TWI417586B - 導光板及其製造方法，以及採用該導光板之背光模組 - Google Patents

Description

導光板及其製造方法，以及採用該導光板之背光模組

本發明涉及一種導光板及其製造方法，以及採用該導光板之背光模組，尤其涉及一種用於液晶顯示之導光板及其製造方法，以及採用該導光板之背光模組。

由於液晶顯示器面板之液晶本身不具發光特性，因而為達到顯示效果需給液晶顯示器面板提供一面光源裝置，如背光模組。背光模組之作用係向液晶顯示器面板供應亮度充分且分佈均勻之面光源。目前，背光模組有直下式及側光式兩種，由於側光式背光模組更易於實現薄型化設計，使用較為廣泛。

一種習知之側光式背光模組10包括一光源11及一導光板12。導光板12包括一入光面121、一與該入光面121相連之出光面122及一與該出光面122相對之反射面123。入光面121為導光板12之一側面，光源11與入光面121相鄰設置。反射面123上設置有複數網點125，光源11所發出之光線藉由入光面121進入導光板12內並經由反射面123反射，而從出光面122出射。反射面123上設置之複數網點125可使光線發生散射而提升背 光模組10之出光均勻性。網點125一般藉由印刷法或化學蝕刻法形成於導光板12表面，但由於形成之網點125較大，加工精度不高，造成導光板12之網點部分較亮而網點週圍之平面部分則較暗，而導致導光板12之均光效果較差，於背光模組10之出光面容易明顯地看見網點。

為避免於背光模組10之出光面看見網點，導光板12上方通常還需設置一擴散片13，用以對光線進一步散射，然後藉由增光片14對光線進行集光。然而，光線於擴散片13中傳輸時，部分光線會被擴散片13吸收或反射回導光板12內而造成部分光線損失；並且擴散片13之使用還將增加光線於傳輸過程中之介面數量，從而增加光線傳輸之介面損失，減少光線之利用率，使背光模組10之出光亮度降低。

鑒於上述狀況，有必要提供一種可提高光線有效利用率且出光均勻性高之導光板及其製造方法，以及採用該導光板之背光模組。

一種導光板，包括入光面、與該入光面相連之出光面及與該出光面相對之反射面，該出光面表面設置有複數網點，該網點大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且每一網點之週邊形成有一環形凹槽。

一種製造上述導光板之方法，包括以下步驟：提供一模仁基板；利用一鐳射光束對該模仁基板之一表面進行蝕刻，依次形成複數網點結構，其中每一網點結構為一凹槽，該凹槽大 於或等於50%之表面為光滑鏡面，且該凹槽之週邊為一環形凸起，從而形成一導光板模仁；利用該導光板模仁注塑成型導光板。

一種背光模組，包括光源與導光板。該導光板之特徵如上一段所述，且該光源靠近該導光板之入光面。

本發明之導光板用於背光模組時，光線經網點週邊之環形凹槽調節後，射向網點並使光線發生預定之折射與散射，而使光線最終沿預定方向出射以提高導光板之出光均勻性。由於網點之絕大部分表面為光滑鏡面，射向網點之光線一部分藉由折射從網點上出射，另一部分光線不會因為發生漫反射而於網點處滯留，而係沿一特定方向被反射回導光板內，再藉由反射面之反射作用從網點週圍之平面部分出射，從而使導光板之網點及網點週圍之平面部分亮度基本一致。同時，由於該導光板之網點藉由鐳射加工而成，加工精度高，網點大小一致且尺寸較小，使導光板之均光效果很好，於採用該導光板之背光模組之出光面不會看到網點，從而可省略擴散片之使用，進而避免採用擴散片而產生之光線損失，提升光線利用率。

