CN101424769A

CN101424769A - 导光板

Info

Publication number: CN101424769A
Application number: CNA2007101851025A
Authority: CN
Inventors: 叶志庭
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2027-10-29
Also published as: CN101424769B

Abstract

本发明为一种导光板，该导光板包含一入光面、一出光面、一光反射面、及复数入光结构。入光面邻近点光源以接收点光源发出的光线，且于导光板内部行进的光线经由出光面导出。光反射面位于出光面对侧以将由入光面进入导光板的光线导向出光面。导光板具有一有效出光区及介于有效出光区及点光源间的一过渡区，复数入光结构分布于导光板的过渡区，且沿实质同一方向排列的每两相邻入光结构具有相异的尺寸。

Description

导光板

技术领域

本发明是关于一种具有良好扩光效果的入光结构的导光板。

背景技术

一般线光源例如冷阴极灯管(cold cathode fluorescent lamp；CCFL)由于体积较大，较不适用于小体积的手持式电子装置。因此，例如移动电话的手持式电子装置，通常使用点光源作为其液晶显示器背光模组的侧光源。图1为显示一已知背光模组100的示意简图，如图1所示，例如发光二极管104(light-emitting diode；LED)的点光源邻接导光板102的一入光侧面102a，且导光板102的底面102c形成有V型沟槽106所构成的棱镜结构。于此一已知设计中，由于点光源的发光角度与能量关系依循朗伯放射定律(Lambert’s emission law)，当采用发光二极管104作为液晶显示器背光模组的侧光源，并搭配棱镜片(未图标)将光线导正至导光板102出光面102b法线方向附近后，如图2所示，在邻近入光侧面102a的局部区域容易出现对比强烈的亮带110及暗带112分布，而明显降低导光板102的辉度分布均匀性。

因此，于已知技术中，一种入光结构设计被提出以改善上述问题，例如图3所示于入光面122上排列多个尺寸相同的三角柱结构物而构成一V入子结构120，或如图4所示于入光面132上排列多个尺寸相同的圆柱结构物而构成一R入子结构130，以提供光扩散效果以改善导光板入光处的亮/暗带差异问题，同时提高点光源的入光效率。然而，已知V入子结构120或R入子结构130的扩光能力有限，即使设置这些入光结构，导光板上分布对比强烈的亮/暗带区域面积仍相当大，使整体辉度分布均匀性仍不佳且无法进一步提高导光板有效出光区的面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好扩光效果的入光结构的导光板，该导光板具有良好的辉度分布均匀性且能提供较大面积的有效出光区域。

本发明的一种用以接收来自至少一点光源发出的光线并将其导出的导光板，包含一入光面、一出光面、一光反射面、及复数入光结构。入光面邻近点光源以接收点光源发出的光线，且于导光板内部行进的光线是经由出光面导出。光反射面位于出光面对侧以将由入光面进入导光板的光线导向出光面。导光板具有一有效出光区及介于有效出光区及点光源间的一过渡区，复数入光结构分布于导光板的过渡区，且沿实质同一方向排列的每两相邻入光结构具有相异的尺寸。

每两相邻入光结构中具较大尺寸的入光结构沿平行出光面方向切割形成的第一截面面积、与具较小尺寸的入光结构沿平行出光面方向切割形成的第二截面面积两者的比值为大于或等于1.2且小于或等于35，且第一及第二截面为曲面(curved surface)或多边形面(polygonal surface)。

依据本发明的另一实施方式，一种用以接收来自至少一点光源发出的光线并将其导出的导光板，包含一入光面、一出光面、一光反射面、复数第一入光结构、及复数第二入光结构，且导光板具有一有效出光区及介于有效出光区及点光源间的一过渡区。入光面邻近点光源以接收点光源发出的光线，且于导光板内部行进的光线是经由出光面导出。光反射面位于出光面对侧以将由入光面进入导光板的光线导向出光面。复数第一入光结构形成于入光面上且沿实质同一方向排列的每两相邻第一入光结构具有相异的尺寸。复数第二入光结构形成于过渡区内除入光面外的区域，且沿实质同一方向排列的每两相邻第二入光结构具有相异的尺寸。

由此设计，两不同尺寸的相邻入光结构可明显改变入射光偏折后的行进路径而提升光扩散效果，因入光结构可提供良好的光扩散效果，故可将点光源至有效出光区的距离缩短但仍能维持良好的辉度分布均匀性，获得扩大导光板上的有效出光区面积的效果。并且，因不同尺寸的入光结构同时分布于入光面上、及于过渡区内除入光面外的区域，可进一步提高光扩散效果。

