CN106249342A

CN106249342A - 可消除热点现象的导光板及其背光模组

Info

Publication number: CN106249342A
Application number: CN201610855160.3A
Authority: CN
Inventors: 鲁浩; 李文妤
Original assignee: Solid State Opto Ltd
Current assignee: Solid State Opto Ltd
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明提供一种可消除热点现象的导光板及其背光模组，导光板具有一入光面及若干展光齿，入光面用于接收至少一点光源的光线，展光齿连续排列形成于入光面，且点光源对应至少任意三个相邻的展光齿，使点光源于入光面的投影面积涵盖前述至少三个相邻的展光齿。其中各展光齿的表面粗糙度大于0.9μm，点光源的光线先投射到对应的至少三个相邻的展光齿，通过展光齿结构而散射，并同时通过其表面粗糙度大于0.9μm的结构而漫射，由此提升进入入光面的光线发光角度，进而消除热点现象，提高光学特性。

Description

可消除热点现象的导光板及其背光模组

技术领域

本发明与导光板领域相关，尤其是一种可消除热点现象的导光板及其背光模组。

背景技术

导光板为用以导引光线形成面光源的光学组件，并被广泛地应用于背光模组或灯具等装置中。以背光模组为例，早期视光源与导光板的相对位置而可分为直下式与侧入式两种，近年来鉴于电子装置渐趋轻薄，背光模组也被要求朝该方向设计，因此厚重的直下式背光模组渐被侧入式背光模组取代。在侧入式背光模组中，作为光源的发光二极管(下称LED)一般间隔设置于导光板侧边，使各LED的光线分别由导光板的一入光侧进入内部，并于导光板形成面光源出光。

由于LED具有限发光角度，因此导光板靠近LED且落于展光范围内的区域会形成亮区，非位于展光范围内的区域则相对形成暗区。该些亮区与暗区造成的交错出光现象，即为热点或称亮点(Hot Spot)现象。为了消除热点现象，相关业者针对导光板设计多种结构以求增大各LED的入射角度，以降低暗区面积。例如在导光板入光侧另增设倾斜状导光组件，以调整光线的行进路线解决亮暗区的问题，或于入光侧表面设置与LED光源呈交错设置的展光微结构，以藉展光微结构调整LED光源入射至导光板的角度，有效减少暗区面积而消除热点现象。但是，前述结构虽似可缓解热点现象问题，但却仍具展光效果不佳，或是加工不易等不妥之处。而后遂有采取透过在入光侧表面设置表面粗糙度为0.5～0.7微米的雾面扩散结构，以求有效地促进光线均匀分布的方式，但仍成效不彰。其中，所述发光角度通常是指LED的光线散射角度；例如，对LED进行光型检测时，以最亮强度为100％，其50％强度光型的包络线(Envelope)所涵盖的角度，其代表着光线的发散程度。当然，业内亦有以30％强度光型分布的包络线作为测量依据者。

因此如何更有效地消除LED光源于导光板形成的热点现象，而提供更佳的出光效果甚或减缩电子装置的边框宽度，仍为当前技术人员需投入诸多心力探究的课题。

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靠近光源处会形成热点现象的缺陷，提供一种可消除热点现象的导光板及其背光模组，透过导光板的入光面的结构设计，可有效消除亮暗不均的出光现象，提高导光板的光学特性。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种可消除热点现象的导光板，其特点在于，其包括：

一入光面，用于接收至少一点光源的光线；及

若干展光齿，呈连续排列形成于该入光面，该点光源对应至少任意三个相邻的该些展光齿，使该点光源于该入光面的投影面积涵盖所述至少三个相邻的该些展光齿；

其中，各该展光齿的表面粗糙度大于0.9μm，该点光源的光线先投射到对应的至少任意三个相邻的该些展光齿，通过该些展光齿的结构而散射，并同时通过该些展光齿的表面粗糙度大于0.9μm的结构而漫射，以提升进入该入光面的光线发光角度，进而消除热点现象。

由此，导光板透过展光齿及其表面粗糙度大于0.9μm的结构，有效调整入射光线路径，同时限定点光源至少需对应三个相邻展光齿以确保前述结构相对点光源光线的调整效果，进而达到消除热点现象的成效。

较佳地，各该展光齿的轴线相对该入光面的短边具有一偏斜角度θ，且θ≤15度。受加工方式影响或因应调光需求，各展光齿可为倾斜的形态，并在前述偏斜角度θ≦15度时，可获得最佳的出光均匀效果。

