CN102981207B - 导光板及背光模块 - Google Patents

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Abstract

一种导光板，包括出光面、相对于出光面的底面、连接出光面与底面的至少一入光面以及多个光学微结构。光学微结构配置于底面上。各光学微结构具有第一表面以及与第一表面连接的第二表面。第一表面朝着迎向入光面的一侧的方向倾斜，其中沿着垂直于入光面及出光面的方向切开第一表面所得到的截线包括第一截线，第一截线为拋物线的一部分。第二表面朝着背对入光面的一侧的方向倾斜，其中第一表面位于入光面与第二表面之间。一种背光模块亦被提出。本发明提供的导光板可降低光损失，背光模块具有较高的光利用率。

Description

导光板及背光模块
技术领域
本发明涉及一种光学元件与光源，且特别涉及一种导光板与背光模块。
背景技术
图1为现有导光板的剖面示意图。请参照图1，现有导光板10具有配置于导光板10底面12上的多个光学微结构14。各光学微结构14包括与底面12夹角度θ1的第一表面14a以及与第一表面14a连接且与底面12垂直的第二表面14b。在现有技术中，通过控制光学微结构14的第一表面14a与底面12的夹角θ1可使光束l以特定出射角度θ2范围从导光板10的出光面16出光。然而，并非各种传递方向的光束l皆可透过第一表面14a反射，进而以特定的出射角度θ2范围自导光板10的出光面16出光。一般而言，约三成的光束l可透过第一表面14a反射，进而以特定的出射角度θ2范围自导光板10的出光面16出光。因此，现有导光板10的光利用效率低，而仍需利用额外的光学膜片才可将自出光面16出射的光束l的传递方向调整至特定的方向上。
中国台湾专利第I321250号揭露了一种导光板，此导光板的第二光学面设置有第二微结构，此第二微结构具有由斜面及曲面构成的导光部。中国台湾专利第M264504号揭露了一种导光板，此导光板的底面设置有水滴型微结构。中国台湾专利公开第200506426号揭露了一种光学波导，此光学波导的远离光出射表面的背部表面设有多个锯齿状凹槽。中国台湾专利公开第200839328号揭露了一种侧光式背光模块的导光板，此导光板的底面设置有V-Cut结构。中国台湾专利第I239419号揭露了一种导光板，在此导光板内传递的光线入射至上表面的斜面，因其满足形成内部全反射条件而全反射向导光板的下表面，经由上表面的斜面的修正后，光线入射至下表面不再满足内部全反射条件而折射出导光板，光线再经由反射片的反射而重新进入导光板，并从上表面出光。中国台湾专利第I282021号揭露了一种导光板，在此导光板内传递的入射光入射至斜面，因其入射角满足形成内部全反射条件的临界角而形成反射光，由斜面修正，反射光可形成与出光面法线夹小角度的正向出光。中国台湾专利第I246576号及美国专利公告第6712481号揭露一种发光面板组件，包含发光面板构件，其中于面板表面的至少一者之上或之内的图样的界定好形状的个别的光线引出变形物，其用以产生由面板构件的期望光线输出分布，至少某些变形物具有倾斜表面，供反射或折射撞击于倾斜表面的光线而以期望角度分布离开面板构件，以及具有于变形物宽度方向上做横向弯曲的曲面，供以不同方向而反射或折射撞击于曲面的额外光线，将光线散布跨于面板构件以提供由面板构件所发出的光线的更为均匀分布。
发明内容
本发明提供一种导光板，可降低光损失。
本发明提供一种背光模块，具有较高的光利用率。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种导光板，包括出光面、相对于出光面的底面、连接出光面与底面的至少一入光面以及多个光学微结构。光学微结构配置于底面上。各光学微结构具有第一表面以及与第一表面连接的第二表面。第一表面朝着迎向入光面的一侧的方向倾斜，其中沿着垂直于入光面及出光面的方向切开第一表面所得到的截线包括第一截线，第一截线为拋物线的一部分。第二表面朝着背对入光面的一侧的方向倾斜，其中第一表面位于入光面与第二表面之间，其中所述拋物线具有焦点以及对称轴，所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN，夹角θMAX与夹角θMIN满足下式：
上式中θ满足：n为所述导光板的折射率，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角。
本发明的另一实施例提出一种背光模块，包括上述导光板及至少一发光元件。发光元件配置于入光面旁，且用以发出光束，其中光束经由入光面进入导光板中，且经由出光面传递至导光板外，其中所述拋物线具有焦点以及对称轴，所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN，夹角θMAX与夹角θMIN满足下式：
上式中θ满足：n为所述导光板的折射率，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角。
