TWI240091B

TWI240091B - Light pipe having one or more integral diffusers

Info

Publication number: TWI240091B
Application number: TW089110734A
Authority: TW
Inventors: Abbas Hosseini; Gajendra D Savant
Original assignee: Physical Optics Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2005-09-21
Also published as: JP2009181962A; EP1203186A1; IL147483A; IL147483A0; JP2003504681A; US6386721B1; KR20090077838A; JP4689730B2; JP4343474B2; KR100968666B1; KR100920855B1; WO2001004539A1; EP1203186A4; KR20020030077A

Description

1240091 五、發明說明（1 y 發明背景 1 .發明領域一般而言’本發明與用於液晶顯示器等的背光總成有關，更明確地說，與用於背光總成之增進的全內反射光導管有關。 2.相關技術描述如膝上型電腦之液晶顯不器（L C D )所使用的標準背光總成如圖1的剖面圖所示。背光總成2 0具有一傳送光的波導或全內反射（T I R )光導管2 2。沿著光導管的邊緣有一或多個光源2 4。最常使用的光源是吾人所熟知的冷陰極螢光管或C C F L光管，沿著光導管的邊緣或沿著相對的邊緣配置。背光總成2 0也具有一反射器或反射層2 6，緊鄰著光導管的背表面。若干個光學元件3 0 配置在光導管的背表面上。在吾人所熟知的結構中，光學元件3 0是複數個絲屏罩、彩色光點，將光朝向光導管的正表面3 2反射。在另一種習知的結構中，光學元件3 0是複數個長形的槽，成形在光導管2 2的背表面2 8，以控制的角度將光導引到正表面3 2。一獨立的散光膜層3 4 Btt鄰光導管的正表面 3 2配置。散光膜3 4具有一光滑的背表面3 6面對光導管，以及在正表面3 8有一散光器結構’面朝向離開光導管的方向。緊鄰散光膜層3 4的前方是一對亮度增強膜（B E F 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ~ " --------tr--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 ___ 五、發明說明（2 ) )層4 0。B E F ™層可從位於明尼蘇達聖保羅市的3 Μ公司獲得，BEF是3Μ的商品名。其中一片BEF ™層將光轉入一個方向或平面，另一片BE F ™則將光轉向另一方向或相對於第一片B E F™層9 0度的平面。典型上，每一片 β E F™層的正表面4 4都具有複數個光學元件4 2，如稜鏡。B E F ™層集合平行的光朝向垂直於光導管正表面的方向。背光總成也具有一保護層5 0配置於B E F ™層表面，以防止光學元件受損。典型上，顯示器面板（如L C D面板，未顯示）置於保護層前。光導管背表面上之絲屏罩之點的密度決定投射到光導管之正表面的光量以及光分布的均勻性。以下將討論圖3 及4兩種點密度分布。在光導管背表面之點密度較高的某特定區域，該區域投射到正表面的光也較多。標準光導管的正表面基本上是光滑或平坦的。此種標準之絲屏罩點的背光總成產生一光的亮度輸出離開的背光。圖2說明一種可能的光輸出表示。H L Ρ及 V L Ρ曲線分別代表從橫過光導管之水平及垂直方向離開光導管的光強度或亮度。垂直及水平橫過光導管之的亮度非常一致。得到此種分布的光導管是背表面靠近中間部分的點密度較高，且靠近光源的點密度較低，如圖3所示。在光被反射出光導管之前，有較多的光行進到光導管的中間部位。圖2中的曲線Η B L及V B L顯示包括所有組件之整個背光總成的亮度。散光器膜及兩片B E F ™層加強了本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 ____B7_ 五、發明說明（3 ) 背光中央附近的亮度，該處是觀看者所注意的位置。靠近背光總成邊緣附近的亮度被降低。散光器膜及B E F ™層使光平行，因此，導引更多的光到光導管的中間部位後離開光導管，導引更多的光朝向垂直而非相對於垂直一角度。