CN108873146A - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备，包括：一显示面板；以及一背光模块，对应显示面板设置。其中，背光模块包括：一光源；以及一导光板，邻近于光源且具有一表面；其中，表面上设置有至少一个导光单元，其中导光单元具有一凸出部和一下凹部，且下凹部环绕凸出部周围。

Description

显示设备
本申请是分案申请，母案的申请号：201410819486.1，申请日：2014年12月25日，名称：显示设备。
技术领域
本发明是关于一种显示设备，尤其指一种具有特殊结构的导光板的显示设备。
背景技术
随着电子产品不断的发展，用户对于电子产品的要求越来越高。于显示设备中，显示质量为用户所要求的项目之一。其中，背光模块是显示设备不可缺少的组件，且背光模块的效能更是影响显示质量的要素之一。一般来说，背光模块通常由背板、导光板、光源及多层光学膜所组成，且通过背光模块提供光源至显示面板。
由于一般光源为线性光源或点光源，故若要均匀入射至显示面板时，除了光学膜设计外，还通过导光板将入射光做第一次的散射。一般而言，于背光模块中，光源所发出的光是先入射于导光板，而后经过导光板的散射，并通过多层光学膜后，而可将光均匀入射至显示面板中。为了将导光板能达到最佳的散射效果，可于导光板的反射面(即，上方设置有显示面板的导光板的光射出面的反侧)做微图案结构。
其中，导光板的微图案结构为影响光散射效果的主要因素之一。有鉴于此，目前亟需发展出一种导光板，其具有特殊的微图案结构，以期能提升导光板的出光量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种显示设备，其中所使用的背光模块包括一具有特殊结构的导光板，以提高背光模块的出光量。
本发明的另一目的是提供一种显示设备用的背光模块的导光板的制作方法，能以快速且简便的方式制作出具有能提升背光模块出光量的导光板。
为实现上述目的，本发明提供的显示设备用的背光模块的导光板的制作方法，包括下列步骤：提供一模板，其一表面上设置有至少一突起以及至少一凹洞，且每一凹洞周围对应设置有突起；提供一导光板材料于模板上；以及固化导光板材料并移除该模板，以制得一导光板。
经由上述步骤，则制得本发明的一实施态样的具有特殊结构的导光板；其中，导光板的一表面上设置有至少一个导光单元，其中导光单元具有一凸出部和一下凹部，且下凹部环绕凸出部周围。
特别是，当以导光板的表面作为一基准面，凸出部相对凸出于基准面，下凹部相对凹陷于基准面。此外，凸出部相对于基准面具有最大的一第一宽度(w1)，下凹部相对于基准面具有最大的一第二宽度(w2)，且第一宽度(w1)大于第二宽度(w2)；较佳为，第二宽度与第一宽度的比值大于等于0.05且小于等于0.6(0.05≦w2/w1≦0.6)。此外，凸出部的高度(H)与下凹部的深度(D)的比值则可介于1至2之间(1≦H/D≦2)。
当本发明的前述具有特殊结构的导光板应用于背光模块上，则可与显示面板组设而得到本发明的显示设备。据此，本发明的显示设备包括：一显示面板；以及一背光模块，对应显示面板设置。其中，背光模块包括：一光源；以及前述导光板，邻近于该光源。
在此，导光板可包括一第一区域及一第二区域，其中第一区域位于第二区域与光源之间，于第二区域中，导光板表面上可选择性的设置有至少二导光单元，且该些导光单元是相邻设置。较佳为，相邻二导光单元的相邻该些下凹部整合成一凹部。特别是，当以导光板的表面作为一基准面时，下凹部相对凹陷于基准面，且位于该些凸出部间的凹部具有一最大深度。
除了前述所提供的导光板外，经由前述的导光板的制造步骤后，亦可制得本发明的另一实施态样的具有特殊结构的导光板，其可应用于背光模块上并与显示面板组设而得到本发明的显示设备。据此，本发明的显示设备包括：一显示面板；以及一背光模块，对应显示面板设置。其中，背光模块包括：一光源；以及本实施态样所制得的导光板，邻近于该光源且具有一表面，导光板包括一第一区域与一第二区域，且第一区域位于第二区域与光源之间；其中，导光板的表面的第二区域上设置有至少一导光单元，导光单元包括两第一凸出部和一下凹部，第一凸出部设于下凹部中。
