CN105301692A - 具高光线利用率的导光板及其设计方法 - Google Patents

具高光线利用率的导光板及其设计方法 Download PDF

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CN105301692A CN201510885450.8A CN201510885450A CN105301692A CN 105301692 A CN105301692 A CN 105301692A CN 201510885450 A CN201510885450 A CN 201510885450A CN 105301692 A CN105301692 A CN 105301692A
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Abstract

本发明公开了一种具高光线利用率的导光板及其设计方法，导光板本体具有一入光侧及位于相对位置的远光侧，并在导光板的出光面定义有邻近入光侧的一主出光区与邻近远光侧的一修正区，且主出光区中设有取光能力自入光侧朝远光侧递增的一第一取光微结构群；在远光侧设有一反射面以将传递至远光侧的光线反射回出光面，以提升光线利用效率并于修正区形成一亮带；在修正区内设有取光能力自入光侧朝远光侧递减的一第二取光微结构群，供以修正亮带使出光面均匀出光。本发明可达到提升导光板光线利用率，以及于光线反射至导光板后，对于较亮区域进行修正而使导光板整体的出光均匀性一致。

Description

具高光线利用率的导光板及其设计方法
技术领域
本发明涉及导光板领域，特别是涉及一种可充分利用入射光线且具有极佳出光均匀度的具高光线利用率的导光板及其设计方法。
背景技术
背光模块在显示设备中的应用已为当前相当普遍的技术，现有背光模块包括导光板及光源，并可依据光学需求增设反射板、扩散板或棱镜板等组件。背光模块依光源入射至导光板方式可分为直下式与侧入式，近年来基于市场对背光模块的轻薄化要求，故侧入式背光模块渐取代直下式背光模块而被广泛运用。导光板供引导光源提供的光线自其表面出光而形成面光源，且为提升出光效率与均匀性，可在导光板的一面设置沟槽或配置网点。
随显示设备面板逐渐朝向大尺寸发展，对应搭配的背光模块亦须同步提供相符的大尺寸导光板。早期为达成大尺寸导光板要求，众多厂商采取将多片小型导光板接合拼凑为大型导光板，再将光线导入其内以自出光面出光的方式生产。或为进一步解决光线强度问题，亦有厂商采用于各导光板配置对应光源的方式，使各导光板独自进行导光再利用拼接方式呈现大面积出光。然，采用多个导光板组接的方式具有高制造成本，且各导光板的出光多少具有亮暗差异，使导光板与光源的组装无法控制到完全一致，故在具有过多变因存在的情况下，对于每一导光板间的组装与光源设置更须小心设计，以避免接合不够妥善或结构设计不良影响光线传输与出光效果。此外，相异尺寸的显示面板，用以组接的各导光板尺寸与结构亦须同步重新设计，着实耗费开发时间。且此一方式在控制光线传输方面仍具有较多无法掌握性，进而提升制作与设计上的不便，甚或最终实际呈现的出光效果亦不符需求。
鉴于开发与制造成本考虑，部分制造商舍弃多导光板结构，转而回归制成单一大型导光板的方式，以求在制程方面或可简化与降低成本，但大型导光板于实际应用时，若光源仅设置于导光板一侧，因导光板相对设置光源一侧距离光源较远，因此该区容易过暗导致辉度无法与接近光源的区域一致，使整体出光均匀效果不佳。光线自导光板侧边入射后，若未具有足够的光线能量传递至导光板终点，则会导致导光板后段区域辉度不足。为了解决此现象，可设置高功率发光源于导光板以确保光线能量足够，或是设置大量光源来校正出光均匀度，但是，此方式却会衍生能量过剩之情况，亦即当光线传递至导光板远程侧面时光线仍未被利用完毕而造成浪费。在选用高功率光源或是大量光源情况下，提高设置成本反而造成光线无法达到最佳利用效率，因此如何使大尺寸导光板具有均匀出光、最佳光使用率以及低制造成本等要件，实乃当前极需考虑之课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中导光板的光线利用效率低、光线自导光板终端折射至外界、导光板出光面不一致且出光均匀度欠佳，以及大尺寸导光板于导引光在线的不易与缺失的缺陷，提供一种具高光线利用率的导光板及其设计方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种具高光线利用率的导光板，其特点在于，其包括：
一本体，具有一入光侧及位于相对位置的一远光侧，该入光侧供以接收多个光源的光线且该入光侧的二侧边分别邻接一出光面及一底面，该远光侧的二侧边亦分别邻接该出光面及该底面，该出光面具有一主出光区及一修正区，该主出光区邻近该入光侧，该修正区邻近该远光侧；