综上所述，本发明的实施例的导光板与背光模块至少具有下列其中一个优点：本发明的实施例的导光板与背光模块通过光学微结构的第一表面可将发光元件所发出的大部分光束反射至光学微结构的第二表面，以及通过光学微结构的第二表面的设计可使发光元件所发出的大部分光束以所欲达到的角度出光。如此一来，便可使本发明的实施例的导光板与背光模块的光利用效率有效提高且运用方式更具有弹性。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为现有的背光模块的剖面示意图。
图2A、图3A、图3B、图10、图12、图13、图14、图15为本发明的实施例的背光模块的剖面示意图。
图2B为图2A所示的导光板的局部放大图。
图4、图5、图6、图7、图11为本发明的一实施例的光学微结构的立体示意图。
图8A、图8B、图8C为本发明的一实施例的导光板的示意图。
图9中示出本发明二种实施例的背光模块在各视角下的出光强度分布。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
第一实施例
图2A为本发明一实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图2A，本实施例的背光模块1000包括导光板100以及至少一发光元件200。本实施例的导光板100包括出光面110(例如是与xy平面平行的平面)、相对于出光面110的底面120(例如是xy平面)、连接出光面110与底面120的入光面130(例如是与xz平面平行的平面)以及配置于底面120上的多个光学微结构140。发光元件200配置于入光面130旁，且用以发出光束l，其中光束l经由入光面130进入导光板100中，且由出光面110传递至导光板100外。本实施例的背光模块1000可进一步包括反射片300，底面120位于反射片300与出光面110之间。反射片300可将自导光板100底面120漏出的光束反射回导光板100中。本实施例的发光元件200可为发光二极管（light-emitting diode,LED）或冷阴极荧光灯管（cold cathode ray tube,CCFL），但本发明不以此为限。另外，本实施例的光学微结构140为相对于底面120凸出的结构。
值得一提的是，导光板100的光学微结构140具有第一表面142以及与第一表面142连接的第二表面144，其中第一表面142可将发光元件200所发出的大部分光束l反射至第二表面144，而第二表面144可将光束l反射至出光面110并使光束l’以所欲达到的出光角度ψ自出光面110出光。图2B为图2A所示的导光板100的局部放大图。以下将配合图2A及图2B说明本实施例的光学微结构140的第一表面142可将发光元件200所发出的大部分的光束l反射至第二表面144的机制。并且，说明第二表面144可将光束l反射至出光面110并使光束l’以所欲达到的出光角度ψ自出光面110出光的机制。
首先，说明第一表面142可将发光元件200所发出的大部分的光束l反射至第二表面144的机制。请参照图2A，在本实施例中，光学微结构140的第一表面142朝着迎向入光面130的一侧132的方向倾斜，其中沿着垂直于入光面130及出光面110的方向切开第一表面142所得到的截线包括截线K1，截线K1为拋物线150的一部分。利用通过拋物线150焦点152的光束l会以平行于拋物线150对称轴154的方向朝拋物线150开口150a传递出去的特性，第一表面142可将大部分的光束l（包括未通过拋物线150焦点152的光束l）的行进方向修正为接近于平行拋物线150对称轴154的方向，进而使大部分的光束l可透过第一表面142反射，以接近于平行拋物线150对称轴154的方向入射至第二表面144。在实施例中，拋物线150对称轴154的方向平行于底面120，因此，大部分的光束l可透过第一表面142反射，以接近于平行底面120的方向入射至第二表面144。
参照图2B，进一步地说，拋物线150与底面120交于第一端点P1，拋物线150与光学微结构的第二表面144交于第二端点P2，第一端点P1与拋物线150的焦点152连成第一参考线R1，第二端点P2与拋物线150的焦点152连成第二参考线R2。第一参考线R1与对称轴154的夹角为θMAX，而第二参考线R2与对称轴154的夹角为θMIN。在本实施例中，可适当地设计夹角θMAX与夹角θMIN的值，而使第一表面142反射光束l至第二表面144的效率佳。
举例而言，在本实施例中，夹角θMAX与夹角θMIN可满足下式(1)：
上式中的θ满足：
其中n为导光板100的折射率，为与底面120平行的参考平面122与拋物线150对称轴154的夹角（绘于图2A）。当夹角θMAX与夹角θMIN满足上式(1)时，第一表面142反射光束l至第二表面144的效率较佳，进而使本实施例的背光模块1000及导光板100的光利用效率佳。
继续参照图2B，在本实施例中，第一端点P1与第二端点P2在平行于底面120的方向上的距离为L，而第一端点P1与第二端点P2在垂直于底面120的方向上的距离为D。在本实施例中，第一端点P1与第二端点P2在平行于底面120的方向上的距离L可大于0毫米且小于或等于2毫米，而第一端点P1与第二端点P2在垂直于底面120的方向上的距离D可大于0微米且小于或等于500微米。然而，本发明不限于此，距离L及距离D可依实际的需求做适当的设计。当距离L或距离D，或距离L及距离D被选定时，拋物线150的结构亦跟着被确定。
