CN201391833Y - 导光结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导光结构，该结构于导光板入光侧依序设有一导光体与一高折射层，其中该高折射层的入光侧表面包含一构型，用以使入射光在该高折射层内不发生偏折，以使该发射光于该导光板的入光侧与一可视区界限间的空间内产生均匀混光效果。

Description

导光结构

技术领域

本实用新型为关于一种导光结构，特别是关于一种与混光效果有关的导光结构。

背景技术

导光结构是侧光式背光模组的关键零组件，其功能在于将自导光板周边发射的光线，均匀地传送到显示区域。为满足于显示区域产生均匀亮度的要求，导光板结构设计上常使用的方法包括修改导光板构型，例如常见的楔形导光板、或在导光板表面形成微结构等方法。例如，为改善入射光在导光板入光侧表面产生的反射现象，中华民国专利第I259888号(参照图1)公开一种背光模组，包含一光源11、一光学薄膜层12与一导光组件13，上述各组件材质的折射率依序为导光组件＞光学薄膜层＞空气。在该号专利在导光组件13入光侧的局部设置一光学薄膜层12来，用以减少光线反射，并增加导光组件13内部的光穿透率，以改善因反射导致入射光耗损的情形。不过该号专利所公开的技术，虽能减少光线反射，与增加导光组件内部的光穿透率，但因该光学薄膜层的折射率低于导光组件，导致光线进入导光组件时是产生聚光效果，不利于将该导光组件应用于显示器，因为于显示器装设导光板的目的在于使入射光能均匀分布为一面光源，如果聚光效应存在，将使该面光源会有暗带与亮带产生，不能达到利用导光组件提供一均匀面光源的目的。

设计面板显示器，可视区界限也是一项重要参数，让可视区界限能降低，代表可使屏幕边框狭窄化，可视区域增大，但上述技术会增加混光的距离。

因目前公知技术，在关于入射光在导光板内混光距离与效果的改善上，仍有上述尚待解决的问题存在，因此本实用新型公开一种与入射光在导光板内混光距离与效果相关的导光结构。

实用新型内容

本实用新型公开了一种与入射光在导光板内混光距离与效果相关的导光结构。

本实用新型公开一种包含曲面结构与高折射层的导光结构，用以影响入射光在导光板内混光距离与效果。

本实用新型公开一种包含曲面结构与高折射层的导光结构，减少入光面亮暗不均现象。

本实用新型公开一种包含曲面结构与高折射层的导光结构，改善目视品位。

本实用新型公开一种包含导光体的导光结构，以便利设置与保护该导光结构。

本实用新型公开一种包含导光体的导光结构，改善屏幕可视区的亮暗不均现象。

本实用新型公开一种包含导光体的导光结构，用以增加屏幕显示影像面积。

为达上述目的，本实用新型公开一种与混光效果有关的导光结构，用以使一光源的发射光产生混光效果，包含：一导光体，包含一入光侧与一出光侧，其中入光侧邻设于光源；一高折射层包含一入光侧与一出光侧，其中高折射层的入光侧邻设于导光体的出光侧，且高折射层的该入光侧表面包含一构型，用以控制该发射光进入高折射层的偏折角；以及一导光板包含一入光侧、一出光侧与一可视区界限空间范围，其中导光板的入光侧邻设于高折射层的出光侧，且具有上述偏折角的发射光于进入导光板后，上述发射光于可视区界限空间范围内产生混光效果。

本实用新型还公开一种与混光效果有关的光源装置，用以使一光源的发射光产生混光效果，包含：一光源，用以产生一发射光；一导光体，包含一入光侧与一出光侧，其中入光侧邻设于光源；一高折射层包含一入光侧与一出光侧，其中高折射层的入光侧邻设于导光体的出光侧，且高折射层的该入光侧表面包含一构型，用以控制该发射光进入高折射层的偏折角；以及一导光板包含一入光侧、一出光侧与一可视区界限空间范围，其中导光板的入光侧邻设于高折射层的出光侧，且具有上述偏折角的发射光于进入导光板后，上述发射光于可视区界限空间范围内产生混光效果。

附图说明

图1显示另一导光结构。

图2显示关于本实用新型的导光结构剖面图。

图3显示关于本实用新型的另一导光结构剖面图。

图4显示另一关于本实用新型的导光结构剖面图。

具体实施方式

以下为关于本实用新型的具体实施例。以下叙述仅为说明本实用新型具体实施例，而非用以限制本实用新型权利要求的范围。因此，除说明书中的实施例外，举凡运用本实用新型说明书及图式内容所做的等效变化，均为本实用新型的权利要求范围所包含。

参阅图2，为关于本实用新型的导光结构截面图。导光结构100依序包含导光体103包含一入光侧与出光侧，其中导光体103光侧邻设于发光二极管104的发光面、一高折射层102邻设于该导光体103的出光侧、与一导光体101邻设于该高折射层102的出光侧，其中高折射层102的折射率高于导光板101。

于一具体实施例，导光体103为设置于高折射层102与导光板101之间。该导光体103为用以使入射光到达可视区界限(active area boundary)前，能有较为充裕的距离混光。

