导光板结构、及包括该导光板结构的背光模块及液晶显示器

摘要

一种用于液晶显示器的导光板结构，包括：一顶面；一底面；一第一端部；一第二端部，其与该第一端部相对设置；多个实质上互相平行的V形槽，设置在该底面上，自第一端部至第二端部的方向延伸，各该V形槽具有一顶角，该顶角的大小是自该第一端部至该第二端部方向，呈现一均匀性的角度变化。本发明的导光板可解决液晶显示器中，靠近所设光源的端部的暗带问题，并提高整体亮度均匀性。

权利要求

1.一种背光模块，用于一液晶显示器，其包括： 一导光板，包括： 一顶面； 一底面； 一第一端部；以及 一第二端部，与该第一端部相对设置； 多个实质上互相平行的V形槽，设于该底面上，自该第一端部至该第二端部延伸，各该V形槽具有一顶角，该顶角的大小是自该第一端部至该第二端部呈现一渐增的状态；以及 一发光装置，设于该导光板的一侧边，提供自该第一端部至该第二端部的一投射光源。

2. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板还包括： 一厚度，自该第一端部至该第二端部渐缩。

3. 根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，各该顶角的大小在该 第一端部为110度，而在该第二端部为140度。

4. 一种液晶显示器，包括根据权利要求3所述的背光模块以及一液晶面 板，设置于该背光模块上方。

5. 根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，该液晶面板的尺寸 系介于15英寸及19英寸之间。

说明书

导光板结构、及包括该导光板结构的背光模块及液晶显示器 技术领域

本发明关于一种导光板结构，特别是关于一种用于液晶显示器（liquid crystal display; LCD )的侧边入光型（Edge Type )背光模块中的导光板结构， 及包括该导光板结构的LCD。

