TWI695195B

TWI695195B - 具混合網點之前光板

Info

Publication number: TWI695195B
Application number: TW108127736A
Authority: TW
Inventors: 李文妤
Original assignee: 茂林光電科技股份有限公司
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2020-06-01
Also published as: TW202107130A

Abstract

本發明提供一種具混合網點之前光板，包含入光面、出光面、下表面、準直網點及取光網點。入光面與出光面及下表面垂直鄰接，下表面或出光面以其與入光面鄰接邊緣為起點，朝相對方向定義有部分相互重疊而形成網點交界區之第一佈點區及第二佈點區。準直網點佈設於第一佈點區。取光網點佈設於第二佈點區且其剖面中對應其環壁面線段與中軸線所夾設之角度，大於準直網點之剖面中對應其環壁面線段與中軸線所夾設之角度。網點交界區之準直網點及取光網點兩者呈相互交錯滲透佈設。藉此於前光板近光側調整大角度出光位置，消除使用者目視時之熱點瑕疵。

Description

具混合網點之前光板

本發明係與導光元件領域相關，尤其是一種具混合網點之前光板。

導光板基於其優異的光學調整性能，現今係被大量地運用至顯示領域中，以作為供光源之用。導光板一般係配合點光源如LED進行使用，當點光源之光線進入導光板後，受到導光板的導引，即可形成面狀出光，以供無法自體發光之顯示面板得以顯示畫面。導光板依據搭配應用之顯示面板與使用方式，主要可分為前光板與背光板兩種，前光板係為設置在顯示面板前方而可供使用者直接觀看到的導光元件，背光板則是設置在顯示面板後方的導光元件。

前光板與背光板雖皆為導光之板材，但基於截然不同的安裝方式與應用，兩者之開發方向係大相逕庭。以背光板來說，於出光設計上的首要需求係為提供均勻且具備足夠輝度之出光呈現，因此現行的方式多半係透過調整網點之尺寸、形狀或佈設狀態來達到前述目的，並由於背光板係設置於顯示面板背面而被遮蔽，因此在網點的佈設上無需考量肉眼看到的狀態為何。

前光板的出光需求與背光板相仿，但因其係設置於顯示面板前側，因此為使用者可直接目視到的元件，因此背光板之技術手段並無法完整地適用於前光板領域中。據此，遂出現利用各種方式來調整前光板出光均勻度與輝度之技術內容，例如中華民國專利證書號第I507747號文獻，即揭露透過在導光板上設置功能材料層，使導光板本身、供以黏固功能材料層之黏著層及功能材料層彼此之間具備不同的折射率而達到調整出光表現之目的；或如中華民國專利證書號第I514602號文獻，即為透過在前光板出光面增設兩片透明基板的方式來達到調整出光表現之目的；或如中華民國專利證書號第I518435號文獻，則是透過在前光模組中增設複數不同折射率之光線收斂膜來提升電泳顯示器之整體亮度；或如中華民國專利證書號第I518564號文獻，其係為在導光板一側增設披覆層，另側增設複數柱狀結構之方式，來提升向下導光之導光率；或如中華民國專利證書號第I580942號文獻，其係為本案申請人於日前所提出之技術內容，其係為針對裸視板，也就是前視板進行測試之治具與方法，以利於確認前光板之網點設計，是否可達到所需之整體出光均勻度與輝度等出光表現；而中華民國專利證書號第I588551號文獻，亦為本案申請人日前提出關於前光板之技術，其係揭露在前光板定義出具有一定長度的設計區，並透過單一種類之網點，在各個與入光側具有相異距離之設計區內，以調整佈設密度之方式，以使前光板整體形成均勻出光。

上述各種前光板領域之既有先前技術，大多是利用增設其它結構如膜材、板材、柱狀結構等方式，來調整前光板或模組之出光表現。或如本案申請人先前所提出之專利申請，透過設計單一種網點結構於不同區域內的密度來調整出光表現，或是在前光板設計完畢後再利用治具來檢驗前光板之取光能力設計是否符合所需，以生產與製造較佳的前光板產品，但該些方式除了在開發生產上相當不便且困難之外，也具有大幅增加產品成本與厚度等問題。