因此，大部分的光都在螢幕中央的附近，因而得到最大亮度。圖4說明光導管2 2之背表面2 8上的另一種點密度分布，其中靠近邊緣附近毗鄰光源2 4的點較密。圖5及圖6的曲線表示橫過光導管及背光總成沿著水平軸及垂直軸所量測到的亮度強度，曲線分別標示以H L P、V L P 、Η B L及V B L。如所見，沿著垂直軸的亮度，無論是光導管或是背光總成，其曲線都是呈” Μ ”形。這是因爲愈靠近光源亮度愈亮，以及愈靠近光源點密度增加所致。沿著光導管水平軸橫過整個表面的亮度非常一致。這是因爲橫過光導管的任何平面在水平方向與光源的距離及點密度都一致。就背光的亮度而言，沿著水平軸的亮度多少有些靠近中間部分較高而邊緣部分較低，這是因爲B E F ™層使光平行。經由改變點密度，可以改變離開背光表面之各部分的亮度。這些標準背光構造的問題是改變點密度不僅影響亮度，同時也降低了光分布的均勻性。絲屏罩點是以散射的方向反射光，因此，某些光不會被導引到所要的區域或全部損失在系統中。標準背光的整體效率較理想還差一段距離 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 6 1240091 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4) 標準背光構造的其它問題是由獨立的散光器膜層與光導管之正表面間的接觸所導致。由於兩表面都很平坦光滑，因此兩者間不存在氣隙。典型上，兩組件具有非常相似的折射率。光導管內任何以高角度或近乎平行於正表面的光入射到光導管的正表面，都是以相同的高角度離開光導管。散光器膜與B E F™層無法完全將這些高角度的光拉回到與正表面垂直的方向平行。因此，這些光無法到達觀看者，或喪失於系統之中，使背光的效率大幅降低。發明槪述本發明針對一種增進的背光總成，它具有一光導管，以及至少一個成形在光導管之背表面上的整合式散光器。在一獨立的實施例中，第二整合式散光器位於光導管的正表面。本發明簡化了背光總成的構造，並也降低了它的製造與組件成本。本發明之較簡單的背光總成構造增進了整體的亮度，增進了光的均勻性，也增加了照明效率。本發明的目的之一是提供一種背光總成’具有增進整體亮度的特性。本發明的另一目的是提供一種背光總成，具有增進的光分布均勻性。本發明還有另一目的是提供一種構造簡單的背光總成，它很容易組裝，且製造成本較低。本發明還有另一目的是提供一種背光總成，它具有所有這些增進的特性，可以取代標準的背光總成且不需做任何修改。在一實施例中，本發明的背光總成具有一對光源，沿本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公羞） -7 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 _____Β7__ 五、發明說明（5 ) 著τ I R光導管的相對邊緣配置。一獨立的散光器膜毗鄰光導管的正表面配置。一對B E F ™層毗鄰散光器膜配置，共同使背光之水平及垂直軸的光更平行於背光總成的垂直方向。在第二亮度增強膜上可選配一適度的散光器膜層，以使離開第二亮度增強膜的光更均勻分布，但更重要的是，可以保護亮度增強膜上的光學元件。光導管也具有位在正表面對面的背表面，以及一反射表面毗鄰於背表面。一整合式散光器微結構成形在光導管的背表面上。在另一實施例中，另一整合式散光器微結構成形於光導管的正表面。每一個整合式散光器表面具有特定的光分布及方向特性，可視特定之背光總成的需要而改變。在一實施例中，成形在光導管之背表面上的整合式散光器表面結構，在光導管的不同區域具有不同的光整形及方向特性。所成形的散光器可將光導引成特定的既定圖案，且圖案隨著光導管的不同區域而變。在一實施例中，成形在光導管之背表面上的整合式散光器表面結構使光以橢圓形的圖案放射。在另一實施例中，所成形的整合式散光器表面結構使光源附近的光以一橢圓形圖案放射，在遠離光源之光導管中央附近則是以另一橢圓形圖案放射。在一實施例中，從光源附近區域放射的光是水平大約9 5 °及垂直大約1 5 °的橢圓形。在中央區域放射的光是水平大約9 5 °及垂直大約3 0 °的橢圓形。在一實施例中，成形在光導管之背表面上的整合式散光器表面結構在光導管整個表面上產生完全不變化的橢圓本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ g _ -------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 _B7__ 五、發明說明（6 ) 形光輸出。