TWI391717B - A light guide plate with a partition gradient - Google Patents

Description

具有分區梯度之導光板

本發明是有關於一種導光板，特別是指一種具有分區梯度之導光板。

一般液晶顯示器是藉由背光模組提供光源，依光源之入光方式，背光模組可區分為直下式入光與側向式入光等兩種，而採用側向式入光之背光模組需搭配使用導光板以使點光源成為能在正視角發光之面光源。

參閱圖1，為現有一種適用於側向式入光之背光模組5的導光板6，該背光模組5包含一與該導光板6對應之光源51，及依序疊置於該導光板6之一下擴散片52、二菱鏡片53與一上擴散片54，該導光板6包含一光出射面61，及複數與該光出射面61相反設置之微結構62。當該光源51產生之複數光束511分別與該等微結構62接觸而折射出該導光板6後，該等光束511依序經由該下擴散片52、該等菱鏡片53與該上擴散片54而將行進方向導至正視角，並降低半功率全角，以提供後續液晶模組有較集中的光可以使用。

但由於上述導光板6需配合光學膜片才能將該等光束511的行進方向導至正視角，如此將使得整個背光模組5的成本增加，且該等光束511經由光學膜片後的光形分佈較廣，半功率全角約為50度(如圖2所示)，因此，該等光束511之集中效果仍有待改進。

因此，本發明之一目的即在提供一種可降低背光模組成本的具有分區梯度之導光板。

本發明之另一目的即在提供一種可降低光束之半功率全角的具有分區梯度之導光板。

於是，本發明具有分區梯度之導光板，是適用於改變由一光源產生之複數光束的光路，並包含一本體、複數第一凹槽與第二凹槽，及複數第一導光區與第二導光區。

該本體包括間隔設置之一出光面與一反射面，及一連接該出光面與反射面且與該光源相對應之入光面。

該等第一凹槽是凹設於該本體之出光面。

該等第二凹槽是凹設於該本體之反射面，且沿一平行該出光面與反射面的光軸方向和該等第一凹槽呈交錯設置。

每一第一導光區包括複數由該出光面往該入光面傾斜延伸且分別與該等第一凹槽相鄰之第一迎光面，該等第一迎光面分別與該出光面界定出複數第一夾角，該等第一夾角之角度分佈是往遠離該入光面之方向遞減，每一第二導光區包括複數由該反射面往遠離該入光面之方向傾斜延伸且分別與該等第二凹槽相鄰之第二迎光面，該等第二迎光面分別與該反射面界定出複數第二夾角，該等第二夾角之角度分佈是往遠離該入光面之方向遞增，藉此，該等光束分別於該等第一、第二迎光面產生全反射後，實質上是往垂直該光軸之方向折射出該出光面。

藉由該等凹槽之設置，除了可使該等光束在正視角發光而省略光學膜片的使用，進而降低背光模組之成本外，還可降低折射出該出光面之光束的半功率全角。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3~4c，本發明具有分區梯度之導光板的一第一較佳實施例是適用於改變由一光源4產生之光束的光路，並包含一本體1、複數第一凹槽20與第二凹槽30、三個第一導光區21、22、23，及三個第二導光區31、32、33，在本實施例中，該光源4是一白光LED，20mA的電源供應下約可發出3.7lm，半功率全角為120°。

該本體1包括間隔設置之一出光面11與一反射面12，及一連接該出光面11與反射面12且與該光源4相對應之入光面13。

該等第一凹槽20是凹設於該本體1之出光面11。

該等第二凹槽30是凹設於該本體1之反射面12且沿一平行該出光面11與反射面12的光軸L方向和該等第一凹槽20呈交錯設置。

每一第一導光區21、22、23包括複數由該本體1之出光面11往該入光面13傾斜延伸且分別與該等第一凹槽20 相鄰之第一迎光面211、221、231，及複數由該出光面11往該入光面13傾斜延伸且分別與該等第一迎光面211、221、231相連之第一背光面212、222、232，該等第一迎光面211、221、231分別與該出光面11界定出複數第一夾角α 1、α 2、α 3，且分別與該等第一背光面212、222、232包圍界定出該等第一凹槽20，該等第一夾角α 1、α 2、α 3之角度分佈是往遠離該入光面13之方向遞減，在本實施例中，該等第一迎光面211、221、231與第一背光面212、222、232皆為平面，該等第一夾角α 1、α 2、α 3的角度分別為46.5°、50°與60°，相連接之第一迎光面211、221、231與第一背光面212、222、232間之夾角θ1、θ2、θ3分別為1.5°、5°與15°。

該第一夾角α 1在本實施例中為46.5°，符合最遠離該入光面13之第一導光區21的每一第一夾角α 1的角度範圍是不小於45度且不大於47.5度；該第一夾角α 3在本實施例中為60°，符合最靠近該入光面13之第一導光區23的每一第一夾角α 3的角度範圍是不小於52.5度且不大於67.5度；該第一夾角α 2在本實施例中為50°，符合剩餘之第一導光區22的每一第一夾角α 2的角度範圍是不小於47.5度且不大於52.5度。

