TWI282021B - Micro-structure dot of light guide plate - Google Patents

Description

1282021 9 ， ο kl 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 r 本發明係關於一種導光板之微結構，係應用於液晶顯 ，示器之背光模組上，尤指自導光板底面内凹之弧形或扇形 凹陷，而能增加導光板輝度者。 【先前技術】 請參考第一圖，係為習知導光板丨之微結構2之示意圖 ⑩，係以蝕刻方式在光滑的導光板1之底面12上產生具有粗 糙表面的微結構2，光線50射入微結構2的表面即產生散射 的反射光線51或折射光線52。當散射光線51入射導光板工 之出光面11之入射角度小於臨界角，則射出導光板1之出 、光面11 ;若入射角度大於臨界角度，則光線51作全反射回 導光板1内並繼續傳遞。 第二圖係解釋第三（a)圖之座標，第三（a)圖係為從 _ 習知導光板1之出光面11之出光強度雷達圖。橫座標表示 水平角度（Harizontal angle, HA)，角度的移動從出光 面11之法線方向13，轉向與燈源4垂直方向14 ;縱座標表 不垂直角度（Vertical angle, VA)，角度的移動從出光 • 面11之法線方向13，轉向與燈源4平行方向15。第三（a) . 圖中’每個封閉曲線代表出光強度（intensity )值，其 定義為單位立體角之光通量，此圖有1〇條封閉曲線，代表 10個等級的出光強度。由第三（a)圖可知，從習知導光 板1出光之出光強度分佈近似藍勃遜分佈（Lambertian 5 1282021 distribution)，亦即在第三（a)圖上產生圓形的封閉 曲線，出光強度呈現餘弦函數分佈。將出光強度換算成輝 度值，即輝度在各方向上均為等值。 ^ 請參閱第三（b)圖，係習知導光板1之出光面11之出光 • 強度立體圖。此出光強度分佈近似球狀，亦即接近藍勃遜 分佈，此圖可觀視出光強度在各角度或方向上的變化。 另，我國專利公告第575759號、美國專利第 ^ 6629764號與第6755545號之導光板皆搭配線形光源而實 施，而後兩者之出光面均為波浪狀，且三者揭露之微結 構均為自導光板底面内凹之角錐形，其中公告第575759 , 號為半圓錐或三角錐形，侧剖視為三角形，第6629764 、 號之微結構係側剖視為二連續之三角形，形狀類似大寫Μ ，且揭露的實例包括底面為斜面，而第6755545號則為 單一之角錐狀。 整體而言，角錐狀内空構造反射光線較易散射而不集 # 中。 【發明内容】 而，本發明之目的即在於提供一種導光板之微結構， 係設置在導光板之底面，其形狀係從導光板底面向内凹之 弧形四邊形或扇形凹陷，藉以提升光線向導光板之出光面 “ 射出，而增進導光板之輝度。 - 本發明係關於導光板之微結構，其中導光板包括入光 、 面、出光面、底面，光源之光由入光面進入導光板，並由 1282021 出光面射料光板’底叫位於出光面之㈣面，微結構 則係設置在底面，且微結構係往導光板内凹之凹陷與導光 板相交構成，係包括-光反射面，該光反射面介於入光面 與出光面之間’並與導光板之底面爽—角度θ，且微結構 之形狀係由出光面俯視為弧形四邊形或扇形 ，而弧形四邊 形具有二平行之孤線邊，且該二弧線邊之弧線係同圓心。 進一步，微結構還包括一後透光面、二侧透光面與一 鏤空面，而後透光面鄰接於光反射面，且相對光反射面係 離導光板之入光面較遠，並與導光板之底面垂直，侧透光 面則鄰接於光反射面之二侧，並與導光板底面垂直，鏤空 面則係導光板之底面之内凹處。 又，前述弧形四邊形之光反射面係由一上寬下窄的截 面圓錐或橢圓錐取出，載面圓錐或橢圓錐之中心、點係靠近 入光面，切割範圍從截面圓錐或橢圓錐中心點切割一角度 沒，而切出圓心角為/3之光反射面。 。八中，弧形四邊形之光反射面係由一上窄下寬的截面 圓錐或橢圓錐取出’截面圓錐或橢圓錐之中心點係靠近後 透光面，切割範圍從截面圓錐或橢圓錐中心點切割一角度 召，而切出圓心角為冷之光反射面。 口又Α述扇形之光反射面係由一上寬下窄的圓錐或擴 圓錐取出，圓錐或橢圓錐之中心點係靠近入光面，切割範 圍從圓錐或橢圓錐中心點切割—角度0，而切 万之光反射面。 4 7 1282021 其中，扇形之光反射面係由一上窄下寬的圓錐或橢圓 錐取出，圓錐或橢圓錐之中心點係靠近後透光面，切割範

