TW201527812A - 導光板 - Google Patents

Abstract

一種導光板，包含主體及複數個類梯形結構。主體包含入光面、第一主表面及第二主表面。第二主表面相對於第一主表面。入光面連接第一主表面與第二主表面。類梯形結構設於第一主表面與第一主表面的其中至少一面，且這些類梯形結構係由靠近入光面的一側沿著遠離入光面的另一側方向延伸。每一個類梯形結構的寬度係從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸增加。每一類梯形結構包含一平面以及二側面。二側面分別連接於平面之二側邊。

Description

導光板

本發明是有關於一種導光元件，且特別是有關於一種導光板。

一般使用在背光模組之導光板具有入光面、出光面以及反射面。光源所提供之光線由導光板之入光面進入導光板中，由導光板之出光面射出。另一種使用在燈具上之導光板則具有兩個相對的出光面。光源所提供之光線在進入導光板後則分別從兩個出光面射出。為了使得經過導光板內部之光源能夠更均勻地混合，通常會在導光板的出光面上設置V形或R形微結構。然而，此種V形或R形微結構會使導光板的集光性太高、指向性太強。如此一來，將使得導光板的出光視角亮暗明顯，進而產生亮暗紋或熱點(hotspot)，而影響導光板之光學外觀。

再者，一般具有V形微結構的導光板在製作上或在運送過程中，容易因為摩擦而在V形微結構表面產生白點或亮污。而且，V形微結構的尖端部分也會因為碰撞，而造成刮傷或崩落，進而嚴重影響導光板的功能。

因此，亟需一種導光板，以解決上述問題。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種導光板，其 係利用類梯形結構的形狀變化、角度設計、高度或深淺變化、以及排列方式，來改變導光板的集光程度及光學趨勢，進而可提高導光板的輝度及出光均齊度。此外，透過類梯形結構的平面可以避免導光板在運送過程中因為摩擦而損毀，進而提升導光板的良率。

根據本發明之上述目的，提出一種導光板，包含主體及複數個類梯形結構。主體包含入光面、第一主表面及第二主表面。第二主表面相對於第一主表面，且入光面連接第一主表面與第二主表面。類梯形結構設於第一主表面與第一主表面的其中至少一面上，且這些類梯形結構係由靠近入光面的一側沿著遠離入光面的另一側方向延伸。而且，每一類梯形結構的寬度係從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸增加。其中，每一個類梯形結構皆包含一平面以及二側面。其中二側面分別連接於平面之二側邊。

依據本發明之一實施例，上述之第一主表面為出光面，第二主表面為反射面。

依據本發明之另一實施例，上述之第一主表面與第二主表面皆為出光面。

依據本發明之又一實施例，上述之類梯形結構分別設置在第一主表面與第二主表面上。

依據本發明之再一實施例，上述之類梯形結構在靠近入光面的一側為非連續設置。

依據本發明之再一實施例，上述之類梯形結構在遠 離入光面的一側為連續設置或非連續設置。

依據本發明再一實施例，上述之類梯形結構中之任相鄰二者之間具有一間距，且平面之二側邊的距離與間距的比值範圍為5%-50%。

依據本發明之再一實施例，上述之類梯形結構為凸狀部或凹陷部。

依據本發明之再一實施例，當類梯形結構為凸狀部時，凸狀部之高度係從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸增加。

