CN105278028A - 导光板以及应用该导光板的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种导光板以及应用该导光板的显示装置，该导光板包括板体以及多个微结构。板体其具有入光面。这些微结构形成于入光面，在第一方向上与至少一相邻的这些微结构彼此重叠。该显示装置包括第一基板、第二基板、显示介质以及背光模块，其中第二基板相对第一基板设置，显示介质设置于第一基板与第二基板之间。本发明通过喷墨或是涂布的方式于导光板的入光面形成多个微结构，此种方式可批次、大量的处理多个导光板，并达成快速大量的制作、缩短微结构工艺时序的优点。

Description

导光板以及应用该导光板的显示装置

技术领域

本发明关于一种导光板以及应用该导光板的显示装置。

背景技术

液晶显示面板为一种非自发光的显示装置，故为了达到显示的效果，主要通过一个背光或是前光模块将外部的光源导向液晶显示面板以实现显示的功能。

一般侧向式的背光模块的主要构件至少有：光源以及导光板所组成。光源通常为点光源或者线光源，点光源如发光二极管(LED)。而导光板则用以引导光线的方向，光源从导光板的侧面(入射面)进入导光板，通过导光板的一反射面反射、散射，形成各方面均匀的散射光线，并从导光板的出光面离开进入液晶显示面板，以提供液晶显示面板分布均匀的平面光。

承前，随着液晶显示面板尺寸越来越大，实务上于成本考量的前提下，多采用多个发光二极管排列成线状的光源带(Lightbar)的方式以取代传统的线光源。然而，点光源提供的光线入射于导光板入光面时，易产生明显的亮暗交替的现象，在业界一般称为热点(Hotspot)，导致导光板出光不均匀。

因此，如何提供一种可改善热点、可快速大量制作、易于调整微结构分布以及形状、缩短微结构工艺时序、成本低廉的导光板以及其制作方法，为本领域急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种导光板以及应用该导光板的显示装置，可改善热点、可快速大量制作、易于调整微结构分布以及形状、缩短微结构工艺时序、成本低廉的导光板以及制作方法。

本发明的技术方案是提供一种导光板，其包括板体以及多个微结构。板体其具有入光面。多个微结构形成于入光面，在第一方向上至少一相邻的这些微结构彼此重叠。

本发明还提供一种显示装置，其包括第一基板、第二基板、显示介质以及背光模块。第二基板相对第一基板设置。显示介质设置于第一基板与第二基板之间。背光模块设置于第一基板远离该第二基板的一侧。

背光模块包括导光板以及至少一光源，光源对应导光板的入光面设置。导光板具有板体及多个微结构。多个微结构形成于导光板的入光面，且在第一方向上与至少一相邻的这些微结构彼此重叠。

在一实施例中，这些微结构分别具有几何中心，且这些微结构各具有宽度与高度，在第一方向上与相邻的这些微结构的几何中心的距离介于0.01毫米至0.05毫米之间。

在一实施例中，在第一方向上与至少一相邻的这些微结构的高度不同。

在一实施例中，在第二方向上与至少一相邻的这些微结构彼此重叠，而第二方向大致与第一方向垂直。

在一实施例中，这些微结构高度与微结构宽度比介于0.2至0.6之间。

在一实施例中，入光面形成第一粗糙区以及第二粗糙区。并且，位于第一粗糙区的这些微结构的高度大于位于第二粗糙区的这些微结构的高度。

综上所述，本发明通过喷墨或是涂布的方式于导光板的入光面形成多个微结构，此种方式可批次、大量的处理多个导光板，并达成快速大量的制作、缩短微结构工艺时序的优点。

此外，相较机械加工，喷墨或是涂布的方式还可依据不同的产品的需求，在不须调整机具模型的情况下，进行微结构的分布的调整。此外，本发明还可通过彼此重叠的微结构达到改善热点的功效。