参照图3，因本实用新型公开一圆弧曲面构型103a设置于高折射层102的入光侧，因该入光侧形状并不平整。是故在设计导光结构100时，配置导光体103可便利于导光结构100的设置，例如利于对准导光结构100与发光二极管104；此外在本实用新型中，因圆弧曲面构型103a的表面形状与高折射层102，会影响入射光行进方向与混光效果，因此设置导光体103尚有保护上述组件的功效。

于另一具体实施例，该导光体103为折射率介于空气与导光板间的导光体，因此可避免发射光在导光体103的入光侧表面因反射，而使入射光产生损耗。

于关于本发明的一具体实施例中，导光体与高折射层连接的一侧，包含一构型，该构型为用以使入射光由导光体进入高折射层时，使入射光不产生偏折，以使入射光进入导光板后，能于导光板内的可视区界限间的空间内产生均匀混光效果。如图3所显示，于关于本发明的一较佳具体实施例中，导光体103与高折射层102连接的一侧，为包含一圆弧曲面构型103a；因为该圆弧曲面构型103a设置于两介质间，为避免入射光通过该圆弧曲面构型103a时，因折射现象，反产生聚光效果，所以该圆弧曲面构型103a必须加以设计，减低或避免该聚光效应的产生。于一具体实施例中，该圆弧曲面构型103a的曲率设计，为使入射光由导光体103进入高折射层102时，入射光的入射角尽量接近该入射点的圆弧曲面构型103a法线方向，使入射光进入高折射层102不产生偏折，于一具体实施例，此处所称「不产生偏折」为指的折射角为零度或接近零度，使具有该折射角的入射光进入导光板101后，可于可视区界限105间的空间内产生均匀混光效果。参照图4，于一具体实施例，上述折射角范围为使入射光于该高折射层102与该导光板101界面发生折射后，该发射光可于该导光板101的入光侧与一可视区界限105空间内产生均匀混光效果。于另一具体实施例中，导光体103的折射率低于高折射层102，以控制混光与入射光的反射。

于另一具体实施例中，高反射层102的折射率高于导光板101，因此入射光射入导光板101的折射角会大于入射角，使入射光经折射后会偏离法线，藉此可以控制混光距离。于另一具体实施例，参照图3，则利用高折射层102与该导光体103间的界面构型，使该光源104发出的发射光入射角度与导光结构100入光侧的夹角大于入射光折射方向与该导光板101入光侧的夹角(该夹角为取入射光与该导光结构100间所构成夹角中，较小的夹角角度)，以使入射光得以发散方式进入导光板101，避免产生聚光效应。参照图4，因此利用上述方式，即可控制入射光经折射后偏折范围，以使该发射光于该高折射层102与该导光板101界面发生折射后，于该导光板101的入光侧与一可视区界限105间的空间，产生混光效果。

高折射层102尚可加入扩散粒子或材料，以使入射光更均匀；于另一具体实施例中，则是于高折射层102中形成密闭孔洞，例如气泡，也达到同样效果。扩散粒子与气泡的尺寸可为相同尺寸或不同，视入射光折射需求而定。于一具体实施例中，扩散粒子或气泡为密集分布在发光二极管104前方，而往两相邻发光二极管104中间分布密度逐渐下降。

导光体103与高折射层102的总厚度，也会影响入射光的偏折程度。参照图4，于一具体实施例，高折射层102与导光体的总厚度为利用下述方式计算：

(1)利用司乃尔定律(Snell’s Rule)计算θ₁、θ₂、θ₃与θ₄，与导光板101、高折射层102与导光体103的构成材质折射率，以及发光二极管104周界折射率间的关系。

(2)计算发光二极管104间距离、以及在水平方向，发光二极管104中心点，与入射光在各介质入射点间距离，其中相邻发光二极管半强度角光线在导光板中交会点与发光面垂直距离，需小于方光二极管发光面与可视区界限间垂直距离(A)。

(3)求得各折射角与上述距离间的关系。

由上述计算，即可用以设计高折射层102与导光体103的总厚度。

参照图4，于另一具体实施例中，高折射层102与导光体103的总厚度为利用下述公式计算：

$d_1+d_{23}+(\frac{p}{2}-d_1{\tan \mathrm{\θ}}_1-d_{23}\frac{{n_1}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}{\sqrt{{n_2}^2-{n_1}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}})\frac{\sqrt{{{n_2}^2{n_4}^2-{n_1}^2{n_3}^2\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}}{{{n_1}^2{n_3}^2\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}\≤A---\left(1\right)$

其中(参照图4)

d₁：光源到导光体距离

d₂₃：导光体与高折射层的厚度

p：光源间距

θ₁：于介质1入射角

θ₂：于导光体的折射角

θ₃：于高折射层的入射角

θ₄：于导光板的折射角

n₁：介质1的折射率

n₂：导光体的折射率

n₃：高折射层的折射率

n₄：导光板的折射率

式(1)的推导如下：根据Snell’s Rule，

${\sin \mathrm{\θ}}_2=\frac{n1}{n2}\sin {\mathrm{\θ}}_1,$ ${\sin \mathrm{\θ}}_4=\frac{n1n3}{n2n4}\sin {\mathrm{\θ}}_1(\mathrm{\Θ}{\mathrm{\θ}}_2={\mathrm{\θ}}_3)\·\·\·\left(2\right)$

