CN103487867A - 导光板及应用其的背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种导光板，包括多个导引结构(guiding structure)分布于导光板的底表面，且沿着导光板的一入光面的方向延伸，导引结构为倒梯形，并具有一底部、一开口部及分别连接该底部与该开口部的一第一斜面和一第二斜面，其中，这些导引结构的底部是外凸于导光板的底表面，或是在两相邻导引结构之间具有一图案结构，这些图案结构是内凹于底表面。一种背光模块包括如上述的导光板及设置于导光板侧边的至少一光源。

Description

导光板及应用其的背光模块

技术领域

本发明是有关于一种导光板及应用其的背光模块，且特别是有关于一种可控制出光方向和提升其发光效率的侧入式导光板设计，及应用此导光板设计的背光模块。

背景技术

目前市面上最常见且技术发展也十分成熟的显示器产品是液晶显示器，作为主要组成的液晶面板具备省电、轻薄等优点，但是由于液晶面板本身非自发光，故必须搭配具有均匀面光源的背光模块来作为辅助显示。背光模块依光源入射位置可分为直下式与侧入式两大类。直下式背光模块是将光源设置于液晶面板正下方，侧入式背光模块则是将光源设置于导光板侧边。

图1A为一种具有侧入式背光模块的液晶显示器的示意图。目前液晶显示器1主要由一液晶面板11和设置于液晶面板11下方的背光模块13组成。液晶面板11(上下各贴附偏光板)包括上基板112、下基板114和夹置于两者之间的一液晶层113。背光模块13包括一导光板(light guide plate，LGP)131、设置于导光板131侧边的光源(如设置有多个LED点光源的一灯条或是CCFL)132、设置于导光板131上方的若干层光学膜片135，和设置于导光板131下方的一反射片137。导光板131目的是将侧向进入导光板131的光线朝液晶面板11的方向导出，而光学膜片135主要目的就是将点光源或线光源在导入液晶面板方向之前可以成为面光源，并且追求整体的均匀性发光。一般平面显示器用的背光模块所使用的增亮膜片(如光学膜片135)，最常被使用的架构例如是扩散片(diffuser sheet)135a、棱镜增亮膜(prism sheet)135b和反射式增亮偏光膜(dualbrightness enhancement film，DBEF)135c。其它可使用的增亮膜片还有诸如微透镜增亮膜(micro-lens)或柱状镜膜(lenticular lens film)等类似具备集光或是均光功能的增亮膜片，在光学上的考量会有不同的组合及数量搭配。

另外，如图1B的一种已知导光板进行导光的示意图所示，目前既有导光板131产品的导光方式主要是利用印刷网点图案1312，将撞击到印刷网点图案1312的光线打散的方式来改变导光板131中光线行进的方向，此种方式对于光线方向的控制能力有限。

既有的侧入式背光模块设计方式多数是采用反复的散光、循环光等方式来调整出光角度，让光线可以导引到应用所需的角度与方向。然而，在多次的光学折射、反射的循环过程中虽然可以将光线引导到LCD需求正视的角度，但是也会造成光能量不断的被损耗。常用的BEF只有不到40％的光线可正常出光，而有超过50%不符合希望出光角度的光线会被反射后再循环。使用BEF而循环超过50%的光线、或是以印刷网点图案散光、或是扩散片透过散射来拉抬光线角度等方式，都是造成光能量损耗的主因。因此，尽可能减少所述因子的次数是提高光学效能的机会。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明系提供一种导光板及应用其的背光模块，利用具有导引结构的侧入式导光板设计，达到控制出光方向和提升其发光效率。应用本发明的导光板可减少增亮膜材的数量，甚至无需使用增亮膜材。

根据本发明，提出一种导光板，包括多个导引结构(guiding structure)分布于导光板的底表面，且沿着导光板的一入光面的方向延伸，导引结构为倒梯形，并具有一底部、一开口部及分别连接该底部与该开口部的一第一斜面和一第二斜面，其中，这些导引结构的底部是外凸于导光板的底表面，或是在两相邻导引结构之间具有一图案结构，这些图案结构是内凹于底表面。