在一實施例中，在背表面上的整合式散光器表面結構在光導管的整個表面上產生水平大約9 5。及垂直大約2 5 °的橢圓形光輸出。當與習知的背光總成構造相較，經由使用本發明的構造，並經由不同的散光器表面結構改變輸出特性，可以提供光分布更均勻且增進整體亮度的背光總成。當參考以下詳細描述並配合附圖，將可更明瞭本發明的這些及其它目的、特徵及優點。不過，須瞭解，雖然所指出的是本發明的較佳實施例，但以下的描述只是.用於說明而非限制。諸多的修改及變化都不會偏離本發明的範圍與精神，且本發明包括所有這類修改。圖式簡單說明參考以下的附圖將可更明瞭本發明的優點及特徵，其中圖1是標準背光總成構造的剖面槪圖；圖2是代表圖1之背光總成可能的光輸出曲線，以及僅從圖1之背光總成之光導管輸出之光的曲線；圖3是光導管之底視平面槪圖，顯示圖2之曲線所代表之標準背光總成之光導管的絲屏罩點密度；圖4是光導管之底視平面槪圖，顯示另一種標準背光總成之光導管的絲屏罩點密度；圖5的曲線代表圖4之光導管的光輸出；圖6的曲線代表結合圖4之光導管的標準背光總成的本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）7〇Ζ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1240091 A7 B7 五、發明說明（7) 光輸出；圖7 ( A )的剖面槪圖說明按照本發明所架構之背光總成的實施例；圖7 (B)說明圖7 (A)所不背光總成之光導管之不同區域的正面槪圖；圖8是圖7 A所示之光導管的背視槪圖；圖9的曲線代表從圖7 A之背光總成中之光導管輸出的亮度或光；圖1 0的曲線代表從圖7 A之背光總成輸出的亮度或光；圖1 1的曲線代表從圖7 A之背光總成中具有不同特性之散光器之光導管輸出的亮度或光；圖1 2的曲線代表從圖7 A之背光總成輸出的亮度或光，但具有圖1 1所示的光導管；元件表 2 0 背光總成 2 2 光導管 2 4 光源 2 6 反射層 3 0 光學元件 32 光導管的正表面 28 光導管的背表面 3 4 散光膜層 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tr--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 1240091 A7 B7 五、發明說明（8) 3 6 背表面經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 8 正表面 4 〇売度增強膜層 4 4 正表面 4 2 光學元件 1 2 〇背光總成 1 2 2 光導管 1 2 4 背表面 1 2 6 正表面 1 2 8 頂緣 1 3 0 底緣 1 3 2 光源 1 3 4 散光器膜層 1 3 6 背表面 1 3 8 正表面 1 4 〇 B E F ™層 1 4 2 背表面 1 4 4 正表面 1 4 6 光學元件 1 5 〇保護層 1 6 〇區域 1 6 2 1品域 1 6 4 域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 ___B7___ 五、發明說明（9 ) 較佳實施例詳細說明圖7 A的剖面槪圖顯示按照本發明所架構之背光總成 1 2 0的實施例。一般來說，背光總成1 2 0與上述的背光總成2 0非常類似。背光總成1 2 0具有一內反射波導或光導管1 2 2。光導管1 2 2具有一背表面1 2 4、一正表面1 2 6、一頂緣1 2 8及一底緣1 3 0。背光總成 1 2 0也具有一對長條形的光源1 3 2，分別毗鄰頂緣 1 2 8及底緣1 3 0配置。光源1 3 2可以是任何所需的光源，其中一例是冷陰極螢光（CCFL)光管。. 接下來，背光總成1 2 0包括一獨立的散光器膜層 1 3 4，毗鄰光導管1 2 2的正表面1 2 6配置。散光器膜層具有一背表面1 3 6，面對光導管1 2 2的正表面 1 2 6。散光器膜層1 3 4也具有一正表面1 3 8。散光器膜層1 3 4的正表面1 3 8上有散光器表面結構。背光總成1 2 0具有一對B E F ™層1 4 0，配置於散光器膜層 1 3 4上。B E F ™層1 4 0包括一背表面1 4 2面對散光器膜層1 3 4。BEF™層1 40也具有一正表面1 44，其上具有複數個光學元件146 在B E F ™層1 4 0上配置一層最終保護層1 5 0以保護B E F ™層避免受損。在一實施例中，雖然保護層1 5 0 的主要目的是保護下方的層，但在它的一表面上有用以整形光的散光器表面結構。