再经由三角函数关系可得，

${\tan \mathrm{\θ}}_2=\frac{{n1}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}{\sqrt{{n2}^2-{n1}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}},$ ${\tan \mathrm{\θ}}_3=\frac{{n1}^2{n3}^2\mathrm{si}{n}^2{\mathrm{\θ}}_1}{\sqrt{{n2}^2{n4}^2-{n1}^2{n3}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1}}---\left(3\right),\left(4\right)$

发光二极管中心点，至其间距中心为：

$\frac{P}{2}=P1+P23+P4,$ P1＝d1 tanθ₁，P23＝d23 tanθ₂，P4＝d4 tanθ₄(5)，(6)，(7)，(8)

将(6)(7)(8)代入(5)可得：

$d_4=(\frac{P}{2}-d1\tan {\mathrm{\θ}}_1-d23\tan {\mathrm{\θ}}_2)\cot {\mathrm{\θ}}_4\·\·\·\left(9\right)$

两颗相邻发光二极管，其半强度角的光线，其交会点与其发光面的垂直距离P/2，需要小于发光二极管发光面与可视区界限105的垂直距离A。所以，d1+d23+d4≤A...(10)

最后再将(9)(3)(4)代入，即可求出式(1)。

图4也显示高折射层102与导光体103装置前后，入射光混光位置的差异。参照图4，虚线代表发光二极管104发射光射入未装置高折射层102与该导光板101的导光板101，在导光板内101的混光位置，由该图可清楚得知，混光位置远超过可视区界限：这代表超过可视区界限105的可视区位置会有亮暗不均的现象；当应用该导光板于屏幕时，这也代表因该屏幕边框较大，可用以显示影像的面积即降低。

仍参照图4，实线代表发光二极管104发射光射入本实用新型所公开的导光结构100后，在导光板101内的混光位置，其中实线代表光线轨迹。由该图可清楚得知，发射光于可视区界限105前即进行均匀混光效应。因此超过可视区界限105的位置即不会有亮暗不均的现象，以液晶显示屏幕为例，这代表该液晶显示屏幕边框小，可使显示影像的面积增大。

本实用新型公开一种改善混光效果的导光结构，其中至少包含一导光板、一高折射层设置于该导光板的入光侧、一导光体设置于该高折射层的入光侧，其中该高折射层与该导光体的接口有复数构型，其设计为配合入射光的光型，使入射光通过该圆弧曲面时不发生偏折。

又上述该高折射层设计为使光线从高折射层进入导光板后，光型更为发散，以减少混光距离。于一具体实施例中，该导光结构的设计，使入射光于该导光板的入光侧与一可视区界限间的空间，产生混光效果。

上述叙述是为本实用新型的较佳实施例。此领域的技艺者应得以领会这是用以说明本实用新型而非用以限定本实用新型所主张的专利权利范围。其专利保护范围当视上述的权利要求范围及其等同领域而定。凡熟悉此领域的技艺者，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本实用新型所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在上述的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种导光结构，其特征在于，包含：

一导光体，包含一入光侧与一出光侧，其中该入光侧邻设于一光源；

一高折射层包含一入光侧与一出光侧，其中该高折射层的该入光侧邻设于该导光体的该出光侧，且该高折射层的该入光侧表面包含一构型，用以使该光源的发射光在进入该高折射层时不产生偏折；以及

一导光板包含一入光侧与一可视区界限空间范围，其中该导光板的该入光侧邻设于该高折射层的该出光侧，且该发射光于进入该导光板后，该发射光于该可视区界限空间范围内产生均匀混光效果。

2.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，该高折射层的折射率高于该导光板。

3.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，该高折射层的入光侧表面的该构型为一圆弧状构型。

4.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，该高折射层还包含复数扩散粒子或形成复数密闭空洞。

5.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，该导光板的该出光侧还包括一构型，用以使该发射光于该可视区界限空间范围内产生均匀混光效果。

6.一种光源装置，其特征在于，包含：

一光源，用以产生一发射光；

一导光体，包含一入光侧与一出光侧，其中该入光侧邻设于该光源；

一高折射层包含一入光侧与一出光侧，其中该高折射层的该入光侧邻设于该导光体的该出光侧，且该高折射层的该入光侧表面包含一构型，用以控制该光源的发射光进入该高折射层的偏折角；以及

一导光板包含一入光侧与一可视区界限空间范围，其中该导光板的该入光侧邻设于该高折射层的该出光侧，且具有该偏折角的该发射光于进入该导光板后，该发射光于该可视区界限空间范围内产生均匀混光效果。

7.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于，该高折射层的折射率高于该导光板。

8.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于，该高折射层的入光侧表面的该构型为一圆弧状构型。

9.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于，该高折射层还包含复数扩散粒子或复数密闭空洞。

10.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于，该导光板的该出光侧还包括一构型，用以使该发射光于该可视区界限空间范围内产生均匀混光效果。

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