板上刻有多個(gè)與入光面(即靠近燈管處)平行的梯形凹槽，以將燈管所釋放出的光線，轉(zhuǎn)向至出光面，以供LCD作為光源。
然而，由于先前技術(shù)的設(shè)計(jì)，在導(dǎo)光板內(nèi)仍具有過(guò)度全反射光路，對(duì)于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的全區(qū)高且均勻的亮度需求，仍難以符合。
有鑒于此業(yè)界亟待解決的問(wèn)題，本發(fā)明提供一可確實(shí)盡一步改善邊緣暗帶，使可視角度更為開(kāi)闊，且達(dá)到整體亮度均勻的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，是提供一導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，用于一液晶顯示器，借由其導(dǎo)光板底面上多個(gè)實(shí)質(zhì)上互相平行的V形槽，其頂角的大小是自一端部至另一相對(duì)端部呈現(xiàn)一非均勻的狀態(tài)，或逐漸增大的角度，以達(dá)到入光面附近的全反射區(qū)域進(jìn)一步減小的目的。
本發(fā)明的另一目的，在于提供一背光模塊，用于一液晶顯示器，借由其包括前述的新穎導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步消弭背光模塊邊緣的暗帶。
本發(fā)明的再一目的，在于提供一液晶顯示器，包括如上述的背光模塊以及一液晶面板，設(shè)置于該背光模塊上方，使該液晶顯示器的整體亮度更為均勻。
本發(fā)明的角度漸變式V形槽設(shè)計(jì)，能有效降低導(dǎo)光板的全反射出現(xiàn)頻率，相對(duì)提前并升高折射的機(jī)會(huì)，光線可在進(jìn)入導(dǎo)光板的最初始階段，即有機(jī)會(huì)折射出可見(jiàn)光線，以消除靠近入光處的暗帶問(wèn)題，并提升整體亮度。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文以優(yōu)選實(shí)施例配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1A是先前技術(shù)中，具有均勻V形槽導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B是圖1A的亮暗帶表現(xiàn)示意圖；圖2是先前技術(shù)中，均勻厚度導(dǎo)光板的較頻繁全反射光路示意圖；圖3是先前技術(shù)中，厚度漸減導(dǎo)光板全反射情況較減緩的光路示意圖；圖4是本發(fā)明具有漸增V形槽頂角的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5是本發(fā)明導(dǎo)光板的V形槽局部端示圖。
圖6是本發(fā)明角度漸增式溝槽的角度(y)-距離(x)變化關(guān)系及變化曲線圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明1 發(fā)光裝置2，4導(dǎo)光板21，41 V形槽22，42 頂面23，43 底面24，44 第一端部25，45 第二端部5 局部區(qū)域d 厚度y 頂角y1 V形槽在第一端部頂角y20 V形槽在第二端部頂角D1 V形槽在第一端部的參考位置D20 V形槽在第二端部的參考位置
具體實(shí)施例方式
圖4是本發(fā)明的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)優(yōu)選實(shí)施例，其具有厚度漸減的導(dǎo)光板設(shè)計(jì)，角度漸變大的V形槽設(shè)置；詳細(xì)言之，該導(dǎo)光板包括有一頂面42，即是導(dǎo)光板4的出光面；一底面43；一第一端部44，光線即是由第一端部44進(jìn)入導(dǎo)光板4；一第二端部45，其與第一端部44相對(duì)設(shè)置；導(dǎo)光板4的底面43形成有多個(gè)V形槽41，該V形槽41實(shí)質(zhì)上互相平行，且自第一端部44至第二端部45延伸，各該V形槽41具有一頂角y，該頂角的大小是自該第一端部44(D1)至該第二端部45(D20)呈現(xiàn)一非均勻的狀態(tài)，優(yōu)選為一角度逐漸增大的設(shè)計(jì)；借由漸增式V形槽41的設(shè)計(jì)，有助于光線在頂面42提早折射出去，供液晶顯示器提供亮度之用。
上述該導(dǎo)光板4具有一厚度d，在本發(fā)明中，該厚度d優(yōu)選是自該第一端部44往該第二端部45的方向漸縮。
圖4中局部區(qū)域5可放大如圖5所示，圖5是本發(fā)明的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)的V形槽41的局部正視圖。V形槽41采角度漸增式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自靠近發(fā)光裝置的第一端部44起，V形槽41的頂角y1沿著往第二端部45方向逐漸變大至y20。
針對(duì)前述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，即顯示出其功效進(jìn)步的事實(shí)。沿著第一端部44起，往第二端部45的方向，若分成20等份(x)，與其逐漸增加的V形槽頂角(y)，將呈現(xiàn)下列光學(xué)仿真結(jié)果關(guān)系方程式y(tǒng)＝-0.0146x2+1.9092x+107.69............(1)其中x、y對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示，第1行Distance 1～20為切分為20等份(即D1-D20)，圖6第3行為套入公式(1)所得的V形槽41的頂角y，實(shí)際上的V形槽頂角y則如第2行的數(shù)據(jù)，V形槽41在第一端部44(即D1)的V形槽頂角設(shè)為110°(即y1＝110°，在第二端部45(即D20)的V形槽頂角設(shè)為140°(即y20＝140°)。該角度變化曲線亦可在圖6顯示。