此層選用的散光器表面結構將在下文中更詳細討論。在一實施例中，一散光器被製造成可對離開它的光整本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1240091 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1Q) 形’此散光器或可製造在保護層1 5 0上。如果配置此散光器，必須只有很小的圖案重疊，如2 · 5。X 0 · 5。的橢圓形。如所述’保護層1 5 0的主要目的是避免下層受損。加諸於保護層的任何表面結構或光整形或擴散特性，純粹是用來進一步強化背光總成1 2 0的特性。小角度的散光器有時有助於隱藏B E F ™層所產生的任何瑕疵。在此特例中’如果包括散光器，僅是非常精確地控制從最終保護層1 5 0所放射的光，以免大幅地改變通過其它層之光的方向或均勻性。如有需要，可以使用其它的層來執行特定之光整形及/或改變方向的工作。光導管1 2 2的背表面1 2 4不需要絲屏罩點或槽。按照本發明’光導管1 2 2的背表面1 2 4是以直接成形在背表面上的整合式散光器微結構取代，可以使用本發明之受讓人所發明的若干習知處理方法中任何一種方法成形。這些方法中，某些揭示於美國專利5，534，386 以及5，609，939，都讓予本發明的受讓人，以及待審的美國專利申請案08/800，872 ( Savant等人）及0 9 / 0 5 2，5 6 8 ( Savant等人）也都讓予本發明的受讓人。所需要的散光器特性先記錄於光敏材料，接著複製到金屬片上。接著使用金屬片做爲母片，將結構成形在光導管的背表面上。在一種方法中，是使用母片將表面結構硬一浮雕或壓印到光導管1 2 2的表面。在另一實施例中，在射模成形光導管1 2 2時，可以使用母片當成嵌模◦另本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- I------tri------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240091 A7 B7 五、發明說明（11) 者’當射模成形時’可以直接在模室中以母片成形散光器表面◦或者，在光導管的背表面塗布環氧樹脂，並以具有所需微結構的母片壓印環氧樹脂，以U V將環氧樹脂直接硬化成光導管的材料。也可以在正表面1 2 6上一體成形运用的表面目女光益微結構。此表面結構也可以使用相同的方法浮雕、射模或複製到光導管1 2 2的正表面。在本發明的實施例中，在背表面1 2 4與正表面 1 2 6上的散光益表面結構可有很大變化。此表示，散光器所產生的光輸出也會有很大不同。圖8說明光導管1 2 2之背表面1 2 4的槪圖，它也有兩個光源1 3 2位於頂緣1 2 8及底緣1 3 0。如圖8 所示，在背表面124上定義有3個區域160、162 及1 6 4。這3個區域代表背表面上如有需要可以改變散光器結構的區域。在圖8的實施例中，這3個區域中的每一個都具有相同的散光器表面結構，產生相同的光輸出特性。雖然圖中顯示了 3個區域，但須瞭解，區域的數量可有相當大的變化，都不會偏離本發明的範圍。此外，區域的配置也可有各種的變化。例如，圖7 B中所標示的A -J等9個區域，每個區域的表面散光器都可不同。圖7 B 也標示一水平參考軸Η及一垂直參考軸V，以有助於以下的描述。如圖8所示，區域1 6 0及1 6 2毗鄰光源1 3 2，分別靠近頂緣1 2 8及底緣1 3 0。中央區域1 6 4位於區域1 6 0及1 6 2之間，通常是光導管1 2 2的中段部本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -^1 ϋ I ϋ -ϋ amme 一 δ， ϋ 1· ϋ I I ϋ ϋ I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 B7____ 五、發明說明（12) 分。光導管1 2 2之背表面1 2 4的每一個區域1 6〇、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 6 2及1 6 4都有一模造或以其它方法複製於其上的散光器微結構。這3個區域中每一個的散光器表面結構都相同，因此，所產生的光輸出形狀及外形也相同。例如，所成形的散光器以特定的方法擴散及導引光，例如，通過散光器任何一點的光線產生一橢圓形的光輸出。設計一種可以產生在水平方向大約9 0。及在正交的垂直方向大約2 5 °的橢圓形散光器進行測試，並成形在背表面 1 2 6上。