CN102073092A - 导光板、照明装置以及导光板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导光板、照明装置以及导光板的制造方法，本发明的导光板，包括：一第一膜层；所述的第一膜层具有一第一折射率；一第二膜层；所述的第二膜层设置在该第一膜层上，该第一膜层与该第二膜层之间具有一界面，该第二膜层中分布有多个扩散粒子，且该第二膜层具有一第二折射率；多个导光微结构；所述的多个导光微结构设置在该第一膜层上、且位于远离该界面的一侧；以及多个集光微结构；所述的多个集光微结构设置在该第二膜层上、且位于远离该界面的一侧；本发明的有益效果是：导光板具有扩散粒子、导光微结构与集光微结构，可同时发挥光线扩散与增光的光学效果；使用此导光板可发挥多种光学功能，而能够省略光学板件的使用数量。

Description

导光板、照明装置以及导光板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其涉及该照明装置中的导光板及其制造方法。

背景技术

一般而言，液晶显示装置是由液晶面板与背光模块所构成。由于液晶面板本身并不具备发光特性，所以需依赖背光模块提供面光源。随着大尺寸、薄型化的液晶电视的发展趋势，目前的背光模块大多是采用具有发光二极管与导光板的侧面入光式背光模块。

一般而言，在侧面入光式背光模块中，由下而上的光学板件依序是：反射板、导光板、下扩散片、下棱镜片、上棱镜片与上扩散片等，亦即，通过采用多个光学板件、使得从发光二极管入射至导光板的光线形成面光源。然而，使用数量较多的光学板件会导致制程成本过高。再者，光线在通过多个光学板件后会产生衰减现象，也造成面光源的辉度下降、光线利用效率低落等诸多问题。

另外，有研究者在上述导光板的表面喷涂扩散粒子，以使导光板能同时发挥扩散片的效果，而节省光学板件的设置(即可省略下扩散片)。然而，喷涂扩散粒子的方式需要进行二次加工步骤，且喷涂于导光板表面的扩散粒子容易因外力碰撞而剥落，反而造成面光源不均匀的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种导光板，旨在解决上述的问题。

本发明还提供了制造上述导光板的方法。

本发明还提供了采用上述导光板的照明装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的导光板，包括：一第一膜层；所述的第一膜层具有一第一折射率；一第二膜层；所述的第二膜层设置在该第一膜层上，该第一膜层与该第二膜层之间具有一界面，该第二膜层中分布有多个扩散粒子，且该第二膜层具有一第二折射率；多个导光微结构；所述的多个导光微结构设置在该第一膜层上、且位于远离该界面的一侧；以及多个集光微结构；所述的多个集光微结构设置在该第二膜层上、且位于远离该界面的一侧。

本发明的导光板制造方法，是通过以下步骤实现的：

提供一第一材料，具有一第一折射率；

提供一第二材料，具有一第二折射率，该第二材料中分布有多个扩散粒子；以及

将该第一材料与该第二材料在同一道制程中经由押压成型为一导光板，该第一材料形成为具有多个导光微结构的一第一膜层，该第二材料形成为具有多个集光微结构的一第二膜层，该第一膜层与该第二膜层之间具有一界面，该些导光微结构形成于该第一膜层上、且位于远离该界面的一侧，该些集光微结构形成于该第二膜层上、且位于远离该界面的一侧。

本发明的照明装置，包括：上述的导光板以及一光源；所述的光源设置在该导光板的一入光面的一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：导光板具有扩散粒子、导光微结构与集光微结构，可同时发挥光线扩散与增光的光学效果；使用此导光板可发挥多种光学功能，而能够省略光学板件的使用数量，能够降低材料成本；采用上述导光板的照明装置具有高光线利用效率，能提供均匀的面光源；上述导光板的制造方法能够在同一道制程中制作导光微结构与集光微结构，且在导光板内可分布有扩散粒子，制程简单且制作成本低。

附图说明

图1为本发明一实施例的导光板的示意图。

图2为本发明一实施例的照明装置的示意图。

图3为本发明一实施例的导光板的制造方法的流程图。

图4为本发明实施例的一种导光板制造装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种导光板，能同时发挥良好的光线扩散及增光效果。