依上述本發(fā)明所公開(kāi)V形槽頂角的角度變化，再經(jīng)正視LCD屏幕的視角光學(xué)仿真，可得到各視角的亮度值及增益比例，如表1所示。其中，橫向字段為使用者視線面對(duì)液晶屏幕出光面法線的夾角，例如R90代表以出光面法線為中心的±45度視角，同理，R05代表以出光面法線為中心的±2.5度視角、R02代表以出光面法線為中心的±1度視角?？v向字段是針對(duì)三種狀況進(jìn)行仿真，分別為等角度溝槽(Equivalent Angle)、兩段式角度變化溝槽(2-stage Angle)、及本發(fā)明所公開(kāi)的角度漸增式溝槽(Complex Angle)。由表1可得知，使用者最常使用之正視狀態(tài)下視角5度(±2.5度)及2度(±1度)中，所測(cè)得的亮度值有良好的表現(xiàn)，分別為1050.07、197.1(nit)。相較于傳統(tǒng)技術(shù)的等角度溝槽所得亮度862.501、120.238(nit)，運(yùn)用本發(fā)明的漸變式溝槽所得亮度增益，在視角5度(±2.5度)時(shí)亮度增益可達(dá)21.75％，視角2度(±1度)時(shí)亮度增益可達(dá)63.92％。在視角90度(±45度)左右時(shí)(即ROBL字段所示)，亮度增益比較亦得到類似的結(jié)論。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于液晶顯示器的背光模塊，側(cè)邊入光型(Edge Type)的背光模塊由于整體厚度較薄且發(fā)熱的問(wèn)題較小，在中型尺寸的液晶顯示器中尤其受到青睞。本發(fā)明的背光模塊由前述的導(dǎo)光板配合一發(fā)光裝置(優(yōu)選為一燈管)組成；上述該發(fā)光裝置，設(shè)置于導(dǎo)光板4的一側(cè)邊(優(yōu)選者為上述的第一端部44外側(cè))，提供自該第一端部44至該第二端部45的一投射光源。
本發(fā)明的再一實(shí)施例是一種液晶顯示器，包括上述的背光模塊以及一液晶面板，該面板設(shè)置于該背光模塊上方；該面板的尺寸范圍優(yōu)選者為介于15英寸至19英寸間。
此外，由于V形槽頂角y的角度隨第一端部44往第二端部45的方向變化，對(duì)每一V形槽41的截面而言，無(wú)論底邊固定，高度隨著角度變大而縮小，抑或是截面的高度固定，底邊隨著角度變大而增加，均可達(dá)到本發(fā)明所公開(kāi)的功效。
綜上所述，雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明的實(shí)施方式，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求書(shū)所界定的內(nèi)容及其均等技術(shù)范圍下，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾。

表1各視角與不同形式溝槽所測(cè)得的亮度值及亮度增益比
權(quán)利要求
1.一種背光模塊，用于一液晶顯示器，其包括一導(dǎo)光板，包括一頂面；一底面；一第一端部；以及一第二端部，與該第一端部相對(duì)設(shè)置；多個(gè)實(shí)質(zhì)上互相平行的V形槽，設(shè)于該底面上，自該第一端部至該第二端部延伸，各該V形槽具有一頂角，該頂角的大小是自該第一端部至該第二端部呈現(xiàn)一非均勻的狀態(tài)；以及一發(fā)光裝置，設(shè)于該導(dǎo)光板的一側(cè)邊，提供自該第一端部至該第二端部的一投射光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，該導(dǎo)光板還包括一厚度，自該第一端部至該第二端部漸縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模塊，其特征在于，各該頂角的大小是自該第一端部至該第二端部逐漸變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，各該頂角的大小是自該第一端部至該第二端部逐漸變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于，各該頂角的大小在該第一端部為110度，而在該第二端部為140度。
6.一種液晶顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的背光模塊以及一液晶面板，設(shè)置于該背光模塊上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器，其特征在于，該液晶面板的尺寸系介于15英寸及19英寸之間。
全文摘要
一種用于液晶顯示器的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，包括一頂面；一底面；一第一端部；一第二端部，其與該第一端部相對(duì)設(shè)置；多個(gè)實(shí)質(zhì)上互相平行的V形槽，設(shè)置在該底面上，自第一端部至第二端部的方向延伸，各該V形槽具有一頂角，該頂角的大小是自該第一端部至該第二端部方向，呈現(xiàn)一均勻性的角度變化。本發(fā)明的導(dǎo)光板可解決液晶顯示器中，靠近所設(shè)光源的端部的暗帶問(wèn)題，并提高整體亮度均勻性。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1818760SQ20061000638
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者高克嘉, 廖經(jīng)桓, 陳志光, 黃志濠 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司