CN100354658C - 导光板的微结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导光板的微结构，即用于液晶显示器的背光模块的导光板，该导光板的侧面设有光源，而微结构设置在导光板的底面上，其系从导光板底面向外突出的三角锥状构造，并包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对光源并较靠近光源，而二光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板的出光面，并与较远离光源，借光反射面将光线反弹至上方以增加导光板的辉度，从而改变微结构的排列以增进导光板辉度的均匀度。

Description

导光板的微结构
技术领域
本发明涉及一种导光板的微结构。
背景技术
请参考图1，为习知导光板1的微结构2示意图，其以蚀刻方式在光滑的导光板1的底面12上产生具有粗糙表面的微结构2，入射光线50射入微结构2的表面即产生散射的反射光线51或折射光线52。当散射光线51入射导光板1的出光面11的入射角度小于临界角时，则射出导光板1的出光面11；若入射角度大于临界角度，则所射光线51作全反射射回导光板1内并继续传递。
图2系解释图3a的坐标，图3a为从习知导光板1的出光面11的出光强度雷达图。横坐标表示水平角度(Harizontal angle，HA)，角度的移动从出光面11的法线方向13转向与灯源4垂直方向14；纵坐标表示垂直角度(Vertical angle，VA)，角度的移动从出光面11的法线方向13转向与灯源4平行方向15。图3a中，每个封闭曲线代表出光强度(intensity)值，其定义为单位立体角的光通量，此图有10条封闭曲线，代表10个等级的出光强度。由图3a可知，从习知导光板1出光的出光强度分布近似蓝勃逊分布(Lambertiandistribution)，亦即在图3a上产生圆形的封闭曲线，出光强度呈现余弦函数分布。将出光强度换算成辉度值，即辉度在各方向上均为等值。
请参阅图3b，系习知导光板1出光面11的出光强度立体图。此出光强度分布近似球状，亦即接近蓝勃逊分布，此图可观视出光强度在各角度或方向上的变化。
另，美国专利第6746129号与第6894740号揭露的微结构均为菱形锥体，且菱形锥体之前二相邻斜面面对光源，入射光在二相邻斜面连续反射而出光，其中第6746129号搭配点光源而将微结构布设于导光板，而第6894740号则搭配线形光源，该案并揭露在线光源的二端加设点光源的设计。
整体而言，菱形锥体构造较复杂，且实际上，四相邻斜面中，靠近光源的二相邻斜面的效果不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导光板的微结构，其可提升光线往导光板的出光面射出，以增进导光板的辉度。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种导光板的微结构，该导光板包括上面、侧面与底面，导光板侧面设有光源，并导光板的上面为出光面，出光面的相对面为底面；该微结构设于导光板的底面，且从导光板的底面向外突出的三角锥形状，该三角锥包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对并较靠近光源，而所述光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板出光面，并较远离光源。
该二光反射面相交的棱边与导光板底面的投影为其于导光板上的指向，而前述指向均与光源射出光线的方向平行。
该二光反射面相交的棱边与导光板底面的投影为其于导光板上的指向，而前述指向均非完全与光源射出光线的方向平行，但倾向与光源射出光线的方向平行。
该微结构于导光板上的排列方式可为规则排列或为随机数排列。
采用上述方案后，由于本发明导光板底面的微结构，其形状为从导光板底面向外突出的三角锥构造，其借光反射面将光线反弹至上方，可以有效提升光线往导光板的出光面射出，增加导光板的辉度，从而改变微结构的排列以增进导光板辉度的均匀度；且其构造简单而导光方向明确，易于事先仿真与设计布局，较易控制成本与品质。
附图说明
图1为习知导光板微结构的示意图；
图2习知导光板的出光面出光示意图(亦说明图3的坐标轴)；
图3a习知导光板的出光面出光强度雷达图；
图3b习知导光板的出光面出光强度立体图；
图4a为本发明实例的微结构应用于导光板的侧视图；
图4b为本发明实例的微结构应用于导光板的仰视图(兼本发明实例的微结构分布于导光板的第一实施例)；
图5a为本发明实例的微结构的俯视示意图；
图5b为本发明实例的微结构的仰视示意图；
图5c为本发明实例的微结构的上视示意图；
图5d为本发明实例的微结构的侧视示意图；
图6a为光线在本发明实例的微结构传递行为的立体示意图；
图6b为光线在本发明实例的微结构传递行为的上视示意图；
图6c为光线在本发明实例的微结构传递行为的侧视示意图；
图7为以角度β、θ为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度分布雷达图；
图8为以β＝50度、θ＝30度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图9为以β＝40度、θ＝10度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图10为以β＝60度、θ＝20度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图11为本发明的微结构分布于导光板的第二实施例图；
图12为本发明的微结构分布于导光板的第三实施例图；
图13为本发明的微结构分布于导光板的第四实施例图。
主要组件符号说明
1、1A、1B、1C、1D导光板  11、11A 出光面
12、12A  底面            13      出光面之法线方向
14       与灯源垂直方向  15      与灯源平行方向
2        微结构          3       反射片
4        线性光源        5       光线
50       入射光线        51      反射光线
52       折射光线        6       微结构
601      非光反射面      602、603光反射面
