TWI681224B - 導光板、具有其之照明模組與照明裝置、及導光板的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種導光板，包括一基板、複數個曲面結構以及複數個微結構。基板具有一第一表面和一側面。第一表面實質上為平面並與側面之間具有一交界處。曲面結構形成於交界處。微結構形成於第一表面上。各微結構包括一中間部，且中間部凹陷於第一表面。

Description

導光板、具有其之照明模組與照明裝置、及導光板的製造方法
本發明是有關於一種導光板、具有其之照明模組與照明裝置、及導光板的製造方法，且特別是有關於一種包括曲面結構及微結構的導光板、具有其之照明模組與照明裝置、及導光板的製造方法。
以發光二極體(LED)為光源的照明模組與照明裝置近年來快速地成長，並已大量運用在諸如燈箱、背光源等應用，可視為未來照明的趨勢。基於其產品結構的差異，又可將其區分為直下式與側光式兩種態樣。側光式結構於入光側存在因LED元件排列不連續而導致亮暗不均勻(hot spot)之問題。因此，提出一種可解決上述問題的導光板是本領域業者努力的目標之一。
本發明提供一種導光板可減少入光側亮暗不均(hot spot)之現象，增加出光均勻性。
本發明提供一種包含上述導光板的照明模組，具有良好的出光均勻性。
本發明提供一種包含上述照明模組的照明裝置。
本發明另提供一種製造上述導光板的製造方法。
本發明的導光板包括一基板、複數個曲面結構以及複數個微結構。基板具有一第一表面和一側面，第一表面實質上為平面並與側面之間具有一交界處。此些曲面結構形成於交界處。此些微結構形成於第一表面上，其中各微結構包括一中間部，且中間部凹陷於第一表面。
本發明的照明模組包括上述的導光板及一光源。光源位於導光板之一側。
本發明的照明裝置包括上述的照明模組，其中照明裝置為選自天花板燈箱、招牌燈箱、廣告燈箱及看板燈箱所組成群組中的至少其中之一。
本發明的導光板的製造方法包括以下步驟：提供一基板，基板包括一實質上為平面的第一表面；加熱加壓基板以在第一表面上形成複數個微結構，其中各微結構包括一中間部，且中間部凹陷於第一表面；以及裁切已形成此些微結構的基板，其中經裁切的基板具有一側面，第一表面與側面之間具有一交界處，且部分的此些微結構經裁切以在交界處形成複數個曲面結構。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
以下將配合所附圖式詳述本發明之實施例，應注意的是，圖式並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本發明的特徵，而在說明書及圖式中，同樣或類似的元件將以類似的符號表示。
以下公開許多不同的實施方法或是例子來實行本發明之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的例子以闡述本發明。當然這些僅是例子且不以此限定本發明的範圍。
請參照至第1及第2A圖，第1圖係根據本發明一實施例的導光板100的俯視示意圖，第2A圖係第1圖的導光板100之沿剖線I-I’方向的局部剖視圖。
如第1及第2A圖所示，本實施例的導光板100包括一基板110、複數個曲面結構120及複數個微結構130。基板110為透光的材質，例如是以聚甲基戊烯樹脂(polymethylpentene)；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯（Methyl acrylate）、丙烯酸乙酯（Ethyl acrylate）等單體構成的(甲基)丙烯酸酯聚合物或共聚物、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等透明樹脂或玻璃所形成的基板。在一實施例中，基板110的厚度為0.3~5毫米(mm)，較佳為0.5~3毫米(mm)。基板110具有一第一表面111和至少一側面112，在此實施例中，應當理解基板110的形狀為長方形平板，第一表面111實質上為平面，即平面占第一表面111總面積的至少85%以上，例如是85%~95%為平面。基板110具有四個側面112，各側面112與第一表面111具有一交界處B。在其他實施例中，基板110的形狀可依實際應用為其他的多邊形，本發明並不限制基板110的外形，側面112的數量亦對應基板110的形狀而有所不同。
