CN1567050A - 面光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种面光源装置，其包括一点光源及一导光板，该导光板包括一入光面、一出光面及一与出光面相对的底面，该入光面与出光面相交。该底面设置有多个以点光源为圆心的弧形凹槽，该弧形凹槽沿多条弧形线段分布，且该多个弧形凹槽的长度分别对应于点光源在该处的光强。本发明的面光源装置具有较高的辉度及均匀度。

Description

面光源装置
【技术领域】
本发明是关于一种用于平面显示器中的面光源装置。
【背景技术】
由于液晶显示器具有轻、薄、耗电小等优点，被广泛应用于笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等现代化信息设备。因液晶本身不具发光特性，因此需要为其提供面光源装置以实现显示功能。
现有的面光源装置包括光源及导光板，光源是相对于导光板的入光面设置，该导光板引导自光源发出光束的传输方向，将线光源或点光源转换成面光源。该导光板的底面分布多个散射结构，用以破坏光束在导光板内部传输的全反射条件，并且使其散射从而提高导光板出射光束的均匀性，进而提升面光源装置的整体性能。该散射结构的形状、疏密、大小均可有不同设计以适应不同的面光源装置。如该散射结构可设计为网点的形式或者V形槽的形式等。
一种现有技术揭示于1998年1月13日公告的美国专利第5,779,338号(参照图1)，该面光源装置包括导光板1、设置于导光板1的入光面11一侧的光源2、设置于导光板1的出光面12一侧的扩散板3及设置于导光板1的底面13一侧的反射板4。该导光板1的底面13分布多个凹槽5，该凹槽5的间距从入光面11至端面14逐渐减小，且凹槽5内填充有光散射材料6以进一步提升出光均匀度。但由于该多个凹槽5为平行于入光面11设置，同时光源2之光强在导光板1上分布不均匀，因此该多个凹槽5的分布方式并不完全和光强的分布相匹配，造成在一定光利用率的情况下导光板1的出光辉度不高且不均匀；同时由于必须采用光散射材料6，该导光板1及采用该导光板1的面光源装置成本较高；填充光散射材料6的过程不仅耗费时间与人力成本，且极易造成不良品。
【发明内容】
为克服现有技术中面光源装置辉度及均匀度不高、成本较高的缺陷，本发明提供一辉度及均匀度较高，成本较低的面光源装置。
本发明的面光源装置包括一导光板及一点光源，该导光板用以引导来自点光源的光线传输方向，其包括一入光面、一出光面及一与出光面相对的底面，该入光面与出光面相交，该底面设置多个以点光源为圆心的弧形凹槽，该弧形凹槽沿该多条弧形线段分布，且该多个弧形凹槽的长度分别对应于点光源在该处的光强。
相较于现有技术，本发明具有如下优点：本发明面光源装置中，导光板的底面设置多个以点光源为圆心的弧形凹槽，从而可加强对点光源所发光线的作用，在相同的光利用率下，使得面光源装置出光辉度提高，且该多个弧形凹槽的长度分别对应于点光源在该处的光强，从而有效提升该面光源装置的出光均匀度。且本发明无须采用光扩散材料，成本大为降低，制程也得到有效简化。本发明面光源装置采用该导光板及光源的组合，其出光辉度及均匀度较高，成本低，可适应更高性能的液晶显示器的需求。
【附图说明】
图1是现有技术面光源装置的侧视图。
图2是本发明面光源装置的平面示意图。
图3至图6是于本发明面光源装置的导光板的底面设置凹槽的方法示意图。
图7是本发明面光源装置第二实施方式的平面视图。
图8是本发明面光源装置第三实施方式的平面视图。
【具体实施方式】
请参照图2，本发明面光源装置100包括一导光板110及一点光源120，该点光源120用以提供外部照明，可以是发光二极管或其它类似光源，该导光板110引导来自点光源120的光线，将其转换为均匀的面光源。
该导光板110为平板形，其包括一入光面111、一与入光面111相交的出光面(未标示)及一与出光面相对的底面112。该底面112设置多个弧形凹槽113。该多个弧形凹槽113是以R-CUT方式形成，其为V型槽。
该多个弧形凹槽113均以点光源120为圆心设置，而且弧形凹槽113是沿多条弧形线段分布，形成若干同心圆结构。为提升均匀度，该多个弧形凹槽113的长度分别对应于点光源120在该处的光强，即利用弧形凹槽113的弧长变化调节出光面对应点的出光量大小。该多条弧形线段均匀分布于该底面112，即各弧形线段之间的间距相等。为进一步提高该导光板110的光学性能，增强其出光辉度的均匀性，该多条弧形线段的分布密度可以沿远离入光面111的方向逐渐变大。
导光板110的底面112设置多个以点光源120为圆心的弧形凹槽113，从而可加强对点光源120所发光线的反射作用，在相同的光利用率下，使得导光板110出光辉度提高，而且该多个弧形凹槽113的长度分别对应于点光源120在该处的光强，从而有效提升该导光板110的出光均匀度。