具体而言，若本实施例的拋物线150位于yz平面，则拋物线150可以下式(2)表示，
y(z)=z2/(4c)   ---(2)
其中c为拋物线150的顶点156与焦点152的距离。将式(2)以极座标表示，即将y=r·cosθ及z=r·sinθ带入式(2)，则式(2)可写成下式(3)：
r ( θ ) = 4 c · cot θ sin θ - - - ( 3 )
此时，第一端点P1与第二端点P2在垂直于底面120的方向上的距离为D以及第一端点P1与第二端点P2在平行于底面120的方向上的距离L可以极座标的方式分别表示为下式(4)及(5)：
r(θMIN)·sin(θMIN)-r(θMAX)·sin(θMAX)=D    ---(4)
r(θMIN)·cos(θMIN)-r(θMAX)·cos(θMAX)=L    ---(5)
将式(3)带入式(4)及式(5)可得下式(6)及下式(7)：
4c·(cotθMIN－cotθMAX)=D    ---(6)
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]=L    ---(7)
根据上式(6)可知，本实施例的拋物线150的结构（即拋物线150的顶点156与焦点152的距离c）可随着距离D的决定而确定。举例而言，当距离D=10微米（um），n=1.49，θMAX=47.155°，θMIN=15°时，根据式(6)可得c=0.891微米（um），而此时距离L=46.595微米（um）。然而，本发明不限于此，根据上式(7)，拋物线150的结构（即拋物线150的顶点156与焦点152的距离c）亦可随着距离L的决定而确定。举例而言，当距离L=50微米（um），n=1.49，θMAX=47.155°，θMIN=15°时，根据式(7)可得c=0.957微米（um），而此时距离D=10.731微米（um）。或者，拋物线150的结构（即拋物线150的顶点156与焦点152的距离c）亦可随着距离L及距离D的决定而确定。意即，距离c可同时满足下式(8)及下式(9)
4c·(cotθMIN－cotθMAX)≈D    ---(8)
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]≈L    ---(9)
举例而言，当距离L≈50微米（例如距离L=49.85微米），当距离D≈10微米（例如距离D=10.699微米），n=1.49，θMAX=47.155°,θMIN=15°时，根据式(8)及式(9)可得c=0.954微米（um）。
接着，说明本实施例的第二表面144可将光束l反射至出光面110并使光束l以所欲达到的出光角度ψ自出光面110出光的机制。
请继续参照图2A，第二表面144朝着背对入光面130的一侧132的方向倾斜，其中第一表面142位于入光面130与第二表面144之间。本实施例中，沿着垂直于入光面130及出光面110的方向切开第二表面144所得到的截线包括截线K2，截线K2为相对于底面120倾斜的斜直线。特别的是，本实施例的截线K2与出光面110的法线N所夹的锐角γ满足下式(10)：
其中ψ为所欲达到的出射光束l’与出光面110的法线N’的夹角，为与底面120平行的参考平面122与拋物线150的对称轴154的夹角，n为导光板的折射率。当锐角γ满足上式(10)时，第二表面144可将自第一表面142反射出的光束l反射至出光面110并以特定的角度ψ出光。换言之，若欲使光束l以特定的角度ψ出光，则可利用上述的关系式反推出光学微结构140的结构，而不需使用繁复的模拟方式来计算光学微结构140的结构，从而减少背光模块1000开发所需的时间。
举例而言，若欲使出射光束l’与出光面110的法线N’的夹角ψ=30°且n=1.49，时，截线K2与出光面110的法线N所夹的锐角γ可设计为大于或等于39.8°且小于或等于69.8°。若欲使出射光束l’与出光面110的法线N’的夹角ψ=0°且n=1.49，时，截线K2与出光面110的法线N所夹的锐角γ可设计为大于或等于30°且小于或等于60°。
然而，本发明不限于上述，如图3A所示，在另一实施例中，沿着垂直于入光面130及出光面110的方向切开第二表面144所得到的截线K2亦可为往远离底面120与入光面130的方向凸起的曲线。更进一步地说，此曲线可取自半径R大于100微米（um）的圆形中的一段弧线。图3A所示的第二表面144可使出射光束l’的出光角度ψ的分布范围较窄。如图3B所示，在又一实施例中，沿着垂直于入光面130及出光面110的方向切开第二表面144所得到的截线K2亦可为往远离底面120与入光面130的方向凹陷的曲线。更进一步地说，此曲线可取自半径为R大于100微米（um）的圆形中的一段弧线。图3B所示的第二表面144可使出射光束l’的出光角度ψ的分布范围较广。
