TWI668476B

TWI668476B - 導光板、導光模組及展光微結構加工裝置

Info

Publication number: TWI668476B
Application number: TW107141937A
Authority: TW
Inventors: 李文妤; 陳萬暉
Original assignee: 茂林光電科技股份有限公司
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-08-11
Also published as: TW202020490A

Abstract

本發明提供一種導光板、導光模組及展光微結構加工裝置，導光板之厚度為0.2～0.6mm，供以鋪設於一顯示屏前。導光板具一入光面及複數展光微結構，展光微結構為接續排列且透過熱壓加工成形於入光面，且為外凸狀並呈頂部具一第一彎弧段，底部兩側分別具一第一斜直段之形狀；各個展光微結構之凸出長度為20～40μm，任二相鄰之第一斜直段夾角為25～35度，任二相鄰之第一彎弧段間距為60～70μm，藉以解決應用時產生之出光亮暗不均現象。導光模組包含前述導光板與對應入光面設置之燈條，展光微結構加工裝置用以製造前述導光板以加熱壓印形成展光微結構。

Description

導光板、導光模組及展光微結構加工裝置

本發明係與導光元件領域相關，尤其是一種導光板、導光模組及展光微結構加工裝置。

導光板憑藉其優異之光線導引效能，目前已被大量地運用於顯示與照明領域中。導光板係可將接收到的光線，導引形成均勻的面狀出光，是以對於大多不具備自體發光效能之顯示裝置而言，實為相當重要、不可或缺之組成元件。

以應用於顯示裝置為例，導光板係可分為設置於顯示面板底側之背光板或是設置於顯示面板頂側之前光板，雖皆為提供光線予顯示面板，但導光板之開發重點仍會隨著相對顯示面板設置位置的差異而有所不同。例如設置於顯示面板前側之前光板，其基本要求即為厚度需薄，以防止遮蔽顯示面板所顯示之畫面。

隨著技術發展，基於發光二極體(LED)於各方面的優越效能，現今的導光板已幾乎選擇與LED相互搭配以組成導光模組。惟實際應用上，因LED之出光角度限制，導光板於鄰近入光側之區域，會產生亮暗不均之現象，使導光板無法提供足夠均勻之出光效果，一般係稱前述亮暗不均之情況為熱點現象。

為解決熱點現象，使導光板具備足夠之出光均勻度，業界中係採於導光板入光面設置用以改變光線相對導光板入光展角之微結構，以消除暗區。習知施作方式係為在供以射出導光板之模具上，加工欲成形於入光面之微結構，再經由射出成型製程使導光板成形後即可於入光面具備該些微結構，或是於導光板成形以後再透過刀具切削而在入光面形成微結構。然，射出成型無法用以製造低厚度之導光板，而刀具切削則是容易在加工面產生碎屑粉末之附著現象，而影響導光板之生產良率。

有鑑於此，本發明人係構思並於此提出一種導光板、導光模組及展光微結構加工裝置，以解決設置在顯示面板前側之薄型導光板，於應用時產生之熱點現象以及製造上的不易。

本發明之一目的，旨在提供一種導光板、導光模組及展光微結構加工裝置，其係可有效改善舖設在顯示屏前側之導光板與模組之整體出光均勻度，並大幅提升導光板之加工良率。

為達上述目的，本發明於一實施方式中提出一種導光板，厚度為0.2～0.6mm，用以鋪設於一顯示屏前，包含：一入光面；及複數展光微結構，為接續排列且係透過熱壓加工成形於該入光面，各該展光微結構為外凸狀結構，且呈頂部具一第一彎弧段，底部兩側分別具一第一斜直段之形狀；其中各該展光微結構之凸出長度介於20～40μm，底部任二相鄰之該等第一斜直段夾角介於25～35度，且任二相鄰之該等第一彎弧段間距介於60～70μm。藉此，透過前述特定形狀與尺規之展光微結構，導光板係可有效地解決鄰近入光面區域之亮暗不均現象，提升導光板之出光效能與均勻度。

