TWI596391B - 可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組 - Google Patents

Description

可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組

本發明係與導光板領域相關，尤其是一種可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組。

導光板具有優異的光學特性，除了可單獨配合光源使用而作為供光產品外，亦普遍被應用於顯示裝置的背光模組內，作為將點光源導引形成均勻面光源之元件。目前多採用發光二極體(LED)作為導光板光源，一般係於導光板之一入光側設置複數等間隔排列之LED，使其相對導光板形成側入式光線，再利用導光板特性於其出光面形成均勻光線射出。

然而，由於LED的出光展角有限，因此導光板之出光面鄰近入光側位置會形成亮暗分布區塊，即為熱點(Hot Spot)現象，其成因可能為各LED的展角不足而造成，或是光線由入光側進入導光板後直接或經由反射而於出光面形成部分過亮區域所導致之亮暗不均情況。而後為解決熱點現象，製造廠商遂於入光側表面設置光學結構，使光線受該些光學結構作用而調整其入射至入光側時之角度，以求解決前述亮暗不均之熱點現象。

該些光學結構多半係於導光板射出成型時，即直接於入光側表面成形，或是於導光板射出成型後再透過刀具切削成形。惟刀具切削有其極限，當光學結構設計較為複雜時，則於切削時容易產生斷刀現象，是以不適用刀具切削製程方案。是以針對設計複雜之光學結構，一般製造廠 商多採用射出成型方式製程，以透過模仁設計於導光板入光側形成為鏡面之複雜光學結構，但射出成型卻無法用以製作大尺寸的導光板。

此外，目前入光面具光學結構之導光板，對於部分光線直接或經由反射而出光面可視區域形成亮塊區域之現象仍無法有效解決，使導光板實際應用時，使用者肉眼仍可見眾多亮暗區域，影響導光板的出光均勻性。

是以，為可降低導光板位於入光側表面之光學結構製造難度，並可因應各尺寸導光板需求，有效地解決亮暗不均之熱點現象，本發明人遂構思一種可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組，以有效改善前述缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組，係透過入光面之展光微結構調整光線路徑與展角大小，進而消除熱點現象，並可應用雷射加工形成之熔融表面達到更佳之展角效果。

為達上述目的，本發明於一實施方式中揭示一種可消除熱點現象之導光板之加工方法，包括以下步驟：提供至少一導光板，該導光板具有一出光面、一底面及一入光面，該出光面相對該底面設置，該入光面與該出光面及該底面鄰接；以一雷射光束加工該入光面，且該雷射光束係自該出光面朝向該底面移動，而於該入光面形成一展光微結構，該展光微結構之寬度及深度並分別由該出光面朝該底面漸減；及重複以前述條件之該雷射光束照射該入光面，直至於該入光面形成複數該展光微結構。藉此， 透過相對底面為傾斜態樣且具寬窄變化之展光微結構，係可有效地調整光線由入光面進入導光板後之反射路徑，使之於更為鄰近入光面之出光面區域形成出光，避免影響導光板應用時的可視範圍出光均勻性。

於另一實施方式中，該導光板為複數設置時，係以堆疊成批之方式使各該導光板之該入光面相互對齊形成一加工平面，再以該雷射光束照射該加工平面而分別於各該入光面形成該展光微結構，藉此係可在保有產品良率之情況下有效提升製程速度，達到大量生產之功效。

此外，於再一實施方式中，各該展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°，以防止展光微結構過於傾斜而影響光線調整效果。

本發明於一實施方式中亦揭露一種可消除熱點現象之導光板，用以接收一燈條之光線，且一遮光件係可罩設於該燈條與該可消除熱點現象之導光板一側，其包括：一出光面；一底面，相對該出光面設置；一入光面，與該出光面及該底面鄰接，供以接收該燈條之光線；及複數展光微結構，形成於該入光面，各該展光微結構之寬度及深度分別由該出光面朝該底面漸減，藉此，該燈條之光線進入該入光面而受該等展光微結構作用同時，使光線提早出光於該遮光件的作用範圍內以消除光線直接由該出光面出光所形成之熱點現象。同於前述，透過相對底面為傾斜態樣且具寬窄變化之展光微結構，係可調整光線路徑而使其於遮光件作用範圍內出光以防止影響導光板可視區域中的出光均勻度。