图4为本实施例的光学微结构的立体示意图。请同时参照图4及图2A，在本实施例中，沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开光学微结构140的第一表面142所得到的截线包括截线K3，截线K3为直线，沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开光学微结构140的第二表面144所得到的截线包括截线K4，截线K4亦为直线，且截线K3与截线K4平行。更进一步地说，截线K3与截线K4平行于入光面130。换言之，本实施例的光学微结构140可为沿着平行于出光面110的方向延伸的长条状凸条。但，本发明不以此为限。
图5为本发明另一实施例的光学微结构的立体示意图。请参照图5，此实施例的光学微结构140A与本发明第一实施例的光学微结构140类似。两者相异之处在于：在此实施例中，光学微结构140A的第一表面142与底面120的交界E1到光学微结构140A的第二表面144与底面120的交界E2的距离H从光学微结构140A的中央往光学微结构140A的两侧递减。从另一角度来看，沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开第一表面142所得到的截线包括截线K5，截线K5可为弧线，且截线K5的弧口背向入光面130。沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开第二表面144所得到的截线包括截线K6，截线K6可为直线或弧线。
图6为本发明又一实施例的光学微结构的立体示意图。请同时参照图6及图2A，此实施例的光学微结构140B与本发明第一实施例的光学微结构140类似。两者相异之处在于：在此实施例中，沿着平行于入光面130且垂直于出光面110的方向(即xz平面)切开光学微结构140B的第一表面142所得到的截线包括截线K9，截线K9可为弧线，沿着平行于入光面130且垂直于出光面110的方向(即xz平面)切开第二表面144所得到的截线包括截线K10，截线K10亦可为弧线，且截线K9的弧口与截线K10的弧口朝向出光面110。
图7为本发明再一实施例的光学微结构的立体示意图。请参照图7，此实施例的光学微结构140C与本发明第一实施例的光学微结构140类似。两者相异之处在于：在此实施例中，沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开第一表面142所得到的截线包括截线K11，截线K11可为弧线，沿着垂直于入光面130且平行于出光面110的方向(即xy平面)切开第二表面144所得到的截线包括截线K12，截线K12亦可为弧线，截线K11的曲率半径大于截线K12的曲率半径，且截线K11与截线K12共圆心。
本实施例的光学微结构140可以多种方式配置于底面120上，光学微结构140配置于底面120上的方式可依实际的需求做改变。举例而言，如图8A所示，在本实施例中，各光学微结构140可为沿着平行于出光面110的方向延伸的长条状凸条。然而，本发明不限于上述，如图8B所示，在另一实施例中，各光学微结构140可为凸点，且此凸点可以多种方式分布在底面120上。如图8C所示，在又一实施例中，各光学微结构140可为沿着平行于出光面110的方向延伸的弧状凸条，弧状凸条的弧口朝向入光面130。换言之，此弧状凸条可由入光面130以辐射状向外展延。
图9中的曲线S100示出本发明一实施例的背光模块（即ψ被设计为0°的背光模块）在各视角下的出光强度分布。由图9中的曲线S100可看出，本发明实施例的背光模块可在无外加光学膜片的情况下可直接产生出光强度集中在正视方向（即视角为0°）的光场。换言之，本发明实施例的背光模块可直接做为良好的背光源，而不需外加任何光学膜片。另外，图9中的曲线S200示出本发明另一实施例的背光模块（即ψ被设计为30°的背光模块）在各视角下的出光强度分布。由图9中的曲线S200可看出，本发明另一实施例的背光模块可直接产生出光强度集中在视角30°方向的光场。换言之，本发明另一实施例的背光模块（即ψ设计为30°的导光板）亦可被设计为适于搭配光学膜片（例如增亮膜，brightness enhancementfilm，BEF）的背光模块，此背光模块搭配光学膜片后可做为良好的背光源。
第二实施例
图10为本发明第二实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图10，本实施例的背光模块1000A与第一实施例的背光模块1000类似。两者相异之处在于：本实施例的背光模块1000A包括二个发光元件200、200’与控制单元400，且本实施例的光学微结构140D与第一实施例的光学微结构140不同。以下针对两者相异之处做说明，两者相同之处便不再重述。
本实施例的背光模块1000A包括导光板100以及二个发光元件200、200’。导光板100包括出光面110、相对于出光面110的底面120、连接出光面110与底面120且彼此相对的第一入光面130与第二入光面130’以及配置于底面120上的多个光学微结构140D。本实施例的发光元件200、200’分别配置于第一入光面130与第二入光面130’旁。