一第一取光微结构群，对应该主出光区并设置于该出光面或该底面，该第一取光微结构群的取光能力由该入光侧朝该远光侧递增；
一反射面，设于该远光侧，供以将由该本体传递至该远光侧的光线反射回该本体的出光面，以提升光线利用效率，并在该修正区形成一亮带；及
一第二取光微结构群，对应该修正区并设置于该出光面或该底面，且该第二取光微结构群的取光能力由该入光侧朝该远光侧递减，供以修正该亮带使该出光面均匀出光。
本发明的导光板透过反射面将光线阻挡并反射回本体，使导光板可充分利用来自光源德尔光线，并再经由第二取光微结构群的调整使修正区内的出光均匀，进而让出光面整体具有一致且均匀的出光效果，并同时避免光线自远光侧折射至外界的现象，而提升光线利用效率。
较佳地，该第一取光微结构群与该入光侧的距离X1相对该第一取光微结构群的取光能力Y1所绘示的曲线，及该第二取光微结构群与该入光侧的距离X2相对该第二取光微结构群的取光能力Y2所绘示的曲线，形成具有反曲点的距离与取光能力设计曲线。此即显示第一取光微结构群与第二取光微结构群的取光能力不会具有段差，而为依循光线在各传递距离时能量大小进行调配，并且在修正区内的取光能力系属下修态样，以有效调整亮带区相对整体修正区的较高亮度态样。
较佳地，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力系由微结构网点的深度变化来控制。当微结构网点的深度越深其取光能力则越强，反之则越弱。
较佳地，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力系由微结构网点的截面积变化来控制。当微结构网点的截面积越大其取光能力则越强，反之则越弱。
较佳地，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力系由微结构网点的分布密度变化来控制。当微结构网点的分布密度越密其取光能力则越强，反之则越弱。
较佳地，该反射面为一银质反射条，其在修正区形成亮带并利于第二取光微结构群对其进行修正。
本发明还提供了一种提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，其特点在于，其包含以下步骤：
提供一导光板，且在该导光板定义有一主出光区及一修正区，该主出光区一侧供以接收多个光源的光线，且该主出光区内设有一第一取光微结构群，该第一取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递增；
设置一反射面在该修正区一侧，供以将光线反射回该导光板，进而于该修正区形成一亮带；及
设置一第二取光微结构群在该修正区内，且该第二取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递减，供以修正该亮带使该导光板均匀出光。
依循上述步骤，即可设计出充分利用入射光线且具极佳出光均匀度的导光板，如前述的具高光线利用率的导光板，利用反射面、第一取光微结构群及第二取光微结构群的取光能力配置以有效利用光线能量并调整导光板的均匀度。
较佳地，该第一取光微结构群与该入光侧的距离X1相对该第一取光微结构群的取光能力Y1所绘示的曲线，及该第二取光微结构群与该入光侧的距离X2相对该第二取光微结构群的取光能力Y2所绘示的曲线，形成具有反曲点的距离与取光能力设计曲线。以通过在修正区经下修的取光能力调整亮带区域使导光板整体形成均匀出光，避免受亮带影响而使修正区范围出光过强。
较佳地，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力由微结构网点之深度变化、截面积变化及/或分布密度变化来控制。其控制态样已在前述，在此不再赘述。
较佳地，反射面为一银质反射条。以在修正区形成亮带并利于第二取光微结构群对其进行修正。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明的各优选实施例。
本发明的积极进步效果在于：本发明揭示的具高光线利用率的导光板及其设计方法，可提升导光板对于光线的利用率，避免传递至导光板终端的光线折射至外界造成浪费，且当利用反射面将光线反射回导光板后，对于反射光所形成的亮带亦具有对应的取光微结构群进行出光校正，使导光板整体具有一致且均匀的出光效果。对于大尺寸的导光板更是可解决面积过大造成的出光不均现象。
附图说明
图1为本发明的实施例1的立体示意图。
图2为本发明的实施例1的应用示意图(一)。
图3为本发明的实施例1的应用示意图(二)。
图4为本发明的实施例1的应用示意图(三)。
图5为本发明的实施例1中第一取光微结构群与第二取光微结构群的取光能力相对其与入光侧距离的设计曲线示意图。