較佳者，基於前述實施方式，於另一實施方式中，各該展光微結構為雷射加工形成之具有熔融表面的凹陷結構，以藉熔融之不規則表 面調整光線入光展角，且利用雷射加工達到快速量產之目的。

並於再一實施方式中，各該展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°，以防止展光微結構過於傾斜而影響光線調整效果。

本發明於一實施方式中亦揭示一種可消除熱點現象之背光模組，包括：一燈條；一導光板，對應設於該燈條一側，且該導光板具有：一出光面；一底面，相對該出光面設置；一入光面，與該出光面及該底面鄰接，供以接收該燈條之光線；及複數展光微結構，形成於該入光面，各該展光微結構之寬度及深度分別由該出光面朝該底面漸減；及一遮光件，對應該出光面罩設於該燈條與該導光板一側；藉此，該燈條所提供之光線，進入該入光面，並受該些展光微結構作用的同時，因該些展光微結構的寬窄變化，而提早出光於該遮光件的作用範圍內，避免於出光面形成亮暗不均情況，影響實際使用時導光板之整體出光均勻度。

於再一實施方式中，各該展光微結構為雷射加工形成之具有熔融表面的凹陷結構，以藉熔融之不規則表面有效增大光線入光展角，且透過雷射加工可達到快速量產之目的。

於次一實施方式中，各該展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°，防止夾角過大反而影響光線調整效果。

綜上所述，本發明之可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組，透過具寬窄變化與相對底面傾斜之展光微結構，可有效調整光線自入光面入射後之光徑，進而有效解決亮暗不均的熱點現象，提供更 佳之出光品質。並利用雷射加工使展光微結構具有熔融表面，除可使各種尺寸，尤其是大尺寸類型導光板達到快速量產目的，亦可利用熔融表面使光線產生漫射現象而提升入射展角。

1‧‧‧導光板

10‧‧‧出光面

11‧‧‧底面

12‧‧‧入光面

13‧‧‧展光微結構

2‧‧‧燈條

3‧‧‧遮光件

A‧‧‧加工平面

L‧‧‧雷射光束

P₁‧‧‧展光微結構與出光面鄰接側邊之中點

P₂‧‧‧展光微結構與底面鄰接側邊之中點

N‧‧‧法線

θ‧‧‧夾角

S01~S03‧‧‧步驟

第1圖，為本發明較佳實施方式之步驟流程圖。

第2圖，為本發明較佳實施方式之加工示意圖(一)。

第3圖，為本發明較佳實施方式之加工示意圖(二)。

第4圖，為本發明較佳實施方式之導光板示意圖。

第5圖，為本發明較佳實施方式之導光板剖面圖。

第6圖，為本發明較佳實施方式導光板結合燈條與遮光件之應用示意圖。

如前述，鑒於過往導光板對於入光面光學結構之製程缺失，以及現今對於大尺寸導光板漸增之需求，為可有效減緩大尺寸導光板熱點現象，同時具備快速生產與高良率之優點，本發明人遂提出如以下所述內容。請參閱第1、2、3、4、5及6圖，其係為本發明較佳實施方式之步驟流程圖、加工示意圖(一)、加工示意圖(二)、導光板示意圖、導光板剖面圖及導光板結合燈條與遮光件之應用示意圖。本發明揭示一種可消除熱點現象之導光板之加工方法，其步驟如下所述。首先，提供至少一導光板1，導光板1係具有一出光面10、一底面11及一入光面12，出光面10相對底面11設置，且入光面12與出光面10及底面11鄰接(步驟S01)。接續，以一雷射光束L加工入光面12，且雷射光束L係自出光面10朝向底面11移動，而 於入光面12形成一展光微結構13，其寬度與深度並分別由出光面10朝底面11漸減(步驟S02)。當展光微結構13受雷射光束L加工而為具熔融表面之凹陷結構時，相較鏡面結構，透過熔融之不規則表面係可使光線透過漫射現象進而提升入光展角。最後重複以前述條件之雷射光束L照射入光面12，直至於入光面12形成複數之展光微結構13(步驟S03)。藉此，導光板1透過寬度與深度分別自出光面10朝底面11漸減之展光微結構13，係可改變部分光線自入光面12進入後於導光板1內之反射路徑，使其出光區域更接近入光面12側，以有效消除光線直接由出光面10出光或是經反射而於遠離入光面12區域出光所形成之熱點現象。