本发明提供一种照明装置，具有上述的导光板，而节省光学板件的使用数量，并能提供均匀且高辉度的面光源。

本发明提供一种导光板的制造方法，能在同一道制程中形成导光微结构与集光微结构，可节省制程成本。

基于上述，本发明提出一种导光板，包括：第一膜层、第二膜层、多个导光微结构以及多个集光微结构。第一膜层具有第一折射率。第二膜层设置于第一膜层上。第一膜层与第二膜层之间具有一界面。第二膜层中分布有多个扩散粒子。第二膜层具有第二折射率。导光微结构设置于第一膜层上、且位于远离界面的一侧。集光微结构设置于第二膜层上、且位于远离界面的一侧。

本发明提出一种照明装置，包括：上述的导光板以及光源。光源设置于导光板的入光面的一侧。

本发明又提出一种导光板的制造方法。首先，提供第一材料，此第一材料具有第一折射率。接着，提供第二材料，此第二材料具有第二折射率，第二材料中分布有多个扩散粒子。之后，将第一材料与第二材料于同一道制程中经由押压成型为一导光板，第一材料形成为具有多个导光微结构的第一膜层，第二材料形成为具有多个集光微结构的第二膜层，其中，第一膜层与第二膜层之间具有一界面，导光微结构形成于第一膜层上、且位于远离界面的一侧。集光微结构形成于第二膜层上、且位于远离界面的一侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一膜层与第二膜层的材质相同且为单一膜层，其中，第二膜层中分布有扩散粒子而使第二膜层具有第二折射率。

在本发明的一实施例中，上述的第一材料与第二材料的材质为相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一折射率大于该第二折射率。

在本发明的一实施例中，上述的导光微结构与第一膜层为一体成型，导光微结构具有与第一膜层相同的第一折射率，且第一折射率大于第二折射率。

在本发明的一实施例中，上述的导光微结构内凹于第一膜层。

在本发明的一实施例中，上述的导光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

在本发明的一实施例中，上述的集光微结构与第二膜层为一体成型，集光微结构具有与第二膜层相同的第二折射率，且第二折射率小于第一折射率。

在本发明的一实施例中，上述的集光微结构突出于第二膜层。

在本发明的一实施例中，上述的集光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

在本发明的一实施例中，上述将第一材料与第二材料于同一道制程中经由押压成型为导光板的步骤包括：提供第一成型滚压轮，具有多个第一成型微结构，第一成型微结构对于第一膜层的表面进行押压而形成导光微结构；提供第二成型滚压轮，具有多个第二成型微结构，第二成型微结构对于第二膜层的表面进行押压而形成集光微结构。

在本发明的一实施例中，上述的第一成型微结构突出于第一成型滚压轮的表面，第二成型微结构内凹于第二成型滚压轮的表面。

[导光板以及照明装置]

图1为本发明一实施例的导光板的示意图，图1中还绘示了区域A的放大图。请参照图1，导光板100包括：第一膜层110、第二膜层120、多个导光微结构130以及多个集光微结构140。第一膜层110具有第一折射率n1。第二膜层120设置于第一膜层110上。第一膜层110与第二膜层120之间具有一界面I。第二膜层120中分布有多个扩散粒子DP。第二膜层120具有第二折射率n2。导光微结构130设置于第一膜层110上、且位于远离界面I的一侧。集光微结构140设置于第二膜层120上、且位于远离界面I的一侧。

请再参照图1，第一膜层110与第二膜层120的材质可相同且为单一膜层。由于在第二膜层120中分布有扩散粒子DP而使第二膜层120具有第二折射率n2，而第一膜层110未分布有扩散粒子DP而使第一膜层110具有第一折射率n1。也就是说，可经由在单一膜层中的部分区域中分布扩散粒子DP而形成该第二膜层120，且使第二膜层120与第一膜层110之间产生该界面I。

在另一实施例中，也可使第一膜层110与第二膜层120的材质不同，而形成彼此分离且折射率不同的两个膜层。在此情况下，还可在第二膜层120中添加扩散粒子DP，进一步调整第二膜层120的折射率与光线散射效果。

值得注意的是，导光板100是由不同折射率的两个膜层110、120所组成，且第一膜层110的第一折射率n1大于第二膜层120的第二折射率n2。根据光学原理中的司乃尔定律(Snell’s law，即n1sinθ1＝n2sinθ2)可知，光线从折射率大的介质入射到折射率小的介质时，当入射角大于临界角，光线会在折射率大的介质(即第一膜层110)内部产生全反射。换言之，光线可在第一膜层110内进行良好传输，光线的使用效率相当高，可有效防止光线漏失。

