CN101424387B - 导光板 - Google Patents

Abstract

一种导光板，用以导引一光源的光线，其包含透光层与多个微沟槽。透光层具有入光面、第一平面与第二平面，其中光源设置于入光面的一侧，且第一平面相连于入光面，且相对于第二平面。微沟槽设置于第一平面，各微沟槽分别沿一延伸方向延伸，其中各微沟槽的边缘至延伸方向的垂直距离，沿延伸方向呈一第一正弦波形，且各微沟槽的底部深度变化沿延伸方向呈一第二正弦波形。连续变化的微沟槽用以折射光源的光线，使光线均匀地由第一平面离开，同时避免缺陷或是粉尘形成瑕疵。因此，本发明的导光板不需要高加工精度即可制作，从而降低加工成本并提升加工合格率。

Description

导光板

技术领域

本发明涉及应用于背光模块的导光板，特别涉及一种可提升合格率并降低生产成本的导光板。

背景技术

液晶面板需要光线穿透液晶层，人眼才能观察到液晶层变化。现有的液晶面板采用背光模块由液晶层背侧投射光线，背光模块提供的光线必须均匀地穿透液晶层，且投射至液晶层的光线必须具备均一的辉度。然而，光源型态为管状光源，例如冷阴极管，管状光源发出的光线并无法均匀地且亮度均一地投射在一平面上。因此背光模块的光学结构，必须能使得光线均匀地且辉度均一地穿透液晶层。

背光模块依据光源设置位置，分类为两种形式：直下式背光模块及侧射式背光模块。其中侧射式背光模块由光源自导光板的侧向边缘投射光线进入导光板。进入导光板的光线在导光板内部发生反射或是折射穿透导光板的两个侧面。其中，折射穿透导光板底面的光线，会被反射片或反射层反射而再度进入导光板中。最后，绝大部分光线都会朝向导光板顶面离开。

为了使光线集中由导光板正向离开，以提升辉度，并使辉度均匀分布，导光板的顶面设置折射结构，以产生集光效果，并使光线均匀地通过导光板的顶面。折射结构通常为V型截面的微沟槽，并透过微沟槽型态的变化和微沟槽深度变化以改善光线分布效果，由此解决导光板出光面因与光源距离不同出现明暗不一致的问题。

透过微雕刻等加工技术于透光基材上形成微沟槽，所述微沟槽于透光基材表面呈现规则变化，以折射光线而改变光线行进方向。每一微沟槽负责一特定区域的光线折射，因此微沟槽表面必须相当平滑，以产生正确光线折射效果。若加工过程中，微沟槽的表面出现缺陷或是有粉尘沾黏，这些缺陷都很容易被观察出来。前述问题造成了导光板合格率不佳，而加工耗时费成本的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种导光板，其可避免缺陷或是有粉尘产生瑕疵，同时提升加工合格率及降低生产成本。

为了达成上述目的，本发明提出一种导光板，用以导引一光源的光线，其包含透光层与多个微沟槽。透光层具有入光面、第一平面与第二平面，其中光源设置于入光面的一侧，且第一平面相连于该入光面，且相对于第二平面。微沟槽设置于第一平面，各微沟槽分别沿一延伸方向延伸，其中各微沟槽的边缘至延伸方向的垂直距离，沿延伸方向呈一第一正弦波形，且各微沟槽的底部深度变化沿延伸方向呈一第二正弦波形。

其中该第一正弦波形的函数为：

$y_2\left(x\right)=\frac{a}{2}\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+\frac{b}{2}$

该第二正弦波形的函数为：

$z_2\left(x\right)=c\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+d$

其中，a为第一正弦波形的振幅；

c为第二正弦波形的振幅；

n为各所述微沟槽的宽度及深度变化周期；

P为初始相位；

b为一常数，为第一正弦波形的中间值；及

d为一常数，为第二正弦波形的中间值。

连续变化的微沟槽用以折射光源的光线，使光线均匀地由第一平面离开，同时避免缺陷或是粉尘形成瑕疵。

本发明的功效在于，深度及宽度持续变化的微沟槽恰好可遮掩缺陷或粉尘所造成的导光瑕疵。因此，本发明的导光板不需要高加工精度即可制作，从而降低加工成本并提升加工合格率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中导光板的立体图。