根据本发明，提出一种背光模块，包括如上述的导光板及设置于导光板侧边的至少一光源。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为一种具侧入式背光模块的液晶显示器的示意图。

图1B为一种已知导光板进行导光的示意图。

图2A为实施例的背光模块的一种导光板与光源的示意图。

图2B为实施例的背光模块的另一种导光板与光源的示意图。

图3A绘示实施例的导光板的第一种导引结构的示意图。

图3B绘示实施例的导光板的第二种导引结构的示意图。

图3C绘示实施例的导光板的第三种导引结构的示意图。

图4A绘示实施例的导光板的第四种导引结构的示意图。

图4B绘示实施例的导光板的第五种导引结构的示意图。

图4C绘示实施例的导光板的第六种导引结构的示意图。

图4D绘示实施例的导光板的第七种导引结构的局部示意图。

图5绘示实施例的一导光板的局部示意图。

图6绘示实施例的另一导光板的局部示意图。

图7绘示实施例的再一导光板的局部示意图。

图8绘示实施例的又一导光板的局部示意图。

图9A绘示光线于导引结构的底部和斜面撞击后二次反射，出射光角度在

间的示意图。

图9B为导引结构H/L比例为0.05的主光线分部范围曲线，其中系以出射光角度-45°和45°判定第二结构角度φ。

图9C为导引结构H/L比例为0.05的主光线分部范围曲线，其中系以出射光角度0°和-20°判定第二结构角度φ。

图10为导引结构的结构角度φ/φ’=57°/45°的实际光循环曲线分布图。

主要元件符号说明：

l：液晶显示器

11：液晶面板

112：上基板

113：液晶层

114：下基板

13：背光模块

131：导光板

132：光源

135：光学膜片

135a：扩散片

135b：棱镜增亮膜

135c：反射式增亮偏光膜

137：反射片

21、31、41：光源

23、32、42、52、62、72、82：导光板

23a、32a、52a：出光面

23b、32b、52b、62b、72b、82b：底表面

23c：入光面

23g、32g、32g-1、32g-2、35、42g、43g、44g、52g、62g、72g、82g：导引结构

321、421、431、441、451：底部

351：第一底部

357：第二底部

323、423：开口部

325、355、425、435、445、455：第一斜面

326、356、426、436、446、456：第二斜面

25：柱状透镜

45、46、46’：内凹图案

H、H’、h1、h2：深度

L：长度

第一结构角度

第二结构角度

θ：入射角

θ’：再入射光角

θr：结构反射角

θi：结构出射角

θo：出射角

L1、L2：光线行进方向

具体实施方式

以下实施例提出一种可控制出光方向和提升其光利用效率的侧入式导光板设计，及应用此导光板设计的背光模块。借由实施例描述的导引结构设计，以对进入导光板光线做行进路线的调整和控制，让光线从导光板正面出射后所需要依赖的增亮膜材数量减少，甚至是不需要增亮膜材，就可达到既有设计需要3~4张膜材才能达到的出光设计。

以下参照所附图式详细叙述本发明的实施例。需注意的是，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本发明欲保护的范围做限缩。且附图已简化以利清楚说明实施例的内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。

请参照图2A，其为实施例的背光模块的一种导光板与光源的示意图。图2A中，实施例的导光板23设置于光源21(例如设置有多个LED点光源的一灯条或是CCFL)的一侧，导光板23具有一出光面23a、一底表面23b和一入光面23c。导光板23包括多个导引结构(guiding structure)23g分布于底表面23b处，且沿着入光面23c的方向（即x方向）延伸。各导引结构23g例如是倒梯形结构，光源21射出的光线自入光面23c进入导光板23后，透过这些导引结构23g的倒梯形结构面产生二次反射的效果而调整或控制光线路径，提升出光效率。

图2B为实施例的背光模块的另一种导光板与光源的示意图。相较于图2A，图2B中导光板23的上方(出光面23a上)可更形成多个柱状结构如柱状透镜25，且其延伸方向（即y方向）系垂直于这些导引结构23g的延伸方向。柱状透镜25可用来局限光线行进方向，使光线可如L1方向行进而无法如L2方向行进(导光板23中行进的光线尽可能保持与柱状透镜25平行的方向)，以确保光线方向可以更为接近结构设计的理想值，而更有利于光线效率。除了柱状透镜25，导光板23上方结构并没有特别限制，也可以是平板或是具V型凹沟的结构面。