此散光器從背表面1 2 4上任何一點放.射的光線都得到一 9 5 °乘2 5 °在水平方向長且較窄的光輸出圖案。事實上，如果所製造的散光器是產生一 9 5。乘2 5。的橢圓形輸出，則9 5 °的分量會在8 0。到1 2 0間變化。垂直的2 5 °分量會在5 °到3 0。間變化。按照圖7 B的格子，較佳的情況是橢圓形輸出的長分量在橫過光導管1 2 2的水平方向延伸。橢圓形輸出的較短分量是配置在垂直方向。爲能產生不同的光形狀及方向，可以改變特定的散光器表面結構，並不偏離本發明的精神與範圍。9 5 °乘經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 5 °的橢圓形輸出經證實可產生極想要的結果，如以下的討論。此外，光導管1 2 2的整個背表面所包括的每一個區域160、162及164都具有一致的散光器表面，因此，在底表面的整個表面得到相同的光輸出。 3個區域160、162及164可以具有不同的散光器特性。在一實施例中，在中央區域1 6 4中模造9 5 ° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240091 A7 ___B7_ _ 五、發明說明（13) 乘3 0°的權圓形散光器’在外圍區域1 6 0、1 6 2中模造9 5 °乘1 5 °的橢圓形散光器。圖1 1及1 2表示此種具有不同散光器構造之背光總成全高及全寬的光輸出。此外，如以上討論，光導管1 2 2的正表面1 2 6具有選用之直接成形於其上的整合式散光器表面結構。此特定的散光器表面結構也可做相當大的改變，以產生所要的光輸出特性。例如，正表面1 2 6的表面散光器微結構以得到圓形的光輸出圖案爲佳，以使從散光器之任何一點放射出的光得到一圓錐形的光輸出。例如，如有需要.，圓形或圓錐輸出的角度大約1 °。實用上，輸出角如此小的圓形散光器，其變化從大約0 · 5 °到大約5 °。從正轰面以相對於正表面幾乎任何角度離開光導管的任何光，都在該特定方向擴散成圓錐形輸出圖案。在背表面1 2 4及正表面1 2 6上之散光器表面的特定表面結構特性都可改變，藉以改變光導管1 2 2的光輸出及輸出特性。圖9說明光導管1 2 2的光輸出或亮度，光導管1 2 2包括背表面所有3個區域都是9 5。乘2 5° 之橢圓形的散光器，以及正表面是大約1。角之圓形的散光器。光導管水平方向的亮度曲線H L P橫過光導管整個寬度都非常一致。光導管垂直方向的光輸出或亮度曲線 V L Ρ表示一變化的亮度，具有一Μ形的輸出，與先前參考圖6所描述之習知技術的結構相似。光導管1 2 2整個背表面不變的表面散光器結構，致使在光源1 3 2 .附近的亮度較高，靠近光導管中央部分的亮度較低，與圖6所示 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --1----丨丨訂丨丨丨·—丨丨· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 1 β ^ 1240091 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（14) 之習知技術的背光相同。在光導管之邊緣區域1 6 0及 1 6 2附近的光最強，在光導管之中間區域1 6 4附近的強度較低。圖1 0說明整個背光總成（包括所有組件）的光輸出売度。圖7 A圖不說明背光總成1 2 0中加在光導管 1 2 2前方的膜層。這些層包括配置在光導管1 2 2之正表面1 2 6的散光器膜層1 3 4，B E F ™層1 4 0及保護層1 5 0。附加的每一層進一步導引光更朝向垂直方向以增加離開背光的光亮度。圖1 0中的曲線Η B L代表橫過背光總成之水平的亮度分量。附加的各層使更多的光平行並被再導引朝向垂直方向，使得背光總成的中央部分再稍亮一些，但基本上仍是一致的曲線。圖1 〇的曲線V B L 代表橫過背光總成在垂直方向的亮度分量。附加的層也在垂直方向使光線平行，以使更多的光集中到Μ形曲線的兩個峰。有時需要此種具有兩個峰的曲線，例如用於多人觀看的工作站等。散光器膜層1 3 4包括一光滑的背表面1 3 6及一正表面1 3 8，其上具有散光器結構。再次，散光器結構可做相當大的變化，以產生多種不同的光輸出特性，但在一實施例中，與前所描述之背表面1 2 4的橢圓形散光器表面結構相同。散光器層1 3 4的橢圓形表面結構，在水平方向有助於進一步使光擴散或平均分布到背光總成1 2〇的整個表面，在垂直方向的光輸出不會太分散，或是降低 V B L曲線聚集的峰値。