图2为本发明第一实施例中导光板的俯视图。

图3为图2中沿线B-B的剖面图。

图4为图2中沿线A-A的剖面图。

图5为本发明第一实施例中不同比例的导光板的立体图。

图6为本发明第二实施例中导光板的立体图。

图7为本发明第二实施例中导光板的俯视图。

图8为图7中沿线D-D的剖面图。

图9为图7中沿线C-C的剖面图。

图10为本发明第三实施例中导光板的立体图。

图11为本发明第三实施例中导光板的俯视图。

图12为图11中沿线F-F的剖面图。

图13为图11中沿线E-E的剖面图。

其中，附图标记说明如下：

100导光板    110透光层

111第一平面  112第二平面

113入光面    120微沟槽

130间隔平面  200导光板

210透光层    211第一平面

213入光面    220微沟槽

300导光板    310透光层

311第一平面  313入光面

320微沟槽    900光源

具体实施方式

请参阅图1与图2所示，本发明第一实施例所揭露的一种导光板100，用以导引一光源的光线，改变光线方向，并使光线均匀地通过一液晶面板。导光板100包含一透光层110及形成于透光层110上的多个微沟槽120。

再参阅图1、图2、图3与图4所示，透光层110具有一入光面113、一第一平面111与一第二平面112，第一平面111与第二平面112分别相连于入光面113的相对两个侧边，且第一平面111相对于第二平面112。其中，光源900设置于入光面113的一侧，使光线通过入光面进入透光层110中。光线以光源900为中心均匀地向各方向投射，其中光线的部分朝向第一平面111投射，其余部分朝向第二平面112投射。第二平面112上还可设置一反光层或反光板以反射光线，使投射于第二平面112的光线朝向第一平面111行进。

多个微沟槽120并列地设置于第一平面111，各微沟槽120分别沿一延伸方向x延伸，其中延伸方向x为远离于入光面111的方向。微沟槽120顶部的宽度，呈现弦波函数变化，亦即各微沟槽120的边缘至延伸方向的垂直距离，沿该延伸方向x呈一第一正弦波形Y，使各微沟槽120的边缘型态呈现周期性的波浪型变化。此外，各微沟槽120的底部深度，也呈现弦波函数变化，亦即各微沟槽120的底部深度，沿该延伸方向x呈一第二正弦波形Z，使各微沟槽120的底部深度型态呈现周期性的波浪型变化。

其中第一正弦波形的函数为：

$Y=y_1\left(x\right)=\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P);$

其可依据实际应用上的需求，调整微沟槽的相对位置与绝对位置，则第一正弦波形的函数修正为：

$Y=y_2\left(x\right)=\frac{a}{2}\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+\frac{b}{2}$

其中，a值为第一正弦波形的振幅，n为微沟槽120的宽度及深度变化周期，n值介于3至500微米之间，亦即沿着延伸方向x行进距离n后，微沟槽的宽度完成一次周期变化(呈现一个完整的弦波波形)。P为初始相位，各微沟槽120的边缘所对应的第一正弦函数Y为相同相位，因此它们的P值相同。而相邻两个微沟槽120的边缘所对应的第一正弦函数为不同相位，形成交错的波形，因此它们的P值具备一相位差，此一相位差以π/2为最佳。b为一常数，为第一正弦波形的中间值。

微沟槽120的宽度变化范围介于3至500微米之间，亦即微沟槽120的宽度至少为3微米，最大不超过500微米。微沟槽的宽度为两倍的第一正弦波形的振幅，是以微沟槽的宽度可表示为：

