CN117781222A - 导光板与光源模块 - Google Patents

Abstract

一种导光板与光源模块，能够抑制导光板的表面吸附于其他元件的表面上，且具有良好的光学效率。导光板具有彼此相对的第一表面以及第二表面、以及连接第一表面与第二表面的入光面。导光板包括多个光学微结构。各光学微结构分别具有第一光学面与第二光学面，第一光学面位于第二光学面与入光面之间。第一光学面自第一表面朝向靠近第二表面的方向凹入，第一光学面与第一表面之间的最大垂直距离为第一高度。第二光学面自第一表面朝向远离第二表面的方向凸出，第二光学面与第一表面之间的最大垂直距离为第二高度。第二高度的值为第一高度的值的1.2倍至1.5倍。

Description

导光板与光源模块

技术领域

本发明是有关于一种光学元件与光学模块，且特别是有关于一种导光板与光源模块。

背景技术

目前的电子装置多利用平面显示模块进行画面的显示，其中又以液晶显示模块的技术较为纯熟且普及化。然而，由于液晶显示模块的显示面板本身无法发光，故在显示面板下方具有背光模块以提供显示画面所需光线。

背光模块主要可分为侧光式背光模块及直下式背光模块。侧光式背光模块是利用导光板将配置于导光板入光侧面的光源所发出的光线导向导光板的出光面，借以形成面光源。一般而言，可在导光板的表面形成光学微结构，以提高导光板的出光均匀度及亮度，并借此提高背光模块的出光效率以及光学品质。

一般而言，由于导光板的光学微结构凹入于导光板本体时的光学效率相较于凸出于导光板本体时的光学效率来的高，且其可借由迎光面角度的变化，来调整出射光线的指向性，因此目前具有高指向性的导光板的光学微结构多为内凹式的光学微结构。

然而，当导光板的光学微结构都为内凹式的光学微结构时，导光板设有光学微结构的表面容易与光学膜或反射片产生吸附现象，造成画面亮暗不均匀的现象。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种导光板与光源模块，能够抑制导光板的表面吸附于其他元件的表面上，且具有良好的光学效率。

为实现上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种导光板。导光板具有入光面、彼此相对的第一表面以及第二表面，其中入光面连接第一表面与第二表面，且导光板包括多个光学微结构。各光学微结构分别具有第一光学面与第二光学面，第一光学面位于第二光学面与入光面之间，第一光学面自第一表面朝向靠近第二表面的方向凹入，第一光学面与第一表面之间的最大垂直距离为第一高度，第二光学面自第一表面朝向远离第二表面的方向凸出，第二光学面与第一表面之间的最大垂直距离为第二高度，且第二高度的值为第一高度的值的1.2倍至1.5倍。

为实现上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光源模块。光源模块包括前述的导光板以及多个发光元件，位于入光面旁。

基于上述，在本发明的一实施例的导光板与光源模块中，通过光学微结构的第二光学面的配置，能够进一步提升导光板的光学效率，而使光源模块具有良好的辉度。并且，通过控制光学微结构的第二光学面相对于导光板凸出的第二高度的值为光学微结构的第一光学面相对于导光板凹入的第一高度的值的1.2倍至1.5倍的配置，能够抑制导光板的表面吸附于其他元件的表面上。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的光源模块的结构示意图。

图2A是图1的一种光学微结构的结构示意图。

图2B是图2A的光学微结构的上视图。

图2C与图2D是图2A的光学微结构的光路示意图。

图3是图1的另一种光学微结构的结构示意图。

图4A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。

图4B是图4A的光学微结构的光路示意图。

图5A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。

图5B是图5A的光学微结构的光路示意图。

图6A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。

图6B是图6A的光学微结构的侧视图。

图6C是图6A的光学微结构的剖面示意图。

图6D与图6E是图6A的光学微结构的光路示意图。

图7A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。

图7B是图7A的光学微结构的剖面示意图。

图7C是图7A的光学微结构的光路示意图。

附图标记说明

100：导光板

200：光源模块

210：发光元件

220：反射元件

BS：背光面

CA0：中央弧线

CA1：第一弯曲弧线

CA2：第二弯曲弧线

H1：第一高度

H2：第二高度

H3：第三高度

IS：入光面

L：光束

L1、L2：端点连线

LS：连接表面

MS、MS1、MS2、MS3、MS4、MS5：光学微结构

OS1：第一光学面

OS2：第二光学面

OS3：第三光学面

S1：第一表面

S2：第二表面

SA：侧弧部

ST：直线部

SS：条状微结构

θ1：第一夹角

θ2：第二夹角

θ3：第三夹角。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是本发明的第一实施例的光源模块的结构示意图。图2A是图1的一种光学微结构的结构示意图。图2B是图2A的光学微结构的上视图。图2C与图2D是图2A的光学微结构的光路示意图。请参照图1至图2D，在本实施例中，光源模块200包括多个发光元件210、导光板100以及反射元件220，多个发光元件210位于入光面IS旁。举例而言，在本实施例中，发光元件210可为发光二极管(light emitting diode，LED)元件或其它种类的发光元件210，而适于提供光束L。