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17 - ' --------tri------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240091 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（15) 標準背光總成2 0之構造所產生的問題之一是散光器層3 4的背表面與光導管2 2之正表面都太光滑或非常平坦。當這兩層相互鄰接時，兩層間的氣隙非常小或完全沒有。以相對於垂直方向非常大的角度離開光導管2 2正表面的光，因此發散到近乎與光導管的正表面平行。此光因此而喪失或無法準直回到與背光總成垂直的附近。有了本發明，光導管1 2 2之正表面1 2 6上是整合式表面散光器，與散光器層1 3 4相靠的面基本上是一粗糙表面。粗糙的散光器表面在兩組件間產生一氣隙。空氣的折射率遠小於光導管的折射率，典型上，光導管是使用聚碳酸鹽或之類的材料製造。因此，氣隙產生折射率的差異，因此，以非常陡峭之角度離開光導管的光被轉向又返回光導管，直到它成爲更朝向垂直於正表面1 2 6的角度才能離開。這些喪失或失去方向的光，被導引到更靠近離開面的垂直方向，並因此增加了背光總成的亮度與效率。下表是取自圖7 B所不之背光總成上9個點a — J的讀數。表1是取自背光總成1 2 0的亮度讀數，或是以尼特（N i t s )表示的亮度，每一個區域1 6 〇、1 6 2 及1 6 4的整合式散光器特性都相同。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -------tri-------. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 1240091 A7 B7 五、發明說明（16) 表1 位置亮度（尼特） A 2 10 0 B 2 0 2 0 C 19 5 0 D 119 0 E 113 0 F 117 5 G 2 19 0 Η ^ 2 3 0 0 J 2 2 4 0 平均値 18 11 中央亮度 113 0 均勻性 4 9 % (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製最大亮度位於區域A及Η，相對於垂直軸毗鄰於光源。在背光總成1 2 0之中央區域Ε所記錄到的亮度最低。根據此資料及圖1 0可知，在垂直方向的亮度曲線是Μ形。根據此資料及圖1 0可知，在水平方向的亮度曲線較_ 致。最高亮度及平均亮度都較高，分別是2 3 0 〇及 1 8 1 1尼特。表2的讀數也是取自相同的9個區域Α - J ，但是取自圖1之標準的背光總成，且以圖2、5及6表示。標淮本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 19 1240091 A7 B7 五、發明說明（17) 的背光在背光總成之中央附近平行於光源之方向的絲屏罩點密度增加。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表2 位置亮度（尼特） A 12 4 6 B 13 4 1 C 12 7 9 D 12 8 4 E . 15 4 0 F 13 8 1 G 12 3 4 Η 14 2 7 J 13 2 2 平均値 13 3 9 中央亮度 15 4 0 均勻性 8 0 % 可看出，最大亮度讀數是在中央區域E，但僅 1 5 4 0尼特。平均亮度的讀數是1 3 3 9尼特’遠低於本發明的背光總成1 2 0。曲線非常平坦，因爲絲屏罩點不提供任何的光導引效果。表3是取自背光總成1 2 0的亮度讀數’但在區域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tri------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - 1240091 Α7 Β7 五、發明說明（18) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 6 0、1 6 2及1 6 4具有不同的散光器特性，如上所述的邊緣是9 5°乘1 5。，中央是9 5°乘3 0。。在中央區域較寬的垂直橢圓角基本上使圖1 0垂直方向的Μ形曲線變爲平坦。