有鑑於此，本發明人係基於相關行業之豐富經驗，經由不斷地構思與實驗，遂而提出一種具混合網點之前光板，以解決現有前光板相關產品之缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種具混合網點之前光板，其係透過設置二種不同結構之網點，而可縮短近入光側光線之反射距離，使近入光側區域之出光更為均勻且符合所需，同時使整體出光均勻度得以提升，並可消除於使用者直視時因二種網點而致使的視覺不良變化。

為達上述目的，本發明於一實施方式中揭示一種具混合網點之前光板，供以覆設於一電泳顯示面板上，包含：一入光面，以供接收光線；一出光面，與該入光面垂直鄰接設置，以供光線射出；一下表面，與該出光面相對設置且與該入光面垂直鄰接，且該下表面以與該入光面鄰接之邊緣為起點，朝相對該入光面之方向定義有一第一佈點區及一第二佈點區，該第一佈點區及該第二佈點區係呈部分相互重疊而形成一網點交界區；複數準直網點，佈設於該第一佈點區內，該等準直網點之佈設密度係朝相對該入光面之方向漸增；及複數取光網點，佈設於該第二佈點區內，該等取光網點之佈設密度係朝該入光面之反方向漸增，且該等取光網點之剖面中對應其環壁面之線段與該等取光網點中軸線所夾設之角度，係大於該等準直網點剖面中對應其環壁面之線段與該等準直網點中軸線所夾設之角度；其中，該網點交界區內係同時設有該等準直網點及該等取光網點，且該等準直網點及該等取光網點係呈互相交錯滲透之佈設狀態。藉此，係可提供均勻之出光效果，同時又消除使用者直視時因不同網點造成之不良視覺影響，提供更為優異之光學產品。

本發明於另一實施方式中亦揭示一種具混合網點之前光板，供以覆設於一電泳顯示面板上，包含：一入光面，以供接收光線；一出光面，與該入光面垂直鄰接設置，以供光線射出，且該出光面以與該入光面鄰接之邊緣為起點，朝相對該入光面之方向定義有一第一佈點區及一第二佈點區，該第一佈點區及該第二佈點區係呈部分相互重疊而形成一網點交界區；一下表面，與該出光面相對設置且與該入光面垂直鄰接；複數準直網點，佈設於該第一佈點區內，該等準直網點之佈設密度係朝該入光面之反方向漸增；及複數取光網點，佈設於該第二佈點區內，該等取光網點之佈設密度係朝相對該入光面之方向漸增，且該等取光網點之剖面中對應其環壁面之線段與該等取光網點中軸線所夾設之角度，係大於該等準直網點剖面中對應其環壁面之線段與該等準直網點中軸線所夾設之角度；其中，該網點交界區內係同時設有該等準直網點及該等取光網點，且該等準直網點及該等取光網點係呈互相交錯滲透之佈設狀態。於此實施方式中，係揭示準直網點與取光網點係佈設於出光面，亦可具備極佳之出光均勻度，以及消除使用者直視時的不良視覺影響。

基於前述二實施方式，於一實施方式中則揭示，該等準直網點於該網點交界區內之佈設係呈鋸齒狀分布，該等取光網點於該網點交界區內之佈設係呈與該等準直網點相對之鋸齒狀分布，以具備更好的網點混合效能。

此外，於再一實施方式中，該等取光網點之剖面中對應其環壁面之線段與該等取光網點中軸線所夾設之角度，係介於70~80度，以使光線得以透過取光網點之調整而形成較為均勻之出光狀態。

而為提升鄰近入光側之光線調整效能，以縮短其反射距離降低暗區面積，一實施方式中係揭示該等準直網點之剖面中對應其環壁面之線段與該等準直網點中軸線所夾設之角度，係介於40~60度。