其中，當導光板1為複數設置時，係以堆疊成批方式使各導光板1之入光面12相互對齊形成一加工平面A，再以移動方向為由出光面10朝向底面11之雷射光束L照射加工平面A，而分別於各入光面12形成展光微結構13，如第3圖所示，藉此係可於保有一定之產品良率下，有效提高導光板1產量與加工速度。

導光板1成型後之結構態樣如第4及5圖所示，由於各展光微結構13之寬度與深度，分別由出光面10朝底面11漸減，因此以剖面視之，展光微結構13係相對底面11呈傾斜態樣，透過此傾斜結構態樣，即可讓光線依反射定理而於鄰近入光面12區域提早出光。較佳者，各展光微結構13與出光面10鄰接側邊之中點P₁和各展光微結構13與底面11鄰接側邊之中點P₂連線，與出光面10之法線N夾角θ係小於等於1°，以避免光線接觸展光微結構13時，因其傾斜夾角過大致使光線進入導光板1內部後，反而於遠離入光面12區域形成出光，並確保在有效控制光線反射角度之情況 下，亦不影響整體出光均勻性。

應用時，於導光板1入光面12係可對應設置一燈條2，較佳者，燈條2係設置有複數光源20，且於燈條2與導光板1間可罩設一遮光件3，使導光板1出光面10部分區域可受遮光件3遮蔽，如第6圖所示。詳細言，遮光件3係對應導光板1入光面12之側設置，並延伸遮蔽至出光面10鄰近入光面12的區域。如前述提及，在導光板1形成的熱點現象，一般可區分為兩種情況，其一為由出光面10視角方向觀之，受燈條2上光源20的間距與出光展角影響，所形成亮暗交錯的區域，另一則為垂直方向之漏光，亦即燈條2之光源20光線自入光面12入射至導光板1後，直接自出光面10出光而形成的亮區，或是光線照射至底面11並因應反射於出光面10形成亮區之情況。而透過展光微結構13之寬窄變化與其傾斜態樣，即可使自入光面12進入導光板1後之光線，因應反射定理縮短整體反射路徑而提早出光，使光線於接近入光面12區域出光，讓出光區域落於遮光件3相對出光面10之作用範圍內，而受遮光件3遮蔽以消除亮區的產生。其中，各圖中所示僅為簡單示意，非表示實際元件結構尺寸。

請復參閱第4、5及6圖，本發明亦揭示一種可消除熱點現象之背光模組，包括一燈條2、一導光板1及一遮光件3。如第6圖所示，導光板1對應設於燈條2一側，並具有一出光面10、一底面11、一入光面12及複數展光微結構13。出光面10與底面11相對設置，入光面12分別與出光面10及底面11鄰接設置，以接收燈條2之光線，展光微結構13形成於入光面12，且各展光微結構13之寬度及深度分別由出光面10朝底面11漸減，遮光件3對應出光面10罩設於燈條2與導光板1一側。藉此當燈條 1提供之光線進入入光面12且受展光微結構13作用的同時，因應展光微結構13的寬窄變化，而可提早出光於遮光件3之作用範圍內，進而消除光線直接由該出光面10出光或是於非遮光件3遮蔽區域出光所形成之熱點現象。如第4圖所示，較佳者，各展光微結構13為雷射加工形成之具有熔融表面的凹陷結構，以藉由漫射現象有效調整光線之光徑，其餘詳細技術特徵已於前述，於此不再重述。