依據本發明之再一實施例，上述之凸狀部之高度與主體之厚度的比值範圍為1%-10%。

依據本發明之再一實施例，上述之類梯形結構為凹陷部時，凹陷部之深度係從靠近入光面的一端到遠離入光面的另一端逐漸增加。

依據本發明之再一實施例，上述之凹陷部之深度與主體之厚度的比值範圍為1%-10%。

依據本發明之再一實施例，上述之類梯形結構的分佈面積佔第一主表面與第二主表面的其中至少一面之總面積的20%-80%。

依據本發明之再一實施例，上述之二側面之間具有一夾角，夾角之角度範圍為10度至160度。

依據本發明之再一實施例，上述之二側面是直接連接於平面之二側邊，且夾角之角度範圍為30度至160度。

依據本發明之再一實施例，上述之二側面是直接連 接於平面之二側邊，且每一側面為一弧面。

依據本發明之再一實施例，上述之二側面是分別透過二弧面連接於平面之二側邊，其中每一平面分別與弧面連接之二側邊之間的距離為平台寬度，平台寬度定義為：

其中，W為平台寬度，R為弧面之曲率半徑，φ為夾角。

依據本發明之再一實施例，曲率半徑R的範圍為5μm-200μm。

100‧‧‧導光板

120‧‧‧主體

122‧‧‧入光面

124‧‧‧第一主表面

126‧‧‧第二主表面

140‧‧‧類梯形結構

140a‧‧‧平面

140b‧‧‧側面

140c‧‧‧側面

140d‧‧‧弧面

140e‧‧‧弧面

160‧‧‧光源

200‧‧‧導光板

220‧‧‧主體

222‧‧‧入光面

224‧‧‧第一主表面

226‧‧‧第二主表面

240‧‧‧類梯形結構

240a‧‧‧平面

240b‧‧‧側面

240c‧‧‧側面

260‧‧‧光源

701‧‧‧曲線

703‧‧‧曲線

D‧‧‧深度

D1‧‧‧延伸方向

H‧‧‧高度

P‧‧‧間距

P’‧‧‧間距

R‧‧‧曲率半徑

T‧‧‧厚度

W‧‧‧平台寬度

ψ‧‧‧夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種導光板之結構示意圖。

第2圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種類梯形結構的局部剖示圖。

第3圖係繪示依照本發明第一實施方式之另一種類梯形結構的局部剖示圖。

第4圖係繪示依照本發明第一實施方式之又一種類梯形結構的局部剖示圖。

第5圖係繪示依照本發明第二實施方式之一種導光板之結構示意圖。

第6圖係繪示依照本發明第三實施方式之一種之導光板之結構示意圖。

第7圖係繪示依照本發明第三實施方式之一種類梯形結構的局部剖示圖。

第8圖係繪示依照本發明第四實施方式之一種導光板之結構示意圖。

第9圖係繪示依照本發明第五實施方式之一種導光板之結構示意圖。

第10圖係繪示依照本發明第六實施方式之一種導光板之結構示意圖。

第11圖係繪示依照本發明第一實施方式之導光板與習知導光板之輝度表現比較圖。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明第一實施方式之一種導光板之結構示意圖。本實施方式之導光板100係可應用於背光模組或燈具上。導光板100可包含一主體120以及複數個類梯形結構140。類梯形結構140設置在主體120上，且透過類梯形結構140，可以同時改變導光板100的集光程度並調整光線進入導光板100後射出之光學趨勢。

在導光板100中，主體120可為透光板或其他等效之透光件。主體120主要包含入光面122、第一主表面124及第二主表面126。第一主表面124及第二主表面126分別位於主體120的相對兩側。此外，入光面122連接第一主表面124及第二主表面126。其中，光源160設置在入光面 122旁，且光源160所產生的光線可由入光面122進入導光板100。在一些實施例中，當導光板100運用在背光模組中時，第一主表面124可為出光面，且第二主表面126可為反射面。在其他實施例中，若導光板100運用在燈具時，第一主表面124與第二主表面126皆為出光面。

如第1圖所示，類梯形結構140係設置在第一主表面124上。而且，每一個類梯形結構140皆沿著一延伸方向D1延伸。在此所指的延伸方向D1是指第一主表面124靠近入光面122的一側朝向第一主表面124遠離入光面122的另一側的方向。此外，每一個類梯形結構140的寬度係從類梯形結構140靠近入光面122的一端到類梯形結構140遠離入光面122的另一端逐漸增加。

請一併參照第1圖及第2圖，其中第2圖係繪示依照本發明第一實施方式之一種類梯形結構的局部剖示圖。在本實施例中，每一個類梯形結構140可為凸出於第一主表面124之凸狀部。而且，如第2圖所示，每一個類梯形結構140包含一平面140a以及兩個側面140b與140c。其中，類梯形結構140的兩個側面140b與140c分別連接於平面140a的兩個側邊。而且，此平面140a主要可避免導光板100在製作或運送過程中受損。

