CN101718887A

CN101718887A - 导光板

Info

Publication number: CN101718887A
Application number: CN200810170218A
Authority: CN
Inventors: 林峰立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明为一种导光板，包含一导光板本体以及多个全反射破坏材料。导光板本体具有一第一表面及一与第一表面相对的第二表面，第一表面具有一第一微结构阵列。多个全反射破坏材料的材质异于导光板本体且不均匀分布于第一表面及/或第二表面。本发明的导光板本体可利用滚压工艺流程形成，因此可减少工艺流程设备及工艺流程成本，且本发明的导光板易于大量生产。另外，导光板本体于第二表面可具有第二微结构阵列，更可协助光线的均匀化。再者，这些全反射破坏材料为部分透光，有助于光线的折射以形成均匀的面光源。

Description

导光板

技术领域

本发明涉及一种光学膜片，特别涉及一种用于液晶显示装置中的导光板。

背景技术

近年来，由于显示技术的发展，传统的阴极射线显示装置逐渐被液晶显示装置所取代。目前，液晶显示装置已经应用至许多种类的电子产品，例如笔记本电脑、电视及台式显示屏等等。

一般来说，液晶显示装置包含一背光模块与一液晶显示面板，由于液晶显示面板本身不发光，故通过背光模块来提供充足的亮度与均匀的光源，使得液晶显示面板得以显示影像。

请参照图1，其为已知技术背光模块1的示意图，在此以一侧光式背光模块1为例。背光模块1具有一光源11、一反射片12、一导光板13以及一光学膜片组14。

光源11邻设于导光板13的一端面131，反射片12设置于导光板13的底面132，反射片12可将由导光板13底面132射出的光线反射回导光板13中，以增加光线的利用率。导光板13面对于反射片12的一面通常设有多个网点133，这些网点133为白色油墨以印刷的方式形成于导光板13的底面132。光学膜片组14设置于导光板13的上，光学膜片组14通常具有一下扩散片141、一增亮膜142及一上扩散片143。

导光板13通常呈平板状，光源11所发出的光线由其端面131入射，且于导光板13内部进行全反射并往导光板13的另一端传导。当光线碰到这些网点133时，这些网点133散射光线以破坏光线的全反射，并使光线由导光板13由顶面134散射而出，通过控制这些网点133的设置密度，可让光源11所发出的光线经导光板13传导后出射成为一较均匀的面光源。当光线穿过光学膜片组14后，则可使由导光板13射出的光线更加均匀。

在已知技术中，导光板13通常是以射出成型(injection molding)的方式制成，随着导光板13尺寸的增大，射出工艺流程所需要的射出压力也愈大，进而使得设备及工艺流程成本增加。

因此，如何提供一种制造成本较低且能形成均匀面光源的导光板，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种制造成本较低的导光板。

为达上述目的，依本发明的一种导光板包含一导光板本体以及多个全反射破坏材料。导光板本体具有一第一表面以及与第一表面相对的一第二表面，第一表面具有一第一微结构阵列。多个全反射破坏材料的材质异于导光板本体且不均匀分布于第一表面及/或第二表面。

承上所述，本发明的导光板于第一表面具有第一微结构阵列，且导光板本体与多个全反射破坏材料的材质相异。与已知技术相比较，本发明的导光板本体可利用滚压工艺流程形成，因此可减少工艺流程设备及工艺流程成本，且本发明的导光板易于大量生产。另外，导光板本体于第二表面可具有第二微结构阵列，更可协助光线的均匀化。再者，这些全反射破坏材料为部分透光，有助于光线的折射以形成均匀的面光源。