基於前述實施方式，於再一實施方式中係揭露各該展光微結構之該第一彎弧段之曲率半徑介於25～35μm，以使導光板具備更佳之入光展角調節效果。

本發明於一實施方式中係提出一種導光板模組，用以鋪設於一顯示屏前，包含一如前各實施方式所述之導光板；及一燈條，對應該入光面設置，該燈條係具有複數LED，且該等LED係間隔設置。藉此，透過具備展光微結構之導光板，即可有效地調整各LED入射至導光板之展角，消除亮暗不均之熱點現象，提升導光模組之應用效能。

基於前述實施方式，於再一實施方式中，本發明係揭示該導光板由該入光面側朝向另一側定義有一過渡區，且該過渡區之長度為A，任二相鄰之該LED之間距為B，，藉此係可讓導光模組兼具低產品成本與良好的出光效能。

進一步地，於次一實施方式中，該導光板分別與該入光面垂直鄰接且為相對設置之二側面，於鄰近該入光面之區域係為粗糙度介於0.05～0.7μm之粗糙面，以防止部分光線反彈回入光處所導致之亮暗不均問題。

此外，亦可使該導光板與該入光面相對設置之一遠光面，係為粗糙度介於0.05～0.3μm之粗糙面，以避免產生亮紋，進而使得導光板之出光更為均勻。

本發明亦於一實施方式中提出一種展光微結構加工裝置，用以製造如前實施方式所述之導光板，其特徵在於：該展光微結構加工裝置為一圓柱體，且外表面具有接續排列之複數轉寫部，該等轉寫部之長軸係與該展光微結構加工裝置之中心軸平行，其中該等轉寫部係為內凹結構，且呈底部具一第二彎弧段，頂部兩側分別具一第二斜直段之形狀，各該轉寫部之該第二斜直段之長度係大於7μm，且任二相鄰接之該等第二斜直段之夾角介於25～35度，藉此以於該入光面加熱壓印形成該等展光微結構。藉此，係可透過加熱壓印方式於導光板快速形成該些展光微結構，並有效解決現今製程加工上之缺失。

進一步地，為確保展光微結構加工裝置之結構剛性與壓印成效，於一實施方式中係揭示複數轉寫部之硬度係介於1450～1550kg/mm ²。

此外，較佳者，於再一實施方式中則揭露該複數轉寫部係選用鎢鋼或鎳合金製成，以具備較佳之剛性。

綜上所述，本發明揭示用以鋪設於顯示屏前側之導光板及導光模組，係利用具備特殊形狀與尺寸之展光微結構，有效地解決於導光板所產生亮暗不均之熱點現象，且一併提出之展光微結構加工裝置係可解決過往針對薄型導光板入光面之加工缺失，有效地維持入光面上展光微結構之結構精準度，大幅提升產出之產品良率。

如前述，為解決導光板之熱點現象，以及在特定用途與尺規下所遭遇的製造不易問題，本發明人係提出一種導光板、導光模組及展光微結構加工裝置，希冀提供更符合市場所需且具備極佳品質之光學產品，以下即針對本發明之內容予以說明。

請參閱第1及2圖，其係為本發明較佳實施方式之導光板立體示意圖及導光板上視圖。本發明於此係揭示一種導光板1，其厚度係為0.2～0.6mm，並用以鋪設於一顯示屏前，導光板1包含一入光面10及複數展光微結構11。入光面10為導光板1供以接收光線之表面，而展光微結構11為接續排列且透過熱壓加工成形於入光面10，各展光微結構11係為外凸狀結構，且呈頂部具一第一彎弧段111，底部兩側分別具一第一斜直段112之形狀。於此所述之頂部與底部係用以表示第一彎弧段111與第一斜直段112之相對關係，更具體地說，即為各展光微結構11係為第一彎弧段111之兩端分別連接一個第一斜直段112之形狀。其中，各展光微結構11之凸出長度D介於20～40μm，底部任二相鄰之第一斜直段112夾角α介於25～35度，且任二相鄰之第一彎弧段111之間距P介於60～70μm。藉此，導光板1於應用時，即可透過上述尺規限制內之該些展光微結構11，有效地改變光線入射展角，防止於導光板1鄰近入光面10之區域產生亮暗不均的熱點現象。除了前述入光面10及成形於入光面10之展光微結構11外，導光板1與入光面10垂直鄰接之一表面則為出光面，以使進入導光板1內之光線受到導引而自該處形成出光，並於出光面係可設置供以取光之微小網點，以調整出光效果，惟此已為相關領域中之現有技術，於此即不再贅述。