22‧‧‧導光板

210‧‧‧網點結構

221‧‧‧入光面

211‧‧‧凹面

222‧‧‧出光面

212‧‧‧環形凸起

223‧‧‧反射面

20‧‧‧背光模組

225‧‧‧網點

21‧‧‧光源

2251‧‧‧球面

23‧‧‧反射片

2252‧‧‧環形凹槽

24‧‧‧增光片

200‧‧‧模仁基板

25‧‧‧框架

圖1係一種習知之背光模組之剖面示意圖。

圖2係本發明較佳實施例之導光板之立體示意圖。

圖3係圖2所示導光板之出光面之局部放大圖。

圖4係圖3所示導光板沿IV-IV線之局部剖視圖。

圖5係製造圖2所示導光板之模仁基板之局部放大圖。

圖6係本發明較佳實施例之背光模組之立體示意圖。

下面將結合附圖及較佳實施例對本發明之背光模組及其導光板作進一步之詳細說明。

請參見圖2，本發明較佳實施例之導光板22為一矩形透明板，其包括入光面221、與入光面221相連之出光面222以及與出光面222相對之反射面223。出光面222上設置有複數網點225，該複數網點225呈不規則分佈，且該網點225於越靠近入光面221之區域排列越疏散，越遠離入光面221之區域排列越密集。

請同時參見圖3與圖4，每一網點225大體呈部分球面凸起，其球面2251大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且每一網點225之週邊形成有一環形凹槽2252。本實施例中，每一球面2251大於或等於90%之表面為光滑鏡面。每一網點225之最大寬度D小於或等於0.06毫米。

請參見圖5，導光板22之製造方法為：首先提供一模仁基板200；然後利用一鐳射光束對模仁基板200之一表面進行蝕刻，依次形成複數網點結構210，其中每一網點結構210為一凹槽，該凹槽之凹面211上大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且該凹槽之週邊為一環形凸起212。蝕刻完成後，即形成一 導光板模仁；最後利用該導光板模仁注塑成型導光板22。導光板22可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材料注塑成型。

本發明優選採用高頻釔鋁石榴石(YAG)鐳射器發射鐳射光，鐳射光波長約為1000至1500奈米，優選為1064奈米。鐳射光束聚焦於模仁基板200上，聚焦點溫度急劇升高，聚焦點中心之模仁基板材料被氧化變為粉塵，而於模仁基板200上形成凹面211；聚焦點邊緣之模仁基板材料則熔融形成類似火山口之環形凸起212。注塑導光板22時，凹面211及環形凸起212即於導光板22上相應形成網點225之球面2251及環形凹槽2252。

另，本發明所採用之鐳射發射器不限於高頻YAG鐳射器，還可為紅寶石鐳射器、綠寶石鐳射器等；鐳射光波長可根據實際需要調整，如可為266奈米、355奈米、532奈米等，波長越小則網點225之最大寬度越小。

請同時參見圖2與圖4，當導光板22用於背光模組時，光線由入光面221進入導光板22內，當光線傳輸至網點225時，環形凹槽2252可使光線發生預定之折射與反射，避免光線直接射出導光板22外，光線經環形凹槽2252調節後射向球面2251，經由球面2251再次使光線發生折射與散射，而使光線最終沿預定方向出射以提高導光板22之出光均勻性。由於球面2251之絕大部分表面為光滑鏡面，射向球面2251之光線一部分藉 由折射從網點225上出射，另一部分光線不會因為發生漫反射而於網點225處滯留，而係沿一特定方向被反射回導光板22內，再藉由反射面223之反射作用從網點225週圍之平面部分出射。這樣，導光板22之網點225以及網點225週圍之平面部分亮度基本一致。同時由於網點225藉由鐳射加工而成，加工精度高，大小一致且尺寸較小，使導光板22之均光效果很好，於採用導光板22之背光模組之出光面不會看到網點225，從而可省略擴散片之使用，進而避免採用擴散片而產生之光線損失，提升光線利用率。