表3 位置亮度（尼特） A 18 8 5 B 18 7 0 C 19 2 0 D 16 10 E 15 4 5 F 16 9 0 G 18 7 5 Η 19 0 0 J 19 10 平均値 18 0 1 中央亮度 15 4 5 均勻性 8 0 % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製平均的整體亮度爲1 8 0 1尼特，較標準的背光構造大爲增進。每一個特定區域的亮度非常高’因此’提供一較平坦且更平均的亮度分布，同時大量提高背光的整體亮本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 21 - 1240091 A7 五、發明說明（19) 度。雖然是參考特定實施例描述本發明，但如所述，本發，可做很多改變與修改不會偏離本發明的精神與範圍。從所附申請專利範圍即可明瞭這些改變與修改的精神與範圍。因此，本發明的精神與範圍只受所附申請專利範圍限制。 --------tri------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* ) -22-

Claims

-^'§1 240091 六、申請專利範圍附件2A : (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第89 1 10734號專利申請案中文申請專利範圍替換本民國94年5月i9日修正 1 · 一種用於背光總成的光導管，該光導管包括：一正表面；一相反於正表面的背表面；以及一整合式散光器，包含至少一區域的表面微結構形成於該背表面上，其中該整合式散光器包含一表面結構的中央區域，具有至少一側緣；以及表面微結構的一側面區域靠近每一側緣。 2 ·如申請專利範圍第1項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，所有表面微結構產生相同的光輸出特性。 3 ·如申請專利範圍第1項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，每一區域產生不同的光輸出特性。 4 ·如申請專利範圍第1項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，表面微結構產生橢圓形光輸出。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 .如申請專利範圍第4項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，來自至少一區域的橢圓形光輸出相對於光導管的整體表面區域之水平在大約8 0 °至1 2 0 °之間而垂直在大約5 °至3 0 °之間。 6 ·如申請專利範圍第5項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，來自至少一區域的橢圓形光輸出相對於光導管的整體表面區域之水平在大約9 5 °而垂直在大約本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1240091 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 5。。 7 ·如申請專利範圍第1項的光導管，進一步包含一整 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 合式散光器包括至少一形成在正表面上的表面微結構的區域 0 8 ·如申請專利範圍第7項的光導管，其中在正表面上的整合式散光器具有至少兩區域之表面微結構。 9 .如申請專利範圍第7項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，形成在正表面上的表面微結構產生圓形光輸出。 1 〇 .如申請專利範圍第7項的光導管，其中當光被導引通過該光導管時，圓形光輸出具有一介於大約0 · 5 °至 5 · 0 °之間的角度。 1 1 . 一種用於顯示器的背光總成，包含z 一光導管包括：一正表面，一背表面，及經濟部智慧財產局員工消費合作社印製一整合式散光器包括形成在光導管的背表面上的至少一區域之表面微結構，其中該整合式散光器包含一表面結構的中央區域，具有至少一側緣；以及表面微結構的一側面域靠近每一側緣；及，至少一光源位在光導管的一邊緣。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項的背光總成’其中當光被導引通過該光導管時，所有表面微結構產生相同的光輸出特性。