CN109375310A

CN109375310A - 导光板、导光模块及展光微结构加工装置

Info

Publication number: CN109375310A
Application number: CN201811494804.6A
Authority: CN
Inventors: 李文妤; 陈万晖
Original assignee: Solid State Opto Ltd
Current assignee: Solid State Opto Ltd
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-02-22

Abstract

本发明提供一种导光板、导光模块及展光微结构加工装置，导光板的厚度为0.2～0.6mm，用于铺设于一显示屏前。导光板具一入光面及复数个展光微结构，展光微结构为接续排列且透过热压加工成形于入光面，且为外凸状并呈顶部具有一第一弯弧段，底部两侧分别具一第一斜直段的形状；各个展光微结构的凸出长度为20～40μm，任二相邻的第一斜直段夹角为25～35度，任二相邻的第一弯弧段间距为60～70μm，由此解决应用时产生的出光亮暗不均现象。导光模块包含前述导光板与对应入光面设置之灯条，展光微结构加工装置用于制造前述导光板以加热压印形成展光微结构。

Description

导光板、导光模块及展光微结构加工装置

技术领域

本发明涉及导光组件领域，尤其涉及一种导光板、导光模块及展光微结构加工装置。

背景技术

导光板凭借其优异的光线导引效能，目前已被大量地运用于显示与照明领域中。导光板可将接收到的光线，导引形成均匀的面状出光，因此对于大多不具备自体发光效能的显示设备而言，实为相当重要、不可或缺的组成组件。

以应用于显示设备为例，导光板可分为设置于显示面板底侧的背光板或是设置于显示面板顶侧的前光板，虽皆为提供光线给显示面板，但导光板的开发重点仍会随着相对显示面板设置位置的差异而有所不同。例如设置于显示面板前侧的前光板，其基本要求即为厚度需薄，以防止遮蔽显示面板所显示的画面。

随着技术发展，基于发光二极管(LED)于各方面的优越效能，现今的导光板已几乎选择与LED相互搭配以组成导光模块。只是实际应用上，因LED的出光角度限制，导光板于邻近入光侧的区域，会产生亮暗不均的现象，使导光板无法提供足够均匀的出光效果，一般称前述亮暗不均的情况为热点现象。

为解决热点现象，使导光板具备足够的出光均匀度，业界中采于导光板入光面设置用以改变光线相对导光板入光展角的微结构，以消除暗区。习知施作方式为在供以射出导光板的模具上，加工欲成形于入光面的微结构，再经由射出成型制程使导光板成形后即可于入光面具备该些微结构，或是于导光板成形以后再透过刀具切削而在入光面形成微结构。然而，射出成型无法用以制造低厚度的导光板，而刀具切削则是容易在加工面产生碎屑粉末的附着现象，而影响导光板的生产良率。

有鉴于此，本发明人构思并于此提出一种导光板、导光模块及展光微结构加工装置，以解决设置在显示面板前侧的薄型导光板，于应用时产生的热点现象以及制造上的不易。

发明内容

本发明目的在于提供一种导光板、导光模块及展光微结构加工装置，其可有效改善铺设在显示屏前侧的导光板与模块的整体出光均匀度，并大幅提升导光板的加工良率。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

为达上述目的，本发明于一实施方式中提出一种导光板，厚度为0.2～0.6mm，用于铺设于一显示屏前，包含：一入光面；及复数个展光微结构，为接续排列且透过热压加工成形于该入光面，各该展光微结构为外凸状结构，且呈顶部具有一第一弯弧段，底部两侧分别具一第一斜直段的形状；其中各该展光微结构的凸出长度介于20～40μm，底部任二相邻的该些第一斜直段夹角介于25～35度，且任二相邻的该些第一弯弧段间距介于60～70μm。由此，透过前述特定形状与尺寸的展光微结构，导光板可有效地解决邻近入光面区域的亮暗不均现象，提升导光板的出光效能与均匀度。

基于前述实施方式，于另一实施方式中揭露各该展光微结构的该第一弯弧段的曲率半径介于25～35μm，以使导光板具备更佳的入光展角调节效果。

本发明于一实施方式中提出一种导光板模块，用以铺设于一显示屏前，包含一如前各实施方式所述的导光板；及一灯条，对应该入光面设置，该灯条具有复数个LED，且该些LED间隔设置。由此，透过具备展光微结构的导光板，即可有效地调整各LED入射至导光板的展角，消除亮暗不均的热点现象，提升导光模块的应用效能。

基于前述实施方式，于另一实施方式中，本发明揭示该导光板由该入光面侧朝向另一侧定义有一过渡区，且该过渡区的长度为A，任二相邻的该LED的间距为B，A/B＝0.4～1，由此，可让导光模块兼具低产品成本与良好的出光效能。