特别是，当以导光板的表面作为一基准面，第一凸出部是相对凸出于基准面，而下凹部是相对凹陷于基准面。此外，下凹部具有最小的一第二宽度(w2)，下凹部具有最大的一第三宽度(w3)，其中第二宽度与第三宽度的比值介于0.05至0.2之间(0.05≦w2/w3≦0.2)。此外，导光单元可选择性的更包括一第二凸出部，第二凸出部设于下凹部中。再者，两相邻该些第一凸出部间的下凹部较佳具有一最大深度。
除了前述所提供的导光板外，经由前述的导光板的制造步骤后，亦可制得本发明的再一实施态样的具有特殊结构的导光板，其可应用于背光模块上并与显示面板组设而得到本发明的显示设备。据此，本发明的显示设备包括：一显示面板；以及一背光模块，对应显示面板设置。其中，背光模块包括：一光源；以及本实施态样所制得的导光板，邻近于该光源且具有一表面，导光板包括一第一区域与一第二区域，且第一区域位于第二区域与光源之间；其中，导光板的表面的第二区域上设置有至少一个导光单元，其中导光单元具有两凸出部、两下凹部及一凹部，两凸出部系相邻设置，每一下凹部分别对应一凸出部设置且分别环绕一凸出部周围，且凹部设置于两相邻的凸出部间。
特别是，当以导光板的表面作为一基准面，凸出部相对凸出于基准面，而下凹部及凹部相对凹陷于基准面。较佳为，凹部的深度大于该下凹部的深度。
于本发明前述所有实施态样所提供的导光板及包含其的显示设备中，下凹部、或凹部相对凹陷于导光板的表面(即，基准面)，且下凹部、或凹部具有不同深度。
再者，于本发明前述所有实施态样所提供的导光板及包含其的显示设备中，凸出部、第一凸出部、第二凸出部、下凹部、及凹部可分别具有一不平整表面。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的用以制作导光板的模板示意图。
图2是本发明一较佳实施例的用以制作导光板的模板的部分剖面示意图。
图3是本发明一较佳实施例的通过用以制作导光板的模板翻模制作导光板的示意图。
图4是本发明一较佳实施例的导光板的示意图。
图5是本发明一较佳实施例的背光模块的示意图。
图6是本发明一较佳实施例的显示设备的示意图。
图7A至7C是本发明一较佳实施例的导光板的部分剖面示意图。
图8是本发明另一较佳实施例的导光板的部分剖面示意图。
图9是本发明一较佳实施例的图4导光板中B及B’区域的出光强度与角度关系的测试结果图。
图10是本发明一较佳实施例的图4导光板中C及C’区域的出光强度与角度关系的测试结果图。
图11是本发明的图2模型具有不同第二宽度及第一宽度比的导光板其出光强度与角度关系的测试结果图。
图12是本发明的图2模型其凹下深度是凸起高度的两倍的模型且具有不同第二宽度及第一宽度比的导光板其出光强度测试结果图。
图13是本发明的图7A模型其凸出部高度为下凹部深度两倍且具有不同第二宽度及第一宽度比的导光板其出光强度测试结果图。
图14是本发明的图7A模型具有不同第二宽度及第一宽度比的导光板其出光强度与角度关系的测试结果图。
附图中符号说明
1模板；11表面；111突起；111’合并突起；112凹洞；2导光板；21a,21b,21A,21B,21C导光单元；211凸出部；211’凸出部；2111a,2121a,2122a不平整表面；2111第一凸出部；2112第二凸出部；212,212’下凹部；2121第一下凹部；2122第二下凹部；2123第三下凹部；22表面；3光源；4背板；5光学层；51扩散层；52第一棱镜层；53第二棱镜层；54扩散片；6背光模块；7显示面板；8触控面板；D1,D2,D3深度；w1第一宽度；w2第二宽度，w3第三宽度，H高度，R1第一区域，R2第二区域。
具体实施方式
以下是由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可由其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