以下实施例系以倒梯形的导引结构为例并配合图示做说明。其中，每个导引结构具有一底部、一开口部及分别连接底部与开口部的第一斜面和第二斜面，而导引结构的底部依实施态样又可分为外凸于导光板的底表面(如图3A-3C所示)；或是导引结构的底部构成导光板的底表面(如图4A-4C所示)，即两相邻导引结构间具有内凹的图案如梯形或三角形。

图3A绘示实施例的导光板的第一种导引结构的示意图。图面方向为YZ轴。位于光源31侧边的导光板32包括有多个导引结构32g，分布于导光板32的底表面32b，导引结构32g例如是倒梯形。其中，导引结构32g具有一底部321、一开口部323及分别连接底部321与开口部323的一第一斜面325和一第二斜面326，第二斜面326较第一斜面325远离第二光源31。此实施例的导引结构系外凸于导光板32的底表面32b，因此开口部323系与导光板32的底表面32b相接。

其中，底部321至开口部323的一垂直距离系定义为各导引结构32g的一深度H，开口部323在一光线的行进方向(y-方向)上具有一长度L，第一斜面325和第二斜面326的外角分别定义为一第一结构角度

和一第二结构角度

此实施例中，主要参数包括H、L、

参考参数为光源31的入射角θ、结构反射角θr、结构出射角θi以及导光板32的出射角θo。此实施例主要是利用倒梯形的底部321以及斜边结构(第二斜面326)让入射光线可进行二次反射。例如，当光线进入导引结构32g后于底部321和第二斜面326分别产生反射，光线经过如此的二次反射后往液晶面板的方向出光。利用主要设计参数的最佳化，让出射角θo尽可能接近所欲达到的角度(如接近垂直角度)。

实施例中，导光板32上的所有导引结构的第二结构角度

可以相同或不完全相同。第一结构角度

可以相同或不完全相同。

若光线没有透过斜边结构进行二次反射，多数的情况则会以平行入射角在导光板32内行进，直到碰撞下一个设计的导引结构进行二次反射达到近于垂直的出射角度。

再者，导光板32上的所有分布的导引结构也并不限定在一定要完全相同的设计参数，例如导引结构的H/L比值可以相同或不完全相同。图3B绘示实施例的导光板的第二种导引结构的示意图。H/L比例或第二结构角度φ可以根据与光源31的距离或是导光板32尺寸来做改变，借以调整光学均齐度或取光角度。如图3B所示，入光侧可撷取的光线角度较大，此实施例中离入光侧较近的导引结构32g-1可采用较大的H/L比例搭配第二结构角度φ控制取光效率，离入光侧较远则的导引结构32g-2采用较小的H/L比例(例如L相同，H’<H)。或者是不同比例交叉变化来提高光源入射光角θ较小时的光线提取率。

再者，导引结构本身亦可做变化，例如是导入复合型的梯形架构。使导引结构的斜面处可包括至少一阶梯或其他阶梯状的变化，或是俯视呈一圆柱体或多边柱体，可以有助于提取较低入光角度的能量、方便调整大小与疏密程度或方便制作。图3C绘示实施例的导光板的第三种导引结构的示意图。其中导引结构35具有一第一底部351、一第一斜面355、一第二斜面356、一第二底部357和一第三斜面358。此设计相当于一个导引结构中包括有两个单位可进行二次反射，第一单位由第一底部351、第一斜面355和第二斜面356构成，并具有第一深度h1；第二单位由第二底部357和第三斜面358构成，并具有第二深度h2。光线可以利用第一底部351和第二斜面356进行二次反射，也可以利用第二底部357和第三斜面358进行二次反射。其中H=第一深度h1+第二深度h2。

