CN105700064A - 具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法，导光板包括一入光面及一透镜阵列。透镜阵列通过雷射烧熔加工形成多个弧形凹槽及多个弧形凸柱交错连接模式。当雷射光束轰击入光面时，形成其中之一弧形凹槽且产生熔融材料，接续平行移位雷射光束再次轰击形成另一弧形凹槽，熔融材料堆积在相邻的弧形凹槽间并在冷却后形成弧形凸柱，且限定轰击条件为各弧形凹槽的半径呈35～50μm，及成型条件为熔融冷却后各弧形凸柱的半径呈25～40μm，接续反复轰击雷射光束至透镜阵列成形。通过雷射加工可大幅减缩加工时间，以达量产目的，同时可精确地得到呈凹凸弧形连接模式的透镜阵列。

Description

具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法

技术领域

本发明关于导光板领域，尤其是一种利用雷射烧熔加工形成透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法。

背景技术

导光板常见使用在显示器的背光模块中，用于导引光线以提供显示面板均匀的面光源。为提升导光板的出光均匀度与效率，传统采用在导光板表面设置网点微结构的方式，以通过微结构改变光径而在导光板表面形成出光。视光源相对导光板的设置位置，又可分为侧入式导光板及直下式导光板二种类型。近年来，为响应显示器的轻薄化趋势，由于直下式导光板模块相较于侧入式导光板模块所占体积较大，因此目前以侧入式背光模块为使用的主体。

为使导光板形成均匀光源，除了利用网点调整出光效能外，在邻近入光侧区域的光线调配也是一重要的考虑课题。受限于光源的展光角度，因此常见方式是在入光侧对应光源入射的平面进行加工形成特殊模式微结构，以改变光线入射后的行进路线，减少发生因为光源展角而在入光侧区域形成亮暗不均情况，也就是热点现象(Hotspot)。目前采用在导光板入光面加工的方式多为射出成型，利用模具使导光板在成型同时在入光面形成微结构，以兼具快速生产优点。但现今显示器对于显示区域的需求渐趋扩大，搭载的导光板尺寸也随之增加，但射出成型技术在制造导光板层面具有技术限制，无法直接生产大尺寸导光板。所以相关行业的人转而先制成导光板，再利用刀具在入光面切割出微结构的方式。虽然采用如CNC机台可顺利在大型导光板入光面进行加工，但在切削过程中无可避免会产生大量碎屑与粉末，微结构成形后该些碎屑与粉末即残留在导光板，进而严重影响导光板的质量。此外，也有部分行业的人利用另外贴设入光结构层的方式，用于在出光面形成入光结构，但此种方式在生产制造更为不便，且结构只要有些许不符之处，对于光线调整会产生极大影响。所以，为可快速且精准地量产大尺寸导光板，本发明人于是构思一种具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法，来有效解决当前生产技术所具有的不便与缺失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中射出成型技术在制造导光板层面具有技术限制，无法直接生产大尺寸导光板的缺陷，提供一种具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特点在于，其包括：

一入光面；及

一透镜阵列，通过雷射烧熔加工形成多个弧形凹槽及多个弧形凸柱交错连接模式，雷射光束轰击该入光面时，形成其中之一该弧形凹槽且产生熔融材料，接续平行移位雷射光束再次轰击形成另一该弧形凹槽，熔融材料并堆积在相邻的该些弧形凹槽间而在冷却后形成该弧形凸柱，且限定轰击条件为各该弧形凹槽的半径呈35～50μm，及成型条件为熔融冷却后各该弧形凸柱的半径呈25～40μm，反复轰击雷射光束至该透镜阵列成形。