附图说明

图1为本发明的显示装置的示意图。

图2A为本发明的导光板搭配发光二极管的第一实施例的立体图。

图2B为图2A的局部放大示意图。

图2C为图2B的俯视示意图。

图2D为单个微结构的放大示意图。

图2E为微结构高度与微结构宽度的比值与能量耗损的关系图。

图3为本发明的导光板搭配发光二极管的第二实施例的局部放大示意图。

图4为本发明的导光板搭配发光二极管的第三实施例的局部放大示意图。

图5A为本发明的导光板搭配发光二极管的第四实施例的立体图。

图5B为图5A的局部放大示意图。

图5C为图5B的俯视示意图。

图5D为不同的相邻微结构宽度总和与能量耗损的关系图。

图5E为本实施例相较现有技术中导光板的距离-能量关系图。

图6A为本发明的导光板第五实施例的局部放大示意图。

图6B为本实施例相较现有技术中导光板的距离-能量关系图。

主要元件符号说明

1：背光模块

21：第一基板

22：第二基板

23：显示介质

10、30、40、50、60：导光板

12a、32、42、52、62：入光面

12b：出光面

14、34、34a、34b、44、44a、44b、54、64：微结构

321a：第一粗糙区

321b：第二粗糙区

141、541：几何中心

d：距离

D：微结构宽度

L：光源

H：微结构高度

X：第一方向

Y：第二方向

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的导光板及应用导光板的显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。另外，本发明所有实施例的图示只是示意，不代表真实尺寸与比例。

请先一并参考图1，图1为本发明的显示装置的示意图。

本实施例的显示装置包括背光模块1、第一基板21、第二基板22以及显示介质23。第二基板22相对第一基板21设置。显示介质23设置于第一基板21与第二基板22之间。背光模块1则设置于第一基板21远离该第二基板22的一侧。

背光模块1包括导光板10以及至少一光源L，光源L对应导光板10的入光面12a设置。详细的导光板10结构将待后述。

通过导光板10可使得光源L提供的光线进入导光板10后从导光板10的出光面12b离开并依序进入第一基板21、显示介质23以及第二基板22后离开显示装置，以实现显示的功能。

接着，请一并参考图2A至图2E，其分别为图2A为本发明的导光板搭配发光二极管的第一实施例的立体图、图2A的局部放大示意图、图2B的俯视示意图、单个微结构的放大示意图。图2E为微结构高度与微结构宽度的比值与能量耗损的关系图。且在第一方向上与至少一相邻的这些微结构彼此重叠。

本实施例的导光板10由板体及多个微结构14。多个微结构14形成于导光板1的入光面12a。导光板10搭配的光源L位于入光面12a侧，光束将会由入光面12a进入导光板10。

本实施例的导光板10可为一可透光的板体，并搭配至少一光源L使用，光源L例如可为发光二极管。

这些微结构14由墨水材通过喷墨或涂布的方式所构成。且墨水材可以具有光固化的特性。因此，墨水材还包括感光剂。例如，本实施例的墨水材可为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)。故，墨水形成于入光面后将会被固化以形成这些微结构14。因本实施例的墨水材为光固化材质，故可通过照射UV光的方式形成多个微结构14。

本实施例的这些微结构14的形状、大小皆相同，且均布于入光面12a上。另外，图面的这些微结构14的数量以及列数为参考，不以此为限制。

若采用喷墨的方式，可通过驱动装置沿着轨道将墨水夹的墨水喷出，且作业上可一并将多个导光板相邻排列，一并将这些导光板的入光面一并加工，通过此种方式即可达到批次、大量的处理多个导光板，并达成快速大量的制作、缩短微结构工艺时序的目的。

以上制作方法，相较传统的机械加工成本更低、且依据不同的产品线不同的热点情况，可通过入光面表面改质的方式的调整微结构的高度即可，而不须如现有技术中的机械加工需要特别搭配不同的治具，故本实施例所提供的制作方法更为简便。此外，鉴于机械加工的设备的限制，其加工的微结构的尺寸亦有所限制，而如本实施例采用喷墨方式形成的墨水材的微结构尺寸并无此限制，故可提供尺寸更小的微结构，设计上更具有弹性。

然而，本实施例的导光板10实际应用时，可搭配多个发光二极管，发光二极管所产生的光束可从导光板10的入光面12a进入这些微结构14，此时这些光束的发散角度将会增大，以改善或是避免应用点光源时产生的热点。