如第1及第2A圖所示，複數個曲面結構120與複數個微結構130係隨機地分佈於基板110上，其中曲面結構120係形成在基板110的邊緣，微結構130(例如是凹點結構)係形成在基板110的表面並向內凹陷。具體地，曲面結構120係形成在交界處B的位置，微結構130係形成在第一表面111上。曲面結構120與微結構130例如可以由直接壓印、藉由具微結構之輥輪經由熱押轉印、直接射出成型或藉由模具(或具溝槽微結構之模具)使光固化材料成型等加工製程形成。在一實施例中，各個微結構130由俯視的角度觀測例如呈圓形，且包括一外圍部131和一中間部132。其中，外圍部131係凸出於第一表面111並具有凸出於第一表面111的一高度h 1，而中間部132係凹陷於第一表面111並具有凹陷於第一表面111的一深度d 1。由此，微結構130的外圍部131與中間部132係例如構成一火山口結構。在另一實施例中，微結構130僅具有凹陷於第一表面111的中間部132。
在一實施例中，中間部132呈凹陷之圓錐狀並包含一曲面132a與一底部132b。如第2A圖所示，曲面132a上任一點的切線斜率絕對值大於0.7。在另一實施例中，中間部132的曲面132a為具有反曲點的曲面，即曲面132a的剖面以反曲點為中心可切割成2個區段且略呈S狀，於此實施例中，此2個區段的切線斜率並不相同，例如是靠近底部132b的區段之切線斜率絕對值大於靠近外圍部的區段之切線斜率絕對值。底部132b略呈拋物線狀並具有一頂點132b’，頂點132b’即為中間部132凹陷圓錐狀之錐頂。
在一實施例中，外圍部131凸出於第一表面111的高度h 1小於1μm，例如是0.01μm至0.95μm，或0.1μm至0.6μm。
一實施例中，中間部132凹陷於第一表面111的深度d 1係介於 10μm至 50μm之間，例如是10μm至40μm，或15μm至35μm。
繼續參照至第2A圖所示，複數個曲面結構120任意地分布在基板110的四個側面112與第一表面111的交界處B並由第一表面111朝側面112呈「ㄟ狀」之凹陷弧面，即自第一表面處略向上凸起後再朝側面112凹陷。在一實施例中，曲面結構120由微結構130的一部分曲面132a所構成，例如是包含微結構130中的部分之曲面132a與部分之外圍部131，曲面結構120的底端120b與第一表面111之間的一第一垂直距離為d 2，而曲面結構120的頂端120t與第一表面111之間的一第二垂直距離為h 2，其中第一垂直距離d 2的數值小於或等於深度d 1的數值，及/或第二垂直距離h 2的數值小於或等於高度h 1的數值。
在一實施例中，各個微結構的曲面相同，曲面結構120雖由微結構130的一部分之曲面132a所構成，但各個曲面結構120可由微結構130的曲面132a的不同部分，以及由微結構130中不同部分的外圍部131所形成(如第5A圖所示)各個曲面結構120的曲面部分互不相同，具有不同的第一垂直距離d 2及/或第二垂直距離h 2。在另一實施例中，複數個曲面結構120中的二者可具有相同的第一垂直距離d 2及/或第二垂直距離h 2。
在另一實施例中，曲面結構120與微結構130可為不同的結構，曲面結構並非由微結構的一部分所構成。
請參照至第2B圖，其係根據本發明一實施例的導光板100的局部立體圖。如第2B圖所示，多個曲面結構120配置於導光板100的側面112與第一表面111之間的交界處B，於此實施例中，各個曲面結構，如曲面結構120a、曲面結構120b、曲面結構120c分別具有不同的第一垂直距離d 2。
請參照至第3圖，其係根據本發明另一實施例的導光板100的側視示意圖。如第3圖所示，導光板100的基板110可更具有一第二表面113，第二表面113係與第一表面111相對。導光板100可更包括多個透鏡結構140，此些透鏡結構140係形成在第二表面113上。此些透鏡結構140之間的節距P係介於50μm至400μm之間，例如是50μm至380μm，或70μm至350μm。此節距P可定義為各透鏡結構140之相鄰的二底點之間的距離。如第3圖所示，本實施例的透鏡結構140係為半凸圓狀之結構，然本發明並不限制於此。在其他實施例中，透鏡結構140可根據實際應用而設置成稜柱、角柱等適當形狀之凸狀結構。
於一實施例中，導光板100與光源，例如是複數個發光二極體(light emitting diode，LED)，可組成照明模組。於此實施例中，光源係配置於導光板100的一側，例如是側面112，光源發出的光線進入導光板100後經由導光板100的導引而從透鏡結構140側出光，藉以形成面光源。當光源的光線由導光板100側面112進入時，於曲面結構120處會產生多種角度的折射，因此，可減少於入光側由LED排列而造成的亮暗不均(hot spot)之現象，進而增加出光均勻性。於另一實施例中，照明模組可再包含一反射片及一框架。