由此，可针对大尺寸导光板快速加工形成弧形凹槽与弧形凸柱连接的凹凸连续模式的透镜阵列，且雷射光束限制条件如上，以确保雷射轰击后的弧形凹槽与弧形凸柱模式。

较佳地，各该弧形凹槽与各该弧形凸柱的弧度为1πrad。

通过前述雷射光束可使弧形凹槽与弧形凸柱形成半圆模式，而更利于调整入光角度，且相较于常用加工方式，更可提升弧形模式的精确度。

较佳地，该入光面的垂直高度为1mm～3mm。

也就是通过雷射加工对于薄型大尺寸导光板，也可有效地制成弧形凹凸连接模式的透镜阵列，且具有极佳的精准度。

较佳地，每一该弧形凹槽成形时产生的熔融材料在冷却后占有该弧形凸柱的一半体积。

由此均衡分配弧形凸柱成形的熔融材料分别来自相邻于其两侧的弧形凹槽，确保弧形凸柱的形状与位置。

较佳地，任一该弧形凹槽的边缘为一重塑区，在加工时熔融材料受温度场与应力分布而聚集至该重塑区，进而使该弧形凸柱成形。

利用温度与应力分布使熔融材料可确实堆挤至位于弧形凹槽边缘的重塑区，以确保弧形凸柱位于相邻弧形凹槽之间，形成弧形凹槽及弧形凸柱交错连接模式。

本发明还提供了一种具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特点在于，该加工方法包括以下步骤：

提供堆叠成批的多个导光板，且使各该导光板的一入光面相互对齐形成一加工平面；

以一雷射光束轰击该加工平面，使各该入光面形成一弧形凹槽并产生熔融材料，且限定轰击条件为该弧形凹槽的半径呈35～50μm；

平行移位该激光束并再次轰击该加工平面，形成另一该弧形凹槽以及熔融材料，且熔融材料堆积在相邻的该些弧形凹槽间，并在冷却后形成一弧形凸柱，且限定成型条件为熔融冷却后该弧形凸柱的半径呈25～40μm；

以前述相同轰击条件及成型条件重复轰击该雷射光束至该加工平面，使各该入光面都形成多个该弧形凹槽与多个该弧形凸柱交错连接而成的一透镜阵列。

本发明揭示的加工方法可同时针对多个导光板进行雷射烧熔加工，以提升量产速度，并且通过具有限制条件的雷射加工结合重塑概念，以在重复轰击雷射光束后得到多个该弧形凹槽与多个该弧形凸柱交错连接而成的透镜阵列。

较佳地，各该弧形凹槽与各该弧形凸柱的弧度为1πrad。

通过该方法可使弧形凹槽与弧形凸柱为半圆模式，而更利于调整入光角度。

较佳地，该入光面的垂直高度为1mm～3mm。

也就是针对薄型大尺寸导光板，通过雷射加工可有效地制成弧形凹凸连接模式的透镜阵列，且具有极佳的精准度。

较佳地，每一该弧形凹槽成形时产生的熔融材料在冷却后占有该弧形凸柱的一半体积。

由此均衡分配弧形凸柱成形的熔融材料分别来自相邻于其两侧的弧形凹槽，以确保弧形凸柱的形状与位置。

较佳地，任一该弧形凹槽的边缘为一重塑区，在加工时熔融材料受温度场与应力分布而聚集至该重塑区，进而使该弧形凸柱成形。

由此而可均衡各弧形凸柱的形成位置与形状。

本发明的积极进步效果在于：

本发明揭示的具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法，通过雷射烧熔方式针对导光板入光面进行加工，以快速形成具有弧形连续凹凸结构模式的透镜阵列，并可精确地量产大型导光板，同时无须额外处理过程就可获得较佳的透镜阵列。通过前述的条件限制，从而可防止不同次序雷射轰击时距离过近或过远导致弧形凹槽或弧形凸柱无法顺利成形。

附图说明

图1为本发明实施例1的导光板的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的导光板的加工示意图(一)。