接續，次一實施方式中係揭露該等準直網點係為透過雷射轟擊形成之凹陷結構，除可使準直網點具備粗糙表面而利於調整光線路徑，亦可提升整體加工速度與網點形狀之加工精準度。

綜上所述，本發明所揭示之具混合網點之前光板，係透過佈設二種不同的網點結構，而可有效地改善近入光側出光狀態及整體出光均勻度，同時藉由特殊的佈設方式消除前光板被使用者直視時，二種網點分佈界線所帶來的不良視覺呈現。進一步地，透過準直網點與取光網點之結構限制條件，係可讓光線調整功效更為提升，並為利於生成具粗糙表面之準直網點以及考量製程速度與準確性，則可進一步選擇以雷射轟擊形成準直網點之方式。此外，為降低準直網點與取光網點之佈設交界線之明顯程度，係可使網點交界區內之準直網點與取光網點呈相對之鋸齒狀分布。

1:前光板

10:入光面

11:第一佈點區

12:出光面

13:第二佈點區

14:下表面

15:網點交界區

16:準直網點

18:取光網點

2:電泳顯示面板

3:LED燈條

θ₁:取光網點之剖面中對應其環壁面之線段與取光網點中軸線所夾設之角度

θ₂:準直網點之剖面中對應其環壁面之線段與準直網點中軸線所夾設之角度

第1圖，為本發明一實施方式之前光板結構示意圖。

第2圖，為本發明一實施方式前光板搭載電泳顯示面板之剖面示意圖。

第3圖，為本發明一實施方式另一實施狀態之前光板結構示意圖。

第4圖，為本發明一實施方式再一實施狀態之前光板結構示意圖。

第5圖，為本發明一實施方式再一實施狀態前光板搭載電泳顯示面板之前光板剖面示意圖。

前光板不同於背光板之應用，為供使用者直接觀看，前光板上不會在設置如擴散片或稜鏡片等板材來遮蔽瑕疵，因此設計上必須注意更多使用者直視下的可能會產生的瑕疵細節。舉例來說，背光板在臨接入光側之近光位置，特別是在LED正前方，除非為了破壞光型，另有考量而導入肉眼可見的大結構，否則原則上不會設計網點來破壞全反射，造成出光。更有甚者，此處在相關美國專利中被建議為平滑的類鏡面表面。但是，為了處理前光板上貼合諸如觸控板、保護蓋等不同折射係數的透光層後，光線集體位移(shift)的問題，本案發明人在中華民國專利證書號第I588551號文獻中，即提出必須設計一定密度之網點於前光板臨接入光側之近光位置。

因此為了提升前光板之出光均勻度，避免部分區域產生過亮或過暗之不均表現，本發明人基於前光板設計之經驗，理解到在前光板領域中，於前光板上設置單一網點型態之方式已不敷使用，尤其在鄰近入光側區域往往會產生暗帶。在本發明人經由不斷之實驗遂而構思出透過在前光板上設置二種不同的網點結構，來調整前光板各區域之出光呈現，使前光板整體可具備極佳之出光均勻度。且因前光板係設置在顯示面板前方，而可供使用者直接觀看，因此在設計上，以網點佈設作為主要的出光調整技術手段的話，必須考量使用者直視下是否會看到前光板上的網點結構或是因網點之佈設狀態而影響觀看使用，故本發明在使用二種網點的情況下，亦利用特殊的佈設方式，消除使用者直視下可能觀看到的不良視覺效果。以下係針對本發明之技術特徵，進行詳細的說明。

請參閱第1及2圖，其係為本發明一實施方式之前光板結構示意圖及前光板搭載電泳顯示面板之剖面示意圖。本發明係揭露一種具混合網點之前光板1，供以覆設於一電泳顯示面板2上，包含一入光面10、一出光面12、一下表面14、複數準直網點16及複數取光網點18。其中，前光板1於實際應用上，為利與電泳顯示面板2組設，一般會在入光面10側設置邊框結構，而為邊框遮蔽之部分出光面12區域則形成過渡區，其中過渡區係指受到邊框遮蔽而非為使用者觀看畫面之區域，惟此已為該領域中之既有技術，故於此不再贅述。入光面10係供以接收光線，例如來自LED之光線。出光面12與入光面10垂直鄰接設置，以供光線射出。下表面14與出光面12相對設置，且與入光面10垂直鄰接。下表面14係以與入光面10鄰接之邊緣為起點，朝相對入光面10之方向定義有一第一佈點區11及一第二佈點區13，第一佈點區11及第二佈點區13係呈部分相互重疊而形成一網點交界區15。其中圖中所示之虛線係用以表示第二佈點區13之起點界線，中心線係用以表示第一佈點區11之終點界線。