附图说明

图1为已知技术的一背光模块的示意图；

图2及图3为本发明第一实施例的导光板的立体示意图及剖面示意图；

图4为本发明第一实施例中导光板本体的制造方法示意图；

图5及图6为本发明第二实施例中导光板的立体示意图及沿图5直线A-A的剖面示意图；

图7为本发明第二实施例中导光板本体的制造方法示意图；

图8为本发明第三实施例中导光板的立体示意图；

图9为本发明第三实施例中导光板本体的制造方法示意图；以及

图10为本发明第四实施例中导光板的立体示意图。

图中符号说明

1：背光模块

11、L：光源

12：反射片

13、2、5、5a、5b：导光板

131：端面

132：底面

133：网点

134：顶面

14：光学膜片组

141：下扩散片

142：增亮膜

143：上扩散片

3、6、6a、6b：导光板本体

3t：透明高分子材料

31、61、61a、61b：第一表面

311、611：第一微结构阵列

311a、611a、621b：柱状透镜

32、62、62b：第二表面

4、7、7a、7b：全反射破坏材料

61t、62t：光固胶材料

611b、621a：棱镜

621：第二微结构阵列

A-A：直线

D1：第一方向

D2：第二方向

H1、H2：高度

P1、P2：距离

R1、R2、R3、R4：滚轮

S：曲线

T、T1、T2、T3：保存槽

X、Y、Z：方向

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的导光板。

第一实施例

请参阅图2，以说明本发明第一实施例的导光板2。导光板2包含一导光板本体3以及多个全反射破坏材料4。于本实施例中，导光板2以一设置于侧光式背光模块中的导光板为例。

导光板本体3具有一第一表面31及一与第一表面31相对的第二表面32，第一表面31具有一第一微结构阵列(microstructure array)311。第一微结构阵列311可为棱镜、凸透镜、柱状透镜、凹透镜、菲涅尔透镜(Fresnel lens)或其组合。本实施例中，第一微结构阵列311以多个柱状透镜(lenticular lens)311a所形成的阵列为例，这些柱状透镜311a沿一第一方向D1平行排列，也就是这些柱状透镜311a呈一维排列。

请参照图3，其为图2的导光板2的剖面示意图。由图3可知，柱状透镜311a的截面为一弧形，当然，柱状透镜311a的截面形状可依制造需求而为半圆形或其它形状。其中，各柱状透镜311a可分别具有一顶点，相邻顶点的距离P1介于5微米至500微米，各柱状透镜311a的高度H1则介于5微米至500微米，而相邻柱状透镜311a顶点之间距以及柱状透镜311a的顶点高度可非为定值，但可具有一周期性变化。

多个全反射破坏材料4的材质异于导光板本体3且不均匀分布于第一表面31及/或第二表面32。本实施例中，以这些全反射破坏材料4设置于第一表面31为例，光源L所发出的光线由导光板2的一端射入，而由第一表面31射出。这些全反射破坏材料4设置的位置并不限制，可以在各柱状透镜311a的凸起面或各柱状透镜311a相邻的凹入面。各全反射破坏材料4的形状可为圆形、或椭圆形、或凸多边形、或凹多边形、或不规则形状或上述形状的组合。另外，全反射破坏材料4可由透光高分子材料及多个散射粒子混合而成，当然全反射破坏材料4亦可为白色油墨、或其它可改变光路径进而破坏光线全反射的材料。其中，当全反射破坏材料4为透光高分子材料及多个散射粒子混合而成时，散射粒子的材质可为有机高分子或为无机材料，例如为聚甲基丙烯酸酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、二氧化钛(TiO₂)、氧化镁(MgO₂)、二氧化硅(SiO₂)、玻璃、硫酸钡(BaSO₄)或气体(例如：空气或惰性气体)等等。由于全反射破坏材料4具有透光高分子物质，因此全反射破坏材料4可至少有部分透光，故即使设置于导光板本体3的出光面也不会阻挡太多光线射出，而降低光强度。

需注意的是，本实施例中的全反射破坏材料4具有透光高分子物质及散射粒子，因此当光源L所射出的光线，于导光板本体3经过数次全反射后射至透光高分子物质时，由于透光高分子物质的折射系数与导光板本体3的折射系数不相同，即可产生光线折射的现象，以改变光路径，进而破坏全反射。而当光线射至散射粒子时，则产生光线散射的效果，也可造成光线路径的改变进而破坏全反射，有利于由导光板2射出光线的均匀化。

为了使由导光板2射出的光线成为一面光源，全反射破坏材料4可依导光板2具有的第一微结构阵列311类型的不同，来设计全反射破坏材料4的分布。例如较靠近光源L的一端，全反射破坏材料4的分布密度或分布面积可较小；而离光源L较远的一端，全反射破坏材料4的分布密度或分布面积可较大。通过设置不均匀分布的这些全反射破坏材料4，即可使射入导光板2的光线散射均匀并出射，而使得导光板2形成一面光源。为了达到全反射破坏材料4的不均匀分布且符合光学特性，全反射破坏材料4喷砂(sand blast)、喷墨或印刷设置于第一表面31及/或第二表面32。以印刷或喷砂工艺流程来形成这些全反射破坏材料4时，可先准备一具有预设图案的模版或网版，再将混入了散射粒子的透光高分子物质利用喷砂或印刷的方式，通过模版或网版后设置于导光板本体3，以于导光板本体3形成预设的分布图案，形成不均匀的分布。由于这些全反射破坏材料4可与导光板本体3分别成型，因此这些全反射破坏材料4的材质与导光板本体3的材质不相同。