图3为本发明实施例1的导光板的加工示意图(二)。

图4为本发明实施例2的导光板的加工方法的步骤流程图。

图5为本发明实施例2的导光板的加工示意图(一)。

图6为本发明实施例2的导光板的加工示意图(二)。

附图标记说明：

1：导光板

10：入光面

11：透镜阵列

111：弧形凹槽

112：弧形凸柱

113：重塑区

2：雷射光束

S01～S04：步骤

R：弧形凹槽的半径

r：弧形凸柱的半径

S：加工平面

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

由于射出成型与刀具切削目前在大尺寸导光板领域中，针对微结构加工都有众多不便之处。所以如何快速量产具有精准透镜阵列模式的大尺寸导光板，且同时维持导光板质量，即为本发明所欲揭示的技术特征。请参阅图1、图2及图3，其为本发明实施例1的立体结构示意图及各加工示意图，其中各图仅为便于说明本发明的技术特征。本发明揭露一种具有透镜阵列的大尺寸导光板1，包括一入光面10及一透镜阵列11，以通过透镜阵列11减缓导光板1的热点现象。

入光面10指导光板1用于接收入射光线的平面，透镜阵列11则通过雷射烧熔加工形成多个弧形凹槽111及多个弧形凸柱112交错连接模式并位于入光面10。如图2及图3所示，当雷射光束2轰击入光面10时，形成其中之一弧形凹槽111且导光板1因雷射高温而产生熔融材料。接续平行位移雷射光束2并再次轰击以形成另一弧形凹槽111，熔融材料则堆积在相邻的弧形凹槽111间而在冷却后形成弧形凸柱112，且限定轰击条件为各弧形凹槽111的半径R呈35～50μm，以及成型条件为熔融冷却后各弧形凸柱112的半径r呈25～40μm，而后反复轰击雷射光束2直至透镜阵列11成形即可。简而言之，雷射烧熔加工时，以轰击条件及成型条件为使弧形凹槽111半径R呈35～50μm，及使弧形凸柱112半径r呈25～40μm的雷射光束2平行位移进行多次轰击后，即可通过雷射能量形成弧形凹槽111，同时高温热熔产生的熔融材料则堆挤在弧形凹槽111间以重塑形成弧形凸柱112，以制成连续凹凸模式的透镜阵列11。

其中，以前述轰击条件及成型条件控制加工时的雷射参数，由此避免在雷射光束2轰击入光面10产生其中之一弧形凹槽111，再度水平位移进行另次轰击后，无足够能量在相邻的弧形凹槽111间使熔融材料堆挤形成弧形凸柱112，进而导致相邻弧形凹槽111间区域仍为平面的状态，也就是呈现连续凹平排列模式。又当雷射光束2未兼具上述的轰击与成型条件时，在两次轰击时距离太近，则先行形成弧形凹槽111时被熔融的材料则会被后次轰击的雷射光束2烧毁，同样也导致相邻弧形凹槽111无法顺利由熔融材料堆叠形成弧形凸柱112。由此经由雷射加工可顺利提升大尺寸导光板1的处理过程速度，以及透镜阵列11的结构精准度，并且利用雷射能量在形成弧形凹槽111时，可同步通过重塑概念将熔融的导光板1材料堆挤成形弧形凸柱112，从而也可减少工序时间。

较佳地，任一弧形凹槽111的边缘为一重塑区113，加工时熔融材料受温度场与应力分布而聚集在重塑区113，进而使弧形凸柱112成形。雷射光束2接触入光面10时，能量施加在导光板1的高温会使部分材料熔融并使相对弧形凹槽111边缘也就是重塑区113形成低温区域，同时能量相对导光板1形成的应力则会将熔融材料自弧形凹槽111处向外推挤，因此，受到高低温分布差异以及应力影响，熔融材料会堆挤至重塑区113。再重复轰击雷射光束2后，也形成相同情况，进而使熔融材料堆积在各弧形凹槽111边缘的重塑区113，使弧形凸柱112形成在各相邻弧形凹槽111间并与其相互连接。

此外，经由雷射加工成形的弧形凹槽111与弧形凸柱112的弧度可达1πrad，而使弧形凹槽111与弧形凸柱112形成半圆模式，以更利于调整入射光线角度。而通过雷射烧熔加工形成的导光板1，其入光面10垂直高度可达1mm～3mm，实现快速生产大尺寸薄型导光板1的目的。

