TW201939129A - 導光元件之結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種導光元件之結構，其包含一入光面、一反射面以及一出光面，入光面一端連接反射面，另一端連接出光面，而與反射面以及出光面呈相對設置，入光面與反射面具有複數個R型切槽結構，出光面具有複數網點之結構。本發明之導光元件可由入光面接收一光發元件進入，利用入光面之入光結構產生較大角度之光線，進一步配合反射面之反射結構進行反射，使光線之混光效果提升於出光面均勻出光，藉此改善入光不均勻與可視區之亮暗問題。
Description
本發明是關於一種導光元件之結構，尤其是關於一種改善光源發生混光造成光線不均勻之導光板。
現今背光模組(backlight)是整個TFT-LCD顯示器光源亮度所在，其構造包括導光板、擴散片、稜鏡片、外框等，其中用於將LED的點光源引導成平面光源的零組 件稱為導光板(LGP)，其掌控了背光模組的厚度大小與光亮度分佈，而在顯示器輕薄化的趨勢下，導光板的厚度亦朝向薄型化發展，而導光板的光學特性主要取決於表面的微結構設計，利用表面的微結構破除光線在導光板內部的全反射現象，使光線由導光板的出光面射出，提供顯示器面板所需的足夠光源。因此，微結構的幾何參數設計，以及在精密成型過程中的轉寫性對導光板的光學品質有關鍵性的影響。本文以2.2吋、厚度0.6mm、成型塑料為聚碳酸樹脂(PC)、微結構為V型溝的超薄型導光板為例，探討表面的微結構設計以及成型條件對微結構成型的影響。設計參數包括V-型溝的角度、高度、疏密分佈等，以非序列性光學描光技術進行光路分析，了解表面微結構對光學輝度和均勻性之影響，以作為微結構設計的依據。成型方式則分別比較傳統射出成型及射出/壓縮成型兩種製程，配合田口實驗計畫、導光板光學性質的量測、以及導光板微結構的尺寸量測，探討成型條件/光學性質/微結構的尺寸三者的關聯性。主要目的將藉由微結構的適當設計，以及製程條件的最佳化控制，提高微結構的成型性，以達到增加導光板光學品質的目的。
由於液晶顯示器本身不發光，為非自發性光源的顯示裝置，必須藉由其外部裝置提供光源，一般皆使用背光模組，來提供液晶面板的光線來源，基本原理是把採用的線光源或點光源，透過導光板將有效光轉化成高亮度且均齊性良好的光 源，背光模組的構造主要由發光源、導光板、反射板、擴散片、增亮膜與外框所組成。目前使用的光源有冷陰極燈管 (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)，熱陰極管(Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL)，發光二極體(Light Emitting Diode, LED)及電激發光片(Elector Luminescent, EL)，其中冷陰極管具有高輝度、高效率、高可靠度與良好的演色特性，與發光二極體具有小體積，壽命長與低耗電的特性下，目前以這兩種為主要採用的光源。但隨著環保制度的訂定，具有高污染源的冷陰極管在未來勢必將被其他光源所取代。一般而言，背光模組可分為前光式(Front Light)與背光式(Back Light)兩種，其中背光式以光源位置的區別，有側光式(Edge lighting)與直下式(Bottom lighting)兩種，依據不同需求有不同的應用。
側光式背光模組是將發光源擺放於顯示器側邊，在光源的使用上以冷陰極管與發光二極體為主，側邊入光的設計具有輕量化、薄型化，低耗電率的特色，在側邊的入光的條件下，邊緣光源必須經過導光板內部的全反射原理將光導向光源之其他三面，內部全反射光線在經過導光板的擴散點擴散或利用微特徵的疏密分佈使光線擴散均勻的分佈，再將光線導向正向視線方向出光，對於側光式背光模組而言，導光板影響了的光源的輝度與均齊性的好壞，因此必須利用導光板的設計來加強對光源分佈的控制。