图6为本发明以白色反射条作为反射面的实验例应用示意图。
图7为本发明实施例2的方法步骤流程图。
附图标记说明
1导光板
10本体
101入光侧
102远光侧
103出光面
1031主出光区
1032修正区
104底面
11第一取光微结构群
12反射面
13第二取光微结构群
14亮带
2光源
3亮线
S01～S03步骤
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
针对导光板的光线利用率改善，尤其是大尺寸的导光板，为使导光板可充分利用入射至内部的光线，因此必须使到达导光板终端的光线保持一定能量，避免在对应导光板终端区域的出光面不具足够光线形成导引出光。但在导光板终端具有足够光线能量同时，亦须防止过多光线自导光板非出光面区域折射至外界造成的能量浪费。鉴于上述二个欲达成目的，本发明人构思一种具高光线利用率的导光板1，希冀可有效提升光线使用率并使导光板同时具有极佳的出光均匀度。请参阅图1、2、3、4及5，其为本发明实施例1的立体示意图、各应用示意图及第一取光微结构群与第二取光微结构群的取光能力相对其与入光侧距离的设计曲线示意图。该具高光线利用率的导光板1包括一本体10、一第一取光微结构群11、一反射面12及一第二取光微结构群13。
该本体10具有一入光侧101及位于相对位置的一远光侧102，入光侧101供以接收多个光源2的光线形成侧向入光，且入光侧101二侧边分别邻接一出光面103及一底面104，远光侧102二侧边亦分别邻接出光面103及底面104，而如图1所示。出光面103并具有一主出光区1031及一修正区1032，且主出光区1031邻近入光侧101，修正区1032邻近远光侧102。
第一取光微结构群11对应主出光区1031设置于出光面103或底面104，且第一取光微结构群11的取光能力由入光侧101朝远光侧102递增，在本实施例中以第一取光微结构群11设于出光面103为例说明。第一取光微结构群11的取光能力系基于光线进入本体10后随行进距离的能量变化设计，以确保主出光区1031的出光均匀度。由于光线能量的耗损随传递距离越远而越多，因此，须使第一取光微结构群11的取光能力越靠近入光侧101则越低，越远离入光侧101则越高，以平衡主出光区1031整体出光均匀性。
该反射面12设于远光侧102，供以将由本体10传递至远光侧102的光线反射回本体10的出光面103，并于修正区1032形成一亮带14。通过反射面12阻挡并反射光线至本体10，即可避免光线传输至本体10远光侧102后折射至外界造成能量浪费，以进一步提升光线利用效率。
第二取光微结构群13对应修正区1032而设置于出光面103或底面104，且第二取光微结构群13的取光能力由入光侧101朝远光侧102递减，供以修正亮带14使出光面103整体形成均匀出光，在本实施例中以第二取光微结构群13设于出光面103为例说明。透过第二取光微结构群13的设计使修正区1032中的取光能力下修，以平衡修正区1032产生的亮带14，进而使修正区1032亦具有同于主出光区1031的极佳出光均匀度。本发明揭示的具高光线利用率的导光板1，通过第一取光微结构11群、第二取光微结构群13及反射面12的设计，可有效使光源2的光线进入本体10后，部分光线经由第一取光微结构群11自主出光区1031形成出光，部分光线传递至远光侧102后即透过反射面12将其反射回本体10，再经由第二取光微结构13有效均匀化亮带14区域，该具高光线利用率的导光板1除可充分利用光源2投射至本体10的光线外同时兼具极佳的出光均匀度。
如图2、3及4所示，首先光源2的光线入射至具高光线利用率的导光板1的本体10后，即在本体10内行进且部分光线传输至远光侧102，而如图2所示。传递至远光侧102的光线因反射面12而反射至本体10的出光面103，并在修正区1032中形成亮带14，如图3所示。接续通过第二取光微结构群13修正亮带14，即可使修正区1032具有与通过第一取光微结构群11调整光线的主出光区1031一致的出光均匀度，使出光面103整体具有均匀出光效果，如图4所示。
其中，第一取光微结构群11与入光侧101的距离X1相对第一取光微结构群11的取光能力Y1所绘示的曲线，及第二取光微结构群13与入光侧101的距离X2相对第二取光微结构群13的取光能力Y2所绘示的曲线，形成具有反曲点的距离与取光能力设计曲线，而如图5所示。亦即，第一取光微结构群11在主出光区1031的取光能力分布，及第二取光微结构群13在修正区1032的取光能力分布并不会出现段差情况，以更进一步地确保出光均匀性，避免具段差的取光能力使出光面103无法确实依据光线能量强度调整出光状态。且下修位于修正区1032内的取光能力，以有效调整亮带14相对整体修正区1032的造成的较高亮度状态。