较佳地，该些展光齿为刨铣加工的展光齿。展光齿可采用各种加工方式制成，在本发明中揭露的该些展光齿为刨铣加工的展光齿，以使导光板可快速量产且具高良率。

较佳地，该些展光齿分别为V形柱体并于该入光面排列形成锯齿形状。这样，可有效地调整来自点光源的入射光线。

较佳地，该些展光齿分别为弧形柱体并于该入光面排列形成波浪形状。这样，也可达到极佳的展光效果。

本发明还揭示了一种可消除热点现象的背光模组，其特点在于，其包括：

至少一点光源；及

一导光板，具有一入光面，用于接收该点光源的光线，且该入光面具有呈连续排列设置的若干展光齿，该点光源对应至少任意三个相邻的该些展光齿，使该点光源于该入光面的投影面积涵盖所述至少三个相邻的该些展光齿；

这样，通过展光齿与其表面粗糙度大于0.9μm的结构，可有效地调整点光源入射到导光板的光线路径，并限定点光源需对应至少相邻的三个展光齿，以确保展光齿结构可有效地增加发光角度。

较佳地，各该展光齿的轴线相对该入光面的短边具有一偏斜角度θ，且θ≤15度。上述的展光齿可为平行入光面的短边的形态，也可以是各该展光齿的轴线相对该入光面短边具有一偏斜角度θ，且θ≤15度而形成的倾斜的形态，透过偏斜角度θ的限定可避免展光齿过于倾斜而影响光学效果。

较佳地，该些展光齿为刨铣加工的展光齿。展光齿可视需求通过各种加工方式制成，本发明中则揭露该些展光齿为刨铣加工的展光齿，以使导光板获得较佳良品率以及可达到快速量产的目的。

较佳地，该些展光齿分别为V形柱体并于该入光面排列形成锯齿形状，以获得较佳的调光效果。

本发明的积极进步效果在于：

本发明所揭示的可消除热点现象的导光板及其背光模组，通过形成于入光面的展光齿与其具表面粗糙度的结构设置，有效利用光学特性调整入射光线角度，达到增加光线发光角度效果进而消除亮暗不均的热点现象。本发明也通过限制点光源需对应至少三个相邻的展光齿，以通过展光齿对点光源达到确实且有效的调光效果。此外，该些展光齿的形状可为V形柱体或弧形柱体等并可为倾斜设置，并经实验后限定展光齿偏斜角度需小于或等于15度，以防止展光齿过于倾斜而影响光学效果。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的导光板的示意图。

图2为本发明较佳实施例的导光板的前视图。

图3为本发明较佳实施例的点光源及导光板的示意图。

图4为本发明较佳实施例的导光板的应用示意图。

图5为本发明较佳实施例的另一形状的导光板的示意图。

附图标记说明

1：导光板

10：入光面

11：展光齿

12：出光面

2：点光源

3：背光模组

θ：偏斜角度

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。

光线具有极为敏锐的物理特性，微小的结构变更皆有可能使其发散角度导向与预期完全相反的结果，因此在设计导光板时须注意诸多结构细节。本发明人在开发导光板初期，为了得知入光侧表面的展光微结构与粗糙面对于入射光线发光角度的影响，用四组不同的导光板进行实验比对，第一组为入光侧表面不具展光微结构且为抛光镜面的导光板；第二组为入光侧表面不具展光齿但为粗糙雾面的导光板；第三组为入光侧表面具有展光微结构但为抛光镜面的导光板；最后第四组为入光侧表面具有展光微结构且为粗糙雾面的导光板。配合光源进行分析比对后得知，第一组导光板会产生菱格纹的亮暗严重的热点现象；第二组导光板则会产生亮暗相间的热点现象；第三组导光板相较的下具有较轻微的热点现象；而第四组导光板几乎无热点现象产生。此结果即验证具有展光微结构且其为平整镜面的导光板，比具有展光微结构且其为粗糙雾面的导光板的展光效果较差，而具较低的光学特性。证实入光侧表面若为雾面时，确实可以减缓热点现象，并依据上述结果，本发明人继续构思并提出对于消除热点现象具有最佳效果的导光板结构。