附图说明

图1为显示一已知背光模组的示意图。

图2为显示一已知导光板亮/暗带分布的示意简图。

图3为显示一已知入光结构的示意图。

图4为显示另一已知入光结构的示意图。

图5为一示意图，显示本发明导光板设计的一实施例。

图6为一示意图，显示本发明导光板设计的另一实施例。

图7A及图7B为本发明入光结构相较已知入子结构具较佳光扩散能力的说明图。

图8A至图9B为显示于点光源至导光板有效出光区的距离为4.65mm时，利用不同入光结构而得的光能量模拟分布图。

图10A至图10D为显示本发明入光结构截面外型设计例的示意图。

图11为显示本发明入光结构另一实施例的示意图。

图12为显示本发明入光结构另一实施例的示意图。

图13为显示本发明入光结构另一实施例的示意图。

图14为显示本发明入光结构另一实施例的示意图。

图15为显示本发明入光结构另一实施例的示意图。

图16为本发明的入光结构与已知入光结构的出光特性比较图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，于以下配合参考附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图5为一示意图，显示本发明导光板设计的一实施例。如图5所示，导光板12是用以接收至少一点光源发出的光线(图标为两个发光二极管14)并将其导出。导光板12邻近发光二极管14的侧面形成为一入光面12a，与入光面12a形成一夹角的顶面形成为一出光面12b，且位于出光面12b对侧的底面形成为一光反射面12c。光反射面12c整个表面上分布有V型沟槽20所构成的多个棱镜结构，且各个V型沟槽20的长轴方向相互平行。发光二极管14发出的光线经由入光面12a进入导光板12内部后，光反射面12c再将于导光板12内部行进的光线导向出光面12b，最后光线经由出光面12b离开导光板12。

依本实施例的设计，入光面12a形成有两种不同尺寸的椭圆入光结构16、18，两种不同尺寸的椭圆入光结构16、18以长轴方向彼此平行方式于入光面12a上交替排列，且其分布区域至少涵盖各个发光二极管14于入光面12a上的概略投影区域。椭圆入光结构16、18遭遇入射光的正面为部份椭圆柱面16a、18a，且椭圆入光结构16、18的顶面16b、18b具有部份椭圆外形。依本实施例的设计，于每两相邻入光结构中具较大尺寸的椭圆入光结构16的顶面16b面积、与具较小尺寸的椭圆入光结构18的顶面18b面积两者的比值以设为大于或等于1.2且小于或等于35较佳。

图6为一示意图，显示本发明导光板设计的另一实施例。如图6所示，两种不同尺寸的入光结构于入光面12a上交替排列，其中具较大尺寸的入光结构为椭圆入光结构26且具较小尺寸的入光结构为一V型入光结构28。椭圆入光结构26遭遇入射光的正面为部份椭圆柱面26a且其顶面26b为一部份椭圆面，V型入光结构28遭遇入射光的正面为角柱側面28a且其顶面28b为一梯形面。依本实施例的设计，于每两相邻入光结构中，具较大尺寸的椭圆入光结构顶面26b面积、与具较小尺寸的V型入光结构顶面28b面积两者的比值以设为大于或等于1.2且小于或等于35较佳。

图7A及7B为示意图，说明两相邻入光结构设为不同尺寸所带来的光扩散提升效果。如图7A的右侧所示，路径M1、M2(虚线)为假设入射光I1、I2遭遇与左侧相同尺寸的入光结构弧面16a偏折后的行进路径，路径N1、N2(实线)为实际上入射光I1、I2遭遇较小尺寸的入光结构弧面18a偏折后的行进路径。由比较路径M1、M2与路径N1、N2两者可明确看出，两不同尺寸的相邻入光结构明显改变入射光偏折后的行进路径而提升光扩散效果。另外，如图7B所示，入射光I1、I2遭遇不同尺寸的梯形面28a及弧面26a同样可改变偏折后的行进路径而提升光扩散效果。

