TWI637201B - 導光板之加工裝置及其導光板 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種導光板之加工裝置及其導光板，該加工裝置為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋，供以針對導光板之一入光面進行壓印製程，使入光面受熱並壓輾形成複數展光微結構，藉此，加工後之入光面具有一展光區及分別鄰接於展光區兩側之一擠料區，且展光微結構係位於展光區內，使加工後之導光板可有效消除配合LED光源使用時之熱點現象。同時，透過本發明揭示之加工裝置，係可有效地提升導光板製程速度與良率，尤針對大尺寸導光板，更可解決展光微結構施作之不易。

Description

導光板之加工裝置及其導光板

本發明係與導光元件加工領域相關，尤其是一種導光板之加工裝置及其導光板。

導光板係為顯示裝置中之用以提供面板均勻光線之光學元件，其原理在於將入射至導光板內部之光線利用全反射現象，照射至面板處而達顯示畫面效能。早期供以搭配導光板使用之光源係為冷陰極管，近年由於發光二極體(下稱LED)之技術發展漸趨成熟，是以具有優越光學特性之LED遂取代冷陰極管，成為搭配導光板使用的主要光源種類。

以LED做為側入式光源為例，多個LED係間隔組設於電路板而形成燈條態樣，並配置於導光板一側之入光面，藉此LED發出的光線即可自入光面進入導光板內，進行對應的導光調配。雖LED具有如演色性佳、高光強度及省電等優點，但實際應用上，燈條各LED的光線入射至導光板時，受LED之出光角度影響，在導光板鄰近入光面區域，會產生亮暗不均之區域，使導光板整體的出光均勻度隨之下降，一般稱之為熱點現象(Hot Spot)。

為解決熱點現象，業界中係採用於導光板入光面設置可供以展光之微結構，以調整各LED的入光展角，消除暗區提高整體出光均勻度。習知作法為在供以射出導光板之模具或模仁上，先行加工欲成形之微結 構，接續再透過射出成型製程，於射出時一併於導光板入光面形成微結構。然，顯示裝置之尺寸，係隨市場需求變化而朝薄且大之方向研發設計，前述之射出成型製程無法適用於生產大尺寸之導光板。捨棄以射出成型方式製造之大尺寸導光板，則需透過後加工以刀具切割方式將在入光面雕刻微結構，惟此種方式會產生粉屑附著於導光板之情況，影響導光板生產良率。

是以，為解決導光板入光面微結構之生產效率與缺失，特別針對大尺寸的導光板，本發明人係提出一種導光板之加工裝置、加工方法及其導光板，以有效地因應市場需求，提升導光板生產速度與良率。

本發明之一目的，旨在提供一種導光板之加工裝置及其導光板，其係透過具有凸肋之圓柱型加工裝置，以壓印方式快速地於導光板入光面形成供以消除熱點現象之微結構，特別針對大尺寸之導光板，更可提升生產效率與產品良率。

為達上述目的，本發明於一實施方式中揭示一種導光板之加工裝置，供以針對至少一導光板之一入光面進行壓印製程，其特徵在於：該加工裝置係為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋，各該壓印凸肋之長軸係平行該加工裝置之中心軸，且使該加工裝置之剖面形成齒輪狀，該等壓印凸肋係供使該入光面受熱並被壓輾形成複數展光微結構；藉此，加工後之該入光面具有一展光區及分別鄰接於該展光區兩側之一擠料區，且該等展光微結構係位於該展光區內。藉此，加工裝置透過該些壓印凸肋，係可快速於入光面輾壓形成展光微結構，尤針對大尺寸之導光板，除提供快速生產效能，亦可免除切削產生之粉屑或是微結構精準度不佳之情況發生。

於另一實施方式中，該加工裝置之表面具有至少一加工區及至少一排料區，該排料區係與該加工區鄰接設置，該等壓印凸肋係位於該加工區內，以使該展光區與該等擠料區之短軸長度和，不大於加工前之該入光面短軸長度。透過在加工裝置之排料區，當入光面受熱壓印形成展光微結構時所產生之導光板餘料，即可因應排料區相對入光面形成之預留空間，集中冷卻於擠料區中。