接下来，将详细描述本发明的导光板、背光模块及显示设备的结构及制作方法。
首先，如图1所示，提供一模板1，其具有一经图案化的表面11。于本实施例中，模板1材料可为本技术领域常用的作为模具的材料，如：金属等；此外，于本实施例中，可通过本技术领域已知的图案化方法以于模板1的表面11形成图案，如：激光、蚀刻等。
接着，请参考图2，其分别为图1的A所示区域的沿I-I’剖面线的部分剖面示意图。如图2所示，模板1的表面11设置有一突起111以及一凹洞112，且凹洞112周围系对应设置有突起111；在此，所谓的突起111系相对突起于表面11，而凹洞112则相对凹陷于表面11。此外，凹洞112相对于模板1的表面11具有一第一宽度w1及一深度D1，而突起111相对于模板1的表面11则具有一第二宽度w2及一高度H。
而后，如图3所示，利用一翻模工艺，以制得本实施例的导光板2。更具体而言，于本实施例中，是提供一导光板材料于模板1上，再固化导光板材料并移除模板1，以制得一本实施例的导光板2，如图4所示。在此，导光板材料可为本技术领域常用的材料，如：PMMA等；此外，于本实施例中，可使用本技术领域已知的方法将导光板材料形成于模板1上，如：射出成型法、涂布法(如浸沾式涂布、滚筒式涂布、印刷涂布、及旋转式涂布等)、压印法等；再者，于本实施例中，可通过本技术领域已知的固化工艺，如：光固化及热固化工艺等，以固化导光板材料。此外，为了后续脱模方便，可于模具1上先形成一离型层(图未示)后，再形成导光板材料于离型层(图未示)上。
公知的导光板制作方法上，是直接在导光板板材上进行激光图案化工艺，故成本昂贵且耗时。反观本实施例的导光板是通过一翻模工艺制备，故于本实施例的导光板的制作方法中，仅需一次将模板图案化的图案化工艺，后续即可以简单的翻模工艺制作出本实施例的导光板；据此，本实施例的导光板可以更快速、简便且便宜的方式制得。
在此，还使用导光板材料PMMA制作具有图2所示的结构制作导光板并进行测试，其中将由来自各方向的光射入至导光板，且量测导光板于-80度至80度间所导出的光的强度。从图2的模型的测试结果，其具有不同第二宽度及第一宽度比(w2/w1)的导光板其出光量与出光强度的测试结果如图11及图12所示。其中下凹部深度D1为凸出部高度H的两倍，搭配具有不同第二宽度及第一宽度比(w2/w1)的导光板其出光强度与出光角度关系测试结果如图12，而搭配不同宽度比的光通量大小则如图11所示。结果显示，当第二宽度(w2)与第一宽度(w1)的比值大于0.3且小于1(0.3≦w2/w1≦1)时，可达到维持相对高的出光量。同时参考图11与图12，于第一宽度w1大于第二宽度w2的前提下，随着第二宽度需占第一宽度相对较大的比例会有相对高的出光量，由此可知凸出部须占较高的比例较佳。
于形成前述的导光板后，则可将导光板与其他背光模块组件组装，而得到本实施例的背光模块。如图5所示，为本发明的使用前述导光板的背光模块的示意图。其中，导光板2设于一背板4上，而光源3则邻近于导光板2设置。于本实施例中，光源3为复数个发光二极管，但本发明并不仅限于此。此外，于导光板2上还设置有至少一光学层5，且此光学层5是由一扩散层51、一第一棱镜层52、一第二棱镜层53以及一扩散片54依序层迭于导光板2上而形成。在此，如图4及图5所示，导光板2定义成包括有一第一区域R1与一第二区域R2，且第一区域R1位于第二区域R2与光源3之间；且所谓的「第一区域R1」因相邻于光源3而为一近光区，所谓的「第二区域R2」因较远离于光源3而为一远光区。然而，于其他实施例中，第一区域R1及第二区域R2的范围并不仅限于图5所标示，符合前述定义且第一区域R1位于第二区域R2与光源3之间即可。
最后，如图6所示，将一显示面板7对应设置于前述所制得的背光模块6上，则完成本实施例的显示设备。于本实施例中，显示面板7可为本技术领域已知的显示面板，如液晶显示面板等。显示面板7上可设有触控面板8。于另一实施例中，可省略触控面板8，而直接将触控电极可直接整合于显示面板7上或显示面板7内(图未示)。