請參照至第4圖，其係根據本發明另一實施例的照明模組10的示意圖。照明模組10包含導光板100、一光源200、一反射片300及一框架400。框架400係定義一容置空間420，導光板100、光源200及反射片300位於容置空間420內，導光板100置於反射片300的上方，光源200位於導光板100之一側。光源200包括一光源基板220及一發光單元240，發光單元240例如為LED元件或其它種類之發光元件且配置於光源基板220上。雖然第4圖中未繪出，但本領域技術人員應能瞭解光學元件的上方可再增設擴散片、稜鏡增亮片等光學膜片，以進一步提高出光亮度及光均勻性。
於一實施例中，照明模組可應用至例如是天花板燈箱、招牌燈箱、廣告燈箱或看板燈箱等的照明裝置上。
請參照至第5及5A圖，第5圖係根據本發明一實施例的導光板100之製造方法的示意圖，第5A圖係根據本發明其他實施例之不同外形的曲面結構120的示意圖。
如第5圖所示，導光板100的製造方法包括以下步驟。首先，如沿一方向D1提供一基板110，基板110包括第一表面111。接著，加熱加壓基板110以在第一表面111上形成多個任意分布的微結構130。接著，裁切已形成此些微結構130的基板110。藉此，可製造出如第1~2圖所示之導光板100，經裁切的基板110係具有至少一側面112，各側面112與第一表面111之間具有一交界處B，部分位於裁切處的微結構130經裁切而在交界處B形成多個曲面結構120。由於各個微結構130係任意分布，經裁切而形成的多個曲面結構120也因各個微結構130被裁切的位置不同而可具不同之結構。 由此，透過在導光板100中形成多個曲面結構120，可增加導光板100的入光側之光線局部偏折，減少入光側亮暗不均(hot spot)之現象，進而增加出光均勻性。
於一實施例中，導光板100的各微結構130可包括外圍部131和中間部132，外圍部131係凸出於第一表面111，中間部132係凹陷於第一表面111。藉由使微結構130兼具凸出於第一表面111的外圍部131與凹陷於第一表面111的中間部132可增加光線觸及微結構130時的偏折，進而再提升出光均勻性。
在本實施例中，加熱加壓基板110以在第一表面111上形成多個微結構130之步驟係透過輥壓轉寫成型之方式進行。具體地，基板110被輸送至相對的二輥輪21、22進行局部加熱使基板110軟化，並透過輥輪22上的結構22a將微結構130的形狀轉寫於第一表面111上以形成多個微結構130。於一實施例中，二輥輪21、22之間具有介於 50℃至 70℃之間的一溫差，且例如是將輥輪22的溫度設定為高於基板110材料之玻璃轉換溫度(Tg)的5~20℃以上並將輥輪21的溫度設定為低於基板110材料之玻璃轉換溫度(Tg)的30~60℃以下。因此，輥輪22的溫度係大於輥輪21的溫度。
在本實施例中，裁切已形成微結構130的基板110之步驟係透過一裁切器600進行，裁切器600可例如為輪刀、雷射切割裝置、沖壓切割裝置等。
如第5A圖所示，在裁切已形成微結構130的基板110之步驟中，由於微結構130係任意分布，部分的微結構130受裁切的位置可能不同，使得製造出的導光板100係具有不同外形的曲面結構120。
在其他實施例中，加熱加壓基板110以在第一表面111上形成多個微結構130之步驟亦可透過例如是射出成型或壓模轉寫成型等方式進行，本發明並不以此為限制。
請參照至第6圖，其係根據本發明另一實施例的導光板100之製造方法的示意圖。
如第6圖所示，導光板100的製造方法可更包括以下步驟。進一步地，在加熱加壓基板110以在第一表面111上形成此些微結構130之步驟之前進行熱輥壓轉寫成型，以在基板110的第二表面113上形成多個透鏡結構140，其中第二表面113係與第一表面111相對。並且，在形成透鏡結構140後，待基板110冷卻/固化再進行微結構130成型之製造流程，可製造出如第3圖所示之具有曲面結構120、微結構130及透鏡結構140的導光板100。
在本實施例中，係透過熱輥壓轉寫成型之方式在基板110的第二表面113上形成多個透鏡結構140。具體地，可先形成基板110，以單一種類的樹脂形成一單層體或以二種不同種類的樹脂共同形成一積層體，然後在特定的溫度下以三輥輪31、32及33將透鏡結構140轉寫於單層體或積層體的一表面，即，此單層體或積層體透過輥輪32將透鏡結構140的形狀轉寫於第二表面113上以形成多個透鏡結構140。接著，再依第4圖所示的製造方法將微結構130形成於第一表面111上，於此不再贅述。
在其他實施例中，亦可透過例如是射出成型或壓模轉寫成型等方式在第二表面113上形成多個透鏡結構140，本發明並不以此為限制。