其中，側面140b與側面140c之間具有夾角ψ。在一些實施例中，此夾角ψ之角度範圍為10度至160度。當夾角ψ之角度小於10度時，側面140b與側面140c的斜度角度較大，會導致集光過強，容易產生亮帶的問題。而當 夾角ψ之角度大於160度時，則會使側面140b與側面140c的斜度趨近於平面，而降低集光的能力。在第2圖所示的實施例中，類梯形結構140的兩個側面140b與140c是直接連接於平面140a的兩個側邊。也就是說，本實施例的類梯形結構140之剖面輪廓為梯形，且側面140b與側面140c之間的夾角ψ之角度範圍可為30度至160度。

請參照第3圖，其係繪示依照本發明第一實施方式 之另一種類梯形結構的局部剖示圖。在本實施例中，類梯形結構140的兩個側面140b與140c同樣是直接連接於平面140a的兩個側邊，而這兩個側面140b與140c均為弧面。 也就是說，本實施例的類梯形結構140係由一個平面140a及兩個弧形的側面140b與140c所構成。

請參照第4圖，其繪示依照本發明第一實施方式之 又一種類梯形結構的局部剖示圖。在本實施例中，類梯形結構140的兩個側面140b與140c是分別透過兩個弧面140d與140e連接於平面140a的兩個側邊，且兩個側面140b與140c均為傾斜平面。也就是說，本實施例的類梯形結構140之剖面輪廓為具有R角的梯形。其中，弧面140d與140e具有曲率半徑R，且兩個側面140b與140c之間同樣具有夾角ψ。而且，每一個類梯形結構140的平面140a分別與弧面140d與140e連接的兩個側邊之間的距離為平台寬度W。因此，本實施例之平台寬度W與夾角ψ及曲率半徑R的關係式可表示為：

在一實施例中，其中夾角φ的角度範圍可為10度至160度，曲率半徑R的範圍為5μm至200μm。同樣地，在本實施例中，當夾角ψ之角度小於10度或大於160度時，容易產生亮帶或降低集光的能力的問題。而且，曲率半徑R的數值界定也會改變類梯形結構140的光學趨勢。當曲率半徑R小於5μm時，會出現曲率半徑R過小，產生類似無R角的狀況而無法發揮其功效的問題，而當曲率半徑R大於200μm時，代表每一個類梯形結構140的兩個側面140b與140c將不易形成傾斜平面，反而呈現曲面的形態，會影響整體光學趨勢的調整。

另請同時參照第2圖至第4圖，每一個類梯形結構140的平面140a的兩個側邊距離為平台寬度W，而任相鄰兩個類梯形結構140的距離為間距P。此間距P可為相同或不相同。藉由調整相鄰兩個類梯形結構140之間的間距P可調整類梯形結構140排列的疏密程度。而且，平台寬度W與間距P的比值範圍為5%至50%。欲陳明者，平台寬度W可以依照光學需求來設計，且類梯形結構140可以連續、不連續或部分連續及部分不連續的方式排列在第一主表面124上，藉此可改變導光板100的集光程度，進而提高導光板100的輝度及出光均齊度。

請繼續參照第2圖至第4圖，若平台寬度W與間距P的比值小於5%時，代表相鄰之類梯形結構140間的間距較寬，產生平面比例變大的狀況，易使類梯形結構140無法發揮其功效而降低集光能力。若平台寬度W與間距P 的比值大於50%時，代表相鄰之類梯形結構140間的間距較窄且平台寬度W較寬，產生有平面比例變大的狀況，同樣也會影響類梯形結構140之集光能力。

欲陳明者，第1圖所示實施例的類梯形結構140在靠近入光面122的一側為非連續設置，遠離入光面122的一側為連續設置。在其他實施例中，類梯形結構140遠離入光面122的一側亦可為不連續設置。請參照第5圖，其係繪示依照本發明第二實施方式之一種導光板之結構示意圖。第5圖所示實施例的類梯形結構140在靠近入光面122的一側為非連續設置，且在遠離入光面122的一側同樣為不連續設置。