请同时参照图3至图6，为本发明面光源装置的导光板的弧形凹槽分布方法示意图。
请参照图3，首先，确定导光板110与点光源120的相对位置，设定点光源120所在位置为(0，0)，分别以平行、垂直导光板110出光面111的方向为X、Y方向，定出X-Y坐标平面。
请参照图4，测出点光源120的出射光强度分布，其中，f(θ)为角度为θ的光强度分布函数，θ＝tan-1Y/X。
请参照图5，以点光源120为圆心，在导光板110的底面上画出多个同心弧形线段Cn，Cn的半径为Rn。Rn的取值可以根据实施情况决定，如该多个弧形线段Cn的分布密度可以沿远离入光面111的方向逐渐变大，本实施方式中，各弧形线段之间的间距相等，即Rn＝R0(n-1)，R0的取值可以根据实施情况决定，本实施方式为80μm-120μm。
请参照图6，将多个弧形线段Cn均匀分为若干单元，并编号为Cn，m。本实施方式中，θ由0开始，每隔1度画一射线。
最后，确定各弧形线段单元Cn，m中R-CUT的长度，即各弧形凹槽113的长度Ln，m＝k[Rn2/f(m)]。
设定导光板110上所有弧形线段Cn的总长为B，平均R-CUT比率为A，A为导光板110上R-CUT弧形线段的总长(即弧线凹槽113的总长)除以所有弧形线段Cn的总长B，得出k＝AB/∑[Rn 2/f(m)]，其中，B＝∑2Rn*sin-1(d/2Rn)，d为导光板110入光面111的长度。
请参照图7，为本发明面光源装置的另一实施方式。该面光源装置200包括一点光源220及一导光板210，该导光板210为平板形，用以配合点光源220，其包括一入光面211、一与入光面211相连的出光面(未标示)及一与出光面相对的底面212，该底面212与入光面211垂直相交。该底面212设置多个截面呈梯状的弧形凹槽213。该多个弧形凹槽213均以点光源220为圆心设置，而且弧形凹槽213沿多个弧形线段分布，形成若干同心圆结构。为提升均匀度，该多个弧形凹槽213的长度分别对应于点光源220在该处的光强，即利用弧形凹槽213之弧长变化调节出光面对应点的出光量大小。该多个弧形线段是均匀分布于该底面212，即各弧形线段之间的间距相等。为进一步提高该导光板210的光学性能，增强其出光辉度的均匀性，该多个弧形线段的分布密度可以沿远离入光面211的方向逐渐变大。
请参照图8，为本发明面光源装置300的第三实施方式，该面光源装置300包括一点光源320及一导光板310，该导光板310为楔形，其包括一入光面311、一与入光面311倾斜相交的底面312。该导光板310的底面312设置多个截面呈U型的弧形凹槽313。该多个弧形凹槽313均以点光源320为圆心设置，该多个弧形凹槽313的长度分别对应于点光源320在该处的光强。
本发明面光源装置也可有其它实施方式，例如该导光板可为三角形；该导光板的底面可设置反射膜；该导光板出光面可以是粗糙表面；为增加光束的利用率，该面光源装置可进一步包括一设置于导光板底面一侧的反射板，而且该面光源装置在导光板的出光面一侧可依序排列棱镜板与扩散板。

Claims (10)

1.一种面光源装置，包括一点光源，一用于引导来自点光源的光线传输方向的导光板，该导光板包括一入光面、一与该入光面相交的出光面及一与该出光面相对的底面，该底面设置多个凹槽，其特征在于：该凹槽以点光源为圆心，沿多条弧形线段分布，其长度分别对应于点光源在该处的光强。
2.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该多条弧形线段的间距相等。
3.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该多条弧形线段的间距为80-120μm。
4.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该多条弧形线段的间距沿远离入光面的方向逐渐减少。
5.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该弧形凹槽的长度与该处点光源的光强成正比。
6.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该弧形凹槽的截面为V形、梯形或者U形。
7.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：该导光板为平板形、楔形或者三角形。
8.如权利要求1所述之面光源装置，其特征在于：该导光板底面设置反射膜。
9.如权利要求1所述之面光源装置，其特征在于：该点光源为发光二极管。
10.如权利要求1所述之面光源装置，其特征在于：该面光源装置进一步包括一位于导光板底面一侧的反射板。
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