CN1749783A - 导光板的微结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导光板的微结构，即用于液晶显示器的背光模块的导光板，该导光板的侧面设有光源，而微结构设置在导光板的底面上，其系从导光板底面向外突出的三角锥状构造，并包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对光源并较靠近光源，而二光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板的出光面，并与较远离光源，借光反射面将光线反弹至上方以增加导光板的辉度，从而改变微结构的排列以增进导光板辉度的均匀度。
Description
技术领域
本发明涉及一种导光板的微结构。
背景技术
请参考图1，为习知导光板1的微结构2示意图，其以蚀刻方式在光滑的导光板1的底面12上产生具有粗糙表面的微结构2，入射光线50射入微结构2的表面即产生散射的反射光线51或折射光线52。当散射光线51入射导光板1的出光面11的入射角度小于临界角时，则射出导光板1的出光面11；若入射角度大于临界角度，则所射光线51作全反射射回导光板1内并继续传递。
图2系解释图3a的坐标，图3a为从***角度(Harizontal angle，HA)，角度的移动从出光面11的法线方向13转向与灯源4垂直方向14；纵坐标表示垂直角度(Vertical angle，VA)，角度的移动从出光面11的法线方向13转向与灯源4平行方向15。图3a中，每个封闭曲线代表出光强度(intensity)值，其定义为单位立体角的光通量，此图有10条封闭曲线，代表10个等级的出光强度。由图3a可知，从习知导光板1出光的出光强度分布近似蓝勃逊分布(Lambertiandistribution)，亦即在图3a上产生圆形的封闭曲线，出光强度呈现余弦函数分布。将出光强度换算成辉度值，即辉度在各方向上均为等值。
请参阅图3b，系习知导光板1出光面11的出光强度立体图。此出光强度分布近似球状，亦即接近蓝勃逊分布，此图可观视出光强度在各角度或方向上的变化。
另，美国专利第6746129号与第6894740号揭露的微结构均为菱形锥体，且菱形锥体之前二相邻斜面面对光源，入射光在二相邻斜面连续反射而出光，其中第6746129号搭配点光源而将微结构布设于导光板，而第6894740号则搭配线形光源，该案并揭露在线光源的二端加设点光源的设计。
整体而言，菱形锥体构造较复杂，且实际上，四相邻斜面中，靠近光源的二相邻斜面的效果不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导光板的微结构，其可提升光线往导光板的出光面射出，以增进导光板的辉度。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种导光板的微结构，该导光板包括上面与侧面，导光板侧面设有光源，并导光板的上面为出光面，出光面的相对面为底面；该微结构设于导光板的底面，且从导光板的底面向外突出的三角锥形状，该三角锥包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对并较靠近光源，而所述光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板出光面，并较远离光源。
该二光反射面相交的棱边为其于导光板上的指向，而前述指向均与光源射出光线的方向平行。
该二光反射面相交的棱边为其于导光板上的指向，而前述指向均非完全与光源射出光线的方向平行，但倾向与光源射出光线的方向平行。
该微结构于导光板上的排列方式可为规则排列或为随机数排列。
采用上述方案后，由于本发明导光板底面的微结构，其形状为从导光板底面向外突出的三角锥构造，其借光反射面将光线反弹至上方，可以有效提升光线往导光板的出光面射出，增加导光板的辉度，从而改变微结构的排列以增进导光板辉度的均匀度；且其构造简单而导光方向明确，易于事先仿真与设计布局，较易控制成本与品质。
附图说明
图1为习知导光板微结构的示意图；
图2习知导光板的出光面出光示意图(亦说明图3的坐标轴)；
图3a习知导光板的出光面出光强度雷达图；
图3b习知导光板的出光面出光强度立体图；
图4a为本发明实例的微结构应用于导光板的侧视图；
图4b为本发明实例的微结构应用于导光板的仰视图(兼本发明实例的微结构分布于导光板的第一实施例)；
图5a为本发明实例的微结构的俯视示意图；
图5b为本发明实例的微结构的仰视示意图；
图5c为本发明实例的微结构的上视示意图；
图5d为本发明实例的微结构的侧视示意图；
图6a为光线在本发明实例的微结构传递行为的立体示意图；
图6b为光线在本发明实例的微结构传递行为的上视示意图；
图6c为光线在本发明实例的微结构传递行为的侧视示意图；
图7为以角度β、θ为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度分布雷达图；
图8为以β＝50度、θ＝30度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图9为以β＝40度、θ＝10度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图10为以β＝60度、θ＝20度为参数，光线射入本发明实例的微结构后的出光强度立体图；
图11为本发明的微结构分布于导光板的第二实施例图；
图12为本发明的微结构分布于导光板的第三实施例图；
图13为本发明的微结构分布于导光板的第四实施例图。
主要组件符号说明
1、1A、1B、1C、1D导光板 11、11A 出光面
12、12A 底面 13 出光面之法线方向
14 与灯源垂直方向 15 与灯源平行方向
2 微结构 3 反射片
4 线性光源 5 光线
50 入射光线 51 反射光线
52 折射光线 6 微结构
601 非光反射面 602、603 光反射面