承上，於再一實施方式中，係揭示該等壓印凸肋之深度為0.03~0.04mm，任兩相鄰之該等壓印凸肋的弧線距離為0.065~0.075mm，且呈內凹圓弧狀，以使任一該些展光微結構呈頂部圓弧而底部兩側斜直的形狀，頂部圓弧半徑為0.025~0.03mm，底部兩側斜直夾銳角52~56度。藉此，透過該限值範圍之壓印凸肋，以使對應成型之展光微結構可具有較佳之展光效果。

於一實施方式中，本發明亦揭示一種導光板之加工方法，包括以下步驟：提供至少一導光板，且該導光板具有一入光面；及利用一加工裝置對該入光面進行壓輾加工，以使該入光面受熱並被壓輾形成複數展光微結構，且加工後之該入光面具有一展光區及分別鄰接於該展光區兩側之一擠料區，該等展光微結構並位於該展光區內；其中，該加工裝置係為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋，各該壓印凸肋之長軸係平行該加工裝置之中心軸，且使該加工裝置之剖面形成齒輪狀。藉此，透過該加工裝置即可快速於導光板入光面壓印形成展光微結構，有效提升製程速率與產品良率。

於另一實施方式中，係揭露設置該加工裝置之表面具有至少 一加工區及至少一排料區，且該排料區係與該加工區鄰接，該等壓印凸肋則位於該加工區內，以使該展光區與該等擠料區之短軸長度和，不大於加工前之該入光面短軸長度。藉此，透過排料區與加工區之設置，係可使展光微結構成形時所產生之餘料，可透過對應排料區相對入光面形成之預留空間，集中冷卻於擠料區內。

於再一實施方式中，係提及當針對複數之該導光板進行加工時，係將該等導光板堆疊並使該等入光面相互對齊，且設置該加工裝置之表面具有複數加工區及複數排料區，該等加工區與該等排料區為交錯排列設置，且該等壓印凸肋位於各該加工區內。藉此，該加工方法係可同時針對多個導光板一併進行壓印製程，以大幅縮減製程所需時間，提高生產效率。

於一實施方式中，本發明係揭示利用前述加工裝置所製成之導光板，包括：一入光面，供以接收光線，且具有一展光區及分別鄰接於該展光區兩側之一擠料區；及複數展光微結構，成形於該入光面之該展光區內，其中，該展光區與該等擠料區之短軸長度和，不大於加工前之該入光面短軸長度。利用加工裝置之排料區與加工區，係可使入光面於壓印形成展光微結構時所產生的餘料，可順利地冷卻集中於擠料區，而不會朝導光板上下側延伸。

承前述實施方式，於另一實施方式中係揭露，各該擠料區係具有凸出於該入光面之一延伸部。進一步言，該延伸部係朝向加工裝置方向延伸而凸出於入光面。

承上，於再一實施方式中，係揭示該等壓印凸肋之深度為 0.03~0.04mm，任兩相鄰之該等壓印凸肋的弧線距離為0.065~0.075mm，且呈內凹圓弧狀，以使任一該些展光微結構呈頂部圓弧而底部兩側斜直的形狀，頂部圓弧半徑為0.025~0.03mm，底部兩側斜直夾銳角52~56度。藉此，透過於該限值範圍內之壓印凸肋，使對應成型之展光微結構可具有較佳之展光效果。

綜上所述，本發明揭露之導光板之加工裝置及其導光板成品，係利用加工裝置以壓印方式，使導光板入光面受熱並壓輾形成展光微結構，尤其針對大尺寸之導光板，透過此加工裝置與加工方法，除可有效提升導光板量產速率，亦可維持導光板品質與良率，防止如習知透過切削產生粉屑而影響導光板效能之情況。受加工裝置壓印後之導光板入光面即可形成供以配合LED光源使用之展光區，以及供以集中導光板餘料之擠料區。並且進一步地，透過加工裝置之加工區與排料區，係可讓展光微結構成形時產生之餘料，形成朝外延伸之態樣，而不會增大導光板最大厚度，利於堆疊放置。