石之光反射面。 八中光反射面之侧剖視之形狀係選自直線、内凹之 曲線或外凸之曲線之—。 而本發明各實例之導光板之微結構，確實可有效反射 ❿及局部集中光線以有效提升導光板之輝度。 為了使審查委員能進一步了解本發明之特徵、優點與 技術内谷’请苓考以下有關本發明之較佳實例，並配合所 . 附圖示，作詳細說明解說。 【實施方式】 請參閱第四圖，其係本發明第一實例之微結構6佈列 於導光板1Α之示意圖。其中光線由光源4射入導光板1Α之 入光面10A，而微結構6係設置在導光板1A之底面12A且向 ^内凹之弧形凹陷，並可使光線射出出光面11A，以增進導

構6係一弧形凹陷，係包括光反射面601、後透 面602、側透光面603、604與鏤空面605，光反射面601 —扇形曲面，另請參閱第六圖說明，光反射面601係在 截面圓錐面上沿兩虛線702、703切割後取出之弧狀曲面 而此戴面圓錐之半徑分別為Γι，Γ2，高為h。請參閱第五 8 1282021 (b)圖，切割範圍從截面圓錐中心〇點切割一角度，切 割線702、703對稱於微結構6之中心線701，即切割角度石 被中心線701對分。中心線701往光反射面601方向被稱為 微結構6之指向8。側透光面603、604係被切割線702、703 切割之截面。後透光面6〇2係一弧狀曲面，請參閱第七圖 說明，該後透光面602係在一半徑為r2、高度為h之圓柱面 上沿兩處虛線702、703切割後取出之弧形曲面，圓枉中心 與圓錐中心是相同位置。鏤空面605係一弧形，係微結構6 在導光板1A之底面12A上產生之凹口處。請參閱第五（b )圖，無論從a_a切面、a’-a’切面或a”-a”切面觀察，都可 看到第五（c)圖之微結構6之剖面圖，乃因光反射面601 從截面圓錐面取出一部分，及後透光面602從圓柱面取出 一部分，因此三處剖面圖均相同，光反射面6〇1與導光板 1A之底面12A[圖中為鏤空面605]夾一角度<9，該角度0可 控制光反射面601之變化，影響光線在微結構6之傳遞行為 請參閱第八圖，此圖係光線在微結構6傳遞之示意圖 。光線在微結構6之前方以任意方向傳遞，因此微、结構6形 成弧形之原因，係各方向的光線經過微結構後其出射光之 光路大致變化不大。請參考第八（a)圖與第八（b)圖， 入射光50的方向與從圓錐中心〇點到入射點之連線方向7〇4 相近時’入射光5〇射至微結構6之光反射面6〇ι，入射角α 大於導光板1Α之臨界角42。（導光板之折射率149)，則 9 1282021 反射至上方，增加往法線方向13之出光強度。參考第八（ c)圖，當入射光50之入射角“小於導光板1A之臨界角42。 . ’則光線會穿射第一個微結構6，經過後透光面602到第二 、 個微結構61，在第二個微結構61上作反射[反射光51]或穿 射的動作。上述兩個光線傳遞行為可增加在HA方向之出 光強度。 請參考第八（d)圖與第八（e)圖，當入射光50的方 • 向與從圓錐中心〇點到入射點之連線方向704相遠時，入射 光5〇到達光反射面601後往側方反彈[反射光51]，此光線傳 遞行為可增加在VA方向之出光強度。 ‘ 請參考第九圖，係具有本發明第一實例之微結構6之 ‘ 導光板1A出光之出光強度分佈圖。該圖表示光線從光源4 進入具有微結構6之導光板1A後，接觸微結構6往出光方向 13傳遞，出光角度主要集中在HA二25。、VA=3。