除了上述实施例的导引结构外凸于导光板的底表面的实施态样外，本揭露亦可修饰与变化实施态样，于导光板的底表面形成多个/条内凹的图案(其截面如梯形或三角形)而形成倒梯形的导引结构。此种作法也是借由二次反射将光线引导到正面出光的做法，因此与外凸的导引结构在控制光线行进方向与提升出光效率是具有类似的原理与效果的。

图4A绘示实施例的导光板的第四种导引结构的示意图。与前述如图3A-3C所示的外凸倒梯形结构作为引导光线结构的方式相比，图4A是在导光板42的底表面上制作出内凹图案45而形成倒梯形的导引结构42g。图4A中，内凹图案45为梯形，光源41侧边的导光板42底表面处具有数个导引结构42g，导引结构42例如是倒梯形，同样具有一底部421、一开口部423及分别连接底部421与开口部423的一第一斜面425和一第二斜面426，第二斜面426较第一斜面425远离光源41。其中，底部421至开口部423的一垂直距离亦定义为各导引结构42g的一深度H，开口部423在一光线的行进方向(y方向)上具有一长度L，第一斜面425和第二斜面426的外角亦分别定义为第一结构角度和第二结构角度

此外参考参数如光源41的入射角θ、结构反射角θr、结构出射角θi以及导光板42的出射角θo。此实施例的导引结构42g也是利用倒梯形的底部421以及斜边结构(第二斜面426)让入射光线可进行二次反射，之后往液晶面板的方向出光。利用设计参数L、H、

和

的最佳化，让出射角θo尽可能接近所欲达到的角度(如接近垂直角度)。

图4B绘示实施例的导光板的第五种导引结构的示意图。图4C绘示实施例的导光板的第六种导引结构的示意图。与图4A类似的，图4B、4C的导引结构43g、44g是在导光板42的底表面上制作出内凹图案46、46’而形成。图4A的内凹图案45为梯形，图4B、4C的内凹图案46、46’为三角形。

如图4B所示，为了使第一斜面435达到更平缓的斜率而采用了不对称三角形的内凹图案46，使光线进入导引结构43g后，于第一斜面435、底部431和第二斜面436分别产生反射，光线经过如此的三次反射后往液晶面板的方向出光，进而增加了导引结构43g对于引导光线的效率。但是在设计参数上除了第二结构角度

也需考虑对向的第一结构角度

而较为复杂。应用时亦可将图4B的第一结构角度调整为较大的情况。如图4C所示，导引结构44g的第一斜面445和第二斜面446亦可呈对称，即内凹图案46’单纯成为对称三角结构，其主要目的在于有机会可直接拉回透过第二斜面446的光线，减少光线接触到导光板42下方的散射型反射片(未显示)造成散射，而导致破坏光源效率和光线行进方向的可能性。

又或者，如图4D(实施例的导光板的第七种导引结构的局部示意图)所示，亦可将导引结构的第一斜面455角度调整到趋近于垂直，可以将更多可能接触到导光板42下方的散射型反射片(未显示)的光线拉回导光板42，如图4D中如果是将三角结构(虚线)角度调整为垂直(黑色实线)，则原本应该会出射到反射片方向的光线(虚线箭号指示线)会被拉回导光板42内(实线导光板42)，但此设计会让原有拉回光线角度变的较平直(与图4C比较)导致光线传输距离较远，适合较大尺寸的背光模块设计。

以上提出的实施例架构中(如图3A-3C和图4A-4D中)，导光板32上的所有导引结构并不一定要左右对称，可以采用不对称斜面以利取光效率的调整，也不特别限制第一结构角度与第二结构角度