611、612 底边            613     棱边
β       光反射面与底边的夹角
θ       光反射面棱边与底面的夹角
7        指向
具体实施方式
本发明所述的导光板可用于液晶显示器的背光模块。其侧面设有光源，上面为出光面，出光面的相对面为底面。
请参阅图4a，为本发明实例的微结构6应用于导光板1A的示意图。导光板1A包含复数微结构6，设置在导光板1A的底面12A上，其形状为从导光板1A的底面12A向外突出的三角锥状构造，可有效提升光线，使光线射出导光板1A的出光面11A时，可增进导光板1A的辉度。
图4b则为本发明实例的微结构6分布于导光板1A的第一实施例图，该微结构6排列系规则排列，而所有微结构6的指向7完全与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1A，产生高均匀亮度的面型出光。
请参阅图5a～5d，其为本发明实例的微结构6的构造示意图，并分别为俯视图、仰视图、上视图与侧视图。该微结构6为三角锥状构造，包括一非光反射面601与二光反射面602、603，该非光反射面601垂直于导光板1A的底面12A，且其面对并较靠近光源4；该二光反射面602、603倾斜于导光板1A的底面12A，且面对导光板1A的出光面11A且较远离光源4。由于该光反射面602、603具有改变光线在导光板1A行进的能力，当光线进入到微结构6时，光反射面602、603将光线反射至上方，从而增加导光板1A的辉度。
请参阅图5c、5d，其中二光反射面602、603与导光板1A的底面12A相连的底边611、612所夹的角度为β，以及二光反射面602、603相连的棱边613与导光板1A的底面12A所夹的角度为θ，这两个角度β、θ可改变光反射面602、603的倾斜度，最影响光线射向上方的强度分布。
其中，二光反射面602、603相连的棱边613即微结构6的指向7(参见图4b)。
请参阅图6各图所示，此图系光线5射入微结构6的光线传递示意图。光线5射入光反射面602后，反射到另一光反射面603，由该光反射面603反射往上方射出。同理，光线5射入光反射面603后，再经光反射面602射至上方。角度θ影响光反射面602、603的上下方向(Z轴方向)倾斜，影响光线强度在HA上的变化；角度β影响光反射面602、603的左右方向(Y轴方向)倾斜，影响光线强度在VA上的变化。
请参阅图7，系以角度β、θ为参数，光线射入微结构6后的出光强度分布雷达图。本发明人以本发明实例作为设计的模型，找出最适当的角度β、θ，在导光板1A的出光面11A上得到高出光强度分布。设计参数中，角度β分别为30度、40度、50度、60度，角度θ分别为10度、20度、30度、40度，本发明人以ASAP光学软件仿真上述参数，得出角度β为50度、60度，角度θ为30度时有高出光强度分布，可参阅图8，光线集中往法线方向13上射出，亦即在法线方向13上(VA＝0度、HA＝0度)出光强度值最高。角度θ＝10度时，光线在VA＝60度处集中，可参阅图9。角度θ＝20度时，光线集中在VA＝60度，HA＝±30～40度一带，出光强度有分岔的分布产生，可参阅图10。由此可知，角度β、θ的改变影响到导光板1A出光面11A的出光强度分布。
至于本发明实例的微结构6于导光板1A的布列，则请参见图4b，系本发明实例的微结构6分布于导光板1A的第一实施例图，其排列为规则排列，且微结构6的指向7与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1A，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图11，为本发明实例的微结构6分布于导光板1B的第二实施例。该微结构6排列为规则排列，而所有微结构6的指向7并非完全与线性光源4发出的光线平行，但整体来讲，微结构6指向7有倾向平行光线。线性光源4发出的光线进入导光板1B，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图12，为本发明实例的微结构6分布于导光板1C的第三实施例。该微结构6排列为随机数排列，而微结构6的指向7与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1C，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图13，为本发明实例的微结构6分布于导光板1D的第四实施例。该微结构6排列为随机数排列，而所有微结构6的指向7并非完全与线性光源4发出的光线平行，但整体来讲，微结构6指向7有倾向平行光线。线性光源4发出的光线进入导光板1D，产生高均匀性亮度的面型光源。
除了上述四个实施例采用线性光源，如冷阴极管，作为光源外，也可用复数点状光源如发光二极管作为光源，其微结构排列及指向大致与前述的实施例相同。

Claims (5)

1、一种导光板的微结构，该导光板包括上面、侧面与底面，导光板侧面设有光源，并导光板的上面为出光面，出光面的相对面为底面，其特征在于：该微结构设于导光板的底面，且从导光板的底面向外突出的三角锥形状，该三角锥包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对并较靠近光源，而所述光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板出光面，并较远离光源。
2、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该二光反射面相交的棱边与导光板底面的投影为其于导光板上的指向，而前述指向均与光源射出光线的方向平行。
3、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该二光反射面相交的棱边与导光板底面的投影为其于导光板上的指向，而前述指向均非完全与光源射出光线的方向平行，但倾向与光源射出光线的方向平行。
4、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该微结构于导光板上的排列方式为规则排列。
5、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该微结构于导光板上的排列方式为随机数排列。
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