背景技术

LCD液晶显示器具有省电、重量轻、无辐射及易携带等优点，目前已为 市面上的主流产品，广泛应用于电视、计算机屏幕、笔记本计算机、汽车导 航系统、移动通讯装置等，逐渐取代传统的显示器。其中的关键零组件之一 即是背光模块（Backlight module),负责提供LCD面板均匀而足够的光源。 导光式背光模块的结构，主要由光源（Lamp)、增光棱镜片（Len sheet或 Prism Sheet )、导光板（Light Guide Plate )、扩散板（Diffusion Sheet )、反射 板（Reflect Sheet )、保护膜、光学膜等零件所组成。
其中，背光模块又可主要分为2种：直下式及侧边入光型（Edge Type), 侧边入光型的灯管置于导光板（Light Guide Plate)的外侧，导光板下方有反 射板（Reflector),能把光线反射收集回LCD面板后射出，其最大优点为整 体厚度可设计为较直下式背光模块为薄，且较无发热上的问题。
由于背光模块的要求为高亮度、低成本、亮度均勻性佳、轻薄等，故侧 边入光型背光模块在某些尺寸的液晶显示器容易受到采用。但传统在导光板
处产生亮暗带现象，且其整体亮度均匀性较难控制。
板的二相对端间均呈相等状态，亦即yl-y20);图1B是显示图IA在入光处 产生暗带的示意图。发光装置1 (优选为一灯管）所产生的光线通过导光板 2上的第一端部24进入导光板2，光线在导光板2中行进方式，通常会先产 生f斯捏耳定律（Snell，sLaw)」所定义的全反射，之后该全反射才会消除， 而进行连续的反射及折射混合路径，其中该折射路径是穿透顶面22后射出，
3而成为可视的光线。因此，当光线在导光板2内产生全反射现象愈频繁，或全反射现象消除而进入反射及折射混合路径的时间愈延迟，由于光线无法在有效显示区域中折射出去，而继续在导光板内以全反射的方式行进，无法提
供为可视光源的结果，将造成屏幕亮度不足；若此问题发生在靠近灯管的入光处，便会产生如图1B所示的边缘暗带问题，极不利于产品的亮度及品质表现。
有鉴于光线在射入导光板后得以提早将全反射现象消除，已有将均匀厚度的导光板（如图2所示），改为厚度渐减的设计（如图3所示），以提早进行连续的反射及折射混合路径，以改善接近发光装置1的暗带问题。
尚有其它相类似的设计发展出来，例如美国第5,485,354号专利所公开的导光板，即在等厚的平行薄板上，刻有多个与入光面（即靠近灯管处）平行的等角度V形细微沟槽，以将灯管所释放出的光线，转向至出光面，以供LCD作为光源。再如美国第6，576，887号专利所公开的导光板，在一厚度渐缩的导光板上刻有多个与入光面（即靠近灯管处）平行的梯形凹槽，以将灯管所释放出的光线，转向至出光面，以供LCD作为光源。
然而，由于先前技术的设计，在导光板内仍具有过度全反射光路，对于优质产品的全区高且均匀的亮度需求，仍难以符合。
有鉴于此业界亟待解决的问题，本发明提供一可确实尽一步改善边缘暗带，使可视角度更为开阔，且达到整体亮度均匀的设计。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一导光板结构，用于一液晶显示器，借由其导光板底面上多个实质上互相平行的V形槽，其顶角的大小是自一端部至另一相对端部呈现一非均匀的状态，或逐渐增大的角度，以达到入光面附近的全反射区域进一步减小的目的。
本发明的另一目的，在于提供一背光模块，用于一液晶显示器，借由其包括前述的新颖导光板结构，以进一步消弭背光^f莫块边缘的暗带。
本发明的再一目的，在于提供一液晶显示器，包括如上述的背光模块以及一液晶面板，设置于该背光模块上方，使该液晶显示器的整体亮度更为均匀。本发明的角度渐变式V形槽设计，能有效降低导光板的全反射出现频率，相对提前并升高折射的机会，光线可在进入导光板的最初始阶段，即有机会折射出可见光线，以消除靠近入光处的暗带问题，并提升整体亮度。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文以优选实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1A是先前技术中，具有均匀V形槽导光板的结构示意图；图1B是图1A的亮暗带表现示意图；
图2是先前技术中，均匀厚度导光板的较频繁全反射光路示意图；图3是先前技术中，厚度渐减导光板全反射情况较减缓的光路示意图；图4是本发明具有渐增V形槽顶角的导光板结构示意图；以及图5是本发明导光板的V形槽局部端示图。
图6是本发明角度渐增式沟槽的角度（y)-距离（x)变化关系及变化曲线图。
主要组件符号说明
1 发光装置
2,4 导光板
21,41 V形槽
22, 42 顶面
23,43 底面
24,44 第一端部
25， 45 第二端部
5 局部区域
d 厚度
y 顶角
yi v形槽在第- 一端部顶角
y20 v形槽在第. 二端部顶角
Dl v形槽在第 一端部的参考位置
D20 v形槽在第. 二端部的参考位置
5具体实施方式
图4是本发明的导光板结构优选实施例，其具有厚度渐减的导光板设计，角度渐变大的V形槽设置；详细言之，该导光板包括有一顶面42，即是导光板4的出光面； 一底面43; —第一端部44,光线即是由第一端部44进入导光板4; 一第二端部45,其与第一端部44相对设置；导光板4的底面43形成有多个V形槽41，该V形槽41实质上互相平行，且自第一端部44至第二端部45延伸，各该V形槽41具有一顶角y,该顶角的大小是自该第一端部44 (Dl)至该第二端部45 (D20)呈现一非均匀的状态，优选为一角度逐渐增大的设计；借由渐增式V形槽41的设计，有助于光线在顶面42提早折射出去，供液晶显示器提供亮度之用。
上述该导光板4具有一厚度d，在本发明中，该厚度d优选是自该第.一端部44往该第二端部45的方向渐缩。
图4中局部区域5可放大如图5所示，图5是本发明的导光板结构的V形槽41的局部正视图。V形槽41采角度渐增式的结构设计，自靠近发光装置的第一端部44起，V形槽41的顶角yl沿着往第二端部45方向逐渐变大至y20。
针对前述的结构设计，进行实验后，即显示出其功效进步的事实。沿着第一端部44起，往第二端部45的方向，若分成20等份(x),与其逐渐增加的V形槽顶角(y)，将呈现下列光学仿真结果关系方程式：
y = -0.0146x2+ 1.9092x+ 107.69 ............(1)
其中x、 y对应关系如图6所示，第1行Distance 1〜20为切分为20等份（即Dl-D20)，图6第3行为套入公式(l)所得的V形槽41的顶角y,实际上的V形槽顶角y则如第2行的数据，V形槽41在第一端部44 (即Dl )的V形槽顶角设为110° (即yl-110。，在第二端部45 (即D20)的V形槽顶角设为140° (即y20- 140。）。该角度变化曲线亦可在图6显示。
依上述本发明所公开V形槽顶角的角度变化，再经正视LCD屏幕的视角光学仿真，可得到各视角的亮度值及增益比例，如表1所示。其中，横向字段为使用者视线面对液晶屏幕出光面法线的夹角，例如R卯代表以出光面法线为中心的士45度视角，同理，R05代表以出光面法线为中心的士2.5度视角、R02代表以出光面法线为中心的士l度视角。纵向字段是针对三种状况进行仿真，分别为：等角度沟槽（Equivalent Angle )、两段式角度变化沟槽
(2-stage Angle )、及本发明所公开的角度渐增式沟槽（Complex Angle )。由表1可得知，使用者最常使用之正视状态下:视角5度（±2.5度）及2度（±1度）中，所测得的亮度值有良好的表现，分别为1050.07、 197.1 (nit)。相较于传统技术的等角度沟槽所得亮度862.501、 120.238 (nit),运用本发明的渐变式沟槽所得亮度增益，在视角5度（±2.5度）时亮度增益可达21.75%,视角2度（士l度）时亮度增益可达63.92%。在视角90度（士45度）左右时
(即ROBL字段所示），亮度增益比较亦得到类似的结论。
本发明的另一实施例是一种用于液晶显示器的背光模块，侧边入光型
(EdgeType)的背光模块由于整体厚度较薄且发热的问题较小，在中型尺寸
的液晶显示器中尤其受到青睐。本发明的背光模块由前述的导光板配合一发光装置（优选为一灯管）组成；上述该发光装置，设置于导光板4的一侧边(优选者为上述的第一端部44外侧），提供自该第一端部44至该第二端部45的一投射光源。
本发明的再一实施例是一种液晶显示器，包括上述的背光模块以及一液晶面板，该面板设置于该背光模块上方；该面板的尺寸范围优选者为介于15
英寸至19英寸间。
此外，由于V形槽顶角y的角度随第一端部44往第二端部45的方向变化，对每一 V形槽41的截面而言，无论底边固定，高度随着角度变大而缩小，抑或是截面的高度固定，底边随着角度变大而增加，均可达到本发明所公开的功效。
综上所述，虽然本发明以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的实施方式，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和权利要求书所界定的内容及其均等技术范围下，当可作各种更动与润饰。
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