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TWI489159B - 導光板 - Google Patents

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TWI489159B
TWI489159B TW102140465A TW102140465A TWI489159B TW I489159 B TWI489159 B TW I489159B TW 102140465 A TW102140465 A TW 102140465A TW 102140465 A TW102140465 A TW 102140465A TW I489159 B TWI489159 B TW I489159B
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light guide
incident surface
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yan-fei Zhu
Tao Lian
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Wistron Corp
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    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Description

導光板
本發明是有關於一種導光板。
一般而言，液晶顯示裝置是由液晶面板與背光模組所構成。液晶面板藉由液晶分子的轉動與偏光板的作用，來改變光線在不同畫素區域的通過量，而在不同畫素區域造成明暗差異，以達到顯示影像之目的由於液晶本身並不具備發光特性，所以需依賴背光模組提供面光源。隨著大尺寸、薄型化的發展趨勢，目前的背光模組大多採用側面入光式背光模組。側面入光式背光模組可搭配發光二極體與導光板，具有厚度較薄的優勢。
為了使導光板的入光側能與光源(即前述發光二極體)相對應，以使光源所產生的光線在進入導光板後能獲得較佳的利用率，同時並避免在導光板上產生因光線不均所造成明暗交提而形成的光斑(hot spot)，相關人員需對導光板的結構予以進一步地優化。
本發明提供一種導光板，其藉由微結構而有效解決側邊漏光情形。
本發明的導光板具有板體與形成於板體上的多個微結構。板體具有入光面、出光面以及鄰接入光面與出光面的至少一側面。入光面垂直出光源。至少一光源適於配置於入光面旁，以使光源產生的光線經由入光面射入板體，並經由出光面射出板體。微結構分佈於入光面與側面，其中位於入光面的微結構分別呈凸面結構，位於側面的微結構分別呈凹面結構。
在本發明的一實施例中，上述位於入光面的微結構分別是圓柱面的至少局部。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構分別是圓柱面的至少局部。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構分別是橢球面的至少局部。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構分別是球面的至少局部。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構從入光面處朝其對面處呈等距排列。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構從入光面處朝其對面處排列，且微結構的排列間距隨其排列方向而遞增。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構的排列 間距隨其排列方向而呈等差級數遞增。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構的排列間距隨其排列方向而呈等比級數遞增。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構從入光面處朝其對面處排列，且各微結構沿一軸向的尺寸隨著排列方向而遞減，其中該軸向是出光面的法線方向。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構從入光面處朝其對面處排列，且微結構的分佈密度隨其排列方向而遞增。
在本發明的一實施例中，上述位於側面的微結構區分為多個第一微結構與多個第二微結構。這些第一微結構與第二微結構彼此交錯排列，且各第一微結構沿一軸向的尺寸相異於各第二微結構沿該軸向的尺寸，其中該軸向是出光面的法線方向。
基於上述，在本發明的上述實施例中，導光板藉由其分佈在入光面與其側面的微結構，除能對應位於入光面旁的光源而使其入射至板體內的光線得以均勻化之外，更使光線在導光板的傳送過程中能有效避免光線從非出光面射出導光板而產生漏光情形，因此能有效提高光線在導光板內的傳送效率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧導光板
110‧‧‧板體
120A、120B、320B、420B、520B、620B、720B、820B‧‧‧微結構
200‧‧‧光源
a、b、c、t、a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4‧‧‧尺寸
E1‧‧‧入光面
E2‧‧‧出光面
E3、E4、E5‧‧‧側面
E6‧‧‧底面
P1‧‧‧第一微結構
P2‧‧‧第二微結構
圖1是依據本發明一實施例的一種導光板的示意圖。
圖2繪示圖1的微結構B的投影視圖。
圖3與圖4分別是本發明不同實施例的導光板的局部示意圖。
圖5是圖1的導光板的側視圖。
圖6是本發明另一實施例的導光板及微結構的配置示意圖。
圖7是本發明又一實施例的導光板與微結構的配置示意圖。
圖8是本發明另一實施例的導光板與微結構的配置示意圖。
圖9是本發明另一實施例的導光板與微結構的配置示意圖。
圖1是依據本發明一實施例的一種導光板的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，導光板100是由板體110與形成在板體110上的多個微結構120A、120B所組成。在此同時提供直角座標系以便於描述導光板100的相關特徵。板體110座落於X-Z平面，其厚度是沿Y軸延伸，板體110具有入光面E1、出光面E2、側面E3、E4與E5以及底面E6，其中入光面E1垂直於出光面E2，側面E5相對於入光面E1，底面E6相對於出光面E2，出光面E2與底面E6均以Y軸為其法線，入光面E1與側面E5(入光面E1的相對側)均以X軸為其法線。
光源200，例如是多個發光二極體，配置於入光面E1旁，光源200所產生的光線經由入光面E1而入射至板體110內，並經由出光面E2射出板體110。微結構120A形成於入光面E1，微結 構120B形成於側面E3與E4，其中位於入光面E1的微結構120A是呈凸面結構，位於側面E3、E4的微結構120B是呈凹面結構。