本实施例的光学微结构140D包括第一光学微结构140D’与第二光学微结构140D”。第一光学微结构140D’的第一表面142朝着迎向第一入光面130的一侧的方向倾斜，而第一光学微结构140D’的第二表面144朝着背对第一入光面130的一侧的方向倾斜。第二光学微结构140D”的第一表面142朝着迎向第二入光面130’的一侧的方向倾斜，而第二光学微结构140D”的第二表面144朝着背对第二入光面130’的一侧的方向倾斜。
图11为本实施例的第一光学微结构140D’与第二光学微结构140D”的立体示意图。请同时参照图11及图10，在本实施例中，各第一光学微结构140D’的第一表面142与其中第二光学微结构140D”的第一表面142相接成环状表面142A。各第一光学微结构142A’的第二表面144与其第二光学微结构142A”的第二表面144相接成环状表面144A，且环状表面142A环绕第二环状表面144A。换言之，本实施例的光学微结构140D可为自底面120向外凸起的圈体。然而，在另一实施例中，第一光学微结构140D’与第二光学微结构140D”亦可彼此互相分离而不相接。同理，上述其它实施例的光学微结构140、140A、140B、140C亦可分成互相分离的多个第一光学微结构与多个第二光学微结构。
请继续参照图10，本实施例的背光模块1000A的控制单元400电连接至二发光元件200、200’，以驱动二发光元件200、200’交替闪烁。换言之，当发光元件200发出光束L时，发光元件200’不发出光束L’，且当发光元件200’发出光束L’时，发光元件200不发出光束L。本实施例的背光模块1000A上方可配置显示面板500以形成立体显示器，显示面板500可为穿透式显示面板或半穿透半反射式显示面板。详言之，当发光元件200发出光束L时，显示面板500显示左眼画面，发光元件200所发出的光束L会依序被第一光学微结构140D’的第一表面142与第二表面144反射而往图10的右上方传递。此时，光束L会通过显示面板500而搭载左眼画面，进而将此左眼画面传递至使用者的左眼EL。类似地，当发光元件200’发出光束L’时，显示面板500显示右眼画面，发光元件200’所发出的光束L’会依序被第二光学微结构140D”的第一表面142与第二光学微结构140D”的第二表面144反射而往图10的左上方传递。此时，光束L’会通过显示面板500而搭载右眼画面，进而将此右眼画面传递至使用者的右眼ER。通过光束L与光束L’交替搭载左眼画面与右眼画面，使用者的大脑中便能够形成立体影像。
然而，本发明并不限于上段所述。图12为本发明另一实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图12，在此实施例中，通过调整第一光学微结构140D’的第二表面144的倾斜角度可使发光元件200所发出的光束L依序被第一光学微结构140D’的第一表面142与第一光学微结构140D’的第二表面144反射而往图12的左上方传递。此时，光束L会通过显示面板500而搭载右眼画面，进而将此右眼画面传递至使用者的右眼ER。类似地，通过调整第二光学微结构140D”的第二表面144的倾斜角度可使发光元件200’所发出的光束L’依序被第二光学微结构140D”的第一表面142与第二光学微结构140D”的第二表面144反射而往图12的右上方传递。此时，光束L会通过显示面板500而搭载左眼画面，进而将此左眼画面传递至使用者的左眼EL。通过光束L与光束L’交替搭载左眼画面与右眼画面，使用者的大脑中亦能够形成立体影像。
第三实施例
图13为本发明第三实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图13，本发明第三实施例的背光模块1000B与第一实施例的背光模块1000类似。因此，相同的元件以相同的标号表示。本实施例的背光模块1000B与第一实施例的背光模块1000相异之处在于本实施例的光学微结构140E还具有连接面146。以下针对此相异之处做说明，两者相同之处便不再重述。
本实施例的光学微结构140E还具有连接面146。连接面146连结第一表面142与第二表面144。在本实施例中，连接面146例如为至少一平面。但，本发明并不特别限定连接面146的形状，研发者可依实际的需求设计各种不同形状的连接面146。举例而言，在其它实施例中，连接面146亦可为至少一曲面、或至少一平面与至少一曲面的组合。本实施例的背光模块1000B与第一实施例的背光模块1000具有类似的优点及功效，于此便不再重述。
第四实施例
图14为本发明第四实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图14，本发明第四实施例的背光模块1000C与第一实施例的背光模块1000类似。因此，相同的元件以相同的标号表示。本实施例的背光模块1000C与第一实施例的背光模块1000相异之处在于本实施例的第一截线K1’与第一实施例的第一截线K1不尽相同。以下针对此相异之处做说明，两者相同之处便不再重述。