各弧形凸柱112成形在相邻的弧形凹槽111间，而通过本实施例所述的雷射光束2轰击条件与成型条件，可使每一弧形凹槽111成形时产生的熔融材料在冷却后占有弧形凸柱112的一半体积，相对可确保弧形凸柱112的形状，避免弧形凸柱112位置偏移或形状过于歪斜进而影响调光能力。其中为利于理解本实施例所述的技术特征，在图中弧形凹槽111与弧形凸柱112以半圆弧为例示意，但弧形凹槽111与弧形凸柱112的模式不局限于此。

实施例2

请参阅图4、图5及图6，其为本发明实施例2的步骤流程图及各加工示意图。本发明也揭示一种具有透镜阵列的大尺寸导光板加工方法，可以快速量产大型导光板，且保有极高产品良率，该加工方法包括以下步骤。

步骤S01，提供堆叠成批的多个导光板1，且使各导光板1的一入光面10相互对齐形成一加工平面S。由此，可一次针对多个大尺寸导光板1进行加工，提升生产速率。

步骤S02，以一雷射光束2轰击加工平面S，使各入光面10形成一弧形凹槽111并产生熔融材料，且限定轰击条件为弧形凹槽111的半径呈35～50μm。在此通过雷射光束2先形成弧形凹槽111，且限定条件须使弧形凹槽111符合前述标尺，可参照图5所示。其中，视实际加工情况，雷射光束2可进一步搭配如变焦装置等各类调整设备，以使雷射光束2让多个入光面10构成的加工平面S确切地形成弧形凹槽111。而图5及图6中的雷射光束2仅用于示意前述的加工步骤，并非指实际应用时的雷射模式。

步骤S03，平行位移雷射光束2并再次轰击加工平面S，形成另一弧形凹槽111及熔融材料，熔融材料堆积在相邻的弧形凹槽111间，并在冷却后形成一弧形凸柱112，且限定成型条件为熔融冷却后弧形凸柱112的半径呈25～40μm。当一弧形凹槽111成形后，平行移动激光束2再次轰击加工平面S以形成另一弧形凹槽111及熔融材料，且限定弧形凸柱112的半径需为上述标尺，配合前述轰击条件限制，即可决定雷射光束2的各项参数及平行位移等加工条件。

步骤S04，以前述相同轰击条件及成型条件重复轰击雷射光束2至加工平面S，使各入光面10都形成多个弧形凹槽111与弧形凸柱112交错连接而成得透镜阵列11。每次轰击下即可在各入光面10形成弧形凹槽111，并使熔融材料重塑形成位于各弧形凹槽111间的弧形凸柱112，在此可参照图6所示，多次轰击加工平面S后，即可逐步形成多个弧形凹槽111与弧形凸柱112，再反复轰击至整个入光面10形成透镜阵列11即可。由此大尺寸导光板1可有效利用雷射加工方式快速形成为多个弧形凹槽111及弧形凸柱112交错连接模式的透镜阵列11。

其中，任一弧形凹槽111的边缘属一重塑区113，加工时的熔融材料受导光板1整体温度场与应力分布而会聚集在重塑区113，以使弧形凸柱112成形在弧形凹槽111间并与之相连接。当导光板1受雷射光束2的能量轰击时，形成弧形凹槽111的区域为首先接触雷射光束2的区域，所以该处的温度会高于其他区域，而轰击后的熔融材料则受应力作用与温度场分布状态即聚集至位于弧形凹槽111边缘的重塑区113，重复轰击雷射光束2后即可得到为连续凹凸排列模式的透镜阵列11。

此外，较佳地，各弧形凹槽111与弧形凸柱112的弧度为1πrad，使弧形凹槽111与弧形凸柱112成半圆模式，从而更利于调整入射光线角度以达均匀化需求。且本发明揭示的导光板1入光面10垂直高度可达1mm～3mm，以针对薄型大尺寸导光板1加工时，可有效地在其入光面10加工形成透镜阵列11。