導光板(Light guide plate)為將光源引導為平面正向之面光源的塑膠組件，導光板的聚光與出光機能表現與導光板表面的擴散結構設計有關，不論是光的利用率與光射出的均齊性都是導光板上擴散特徵的設計重點，對於小尺寸之液晶顯示器，其背光模組一般皆採用點光源，同常是指發光二極體 LED，於導光板的側邊放置光源，光線由導光板側端進入，導光板的原理是利用光的全反射特性，將光 導引至光源遠端，再利用導光板上的微結構，破壞光線的全反射或干涉，造成擴散效果使整各背光模組之光線柔和且輝度均勻，在光線打到擴散點或微結構後，將光線導引向上，使光線由顯示面的法線方向射出；導光板必須具備優異的光學性質，足夠的加工特性與良好的加工特性，由上述三種特性決定導光板的品質與良率，考量下是以高透光率及低折射的塑膠材料，經過射出成型機充填成形，一 般使用的塑料為壓克力(PMMA)、聚碳酸樹脂(PC)或新世代工程塑膠(COC)，大型尺寸導光板目前以壓克力為主流，而中小尺寸則為聚碳酸樹脂，一般成形的導光板有楔形板或平板，分別應用在不同的產品上，由於輕薄短小的潮流，導光板的厚度在設計上會減少，由楔形板厚度2.2mm~0.6mm改變為均一厚度的薄形板，在未來薄 形板將會成為導光板發展的重要方向。
在習知技術之側光式背光模組中，通常會使用入光結構，但若增加強分光之入光結構將使每一個發光二極體的光場角度過大，使導光板對應兩相鄰發光二極體之間的位置出現光線重疊，導致光線出現如畫兩撇八字形的光線不均勻區域。
綜上所述，為解決習知所發生之種種問題，本發明提供一種導光元件之結構，其包含一入光面、一反射面以及一出光面，本發明之導光元件可由入光面接收一光發元件進入，利用入光面之入光結構產生較大角度之光線，進一步配合反射面之反射結構進行反射，使光線之混光效果提升於出光面均勻出光，藉此改善習知技術之入光不均勻與可視區之亮暗問題。
本發明之一目的在於提供一種導光元件之結構，其包含一入光面、一反射面以及一出光面，入光面具有複數個R型切槽之微結構，出光面具有複數網點之微結構，導光元件可由入光面接收一光發元件進入導光元件，利用入光面之R型切槽微結構產生大角度光線，配合反射面進行反射，使光線之混光效果提升而於出光面均勻出光，藉此改善可視區之亮暗問題。
本發明之一目的在於提供一種導光元件之結構，其包含一入光面、一反射面以及一出光面，反射面具有複數個R型切槽之微結構，出光面具有複數網點之微結構，導光元件可由入光面接收一光發元件進入導光元件，利用反射面之R型切槽微結構進行反射，使光線之混光效果提升而於出光面均勻出光，藉此改善可視區之亮暗問題。
為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明揭露一種導光元件之結構，其包含一導光元件，該導光元件包含一入光面，其表面設置複數個入光結構，該些個入光結構各別包含一圓弧狀與連接該圓弧狀之兩端之二斜面，該二斜面具有一夾角，一反光面，其連接該入光面之一端，一出光面，其連接該入光面之另一端，且與該反光面呈相對設置，其中，一光線進入該入光面，再由該反光面反射出該出光面。
本發明之一實施例中，該出光面設置複數個網點結構。
本發明之一實施例中，該入光面之對面設置至少一發光元件。
本發明之一實施例中，該夾角係銳角且向該圓弧狀漸縮。
為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明揭露一種導光元件之結構，其包含一導光元件，該導光元件包含一入光面，一反光面，其連接該入光面之一端，該反光面之一表面設置複數個第一反光結構，該些個第一反光結構與複數個第二反光結構互相交錯呈規則或不規則設置，該些個第二反光結構與該表面之一高度不同於該第一反光結構，一出光面，其連接該入光面之另一端，且與該反光面呈相對設置，其中一光線進入該入光面，再由該反光面反射出該出光面。
本發明之一實施例中，該些個第一反光結構與該些個第二反光結構係圓柱形結構。
本發明之一實施例中，該出光面設置複數個網點結構。
本發明之一實施例中，該入光面之對面設置至少一發光元件。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：
本發明提供一種導光元件之結構，利用入光面一端連接反射面，另一端連接出光面，而與反射面以及出光面呈相對設置，並於入光面與反射面設有複數個R型切槽結構，出光面設有複數網點之結構，利用入光面之入光結構產生較大角度之光線，進一步配合反射面之反射結構進行反射，使光線之混光效果提升於出光面均勻出光，藉此改善入光不均勻與可視區之亮暗問題。