1‧‧‧加工裝置

10‧‧‧壓印凸肋

11‧‧‧加工區

12‧‧‧排料區

2‧‧‧導光板

20‧‧‧入光面

201‧‧‧展光區

202‧‧‧擠料區

2021‧‧‧延伸部

21‧‧‧展光微結構

22‧‧‧第一表面

23‧‧‧第二表面

A‧‧‧加工裝置中心軸

B‧‧‧壓印凸肋長軸

C‧‧‧短軸

D‧‧‧壓印凸肋深度

L‧‧‧任二相鄰之壓印凸肋弧線距離

R‧‧‧展光微結構頂部圓弧半徑

θ‧‧‧展光微結構底部兩側斜直夾角

S101~S102‧‧‧步驟

S201~S202‧‧‧步驟

第1圖，為本發明第一實施方式之加工裝置立體示意圖。

第2圖，為本發明第一實施方式之加工裝置剖面示意圖。

第3A圖，為本發明第一實施方式之加工示意圖。

第3R圖，為本發明第一實施方式加工後展光微結構之局部示意圖。

第4圖，為本發明第一實施方式之加工後之導光板側視圖。

第5圖，為本發明第一實施方式另一實施態樣之加工裝置立體示意圖。

第6圖，為本發明第一實施方式另一實施態樣之加工示意圖。

第7圖，為本發明第一實施方式另一實施態樣加工後之導光板側視圖。

第8圖，為本發明第二實施方式之步驟流程圖。

第9圖，為本發明第二實施方式另一實施態樣之步驟流程圖。

第10圖，為本發明第二實施方式另一實施態樣之加工示意圖。

如前述，為可有效提升導光板之生產良率與速率，尤針對更符合現今市場趨勢之大尺寸導光板，本發明人於此係揭示一種導光板之加工裝置1，請參閱第1、2、3A、3B及4圖，其係為本發明第一實施方式之加工裝置立體示意圖、加工裝置剖面示意圖、加工示意圖及加工後之導光板側視圖。所述加工裝置1係供以針對至少一導光板2之一入光面20進行壓印製程，加工裝置1之特徵在於，其係為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋10，各壓印凸肋10之長軸B係平行加工裝置之中心軸A，且使加工裝置1之剖面形成齒輪狀。其中，於此所述之齒輪狀態樣係指壓印凸肋10於為圓柱體之加工裝置1上，以加工裝置1之中心呈環狀排列，因而其剖面會如同齒輪狀，非指加工裝置1之剖面同於實際齒輪。壓印凸肋10之截面態樣與尺寸則可視所需之展光微結構21與出光需求進行調整，例如當導光板2所搭配的光源種類、強度等要件有所差異時，對應之展光微結構21態樣亦會隨之變化，例如可為波浪狀或鋸齒狀結構，壓印凸肋10則依據不同的展光微結構21進行調整，以壓印形成所需之展光微結構21。於本實施方式中，係以各壓印凸肋10之深度D介於0.03mm~0.04mm，且任兩相鄰之壓印凸肋10的弧線距離L為0.065~0.075mm，且呈內凹圓弧狀之態樣為例， 藉此使對應成型之展光微結構21呈頂部圓弧，而底部兩側斜直之形狀，並且頂部圓弧半徑R為0.025~0.03mm，底部兩側斜直夾角θ為銳角，並介於52~56度，惟各壓印凸肋10並不侷限於此，並圖式中之加工裝置1係僅供示意之用，非代表實際態樣。特別一提的是，於實際應用上，受加工製程與結構限制，該些壓印凸肋10之鄰接處無法為完全尖銳之態樣，而呈現於該處留有約0.002mm之小平面的態樣，以確保壓印製程之進行、展光微結構21之結構精準性以及加工裝置1本身之結構剛性。

於製程中，該些壓印凸肋10係供使入光面20受熱並被壓輾形成複數展光微結構21，藉此，加工後之入光面20具有一展光區201及分別鄰接於展光區201兩側之一擠料區202，且展光微結構21係位於展光區201內。進一步言，加工後入光面20之展光區201係指後續導光板2搭配LED光源使用時，對應作用之區域，擠料區202則為入光面20受熱壓印形成展光微結構21後，其所產生之餘料集中區域，而於本實施方式中，該些餘料係可呈朝與導光板入光面20垂直鄰接且相對設置之第一表面22及第二表面23方向，延伸集中冷卻於擠料區202內。透過所述加工裝置1，可快速地於導光板2入光面20形成展光微結構21，除可大幅提升展光微結構21之製程速率外，亦可維持展光微結構21之結構精確度。