特别是，扩散粒子DP分布于第二膜层120中。由于扩散粒子DP未露出于导光板100的外部，即使导光板受到外力碰撞，也不会产生扩散粒子DP剥落的问题。可确保利用扩散粒子DP能够有效地散射光线。

另外，请参照图1，上述的导光微结构130与第一膜层110可为一体成型，导光微结构130具有与第一膜层110相同的第一折射率n1，且第一折射率n1大于第二折射率n2。导光微结构130可内凹于第一膜层110。如此一来，内凹于第一膜层110的导光微结构130不会受到外力的撞击而脱落，可使导光板100维持良好的导光功能。再者，如图1所示的导光微结构130的剖面形状是半圆形。然而，导光微结构130的剖面形状还可以是其它形状，例如选自于正方形、长方形、菱形、椭圆形、三角形、波浪形(未绘示)及其组合。

请再参照图1，集光微结构140与第二膜层120可为一体成型，集光微结构140具有与第二膜层120相同的第二折射率n2，且第二折射率n2小于第一折射率n1。再者，集光微结构140可突出于第二膜层120，以将光线集中于该集光微结构140中。另外，如图1所示的集光微结构140的剖面形状是三角形。然而，集光微结构140的剖面形状还可以是其它形状，例如选自于半圆形、正方形、长方形、菱形、椭圆形、波浪形(未绘示)及其组合。

由于导光板100具有导光微结构130、集光微结构140与扩散粒子DP，所以能够同时发挥如同导光板的导光功能、如同棱镜片的增光功能、以及如同扩散片的光线扩散功能。因此，使用上述的导光板100可取代现有技术的下扩散片、下棱镜片与上棱镜片，而可降低约20％的成本。

并且，上述导光板100可减少从出光面出射的光线的方向性，使出射的光线均匀化。更详细而言，导光微结构130可使光线在导光板100中顺利传导。扩散粒子DP可将光线进行扩散，以达到将瑕疵点模糊化、增广视野角的效果。集光微结构140可收集光线，达到增光效果。

图2为本发明一实施例的照明装置的示意图。请参照图2，照明装置200包括：上述的导光板100以及光源210。导光板100的详细结构已如上所述，在此不予以重述。光源210设置在导光板100的入光面100a的一侧。导光板100可具有入光面100a、反光面100b与出光面100c。第一膜层110的第一折射率n1大于第二膜层120的第二折射率n2，第二膜层120中分布有多个扩散粒子DP。

以下将大致说明光线L在导光板100中的光学路径。请参照图2，从光源210出射的光线L自入光面100a进入导光板100后，在第一膜层110内进行传输。根据全反射的原理，光线L可在折射率大(n1＞n2)的第一膜层110中进行良好的传输，而不会有光线漏失现象。

接着，光线L一接触到导光微结构130时，会被导光微结构130反射而往界面I行进。被导光微结构130反射的光线L具有小于临界角的入射角，因此，当光线L接触界面I时会折射进入第二膜层120中。

继之，进入第二膜层120的光线L会被第二膜层120中的扩散粒子DP所散射，而往多个不同方向行进，继而出射到第二膜层120之外。扩散粒子DP可以使光线L进行扩散，以达到将瑕疵点模糊化、增广视野角的效果。

之后，出射于第二膜层120之外的光线L会进入集光微结构140而进行光收集，再出射于导光板100之外。集光微结构140可收集光线，达到增光效果。

由于导光板100能够同时达到传导光线、扩散光线、使光线均匀化以及增光等复合光学机能，所以而能够用单一导光板100取代具有多个不同光学机能的光学板件，而减少光学板件的使用数量(亦即，可省略下扩散片、下棱镜片与上棱镜片)。再者，光线L可通过较少的光学板件，从而使光线L的辉度不至于过度衰减，可提升光线L的利用效率。

另外，由导光微结构130、扩散粒子DP与集光微结构140，可减少从出光面出射的光线L的方向性，使出射的光线L均匀化，而能够提供均匀且高辉度的面光源。上述的照明装置200能够应用在多种不同的产业中，如液晶显示面板产业、照明产业、绿能建筑中。在照明装置200中使用上述导光板100，可节省光学板件的使用数量、提升光线的利用效率，进而能够达到环境保护、节能减碳的效果。

[导光板的制造方法]

图3为本发明一实施例的导光板的制造方法的流程图。图4为本发明实施例的一种导光板制造装置的示意图。请共同参照图1、图3与图4来进一步理解本发明所提出的导光板的制造方法的技术精神所在。