請同時參照第1圖及第5圖，在一實施例中，類梯形結構140的分佈面積可佔第一主表面124之總面積的20%至80%。其中，當類梯形結構140的分佈面積佔第一主表面124之總面積的比例小於20%時，代表類梯形結構140的分佈較少，產生平面比例變大的狀況，如此會降低整體類梯形結構140的集光能力。而當類梯形結構140的分佈面積佔第一主表面124之總面積的比例大於80%時，則容易出現亮帶而影響整體光學趨勢的問題。

請繼續參照第1圖及第5圖，每一個類梯形結構140的寬度是沿著延伸方向D1逐漸增加外，其高度H也是沿著延伸方向D1逐漸變高。在一實施例中，主體120具有厚度T，且類梯形結構140具有高度H。高度H與主體120之厚度T的比值範圍為1%至10%。藉由改變類梯形結構 140的寬度及高度H可以改變導光板100的光學趨勢。其中，當高度H與主體120之厚度T的比值小於1%時，代表類梯形結構140的高度較接近第一主表面124，產生類似平面的效果，造成平面比例過大而無法發揮調整光學趨勢之功能。而當高度H與主體120之厚度T的比值大於10%時，會使兩個側面140b與140c的傾斜角度過大而導致亮帶產生。此外，在本發明之實施例中，凸出的類梯形結構140是透過模具射出成型的。此模具在形成類梯形結構140的部分可透過R刀、V刀或多晶刀以提刀的方式，由淺入深加工所形成，使類梯形結構140具有不同的剖面輪廓形狀。藉此，不同的剖面輪廓形狀可使導光板100產生不同的集光效果。在一些實施例中，第二主表面126上可另外設有其他的類梯形結構、V形結構、點狀結構或其他具有相似功能之微結構。

請參照第6圖，其係繪示依照本發明第三實施方式之一種之導光板之結構示意圖。本實施方式之導光板200同樣可包含主體220以及複數個類梯形結構240。主體220包含入光面222、第一主表面224及第二主表面226。光源260設置在入光面222旁，且光源260所產生的光線可由入光面222進入導光板200。如第6圖所示，類梯形結構240係設置在第一主表面224上。而且，每一個類梯形結構240皆沿著一延伸方向D1延伸。在此所指的延伸方向D1是指類梯形結構240靠近入光面222的一側朝向類梯形結構240遠離入光面222的另一側的方向。同樣地，每一個類梯形 結構240的寬度係從類梯形結構240靠近入光面222的一端到類梯形結構240遠離入光面222的另一端逐漸增加。

請同時參照第6圖及第7圖，其中第7圖係繪示依照本發明第三實施方式之一種類梯形結構的局部剖示圖。在本實施例中，每一個類梯形結構240均為凹入第一主表面224之凹陷部。而且，如第7圖所示，每一個類梯形結構240同樣包含一平面240a以及兩個側面240b與240c。其中，類梯形結構240的兩個側面240b與240c可分別連接於平面240a的兩個側邊。如第7圖所示的實施例中，類梯形結構240的兩個側面240b與240c是直接連接於平面240a的兩個側邊，且側面240b與側面240c之間的夾角ψ之角度範圍為30度至160度。

在一實施例中，類梯形結構240可與第3圖所示的類梯形結構140相同，類梯形結構240的兩個側面240b與240c可為弧面，且直接連接於平面240a的兩個側邊。在其他實施例中，類梯形結構240亦可與第4圖所示的類梯形結構140相同，類梯形結構240的兩個側面240b與240c是分別透過兩個弧面連接於平面240a的兩個側邊。同樣地，在本實施例中，每一個類梯形結構240的平面240a的兩個側邊之間的距離同樣可依據前述之關係式(1)來表示，在此不贅述。