同樣地，如第4及5圖所示，為使導光板1在具極佳調光效能同時亦可維持整體出光均勻度，因此各成形於入光面12之展光微結構13，其與出光面10鄰接側邊之中點P₁和其與底面11鄰接側邊之中點P₂連線，與該出光面10之法線N夾角θ係小於等於1°，以防止傾斜角度過大影響光線調整效能，其餘詳細技術特徵已於前述，於此不再重述。

綜上所述，本發明揭示之可消除熱點現象之導光板、加工方法及其背光模組，透過成形於入光面具寬窄變化之展光微結構，除有效提升燈條光源相對導光板之入光展角外，同時藉由傾斜之展光微結構使部分光線因應反射定理縮短光線路徑，以於鄰近入光面之出光面區域形成出光，而可於應用時被遮光件所遮蔽，消除導光板使用時之熱點現象。該些展光微結構係透過雷射加工製成，而為具熔融表面之凹陷結構，相較於鏡面具有更佳之展光效果。並於製造面而言，雷射加工係可符合大尺寸導光板加工需求，除更為快速外亦可保有一定的產品良率。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施方式而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

S01~S03‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種可消除熱點現象之導光板之加工方法，包括以下步驟：提供至少一導光板，該導光板具有一出光面、一底面及一入光面，該出光面相對該底面設置，該入光面與該出光面及該底面鄰接；以一雷射光束加工該入光面，且該雷射光束係自該出光面朝向該底面移動，而於該入光面形成一展光微結構，該展光微結構之寬度及深度並分別由該出光面朝該底面漸減；及重複以前述條件之該雷射光束照射該入光面，直至於該入光面形成複數該展光微結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可消除熱點現象之導光板之加工方法，其中，該導光板為複數設置時，係以堆疊成批之方式使各該導光板之該入光面相互對齊形成一加工平面，再以該雷射光束照射該加工平面而分別於各該入光面形成複數該展光微結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可消除熱點現象之導光板之加工方法，其中，各該展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°。
4. 一種可消除熱點現象之導光板，用以接收一燈條之光線，且一遮光件係可罩設於該燈條與該可消除熱點現象之導光板一側，其包括：一出光面；一底面，相對該出光面設置；一入光面，與該出光面及該底面鄰接，供以接收該燈條之光線；及複數展光微結構，形成於該入光面，各該展光微結構之寬度及深度 分別由該出光面朝該底面漸減，其中，各該展光微結構為雷射加工形成之具有熔融表面的凹陷結構，藉此，該燈條之光線進入該入光面而受該等展光微結構作用同時，使光線提早出光於該遮光件的作用範圍內以消除光線直接由該出光面出光所形成之熱點現象。
5. 如申請專利範圍第4項所述之可消除熱點現象之導光板，其中，各該展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°。
6. 一種可消除熱點現象之背光模組，包括：一燈條；一導光板，對應設於該燈條一側，且該導光板具有：一出光面；一底面，相對該出光面設置；一入光面，與該出光面及該底面鄰接，供以接收該燈條之光線；及複數展光微結構，形成於該入光面，各該展光微結構之寬度及深度分別由該出光面朝該底面漸減，其中，各該展光微結構為雷射加工形成之具有熔融表面的凹陷結構；及一遮光件，對應該出光面罩設於該燈條與該導光板一側；藉此，該燈條所提供之光線，進入該入光面，並受該些展光微結構作用的同時，因該些展光微結構的寬窄變化，而提早出光於該遮光件的作用範圍內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之可消除熱點現象之背光模組，其中，各該 展光微結構與該出光面鄰接側邊之中點和各該展光微結構與該底面鄰接側邊之中點連線，與該出光面之法線夾角小於等於1°。