请再参考图5，于点光源作为侧光源的环境下，导光板12可区分为一有效出光区EA及一过渡区TA，过渡区TA邻近点光源位置而具有对比强烈的亮/暗带分布，无法由改变网点的大小及疏密补救而成为一留白区。于有效出光区EA中，因光线已扩散较为均匀，故可叠合一液晶显示面板的有效显示区(AA区)作为提供面光源的实际作用区域。以1.8时标准背光模组使用的已知R入子结构为例，当发光二极管至有效出光区EA距离为4.65mm时，导光板前端亮/暗带辉度差异值为192.61 cd/m²，该值可视为可接受的临界值，若导光板前端的亮/暗带辉度差异值大于该临界值192.61 cd/m²时，即为不佳的辉度均匀性。再者，若缩短点光源至有效出光区EA的距离，会增大导光板前端的亮/暗带辉度差异值。因此，由交替设置两种不同尺寸的入光结构所提供的良好光扩散效果，可将点光源至有效出光区EA的距离缩短，且仍能维持良好的辉度均匀性(亮/暗带辉度差异值仍小于临界值)，获得增加导光板上的有效出光区EA面积的效果。

图8A至图9B为显示于点光源至导光板有效出光区的距离为4.65mm时，利用不同入光结构而得的光能量模拟分布图。图8A显示利用已知同一尺寸的R入子结构而得的模拟结果，图8B显示利用交替设置不同尺寸的弧形入光结构而得的模拟结果。比较图8A及图8B可知，图8B的波峰呈平坦的梯形而图8A的波峰呈尖锐的三角形，且图8B波峰至波谷间的辉度差距明显小于图8A，可看出具两种相异尺寸的弧形入光结构16较已知同一尺寸的R入子结构有较佳的扩光能力。图9A显示利用已知同一尺寸的R入子结构而得的模拟结果，图9B显示利用交替设置不同尺寸的弧形入光结构及V型入光结构而得的模拟结果。比较图9A及图9B可知，图9B波峰至波谷间的辉度差距明显小于图9A，可看出具两种相异尺寸的弧形入光结构及V型入光结构较已知同一尺寸的R入子结构有较佳的扩光能力。因此，交替设置不同尺寸的入光结构可有效提高光扩散效果使过渡区TA的面积缩小，换言之可获得大幅增加导光板有效出光区EA面积的效果。

再者，仅需将沿实质同一方向排列的每两相邻入光结构设为相异的尺寸即可获得良好的光扩散效果，入光结构的截面外形并不限定为前述实施例的部分弧面及梯形面。于一实施例中，两相邻入光结构中具较大尺寸的入光结构沿平行出光面12b方向切割的截面可为一曲面(curved surface)，具较小尺寸的入光结构沿平行出光面12b方向切割的截面可为一多边形面(polygonal surface)，例如半圆形面搭配三角形面(如图10A)或弓形面搭配梯形面(如图10B)等等。于另一实施例中，两不同尺寸的相邻入光结构的截面可均为一曲面，例如大半圆形面搭配小半圆形面(如图10C)或曲率非固定的弧面搭配弓形面(如图10D)等等。另外，若截面为部分正圆面、部分椭圆面、或弓形面时，曲率半径范围为1μm至2000μm较佳；当截面为三角形面或梯形面时，三角形面邻近点光源的顶角α(如图10A)、及梯形面两侧边朝点光源延伸的夹角β(如图10B)的角度范围为2度至150度较佳。

于一实施例中，如图11所示，具不同尺寸的入光结构可为形成于入光面12a上且朝导光板12内部凹入的凹槽结构24，而不限定为图5或图6所示突出于导光板平面外的凸块结构。再者，入光结构并不限定于形成于入光面12a上，例如也可如图12所示，于过渡区TA内形成复数不同尺寸的凹槽结构24作为入光结构，且对应各个发光二极管14位置排列呈至少一横列。另外，也可如图13所示，入光结构同时形成于入光面12a上及除入光面12a外的过渡区域TA内，以进一步提高光扩散效果，且形成于入光面12a上、或除入光面12a外的过渡区域TA内的入光结构截面外形并不限定。

图14为显示本发明另一实施例的示意图。如图14所示，于采用单颗发光二极管14作为侧光源环境下，发光二极管14可置于邻近导光板12的一角部处，且导光板12的角部形成一截面以作为入光面12a且交替分布两种不同尺寸的椭圆入光结构16、18。再者，于采用单颗发光二极管14作为侧光源环境下，入光面12a邻接的导光板侧面32可如图14所示为一平面或如图15所示为一曲面，且如图15所示，两相邻不同尺寸的入光结构同样可同时形成于入光面12a上及除入光面12a外的过渡区域内。