請續參閱第5、6及7圖，其係為本發明第一實施方式另一實施態樣之立體示意圖、加工示意圖及加工後之導光板側視圖。於本實施態樣中，加工裝置1之表面具有至少一加工區11及至少一排料區12，排料區12與加工區11鄰接設置，壓印凸肋10係位於加工區11內，以使導光板2之展光區201與擠料區202之短軸C長度和，不大於加工前之入光面20 短軸C長度。於本實施態樣中之短軸C係指平行於入光面20短邊之軸向，當對導光板2入光面20施作展光微結構21時，加工區11內的壓印凸肋10係接觸入光面20進行壓輾，使加工後之入光面20於展光區201形成該些展光微結構21，並入光面20受壓印凸肋10加壓而產生之餘料可因應預留空間而呈略垂直入光面20之凸出態樣，不會受到加工裝置1壓輾而朝第一表面22及第二表面23方向延伸冷卻，導致加工後導光板2之最大厚度增加。藉此，當導光板2於加工後欲以堆疊方式擺放時，較不易受到冷卻之餘料影響而無法平整放置，更利於後續量產出貨事宜。於本實施態樣中，係以加工裝置1具有二排料區12與一加工區11之態樣為例，然加工裝置1之排料區12與加工區11仍可視導光板2所需之展光微結構21分布態樣進行調整。此外，於本實施態樣中，係以該些壓印凸肋10具有傾斜平面而為齒狀態樣為例，但同樣地，該些壓印凸肋10之鄰接處亦無法為完全尖銳之態樣，於此由於各壓印凸肋10間留有的平面極小，受圖式表示限制，於此即未特別標示。

請參閱第8圖，其係為本發明第二實施方式之步驟流程圖，並請復搭配參閱第3~7圖。於此，本發明係揭示一種導光板之加工方法，以於導光板2入光面20快速形成微結構，並具有極佳之產出效率與良率，該加工方法之步驟如下所示。

首先，提供至少一導光板2，且導光板2具有一入光面20(步驟S101)。接續，利用一加工裝置1對入光面20進行壓輾加工，使入光面20受熱並被壓輾形成複數展光微結構21，加工後之入光面20具有一展光區201，及分別鄰接於展光區201兩側之一擠料區202，且展光微結構21係位 於展光區201中；其中，加工裝置1為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋10，各壓印凸肋10之長軸A係平行加工裝置1之中心軸B，使加工裝置1之剖面形成齒輪狀(步驟S102)。詳細言，導光板2可為已經過滾壓之塑料板材，並透過一承載機構(圖中未示)帶動而水平位移，或是將經過滾壓之塑料板材先行切割至所需尺寸，再透過加工裝置1進行壓印皆可。加工裝置1係對應入光面20位置設置，以針對入光面20進行滾壓，使其受熱而形成該些展光微結構21，並加工後之入光面20係形成具有展光微結構21之展光區201與供以集中餘料之擠料區202，加工後之導光板2態樣可復參閱第4圖所示。

其中，進一步地，係可設置加工裝置1之表面具有至少一加工區11及至少一排料區12，且加工區11係與排料區12鄰接，壓印凸肋10則位於加工區11內，而如第5圖所示。藉此使加工後之導光板2入光面20，其展光區201與擠料區202之短軸C長度和，不大於加工前之入光面20短軸C長度。同樣地，於此所述之短軸C係指平行於入光面20短邊之軸向。透過排料區12相對入光面20所形成之預留空間，即可防止入光面20受壓印凸肋10輾壓同時產生之餘料，再次受到加工裝置1施壓而朝向導光板2之第一表面22或第二表面23方向延伸冷卻，利用此態樣之加工裝置1依循前述加工方法成形之導光板2，請復參閱第7圖所示。

請續參閱第9及10圖，其係為本發明第二實施方式另一實施態樣之步驟流程圖及加工示意圖。於本實施態樣中，揭露當針對複數之導光板2進行加工時，係將導光板2堆疊並使入光面20相互對齊，且設置加工裝置1之表面具有複數加工區11及複數排料區12，加工區11與排料區12為交錯排列設置，且壓印凸肋10位於各加工區11內。詳細言，該方 法之步驟為，提供複數導光板2，且各導光板2係堆疊使各入光面20相互對齊(步驟S201)。接續提供一加工裝置1對各入光面20進行壓輾加工，使各入光面20具有一展光區201與分別鄰接展光區201兩側之一擠料區202，其中，加工裝置1係為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋10，並設置該加工裝置1之表面具有複數加工區11及複數排料區12，加工區11與排料區12為交錯排列設置，壓印凸肋10位於各加工區11內，且各壓印凸肋10之長軸B係平行加工裝置1之中心軸A，使加工裝置1之剖面形成齒輪狀(步驟S202)。藉此，透過區分有多個加工區11與排料區12之加工裝置1，係可實現同時針對多個導光板2進行壓印展光微結構21之製程，除可提升生產速度，亦可使各導光板2之展光微結構21具有極佳良率，避免影響後續使用效能。而加工後之各導光板2態樣，則如第7圖所示。