處，可知微 結構6之仰角Θ可改變光線在HA方向上之出光角度與出光 修分佈，圓心角占可控制在VA方向上之出光分佈。 睛參考第十圖’其係本發明第二實例之微結構6A之構 造圖。微結構6A係一扇形構造，仍包括光反射面601A、 後透光面602A、側透光面603A、604A與鏤空面605A，光 反射面601A係從尖角圓錐取出之扇形曲面。 請參考第十一圖，其係本發明第三實例微結構6B構造 圖。微結構6B係一弧形凹陷，該弧形凹陷構成之空間包括 光反射面601B、後透光面602B、侧透光面603B、604B與 1282021 鏤空面605B，光反射面601B係一弧形曲面，且第三實例微 結構6B的光反射面601B係往導光板1 c突出。從導光板1 c 往鏤空面605B觀看，第三實例微結構的光反射面601B係由 上窄下寬的截面圓錐面取出，而第一實例微結構6的光反 ， 射面601係由上寬下窄的截面圓錐面取出。

請參考第十二圖，其係本發明第四實例微結構6C構造 圖。微結構6C係一扇形構造，包括光反射面601C、側透光 φ 面603C、6〇4C與鏤空面6〇5C，光反射面6〇ic係一扇形曲 面，且第四實例微結構6C的光反射面601C係往導光板1D 突出。第四實例微結構6C取自尖角圓錐，因此沒有後透光 • 面0 請參考第十三圖，其係本發明第五實例微結構6D上視 圖。從上方觀察光反射面601D係橢圓形之弧狀或扇狀。切 割線702D、703D從橢圓之焦點往外晝出侧透光面6〇3d、 604D，而與橢圓線之切線相垂直。 ⑩ 請參考第十四圖，其係本發明第六實例微結構6E側視 圖，從侧面觀察光反射面601E係外凸之曲線。請參考第十 五圖’其係本發明第七實例微結構6F侧視圖，從侧面觀察 光反射面601F係内凹之曲線。 上述第二〜第七實例與第一實例相比，各實例因光反 射面601與601A〜601F取出之曲面不同而產生不同光線傳遞 ^ 分佈’但整體而言，光線在各實例之微結構6與6A〜6F之傳 - 遞行為類似，且都是增加導光板之輝度與均勻度。 11 1282021 μ參考第十六圖〜第二十一圖，係以本發明第一實例 :例々本發明之微結構分佈於導光板之上視圖。第十六圖 係第四圖之上視圖，微結構6在導光板认上呈現規則分 斤有微結構6之指向8均朝同一方向，且朝向線性光源 4的=，以利光線射人微結構產生增亮現象。 明參考第十七圖’微結構6在導光板1Α1上呈現規則分 2所有微結構6之指向8非朝同一方向，但整體來講，微 •結構6有傾向朝線性光源4的方向的趨勢 ，以利光線射入微 結構產生增亮現象。 請參考第十八圖，其微結構6在導光板1Α2上呈現亂數 分佈，所有微結構6之指向8均朝同一方向，且朝向線性光 、 源4的方向，以利光線射入微結構產生增亮現象。 請參考第十九圖，其微結構6在導光板1Α3上呈現亂數 分佈，所有微結構6之指向8非朝同一方向，但整體來講， 微結構6有傾向朝線性光源4的方向的趨勢，以利光線射入 9 微結構產生增亮現象。 請參考第二十圖，其微結構6在導光板1Α4上呈現規則 分佈，所有微結構6之指向8有全部或部分朝向點光源41的 方向，以利光線射入微結構產生增亮現象。 請參考第二十一圖’其微結構6在導光板1Α5上呈現亂 數分佈，所有微結構6之指向8有全部或部分朝向點光源41 的方向，以利光線射入微結構產生增亮現象。 ‘ 第十六圖〜第二十一圖中，微結構6可採用上述實例中 12 1282021 的其中一種，或混合兩種以上實例之微結構。而上述實例 之微結構分佈，有利光線射入微結構產生增亮現象而提升 輝度，且使導光板產生高均勻性面型出光。 如上所述，根據本發明，可提高導光板之輝度與均勻 度，改善液晶顯示器的顯示效能，與節省顯示器之電量消 耗。惟本發明已經被詳細說明，應明暸的是各種改變、代 替與更替可以被進行，而不背離由附呈申請專利範圍所界 定之本發明的精神與範圍。 【圖式簡單說明】 第一圖係為習知導光板微結構之示意圖。 