图16列出发明人实际模拟本发明与已知入光结构出光特性而得的数值。于相同条件下，点光源发出的入射光经由交替排列不同尺寸的弧形入光结构16(如图5的实施例)扩光后，当点光源至有效出光区直线距离缩减至3.5mm时，导光板前端的亮/暗带辉度差异值为185.3 cd/m²，此值在临界范围内，且总光辐射通量为0.103W，平均辉度为72.83 cd/m²。因此，该实施例相较已知R入子结构可缩短点光源至有效出光区的直线距离(缩减24.73％)而增加有效出光区面积(增加3.15％)。另一方面，点光源发出的入射光经由交替排列不同尺寸的弧形入光结构及V型入光结构(如图6的实施例)扩光后，当点光源至有效出光区直线距离缩减至3mm时，导光板前端的亮/暗带辉度差异值为192.15 cd/m²，此值在临界范围内，且总光辐射通量为0.1W，平均辉度为69.05 cd/m²。因此，该实施例相较已知R入子结构可缩短点光源至有效出光区的直线距离(缩减35.48％)而增加有效出光区面积(增加4.52％)。

虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。例如于导光板反射面上并不限定形成V型沟槽所构成的棱镜结构，也可形成如弧形结构物等任一种导光微结构，仅需能获得将导光板内部行进的光线导出的效果即可。

Claims

1.一种导光板，用以接收来自至少一点光源发出的光线并将其导出，该导光板具有一有效出光区及介于该有效出光区及该点光源间的一过渡区，其特征在于该导光板包含：

一入光面，邻近该点光源以接收该点光源发出的光线；

与该入光面形成一夹角的一出光面，于该导光板内部行进的光线是经由该出光面导出；

一光反射面，该光反射面位于该出光面的对侧，以将由该入光面进入该导光板的光线导向该出光面；

复数入光结构，分布于该导光板的该过渡区，且沿同一方向排列的每两相邻入光结构具有相异的尺寸。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些入光结构分布于各个点光源于该入光面上的投影区域、或该过渡区内除该入光面外的区域。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些入光结构包含形成于该入光面上的复数第一入光结构、及形成于该过渡区内除该入光面外的区域的复数第二入光结构。

4.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：该些入光结构为突出于该导光板平面外的凸块结构。

5.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：该些入光结构为朝该导光板内部凹入的凹槽结构。

6.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：该些入光结构的长轴方向彼此平行。

7.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：该有效出光区与一显示面板的有效显示区叠合，且该光反射面上形成有复数导光微结构。

8.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：与该入光面邻接的至少一导光板侧面为曲面。

9.如权利要求1、2或3所述的导光板，其特征在于：于每两相邻该些入光结构中，具较大尺寸的该入光结构沿平行该出光面方向切割形成第一截面面积，具较小尺寸的该入光结构沿平行该出光面方向切割形成第二截面面积，所述第一截面面积与所述第二截面面积两者的比值为大于或等于1.2且小于或等于35。

10.如权利要求9所述的导光板，其特征在于：该第一及该第二截面为曲面或多边形面。

11.如权利要求9所述的导光板，其特征在于：该第一截面为部分椭圆面、部分正圆面、或弓型面，且该些部分椭圆面、部分正圆面、及弓型面的曲率半径范围为1μm至2000μm。

12.如权利要求9所述的导光板，其特征在于：该第二截面为梯型面或三角形面，且该梯形面两侧边朝该点光源延伸的夹角、及该三角形面邻近该点光源的顶角的角度范围均为2度至150度。

13.一种导光板，用以接收来自至少一点光源发出的光线并将其导出，该导光板具有一有效出光区及介于该有效出光区及该点光源间的一过渡区，其特征在于该导光板包含：

一入光面，邻近该点光源以接收该点光源发出的光线；

一光反射面，该光反射面位于该出光面的对侧以将由该入光面进入该导光板的光线导向该出光面；

复数入光结构，分布于该导光板的该过渡区，且沿同一方向排列的该些入光结构具有至少两种相异尺寸，且其中具最大尺寸的至少一入光结构沿平行该出光面方向切割形成第一截面面积，具最小尺寸的至少一入光结构沿平行该出光面方向切割形成第二截面面积，所述第一截面面积与所述第二截面面积两者的比值为大于或等于1.2且小于或等于35。