綜上所述，本發明提出一種導光板，導光板包括一基板、多個曲面結構以及多個微結構。基板具有一第一表面和一側面，第一表面與側面之間具有一交界處。曲面結構形成於交界處。微結構形成於第一表面上，各微結構包括一中間部，且中間部凹陷於第一表面。藉此，透過導光板中形成多個曲面結構以及多個微結構之設置，可增加導光板的入光側之光線局部偏折，減少入光側亮暗不均(hot spot)之現象，進而增加出光均勻性。此外，本發明的導光板更可在其基板的第二表面上形成多個透鏡結構。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧照明模組 100‧‧‧導光板 110‧‧‧基板 111‧‧‧第一表面 112‧‧‧側面 113‧‧‧第二表面 120‧‧‧曲面結構 120t‧‧‧頂端 120b‧‧‧底端 130‧‧‧微結構 131‧‧‧外圍部 132‧‧‧中間部 140‧‧‧透鏡結構 200‧‧‧光源 220‧‧‧光源基板 240‧‧‧發光單元 300‧‧‧反光片 400‧‧‧框架 420‧‧‧容置空間 600‧‧‧裁切器 21、22、31、32、33‧‧‧輥輪 h1‧‧‧高度 h2‧‧‧第二垂直距離 d1‧‧‧深度 d2‧‧‧第一垂直距離 B‧‧‧交界處 I-I’‧‧‧剖線 D1‧‧‧方向 P‧‧‧節距
第1圖繪示根據本發明一實施例的導光板的俯視示意圖。 第2A圖繪示第1圖的導光板之沿剖線I-I’之方向的局部剖視圖。 第2B圖繪示第1圖的導光板的局部立體圖。 第3圖繪示根據本發明另一實施例的導光板的側視示意圖。 第4圖繪示根據本發明一實施例的照明模組的示意圖。 第5圖繪示根據本發明一實施例的導光板之製造方法的示意圖。 第5A圖繪示根據本發明其他實施例之不同外形的曲面結構的示意圖 第6圖繪示根據本發明另一實施例的導光板之製造方法的示意圖。
100‧‧‧導光板
110‧‧‧基板
120‧‧‧曲面結構
130‧‧‧微結構
I-I’‧‧‧剖線

Claims (12)

  1. 一種導光板，包括： 一基板，具有一第一表面和一側面，該第一表面實質上為平面並與該側面之間具有一交界處； 複數個曲面結構，形成於該交界處；以及 複數個微結構，形成於該第一表面上，各該微結構包括一中間部，且該中間部凹陷於該第一表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中各該微結構更包含： 一外圍部，凸出於該第一表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之導光板，其中該外圍部凸出於該第一表面的高度小於1μm。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之導光板，其中該曲面結構的頂端凸出於該第一表面的一第二垂直距離小於或等於該外圍部凸出於該第一表面的一高度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該中間部凹陷於該第一表面的深度介於10μm至50μm之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該曲面結構的底端與該第一表面之間的一第一垂直距離小於或等於該中間部凹陷於該第一表面的一深度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該基板具有與該第一表面相對的一第二表面，且該導光板更包括： 複數個透鏡結構，形成於該第二表面上。
  8. 一種照明模組，包括： 一如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之導光板；以及 一光源，位於該導光板之一側。
  9. 一種照明裝置，包括： 一如申請專利範圍第8項所述之照明模組； 其中，該照明裝置為選自天花板燈箱、招牌燈箱、廣告燈箱及看板燈箱所組成群組中的至少其中之一。
  10. 一種導光板的製造方法，包括： 提供一基板，該基板包括一第一表面； 加熱加壓該基板以在該第一表面上形成複數個微結構；以及 裁切已形成該些微結構的該基板； 其中，各該微結構包括一中間部，該中間部凹陷於該第一表面，經裁切的該基板具有一側面，該第一表面與該側面之間具有一交界處，且部分的該些微結構經裁切而在該交界處形成複數個曲面結構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中在加熱和加壓該基板以在該第一表面上形成該些微結構之步驟之前，該製造方法更包括： 加熱加壓該基板以在該基板的一第二表面上形成複數個透鏡結構，其中該第二表面係與該第一表面相對。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其中加熱加壓該基板以在該第一表面上形成該些微結構之步驟係透過相對的二輥輪進行局部加熱加壓，且該二輥輪之間具有介於50℃至70℃之間的一溫差。
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