接下来，将详细描述本实施例的导光板结构。
如图4中的R1区中的A所示，导光板2的表面22上设置有一导光单元21A，其中导光单元21A具有一凸出部211和一下凹部212，下凹部212环绕凸出部211周围设置。当以导光板2的表面22为一基准面时，凸出部211相对凸出于此基准面，而下凹部212是相对凹陷于此基准面。其中，下凹部212可具有不同深度。
图7A为对应于图4的A所示区域的沿LA-LA’剖面线的的导光板的部分剖面示意图。在此，当以导光板2的表面22为一基准面时，凸出部211是相对凸出于此基准面，而下凹部212是相对凹陷于此基准面。更具体而言，虽然图4中所示的下凹部212为一环绕于凸出部211设置的下凹部212，但于图7A中，图4的凸出部211即为第一凸出部2111，而图4的下凹部212可分为左侧的第一下凹部2121与右侧的第二下凹部2122，第一下凹部2121与第二下凹部2122可具有相同深度或不同深度，于此实施例中第一下凹部2121与第二下凹部2122深度不相同。且对应凸出部211的第一凸出部2111具有一不平整表面2111a，而对应下凹部212的第一下凹部2121与第二下凹部2122分别具有一不平整表面2121a与2122a。然而，于本实施例的其他导光单元或其他实施例的导光单元中，并不仅限于图7A所示的结构，只要下凹部212(如图4所示)的不同区域具有不同深度即可。于本实施例中，第一凸出部2111(即，图4的凸出部211)的高度H与第一下凹部2121/第二下凹部2122(即，图4的下凹部212)的深度D1/D2的比值可介于1至2之间(1≦H/(D1或D2)≦2)。第一凸出部2111具有一第一宽度w1，第一下凹部2121及第二下凹部2122分别具有一宽度w2，第一宽度w1分别大于第二宽度w2。较佳为，第二宽度w2与第一宽度w1的比值大于等于0.05且小于等于0.6(0.05≦w2/w1≦0.6)。于本发明其他实施例中，凸出部与下凹部的宽度、高度、深度等，于符合前述比例范围内均可，端视设计的需求。在此，图7A仅以图4所示的LA-LA’剖面线的剖面图表示；然而，本实施例的凸出部与下凹部的宽度、高度、深度等关系并不限于单一剖面线所得的，而可为不同剖面线所得到的凸出部与下凹部的宽度、高度、深度。此外，于本发明中，不同剖面线所得到的凸出部与下凹部的宽度会有所不同，只要所得的凸出部及下凹部相对于导光板表面分别具有最大第一宽度及第二宽度，且第一宽度及第二宽度符合前述比例范围，则均为本发明的范畴。
如图4中的R1区中的B所示，导光板2的表面22上设置有一导光单元21B，其中导光单元21B具有两凸出部211和一整合的下凹部212’，下凹部212’环绕两凸出部211周围设置。当以导光板2的表面22为一基准面时，两凸出部211相对凸出于此基准面，而下凹部212’相对凹陷于此基准面。其中，下凹部212’可具有不同深度。
图7B为对应于图4的B所示区域的沿LB-LB’剖面线的的导光板的部分剖面示意图。导光板2上除了如图7A设置一导光单元21a外，还设置另一导光单元21b，且导光单元21a及导光单元21b是相邻设置。
于图7B中，图4的两凸出部211即分别对应为第一凸出部2111与第二凸出部2112，而图4的下凹部212’可分别对应为左侧的第一下凹部2121、右侧的第二下凹部2122以及位于第一下凹部2121和第二下凹部2122中间的第三下凹部2123，第一下凹部2121、第二下凹部2122和第三下凹部2123可具有相同深度或不同深度。如图7B所示，第一下凹部2121、第二下凹部2122和第三下凹部2123分别具有深度D1、深度D2及深度D3。于此实施例中，第三下凹部2123的深度D3具有最大深度，但不限于此。第一凸出部2111与第二凸出部2112分别具有高度H1与H2，其中H1与H2可具有相同或不同高度。