一般而言，為了使導光板100從出光面E2產生亮度均勻的光，因此需針對光源200的特性而予以對應形成在板體110上的微結構120A、120B。在本實施例中，形成於入光面E1的微結構120A分別是呈圓柱面的至少局部。在此，本實施例在圖1中以半圓柱為代表，但不以此為限，以讓從光源200產生的光線均能有效地經由入光面E1而匯聚進入板體110，並避免因光源200配置狀態的差異而導致亮、暗交替的光斑(hot spot)情形。
再者，如前所述，當形成均勻的出光後，尚須對應其所產生側邊漏光的問題。在本實施例中，藉由在入光面E1形成半圓柱的微結構120A，因而能避免光斑的問題，但對應地在側面E3、E4會產生線型漏光的情形。據此，在本實施例中，導光板100尚在板體110的側面E3、E4形成有微結構120B。在此需說明的是，側面E3、E4為板體110的對稱兩表面，分佈其上的微結構120B亦彼此相同。因此，後續描述中將以側面E3及位於其上的微結構120B作為代表進行描述。
在本實施例中，位於側面E3的微結構120B分別呈凹面且是橢球面的至少局部。圖2繪示圖1的微結構的投影視圖，其中左側是微結構120B在X-Y平面上的投影，右側是微結構120B在Y-Z平面上的投影。請同時參考圖1與圖2，在此以微結構120B沿X軸的尺寸為a，沿Y軸的尺寸為b，而沿Z軸的尺寸(即微 結構120B內凹的深度)為c。為讓微結構120B達到上述避免側面漏光，則所述尺寸需符合：b<t，a≦b，c≦t/2的條件，其中t為板體110(沿Y軸)的尺寸。
圖3與圖4分別是本發明不同實施例的導光板的局部示意圖。請參考圖3與圖4，與前述實施例不同的是，圖3實施例的微結構320B呈凹面(沿負Z軸方向凹陷)且是圓柱面的至少局部，在此以半圓柱面作為代表(即此時尺寸a=2c)。圖4實施例的微結構420B是呈凹面(沿負Z軸方向凹陷)且是球面的至少局部，在此以半球面作為代表(即此時尺寸a=b=2c)。換句話說，圖3與圖4的微結構320B、420B同樣能符合前述沿X軸、Y軸與Z軸的尺寸關係，因而同樣能達到降低光線從側面E3漏出板體110的效果。
以下針對微結構在側面上的排列狀態加以詳述。
圖5是圖1的導光板的側視圖。請同時參考圖1與圖5，在本實施例中，微結構120B的外形以橢球面作為代表進行描述，但如前述，其亦可改以半圓柱面或/與半球面而產生類似的效果。在本實施例的側面E3上，微結構120B從入光面E1朝向側面E5(即入光面E1沿X軸的對面處)排列，亦即微結構120B是沿正X軸方向排列，且其為等間距地排列。
圖6是本發明另一實施例的導光板及微結構的配置示意圖，用以描述微結構在側面上的配置情形。請參考圖6，與上述實施例不同的是，位於側面E3的微結構520B從入光面E1處朝其側面E5處排列(沿正X軸方向排列)，且微結構520B的排列間距 隨其排列方向(即沿正X軸方向)而遞增。在此並未限制排列間距的增加比例，亦即其能以等差級數或等比級數予以遞增。
圖7是本發明又一實施例的導光板與微結構的配置示意圖，用以描述微結構在側面上的配置情形。請參考圖7，本實施例的微結構620B如同圖5是以等距排列方式從入光面E1處朝向側面E5(沿正X軸方向)排列，但各微結構620B沿Y軸的尺寸，即前述的尺寸b，會沿著排列方向(正X軸方向)而遞減，而各微結構620B沿X軸的尺寸，及前述尺寸a，也會沿排列方向而遞減。舉例來說，靠近入光面E1的微結構620B，其沿X軸的尺寸a1會大於遠離入光面E2的微結構620B沿X軸的尺寸a2，而其沿Y軸的尺寸b1也會大於遠離入光面E2的微結構沿Y軸的尺寸b2。換句話說，在本實施例中，微結構620B沿一軸向的尺寸會隨著排列方向而遞減，而所述軸向是出光面E2的法線方向(即Y軸方向)或/與入光面E1的法線方向(即X軸方向)。
圖8是本發明另一實施例的導光板與微結構的配置示意圖。在此，微結構720B從入光面E1處朝向側面E5的排列方向(正X軸方向)上的排列密度為遞增。
圖9是本發明另一實施例的導光板與微結構的配置示意圖。在此，微結構820B包括多個第一微結構P1與多個第二微結構P2，且這些第一微結構P1與第二微結構P2是彼此交錯地配置排列，其中各第一微結構P1沿Y軸的尺寸(即前述的尺寸b)相異於各第二微結構P2沿Y軸的尺寸且/或各第一微結構P1沿X軸 的尺寸(即前述的尺寸a)相異於各第二微結構P2沿X軸的尺寸。進一步地說，在本實施例中，各第一微結構P1沿Y軸的尺寸b3大於各第二微結構P2沿Y軸的尺寸b4且/或各第一微結構P1沿X軸的尺寸a3大於各第二微結構P2沿X軸的尺寸a4。換句話說，本實施例中各第一微結構P1沿一軸向的尺寸相異於各第二微結構P2沿該軸向的尺寸，其中所述軸向是出光面E2的法線方向或/與入光面E1的法線方向。
基於上述，藉由在板體的側面E3、E4設置微結構，無論是變更微結構的外型亦或是其排列方式，均能產生降低光線側漏的情形。據此，下述以光學模擬對上述微結構的外型及其配置方式予以進一步地模擬以驗證其效果。
舉例來說，在此以圖1的實施例為模擬對象，在其入光面E1設置微結構120A而在側面E3設置不同微結構(如表列項次1~10等不同外形與配置方式)，並以同樣在入光面E1設置微結構120A，但在側面E3完全不設置微結構120B的導光板(未繪示)作為對照組。再者，微結構120A為半圓柱為描述標的，其半徑是0.06mm，而其沿Y軸的尺寸是0.58mm，沿Z軸的排列間距是0.16mm。同時，模擬光線數為3000萬，並將優化度定義為，優化度=1-AVE1/AVE2，其中AVE1是側面E3採用微結構120B的平均照度，AVE2是完全不設置微結構120B於側面E3處的平均照度，其中照度(illuminance)單位為：lux。並將上述各式微結構的外型與配置表列如下：
據此，由上表可知，設計者能依據上述特徵予以適當地組合，即適當地調整位於側面的微結構的外形、尺寸與配置方式，而取得較佳的優化度。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，導光板藉由設置 在入光面的微結構，而使光源所產生之光線進入導光板後能從出光面產生均勻亮度的光。再者，藉由設置在側面的微結構，而得以降低導光板內的光線從側面漏出。據此，本發明能有效提高光線在導光板內的傳送效率。
再者，位於入光面的微結構是呈凸面結構，因而得以使光源所產生的光線匯聚於導光板，而在側面的微結構是呈凹面結構，其結構特徵能使傳送至側面的光線再次反射回導光板內，因而避免光線經由側面射出導光板。據此，隨著微結構不同外形、配置與排列方式的相互搭配，而使光線從側面漏光的情形得以有效降低並予以優化。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧導光板
110‧‧‧板體
120A、120B‧‧‧微結構
200‧‧‧光源
E1‧‧‧入光面
E2‧‧‧出光面
E3、E4、E5‧‧‧側面
E6‧‧‧底面