$W=w_1\left(x\right)=\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)$

其也可依据实际应用上的需求，配合位置Y调整微沟槽的相对宽度与绝对宽度，则宽度正弦波形的函数修正为：

$W=w_2\left(x\right)=c\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+b$

其中，b值为3微米(Sin(x/2nπ+P)＝0时有最小宽度)，而c值则小于497微米(Sin(x/2nπ)＝1时有最大宽度)。

其次，深度正弦波形的函数为：

$Z=z_1\left(x\right)=\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)$

也可依据实际应用上的需求，配合宽度W调整微沟槽的相对深度与绝对深度，则深度正弦波形的函数修正为：

$Z=z_2\left(x\right)=c\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+d$

其中，n为微沟槽120的宽度及深度变化周期，n值介于3至500微米之间，亦即沿着延伸方向x行进距离n后，微沟槽的深度完成一次周期变化(呈现一个完整的弦波波形)。相邻两个所述微沟槽120的底部深度所对应的第二正弦函数z(x)为不同相位，形成交错的波形，因此它们的P值具备一相位差，此一相位差以π/2为最佳。

前述的各微沟槽120深度的波峰介于1至50微米之间，亦即微沟槽深度最小处为1至50微米。c值为第二正弦波形的振幅，且微沟槽120的深度变化范围介于3至500微米之间，亦即第二正弦波形的振幅c介于3至500微米。d值为一常数，为第二正弦波形的中间值。

深度及宽度持续变化的微沟槽120，产生不规则的光线折射及导引效果，使得离开第一平面111的光线行进方向密集地交错。当微沟槽120或第一平面111上出现加工缺陷或粉尘时，相邻区域所折射的光线恰可遮掩所造成的导光瑕疵。因此，本发明的导光板100不需要高加工精度即可制作，从而降低加工成本并提升加工合格率。

如前所述，深度及宽度持续变化的微沟槽120，使得离开第一平面111的光线行进方向密集地交错，因此第一平面111上就不需要密布微沟槽120。亦即，导光板100还可包含多间隔平面130，位于相邻的两个微沟槽120间，亦即第一平面111并非完全为微沟槽120所构成，也包含了相邻微沟槽120之间的间隔平面130，间隔平面130为第一平面上没有经过微雕刻等加工程序的部分。间隔平面130的存在代表可减少微沟槽120的数目，降低微雕刻微沟槽120所需要的工时。前述的各间隔平面130的宽度范围介于3至500微米之间，以维持微沟槽120所占有区域具备适当的比例，其中微沟槽120与间隔平面130于第一平面的投影面积比例范围介于1/20至20为最佳。

参阅图5所示，n为微沟槽120的宽度变化周期，n值介于3至500微米之间，n值可于调整范围内变化，改变宽度及深度使微沟槽120呈现不同长宽比例，图5所示的导光板100为调整n值后，微沟槽的型态变化。

请参阅图6、图7、图8与图9所示，其为本发明第二实施例所揭露的一种导光板200，包含一透光层210及形成于透光层上的多个微沟槽220。于第一实施例中，微沟槽120的宽度及深度，于固定范围内呈现正弦波形变化，而于第二实施例中，微沟槽220的宽度及深度沿着延伸方向X呈现递增变化，亦即第一正弦波形y(x)的波峰(振幅)沿延伸方向递增。第二正弦波形z(x)的波峰或波谷沿延伸方向递增，亦即各微沟槽220深度的波峰或波谷随与光源900的距离递增。因此，于第二实施例中，第一正弦波形y(x)修正为：

微沟槽120宽度修正为：

其中，a值修正为一随x递增的函数a(x)，使得微沟槽220的宽度沿着延伸方向X呈现递增。

同样地，第二正弦波形Z修正为：

其中，c值修正为一随x递增的函数c(x)，使得微沟槽220的宽度沿着延伸方向X呈现递增。

微沟槽220的宽度及深度沿着延伸方向X呈现递增变化，使得第一平面211上越远离入光面213及光源900，微沟槽于第一平面211上所占的比例相对越高，提升光线入射至微沟槽220而被折射的比例。

于实际应用时，光源900设置于入光面213的一侧，使光线自入光面213投射进入透光层210。第一平面211上接近入光面213处，其光线强度相对较高，而远离入光面213处，光线强度相对较低。微沟槽220于第一平面211所占的比例随着与入光面213的距离递增，使得光线于接近入光面213处通过微沟槽220被折射的比例相对较低，而远离入光面213处通过微沟槽220被折射的比例相对较高，由此调整光线由第一平面211离开的强度，使第一平面211所呈现的亮度更为均匀。