請參照第2圖與第3圖，其為本發明第一實施例之結構示意圖及本發明第一實施例之入光結構示意圖，如圖所示，本實施例之一導光元件10，其包含一入光面100、一反光面200以及一出光面300。
再次參照第2圖與第3圖，如圖所示，入光面100之表面設置複數個入光結構120，該些個入光結構120各別包含一圓弧狀122與二斜面124，二斜面124之一端係各別連接圓弧狀122之兩端，另一端連接其他入光結構120之二斜面124其中之一，二斜面124具有向圓弧狀122漸縮之一夾角126，於本實施例中夾角126係為銳角，但本發明不在此限制，透過入光結構120之設計，可提升導光元件10之入光量，以改善導光元件10之亮度不均之問題，而反光面200連接入光面100之一端，出光面300連接入光面100之另一端與反光面200呈相對設置，使反光面200反射光線至出光面300。
接續上述，本實施例中入光面100之對面可進一步設置至少一發光元件400，以提供可射入光線至入光面100之光源。
請參照第4圖，其為本發明第一實施例之光路徑示意圖，如圖所示，發光元件400射出一光線L1，射入入光面100，也就是光線L1射至入光結構120其包含之圓弧狀122及二斜面124(圖式未畫出)，光線L1經過入光結構120並以圓弧狀122及二斜面124提高光線L1之入光角度，光線L1再射至反光面200，反光面200以全反射、漫射之方式反射光線L1至出光面300，並射出出光面300。
本實施例之導光元件10，其利用入光面設置複數個入光結構120，接收光發元件400之光線L1進入，入光結構120之圓弧狀122及二斜面124之設計可增強光線L1之入光量，而二斜面120之夾角126可使光線L1折射成較大之角度，進而提高光線L1之入光角，使光線之混光效果提升，藉此改善入光光線不均勻之問題。
請參照第5圖與第6圖，其為本發明第二實施例之結構示意圖以及本發明第二實施例之反光結構示意圖，如圖所示，本實施例之一導光元件10，其包含一入光面100、一反光面200以及一出光面300。
再次參照第5圖與第6圖，如圖所示，入光面100為光線進入之平面，反光面200連接入光面100之一端，反光面200包含一表面220，於表面220上設置複數個第一反光結構240其與表面220有一高度差為一高度H2，在於反光面200之表面220上設置複數個第二反光結構260，如同第一反光結構240，第二反光結構260與表面220也有一高度差為一高度H1，高度H1與高度H2不相同，本實施例中高度H1小於高度H2，使第二反光結構260較第一反光結構240靠近反光面200之表面220，第一反光結構240與第二反光結構260互相交錯設置，第一反光結構240與第二反光結構260可以呈規則或不規則設置，本發明不應此限制，於本實施例中第一反光結構240與第二反光結構260係規則設置(如第6圖所示)，本實施例中第一反光結構240與第二反光結構260係圓柱狀之結構，但本發明不應此限制，出光面300連接入光面100之另一端與反光面200呈相對設置，使反光面200反射光線至出光面300。
請參照第7圖，其為本發明第二實施例之光路徑示意圖，如圖所示，發光元件400射出一光線L2，射入入光面100，光線L2再射至反光面200，也就是說光線L2射至反光面200所包含之該些個第一反光結構240與該些個第二反光結構260，光線L2藉由第一反光結構240或第二反光結構260以全反射、漫射之方式反射光線L2至出光面300，並射出出光面300。
本實施例之導光元件10，其利用反射面設置複數個第一反光結構240及複數個第二反光結構260，光線L2進入該些個第一反光結構240或該些個第二反光結構260，而二斜面120之夾角126可使光線L1折射成較大之角度，進而提高光線L1之入光角，使光線之混光效果提升，藉此改善可視區之亮暗問題。
於上述實施例中，更包含一反射片280設置於反射面200之對面，反射片280可將第一反光結構240改變角度並射出之光線L2反射回導光板中繼續傳遞。