請繼續參照第6圖及第7圖，每一個類梯形結構240的平面240a的兩個側邊距離為平台寬度W，而任相鄰兩個類梯形結構240的距離為間距P’。此間距P’可為相同 或不相同。藉由調整相鄰兩個類梯形結構240之間的間距P’可調整類梯形結構240排列的疏密程度。而且，平台寬度W與間距P’的比值範圍為5%至50%。欲陳明者，平台寬度W可以依照光學需求來設計，且類梯形結構240亦可以連續、不連續或部分連續及部分不連續的方式排列在第一主表面224上，藉此可改變導光板200的集光程度，進而提高導光板200的輝度及出光均齊度。同樣地，在本實施例中，若平台寬度W與間距P’的比值小於5%或大於50%時，皆降低類梯形結構240之集光能力。

欲陳明者，第6圖所示實施例的類梯形結構240在 靠近入光面222的一側為非連續設置，遠離入光面222的一側為連續設置。在其他實施例中，類梯形結構240遠離入光面222的一側亦可為不連續設置。請參照第8圖，其係繪示依照本發明第四實施方式之一種導光板之結構示意圖。第8圖所示實施例的類梯形結構240在靠近入光面222的一側為非連續設置，且在遠離入光面222的一側同樣為不連續設置。

請同時參照第6圖及第8圖，在一實施例中，類梯 形結構240的分佈面積可佔第一主表面224之總面積的20%至80%。其中，當類梯形結構240的分佈面積佔第一主表面224之總面積的比例小於20%或大於80%時，則會降低類梯形結構240的集光程度或出現亮帶影響整體光學趨勢的問題。

請繼續參照第6圖及第8圖，每一個類梯形結構 240的寬度是沿著延伸方向D1逐漸增加外，其深度D也是沿著延伸方向D1逐漸變深。在一實施例中，主體220具有厚度T，且類梯形結構240具有深度D。深度D與主體220之厚度T的比值範圍為1%至10%。藉由改變類梯形結構240的寬度及深度D可以改變導光板200的光學趨勢與剖面輪廓形狀，藉此可產生不同的集光效果。其中，當深度D與主體220之厚度T的比值小於1%時，代表類梯形結構240的深度較淺且較接近第一主表面224，產生類似平面的效果，造成平面比例過大，因而無法發揮調整光學趨勢之功能。而當深度D與主體220之厚度T的比值大於10%時，會使兩個側面240b與240c的傾斜角度過大而導致亮帶產生。

另請參照第9圖及第10圖，其係分別繪示依照本 發明第五實施方式及第六實施方式之不同導光板之結構示意圖。在一些實施例中，除了在第一主表面224上設置類梯形結構240外，在第二主表面226上可另外設有其他的類梯形結構、V形結構、點狀結構或其他具有相似功能之微結構。第9圖所示之導光板200為雙面出光之導光板200，也就是說，本實施例之導光板200的第一主表面224及第二主表面226皆為出光面，且皆設置有類梯形結構。 因此，光源260所產生之光線從入光面222進入導光板200後，將分別由第一主表面224及第二主表面226出光。第10圖所示之導光板200為單面出光之導光板200，也就是說，本實施例之導光板200的第一主表面224為出光面， 且第一主表面224上設有類梯形結構240。第二主表面226為反射面，且第二主表面226上設有點狀結構。因此，光源260所產生之光線從入光面222進入導光板200後，將由第一主表面224出光。

請同時參照第1圖及第11圖，其中第11圖係繪示依照本發明第一實施方式之導光板與習知導光板之輝度表現比較圖。其中，第11圖中的曲線703係依據第一實施方式之導光板140的量測數據所獲得的曲線，且此導光板100之類梯形結構140夾角ψ為140度。曲線701係依據習知具有R型結構之導光板的量測數據所獲得的曲線。第11圖中的橫軸表示由靠近入光面122到遠離入光面122之連線上的各點位置。其中，橫軸的「0」表示距離入光面122最近的位置，「1」表示距離入光面122最遠的位置。由第11圖可知，曲線701的起伏較大，表示導光板各點的輝度比值變化較大且出光較不均勻。反觀曲線703，曲線703較接近水平，表示本實施方式的導光板100各點的輝度比值較接近，且出光較均勻。由此可知，本實施方式之導光板100所產生的輝度效果明顯地較習知導光板佳。