请结合图1-图4予以理解，其为本发明较佳实施例的导光板的示意图、导光板的前视图、点光源及导光板的示意图及导光板的应用示意图。本发明于此揭示一种可消除热点现象的导光板1，其包括一入光面10、若干展光齿11及一出光面12。入光面10用于接收至少一点光源2的光线，于本实施例中点光源2为若干个间隔设置并可分别为一发光二极管。展光齿11呈连续排列形成于入光面10，点光源对应至少三个相邻的展光齿11，使点光源2于入光面10的投影面积涵盖上述至少三个相邻的展光齿11，避免展光齿11无法有效增展进入导光板1的入射角度。其中，各该展光齿11的表面粗糙度大于0.9μm，点光源2的光线先投射到对应的至少任意三个相邻的该些展光齿11，通过展光齿11的结构而散射，并同时通过展光齿11表面粗糙度大于0.9μm的结构而漫射，以提升进入入光面10的光线发光角度，进而消除热点现象。其中，展光齿11的表面粗糙度是指展光齿11表面具有不规则设置的凸出颗粒，并且凸出颗粒的高度大于0.9μm，而使各展光齿11表面呈现非平滑状态。光通过不均匀介质时产生部分光线偏离原行进方向的情况，称之为散射现象，而光照射至物体粗糙表面时无序的向四周反射的现象则称之为漫射。因此当点光源2的光线投射至入光面10时，其上的展光齿11则会造成部分光线偏离原行进方向而更加向外扩展，部分光线通过展光齿11表面时则受其粗糙表面而无序地向四周反射，而可达到均匀混光的效果。出光面12邻接于入光面10并与其相互垂直，且在出光面12上可布设网点结构(图中未示)，以使通过展光齿11进入导光板1的光线于出光面12形成出光，例如可设置网点结构的密度由临近入光面10侧朝另侧渐增，网点结构的设置已为现有技术，在此不再赘述。

原则上，当物体表面越粗糙，对于光线造成的漫射现象越明显，但物体仍须在一定的表面粗糙度下，方可确切地使光线产生漫射。为取得有效的表面粗糙度数值，本发明人分别针对具不同具表面粗糙度展光齿的导光板进行测试。实验使用的各导光板厚度为0.6mm，展光调整距离(A)与点光源间距(P)的比值为0.8。其中展光调整距离(A)与点光源间距(P)的比值为导光板开发中常被使用的设计要件，导光板配合使用的点光源一般多为若干个且间隔设置，受限于点光源自身的发光角度，各点光源的间距会进一步影响入射光在导光板的亮暗分布状态。而展光调整所需距离是指导光板于邻近入光面处，产生热点现象的区域边界至入光面边缘的距离值，一般称该区为过渡区。当前述比值关系(AP ratio)越小，在导光板后续应用至显示设备或照明灯具时，其所需的边框宽度则可越为减缩，在设计导光板时，会希望前述比值越小越好，也就是说使导光板产生热点现象的区域越小越好，以更利于达到大面积显示的需求。

由实验结果得知，当展光齿11的表面粗糙度在0.9μm以下时，其调光效果近似镜面展光齿，仍会产生热点现象。当展光齿11的表面粗糙度在0.9μm以上时，开始出现较佳的均匀出光效果，证明可有效地使光线产生漫射现象进而增加发光角度，故本发明将展光齿的表面粗糙度限制于0.9μm以上。本发明透过多重光学实验，得到相反于以往技术揭露的粗糙度数值，相较于先前技术而言，本发明属反向教示，进而得出具展光齿11及其0.9μm以上的表面粗糙度的导光板1，可有效地消除热点现象带来的出光不均。

此外，在入光面10形成该些展光齿11，可通过多种加工方式达成，在本实施例中，展光齿11属刨铣加工的展光齿。而各展光齿11轴线除可与入光面10短边相互平行外，也可使各展光齿11的轴线相对入光面10短边形成一偏斜角度θ，并θ≤15度，如图2所示。如上所述，光线极为敏感，因此当展光齿11为倾斜形态时，于不同的偏斜角度θ下，可能都会对光线造成极大影响而无法消除热点现象，甚至可能造成反效果导致亮暗更为明显。因此对于偏斜角度θ，本发明也通过反复实验以获得可容许的最大值。并由实验结果得知，倘若偏斜角度θ大于15度，则调光效果会受到大幅影响，故限定偏斜角度θ须小于或等于15度。