參閱第8圖，其為本發明之出光面網點示意圖，如圖所示，本發明更進一步於第一實施例與第二實施例之出光面300之表面設置複數個網點結構320，其可使反射面200反射之光線L1、L2均勻混光，提升於出光面300之出光均勻度，藉此改善可視區之亮暗問題。
綜上所述，本發明更可將第一實施例與第二實施例做結合，利用入光面100之複數個入光結構120使光源之光線入光角度增大，再由反射面200之複數個第一反射結構240及第二反射結構260使該大角度光線能反射回導光元件內部，最後均勻反射出出光面300。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧導光元件
100‧‧‧入光面
120‧‧‧入光結構
122‧‧‧圓弧狀
124‧‧‧斜面
126‧‧‧夾角
200‧‧‧反射面
220‧‧‧表面
240‧‧‧第一入光結構
260‧‧‧第二入光結構
280‧‧‧反射片
300‧‧‧出光面
320‧‧‧網點結構
400‧‧‧發光元件
H1‧‧‧高度
H2‧‧‧高度
L1‧‧‧光線
L2‧‧‧光線
第1圖：其為本發明之結構示意圖； 第2圖：其為本發明第一實施例之結構示意圖； 第3圖：其為本發明第一實施例之入光結構示意圖； 第4圖：其為本發明第一實施例之光路徑示意圖； 第5圖：其為本發明第二實施例之結構示意圖； 第6圖：其為本發明第二實施例之反光結構示意圖； 第7圖：其為本發明第二實施例之光路徑示意圖；以及 第8圖：其為本發明之出光面網點示意圖。
Claims (8)
- 一種導光元件之結構，其包含： 一導光元件，其包含： 一入光面，其表面設置複數個入光結構，該些個入光結構各別包含一圓弧狀與連接該圓弧狀之兩端之二斜面，該二斜面具有一夾角； 一反光面，其連接該入光面之一端；以及 一出光面，其連接該入光面之另一端，且與該反光面呈相對設置； 其中，一光線進入該入光面，再由該反光面反射出該出光面。
- 如請求項1所述之導光元件之結構，其中該出光面設置複數個網點結構。
- 如請求項1所述之導光元件之結構，其中該入光面之對面設置至少一發光元件。
- 如請求項1所述之導光元件之結構，其中該夾角係銳角且向該圓弧狀漸縮。
- 一種導光元件之結構，其包含： 一導光元件，其包含： 一入光面； 一反光面，其連接該入光面之一端，該反光面之一表面設置複數個第一反光結構，該些個第一反光結構與複數個第二反光結構互相交錯呈規則或不規則設置，該些個第二反光結構與該表面之一高度不同於該第一反光結構；以及 一出光面，其連接該入光面之另一端，且與該反光面呈相對設置； 其中一光線進入該入光面，再由該反光面反射出該出光面。
- 如請求項5所述之導光元件之結構，其中該些個第一反光結構與該些個第二反光結構係圓柱形結構。
- 如請求項5所述之導光元件之結構，其中該出光面設置複數個網點結構。
- 如請求項5所述之導光元件之結構，其中該入光面之對面設置至少一發光元件。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| TWI689759B (zh) * | 2019-11-04 | 2020-04-01 | 茂林光電科技股份有限公司 | 前光模組 |
| CN113504600A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-15 | 欧普照明股份有限公司 | 一种导光元件及灯具 |
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2018
- 2018-03-05 TW TW107107317A patent/TW201939129A/zh unknown
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| TWI689759B (zh) * | 2019-11-04 | 2020-04-01 | 茂林光電科技股份有限公司 | 前光模組 |
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