另，呈不規則分佈之網點可有效避免導光板22之出光面222上產生干涉條紋，網點225於越靠近入光面221之區域排列越疏散，越遠離入光面221之區域排列越密集則可進一步提升導光板22之出光均勻性。

請參見圖6，本發明較佳實施例之背光模組20包括光源21、導光板22、位於導光板22下方之反射片23、位於導光板22上方之增光片24以及用以定位並保護上述元件之框架25。光源21為呈線性排列之複數發光二極體，其與導光板22之入光面相鄰設置。導光板22之出光面222上設置有網點225。反射片23用以將從導光板22射出之光線反射回導光板22內，以提高光線利用率。增光片24用以收斂從導光板22出射之光線，從而提升背光模組20之亮度。

由於導光板22上之網點225可使光線發生特定之折射與反射作用，使網點225以及網點225週圍之平面部分之亮度基本一 致，使得背光模組20可省略擴散片之使用，而不會於背光模組20之出光面看到網點225。光線從導光板22出射後直接進入增光片24中集光後從背光模組20出射，此過程避免了光線被擴散片吸收及反射造成之損失，同時避免了光線之一部分介面損失，因此可顯著提高光線利用率，約提高30%。同時，光線未經擴散片散射而直接從導光板22進入增光片24，光線分散角度較小，更有利於增光片24集光，從而提升背光模組20之出光亮度。省略擴散片還有助於降低背光模組20之成本及減小背光模組20之厚度。

另，光源21還可為冷陰極螢光燈管等其他線光源。複數網點225還可設置於反射面223上，或同時設置於出光面222與反射面223上。網點225之形狀除部分球面凸起以外，還可有其他變化設計，如圓錐狀凸起或圓臺狀凸起等。網點225之排佈可根據導光板22及光源21之搭配情況進行合理設計，如接收光較弱之區域設置較多較密之網點225，接收光較強之區域設置較少較疏之網點225。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

2251‧‧‧球面

2252‧‧‧環形凹槽

Claims (15)

1. 一種導光板，包括入光面、與該入光面相連之出光面及與該出光面相對之反射面，該出光面表面設置有複數網點，其改良在於：該網點大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且每一網點之週邊形成有一環形凹槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該網點大於或等於90%之表面為光滑鏡面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該複數網點呈不規則分佈。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該複數網點於越靠近入光面之區域排列越疏散，越遠離入光面之區域排列越密集。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中每一網點為部分球面凸起、圓錐狀凸起及圓臺狀凸起之其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中每一網點之最大寬度小於或等於0.06毫米。
7. 一種如申請專利範圍第1項所述之導光板之製造方法，包括：提供一模仁基板；利用一鐳射光束對項所述之模仁基板之一表面進行蝕刻，依次形成複數網點結構，其中每一網點結構為一凹槽，該凹槽大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且該凹槽之週邊為一環 形凸起，從而形成一導光板模仁；利用所述之導光板模仁注塑成型導光板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導光板之製造方法，其中該鐳射光束採用高頻釔鋁石榴石鐳射器發射，該鐳射光束之波長為1000至1500奈米。
9. 如申請專利範圍第7項所述之導光板之製造方法，其中該鐳射光束之波長為266奈米、355奈米及532奈米中之其中之一。
10. 一種背光模組，包括光源與導光板，該導光板包括入光面、與該入光面相連之出光面及與該出光面相對之反射面，該光源設置於該入光面處，該出光面表面設置有複數網點，其中：該網點大於或等於50%之表面為光滑鏡面，且每一網點之週邊形成有一環形凹槽。
11. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該網點大於或等於90%之表面為光滑鏡面。
12. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該複數網點呈不規則分佈。
13. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該複數網點於越靠近入光面之區域排列越疏散，越遠離入光面之區域排列越密集。
14. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中每一網點為部分球面凸起、圓錐狀凸起及圓臺狀凸起之其中之一。
15. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中每一網點之最大寬度小於或等於0.06毫米。