較佳者，為確保光線展角之導引功效，於本實施方式中，各展光微結構之第一彎弧段111，其曲率半徑R係介於25～35μm，且於本實施方式中係以曲率半徑R約為30μm為例。此外，於本實施方式中，係以展光微結構之凸出長度D為30μm、第一斜直段112夾角α為30度、相鄰之第一彎弧段111之間距P為62μm為例。

特別一提的是，本實施方式之導光板1係屬於極薄型板體，因此其入光面10之面積也相對極小，而為可讓入射光線有效地被利用，是以本發明所提及之導光板1，除了具備特殊形狀與特定尺規之展光微結構11外，亦須使整個入光面10係佈滿該些展光微結構11。換言之，在薄型導光板之限制下，其係須盡量使整個入光面10皆可接收光線，以達最佳之光線利用效能。此外，光線具備相當敏感之特性，些微的尺寸或形狀差異，皆會對光學導引效果造成極大之影響，是以，在光學產品領域中，尺規並非一個可輕易思及之技術特徵，皆須透過多重實驗及驗證，始能得到符合多方考量與預期光學呈現之結果。

前述導光板1搭配光源應用即可形成供以鋪設於顯示屏前側之一導光模組2，請參閱第3及4圖，其係為本發明較佳實施方式之導光模組立體示意圖及導光模組平面示意圖，並請一併復搭配參閱第2圖。前述用以鋪設於顯示屏前側之導光模組2，係包含一如前述之導光板1以及一燈條20。導光板1亦具備入光面10及成形於入光面10之展光微結構11，展光微結構11分別呈頂部具第一彎弧段111，底部兩側分別具第一斜直段112之形狀，且各展光微結構11之凸出長度D介於20～40μm，底部任二相鄰之第一斜直段112夾角α介於25～35度，且任二相鄰之第一彎弧段111間距P介於60～70μm。燈條20係對應入光面10設置，且燈條20具有複數LED21，該些LED21係呈間隔設置。藉此，導光模組2於應用時，係可阻卻亮暗不均之熱點現象發生，有效地提升導光效能，提供顯示屏均勻且具高光學品味之出光。而導光板1之細部技術特徵，除展光微結構11之凸出長度D、第一斜直段112夾角α及第一彎弧段111間距P外，亦可進一步使各展光微結構11的第一彎弧段111之曲率半徑R係介於25～35μm，以具備更佳之入射光線展角調整效能。

較佳者，導光板1由入光面10側朝向另一側係定義有一過渡區12，且過渡區12之長度為A，任二相鄰之LED21間距為B，。於此所述之過渡區12，係指由入光面10邊側朝遠光側所定義之一個區域，鑒於光學調整需求，過渡區12內一般係保持鏡面狀態而不會加以設置網點，並於搭配顯示屏組設時，過渡區12亦可作為外框體固定之處，而避免影響使用者觀看區域。而LED21之設置間距B則視整體光學設計、需求以及LED21本身之規格而定，然而，考量設置成本與出光呈現等因素，於此係進一步限制之大小，使其落於可兼顧出光效能與成本之範圍內，以防止該比值過大時，雖可更為有效地解決亮暗不均問題，但卻相對提升了產品成本，或是該比值過小而使導光板1之出光產生亮暗紋路現象，影響整體出光效能，而前述之比值之一更佳範圍可為0.5～0.9。

