具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导光模块及背光模块，特别是一种具有渐变折射率透镜的导光模 块及背光模块。
【背景技术】
[0002] 传统侧光式背光模块包含了导光板及光源。光源位于导光板的一侧，且光源的光 线射入导光板。藉由导光板来导引光线方向转向予显示面板，可提高显示面板光辉度及控 制亮度均匀。
[0003] 为了让平板计算机、笔记本型计算机或显示屏幕能够进一步薄型化，背光模块的 导光板有越做越薄的趋势。然而，当导光板薄化而使得导光板的入光面的尺寸小于光源的 发光面的尺寸时，导光板的入光面则无法完全覆盖光源的发光面，进而造成部分光线外漏 并导致光源的光利用效率降低。
[0004] 现行较为常见的解决做法为在导光板的入光侧增加厚度由入光侧朝内递减的楔 形结构。此设计的用意为除了通过楔形结构来增加导光板入光侧的厚度外，还通过楔形结 构的斜面来将入射光线重新导引至出光面射出，以改善漏光的问题。然而，若楔形结构的斜 面太倾斜，则无法发挥导引入射光线的效果，若楔形结构的斜面太平缓，则导光板上又产生 较长的光牺牲区而造成空间上与成本上的浪费。因此，如何避免发生光源与薄型化的导光 板之间产生漏光的问题，以提升光源对于导光板的光输入效率将是研发人员应解决的问题 之一。
[0005] 因此，需要提供一种具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块来解决上述问 题。
【发明内容】
[0006] 本发明在于提供一种具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块，藉以避免发生 光源与薄型化的导光板之间产生漏光的问题，进而提升光源对于导光板的光输入效率。
[0007] 本发明所公开的具有渐变折射率透镜的导光模块，以配合可发出一入射光线的一 光源，该具有渐变折射率透镜的导光模块包括：一导光板以及一渐变折射率透镜；该导光 板具有一出光面及一入光面，该入光面连接于该出光面的一端并且邻近与面向于该光源以 接收该入射光线；该渐变折射率透镜具有一第一表面、一第二表面及一第三表面，该第一 表面平行并相对于该第二表面，该第一表面与该第二表面分别连接于该第三表面的相对 两端，该渐变折射率透镜的该第一表面贴附于该导光板的该出光面，且该渐变折射率透镜 的该第三表面与该导光板的该入光面朝向相同方向以面向于该光源以接收该入射光线；其 中，该渐变折射率透镜的一内部折射率自该第一表面朝第二表面递增，且该内部折射率的 一最小折射率小于该导光板的一折射率，以令自该第三表面进入的该入射光线可在该渐变 折射率透镜内经历多次折射再经该第二表面全反射回该导光板。
[0008] 本发明所公开的具渐变折射率透镜的背光模块包括：一如上所述的具有渐变折射 率透镜的导光模块以及一光源；该光源具有一发光面，该发光面面向该入光面与该第三表 面。
[0009] 根据上述本发明所公开的具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块，将渐变折 射率透镜叠设于导光板的出光面靠近入光面处，以弥补导光板小于光源的厚度而产生的光 输入效率降低的缺陷。还通过渐变折射率透镜的内部折射率自第一表面朝第二表面递增， 且渐变折射率透镜的最小折射率小于导光板的折射率的特征，以令自第三表面进入的一入 射光线经第二表面全反射回导光板，进而提升光源的光线输入导光板的光输入效率。
[0010] 以上关于本
【发明内容】
的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原 理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
【附图说明】
[0011] 图1为根据本发明第一实施例所述的具有渐变折射率透镜的背光模块的侧视示 意图。
[0012] 图2为图1的具有渐变折射率透镜的背光模块的光迹示意图。
[0013] 图3为根据本发明第二实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模块的侧视示 意图。
[0014] 图4为根据本发明第三实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模块的侧视示 意图。
[0015] 图5为根据本发明第四实施例所述的具有渐变折射率透镜的光学模块的侧视示 意图。
[0016] 主要组件符号说明：
[0017] 10 背光模块 34c 第三表面
[0018] 20 光源 34d 第四表面
[0019] 22 发光面 341 第1层透光层
[0020] 30 导光模块 342 第2层透光层
[0021] 30a 导光模块 343 第3层透光层
[0022] 30b 导光模块 34i 第i层透光层
[0023] 30c 导光模块 346 第6层透光层
[0024] 32 导光板 341a 第一材料层
[0025] 32a 入光面 341b 第二材料层
[0026] 32b 出光面 342a 第一材料层
[0027] 34 渐变折射率透镜 342b 第二材料层
[0028] 34a第一表面343a第一材料层
[0029] 34b第二表面343b第二材料层
【具体实施方式】
[0030] 请参阅图1，图1为根据本发明第一实施例所述的具有渐变折射率透镜的背光模 块的侧视示意图。
[0031] 如图1所示，本实施例的具有渐变折射率透镜34的背光模块10包含一导光模块 30及一光源20。
[0032] 导光模块30包含一导光板32及一渐变折射率透镜34。