请参照图3，导光板的制造方法300包括以下步骤S310～S330。首先，在步骤S310中，提供第一材料，此第一材料具有第一折射率。接着，在步骤S320中，提供第二材料，此第二材料具有第二折射率，且第二材料中分布有多个扩散粒子。之后，在步骤S330中，将第一材料与第二材料于同一道制程中经由押压成型为一导光板，第一材料形成为具有多个导光微结构的第一膜层，第二材料形成为具有多个集光微结构的第二膜层。

更详细而言，第一材料与第二材料可为相同材质。由于在第二材料中分布有扩散粒子而使第二材料具有第二折射率，而第一材料未分布有扩散粒子而使第一材料具有第一折射率。然而，第一材料与第二材料也可为不同材质，各自具有不同的折射率，此时，在第二材料中添加扩散粒子可进一步调整该第二材料的折射率与光学扩散效果。

请再参照图1与图3，所制得的导光板100在第一膜层110与第二膜层120之间具有一界面I，导光微结构130形成于第一膜层110上、且位于远离界面I的一侧。集光微结构140形成于第二膜层120上、且位于远离界面I的一侧。

请参照图1与图4以进一步理解使用导光板制造装置400来制造导光板100的过程。导光板制造装置400可包含：第一原料槽410、第二原料槽420、第一加热螺杆430、第二加热螺杆440、加压模头450、成型滚压轮460a～460c、托拉轮470a～470b以及输送滚轮480。以下，配合图4说明导光板100的制作流程。

首先，将第一材料M1(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粒子)放置到第一原料槽410中，第一材料M1具有第一折射率n1，后续是用来形成如图1所示的第一膜层110。

接着，将第二材料M2放置到第二原料槽420中，第二材料M2具有第二折射率n2，且第二材料M2中分布有多个扩散粒子DP。第二材料M2后续是用来形成如图1所示的第二膜层120。第二材料M2可使用与第一材料M1的折射率不同或相同的光学材料，在混合多个扩散粒子DP之后可得到小于第一折射率n2的第二折射率n2。

继之，将第一材料M1输送到第一加热螺杆430以进行加热熔化，将混合有扩散粒子DP的第二材料M2输送到第二加热螺杆440以进行加热熔化。熔化后的第一材料M1与第二材料M2可经由加压模头450而输出到外界，并在加压模头450中按照厚度进行分流，继而利用成型滚压轮460a～460c于同一道制程中将第一材料M1与第二材料M2押压成型为导光板100。

更详细而言，请参照图1与图4，利用成型滚压轮460a的左右移动(即图4中的左右方向)，可以控制导光板100的第一膜层110与第二膜层120的押出厚度。另外，具有多个成型微结构460c’的成型滚压轮460c可对于第一膜层110的表面进行押压而形成导光微结构130。具有多个成型微结构460b’的成型滚压轮460b可对于第二膜层120的表面进行押压而形成集光微结构140。

如图4所示，可将成型滚压轮460c的表面加工成外凸的成型微结构460c’，亦即，成型微结构460c’可突出于成型滚压轮460c的表面。成型微结构460c’的剖面形状可为半圆形，或者是正方形、长方形、菱形、椭圆形、三角形、波浪形等任意形状。当第一膜层110受到成型滚压轮460c的押压时，即会在第一膜层110的表面形成内凹结构(对应于成型滚压轮460c的外凸结构)，即上述图1所示的内凹于第一膜层110的导光微结构130。

在其它的实施例中，也可使成型滚压轮460c的成型微结构460c’成为内凹结构，进而对应地在第一膜层110的表面形成突出的导光微结构(未绘示)。成型滚压轮460c的表面的成型微结构可以是外凸结构或是内凹结构，可以看设计需要而可进行适当的搭配，不仅限于上述的例子，也可以是一部分为内凹结构、另一部分为外凸结构的组合。

另外，如图4所示，可将成型滚压轮460b的表面加工成内凹的成型微结构460b’，亦即，成型微结构460b’可内凹于成型滚压轮460b的表面。成型微结构460b’的剖面形状可为三角形，或者是正方形、长方形、菱形、椭圆形、三角形、半圆形、波浪形等任意形状。

当第二膜层120受到成型滚压轮460b的押压时，即会在第二膜层120的表面形成外凸结构(对应于成型滚压轮460b的内凹结构)，即上述图1所示的突出于第二膜层120的集光微结构140。类似于成型滚压轮460c的说明，也可根据设计需要变更成型滚压轮460b的表面的成型微结构460b’的形状。