第二圖係習知導光板之出光面出光示意圖[亦係說明第三 圖之座標轴]。 第三（a)圖係習知導光板之出光面出光強度雷達圖。 第三（b)圖係習知導光板之出光面出光強度立體圖。 第四圖係為本發明微結構第一實例佈設於導光板之示意圖 〇 第五（a)圖係為本發明微結構第一實例構造圖。 第五（b)圖係為本發明微結構第一實例上視圖。 第五（c)圖係為本發明微結構第一實例剖面圖。 第六（a)圖係為本發明輔助說明光反射面取於截面圓錐 面之不意圖。 第六（b)圖係為本發明輔助說明光反射面取於截面圓錐 面之側視圖。 13 1282021 第七圖係為輔助說明後透光面取於圓柱面之示意圖。 第八（a)圖係為光線在微結構傳遞行為之示意圖。 第八（b)圖係為光線在微結構傳遞行為一之侧視圖。 " 第八（c)圖係為光線在微結構傳遞行為二之側視圖。 - 第八（d)圖係為光線在微結構傳遞行為三之示意圖。 第八（e)圖係為光線在微結構傳遞行為三之前視圖。 第九（a)圖係為本發明微結構第一實例之導光板出光之 | 出光強度雷達圖。 第九（b)圖係為本發明微結構第一實例之導光板出光之 出光強度立體圖。 . 第十圖係為本發明微結構第二實例構造圖。 第十一圖係為本發明微結構第三實例構造圖。 第十二圖係為本發明微結構第四實例構造圖。 第十三圖係為本發明微結構第五實例微結構分佈之上視圖 〇 • 第十四圖係為本發明微結構第六實例微結構分佈之侧視圖 〇 第十五圖係為本發明微結構第七實例微結構分佈之侧視圖 0 第十六圖〜第二十一圖係以本發明第一實例為例，本發明 ' 之微結構分佈於導光板之上視圖。 【主要元件符號說明】 、 1、ΙΑ、1A卜 1A2、1A3、1A4、1A5 導光板 14 1282021 10A 入光面 11、 11A 出光面 12、 12A 底面 ' 13 出光面之法線方向 14 與燈源垂直方向 15 與燈源平行方向 2 微結構 ^ 3 反射片 4 線性光源 5 光線 50 入射光線 51 反射光線 52 折射光線 6、61、6A、6B、6C、6D、6E、6F 微結構 601、 601A、601B、601C、601D、601E、601F光反射 • 面 602、 602A後透光面 603、 604、603A、604A 側透光面 605、605A鏤空面 701 中心線 702、703、702A、703A 切割線 - 704 圓錐中心至入射點之連線方向 705 光反射面之法線方向 15 1282021 8 指向 β 圓心角 Θ 仰角 h 高度 Γι 弧形半徑 r2 弧形半徑 a 入射角

Claims (1)

1282021 十、申請專利範圍： 1.一種導光板之微結構，其中導光板包括入光面、出 光面、底面，光源之光由入光面進入導光板，並由出光面 射出導光板，底面則位於出光面之相對面，微結構則係設 置在底面，且微結構係往導光板内凹之凹陷與導光板相交 構成，係包括： 一光反射面，介於入光面與出光面之間，並與導光板 • 之底面夾一角度0; 其中，光反射面之形狀係由出光面俯視為弧形四邊形 ，該弧形四邊形具有二平行之弧線邊，且該二弧線邊之弧 一 線係同圓心。 、 2·如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，進一 步包括： 一後透光面，鄰接於光反射面，且相對光反射面係離 導光板之入光面較遠，並與導光板之底面垂直； • 二側透光面，鄰接於光反射面之二侧，並與導光板底 面垂直；以及 一鏤空面，係導光板之底面之内凹處。 3·如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 光反射面係由一上寬下窄的截面圓錐取出，截面圓錐之中 ’ 心點係靠近入光面，切割範圍從截面圓錐中心點切割一角 度/5，而切出圓心角為/3之光反射面。 