具体而言，如图1所示，在本实施例中，导光板100具有入光面IS、彼此相对的第一表面S1以及第二表面S2，其中入光面IS连接第一表面S1与第二表面S2，且导光板100包括多个光学微结构MS。如此，在本实施例中，当发光元件210提供的光束L进入导光板100后，如图1、图2C与图2D所示，光束L可借由光学微结构MS而改变行进方向，且由第一表面S1出射的光线通过反射元件220的反射被导引至导光板100的第二表面S2后出光，借以提供均匀的照明光束L。

以下将搭配图2A至图2D对光学微结构MS的细部结构进行进一步地解说。

具体而言，如图2A至图2D所示，在本实施例中，各光学微结构MS分别具有第一光学面OS1、第二光学面OS2以及连接第一光学面OS1与第二光学面OS2的连接表面LS，第一光学面OS1位于第二光学面OS2与入光面IS之间。

进一步而言，如图2A与图2B所示，在本实施例中，各光学微结构MS的轮廓在第一表面S1上的投影呈弧状，第一光学面OS1与第一表面S1之间的交界线为第一弯曲弧线CA1，第二光学面OS2与第一表面S1之间的交界线为第二弯曲弧线CA2，连接表面LS与第一表面S1之间的交界线为中央弧线CA0，并且第二弯曲弧线CA2或中央弧线CA0的弧度与第一弯曲弧线CA1的弧度相同，且在第一表面S1上，第二弯曲弧线CA2的两侧的端点分别通过两侧的侧弧部SA与中央弧线CA0的两侧的端点相连接。举例而言，如图2A与图2B所示，在本实施例中，第一弯曲弧线CA1至第一弯曲弧线CA1的端点连线L1的最大垂直距离h为第一弯曲弧线CA1的端点连线L1的长度W的0.01倍至0.1倍(此处所指的端点连线L1为第一弯曲弧线CA1的两侧的端点之间的虚拟连接线)。并且，在本实施例中，第一弯曲弧线CA1的端点连线L1的长度W与第二弯曲弧线CA2的端点连线L2的长度的差值(即两侧的侧弧部SA在第二弯曲弧线CA2的两侧的端点连线L2方向上的总合宽度)为第一弯曲弧线CA1的端点连线L1的长度W的0.1倍到0.5倍(此处所指的端点连线L2为第二弯曲弧线CA2的两侧的端点之间的虚拟连接线)。如此，通过光学微结构MS的轮廓呈弧状的设置，可以进一步地引导导光板100中行进的光束L出光，进而提升导光板100的光学效率。

另一方面，如图2C与图2D所示，在本实施例中，第一光学面OS1自第一表面S1朝向靠近第二表面S2的方向凹入，第一光学面OS1与第一表面S1之间的最大垂直距离为第一高度H1，第二光学面OS2自第一表面S1朝向远离第二表面S2的方向凸出，第二光学面OS2与第一表面S1之间的最大垂直距离为第二高度H2，且第二高度H2的值为第一高度H1的值的1.2倍至1.5倍。如此，通过控制光学微结构MS的第二光学面OS2相对于导光板100凸出的第二高度H2的值为光学微结构MS的第一光学面OS1相对于导光板100凹入的第一高度H1的值的1.2倍至1.5倍的配置，能够抑制导光板100的表面吸附于其他元件的表面上。

并且，如图2C与图2D所示，第一光学面OS1与第一表面S1之间具有第一夹角θ1，第一夹角θ1的范围例如介于145度至155度，第二光学面OS2与第一表面S1之间具有第二夹角θ2，第二夹角θ2的范围例如介于25度至35度。也就是说，在本实施例中，第一光学面OS1与第二光学面OS2的有效光学角例如介于25度至35度。