Claims (18)

  1. 一種導光板，具有一板體與形成於該板體上的多個微結構，該板體具有一入光面、一出光面及鄰接該入光面與該出光面的至少一側面，該入光面垂直該出光面，至少一光源適於配置於該入光面旁，以使該光源產生的光線經由該入光面射入該板體並經由該出光面射出該板體，該些微結構分佈於該入光面與該側面，其中位於該入光面的該些微結構分別呈凸面結構，位於該側面的該些微結構分別呈凹面結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該入光面的該些微結構分別是圓柱面的至少局部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構分別是圓柱面的至少局部。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構分別是橢球面的至少局部。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構分別是球面的至少局部。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處呈等距排列。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處呈等距排列。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處呈等距排列。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處排列，且該些微結構的排列間距隨其排列方向而遞增。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的導光板，其中該些微結構的排列間距隨其排列方向而呈等差級數遞增。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的導光板，其中該些微結構的排列間距隨其排列方向而呈等比級數遞增。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處排列，且各該微結構沿一軸向的尺寸隨著排列方向而遞減，該軸向是該出光面的法線方向或/與該入光面的法線方向。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處排列，且該些微結構的分佈密度隨其排列方向而遞增。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構區分為多個第一微結構與多個第二微結構，該些第一微結構與該些第二微結構彼此交錯排列，且各該第一微結構沿一軸向的尺寸相異於各該第二微結構沿該軸向的尺寸，該軸向是該出光面的法線方向或/與該入光面的法線方向。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構分別是圓柱面的至少局部。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面 的該些微結構分別是橢球面的至少局部。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構分別是球面的至少局部。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的導光板，其中位於該側面的該些微結構從該入光面處朝其對面處呈等距排列。
TW102140465A 2013-10-30 2013-11-07 導光板 TWI489159B (zh)

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