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 - 1240091 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍 1 3 .如申請專利範圍第1 1項的背光總成，其中當光被導引通過該光導管時，每一區域產生不同的光輸出特性。 1 4 .如申請專利範圍第1 1項的背光總成，其中當光被導引通過該光導管時，該表面微結構產生橢圓形光輸出。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項的背光總成，其中當光被導引通過該光導管時，來自至少一區域的橢圓形光輸出相對於光導管的整個表面區域之水平大約爲9 5°而垂直爲 2 5°° 1 6 ·如申請專利範圍第1 1項的背光總成，進一步包含一散光層安排於光導管的正表面附近。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項的背光總成，進一步包含至少一亮度加強層按排於散光層附近。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項的背光總成，進一步包含一保護層，其中該至少一亮度加強層係安排於保護層與散光層之間。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項的背光總成，其中每一亮度加強層包括多數整合式光學元件。 2 0 .如申請專利範圍第1 1項的背光總成，進一步包含一整合式散光器包括形成在光導管的正表面上的至少一區域之表面微結構。 2 1 ·如申請專利範圍第2 〇項的背光總成，進一步包含一散光層安排於光導管的正表面附近，及至少一亮度加強層安排於散光層附近。 2 2 _如申請專利範圍第2 1項的背光總成，其中一空本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨〇><297公釐） -3 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ABCD 1240091 六、申請專利範圍氣間隙被形成於形成在光導管的正表面上的表面微結構及安排在光導管的正表面附近的散光層之間。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項的背光總成，其中當光被導引通過該光導管時，形成在該正表面上的表面微結構產生圓形光輸出。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項的背光總成，其中當光被導引通過該光導管時，該圓形光輸出具有一介於大約 0 · 5 °及5 · 0 °之間的角度。 2 5 ·如申請專利範圍第1 6項的背光總成，進一步包含一反射層安排於形成在光導管的背表面中的表面微結構附近。 · 2 6 · —種加強由一背光總成所產生的光輸出的均勻度及亮度的方法，包含：提供一背光總成包括：一光導管具有；一正表面，一背表面，及一整合式散光器包括形成在光導管的背表面上的至少一區域之表面微結構，其中該整合式散光器具有一中央區域之表面結構，具有至少一側緣及一側面區域之表面微結構鄰近每一側緣。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項的方法，進一步包含，一整合式表面散光器包括形成在光導管的正表面上的至少一區域之表面微結構，及本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 ABCD 1240091 六、申請專利範圍一散光層安排於光導管正表面的附近；其中一空氣間隙被形成於形成在光導管的正表面上的表面微結構及安排在光導管的正表面附近的散光層之間。 2 8 ·如申請專利範圍第2 7項的方法，其中當光被導引通過光導管時，背表面的每一區域產生一橢圓形光輸出，在水平呈大約9 5度在垂直呈大約2 5度，及正表面的每一區域產生一大約1度的圓形光輸出。 2 9 ·如申請專利範圍第2 6項所述之方法，其中當光被導引通過光導管時，該中央區域產生大約9 5度X 1 5度的橢圓光輸出，及每一側向散光器產生大約9 5度X 2 5度的橢圓輸出。 3 0 .如申請專利範圍第2 9項所述之方法，更包含一整合式表面散光器，包含至少一區域的表面微結構形成在該光導管的正表面中，其中當光被導引通過光導管時，該等在正表面中之表面微結構產生於約0·5度至5·0度間之圓形光輸出。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）：