如此，在上述角度的设置下，如图2C所示，第一光学面OS1可将以小角度在导光板100中行进的光束L，例如其行进方向与水平方向的夹角为10～30度的光束L反射或折射至第二表面S2后出光。并且，如图2D所示，在本实施例中，第二光学面OS2可将以大角度在导光板100中行进的光束L，例如其行进方向与水平方向的夹角30～50度的光束L反射或折射至第二表面S2后出光。如此一来，通过第一光学面OS1与第二光学面OS2的有效光学角的角度设计，能够使导光板100具有良好的光学效率，进而使光源模块200具有良好的辉度。举例而言，相较于一般仅设置有第一光学面OS1的光源模块200而言，通过第二光学面OS2将原本大角度在导光板100中行进的光束L有效利用，因此光源模块200的整体辉度可再提升3～4％。

图3是图1的另一种光学微结构的结构示意图。图3的光学微结构MS1与图2A的光学微结构MS类似，而差异如下所述。如图3所示，在本实施例中，在第一表面S1上，光学微结构MS1的第二弯曲弧线CA2的两侧的端点分别通过两侧的直线部ST与中央弧线CA0的两侧的端点相连接，即，光学微结构MS1的第一弯曲弧线CA1的端点连线L1的长度与第二弯曲弧线CA2的端点连线L2的长度大致相同，而不具有差值。如此，可进一步增加光学微结构MS1的第二光学面OS2的实际面积，而可增加对以大角度在导光板100中行进的光束L被光学微结构MS1的第二光学面OS2反射的机会，进而提升光源模块200的辉度。

并且，在本实施例中，由于光学微结构MS1的第一光学面OS1与第二光学面OS2的结构设计与图2A的光学微结构MS的第一光学面OS1与第二光学面OS2大致相同，因此，当光学微结构MS1被应用至前述的导光板100与光源模块200时，也能使导光板100与光源模块200达到类似的效果与优点，在此就不再赘述。

图4A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。图4B是图4A的光学微结构的光路示意图。图4A的光学微结构MS2与图2A的光学微结构MS类似，而差异如下所述。如图4A所示，在本实施例中，光学微结构MS2的第一光学面OS1与第二光学面OS2的至少任一者设有多个条状微结构SS，且多个条状微结构SS沿与第一弯曲弧线CA1平行的方向延伸。如此，如图4B所示，通过条状微结构SS的设置，光学微结构MS2可使通过反射元件220的反射被导引至导光板100的第二表面S2的光束L的出光角度扩散而实现散光雾化效果，进而使光源模块200具有良好的均匀度。

并且，在本实施例中，由于光学微结构MS2的第一光学面OS1与第二光学面OS2的结构设计也与图2A的光学微结构MS的第一光学面OS1与第二光学面OS2大致相同，因此，当光学微结构MS2被应用至前述的导光板100与光源模块200时，也能使导光板100与光源模块200达到类似的效果与优点，在此就不再赘述。

图5A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。图5B是图5A的光学微结构的光路示意图。图5A的光学微结构MS3与图3的光学微结构MS类似，而差异如下所述。如图5A至图5B所示，在本实施例中，光学微结构MS3分别还具有第三光学面OS3，其中光学微结构MS3的第二光学面OS2位于第一光学面OS1与第三光学面OS3之间，第三光学面OS3自第一表面S1朝向靠近第二表面S2的方向凹入。光学微结构MS3的第三光学面OS3与第一表面S1之间的最大垂直距离为第三高度H3，第三高度H3的值为第一高度H1的值的0.8倍至1.2倍，且第三光学面OS3与第一表面S1之间具有第三夹角θ3，第三夹角θ3的范围介于145度至155度。就是说，在本实施例中，光学微结构MS3的第三光学面OS3的有效光学角例如也介于25度至35度。并且，如图5B所示，在本实施例中，光学微结构MS3的第三光学面OS3可用于反射未经第一光学面OS1反射的光束L，而可在光学微结构MS3具有与光学微结构MS同等的分布密度时，增加导光板100的光学效率以及光源模块200的辉度，或是在使光学微结构MS3的分布密度相对于光学微结构MS减少时仍保持导光板100的光学效率，并仍可使光源模块200具有良好的辉度。

并且，在本实施例中，由于光学微结构MS3的第一光学面OS1与第二光学面OS2的结构设计也与图2A的光学微结构MS的第一光学面OS1与第二光学面OS2大致相同，因此，当光学微结构MS3被应用至前述的导光板100与光源模块200时，也能使导光板100与光源模块200达到类似的效果与优点，在此就不再赘述。

图6A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。图6B是图6A的光学微结构的侧视图。图6C是图6A的光学微结构的剖面示意图。图6D与图6E是图6A的光学微结构的光路示意图。图6A的光学微结构MS4与图3的光学微结构MS1类似，而差异如下所述。如图6A至图6C所示，在本实施例中，光学微结构MS4的轮廓在第一表面S1上的投影呈圆盘状，且光学微结构MS4还具有第三光学面OS3以及背光面BS，其中第二光学面OS2位于圆盘状的中央部，且呈曲面状自第一表面S1朝向远离第二表面S2的方向凸出。