补充说明的是，较佳地，墨水材可选用与导光板10折射率相同或是相似的材质，使得光穿透这些微结构进入导光板10时光线将不会因导光板10与微结构为不同介质，造成光线偶合上的损失。

以下将针对这些微结构的细部特征进行说明，特明说明的是，以下图面中为了方便清楚示意，这些微结构在X方向(第一方向)上的列数仅以三列作为例示，但实际应用时并不以三列作为限制。

请参考图2C，本实施例的微结构14具有几何中心141，为了方便理解后续的微结构的调整方式，本实施例定义几何中心141的正投影至入光面12a的距离为微结构高度H，而各该微结构14具有一微结构宽度D。以微结构14为圆形为例，微结构宽度D为该微结构的直径。

且，当各该微结构14的微结构高度H与微结构宽度D比介于0.2至0.6之间时，其改善热点的效果较显著(相较现有技术中技术各点光源能量最高跟最低处的能量差较小)，其中更以微结构高度H与微结构宽度D比为0.3时最为显著。且从图2E可看出，即便于入光面12a设置多个微结构14，对整体的能量耗损亦不显著，故可在整体能量耗损不显著的情况下，通过设置这些微结构14于入光面12a的设计，使得光源的发散角度增大，以达到改善热点的目的。

本领域具有通常知识者应当由上述可知，这里所谓的热点就是在导光板上亮度分布不均的现象，以下各段中将不再赘述。

接着，请一并参考图3、图4，图3以及图4为本发明的导光板搭配发光二极管的第二以及第三实施例的局部放大示意图。

与第一实施例相似地，第二实施例的导光板30包括板体以及多个微结构34。板体其具有入光面32。这些微结构34形成于入光面32。第三实施例的导光板40包括板体以及多个微结构44。板体其具有入光面42。这些微结构44形成于入光面42。

但与第一实施例相异处在于，第二以及第三实施例在各该在X方向上(第一方向)相邻的微结构的微结构高度H不同。

更进一步而言，第二实施例为中间列的这些微结构34a的高度H较邻近入光面处的微结构34b的高度H高。与第二实施例相反地，第三实施例为中间列的这些微结构44a的高度H较邻近入光面处的微结构44b的高度H低。

调整微结构高度H的方式可通过改变入光面32、42的粗糙层度，使得表面张力改变的方式为之，简言之，具有不同微结构高度的微结构在入光面34的位置的粗糙度也不同。

例如，以第二实施例为例，可使入光面32形成第一粗糙区321a以及第二粗糙区321b。例如，可于第一粗糙区321a处涂布硅氧烷、聚酰胺酸、聚酰亚胺、含氟聚合物或其组合，使第一粗糙区321a的粗糙度大于第二粗糙区321b的粗糙度，因此，形成于第一粗糙区321a的这些微结构34的高度高于形成于第二粗糙区321b的这些微结构34。

当实验条件为：微结构微于X方向设置有十三列时，微结构的直径为0.05毫米，且较高的微结构的高度H为0.015毫米，较低的微结构的高度H为0.01毫米的情况。此时最佳化的实验例为十一列较高的微结构34a搭配一列较低的微结构34b，以及一列较低的微结构44b搭配十二列较高的微结构44a较佳。

其余的元件配置、效果与第一实施例相似，将不再赘述。

请一并参考图5A至图5E，图5A、图5B、图5C分别为本发明的导光板搭配发光二极管的第四实施例的立体图、局部放大示意图以及俯视示意图。图5D为相邻微结构宽度总和与能量耗损的关系图。图5E为本实施例相较现有技术中导光板的位置-能量关系图。

与第一实施例相似地，第四实施例的导光板50包括板体以及多个微结构54。板体具有入光面52。这些微结构54形成于入光面52。

但与第一实施例相异处在于，第一实施例的X方向(第一方向)相邻的这些微结构14的几何中心141的距离(相邻的两个中央区的最短距离)d等于或大于相邻的微结构的微结构宽度D。简言之，第一实施例的这些微结构14于X方向(第一方向)彼此不重叠。而本实施例的相邻的这些微结构54的几何中心541的距离d小于各该在X方向上相邻的微结构的微结构宽度D。简言之，本实施例的这些微结构54于X方向(第一方向)重叠设置。且，在X方向(第一方向)上相邻的这些微结构54的几何中心541的距离介于0.01毫米至0.05毫米。