此外，導光板1分別與入光面10垂直鄰接且為相對設置之二側面13，於鄰近入光面10之區域係為粗糙度介於0.05～0.7μm之粗糙面，藉此阻卻部分LED之光線自入光面10進入導光板1時，因入射角度直射至前述二側面13時，反彈回入光面10處之光線，而使得整體出光更為平順均勻。而其表面粗糙度限制於前述範圍，係可避免粗糙度過高反造成光線之散射或漫射等現象，或是粗糙度過低而失去光線調節效能。另一方面，除了使前述二側面13鄰近入光面10位置為粗糙面外，亦可使導光板1上與入光面10相對設置之一遠光面14，為粗糙度介於0.05～0.3μm之粗糙面，以避免產生亮紋，進而使得導光板1之出光更為均勻。

請參閱第5及6圖，其係為本發明較佳實施方式展光微結構加工裝置之立體示意圖及展光微結構加工裝置之平面示意圖，並請一併復搭配參閱第1及2圖。本發明亦提出一種展光微結構加工裝置3，用以製造如前述之導光板，展光微結構加工裝置3之特徵在於其為一圓柱體，且外表面具有接續排列之複數轉寫部30，各轉寫部30之長軸L ₁與展光微結構加工裝置3之中心軸L ₂平行，其中各轉寫部30係為內凹結構，且呈底部具一第二彎弧段301，頂部兩側分別具一第二斜直段302之形狀。其中，各轉寫部30之第二斜直段302長度S係大於7μm，且任二相鄰接之第二斜直段302夾角β介於25～35度，藉此以於入光面10加熱壓印形成展光微結構11。於此所述之底部與頂部係用以表達第二彎弧段301與第二斜直段302之相對關係，更具體地說，各轉寫部30係為第二彎弧段301兩端分別連接一個第二斜直段302之形狀。透過前述之展光微結構加工裝置3，以加熱壓印方式於薄型導光板加工，使入光面10形成複數個具有第一彎折段111與第一斜直段112之展光微結構11，係可具備較佳之產品良率，避免展光微結構11崩裂而不符預期。其中，展光微結構加工裝置3相對導光板1之轉寫率係介於60～100%左右，因此展光微結構加工裝置3之轉寫部30，原則上僅需依循前述尺規與形狀，即可於導光板1入光面10加熱壓印形成該些展光微結構11。同時，藉由前述之尺規與轉寫率設定，係可有效排除因壓印在入光面10上造成擠料而浪費可接收光線區域之問題。

較佳者，該些轉寫部30之硬度係介於1450～1550kg/mm ²，除可使轉寫部30整體具備足夠結構剛性外，更可防止第二斜直段302之鄰接處產生崩裂，增進展光微結構加工裝置3之使用壽命與壓印精準度，於本實施方式中係以該些轉寫部30之硬度為1500 kg/mm ²為例。另一方面，該些轉寫部30之材料係可選用鎢鋼或鎳合金所製成，以具備較佳之加工良率以及抵抗環境因素之能力。此外，若所欲製備之導光板1，其上展光微結構11之第一彎折段111曲率半徑R介於25～35μm時，為提升加工精準度，亦可使展光微結構加工裝置3之第二彎折段301曲率半徑隨之設定為25～35μm。

綜上所述，本發明揭示用以鋪設於顯示屏前側之導光板及導光模組，係利用具備特殊形狀與尺寸之展光微結構，有效地解決於導光板所產生亮暗不均之熱點現象，且一併提出之展光微結構加工裝置係可解決過往針對薄型導光板入光面之加工缺失，有效地維持入光面上展光微結構之結構精準度，大幅提升產出之產品良率。特別一提的是，在現有的導光板領域中，於入光面設置微結構，確實已為相當普遍之通用技術，也為各相關廠商與業者所知悉之方案。但也因此，如何更進一步地針對在如此成熟技術下仍存有的缺失予以改良及重新設計，著實難上加難。故反向言之，能夠在現今的既有技術中，找尋到突破點，並提出新的結構設計與尺規限制，而更精進整體光學效能提升產品品質之技術內容，更是需要受到應有之保護與鼓勵，即使看起來只是些許的改變，但皆是發明人努力在成熟技術下逐步思索與設計之成果，因此若簡單地認定本發明可為既有技術所輕易思及，恐為抹煞發明人心血之論。

