CN104570190A - 导光板及导光板的制造方法 - Google Patents

导光板及导光板的制造方法 Download PDF

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CN104570190A CN201310487234.9A CN201310487234A CN104570190A CN 104570190 A CN104570190 A CN 104570190A CN 201310487234 A CN201310487234 A CN 201310487234A CN 104570190 A CN104570190 A CN 104570190A
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Abstract

本发明公开了一种导光板及导光板的制造方法，其中，导光板包括一导光板主体及多个光学微结构。导光板主体具有相对的一出光面及一底面。这些光学微结构形成于底面。各光学微结构包括一凸起及一凹陷且具有一第一弧面及一第二弧面。凸起的一第一端邻接凹陷，凸起的一第二端相对于第一端。第一弧面从凹陷往凸起的顶部延伸，第二弧面从第二端往凸起的顶部延伸。第一弧面的曲率小于第二弧面的曲率。本发明可提升导光板的制造品质，且经由此导光板的制造方法所制作出的光学微结构可使导光板的出光较为集中。

Description

导光板及导光板的制造方法
技术领域
本发明关于一种导光板及导光板的制造方法，且特别关于一种具有光学微结构的导光板及具有光学微结构的导光板的制造方法。
背景技术
背光模块通常包括一导光板，而导光板的作用在于引导光源产生的光束的传播方向，用来提高背光模块的辉度，并确保背光模块亮度的均匀性，以将背光模块中的点光源或线光源转换成面光源而提供给显示面板。因此，导光板的材料性质、表面光学微结构的设计与制造皆相关背光模块整体光学设计与辉度、均匀度的控制。
一般来说，将光学微结构形成于导光板的底面，光源发出的光束到达导光板内部之后经由这些光学微结构进行反射或折射而改变其行进方向，最后经由导光板的出光面离开导光板。所述光学微结构可经由印刷、蚀刻或激光等制程来形成。以激光制程而言，先利用激光光束在模仁基板上形成模仁微结构以制作出导光板模仁，然后利用此导光板模仁注塑成形导光板。在中国专利第CN101634726B号的制程中，激光光束的行进方向是垂直于模仁基板7的表面7a，此举会使形成于模仁基板7的模仁微结构7b成为形状对称的近似圆形的凹陷71，且凹陷71周围的材料会隆起而成为对称的环状凸起72，此环状凸起72完全地环绕凹陷71，请参考图7与图8。如此一来，在注塑成形导光板的过程中，塑料必须越过隆起的环状凸起72才能够流进凹陷71，导致射出塑料时阻力增加而对导光板的制造品质产生不良影响。此外，经由已知导光板的光学微结构进行反射及折射的光束较为发散，无法使光束的出光角度较为一致，故需在导光板的出光面额外配置较多的光学膜片来使光束集中，因而增加了制造成本。
中国台湾专利第TW201243406号揭露一种导光板，其表面的微结构包括凸起结构及凹陷结构，用以导引来自发光元件的光束。中国台湾专利第TWM264504号揭露一种导光板，其表面上的微结构呈水滴型而使较多的光束产生折射。
发明内容
本发明提供一种导光板，其光学微结构可使导光板的出光较为集中。
本发明提供一种导光板的制造方法，可提升导光板的制造品质，且经由此制造方法所制作出的光学微结构可使导光板的出光较为集中。
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供一种导光板，包括一导光板主体及多个光学微结构。导光板主体具有相对的一出光面及一底面。这些光学微结构形成于底面。各光学微结构包括一凸起及一凹陷且具有一第一弧面及一第二弧面。凸起的一第一端邻接凹陷，凸起的一第二端相对于第一端。第一弧面从凹陷往凸起的顶部延伸，第二弧面从第二端往凸起的顶部延伸。第一弧面的曲率小于第二弧面的曲率。
在本发明的一实施例中，其中导光板主体具有一入光面，入光面垂直于底面，一参考平面垂直于入光面且垂直于底面且通过光学微结构，光学微结构的形状相对于参考平面为左右对称。