于本实施例中，第一凸出部2111与第二凸出部2112(即，图4的凸出部211)的高度H1,H2与第一下凹部2121、第二下凹部2122和第三下凹部2123(即，图4的下凹部212’)的深度D1,D2,D3的比值可介于1至2之间(1≦(H1或H2)/(D1或D2或D3)≦2)。于一实施例中，其第一下凹部2121、第二下凹部2122和第三下凹部2123的宽度w2与第一凸出部2111与第二凸出部2112的宽度w1，第一宽度w1大于第二宽度w2。较佳为，第二宽度w2与第一宽度w1的比值大于等于0.05且小于等于0.6(0.05≦w2/w1≦0.6)。于本发明其他实施例中，凸出部与下凹部的宽度高度深度等，于符合前述比例范围内均可，端视设计的需求。在此，图7B仅以图4所示的LB-LB’剖面线的剖面图表示；然而，本实施例的凸出部与下凹部的宽度、高度、深度等关系并不限于单一剖面线所得的，而可为不同剖面线所得到的凸出部与下凹部的宽度、高度、深度。此外，于本发明中，不同剖面线所得到的凸出部与下凹部的宽度会有所不同，只要所得的凸出部及下凹部相对于导光板表面分别具有最大第一宽度及第二宽度，且第一宽度及第二宽度符合前述比例范围，则均为本发明的范畴。
此外，如图4及图7B所示，于一实施例中下凹部212’边界至边界的最远两侧间具有一最大宽度w3，其中第二宽度w2与第三宽度w3的比值介于0.05至0.2之间(0.05≦w2/w3≦0.2)。然而，于本实施例的其他导光单元或其他实施例的导光单元中，并不仅限于图7B所示的结构，第一凸出部2111与第二凸出部2112与第一下凹部2121、第二下凹部2122和第三下凹部2123可具有不同高度或深度或宽度。同样的，本实施例的第二宽度w2与第三宽度w3也可不限于单一剖面线所得的，而可为不同剖面线所得到的不同第二宽度w2与第三宽度w3，只要第二宽度w2及第三宽度w3符合前述比例范围，则均为本发明的范畴。
在此，仅以导光板2的第二区域R2上设有相邻二导光单元21a,21b作为说明(请同时参阅图5及图7B)；然而，于导光板2的第二区域R2上可设置有三个相邻的导光单元(请同时参阅图7C)，其特征与图7B相似，故在此不再赘述。
图7C为对应于图4的C所示区域的沿LC-LC’剖面线的的导光板的部分剖面示意图，且其为导光板的第二区域R2的部分剖面示意图(请同时参阅图4)。当如图7B的导光单元21B还包括另一凸出部时，则可如图4的导光单元21C及图7C所示；其中导光单元21’还包括一第二凸出部(凸出部211’)，该第二凸出部(凸出部211’)设于下凹部212中。
由前述导光板的表面上凸出部及下凹部，可使光源入射至导光板后，通过凸出部及下凹部破坏全反射，而将光源导出导光板外。此外，因本实施例的导光板的上凸出部及下凹部还具有不规则表面，故能使光源更加均匀的从导光板散射出，而入射至显示面板中。
当使用黏度较低的导光板材料进行射出成型时，则可得到具有如图7A至7C所示结构的导光板；而当使用黏度较高的导光板材料进行射出成型时，则可得到具有如图8所示结构的导光板。然而，本发明的导光板的凸出部及下凹部并不仅限于具有图7A至7C及图8所示的结构，只要具有不规则表面即可。
此外，于本实施例中，如图4所示，设计成包含如图7A至7C所示的导光单元设计；然而，于本发明的其他实施例中，依据所欲达成的目的不同，可从图7A至7C所示的导光单元设计从中选择任意两者作为导光板图案，而不仅限于如图4所示的导光板图案。且导光单元的排列方向方式亦可不限于图4所示依一直线方向排列，亦可视设计需求而任意调整图7A至7C的排列组合以及排列方向。
在此，还测试本实施例的导光板的出光效率。
于本试验例中，是以分别具有如图4中B、B’、C及C’所示区域的导光板进行测试，其中将由来自各方向的光射入至导光板，且量测导光板于-80度至80度间所导出的光的强度。结果如图9及图10所示。