请参照图4，托拉轮470a～470b是用以提供拖引导光板100的拉力，且导光板100可在输送滚轮480上进行传输。上述的导光板100的制作方法可以在一道制程中同时制作导光板100的导光微结构130与集光微结构140，并能控制导光板100的膜厚，因此，具有节省制程步骤成本的竞争优势。

综上所述，本发明的导光板、照明装置以及导光板的制造方法至少具有以下优点：

导光板由两个不同折射率的膜层组成，利用全反射的光学原理，而能够提升光线在导光板中的传输效率。另外，导光板具有扩散粒子、导光微结构与集光微结构，可同时发挥光线扩散与增光的光学效果。因此，使用此导光板可省略光学板件的使用数量，能降低材料成本。再者，采用上述导光板的照明装置可具有高光线利用效率，能提供均匀的面光源。并且，上述导光板的制造方法能够在同一道制程中制作导光微结构与集光微结构，且于导光板内可分布有扩散粒子，制程简单且制作成本低。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识的，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (21)

1.一种导光板，其特征在于包括：一第一膜层；所述的第一膜层具有一第一折射率；一第二膜层；所述的第二膜层设置在该第一膜层上，该第一膜层与该第二膜层之间具有一界面，该第二膜层中分布有多个扩散粒子，且该第二膜层具有一第二折射率；多个导光微结构；所述的多个导光微结构设置在该第一膜层上、且位于远离该界面的一侧；以及多个集光微结构；所述的多个集光微结构设置在该第二膜层上、且位于远离该界面的一侧。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该第一膜层与该第二膜层的材质相同且为单一膜层，该第二膜层中分布有该些扩散粒子而使该第二膜层具有该第二折射率。

3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该第一折射率大于该第二折射率。

4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些导光微结构与该第一膜层为一体成型，该些导光微结构具有与该第一膜层相同的该第一折射率，且该第一折射率大于该第二折射率。

5.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些导光微结构内凹于该第一膜层。

6.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些导光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

7.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些集光微结构与该第二膜层为一体成型，该些集光微结构具有与该第二膜层相同的该第二折射率，且该第二折射率小于该第一折射率。

8.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些集光微结构突出于该第二膜层。

9.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：该些集光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

10.一种导光板制造方法，是通过以下步骤实现的：

提供一第一材料，具有一第一折射率；

提供一第二材料，具有一第二折射率，该第二材料中分布有多个扩散粒子；以及

将该第一材料与该第二材料在同一道制程中经由押压成型为一导光板，该第一材料形成为具有多个导光微结构的一第一膜层，该第二材料形成为具有多个集光微结构的一第二膜层，该第一膜层与该第二膜层之间具有一界面，该些导光微结构形成于该第一膜层上、且位于远离该界面的一侧，该些集光微结构形成于该第二膜层上、且位于远离该界面的一侧。

11.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该第一材料与该第二材料为相同材质。

12.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该第一折射率大于该第二折射率。

13.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些导光微结构与该第一膜层为一体成型，该些导光微结构具有与该第一膜层相同的该第一折射率，且该第一折射率大于该第二折射率。

14.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些导光微结构内凹于该第一膜层。

15.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些导光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

16.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些集光微结构与该第二膜层为一体成型，该些集光微结构具有与该第二膜层相同的该第二折射率，且该第二折射率小于该第一折射率。

17.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些集光微结构突出于该第二膜层。

18.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：该些集光微结构的剖面形状是选自于正方形、长方形、菱形、半圆形、椭圆形、三角形、波浪形及其组合。

19.根据权利要求10所述的导光板制造方法，其中：将该第一材料与该第二材料在同一道制程中经由押压成型为该导光板的步骤包括：

提供一第一成型滚压轮，该第一成型滚压轮具有多个第一成型微结构，该些第一成型微结构对于该第一膜层的表面进行押压而形成该些导光微结构；以及

提供一第二成型滚压轮，该第二成型滚压轮具有多个第二成型微结构，该些第二成型微结构对于该第二膜层的表面进行押压而形成该些集光微结构。

20.根据权利要求19所述的导光板制造方法，其中：该些第一成型微结构突出于该第一成型滚压轮的表面，该些第二成型微结构内凹于该第二成型滚压轮的表面。

21.一种照明装置，其特征在于：包括：如权利要求1-9中任一项所述的导光板以及一光源；所述的光源设置在该导光板的一入光面的一侧。

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