进一步而言，如图6A所示，光学微结构MS4的第一光学面OS1、连接表面LS、第三光学面OS3以及背光面BS位于圆盘状的周缘部，其中背光面BS连接第三光学面OS3与第一表面S1，且各表面距导光板100的入光面IS的最小距离由近至远依序为第一光学面OS1、连接表面LS、第二光学面OS2、第三光学面OS3与背光面BS，即，如图6C所示，第二光学面OS2位于第一光学面OS1与第三光学面OS3之间。其中，连接表面LS围绕第二光学表面OS2的周缘并连接至第三光学表面OS3，第一光学表面OS1围绕连接表面LS的周缘并连接至背光面BS。

更具体而言，如图6C所示，在本实施例中，光学微结构MS4的第三光学面OS3自第一表面S1朝向靠近第二表面S2的方向凹入，第三光学面OS3与第一表面S1之间的最大垂直距离为第三高度H3，第三高度H3的值与第一高度H1的值相同。并且，在本实施例中，光学微结构MS4的第一光学面OS1与第一表面S1之间具有第一夹角θ1，第三光学面OS3与第一表面S1之间具有第三夹角θ3，第一夹角θ1与第三夹角θ3的范围相同，而介于145度至173度。也就是说，在本实施例中，第一光学面OS1与第三光学面OS3的有效光学角例如介于7度至35度。并且，如图6C所示，由于光学微结构MS4的第二光学面OS2为曲面，因此，第二光学面OS2的有效光学角会随位置而变化，在本实施例中，第二光学面OS2与第一表面S1的交点的切线与第一表面S1之间具有第二夹角θ2，第二夹角θ2的范围介于25度至35度。即，在本实施例中，第二光学面OS2的最大有效光学角例如介于25度至35度。

如此，在上述角度的设置下，如图6D所示，光学微结构MS4的第一光学面OS1与第三光学面OS3也可将以小角度在导光板100中行进的光束L反射或折射至第二表面S2后出光。并且，如图6E所示，在本实施例中，光学微结构MS4的第二光学面OS2与第三光学面OS3可将以大角度在导光板100中行进的光束L反射或折射至第二表面S2后出光。如此一来，通过第一光学面OS1、第二光学面OS2与第三光学面OS3的有效光学角的角度设计，光学微结构MS4能够使导光板100具有良好的光学效率，进而使光源模块200具有良好的辉度。举例而言，相较于一般仅设置有第一光学面OS1的光学微结构的光源模块200而言，光学微结构MS4可使光源模块200的整体辉度可再提升1.2％。因此，当光学微结构MS4被应用至前述的导光板100与光源模块200时，也能使导光板100与光源模块200达到类似的效果与优点，在此就不再赘述。

图7A是图1的又一种光学微结构的结构示意图。图7B是图7A的光学微结构的剖面示意图。图7C是图7A的光学微结构的光路示意图。图7A的光学微结构MS5与图6A的光学微结构MS4类似，而差异如下所述。如图7A至图7C所示，在本实施例中，光学微结构MS5的第二光学面OS2为一具有固定斜率的斜面，且第三高度H3的值大于第一高度H1的值。并且，第一夹角θ1的补角、第二夹角θ2以及第三夹角θ3的补角的范围介于7度至35度，且其角度大小依序为：第一夹角θ1的补角、第二夹角θ2、第三夹角θ3的补角。也就是说，在本实施例中，光学微结构MS5的第一光学面OS1、第二光学面OS2与第三光学面OS3的有效光学角例如介于7度至35度。

如此，通过光学微结构MS5的第一光学面OS1、第二光学面OS2与第三光学面OS3的有效光学角的角度设计，光学微结构MS5能够使导光板100具有良好的光学效率，进而使光源模块200具有良好的辉度。举例而言，相较于一般仅设置有第一光学面OS1的光学微结构MS的光源模块200而言，光源模块200的整体辉度可再提升1.4％。因此，当光学微结构MS5被应用至前述的导光板100与光源模块200时，也能使导光板100与光源模块200达到类似的效果与优点，在此就不再赘述。

综上所述，在本发明的一实施例的导光板与光源模块中，通过光学微结构的第二光学面的配置，能够进一步提升导光板的光学效率，而使光源模块具有良好的辉度。并且，通过控制光学微结构的第二光学面相对于导光板凸出的第二高度的值为光学微结构的第二光学面相对于导光板凹入的第一高度的值的1.2倍至1.5倍能够抑制导光板的表面吸附于其他元件的表面上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属本发明专利覆盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不需实现本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (14)