接着，请参照图4所示，以说明第一实施例中导光板本体3的制造方法。

导光板本体3的材质可为聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚酯(polyester)、聚烯(polyolefin)、聚醚(polyether)、聚醚酯(polyether-ester)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)或聚全氟乙丙烯(polyperfluorinated ethylene propylene，PEP)等透明高分子材料。于此，以导光板本体3的材质为聚碳酸酯为例，将熔融的透明高分子材料3t，由保存槽T输出后，经由一具有预设有凹部图案的滚轮(embossed roller)R1，以及一平坦的滚轮R2滚压，冷却后即可形成第一表面31具有第一微结构阵列的导光板本体3。具有预设凹部的滚轮R1可配合第一微结构阵列形状的不同而改变，只要将与第一微结构阵列互补的形状预刻于滚轮R1即可。

利用具有预设图案的滚轮R1，并配合一平坦滚轮R2的使用，导光板本体3即可大量地被滚压制成。经过适当地尺寸裁切后，即可完成导光板本体3的制造。由于滚轮R1，R2的表面积有限，因此导光板本体3上的第一微结构阵列可能会呈周期性出现。另外，滚压工艺流程所使用的滚轮R1，R2成本较低，且图案修改方便，例如可用激光雕刻来形成或修改于滚轮上的图案，故可降低导光板2的制造成本。

第二实施例

请同时参阅图5及图6，其为本发明第二实施例的导光板5的立体示意图及剖面示意图。导光板5包含一导光板本体6以及多个全反射破坏材料7。

导光板本体6具有一第一表面61及一与第一表面相对的第二表面62，第一表面61具有一第一微结构阵列611，本实施例中，第一微结构阵列611具有多个柱状透镜611a，这些柱状透镜611a沿一第一方向D1平行排列，且第一微结构阵列611与第一实施例的第一微结构阵列311具有相同技术特征，于此不再赘述。

导光板本体6的第二表面62具有一第二微结构阵列621，第二微结构阵列621可为棱镜、凸透镜、柱状透镜、凹透镜、菲涅尔透镜或其组合。本实施例中，第二微结构阵列621以多个棱镜(prisms)621a所形成的阵列为例，这些棱镜621a沿一第二方向D2平行排列。于此，以第二方向D2与第一方向D1形成一90度角为例。这些棱镜621a的截面可分别为三角形、或梯形、或不规则形、或及组合。另外，各棱镜621a具有一顶角，相邻顶角的距离P2介于5微米至500微米。各棱镜621a具有一高度H2，高度H2介于5微米至500微米，各棱镜621a顶点之间距及高度可非为定值，但可具有一周期性变化。需注意的是，第一表面61的各柱状透镜611a与第二表面62的各棱镜621a尺寸可非为1:1的对应。

全反射破坏材料7可设置于第一表面61及/或第二表面62。本实施例中，以全反射破坏材料7设置于第二表面62为例，而全反射破坏材料7的形成方法及其它技术特征，则与第一实施例中的全反射破坏材料4相同，于此不再赘述。

接着，请参照图7所示，以说明第二实施例的导光板本体6的制造方法。

将熔融的透明高分子材料，由保存槽T1输出后，经由二个平坦的滚轮R1，R2滚压，先形成一平板。保存槽T2，T3再分别输出熔融的光固胶材料61t，62t于平板上，再分别经由二个具有预设图案的滚轮R3，R4滚压，经紫外光照射固化后，即可形成具有第一微结构阵列的第一表面61，以及具有第二微结构阵列621的第二表面62。

值得一提的是，这些光固胶材料61t，62t的折射率与透明高分子材料的折射率差值小于等于0.03，而在本实施例中，光固胶材料61t，62t的折射率及透明高分子材料的折射率例如介于1.49至1.52之间。

由于形成第一微结构阵列与第二微结构阵列时，所使用的材料可分别熔融经过滚压后才形成微结构阵列。因此第一微结构阵列611与第二微结构阵列621可为不同材料形成。另外，利用二个平坦的滚轮R1，R2并配合二个具有预设图案的滚轮R3，R4，导光板本体6即可大量地被滚压制成。再经过光固化工艺流程并适当地尺寸裁切后，即可完成导光板本体6的制造。