請復參閱第5~7圖，本發明亦揭示一種利用前述加工裝置製成之導光板2，其包括一入光面20及複數展光微結構21。入光面20供以接收光線，且具有展光區201及分別鄰接於展光區201兩側之擠料區202，展光微結構21成形入光面20之展光區201內，其中，展光區201與擠料區202之短軸C長度和，不大於加工前之入光面20短軸C長度。亦即，當展光微結構21成形後，產生之餘料不會集中冷卻於導光板之第一表面22與第二表面23方向。

詳細言，各擠料區202具有凸出於入光面20之一延伸部2021，延伸部2021係指當入光面20受加工裝置1壓印並形成展光微結構21後，產生之餘料冷卻堆積所形成之結構，並且如第7圖所示，延伸部2021係朝外延伸，呈現凸出於入光面20之態樣。藉此，當導光板2欲以堆疊方 式擺放時，即不會受到延伸部2021影響而無法平整堆疊放置。

同樣地，加工裝置1除了可為前述態樣外，亦可使各壓印凸肋10之深度D介於0.03mm~0.04mm，且任兩相鄰之壓印凸肋10的弧線距離L為0.065~0.075mm，且呈內凹圓弧狀，可參閱第1~2圖所示。而對應其加工形成之導光板2之展光微結構21係呈頂部圓弧，而底部兩側斜直之形狀，並且頂部圓弧半徑R為0.025~0.03mm，底部兩側斜直夾角θ為銳角，並介於52~56度，可參閱第3A~3B圖。其餘細部特徵已於前述，於此即不再加以贅述。

綜上所述，本發明揭露之導光板之加工裝置、加工方法及其導光板成品，係利用加工裝置以壓印方式，使導光板入光面受熱並壓輾形成展光微結構，於後續應用上可透過展光微結構消除LED光源帶來的熱點現象，提升導光板整體出光均勻度。尤針對大尺寸之導光板，透過本發明揭示之加工裝置與加工方法，除可有效提升導光板量產速率，亦可維持導光板品質與良率。加工裝置上設有多個壓印凸肋，以藉其於入光面形成展光微結構，並因應所需之展光微結構態樣而調整。而受前述加工裝置壓印後之導光板入光面即可形成供以配合LED光源使用之展光區，以及供以集中導光板餘料之擠料區。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，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。

Claims (4)

1. 一種導光板之加工裝置，供以針對至少一導光板之一入光面進行壓印製程，其特徵在於：該加工裝置係為圓柱體且表面具有複數壓印凸肋，各該壓印凸肋之長軸係平行該加工裝置之中心軸，且使該加工裝置之剖面形成齒輪狀，該等壓印凸肋係供使該入光面受熱並被壓輾形成複數展光微結構；藉此，加工後之該入光面具有一展光區，且該等展光微結構係位於該展光區內，其中該等壓印凸肋之深度為0.03~0.04mm，任兩相鄰之該等壓印凸肋的弧線距離為0.065~0.075mm，且呈內凹圓弧狀，以使任一該些展光微結構呈頂部圓弧而底部兩側斜直的形狀，頂部圓弧半徑為0.025~0.03mm，底部兩側斜直夾銳角52~56度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板之加工裝置，其中，加工後之該入光面鄰接於該展光區兩側之區域係分別為一擠料區，且該加工裝置之表面具有至少一加工區及至少一排料區，該排料區係與該加工區鄰接設置，該等壓印凸肋係位於該加工區內，以使該展光區與該等擠料區之短軸長度和，不大於加工前之該入光面短軸長度。
3. 一種導光板，係利用如申請專利範圍第2項所述之導光板之加工裝置所製成，包括：一入光面，供以接收光線，且具有一展光區及分別鄰接於該展光區兩側之一擠料區；及複數展光微結構，成形於該入光面之該展光區內，其中，該展光區與該等擠料區之短軸長度和，不大於加工前之該入光面短軸長度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光板，其中，各該擠料區係具有凸出於該入光面之一延伸部。