此外，本实施例中，该些展光齿11分别为V形柱体并于入光面排列形成锯齿形状，如图1所示。透过V形柱体的展光齿11，可有效地使点光源2的光线透过该些展光齿11结构而散射，扩大各点光源2的发光角度。

如图5所示，其为本发明较佳实施例的另一形状的导光板的示意图。导光板1的展光齿11除了可为V形柱体连续排列设置于入光面10外，也可如图4所示，分别为弧形柱体且于入光面10排列形成波浪形状，此形状的展光齿11也可使入射光线受弧形柱体的展光齿11而产生散射现象，增大光线发光角度。

如图2-图5所示，本发明也揭露一种可消除热点现象的背光模组3，其包括至少一点光源2及一导光板1。点光源2可为发光二极管并为若干个间隔设置，导光板1具有入光面10以接收点光源2的光线，且入光面10具有连续排列设置的展光齿11，点光源2并对应至少任意三个相邻的展光齿11，使点光源2于入光面10的投影面积涵盖前述的至少三个相邻的展光齿11，防止展光齿11无法有效导引入射光线扩大其发光角度。其中，各展光齿11表面粗糙度大于0.9μm，点光源2的光线投射至对应的至少任意三个相邻的展光齿11，通过该些展光齿11的结构而形成散射现象，同时通过展光齿11表面粗糙度大于0.9μm的结构而漫射，由此提升进入入光面10的光线发光角度，进而消除热点现象。

关于导光板的设计与实验过程已于前面提及，在此不再赘述。同样地，入光面10的展光齿11可透过多种加工方式达成，在本实施例中揭露的展光齿11属于刨铣加工的展光齿。而各展光齿11轴线除可平行于入光面10短边外，各展光齿11的轴线亦可相对入光面10短边具有一偏斜角度θ，并θ≤15度。偏斜角度θ的最大值，透过反复实验而取得，当偏斜角度θ大于15度时，导光板1的调光效果会受到大幅影响，故本实施例限定偏斜角度θ须小于或等于15度。

而该些展光齿11的形状则可如图2及图3所示，分别为V形柱体并于入光面10排列形成锯齿形状。或如图5所示，各展光齿11分别为弧形柱体且于入光面10排列形成波浪形状。V形柱体或弧形柱体的展光齿11皆可有效地使通过其的入射光线产生散射，而进一步提升发光角度。

综上所述，本发明所揭示的可消除热点现象的导光板及其背光模组，透过形成于入光面的展光齿结构与其具表面粗糙度的数值限定，有效利用光学特性调整入射光线角度，达到增加光线发光角度效果进而消除亮暗不均的热点现象。并通过点光源的投影面积需涵盖至少三个相邻的展光齿，以通过展光齿可对点光源达到确实且有效地调光效果。此外，如果展光齿为倾斜设置时，透过实验结果取得展光齿的偏斜角度需小于或等于15度，以防止展光齿过于倾斜而影响光学效果。

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

1.一种可消除热点现象的导光板，其特征在于，其包括：

一入光面，用于接收至少一点光源的光线；及

2.如权利要求1所述的可消除热点现象的导光板，其特征在于，各该展光齿的轴线相对该入光面的短边具有一偏斜角度θ，且θ≤15度。

3.如权利要求1所述的可消除热点现象的导光板，其特征在于，该些展光齿为刨铣加工的展光齿。

4.如权利要求1所述的可消除热点现象的导光板，其特征在于，该些展光齿分别为V形柱体并于该入光面排列形成锯齿形状。

5.如权利要求1所述的可消除热点现象的导光板，其特征在于，该些展光齿分别为弧形柱体并于该入光面排列形成波浪形状。

6.一种可消除热点现象的背光模组，其特征在于，其包括：

至少一点光源；及

7.如权利要求6所述的可消除热点现象的背光模组，其特征在于，各该展光齿的轴线相对该入光面的短边具有一偏斜角度θ，且θ≤15度。

8.如权利要求6所述的可消除热点现象的背光模组，其特征在于，该些展光齿为刨铣加工的展光齿。

9.如权利要求6所述的可消除热点现象的背光模组，其特征在于，该些展光齿分别为V形柱体并于该入光面排列形成锯齿形状。

10.如权利要求6所述的可消除热点现象的背光模组，其特征在于，该些展光齿分别为弧形柱体并于该入光面排列形成波浪形状。