第三实施例

如图8所示，本实施例中导光板5a的结构与第二实施例的导光板5不同的地方在于：第一表面61a的这些柱状透镜611a所平行排列的第一方向D1与第二表面62的这些棱镜621a所平行排列的第二方向D2平行，且全反射破坏材料7a同时设置于第一表面61a及第二表面62。

接着请参照图9所示，用以说明第三实施例的导光板本体6a的制造方法。

将熔融的透明高分子材料，由保存槽T1输出后，经由一个具有预设图案的滚轮R1及一个平坦的滚轮R2滚压后，先于第一表面61滚压形成第一微结构阵列。保存槽T2再输出熔融的光固胶材料62t，再经由一个平坦的滚轮R3及一个具有预设图案的滚轮R4滚压后，再经紫外光照射固化，即可于第二表面62形成第二微结构阵列。

由于形成第一微结构阵列与第二微结构阵列时，所使用的材料可分别熔融经过滚压后才形成，因此，第一微结构阵列与第二微结构阵列可为不同材料。经滚压成型并适当地裁切后，即可完成导光板本体6a的制造。

第四实施例

请参阅图10，其为本发明第四实施例的导光板5b的立体示意图。导光板5b包含一导光板本体6b以及多个全反射破坏材料7b。本实施例中导光板5b的结构与第三实施例的导光板5a不同的地方在于：第一表面61b上的第一微结构阵列为多个棱镜611b，第二表面62b上的第二微结构阵列为多个柱状透镜621b。其中，各个棱镜611b的顶角沿线(棱线)为一曲线S，曲线S可于导光板本体6b的XY平面上摆动或于Z方向上起伏。另外，各棱镜611b的顶角角度可不相等，图10中以顶角角度相等为例。

承上所述，依本发明的导光板于第一表面具有第一微结构阵列，且导光板本体与多个全反射破坏材料的材质相异。与已知技术相较，本发明的导光板本体可利用滚压工艺流程形成，因此可减少工艺流程设备及工艺流程成本，且本发明的导光板易于大量生产。另外，这些全反射破坏材料部分透光，有助于光线的折射以形成均匀的面光源。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所述的权利要求范围中。

Claims

1.一种导光板，包含：

一导光板本体，具有一第一表面以及与该第一表面相对的一第二表面，该第一表面具有一第一微结构阵列；以及

多个全反射破坏材料，其材质异于该导光板本体且不均匀分布于该第一表面及/或该第二表面。

2.如权利要求1所述的导光板，其中该导光板本体还具有二光固胶材料以及一透明高分子材料，该透明高分子材料夹设于所述光固胶材料之间。

3.如权利要求2所述的导光板，其中所述光固胶材料的折射率与该透明高分子材料的折射率差值小于等于0.03。

4.如权利要求2所述的导光板，其中所述光固胶材料的折射率及该透明高分子材料的折射率介于1.49及1.52之间。

5.如权利要求1所述的导光板，其中该第一微结构阵列具有多个柱状透镜，这些柱状透镜沿一第一方向平行排列。

6.如权利要求5所述的导光板，其中所述的柱状透镜的截面分别为弧形或半圆形。

7.如权利要求5所述的导光板，其中各该柱状透镜具有一顶点，相邻顶点的距离介于5微米至500微米。

8.如权利要求5所述的导光板，其中各该柱状透镜具有一高度，该高度介于5微米至500微米。

9.如权利要求1所述的导光板，其中该第一微结构阵列滚轮滚压形成于该第一表面。

10.如权利要求1所述的导光板，其中该第二表面具有一第二微结构阵列。

11.如权利要求10所述的导光板，其中该第二微结构阵列具有多个棱镜，这些棱镜沿一第二方向平行排列。

12.如权利要求11所述的导光板，其中各该棱镜具有一顶角，相邻顶角的距离介于5微米至500微米。

13.如权利要求11所述的导光板，其中各该棱镜具有一高度，该高度介于5微米至500微米。

14.如权利要求11所述的导光板，其中各该棱镜具有一棱线，该棱线为一曲线。

15.如权利要求10所述的导光板，其中该第二微结构阵列滚轮滚压形成于该第二表面。

16.如权利要求5所述的导光板，其中该第二表面具有一第二微结构阵列，该第二微结构阵列具有多个棱镜，这些棱镜沿一第二方向平行排列，该第二方向与该第一方向平行或形成一角度。

17.如权利要求1所述的导光板，其中所述的全反射破坏材料至少部分透光。

18.如权利要求1所述的导光板，其中所述的全反射破坏材料喷墨或印刷设置于该第一表面及/或该第二表面。