準直網點16佈設於第一佈點區11內，該些準直網點16之佈設密度係朝入光面10之反方向漸增，且於一實施狀態下準直網點16係可具有粗糙表面，該些準直網點16並可為凹陷結構。取光網點18佈設於第二佈點區13內，該些取光網點18並可為凹陷結構，且取光網點18之剖面中對應其環壁面之線段與取光網點18中軸線所夾設之角度θ₁，係大於準直網點16剖面中對應其環壁面之線段與準直網點16中軸線所夾設之角度θ₂，使取光網點18相較於準直網點16呈現為較平緩的結構狀態，可參閱第2圖所示。其中，網點交界區15內係同時設有準直網點16及取光網點18，且準直網點16及取光網點18係呈相互交錯滲透之佈設狀態。

據此，透過在前光板1設置二種不同結構形狀之網點，係可有效改善前光板1近入光側處的出光效果以及提升整體均勻度。由入光面10進入前光板1之光線，受到準直網點16之導引，係可有效縮短光線的反射距離，亦即縮短光程，使其於更為鄰近入光面10之區域形成出光，以消除近入光側區域可能產生的暗帶現象，且在縮短光程後，係可使搭配應用之邊框長度得以減縮，讓前光板10供使用者觀看之作用區域增大。而後方的取光網點18，則可讓光線受取光網點18調整而於出光面12形成均勻出光，同時取光網點18之分布密度係可呈朝相對入光面10之側增加，以利使距離光源較遠之區域亦具有相同亮度與均勻度的出光表現。針對設置二種不同網點結構後，所造成的直視視覺影響，則透過使為於網點交界區15內之準直網點16與取光網點18呈相互交錯滲透之佈設狀態予以解決，此處所指的相互交錯滲透佈設，係指在網點交界區15內之準直網點16，會朝相對入光面10之方向以緩慢降低佈設比例之方式設置，在網點交界區15內的取光網點18，會朝向相對入光面10之方向緩慢增加佈設比例之方式設置，進而使準直網點16與取光網點18在網點交界區15內，會相互地交錯設置，形成準直網點16滲透於取光網點18間，取光網點18滲透於準直網點16間的設置狀態，讓前光板1於應用時，使用者不會因為直視而看到明顯的網點佈設界線以及二種網點所帶來的不良視覺呈現。其中，雖網點交界區15內之準直網點16會朝相對入光面10之方向以緩慢降低佈設比例之方式設置，但準直網點16於該處的佈設密度仍會較高於鄰近入光面10之區域，並且網點交界區15中的整體佈設密度亦會大於鄰近入光面10之區域。此外，使準直網點16具有粗糙表面，則可利用粗糙表面截面角度種類較多的特性，讓光線得以發散進而霧化準直網點16與取光網點18交界區域的分界線，以於觀看上更為一致均勻。其中，前述之第一佈點區11、第二佈點區13及網點交界區15之大小，係可依據前光板1後續應用之環境條件與搭配的其餘元件尺規等因素予以變化調整，以利於提供最佳之出光效果，本發明之重點乃在於利用二種不同的網點來調整近入光側存有之不佳出光呈現，同時有效解決前光板1佈設二種網點下所帶來的直視視覺不良影響。需注意的是，圖中所示於網點交界區15內的準直網點16及取光網點18佈設狀態，以及網點結構造型係僅供示意說明之用，以利於理解本發明之技術特徵，非代表實際之佈點狀況與結構，本發明之佈點狀態並不侷限於此。

前述之前光板1於後續應用上，係可搭配LED燈條3而形成前光模組結構，前光板1並組設在電泳顯示面板2前方，如第2圖所示。LED燈條3之光線由入光面10進入前光板1後，部分光線即因應準直網點16而於近入光側以較短光程形成出光，部分光線則是因應取光網點18作用而使出光面12整體形成均勻之出光表現。並前光板1與電泳顯示面板2可透過光學膠以相互組合固定，在前光板1之出光面12上亦可再疊置光學元件或是設置如觸控膜或是保護蓋等(圖中未示)，增進對於前光板1之保護效能。惟上述僅為本發明之前光板1的一種應用方式，非用以限定所述前光板1之用途。