4·如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 17 1282021 光反射面係由一上寬下窄的截面橢圓錐取出，截面橢圓錐 之中心點係靠近入光面，切割範圍從截面圓錐中心點切割 一角度/5，而切出圓心角為/3之光反射面。 ^ 5.如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 ~ 光反射面係由一上窄下寬的截面圓錐取出，截面圓錐之中 心點係靠近後透光面，切割範圍從截面圓錐中心點切割一 角度/3，而切出圓心角為冷之光反射面。 0 6.如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 光反射面係由一上窄下寬的截面橢圓錐取出，截面橢圓錐 之中心點係靠近後透光面，切割範圍從截面橢圓錐中心點 - 切割一角度/3，而切出圓心角為石之光反射面。 ^ 7.如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 光反射面侧剖視之形狀係直線。 8·如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 光反射面侧剖視之形狀係内凹之曲線。 • 9.如申請專利範圍第1項所述之導光板之微結構，其中 光反射面之側視係外凸之曲線。 10.—種導光板之微結構，其中導光板包括入光面、出 光面、底面，光源之光由入光面進入導光板，並由出光面 射出導光板，底面則位於出光面之相對面，微結構則係設 置在底面，且微結構係往導光板内凹之凹陷與導光板相交 構成，係包括： 一光反射面，介於入光面與出光面之間，並與導光板 18 1282021 之底面夾一角度0 ; 其中，光反射面之形狀係由出光面俯視為扇形。 11. 如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 進一步包括： 、 一後透光面，鄰接於光反射面，且相對光反射面係離 導光板之入光面較遠，並與導光板之底面垂直； 二侧透光面，鄰接於光反射面之二側，並與導光板底 0 面垂直；以及 一鏤空面，係導光板之底面之内凹處。 12. 如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 其中光反射面係由一上寬下窄的圓錐取出，圓錐之中心點 係靠近入光面，切割範圍從圓錐中心點切割一角度/5，而 切出圓心角為石之光反射面。 13. 如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 其中光反射面係由一上寬下窄的橢圓錐取出，橢圓錐之中 • 心點係靠近入光面，切割範圍從圓錐中心點切割一角度/5 ，而切出圓心角為卢之光反射面。 14·如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 其中光反射面係由一上窄下寬的圓錐取出，圓錐之中心點 係靠近後透光面，切割範圍從圓錐中心點切割一角度/5， 而切出圓心角為之光反射面。 15.如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， . 其中光反射面係由一上窄下寬的橢圓錐取出，橢圓錐之中 19 1282021 心點係靠近後透光面，切割範圍從橢圓錐中心點切割一角 度召，而切出圓心角為冷之光反射面。 16.如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 其中光反射面侧剖視之形狀係直線。 、 17.如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， 其中光反射面侧剖視之形狀係内凹之曲線。 18·如申請專利範圍第10項所述之導光板之微結構， ^ 其中光反射面側剖視之形狀係外凸之曲線。

20