每一第二導光區31、32、33包括複數由該本體1之反射面12往遠離該入光面13之方向傾斜延伸且分別與該等第二凹槽30相鄰之第二迎光面311、321、331，及複數由該反射面12往遠離該入光面13之方向傾斜延伸且分別與 該等第二迎光面311、321、331相連之第二背光面312、322、332，該等第二迎光面311、321、331分別與該反射面12界定出複數第二夾角β 1、β 2、β 3，且分別與該等第二背光面312、322、332包圍界定出該等第二凹槽30，該等第二夾角β 1、β 2、β 3之角度分佈是往遠離該入光面13之方向遞增，在本實施例中，該等第二迎光面311、321、331與第二背光面312、322、332皆為平面，該等第二夾角β 1、β 2、β 3的角度分別為136.5°、130°與123°，相連接之第二迎光面311、321、331與第二背光面312、322、332間之夾角Φ1、Φ2、Φ3分別為93°、80°與66°。

該第二夾角β 1在本實施例中為136.5°，符合最遠離該入光面13之第二導光區31的每一第二夾角β 1的角度範圍是不小於135度且不大於137.5度；該第二夾角β 3在本實施例中為123°，符合最靠近該入光面13之第二導光區31的每一第二夾角β 3的角度範圍是不小於112.5度且不大於127.5度；該第二夾角β 2在本實施例中為130°，符合剩餘之第二導光區31的每一第二夾角β 2的角度範圍是不小於127.5度且不大於132.5度。

圖3~6中各項參數整理如下列各表所示：

如圖4a所示，當該光源4產生之複數光束41分別與該光軸L之夾角是介於0°~5°間時，該等光束41將進入該第一導光區21與第二導光區31，且分別於該第一迎光面211與第二迎光面311處產生全反射後，實質上是往垂直該光軸L之方向折射出該本體1之出光面11，亦即在正視角之方向出光。如圖4b、4c所示，當該光源4產生之複數光束42、43與該光軸L之夾角是介於5°~15°與15°~45°間時，該等光束42、43將分別進入該等第一導光區22、23與第二導光區32、33，進入該等第一導光區22、23之該等光束42、43分別在該等第一迎光面221、231產生全反射後而往垂直該光軸L之方向折射出該出光面11，而進入該等第二導光區32、33之該等光束42、43將於該反射面12產生反射後，再分別於該第二迎光面321、331產生全反射而往垂直該光軸L之方向折射出該出光面11。

配合參閱圖5，說明本第一較佳實施例材質為PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，折射率為1.49)時，該等光束41、42、43通過後之光形分佈圖，由圖5中可看出，在不使用任何光光學膜片之狀況下，通過本第一較佳實施例之該等光束41、42、43的半功率全角為約為15°，相較於光束通過現有導光板與光學膜片的半功率全角為50度，本較佳實施例之半功率全角明顯降低，亦即光形分佈較窄。

參閱圖3~4c、6，本發明之一第二較佳實施例之結構大致與上述第一較佳實施例相同，其與上述第一較佳實施例 之差異在於下表之各項參數不同：

由圖6中可看出，本第二較佳實施例與上述第一較佳實施例相同，在不使用任何光光學膜片之狀況下，通過本第二較佳實施例之該等光束41、42、43的半功率全角為約為15°，同樣可達到與上述第一較佳實施例相同之功效。

參閱圖3~4c、7，本發明之一第三較佳實施例之結構大致與上述第一較佳實施例相同，其與上述第一較佳實施例之差異在於下表之各項參數不同：

由圖7中可看出，本第三較佳實施例同樣可達到與上述第一較佳實施例相同之功效，在不使用任何光光學膜片之狀況下，通過本第二較佳實施例之該等光束41、42、43的半功率全角為約為15°。

歸納上述，本發明藉由凹槽20、30的設置，使得由該光源4產生與該光軸L不同夾角之該等光束41、42、43，進入與其等對應的該等第一導光區21、22、23與第二導光區31、32、33時，可分別在該等第一迎光面211、221、231與第二迎光面311、321、331產生全反射進而在正視角 之方向出光，如此，除了可省略光學膜片的使用而降低背光模組之成本外，還可使該等光束41、42、43折射出該本體1之出光面11的半功率全角降低，故確實能達到發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧本體