角度，两者可以相同或不相同，主要也是取决于与光线平行的剖面结构以及实际应用时希望出光的角度。一实施例中，导引结构的第一结构角度

范围为30度-45度，第二结构角度

范围为45度-60度。

再者，以上提出的实施例，不论是外凸于导光板底表面外的导引结构(如图3A-3C所示)或是在导光板底表面上制作内凹图案而形成的导引结构(如图4A-4C所示)，在导光板底表面的整体分布上，可以因应用需要而做相应变化与改变。如图5(实施例的一导光板的局部示意图)所示，导光板52底表面52b上所分布的这些导引结构52g(由内凹图案56所形成)，例如是呈延伸的长条柱状，且根据需要提取出光效率的差异改变长度L，例如离光源越近的导引结构具有越长的长度，离光源越远的导引结构具有越短的长度。又或者是如图6(实施例的另一导光板的局部示意图)所示，导光板62底表面62b上所分布的这些导引结构62g可以做不连续的截断设计，如图中不连续式地阵列分布于底表面62b。又或者是如图7(实施例的再一导光板的局部示意图)所示，导光板72底表面72b上外凸的导引结构72g，系根据与入光面/光源的相应距离呈现由疏到密的分布，距离入光面/光源越远导引结构72g分布越密。又或者是如图8(实施例的又一导光板的局部示意图)所示，导光板82底表面82b上外凸的导引结构82g，其H/L比例系根据与入光面/光源的相应距离呈现由大到小的变化，距离入光面/光源越远的导引结构82g其H/L比值越小(如L值固定，H值渐减)。

因此，实施例的导引结构在导光板底表面的整体分布上，可以垂直于LGP边缘的延伸长柱状、可以做不连续的截断设计、乱数排列，交错地或是规律地排列，又或者是根据需要提取出光效率的差异(ex.出光侧and入光侧距离变化)改变间距、深度或是结构角度等等，主要是依光学均齐度的调整而决定个别结构和分布密度、分布方式等设计，进而达到整体出光效率的最佳化。

另外，虽然上述是以单侧入光(一光源位于导光板侧边)，但本发明并不以此为限，光源也可以是双侧边入光，此时需考虑双侧光源因素与应用条件所需而作导引结构的个别设计与整体安排而做。再者，导引结构的形成方式可以是印刷、喷墨、射出、滚压、机械加工或是激光加工等等任何方法。再者，在不影响让入射光线可二次反射的前提下，图中梯形转角处可以是锐角、圆角或是导角。一实施例中，导引结构的转角处为锐角。

因此，此领域技术者当知，导引结构设计可视实际应用所需和应用条件而作参数值最适的调整与变化，而不局限于上述提出的导引结构态样。

<导引结构的设计参数>

请再参照图4A。主要参数包括H、L、

深度H：底部421至开口部423的一垂直距离

长度L：开口部423在光线行进方向上的长度

第二结构角度

第二斜面426的外角

第一结构角度

第一斜面425的外角

参考参数为光源41的入射角θ、结构反射角θr、结构出射角θi以及导光板42的出射角θo。以下计算最终目标是出射角θo，希望出射角θo尽可能接近垂直的角度(越接近0°越好)。

根据

sinθ_i×n_i=sinθ_o×n_o

θi越接近0°也就意味着θo会越接近0°。当光源入射角

的情况下光能量无法借由结构出射。

因此当

光线可自导光板出射。

假设使用光源为Lambertian发光二极管。根据折射定律，进入导光板后的入射角θ主要在0°到42.1°之间。若导光板材料为PMMA，折射率1.49，出射临界角(全反射角)为42.2°。以下系在0°≤θ≤42°区间内计算θ_i或θ_o。

由以上数据，对于导引结构对光学可能产生的行进入线做进一步的研究与计算，主要有三种不同情况：

<情况一、结构底部平面撞击后二次反射>

请参照图4A。光线进入导引结构后撞击底部421以及斜边结构(第二斜面426)进行二次反射后出光。但是

当光源入射角

时不会发生此考虑情况(光能量无法借由结构出射)。

情况一可以透过

由光源入射角θ推算得到出射光角度θo，表1列出其中几个计算范例如下：

表1

这会是主要取光的方式，其中出射光角度范围θo是决定的关键。以表1中第四列数字来说，这样的设计在以模拟软件计算所有可能的光线后，所取得出射光角度范围θo会落在

间，若主要较佳的出射光角度认为最好是落在

则此参数是可以被列入考虑的。图9A绘示光线于导引结构的底部和斜面撞击后二次反射，出射光角度在

间的示意图。

若将这样的计算方式曲线化，以图9B做出射光角度范围说明。假设应用的背光模块采单侧入光。图9B为导引结构H/L比例为0.05的主光线分部范围曲线，其中系以出射光角度-45°和45°判定第二结构角度