在本发明的一实施例中，导光板主体具有一入光面，入光面垂直于底面，一参考平面平行于入光面且垂直于底面且通过该光学微结构，光学微结构的形状相对于参考平面为不对称。
在本发明的一实施例中，凹陷为一环状凹陷且具有一缺口，缺口位置对应于凸起的第二端，而使环状凹陷部分地环绕凸起。
在本发明的一实施例中，导光板具有一入光面，第二端位于入光面与第一端之间。
在本发明的一实施例中，各光学微结构的最大长度介于1微米与2000微米之间。
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供一种导光板的制造方法。首先，提供一模仁基板。接着，通过一激光光束在模仁基板的一表面依次形成多个模仁微结构，以将模仁基板制作成一导光板模仁，其中激光光束的行进方向倾斜于表面。利用导光板模仁注塑成形一导光板。
在本发明的一实施例中，通过激光光束在模仁基板的表面依次形成这些模仁微结构的步骤包括：使激光光束的行进方向与表面之间的夹角介于30度与60度之间。
在本发明的一实施例中，形成这些模仁微结构的步骤包括：使各模仁微结构的形状为不具有旋转对称。
在本发明的一实施例中，形成这些模仁微结构的步骤包括：使各模仁微结构包括一凹陷及一凸起且具有一第一弧面及一第二弧面，其中凹陷的一第一端邻接凸起，凹陷的一第二端相对于第一端，第一弧面从凸起往凹陷的一底部延伸，第二弧面从第二端往凹陷的底部延伸，第一弧面的曲率小于第二弧面的曲率。
在本发明的一实施例中，形成这些模仁微结构的步骤包括：将凸起形成为一环状凸起，其中环状凸起具有一缺口，缺口位置对应于凹陷的第二端，而使环状凸起部分地环绕凹陷。
在本发明的一实施例中，利用导光板模仁注塑成形导光板的步骤包括：在导光板的一入光面处设置入料口，且该第二端位于该入光面与该第一端之间。
在本发明的一实施例中，模仁基板的材质包括镍磷合金、铜或铝。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，在本发明的上述实施例中，用以在模仁基板上形成模仁微结构的激光光束，其行进方向倾斜于模仁基板的表面，因此激光光束施加于模仁基板的表面的能量并非对称，而可形成具有形状不对称的模仁微结构的导光板模仁，并藉以制造出具有形状不对称的光学微结构的导光板。详细而言，形状不对称的模仁微结构包含了经由激光光束所形成的凹陷及环绕此凹陷的环状凸起，此环状凸起的形状不对称而具有缺口。据此，当利用导光板模仁注塑成形导光板时，塑料不须越过环状凸起而可经由环状凸起的缺口进入被环状凸起环绕的凹陷，以使射出塑料时的阻力不致过大，进而提升导光板的制造品质。此外，形状不对称的光学微结构包含了曲率相异的两弧面(即上述第一弧面及上述第二弧面)，当光源发出的光束到达导光板内部并经由光学微结构的第一弧面进行反射时，由于第一弧面具有较小的曲率，因此可使光束的出光角度较为一致，故仅需在导光板的出光面配置数量较少的光学膜片就能使光束集中，进而降低制造成本。
附图说明
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A至图1E为本发明一实施例的导光板的制造方法流程图。
图2A为图1C的导光板模仁的俯视图。
图2B为本发明一实施例的实际导光板模仁的俯视图。
图3为图1E的导光板的仰视图。
图4为图1E的导光板应用于背光模块的示意图。
图5为图4的光源发出的光束在导光板中行进的示意图。
图6为图5的光束随着出光角度的辉度分布图。
图7为已知的模仁基板的俯视图。
图8为图7的模仁基板的剖面示意图。
50、7：模仁基板
50’：导光板模仁
50a、7a：表面
50b、7b：模仁微结构
52、71、124：凹陷
52a、122a：第一端
52b、122b：第二端
52c：底部
54、72、122：凸起
54a、124a：缺口
55：上模
56：下模
57：入料口
100：导光板
110：导光板主体
110a：底面
110b：出光面
110c：入光面
120：光学微结构
122c：顶部
200：光源
300：反射片
400：光学膜片
a～b、a’～h’：剖面
D：长度
E：入料方向
L1：激光光束
L2：光束
N：高度
M：长度
P1、P2：参考平面
S：空间
S1、S1’：第一弧面
S2、S2’：第二弧面
θ：夹角