本实施例的第一截线K1’为拋物线的一部分。举例而言，本实施例的第一截线K1’可由多个相对于底面120倾斜且彼此相连接的斜线142a所组成。然而，本发明不限于此，第一截线K1’亦可由包括多个彼此相连接的曲线所组成。或者，如图15所示的本发明另一实施例的背光模块1000D中的第一截线K1”，其可由相对于底面120倾斜的斜线142a与曲线142b互相连接而成。本实施例的背光模块1000C与第一实施例的背光模块1000具有类似的优点及功效，于此便不再重述。
综上所述，本发明的实施例可具有下列优点或功效的至少其一。本发明的实施例的导光板与背光模块可通过光学微结构的第一表面将发光元件所发出的大部分光束反射至光学微结构的第二表面上，进而由光学微结构的第二表面将这些光束反射至导光板的出光面出光。如此一来，本发明的实施例的导光板与背光模块的光利用效率便可有效提升。
此外，本发明的实施例的导光板与背光模块可利用光学微结构的第二表面的设计使光源所发出的光束以特定的角度出光，进而使本发明的实施例的导光板与背光模块的运用范围更广。举例而言，本发明的实施例的导光板与背光模块可搭配交替闪烁发光元件以及显示面板而形成立体显示器。
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，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与变型，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，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中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件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 (33)

1.一种导光板，包括：
出光面；
底面，相对于所述出光面；
至少一入光面，连接所述出光面与所述底面；以及
多个光学微结构，配置于所述底面上，各所述光学微结构具有：
第一表面，朝着迎向所述入光面的一侧的方向倾斜，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第一表面所得到截线包括第一截线，所述第一截线为拋物线的一部分；以及
第二表面，与所述第一表面连接，且朝着背对所述入光面的所述侧的方向倾斜，其中所述第一表面位于所述入光面与所述第二表面之间，
其中所述拋物线具有焦点以及对称轴，所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN，夹角θMAX与夹角θMIN满足下式：
上式中θ满足：n为所述导光板的折射率，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角。
2.如权利要求1所述的导光板，其中所述拋物线具有焦点、顶点以及对称轴，所述顶点至所述焦点的距离c满足下两式至少其中之一：
4c·(cotθMIN－cotθMAX)＝D
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]＝L
其中所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离为L，所述第一端点与所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离为D，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述拋物线的所述对称轴的夹角为θMIN。
3.如权利要求2所述的导光板，其中所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离L大于0毫米且小于或等于2毫米，而所述第一端点与所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离D大于0微米且小于或等于500微米。
4.如权利要求1所述的导光板，其中所述拋物线具有焦点、顶点以及对称轴，所述顶点至所述焦点的距离c满足下两式：
4c·(cotθMIN－cotθMAX)≈D
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]≈L
其中所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离为L，所述第一端点与所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离为D，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN。
5.如权利要求4所述的导光板，其中所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离L大于0毫米且小于或等于2毫米，而所述第一端点与所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离D大于0微米且小于或等于500微米。