如图9结果显示，B和B’在强度与角度关系上差异不太大，但其强度积分后的出光量，于图4所示的导光板2中，B’所示区域的导光板2的最大出光量为0.83(a.u.)，而B所示区域的最大出光量为0.8553(a.u.)；因此，相较于B’所示区域，B所示区域的出光量的增益比(gain)可提升约2.96％。此外，如图10结果显示，C和C’在强度与角度关系上差异不太大，但其强度积分后的出光量，于图4所示的导光板2中，C’所示区域的最大出光量为1.076(a.u.)，而C所示区域的最大出光量为1.077(a.u.)；因此，相较于C’所示区域，C所示区域的出光量的增益比(gain)可提升约0.09％。此结果显示，两凸出部211相邻设置较两凸出部211所能提出的出光量的增益比(2.96％)高于三凸出部211相邻设置较三凸出部211所能提出的出光量的增益比(0.09％)。因此，为了达到最佳的导光板散射效果，可选择使用如图7B及7C的导光单元21B,21C设计(特别是，在远光区(第二区域R2)使用)，以达到最大的出光量。此外，在有限的面积下，若要达到最大的出光量的增益比，则可选用如图7B的导光单元21B设计。
本发明还提供具有不同第二宽度及第一宽度比的导光板其出光强度与角度的测试结果，其中，导光板模型如图7A所示，测量方式如前述，而所得的测试结果如图13,14所示。结果显示，当第二宽度(w2)与第一宽度(w1)的比值大于0.05且小于0.6(0.05≦w2/w1≦0.6)时，可达到维持相对高且理想的出光量的目的。
前述本发明实施例所制得的显示设备，可应用于本技术领域的需要显示影像的电子装置上，如显示器、手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、行动导航装置、电视等电子装置上。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种显示设备，包括：
一显示面板；以及
一背光模块，对应该显示面板设置，包括：
一光源；以及
一导光板，邻近于该光源且具有一表面；
其中，在该导光板的剖面图中，该导光板具有一第一凸出部、一第二凸出部、一第一下凹部、一第二下凹部、以及一第三下凹部，
其中，以该表面为一基准面，该第一凸出部和该第二凸出部相对凸出于该基准面，
其中，该第三下凹部位于该第一凸出部和该第二凸出部之间，该第一下凹部和该第二下凹部整合成一凹部且环绕该第一凸出部和该第二凸出部的周围。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一下凹部邻近该第一凸出部。
3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第二下凹部邻近该第二凸出部。
4.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第三下凹部邻近该第一凸出部和该第二凸出部。
5.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一下凹部和该第三下凹部有不同深度。
6.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一凸出部和该第一下凹部有不同宽度。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中，该第一凸出部具有一第一宽度，该第一下凹部具有一第二宽度，且该第一宽度大于该第二宽度。
8.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一凸出部的高度和该第一下凹部的深度为不同。
9.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一凸出部和该第二凸出部有不同高度。
10.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一凸出部和该第二凸出部具有不平整表面。
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