[0033] 导光板32具有一入光面32a及一出光面32b。入光面32a连接于出光面32b的一 端。导光板32的折射率为ng。
[0034] 渐变折射率透镜34贴附于导光板32的出光面32b上邻接入光面32a处。渐变折 射率透镜34例如通过共压或贴合工艺制作而包含i层相叠的透光层341~34i，且i > 2。 第1层透光层341在远离第2层透光层342处具有一第一表面34a。第i层透光层34i在 远离第1层透光层341处具有一第二表面34b。这些透光层341~34i的相对两侧共同形 成一第三表面34c及一第四表面34d。第三表面34c的相对两端分别连接于第一表面34a 与第二表面34b。第四表面34d相对于第三表面34c，且第四表面34d的相对两端分别连接 于第一表面34a与第二表面34b。换言之，就图1而言，渐变折射率透镜34具有上下平行相 对应的第一表面34a、第二表面34b以及左右平行相对应的第三表面34c、第四表面34d。
[0035] 各透光层341~34i的材质是由聚碳酸酯（Polycarbonate,PC,折射率为1. 586)、 聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate, PMMA，折射率为1.49)、甲基丙烯酸甲 酯-苯乙烯（MMA Styrene Copolymer，MS，折射率为 1.564)、聚苯乙烯（Polystyrene， PS，折射率为 1.492)、聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate，PET,折射率 为1.59~1.6)、环烯烃共聚合物（Cyclic Olefin Copolymer, C0C)、环烯烃聚合物（Cyclo Olefin Polymer, COP)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)、聚乳酸（Polylactide，PLA)等透明塑 料、玻璃所构成群组的至少其中之一。也就是说，每一层透光层341~34i可以由单一材质 制成，也可以由至少两种不同材质叠合制成，并不以此为限。
[0036] 第1层透光层341的第一表面34a贴附于导光板32的出光面32b，使第1层透光 层341至第i层透光层34i依序叠设于导光板32的出光面32b。在本实施例中，第三表面 34c与入光面32a朝向同一方向，且共平面。但并不以此为限，在其他实施例中，第三表面 34c与入光面32a也可以彼此并保持一错开间距而不共平面。
[0037] 值得注意的是，这些透光层341~34i具有相异折射率。详细来说，渐变折射率透 镜34的内部折射率nl~ni大于1，且自第一表面34a朝第二表面34b的方向递增，即这些 透光层341~34i的折射率nl~ni由第1层至第i层递增。换言之，这些透光层341~ 34i的折射率满足l〈nl〈n2〈…〈ni的关系。其中，ni为第i层透光层34i的折射率。
[0038] 在本实施例中，渐变折射率透镜34的内部折射率nl~ni以落于1. 2至1. 6之间 为例，但并不以此为限，在其他实施例中，渐变折射率透镜34的内部折射率nl~ni也可以 落于1. 2至1. 6的区间外。
[0039] 此外，渐变折射率透镜34的最小折射率nl (第1层透光层341的折射率）小于导 光板32的折射率ng。
[0040] 光源20具有一发光面22。发光面22面向入光面32a与第三表面34c，以令自发 光面22发出的光线能够自导光板32的入光面32a与渐变折射率透镜34的第三表面34c 进入而形成多条相异入射角度的入射光线L1。
[0041] 请参阅图2,图2为图1的具有渐变折射率透镜的背光模块的光迹示意图。
[0042] 如图2所示，渐变折射率透镜34的透光层341~346的数量以6层为例。入射光 线L1自第三表面34c进入渐变折射率透镜34的第1层透光层341。入射光线L1在进入第 三表面34c的入射角为θ 1。通过第1层透光层341至第6层透光层346的折射，使得入 射光线L1在射出第1层透光层341至射出第5层透光层345的折射角依序为Θ 2至Θ 7。 入射角θ 1与入射光线L1的各折射角Θ 2~Θ 7的关系式如表一。
[0043] 表一
[0044]
[0045] 由于 nl ~η7 满足 I〈nl〈n2〈…<ni，故 Θ2>Θ 1，Θ3>(90。-Θ2)，Θ4>Θ3，…， θ 7> θ 6。也就是说，经各层透光层341~346折射后，入射光线L1的折射角会逐渐扩大， 使得入射光线L1在射出第5层透光层345的折射角Θ 7能大于第6层透光层346的第二 表面34b的全反射角，以令第二表面34b可反射入射光线L1而形成一反射光线L2。
[0046] 接着，反射光线L2的反射角为α 6。通过第6层透光层34至第1层透光层34的 折射，使得反射光线L2在射出第6层透光层34至射出第1层透光层34的折射角依序为 α 5~α 〇。入射光线L1的折射角Θ 7、反射角α 6与反射光线L2的各折射角α 5~α 〇 的关系式如表二。
[0047] 表二
[0048]
[0049] 由于 nl ~η7 满足 I〈nl〈n2〈…<ni，且 nl〈ng，故 α 6>…〉α 1，且 α 1〈 α 〇。也就是 说，经各层透光层34折射后，反射光线L2的折射角会逐渐缩小，以避免反射光线从渐变折 射率透镜34的第四表面34d射出而造成渐变折射率透镜34将光源20外漏的光线重新导 回导光板32的效率降低。
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