6.如权利要求1所述的导光板，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第二截线，且所述第二截线为相对于所述底面倾斜的斜直线。
7.如权利要求6所述的导光板，其中所述斜直线与所述出光面的法线所夹锐角为γ，且满足下式：
其中ψ为所欲达到的出射光束与所述出光面的所述法线的夹角，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角，n为所述导光板的折射率。
8.如权利要求1所述的导光板，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第二截线，且所述第二截线为往远离所述底面与所述入光面的方向凸起或凹陷的曲线。
9.如权利要求1所述的导光板，其中各所述光学微结构为凸点、沿着平行于所述出光面的方向延伸的长条状凸条或沿着平行于所述出光面的方向延伸的弧状凸条。
10.如权利要求1所述的导光板，其中沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为直线，沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为直线，且所述第二截线与所述第三截线平行。
11.如权利要求1所述的导光板，其中所述第一表面与所述底面的交界至所述第二表面与所述底面的交界的距离从所述光学微结构的中央往所述光学微结构的两侧递减。
12.如权利要求1所述的导光板，其中至少一入光面为相对的第一入光面与第二入光面，所述多个光学微结构包括多个第一光学微结构与多个第二光学微结构，各所述第一光学微结构的所述第一表面朝着迎向所述第一入光面的一侧的方向倾斜，各所述第一光学微结构的所述第二表面朝着背对所述第一入光面的所述侧的方向倾斜，各所述第二光学微结构的所述第一表面朝着迎向所述第二入光面的一侧的方向倾斜，各所述第二光学微结构的所述第二表面朝着背对所述第二入光面的所述侧的方向倾斜。
13.如权利要求12所述的导光板，其中各所述第一光学微结构的所述第一表面与所述多个第二光学微结构的其一的所述第一表面相接成第一环状表面，各所述第一光学微结构的所述第二表面与所述多个第二光学微结构的其一的所述第二表面相接成第二环状表面，且所述第一环状表面环绕所述第二环状表面。
14.如权利要求1所述的导光板，其中沿着平行于所述入光面且垂直于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为第一弧线，沿着平行于所述入光面且垂直于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为第二弧线，且所述第一弧线与所述第二弧线的弧口朝向出光面。
15.如权利要求1所述的导光板，其中沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为第一弧线，沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为第二弧线，所述第一弧线的曲率半径大于所述第二弧线的曲率半径，且所述第一弧线与所述第二弧线共圆心。
16.如权利要求1所述的导光板，其中各所述光学微结构还具有连接所述第一表面与所述第二表面的连接面。
17.如权利要求16所述的导光板，其中所述连接面包括至少一平面、至少一曲面或其组合。
18.一种背光模块，包括：
导光板，包括：
出光面；
底面，相对于所述出光面；
至少一入光面，连接所述出光面与所述底面；以及
多个光学微结构，配置于所述底面上，各所述光学微结构具有：
第一表面，朝着迎向所述入光面的一侧的方向倾斜，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第一表面所得的截线包括第一截线，所述第一截线为拋物线的一部分；
第二表面，与所述第一表面连接，且朝着背对所述入光面的所述侧的方向倾斜，其中所述第一表面位于所述入光面与所述第二表面之间；以及
至少一发光元件，配置于所述入光面旁，且用以发出光束，其中所述光束经由所述入光面进入所述导光板，且经由所述出光面传递至所述导光板外，
其中所述拋物线具有焦点以及对称轴，所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN，夹角θMAX与夹角θMIN满足下式：
上式中θ满足：n为所述导光板的折射率，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角。
19.如权利要求18所述的背光模块，其中所述拋物线具有焦点、顶点以及对称轴，所述顶点至所述焦点的距离c满足两式至少其中之一：
4c·(cotθMIN－cotθMAX)＝D
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]＝L