如图若把出射光角度极端的范围分别成为两条曲线，曲线(1)是接近临界角入射光能量，和曲线(2)是接近平行入射光能量，也就是主要出光能量会落在曲线(1)和(2)之间，若我们所需求的出射光角度θo是希望落在

间，此两个角度和曲线(1)和(2)可形成一个符合设计需求的范围(如图中网点区域的范围)。其中线D1和曲线(1)的交点为45°的出射光角度，线D2和曲线(2)的交点为-45°的出射光角度。由图9B可以得到：在导引结构H/L比例为0.05时，应用在单侧入光的情况下，较佳的第二结构角度

会在

考虑到平衡性第二结构角度

可为56°。当然，不同的H/L比例会有不同的结果(主光线分部范围曲线会不同)，但透过这样的方式可以推算出接近需求的设计参数。

若应用的背光模块采双侧入光时，也就是入射光可能从两个相对方向入射的时候，则必须考虑到可以互补的可能性(导引结构的相对两斜面可分别提供两侧入射光进行反射)，此时可以不考虑上述的平衡问题，而是把出射光角度范围θo单一方向范围定在另外一边则不需特别设限。同样的，请参考图9C，其为导引结构H/L比例为0.05的主光线分部范围曲线，其中系以出射光角度0°和-20°判定第二结构角度

图9C的曲线(1)和(2)同图9B。所需求的出射光角度θo是希望落在0°和-20°间，此两个角度和曲线(1)和(2)亦形成一符合设计需求的范围(如图中网点区域的范围)。其中线D3和曲线(1)的交点为0°的出射光角度，线D4和曲线(2)的交点为-20°的出射光角度。由图9C可以得到：在导引结构H/L比例为0.05时，应用在双侧入光的情况下，较佳的第二结构角度

会在

考虑到取光效益以及应用的可能性，根据如上述许多计算和判定的范例结果，一实施例中，倒梯形的导引结构其第二结构角度范围系为

＜情况二、由第二结构角度

的第二斜面出射＞

请参照图4C。光线进入导引结构由第二斜面446出射。这种情况有两种可能性：(a)直接出射后依赖导光板下方的反射片将光线导回，或是(b)内凹的梯形或三角形结构距离够近的情况下，会发生将光线透过折射再循环进入导光板。

由于可能性(a)以反射片取回光线是一种散射的方式，所以无法单纯以物理公式进行运算，所以在此不计算，但是在内凹结构够小(接近三角形)的情况下，自模拟结果估计，可能性(a)所出现总能量的比例不会超过情况二总能量的30％。

可能性(b)可透过

计算出

再循环入射光的角度，表2列出其中几个计算范例如下：

表2

这里主要就是将无法成为情况一主要被利用光线成为再循环光线，进而有机会成为情况一的出射光线，将范围再推算回情况一就可以推测出实际的出光分布区域。

若以同样希望出光角度可落在

和以表2中最后一栏数据：结构角度

为例。图10为导引结构的结构角度

的实际光循环曲线分布图。从图10中可看到再循环入射光的再入射光角度θ’会落在

而且可以预期最高能量的收敛角度会落在约14.2°(曲线与对角线D5的交点)，再将这样的数据推回情况一则可以知道这部分的出光能量范围会落在

同样针对不同的结构角度

可以透过这样的计算方式搭配情况一来推算出较符合需要的设计参数。考虑到取光效益以及应用的可能性，根据如上述许多计算和判定的范例结果，一实施例中，倒梯形的导引结构其第一结构角度