此外，本發明也比較了本實施方式的導光板與習知導光板在滑動實驗中的差異。在實驗中，習知導光板表面的R形結構容易產生刮傷而影響整體外觀。另一方面，本案之類梯形結構的平面確實可大幅減少刮傷的問題，可有效提升導光板良率，避免成本損耗。

由上述本發明實施方式可知，本發明利用類梯形結 構的形狀變化、角度設計、高度或深淺變化、以及排列方式，來改變導光板的集光程度及光學趨勢，進而可提高導光板的輝度及出光均齊度。再者，透過類梯形結構的平面可以避免導光板在運送過程中因為摩擦而損毀，進而提升導光板的良率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧導光板

120‧‧‧主體

122‧‧‧入光面

124‧‧‧第一主表面

126‧‧‧第二主表面

140‧‧‧類梯形結構

160‧‧‧光源

D1‧‧‧延伸方向

H‧‧‧高度

T‧‧‧厚度

Claims (18)

1. 一種導光板，包含：一主體，包含：一入光面；一第一主表面；以及一第二主表面，相對於該第一主表面，其中該第一主表面與該第二主表面分別連接該入光面；以及複數個類梯形結構，設於該第一主表面與該第二主表面的其中之至少一面上，且該些類梯形結構係由靠近該入光面的一側沿著遠離該入光面的另一側方向延伸，且每一該些類梯形結構的寬度係從靠近該入光面的一端到遠離該入光面的另一端逐漸增加，其中，每一該些類梯形結構包含一平面以及二側面，其中該二側面分別連接於該平面之二側邊。
2. 如請求項第1項所述之導光板，其中該第一主表面為一出光面，該第二主表面為一反射面。
3. 如請求項第1項所述之導光板，其中該第一主表面與該第二主表面皆為一出光面。
4. 如請求項第1項所述之導光板，其中該些類梯形結構分別設置在該第一主表面與該第二主表面上。
5. 如請求項第1項所述之導光板，其中該些類梯形結構在靠近該入光面的一側為非連續設置。
6. 如請求項第1項所述之導光板，其中該些類梯形結構在遠離該入光面的一側為連續設置或是非連續設置
7. 如請求項第1項所述之導光板，其中該些類梯形結構中之任相鄰二者之間具有一間距，且該平面之該二側邊的距離與該間距的比值範圍為5%-50%。
8. 如請求項第1項所述之導光板，其中每一該些類梯形結構為一凸狀部或一凹陷部。
9. 如請求項第8項所述之導光板，其中當每一該些類梯形結構為該凸狀部時，該凸狀部之高度係從靠近該入光面的該端到遠離該入光面的該另一端逐漸增加。
10. 如請求項第9項所述之導光板，其中該凸狀部之高度與該主體之厚度的比值範圍為1%-10%。
11. 如請求項第8項所述之導光板，其中當每一該些類梯形結構為該凹陷部時，該凹陷部之深度係從靠近該入光面的該端到遠離該入光面的該另一端逐漸增加。
12. 如請求項第11項所述之導光板，其中該凹陷部之深度與該主體之厚度的比值範圍為1%-10%。
13. 如請求項第1項所述之導光板，其中該些類梯形結構的分佈面積佔該第一主表面與該第二主表面的其中之該至少一面之總面積的20%-80%。
14. 如請求項第1項所述之導光板，其中該二側面之間具有一夾角，該夾角之角度範圍為10度至160度。
15. 如請求項第14項所述之導光板，其中該二側面是直接連接於該平面之二側邊，且該夾角之角度範圍為30度至160度。
16. 如請求項第14項所述之導光板，其中該二側面是直接連接於該平面之二側邊，且每一該些側面為一弧面。
17. 如請求項第14項所述之導光板，其中該二側面是分別透過二弧面連接於該平面之二側邊，其中每一該些平面分別與該些弧面連接之該兩個側邊之間的距離為一平台寬度，該平台寬度定義為： 其中，W為該平台寬度，R為該弧面之曲率半徑，φ為該夾角。
18. 如請求項第17項所述之導光板，其中該曲率半徑R的範圍為5μm-200μm。