如第2圖所示，為利使光線因應取光網點18結構而形成均勻的出光光線，於此係以取光網點18之剖面中對應其環壁面之線段與取光網點18中軸線所夾設之角度θ₁，介於70~80度為例。於前述角度範圍內之取光網點18結構，係可相對光線形成較佳的導引出光功效，並使前光板1於後續應用時保持較佳的畫面對比度。另一方面，為使近入光側區域之出光可受準直網點16導引而具有較佳的呈現，對於準直網點16之結構亦可有所設計，例如可使準直網點16之剖面中對應其環壁面之線段與準直網點16中軸線所夾設之角度θ₂，介於40~60度。於前述角度範圍中，準直網點16可使光線之反射距離縮短，而可於較鄰近入光面10的出光面12區域內形成出光，消除前光板1於入光側的暗帶區域，使得前光板1的整體出光更為均勻柔順。

此外，準直網點16係可為透過雷射轟擊成形之凹陷結構，以利具備符合導光需求的粗糙表面，且據此可具備更佳之製程效率以及結構精準度，避免因準直網點16之結構落差而造成光線導引效果不佳，甚或造成截然不同之出光狀態。透過雷射轟擊成形之準直網點16，其優點在於可使準直網點16截面所涵蓋的角度種類較多，因而可提升光線發散效能，讓準直網點16在縮短光線反射距離同時，亦可有效地霧化前光板1上二種網點之界線。反之若以撞點機或刀具加工模具再射出成型前光板，則準直網點16表面較為平滑，光線反射後的指向性較強。

更進一步言，請一併搭配參閱第3圖，其係為本發明一實施方式另一實施狀態之前光板結構示意圖。為了讓網點交界區15所呈現的網點分佈狀態更為均勻，同時讓光線不致在該處形成局部過亮或過暗之出光狀態，係可使準直網點16於網點交界區15內之佈設係呈鋸齒狀分佈，取光網點18於網點交界區15內之佈設呈與準直網點16相對之鋸齒狀分布。據此，當光線進入前光板1內部後，於網點交界區15內的出光係可更為柔順均勻，且不會讓使用者看到明顯的網點設置界線。

請續以搭配參閱第4及5圖，其係為本發明一實施方式再一實施狀態之前光板結構示意圖及前光板搭載電泳顯示面板之剖面示意圖，並請復搭配參閱第1及3圖。除了如前各段落所述，前光板1之下表面14定義有第一佈點區11、第二佈點區13及網點交界區15，並於下表面11上佈設有準直網點16及取光網點18外，本發明之前光板1，其第一佈點區11、第二佈點區13及網點交界區15亦可定義於出光面12，而使準直網點16及取光網點18成形於出光面12上，以下即續以說明本發明再一實施狀態之結構特徵。於此實施狀態中，前光板1亦具有入光面10、出光面12、下表面14、準直網點16及取光網點18。入光面10與出光面12及下表面14亦呈垂直鄰接，且出光面12與下表面14為相對設置。其中出光面12係以與入光面10鄰接之邊緣為起點，朝相對入光面10之方向定義有第一佈點區11及第二佈點區13，第一佈點區11及第二佈點區13係呈部分相互重疊而形成網點交界區15。準直網點16則佈設於第一佈點區11內，亦即設置於出光面12上，且其佈設密度朝入光面10之反方向漸增，準直網點16並可具有粗糙表面。取光網點18佈設於第二佈點區13內而成形在出光面12上，取光網點18之剖面中對應其環壁面之線段與取光網點18中軸線所夾設之角度θ₁，係大於準直網點16剖面中對應其環壁面之線段與準直網點16中軸線所夾設之角度θ₂，如第5圖所示。其中網點交界區15內係同時設有準直網點16及取光網點18，且準直網點16及取光網點18係呈互相交錯滲透之佈設狀態，如第4圖所示。並於此重述，圖中所示於網點交界區15內的準直網點16及取光網點18佈設狀態，僅供示意說明之用，以利於理解本發明之技術特徵，非代表實際之佈點狀況，本發明之佈點狀態並不侷限於此。其中圖中所示之虛線係用以表示第二佈點區13之起點界線，中心線係用以表示第一佈點區11之終點界線。