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，在以下配合附图的多个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、前、后、左、右等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1A至图1E为本发明一实施例的导光板的制造方法流程图。首先，如图1A所示提供一模仁基板50，模仁基板50的材质例如为镍磷合金、铜、铝或其它适当金属材料，本发明不对此加以限制。接着，如图1B至图1C所示，通过一激光光束L1在模仁基板50的一表面50a依次形成多个模仁微结构50b(图1C仅示出一个模仁微结构50b)，以将模仁基板50制作成一导光板模仁50’。如图1D所示，利用导光板模仁50’注塑成形如图1E所示的导光板100，其中图1E例如是沿图3中的一参考平面P1的剖面示意图。以下对上述制造流程进一步详细说明。
请参考图1B，用以在模仁基板50上形成模仁微结构50b的激光光束L1，其行进方向倾斜于模仁基板50的表面50a，因此激光光束L1施加于模仁基板50的表面50a的能量并非对称，而可如图1C所示形成具有形状不对称的模仁微结构50b的导光板模仁50’，并藉以制造出如图1E所示具有形状不对称的光学微结构120的导光板100。相较于已知制程中利用垂直入射的激光光束所形成的模仁微结构为近似圆形，本实施例利用倾斜入射的激光光束L1所形成的模仁微结构50b如图2A与图2B所示为近似椭圆形。
图2A为图1C的导光板模仁的俯视图，图2B为本发明一实施例的实际导光板模仁的俯视图。图2A中的剖面a-剖面h分别对应于图2A中的A-A线至H-H线。请参考图1C、图2A及图2B，详细而言，各模仁微结构50b包括一凹陷52及一凸起54且具有一第一弧面S1及一第二弧面S2。凹陷52的一第一端52a邻接凸起54，凹陷52的一第二端52b相对于第一端52a且不邻接凸起54，第一弧面S1从凸起54往凹陷52的一底部52c延伸，第二弧面S2从第二端52b往凹陷52的底部52c延伸，第一弧面S1的曲率小于第二弧面S2的曲率。在上述制造过程中，如图2A、2B所示使凸起54形成为一环状凸起，此环状凸起具有一缺口54a，缺口54a位置对应于图1C所示的凹陷52的第二端52b，而使此环状凸起54部分地环绕凹陷52。
在完成了图1C及图2A、2B所示的导光板模仁50’之后，通过导光板模仁50’上的模仁微结构50b在导光板100的一底面110a形成光学微结构120，其中光学微结构120的形状与对应的模仁微结构50b的形状互补，详述如下。图3为图1E的导光板的仰视图。图3中的剖面a’-剖面h’分别对应于图2a中的A’-A’线至H’-H’线。请参考图1E及图3，详细而言，导光板100包括一导光板主体110及多个光学微结构120(图1E及图3仅示出一个光学微结构120)。导光板主体110具有相对的一出光面110b及一底面110a。光学微结构120形成于底面110a。光学微结构120包括一凸起122及一凹陷124且具有一第一弧面S1’及一第二弧面S2’。凸起122的一第一端122a邻接凹陷124，凸起122的一第二端122b相对于第一端122a且不邻接凹陷124。第一弧面S1’从凹陷124往凸起122的一顶部122c延伸，第二弧面S2’从第二端122b往凸起122的顶部122c延伸。第一弧面S1’的曲率小于第二弧面S2’的曲率。凹陷124如图3所示为一环状凹陷且具有一缺口124a，缺口124a位置对应于图1E所示的凸起122的第二端122b，而使此环状凹陷124部分地环绕凸起122。
通过上述制造流程，形状不具有旋转对称的模仁微结构50b包含了经由激光光束L1所形成的凹陷52及环绕此凹陷52的环状凸起54，此环状凸起54的形状具有缺口54a。据此，如图1D所示，导光板模仁50’设置在上模55与下模56之间的空间S，其中导光板模仁50’例如是设置在下模56上，上模55与下模56在对应于导光板110的一入光面110c处(参考图4)设置入料口57，且塑料从入料口57沿一入料方向E注入至空间S中。当利用导光板模仁50’注塑成形导光板100时，将入料口设置在导光板110的入光面110c处，塑料不须越过隆起的环状凸起(凸起54)而可经由平坦的环状凸起(凸起54)的缺口54a进入被环状凸起(凸起54)环绕的凹陷52，以使射出塑料时的阻力不致过大，使塑料可顺利流动，进而提升导光板100的制造品质。