此外，第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的取光能力由微结构网点的深度变化来控制。例如，当第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的网点深度越深则对应的取光能力越强，反之，网点深度越浅对应的取光能力越弱。或第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的取光能力系由微结构网点的截面积变化来控制。例如，当第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的网点截面积越大则对应的取光能力越强，反之，网点截面积越小对应的取光能力越弱。或第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的取光能力由微结构网点的分布密度变化来控制。例如，当第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的网点分布密度越密则对应的取光能力越强，反之，网点分布密度越疏对应的取光能力越弱。透过控制第一取光微结构群11及第二取光微结构群13的各别网点的深度、截面积及/或分布密度等，以依据与入光侧101的距离调整主出光区1031及修正区1032内的取光能力，使出光面103整体皆可形成均匀出光。在本实施例中，以第一取光微结构群11与第二取光微结构群13的分布密度差异作为控制取光能力的态样示意，可参阅图2或3，图中可见于主出光区1031内，第一取光微结构群11由入光侧101朝远光侧102的分布密度为疏至密，使取光能力由入光侧101朝远光侧102递增；在修正区1032内，第二取光微结构群13由入光侧101朝远光侧102的分布密度为密至疏，使取光能力由入光侧101朝远光侧102递减。
请一并参阅图6，其为本发明以白色反射条作为反射面的实施例应用示意图。本发明人在设计反射面12时，最初采用白色反射条，然而经试验后，由于光线接触白色反射条并反射回本体10后，会在修正区1032形成狭窄亮线3，如图6所示，其散射性大于反射性，故不易透过第二取光微结构群13进行修正使其消除，因此导光板出光时仍会存有亮线，而需通过边框遮挡亮线3区域，造成实际应用时出光范围的缩减。接续，本发明人改用银质反射条作为反射面12，当反射面12为银质反射条时，即会在修正区1032形成如图3所示的亮带14，其反射性大于散射性，故可通过第二取光微结构群13对亮带14进行取光调整，进而消弥亮带14区域并使整个出光面103具有均匀出光。
实施例2
请参阅图7，其为本发明实施例2的方法步骤流程图。在本实施方式中，本发明揭露一种提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，而可有效地调配导光板的光线利用状态并形成均匀出光。该设计方法包含以下步骤：
首先，提供一导光板，且在导光板定义有一主出光区及一修正区，主出光区一侧供以接收多个光源的光线，且主出光区内设有一第一取光微结构群，第一取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递增(步骤S01)。在此步骤中，先在导光板定义出主出光区与修正区，以及使主出光区一侧接收光线，且为可调整主出光区的出光均匀度，因此在主出光区内设置第一取光微结构群，再依据光线能量与入光侧距离的强弱分布而设定第一取光微结构群的取光能力。
接着，设置一反射面于修正区一侧，供以将光线反射回导光板，进而在修正区形成一亮带(步骤S02)。为防止光线传递至导光板终端时折射至外界造而浪费能量，因此透过反射面将原欲折射至外界的光线阻挡并反射回导光板，且在修正区形成亮带。
而后，设置一第二取光微结构群在修正区内，且第二取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递减，供以修正亮带使导光板均匀出光(步骤S03)。为可修正该亮带，因此需下修修正区中第二取光微结构群的取光能力，以防止亮带使修正区的亮度过高影响出光面整体的出光均匀度。
依循此设计方法的概念，实际产品即如实施例1所揭露的具高光线利用率的导光板，在此并可一并参阅图2～4，以利于更理解该设计方法内容，通过反射面12将光线反射回导光板1中，并通过导光板1取光能力的调配，而使导光板1有效利用来自该些光源2的光线，且同时针对反射回导光板1的光线所形成的亮带14进行修正以使导光板1具有极佳的出光均匀度。而主出光区1031与修正区1032取光能力的变化，取决于第一取光微结构群11及第二取光微结构群12的微结构网点深度变化、截面积变化及/或分布密度变化来控制，其同于前实施例1，且在本实施方式中，反射面12为一银质反射条的原因与功效亦同于前一实施方式，故该些技术特征于此不再赘述。