同於前述，本發明係透過在前光板1設置二種不同網點之網點混合運用手段，達到提升整體出光均勻度且消除使用者直視下因為二種網點所造成的視覺不良呈現。由入光面10進入前光板1之光線，受到準直網點16之導引，係可有效縮短光線的反射距離，使其於更為鄰近入光面10之區域形成出光，進而消除暗帶。而光線續以前行接觸取光網點18，則可讓光線受取光網點18調整而於出光面12形成均勻出光。針對設置二種不同網點結構後，所造成的直視視覺影響，則透過使準直網點16與取光網點18呈相互交錯滲透之佈設狀態予以解決。此外，使準直網點16具有粗糙表面，則可利用粗糙表面截面角度種類較多的特性，讓光線得以發散進而霧化準直網點16與取光網點18交界區域的分界線，以於觀看上更為一致均勻。其餘細部技術特徵，則請參閱前述段落內容，於此即不再贅述。

如第5圖所示，於本實施狀態中，亦可使取光網點18之剖面中對應其環壁面之線段與取光網點18中軸線所夾設之角度θ₁，係介於70~80度，以獲得較佳之光線出光效果；準直網點16之剖面中對應其環壁面之線段與準直網點16中軸線所夾設之角度θ₂，係介於40~60度，以提升對於近入光側的光線調整效能，使整體出光均勻度得以提升。而在應用上，前光板1係覆設於電泳顯示面板2上，並可透過光學膠使兩者相互黏合，而對應前光板1入光面10處則可對應設置LED燈條3。其餘細部技術特徵，則請參閱前述段落內容，於此即不再贅述。

此外，為利於讓準直網點16具備粗糙表面，可使準直網點16為透過雷射轟擊成形之凹陷結構，且透過雷射轟擊方式可提升整體製程速率與結構精準度。其餘細部技術特徵，則請參閱前述段落內容，於此即不再贅述。

再復參閱第2圖所示，當準直網點16及取光網點18成形於出光面12時，亦可使準直網點16於網點交界區15內之佈設係呈鋸齒狀分布，取光網點18於網點交界區15內之佈設係呈與準直網點16相對之鋸齒狀分布，據此以消除準直網點16與取光網點18交錯佈設區域對於使用者在觀看上的影響，讓二種網點的分界線更趨霧化。前述之佈設狀態可參閱第2圖所示，雖第2圖示意之準直網點16與取光網點18乃成形於下表面14上，但當準直網點16與取光網點18呈鋸齒狀分布之狀態仍可參照第2圖所示內容。並於此重述，圖中所示於網點交界區15內的準直網點16及取光網點18佈設狀態，僅供示意說明之用，以利於理解本發明之技術特徵，非代表實際之佈點狀況，本發明之佈點狀態並不侷限於此。

綜上所述，本發明所揭示之具混合網點之前光板，係透過佈設二種不同的網點結構，而可有效地改善近入光側出光狀態及整體出光均勻度，同時藉由特殊的佈設方式消除前光板被使用者直視時，二種網點分佈界線所帶來的不良視覺呈現。特別重述的是，本發明乃是屬於前光板領域，其與背光板之設計動機、考量要件係大相逕庭，背光板雖亦具備均勻出光與出光輝度上的要求，但因背光板係設置在面板背側，因此部分的觀看瑕疵係可由面板與其他元件予以遮蔽，前光板則是設置在面板前側，而為使用者於操作及觀看上的第一線元件，因此只要些微的結構瑕疵就可能導致使用者看到極為明顯的亮點或亮線，是以使用於背光板之調光技術手段，並無法適用在前光板上，因而不可將二種不同領域之光學元件技術混為一談。據此可以知悉，前光板在設計上所面臨之種種難處。故能夠在如此嚴苛的限制條件下，設計出符合出光需求同時又不會相對使用者產生明顯視覺瑕疵之前光板，更需獲得應有的保護與鼓勵，以利於提供更優異的光學產品。