其中所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离为L，所述第一端点至所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离为D，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN。
20.如权利要求18所述的背光模块，其中所述拋物线具有焦点、顶点以及对称轴，所述顶点至所述焦点的距离c满足下两式：
4c·(cotθMIN－cotθMAX)≈D
4c·[(cotθMIN)2－(cotθMAX)2]≈L
其中所述拋物线与所述底面交于第一端点，所述拋物线与所述光学微结构的所述第二表面交于第二端点，所述第一端点与所述第二端点在平行于所述底面的方向上的距离为L，所述第一端点至所述第二端点在垂直于所述底面的方向上的距离为D，所述第一端点与所述拋物线的所述焦点连成第一参考线，所述第二端点与所述拋物线的所述焦点连成第二参考线，所述第一参考线与所述对称轴的夹角为θMAX，所述第二参考线与所述对称轴的夹角为θMIN。
21.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为相对于所述底面倾斜的斜直线。
22.如权利要求21所述的背光模块，其中所述斜直线与所述出光面的法线夹锐度γ，且满足下式：
其中ψ为所欲达到的出射光束与所述出光面的所述法线的夹角，为所述底面与所述拋物线的所述对称轴的夹角，n为所述导光板的折射率。
23.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着垂直于所述入光面及所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为往远离所述底面及所述入光面的方向凸起或凹陷的曲线。
24.如权利要求18所述的背光模块，其中各所述光学微结构为凸点、沿着平行于所述出光面的方向延伸的长条状凸条或沿着平行于所述出光面的方向延伸的弧状凸条。
25.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为直线，沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为直线，且所述第二截线与所述第三截线平行。
26.如权利要求18所述的背光模块，其中所述第一表面与所述底面的交界至所述第二表面与所述底面的交界的距离从所述光学微结构的中央往所述光学微结构的两侧递减。
27.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为第一弧线，且所述第一弧线的弧口背向所述入光面，沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为直线或第二弧线。
28.如权利要求18所述的背光模块，其中至少一入光面为相对的第一入光面与第二入光面，所述至少一发光元件为分别配置于所述第一入光面与所述第二入光面旁的二发光元件，所述多个光学微结构包括多个第一光学微结构与多个第二光学微结构，各所述第一光学微结构的所述第一表面朝着迎向所述第一入光面的一侧的方向倾斜，各所述第一光学微结构的所述第二表面朝着背对所述第一入光面的所述侧的方向倾斜，各所述第二光学微结构的所述第一表面朝着迎向所述第二入光面的一侧的方向倾斜，各所述第二光学微结构的所述第二表面朝着背对所述第二入光面的所述侧的方向倾斜。
29.如权利要求28所述的背光模块，其中各所述第一光学微结构的所述第一表面与所述多个第二光学微结构的其一的所述第一表面相接成第一环状表面，各所述第一光学微结构的所述第二表面与所述多个第二光学微结构的其一的所述第二表面相接成第二环状表面，且所述第一环状表面环绕所述第二环状表面。
30.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着平行于所述入光面且垂直于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为第一弧线，沿着平行于所述入光面且垂直于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为第二弧线，且所述第一弧线与所述第二弧线的弧口朝向出光面。
31.如权利要求18所述的背光模块，其中沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第一表面所得到的截线包括第二截线，所述第二截线为第一弧线，沿着垂直于所述入光面且平行于所述出光面的方向切开所述第二表面所得到的截线包括第三截线，所述第三截线为第二弧线，所述第一弧线的曲率半径大于所述第二弧线的曲率半径，且所述第一弧线与所述第二弧线共圆心。
32.如权利要求18所述的背光模块，其中各所述光学微结构还具有连接所述第一表面与所述第二表面的连接面。
33.如权利要求32所述的背光模块，其中所述连接面包括至少一平面、至少一曲面或其组合。
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