综上所述，本发明揭示的具高光线利用率的导光板及提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，实可有效提高导光板对于入射光线的利用效率，并同时使导光板具有极佳的出光均匀度，对于大尺寸的导光板而言，可降低光源设置成本并解决面积过大而造成的出光不均现象。
通过第一取光微结构群，可有效使导光板的主出光区形成均匀出光，接续透过反射面将传递至导光板远光侧的光线反射回导光板内，避免折射至外界造成光线能量浪费，光线反射回导光板后即在修正区内形成亮带，导光板再透过第二取光微结构群调整修正区的取光能力，使修正区可与主出光区具有相同的出光均匀度，进而提升导光板整体出光效果。且第一取光微结构群与第二取光微结构群的取光能力并不具有段差，从而更进一步提升导光板借第一取光微结构群及第二取光微结构群调整后的出光均匀效果。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具高光线利用率的导光板，其特征在于，其包括：
一本体，具有一入光侧及位于相对位置的一远光侧，该入光侧供以接收多个光源的光线且该入光侧的二侧边分别邻接一出光面及一底面，该远光侧的二侧边亦分别邻接该出光面及该底面，该出光面具有一主出光区及一修正区，该主出光区邻近该入光侧，该修正区邻近该远光侧；
一第一取光微结构群，对应该主出光区并设置于该出光面或该底面，该第一取光微结构群的取光能力由该入光侧朝该远光侧递增；
一反射面，设于该远光侧，供以将由该本体传递至该远光侧的光线反射回该本体的出光面，以提升光线利用效率，并在该修正区形成一亮带；及
一第二取光微结构群，对应该修正区并设置于该出光面或该底面，且该第二取光微结构群的取光能力由该入光侧朝该远光侧递减，供以修正该亮带使该出光面均匀出光。
2.如权利要求1所述的具高光线利用率的导光板，其特征在于，该第一取光微结构群与该入光侧的距离X1相对该第一取光微结构群的取光能力Y1所绘示的曲线，及该第二取光微结构群与该入光侧的距离X2相对该第二取光微结构群的取光能力Y2所绘示的曲线，形成具有反曲点的距离与取光能力设计曲线。
3.如权利要求1或2所述的具高光线利用率的导光板，其特征在于，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力由微结构网点的深度变化来控制。
4.如权利要求1或2所述的具高光线利用率的导光板，其特征在于，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力由微结构网点的截面积变化来控制。
5.如权利要求1或2所述的具高光线利用率的导光板，其特征在于，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力由微结构网点的分布密度变化来控制。
6.如权利要求1所述的具高光线利用率的导光板，其特征在于，该反射面为一银质反射条。
7.一种提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，其特征在于，其包含以下步骤：
提供一导光板，且于该导光板定义有一主出光区及一修正区，该主出光区一侧供以接收多个光源的光线，且该主出光区内设有一第一取光微结构群，该第一取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递增；
设置一反射面在该修正区一侧，供以将光线反射回该导光板，进而于该修正区形成一亮带；及
设置一第二取光微结构群在该修正区内，且该第二取光微结构群的取光能力由入光侧朝远光侧递减，供以修正该亮带使该导光板均匀出光。
8.如权利要求7所述的提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，其特征在于，该第一取光微结构群与该入光侧的距离X1相对该第一取光微结构群的取光能力Y1所绘示的曲线，及该第二取光微结构群与该入光侧的距离X2相对该第二取光微结构群的取光能力Y2所绘示的曲线，形成具有反曲点的距离与取光能力设计曲线。
9.如权利要求7或8所述的提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，其特征在于，该第一取光微结构群及该第二取光微结构群的取光能力由微结构网点的深度变化、截面积变化及/或分布密度变化来控制。
10.如权利要求7所述的提高光线利用率的侧入式导光板设计方法，其特征在于，该反射面为一银质反射条。
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