在微结构宽度为0.05毫米时且几何中心541为0.05毫米，其改善热点的表现较佳。且从图5D中可看出，调整相邻微结构重叠的程度，将不会对整体能量耗损有显著的影响，故可在整体能量耗损不显著的情况下，通过设置至少部分重叠的这些微结构54于入光面52，使得光源L的发散角度增大，以达到改善热点的目的。

图5E更进一步的将相邻的微结构的几何中心541的距离d为0.05毫米的单一发光二极管于导光板的表现与现有技术(亦即于入光面无任何为结构)的单一发光二极管在导光板的表现加以比对，从图面可看出，本实施例的高亮度趋向低亮度的趋势较和缓(图中虚线处)，亦即亮暗的差异较不显著，故可改善热点问题。

其余的元件配置、效果与前述实施例相似，将不再赘述。

最后，请一并参考图6A以及图6B，其分别为本发明的导光板第五实施例的局部放大示意图以及本实施例相较现有技术中导光板的位置-能量关系图。

第五实施例的导光板60包括板体以及多个微结构64。板体具有入光面62。这些微结构64形成于入光面62。本实施例除了可定义X方向(第一方向)，亦可定义Y方向(第二方向)，且Y方向大致与X方向垂直。

与第四实施例相异处在于，本实施例的微结构64在除了在X方向(第一方向)上重叠，其亦会于Y方向(第二方向)上重叠。进一步而言，本实施例在Y方向上相邻的这些微结构64的几何中心的距离，小于各该在Y方向上相邻的微结构64的微结构宽度的总和。

其余的元件配置、效果与前述实施例相似，将不再赘述。

综上所述，本发明通过喷墨或是涂布的方式于导光板的入光面形成多个微结构，此种方式可批次、大量的处理多个导光板，并达成快速大量的制作、缩短微结构工艺时序的优点。

此外，相较机械加工，喷墨或是涂布的方式还可依据不同的产品的需求，在不须调整机具模型的情况下，进行微结构的分布的调整。此外，本发明还可通过彼此重叠的微结构达到改善热点的功效。

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，均应包括于权利要求中。

Claims (10)

1.一种导光板，其特征在于，所述导光板包括：

一板体，其具有一入光面；以及

多个微结构形成于该入光面，在一第一方向上与至少一相邻的所述微结构彼此重叠。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述微结构分别具有一几何中心，且所述微结构各具有一宽度与一高度，在该第一方向上与相邻的所述微结构的该几何中心的距离介于0.01毫米至0.05毫米之间。

3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，在该第一方向上与至少一相邻的所述微结构的高度不同。

4.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，在一第二方向上与至少一相邻的所述微结构彼此重叠，而该第二方向大致与该第一方向垂直。

5.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述微结构高度与该微结构宽度比介于0.2至0.6之间。

6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，该入光面形成一第一粗糙区以及一第二粗糙区，位于该第一粗糙区的所述微结构的高度大于位于该第二粗糙区的所述微结构的高度。

7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：

一第一基板；

一第二基板，相对该第一基板设置；

一显示介质，设置于该第一基板与该第二基板之间；以及

一背光模块，设置于该第一基板远离该第二基板的一侧，该背光模块包括：

一导光板，具有一板体及多个微结构，其中多个微结构形成于该导光板的一入光面，且在一第一方向上与至少一相邻的所述微结构彼此重叠；以及

至少一光源，对应该导光板的该入光面设置。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述微结构分别具有一几何中心，且所述微结构各具有一宽度与一高度，在该第一方向上与相邻的所述微结构的该几何中心的距离介于0.01毫米至0.05毫米之间。

9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，在该第一方向上与至少一相邻的所述微结构的高度不同。

10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，在一第二方向上与至少一相邻的所述微结构彼此重叠，而该第二方向大致与该第一方向垂直。