11‧‧‧出光面

12‧‧‧反射面

13‧‧‧入光面

20‧‧‧第一凹槽

21‧‧‧第一導光區

211‧‧‧第一迎光面

212‧‧‧第一背光面

22‧‧‧第一導光區

221‧‧‧第一迎光面

222‧‧‧第一背光面

23‧‧‧第一導光區

231‧‧‧第一迎光面

232‧‧‧第一背光面

30‧‧‧第二凹槽

31‧‧‧第二導光區

311‧‧‧第二迎光面

312‧‧‧第二背光面

32‧‧‧第二導光區

321‧‧‧第二迎光面

322‧‧‧第二背光面

33‧‧‧第二導光區

331‧‧‧第二迎光面

332‧‧‧第二背光面

4‧‧‧光源

41~43‧‧‧光束

d2~d4‧‧‧長度

D1~D4‧‧‧長度

H1~H4‧‧‧高度

L‧‧‧光軸

α1~α3‧‧‧第一夾角

β1~β3‧‧‧第二夾角

θ1~θ3‧‧‧夾角

Φ1~Φ3‧‧‧夾角

圖1是一光路示意圖，說明複數光束於現有一種背光模組之行進情形；圖2是一光形分佈圖，說明該等光束通過該背光模組後之光形分佈；圖3是一側視圖，說明本發明具有分區梯度之導光板的一第一較佳實施例之構造；圖4a~4c皆為局部放大示意圖，說明複數光束分別於複數第一導光區與第二導光區產生全反射時之情形；圖5是一光形分佈圖，說明該等光束通過該第一較佳實施例後之光形分佈；圖6是一光形分佈圖，說明複數光束通過本發明具有分區梯度之導光板的一第二較佳實施例之光形分佈；及圖7是一光形分佈圖，說明複數光束通過本發明具有分區梯度之導光板的一第三較佳實施例之光形分佈。

1‧‧‧本體

11‧‧‧出光面

12‧‧‧反射面

13‧‧‧入光面

20‧‧‧第一凹槽

21‧‧‧第一導光區

22‧‧‧第一導光區

23‧‧‧第一導光區

30‧‧‧第二凹槽

31‧‧‧第二導光區

32‧‧‧第二導光區

33‧‧‧第二導光區

4‧‧‧光源

d2~d4‧‧‧長度

D1~D4‧‧‧長度

H1~H2‧‧‧高度

L‧‧‧光軸

Claims (9)

1. 一種具有分區梯度之導光板，是適用於改變由一光源產生之複數光束的光路，並包含：一本體，包括間隔設置之一出光面與一反射面，及一連接該出光面與反射面且與該光源相對應之入光面；複數第一凹槽，是凹設於該本體之出光面；複數第二凹槽，是凹設於該本體之反射面且沿一平行該出光面與反射面的光軸方向和該等第一凹槽呈交錯設置；及複數第一導光區與第二導光區，每一第一導光區包括複數由該出光面往該入光面傾斜延伸且分別與該等第一凹槽相鄰之第一迎光面，該等第一迎光面分別與該出光面界定出複數第一夾角，該等第一夾角之角度分佈是往遠離該入光面之方向遞減，每一第二導光區包括複數由該反射面往遠離該入光面之方向傾斜延伸且分別與該等第二凹槽相鄰之第二迎光面，該等第二迎光面分別與該反射面界定出複數第二夾角，該等第二夾角之角度分佈是往遠離該入光面之方向遞增，藉此，該等光束分別於該等第一、第二迎光面產生全反射後，實質上是往垂直該光軸之方向折射出該出光面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之具有分區梯度之導光板，其中，該等第一、第二迎光面皆呈平面狀。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之具有分區梯度之導光板，其中，每一第一導光區更包括複數由該出光面往該入 光面傾斜延伸且分別與該等第一迎光面相連之第一背光面，每一第一凹槽是由相連之第一迎光面與第一背光面所界定出；每一第二導光區更包括複數由該反射面往遠離該入光面之方向傾斜延伸且分別與該等第二迎光面相連之第二背光面，每一第二凹槽是由相連之第二迎光面與第二背光面所界定出。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之具有分區梯度之導光板包含三個第一導光區，其中，最遠離該入光面之第一導光區的每一第一夾角的角度範圍是不小於45度且不大於47.5度。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之具有分區梯度之導光板，其中，最靠近該入光面之第一導光區的每一第一夾角的角度範圍是不小於52.5度且不大於67.5度。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之具有分區梯度之導光板，其中，剩餘之第一導光區的每一第一夾角的角度範圍是不小於47.5度且不大於52.5度。
7. 依據申請專利範圍第4項至第6項其中任一項所述之具有分區梯度之導光板，包含三個第二導光區，其中，最遠離該入光面之第二導光區的每一第二夾角的角度範圍是不小於135度且不大於137.5度。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之具有分區梯度之導光板，其中，最靠近該入光面之第二導光區的每一第二夾角的角度範圍是不小於112.5度且不大於127.5度。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之具有分區梯度之導光板 ，其中，剩餘之第二導光區的每一第二夾角的角度範圍是不小於127.5度且不大於132.5度。