611、612 底边 613 棱边
β 光反射面与底边的夹角
θ 光反射面棱边与底面的夹角
7 指向
具体实施方式
本发明所述的导光板可用于液晶显示器的背光模块。其侧面设有光源，上面为出光面，出光面的相对面为底面。
请参阅图4a，为本发明实例的微结构6应用于导光板1A的示意图。导光板1A包含复数微结构6，设置在导光板1A的底面12A上，其形状为从导光板1A的底面12A向外突出的三角锥状构造，可有效提升光线，使光线射出导光板1A的出光面11A时，可增进导光板1A的辉度。
图4b 为本发明实例的微结构6分布于导光板1A的第一实施例图，该微结构6排列系规则排列，而所有微结构6的指向7完全与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1A，产生高均匀亮度的面型出光。
请参阅图5a～5d，其为本发明实例的微结构6的构造示意图，并分别为俯视图、仰视图、上视图与侧视图。该微结构6为三角锥状构造，包括一非光反射面601与二光反射面602、603，该非光反射面601垂直于导光板1A的底面12A，且其面对并较靠近光源4；该二光反射面602、603倾斜于导光板1A的底面12A，且面对导光板1A的出光面11A且较远离光源4。由于该光反射面602、603具有改变光线在导光板1A行进的能力，当光线进入到微结构6时，光反射面602、603将光线反射至上方，从而增加导光板1A的辉度。
请参阅图5c、5d，其中二光反射面602、603与导光板1A的底面12A相连的底边611、612所夹的角度为β，以及二光反射面602、603相连的棱边613与导光板1A的底面12A所夹的角度为θ，这两个角度β、θ可改变光反射面602、603的倾斜度，最影响光线射向上方的强度分布。
其中，二光反射面602、603相连的棱边613即微结构6的指向7(参见图4b)。
请参阅图6各图所示，此图系光线5射入微结构6的光线传递示意图。光线5射入光反射面602后，反射到另一光反射面603，由该光反射面603反射往上方射出。同理，光线5射入光反射面603后，再经光反射面602射至上方。角度θ影响光反射面602、603的上下方向(Z轴方向)倾斜，影响光线强度在HA上的变化；角度β影响光反射面602、603的左右方向(Y轴方向)倾斜，影响光线强度在VA上的变化。
请参阅图7，系以角度β、θ为参数，光线射入微结构6后的出光强度分布雷达图。本发明人以本发明实例作为设计的模型，找出最适当的角度β、θ，在导光板1A的出光面11A上得到高出光强度分布。设计参数中，角度β分别为30度、40度、50度、60度，角度θ分别为10度、20度、30度、40度，本发明人以ASAP光学软件仿真上述参数，得出角度β为50度、60度，角度θ为30度时有高出光强度分布，可参阅图8，光线集中往法线方向13上射出，亦即在法线方向13上(VA＝0度、HA＝0度)出光强度值最高。角度θ＝10度时，光线在VA＝60度处集中，可参阅图9。角度θ＝20度时，光线集中在VA＝60度，HA＝±30～40度一带，出光强度有分岔的分布产生，可参阅图10。由此可知，角度β、θ的改变影响到导光板1A出光面11A的出光强度分布。
至于本发明实例的微结构6于导光板1A的布列，则请参见图4b，系本发明实例的微结构6分布于导光板1A的第一实施例图，其排列为规则排列，且微结构6的指向7与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1A，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图11，为本发明实例的微结构6分布于导光板1B的第二实施例。该微结构6排列为规则排列，而所有微结构6的指向7并非完全与线性光源4发出的光线平行，但整体来讲，微结构6指向7有倾向平行光线。线性光源4发出的光线进入导光板1B，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图12，为本发明实例的微结构6分布于导光板1C的第三实施例。该微结构6排列为随机数排列，而微结构6的指向7与线性光源4发出的光线平行。线性光源4发出的光线进入导光板1C，产生高均匀性亮度的面型光源。
请参阅图13，为本发明实例的微结构6分布于导光板1D的第四实施例。该微结构6排列为随机数排列，而所有微结构6的指向7并非完全与线性光源4发出的光线平行，但整体来讲，微结构6指向7有倾向平行光线。线性光源4发出的光线进入导光板1D，产生高均匀性亮度的面型光源。
除了上述四个实施例采用线性光源，如冷阴极管，作为光源外，也可用复数点状光源如发光二极管作为光源，其微结构排列及指向大致与前述的实施例相同。
Claims (5)
1、一种导光板的微结构，该导光板包括上面与侧面，导光板侧面设有光源，并导光板的上面为出光面，出光面的相对面为底面，其特征在于：该微结构设于导光板的底面，且从导光板的底面向外突出的三角锥形状，该三角锥包含一非光反射面与二光反射面，其中非光反射面垂直于导光板底面，且面对并较靠近光源，而所述光反射面倾斜于导光板底面，且面对导光板出光面，并较远离光源。
2、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该二光反射面相交的棱边为其于导光板上的指向，而前述指向均与光源射出光线的方向平行。
3、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该二光反射面相交的棱边为其于导光板上的指向，而前述指向均非完全与光源射出光线的方向平行，但倾向与光源射出光线的方向平行。
4、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该微结构于导光板上的排列方式为规则排列。
5、如权利要求1所述导光板的微结构，其特征在于：该微结构于导光板上的排列方式为随机数排列。
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