1‧‧‧導光板

10‧‧‧入光面

11‧‧‧展光微結構

111‧‧‧第一彎弧段

112‧‧‧第一斜直段

12‧‧‧過渡區

13‧‧‧側面

14‧‧‧遠光面

2‧‧‧導光模組

20‧‧‧燈條

21‧‧‧LED

3‧‧‧展光微結構加工裝置

30‧‧‧轉寫部

301‧‧‧第二彎弧段

302‧‧‧第二斜直段

D‧‧‧展光微結構之凸出長度

α‧‧‧相鄰之第一斜直段夾角

P‧‧‧相鄰之第一彎弧段間距

R‧‧‧第一彎弧段之曲率半徑

L₁‧‧‧轉寫部之長軸

L₂‧‧‧展光微結構加工裝置之中心軸

β‧‧‧相鄰接之第二斜直段夾角

S‧‧‧第二斜直段長度

第1圖，為本發明較佳實施方式之導光板立體示意圖。第2圖，為本發明較佳實施方式之導光板上視圖。第3圖，為本發明較佳實施方式之導光模組立體示意圖。第4圖，為本發明較佳實施方式之導光模組平面示意圖。第5圖，為本發明較佳實施方式之展光微結構加工裝置立體示意圖。第6圖，為本發明較佳實施方式之展光微結構加工裝置平面示意圖。

Claims

一種導光板，厚度為0.2～0.6mm，用以鋪設於一顯示屏前，包含：一入光面；及複數展光微結構，為接續排列且係透過熱壓加工成形於該入光面，各該展光微結構為外凸狀結構，且呈頂部具一第一彎弧段，底部兩側分別具一第一斜直段之形狀；其中各該展光微結構之凸出長度介於20～40μm，底部任二相鄰之該等第一斜直段夾角介於25～35度，且任二相鄰之該等第一彎弧段間距介於60～70μm。
如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中，各該展光微結構之該第一彎弧段之曲率半徑介於25～35μm。
一種導光模組，用以鋪設於一顯示屏前，包含：一如申請專利範圍第1至2項其中任一項所述之導光板；及一燈條，對應該入光面設置，該燈條係具有複數LED，且該等LED係間隔設置。
如申請專利範圍第3項所述之導光模組，其中，該導光板由該入光面側朝向另一側定義有一過渡區，且該過渡區之長度為A，任二相鄰之該LED之間距為B，
。
如申請專利範圍第3項所述之導光模組，其中，該導光板分別與該入光面垂直鄰接且為相對設置之二側面，於鄰近該入光面之區域係為粗糙度介於0.05～0.7μm之粗糙面。
如申請專利範圍第3項所述之導光模組，其中，該導光板與該入光面相對設置之一遠光面，係為粗糙度介於0.05～0.3μm之粗糙面。
一種展光微結構加工裝置，用以製造如申請專利範圍第1至2項其中任一項所述之導光板，其特徵在於：該展光微結構加工裝置為一圓柱體，且外表面具有接續排列之複數轉寫部，該等轉寫部之長軸係與該展光微結構加工裝置之中心軸平行，其中該等轉寫部係為內凹結構，且呈底部具一第二彎弧段，頂部兩側分別具一第二斜直段之形狀，各該轉寫部之該第二斜直段之長度係大於7μm，且任二相鄰接之該等第二斜直段之夾角介於25～35度，藉此以於該入光面加熱壓印形成該等展光微結構。
如申請專利範圍第7項所述之展光微結構加工裝置，其中，該複數轉寫部之硬度係介於1450～1550kg/mm ²。
如申請專利範圍第7項所述之展光微結構加工裝置，其中，該複數轉寫部係選用鎢鋼或鎳合金製成。