1.一种导光板，其特征在于，所述导光板具有入光面、彼此相对的第一表面以及第二表面，其中所述入光面连接所述第一表面与所述第二表面，且所述导光板包括多个光学微结构：

各所述光学微结构分别具有第一光学面与第二光学面，所述第一光学面位于所述第二光学面与所述入光面之间，所述第一光学面自所述第一表面朝向靠近所述第二表面的方向凹入，所述第一光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第一高度，所述第二光学面自所述第一表面朝向远离所述第二表面的方向凸出，所述第二光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第二高度，且所述第二高度的值为第一高度的值的1.2倍至1.5倍。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，各所述光学微结构的轮廓在所述第一表面上的投影呈弧状，所述第一光学面与所述第一表面之间的交界线为第一弯曲弧线，所述第一弯曲弧线至所述第一弯曲弧线的端点连线的最大垂直距离为所述第一弯曲弧线的端点连线的长度的0.01倍至0.1倍。

3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第二光学面与所述第一表面之间的交界线为第二弯曲弧线，所述第二弯曲弧线的弧度与所述第一弯曲弧线的弧度相同。

4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述第一弯曲弧线的端点连线的长度与所述第二弯曲弧线的端点连线的长度的差值，为所述第一弯曲弧线的端点连线的长度的0.1倍到0.5倍。

5.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第一光学面与所述第二光学面的至少任一者设有多个条状微结构，且所述多个条状微结构沿与所述第一弯曲弧线平行的方向延伸。

6.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，各所述光学微结构分别还具有第三光学面，其中所述第二光学面位于所述第一光学面与所述第三光学面之间，所述第三光学面自所述第一表面朝向靠近所述第二表面的方向凹入，所述第三光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第三高度，所述第三高度的值为所述第一高度的值的0.8倍至1.2倍，且所述第三光学面与所述第一表面之间具有第三夹角，所述第三夹角的范围介于145度至155度。

7.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一光学面与所述第一表面之间具有第一夹角，所述第一夹角的范围介于145度至155度，所述第二光学面与所述第一表面之间具有第二夹角，所述第二夹角的范围介于25度至35度。

8.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，各所述光学微结构的轮廓在所述第一表面上的投影呈圆盘状，且各所述光学微结构分别还具有第三光学面，其中所述第二光学面位于所述圆盘状的中央部，所述第一光学面与所述第三光学面位于所述圆盘状的周缘部，且所述第二光学面位于所述第一光学面与所述第三光学面之间。

9.根据权利要求8所述的导光板，其特征在于，所述第三光学面自所述第一表面朝向靠近所述第二表面的方向凹入，所述第三光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第三高度，所述第三高度的值与所述第一高度的值相同。

10.根据权利要求9所述的导光板，其特征在于，所述第一光学面与所述第一表面之间具有第一夹角，所述第三光学面与所述第一表面之间具有第三夹角，所述第一夹角与所述第三夹角的范围相同，而介于145度至173度。

11.根据权利要求9所述的导光板，其特征在于，所述第二光学面与所述第一表面的交点的切线与所述第一表面之间具有第二夹角，所述第二夹角的范围介于25度至35度。

12.根据权利要求8所述的导光板，其特征在于，所述第三光学面自所述第一表面朝向靠近所述第二表面的方向凹入，所述第三光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第三高度，所述第三高度的值大于所述第一高度的值。

13.根据权利要求12所述的导光板，其特征在于，所述第一光学面与所述第一表面之间具有第一夹角，所述第二光学面与所述第一表面之间具有第二夹角，所述第三光学面与所述第一表面之间具有第三夹角，其中所述第一夹角的补角、所述第二夹角以及所述第三夹角的补角的范围介于7度至35度，且其角度大小依序为：所述第一夹角的补角、所述第二夹角、所述第三夹角的补角。

14.一种光源模块，其特征在于，所述光源模块包括导光板以及多个发光元件，

所述导光板具有入光面、彼此相对的第一表面以及第二表面，其中所述入光面连接所述第一表面与所述第二表面，且所述导光板包括多个光学微结构：

各所述光学微结构分别具有第一光学面与第二光学面，所述第一光学面位于所述第二光学面与所述入光面之间，所述第一光学面自所述第一表面朝向靠近所述第二表面的方向凹入，所述第一光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第一高度，所述第二光学面自所述第一表面朝向远离所述第二表面的方向凸出，所述第二光学面与所述第一表面之间的最大垂直距离为第二高度，且所述第二高度的值为第一高度的值的1.2倍至1.5倍；以及所述多个发光元件位于所述入光面旁。