图4为图1E的导光板应用于背光模块的示意图。图5为图4的光源发出的光束在导光板中行进的示意图。请参考图4，导光板100、光源200、反射片300及光学膜片400构成背光模块，导光板100配置于反射片300与光学膜片400(例如为棱镜片)之间，光源200邻近导光板主体110的入光面110c且用以发出光束至导光板100。通过上述制造方式而形成的形状不对称的光学微结构120包含了曲率相异的两弧面(即上述第一弧面S1’及上述第二弧面S2’)，当光源200发出的光束L2(示于图5)到达导光板100内部并如图5所示经由光学微结构120的第一弧面S1’进行反射时，由于第一弧面S1’较为平滑且具有较小的曲率，因此第一弧面S1’的截面近似于平坦的斜面，可使光束L2入射至斜面的第一弧面S1’而朝向相同的方向或角度反射，而使光束L2在导光板100的出光面110b的出光角度较为一致，故仅需在导光板100的出光面110b配置数量较少的光学膜片400(示出为一个)就能使光束集中，进而降低制造成本。图6为图5的光束的出光角度的辉度分布图。如图6所示，光束L2经由导光板100的第一弧面S1’进行反射之后，其出光角度较集中于出光角度60度至出光角度90度之间。
请参考图1B与图1C，在本实施例中，激光光束L1的行进方向与模仁基板50的表面50a之间的夹角θ例如是介于30度与60度之间。其中，当激光光束L1的行进方向与模仁基板50的表面50a之间的夹角θ过小(例如小于30度)时，激光光束L1容易在模仁基板50的表面50a反射而无法制作模仁微结构50b，当激光光束L1的行进方向与模仁基板50的表面50a之间的夹角θ过大(例如大于60度)时，则会容易生成如图8的圆形的环状凸起72完全地环绕凹陷71及其所产生的问题。此外，当激光光束L1的行进方向与模仁基板50的表面50a之间的夹角θ愈小时，模仁微结构50b的凹陷52的高度(或深度)N越低，且第一弧面S1的长度M越长，当激光光束L1的行进方向与模仁基板50的表面50a之间的夹角θ愈大时，模仁微结构50b的凹陷52的高度(或深度)N越高，且第一弧面S1的长度M越短。然本发明不限于此，在其它实施例中，可依制程上的需求将激光光束改变为其它适当倾斜角度。此外，请参考图4，本实施例的光学微结构120的最大长度D例如是介于1微米(μm)与2000微米之间。在其它实施例中，光学微结构可为其它适当长度，本发明不对此加以限制。
具体而言，在本实施例中，导光板主体110的入光面110c(示于图4)垂直于导光板主体110的底面110a与出光面110b。图3所示的参考平面P1垂直于入光面110c且垂直于底面110a，且参考平面P1通过光学微结构120，光学微结构120的形状相对于参考平面P1为左右对称。图1E、图3及图5所示的一参考平面P2平行于入光面110c且垂直于底面110a，且参考平面P2通过光学微结构120，光学微结构120的形状相对于参考平面P2为不对称而近似椭圆形。此外，图3所示的环状凹陷(凹陷124)的缺口124a朝向图4所示的导光板主体110的入光面110c，藉此，光源200发出的光束L2可通过缺口124a而到达具有较小曲率的第一弧面S1’，以避免光束L2因环状凹陷(凹陷124)的阻挡而无法到达第一弧面S1’。此外，如图1E及图4所示，第二端122b位于入光面110c与第一端122a之间。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，在本发明的上述实施例中，用以在模仁基板上形成模仁微结构的激光光束，其行进方向倾斜于模仁基板的表面，因此激光光束施加于模仁基板的表面的能量并非对称，而可形成具有形状不对称的模仁微结构的导光板模仁，并藉以制造出具有形状不对称的光学微结构的导光板。详细而言，形状不对称的模仁微结构包含了经由激光光束所形成的凹陷及环绕此凹陷的环状凸起，此环状凸起的形状不对称而具有缺口。据此，当利用导光板模仁注塑成形导光板时，入料口设置在导光板的入光面处，塑料不须越过环状凸起而可经由环状凸起的缺口进入被环状凸起环绕的凹陷，以使射出塑料时的阻力不致过大，进而提升导光板的制造品质。