范围系为

＜情况三、由第一结构角度的第一斜面反射后再行进＞

情况三的光线路径有几种可能性：(a)光线碰到第一结构角度

的第一斜面再经过底面反射后直接成为角度再入射光角度θ’的循环入射光线(如图图4B所示)；或(b)光线碰到第一结构角度

的第一斜面反射后再经过第二结构角度

的第二斜面反射出光；或(c)光线碰到第一结构角度

的第一斜面反射后直接成为再入射光角度θ’的循环入射光线。

计算基本条件是

其中，

在可能性(a)的情况下，再循环入射光线角度

在可能性(b)的情况下，出射光为

在可能性(c)的情况下，

就会成立，再循环入射光线角度

其中，可能性(c)必须在第一结构角度

的时候才有考虑的必要。

情况三设计的效益如果要结合情况二，主要角度会落在约

如果小于这个范围就必须牺牲情况二的同收效益，但是光限缩情况会更为明显，对于光传递距离会比较远。

所以大致上可以推断以此架构下，一实施例中应用的第一结构角度

范围仍为

其中，情况一由于

的光线不会被取

出，但是可能透过情况二的方式再循环，而情况三是增加光改变角度的机会，最好的设计是需要将三种情况一并列入考虑。

综上，一实施例中，倒梯形的导引结构其第二结构角度

范围系为

其第一结构角度范围系为

在参数设计上，结构长度L以及结构深度H其结构功能主要是调整出光比例，第二结构角度的结构功能主要是调整主要出光角度，而第一结构角度

的结构功能主要是增加循环光和微调入光角度。再者，在单侧入光设计的一实施例中，各导引结构的第一结构角度

不等于第二结构角度(即导引结构设计左右不对称)。在双侧入光设计的一实施例中，各导引结构的第一结构角度

可与第二结构角度

相等(即导引结构设计左右对称)或不相等(即导引结构设计左右不对称)，其中在左右对称的情况下，设计参数计算以前述情况一为主(即以第二结构角度

设计参数为主，再令第一结构角度

)。但本发明对此并不作限制。

另外，考量结构长度L以及结构深度H的关系，由于

的光能量无法借由结构出射，因此H/L的数值越小损失的光能量就越小。但是H/L数值过小的话每个导引结构能够提出的光能量也相对越低。若以H/L比例数值变化作为变数，尝试找出较佳第二结构角度

让被导引结构二次反射提取的入射光在出射后可获得较佳角度，大致得到的结果如表3：

表3

上述表3的计算方式是以双侧边入射光源，以需求光能量最强角度在导光板正面为0°的计算方式。但实际应用时其最适H/L比例则必须搭配背光模块设计才能找出最佳参数(如导光板长宽尺寸、导引结构分布)。可依实际应用和整面分布来变化适合的H/L比例。一实施例中，H/L比例数值例如是低于0.2以避免过高的损失取光角度。一实施例中，H/L比值约为0.05-0.2。另一实施例中，H/L比值约为0.1-0.15，结构长度L例如约100um以及结构深度H例如约10~15um。但本发明并不仅限制于此H/L比例。

实际应用时，结构长度L以及结构深度H可以被应用于辉度均齐度的调整，例如结构长度L靠近光源处较大、远离光源处较小；结构深度H一般固定会较好，但是在结构长度L变化不足以达成调整光学均齐度目标的时候，则可透过结构深度H的改变来作调整，例如靠近光源处结构深度H较小、远离光源处结构深度H较大。

透过本揭露的概念，如上述多种实施例可以将光线行进路线导引到与导光板的出光平面近垂直，依前述导引结构的设计参数所说明的方式可以确实计算和判定其结构设计。例如：若将设计参数定义为结构H/L比例为0.15，第二结构角度

为49.9°的情况下，由光源入射角度θ在9.8°的光线在透过导引结构二次反射后会被导引到完全垂直于导光板出光面的方向，而其他所有的入射光源只要透过导引结构二次反射后会均匀的分布在垂直于导光板出光面约0°~52°的角度出射。

综合上述，透过实施例所揭露的侧入式导光板设计，可借由导引结构对进入导光板光线做限制性的行进路线调整，而控制出光方向和提升发光效率，让光线从导光板正面出射后仅需要依赖1~2张增亮光学膜材，甚至在不需要膜材的情况下达成既有背光模块设计需要3~4张光学膜材才能达到的出光设计。至于光线欲出光的方向(即出射光角度范围)，则视应用情况所需而对导引结构如其斜面角度作调整。例如是否欲将光尽可能的导向垂直于导光板平面的法线方向、或是欲将光线朝向某特定倾斜角度范围、或是需快速或延迟取出光线等种种状况，都可以透过如实施例所述的模拟计算和变化全部或部分导引结构的设计参数如调整导引结构的结构角度(