同于前一实施例所述，通过雷射光束2轰击条件与成型条件，可使每一弧形凹槽111成形时产生的熔融材料在冷却后占有弧形凸柱112的一半体积，相对确保弧形凸柱112的形状与位置，避免弧形凸柱112过于偏移或歪斜进而影响调光能力。其中为利于理解本实施例所述的技术特征，在图中弧形凹槽111与弧形凸柱112以半圆弧为例示意，但弧形凹槽111与弧形凸柱112的模式不局限于此。

综上所述，本发明揭示的具有透镜阵列的大尺寸导光板及其加工方法，通过雷射烧熔方式针对导光板入光面进行加工，并可形成具有弧形凹槽与弧形凸柱的连续凹凸结构模式的透镜阵列，以快速并精确地量产大型导光板。入光面受雷射轰击形成弧形凹槽时，使受高温热熔的熔融材料也同时堆积在相邻弧形凹槽间而重塑形成弧形凸柱，由此提高加工速度并确切地形成所需透镜阵列，且无须额外处理过程。此外，本发明在加工时可同时针对成批的导光板以雷射光束进行轰击，以进一步提高产量与速度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特征在于，其包括：

一入光面；及

一透镜阵列，通过雷射烧熔加工形成多个弧形凹槽及多个弧形凸柱交错连接模式，雷射光束轰击该入光面时，形成其中之一该弧形凹槽且产生熔融材料，接续平行移位雷射光束再次轰击形成另一该弧形凹槽，熔融材料并堆积在相邻的该些弧形凹槽间而在冷却后形成该弧形凸柱，且限定轰击条件为各该弧形凹槽的半径呈35～50μm，及成型条件为熔融冷却后各该弧形凸柱的半径呈25～40μm，反复轰击雷射光束至该透镜阵列成形。

2.如权利要求1所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特征在于，各该弧形凹槽与各该弧形凸柱的弧度为1πrad。

3.如权利要求1所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特征在于，该入光面的垂直高度为1mm～3mm。

4.如权利要求1所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特征在于，每一该弧形凹槽成形时产生的熔融材料在冷却后占有该弧形凸柱的一半体积。

5.如权利要求1所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板，其特征在于，任一该弧形凹槽的边缘为一重塑区，在加工时熔融材料受温度场与应力分布而聚集至该重塑区，进而使该弧形凸柱成形。

6.一种具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特征在于，该加工方法包括以下步骤：

提供堆叠成批的多个导光板，且使各该导光板的一入光面相互对齐形成一加工平面；

以一雷射光束轰击该加工平面，使各该入光面形成一弧形凹槽并产生熔融材料，且限定轰击条件为该弧形凹槽的半径呈35～50μm；

平行移位该激光束并再次轰击该加工平面，形成另一该弧形凹槽以及熔融材料，且熔融材料堆积在相邻的该些弧形凹槽间，并在冷却后形成一弧形凸柱，且限定成型条件为熔融冷却后该弧形凸柱的半径呈25～40μm；及

以前述相同轰击条件及成型条件重复轰击该雷射光束至该加工平面，使各该入光面都形成多个该弧形凹槽与多个该弧形凸柱交错连接而成的一透镜阵列。

7.如权利要求6所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特征在于，各该弧形凹槽与各该弧形凸柱的弧度为1πrad。

8.如权利要求6所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特征在于，该入光面的垂直高度为1mm～3mm。

9.如权利要求6所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特征在于，每一该弧形凹槽成形时产生的熔融材料在冷却后占有该弧形凸柱的一半体积。

10.如权利要求6所述的具有透镜阵列的大尺寸导光板的加工方法，其特征在于，任一该弧形凹槽的边缘为一重塑区，在加工时熔融材料受温度场与应力分布而聚集至该重塑区，进而使该弧形凸柱成形。