此外，形状不对称的光学微结构包含了曲率相异的两弧面(即光学微结构的第一弧面及光学微结构的第二弧面)，当光源发出的光束到达导光板内部并经由光学微结构的第一弧面进行反射时，由于第一弧面具有较小的曲率，因此可使光束的出光角度较为一致，故仅需在导光板的出光面配置数量较少的光学膜片就能使光束集中，进而降低制造成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利覆盖的范围。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，并非用来限制组件数量上的上限或下限。

Claims (13)

1.一种导光板，包括一导光板主体以及多个光学微结构，
所述导光板主体具有相对的一出光面及一底面；
所述光学微结构形成于所述底面，其中各所述光学微结构包括一凸起及一凹陷且具有一第一弧面及一第二弧面，所述凸起的一第一端邻接所述凹陷，所述凸起的一第二端相对于所述第一端，所述第一弧面从所述凹陷往所述凸起的一顶部延伸，所述第二弧面从所述第二端往所述凸起的所述顶部延伸，所述第一弧面的曲率小于所述第二弧面的曲率。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板主体具有一入光面，所述入光面垂直于所述底面，一参考平面垂直于所述入光面、垂直于所述底面且通过所述光学微结构，所述光学微结构的形状相对于所述参考平面为左右对称。
3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板主体具有一入光面，所述入光面垂直于所述底面，一参考平面平行于所述入光面、垂直于所述底面且通过所述光学微结构，所述光学微结构的形状相对于所述参考平面为不对称。
4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述凹陷为一环状凹陷且具有一缺口，所述缺口位置对应于所述凸起的所述第二端，而使所述环状凹陷部分地环绕所述凸起。
5.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，所述导光板具有一入光面，所述第二端位于所述入光面与所述第一端之间。
6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，各所述光学微结构的最大长度介于1微米与2000微米之间。
7.一种导光板的制造方法，包括：
提供一模仁基板；
通过一激光光束在所述模仁基板的一表面依次形成多个模仁微结构，以将所述模仁基板制作成一导光板模仁，其中所述激光光束的行进方向倾斜于所述表面；以及
利用所述导光板模仁注塑成形一导光板。
8.如权利要求7所述的导光板的制造方法，其特征在于，通过所述激光光束在所述模仁基板的所述表面依次形成这些模仁微结构的步骤包括：
使所述激光光束的行进方向与所述表面之间的夹角介于30度与60度之间。
9.如权利要求7所述的导光板的制造方法，其特征在于，形成这些模仁微结构的步骤包括：
使各所述模仁微结构的形状为不具有旋转对称。
10.如权利要求7所述的导光板的制造方法，其特征在于，形成这些模仁微结构的步骤包括：
使各所述模仁微结构包括一凹陷及一凸起且具有一第一弧面及一第二弧面，其中所述凹陷的一第一端邻接所述凸起，所述凹陷的一第二端相对于所述第一端，所述第一弧面从所述凸起往所述凹陷的一底部延伸，所述第二弧面从所述第二端往所述凹陷的所述底部延伸，所述第一弧面的曲率小于所述第二弧面的曲率。
11.如权利要求10所述的导光板的制造方法，其特征在于，形成这些模仁微结构的步骤包括：
将所述凸起形成为一环状凸起，其中所述环状凸起具有一缺口，所述缺口位置对应于所述凹陷的所述第二端，而使所述环状凸起部分地环绕所述凹陷。
12.如权利要求11所述的导光板的制造方法，其特征在于，利用所述导光板模仁注塑成形所述导光板的步骤包括：
在所述导光板的一入光面处设置入料口，且所述第二端位于所述入光面与所述第一端之间。
13.如权利要求7所述的导光板的制造方法，其特征在于，所述模仁基板的材质包括镍磷合金、铜或铝。
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