参阅图10至图13所示，其为本发明第三实施例所揭露的一种导光板300，包含一透光层310及多个微沟槽320。于第一实施例及第二实施例中，微沟槽120，220连续地沿其所对应的延伸方向x设置。于第三实施例中，微沟槽320的至少一部分间断地沿其所对应的延伸方向x设置，且各微沟槽320的宽度及深度沿着延伸方向x呈现递增变化。于延伸方向x上，微沟槽320接近入光面313的部分，微沟槽320不连续的区段较长，微沟槽320远离入光面313的部分，不连续的区段较短，甚至变化为连续设置。微沟槽320不连续区段的变化，改变微沟槽320于第一平面311上所占的比例，也就是说，越远离入光面313，微沟槽320于第一平面311上所占的比例就越高，提升光线被微沟槽320折射的比例；越接近入光面313，微沟槽320不连续区段越多，使微沟槽320于第一平面311上所占的比例越低。光源900发出的光线于接近入光面313处通过微沟槽320被折射的比例相对较低，而远离入光面313处通过微沟槽320被折射的比例相对较高，由此调整光线由第一平面311离开的强度，使第一平面所呈现的亮度更为均匀。不连续的微沟槽320，降低微雕刻微沟槽320所需要的工时。

Claims (18)

1.一种导光板，用以导引一光源的光线，该导光板包含：

一透光层，具有一入光面、一第一平面与一第二平面，其中该光源设置于该入光面的一侧，且该第一平面相连于该入光面，且相对于该第二平面；及

多个微沟槽，设置于该第一平面，各所述微沟槽分别沿一延伸方向延伸，其中各所述微沟槽的边缘至该延伸方向的垂直距离，沿该延伸方向呈一第一正弦波形，且各所述微沟槽的底部深度变化沿该延伸方向呈一第二正弦波形，

其中该第一正弦波形的函数为：

$y_2\left(x\right)=\frac{a}{2}\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+\frac{b}{2}$

该第二正弦波形的函数为：

$z_2\left(x\right)=c\sin (\frac{x}{2\mathrm{n\π}}+P)+d$

其中，a为第一正弦波形的振幅；

c为第二正弦波形的振幅；

n为各所述微沟槽的宽度及深度变化周期；

P为初始相位；

b为一常数，为第一正弦波形的中间值；及

d为一常数，为第二正弦波形的中间值。

2.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的深度的波峰介于1至50微米之间。

3.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的宽度及深度变化周期介于3至500微米之间。

4.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的宽度范围介于3至500微米之间。

5.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的深度范围介于3至500微米之间。

6.如权利要求1所述的导光板，其中至少一所述微沟槽连续地沿该微沟槽所对应的延伸方向设置。

7.如权利要求1所述的导光板，其中至少一所述微沟槽间断地沿该微沟槽所对应的延伸方向设置。

8.如权利要求1所述的导光板，其中该导光板还包含至少一间隔平面，该间隔平面位于相邻的两个所述微沟槽之间。

9.如权利要求8所述的导光板，其中各所述间隔平面的宽度范围介于3至500微米之间。

10.如权利要求8所述的导光板，其中所述微沟槽及所述间隔平面于该第一平面的投影面积比例范围介于1/20至20。

11.如权利要求1所述的导光板，其中该延伸方向为远离于该入光面的方向。

12.如权利要求11所述的导光板，其中各所述微沟槽的深度的波峰随着与该光源的距离的增加而递增。

13.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的边缘所对应的第一正弦函数为相同相位。

14.如权利要求1所述的导光板，其中相邻两个所述微沟槽的边缘所对应的第一正弦函数为不同相位。

15.如权利要求1所述的导光板，其中相邻两个所述微沟槽的底部深度所对应的第二正弦函数为不同相位。

16.如权利要求1所述的导光板，其中该第一正弦波形的波峰沿该延伸方向递增，且该第二正弦波形的波谷沿该延伸方向递增。

17.如权利要求1所述的导光板，其中各所述微沟槽的至少一部分间断地沿该微沟槽所对应的该延伸方向设置。

18.如权利要求17所述的导光板，其中，于该延伸方向上，各所述微沟槽接近该入光面的不连续的区段长度，大于远离该入光面的不连续的区段长度。

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