和

)等而达到。

另外，实施例所揭露的侧入式导光板设计，可应用在许多不同型态的2D显示器或3D显示器，包括需要令光线自导光板出光角度控制在某种特定方向或范围的2D或3D显示器，皆可透过实施例所揭露的导引结构个别设技与整体分布的结果而达成；例如可应用在指向光源式(Directional Backlight)的裸视3D显示器，其利用两组光源快速交替投射的方式而分别朝左右眼显示不同画面，右侧的背光光源朝左眼投射左眼画面，左侧的背光光源朝右眼投射右眼画面，应用实施例所揭露的导光板设计概念可制作出能搭配指向光源式3D显示器的导引结构且在导光板上不需要设置指向式的3D薄膜，即可使双眼在两侧的光源快速交替投射下，也能分别接收到动态的画面，借此产生双眼视差产生立体感。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (19)

1.一种导光板，包括多个导引结构分布于该导光板的一底表面，且沿着该导光板的一入光面的方向延伸，每该导引结构为倒梯形，并具有一底部、一开口部及分别连接该底部与该开口部的一第一斜面和一第二斜面，其中，所述导引结构的所述底部是外凸于该导光板的该底表面，或是在两相邻的所述导引结构之间具有一图案结构，所述图案结构是内凹于该底表面。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述图案结构为梯形或三角形。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，分布于该底表面的所述导引结构是呈多个长条柱状。

4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该底部至该开口部的一垂直距离是定义为各该导引结构的一深度H，该开口部在一光线的行进方向上具有一长度L，该第一斜面和该第二斜面的外角分别定义为一第一结构角度

和一第二结构角度

若该光线的入射光角为θ，

当

该光线可自该导光板出射。

5.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，各导引结构中该第一结构角度不等于该第二结构角度

6.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，各第一结构角度

范围为30度-45度，各第二结构角度

范围为45度-60度。

7.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，所述导引结构的所述第一结构角度

不完全相同，所述第二结构角度

不完全相同。

8.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，H/L比值约为0.05-0.2。

9.如权利要求1所述的导光板，还包括多个柱状透镜，设于该导光板的一出光面，且所述柱状透镜的延伸方向是垂直于所述导引结构的延伸方向。

10.一种背光模块，包括：

一导光板，包括多个导引结构分布于该导光板的一底表面，且沿着该导光板的一入光面的方向延伸，每该导引结构系为倒梯形，并具有一底部、一开口部及分别连接该底部与该开口部的一第一斜面和一第二斜面，所述导引结构的所述底部是外凸于该导光板的该底表面，或是在两相邻所述导引结构之间具有一图案结构，所述图案结构是内凹于该底表面；和

一光源，设置于该导光板的一侧边。

11.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述图案结构为梯形或三角形。

12.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，分布于该底表面的所述导引结构是呈多个长条柱状。

13.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，该底部至该开口部的一垂直距离系定义为各该导引结构的一深度H，该开口部在一光线行进方向上具有一长度L，该第一斜面和该第二斜面的外角分别定义为一第一结构角度和一第二结构角度

若该光线的入射光角为θ，当

该光线可自该导光板出射。

14.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，各导引结构中该第一结构角度不等于该第二结构角度

15.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，各第一结构角度

范围为30度-45度，各第二结构角度

范围为45度-60度。

16.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，所述导引结构的所述第一结构角度

不完全相同，所述第二结构角度

不完全相同。

17.如权利要求10所述的背光模块，系具有两该个光源分别设置于该导光板的两侧边，其特征在于，各该导引结构中该第一结构角度

与该第二结构角度

相同或不同。

18.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，H/L比值约为0.05-0.2。

19.如权利要求10所述的背光模块，更包括多个柱状透镜，设于该导光板的一出光面，且所述柱状透镜的延伸方向是垂直于所述导引结构的延伸方向。

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