进一步地，于接着一实施方式中，该导光板分别与该入光面垂直邻接且为相对设置的二侧面，于邻近该入光面的区域为粗糙度介于0.05～0.7μm的粗糙面，以防止部分光线反弹回入光处所导致的亮暗不均问题。

此外，还可使该导光板与该入光面相对设置的一远光面，为粗糙度介于0.05～0.3μm的粗糙面，以避免产生亮纹，进而使得导光板的出光更为均匀。

本发明还于一实施方式中提出一种展光微结构加工装置，用以制造如前实施方式所述的导光板，其特征在于：该展光微结构加工装置为一圆柱体，且外表面具有接续排列的复数个转写部，该些转写部的长轴与该展光微结构加工装置的中心轴平行，其中该些转写部为内凹结构，且呈底部具有一第二弯弧段，顶部两侧分别具有一第二斜直段的形状，各该转写部的该第二斜直段的长度大于7μm，且任二相邻接的该些第二斜直段的夹角介于25～35度，由此以于该入光面加热压印形成该些展光微结构。由此，可透过加热压印方式于导光板快速形成该些展光微结构，并有效解决现今制程加工上的缺失。

进一步地，为确保展光微结构加工装置的结构刚性与压印成效，于一实施方式中揭示复数个转写部的硬度介于1450～1550kg/mm²。

此外，较佳地，于另一实施方式中则揭露该复数个转写部选用钨钢或镍合金制成，以具备较佳的刚性。

综上所述，本发明揭示了用于铺设于显示屏前侧的导光板及导光模块，利用具备特殊形状与尺寸的展光微结构，有效地解决于导光板所产生亮暗不均的热点现象，且一并提出的展光微结构加工装置可解决过往针对薄型导光板入光面的加工缺失，有效地维持入光面上展光微结构的结构精准度，大幅提升产出的产品良率。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的导光板立体示意图。

图2为本发明较佳实施方式的导光板上视图。

图3为本发明较佳实施方式的导光模块立体示意图。

图4为本发明较佳实施方式的导光模块平面示意图。

图5为本发明较佳实施方式的展光微结构加工装置立体示意图。

图6为本发明较佳实施方式的展光微结构加工装置平面示意图。

附图标记说明

1 导光板

10 入光面

11 展光微结构

111 第一弯弧段

112 第一斜直段

12 过渡区

13 侧面

14 远光面

2 导光模块

20 灯条

21 LED

3 展光微结构加工装置

30 转写部

301 第二弯弧段

302 第二斜直段

D 展光微结构之凸出长度

α 相邻的第一斜直段夹角

P 相邻的第一弯弧段间距

R 第一弯弧段的曲率半径

L₁ 转写部的长轴

L₂ 展光微结构加工装置的中心轴

β 相邻接之第二斜直段夹角

S 第二斜直段长度

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如前述，为解决导光板的热点现象，以及在特定用途与尺寸下所遭遇的制造不易问题，本发明人提出一种导光板、导光模块及展光微结构加工装置，希冀提供更符合市场所需且具备极佳质量的光学产品，以下即针对本发明的内容予以说明。

请参见图1和图2，其为本发明较佳实施方式的导光板立体示意图及导光板上视图。本发明在此揭示一种导光板1，其厚度为0.2～0.6mm，并用于铺设于一显示屏前，导光板1包含一入光面10及复数个展光微结构11。入光面10为导光板1供以接收光线的表面，而展光微结构11为接续排列且透过热压加工成形于入光面10，各展光微结构11为外凸状结构，且呈顶部具有一第一弯弧段111，底部两侧分别具有一第一斜直段112的形状。于此所述的顶部与底部用于表示第一弯弧段111与第一斜直段112的相对关系，更具体地说，即为各展光微结构11为第一弯弧段111的两端分别连接一个第一斜直段112的形状。其中，各展光微结构11的凸出长度D介于20～40μm，底部任二相邻的第一斜直段112夹角α介于25～35度，且任二相邻的第一弯弧段111的间距P介于60～70μm；受限于图2中尺寸大小，所示的夹角α以相邻两展光微结构11的相邻第一斜直段112的锐角夹角表示，按照几何原理，其即等于单一展光微结构11的两侧第一斜直段112的锐角夹角。由此，导光板1于应用时，即可透过上述尺寸限制内的该些展光微结构11，有效地改变光线入射展角，防止于导光板1邻近入光面10的区域产生亮暗不均的热点现象。除了前述入光面10及成形于入光面10的展光微结构11外，导光板1与入光面10垂直邻接的一表面则为出光面，以使进入导光板1内的光线受到导引而自该处形成出光，并于出光面可设置供以取光的微小网点，以调整出光效果，只是这已经为相关领域中的现有技术，在此就不再赘述。

较佳地，为确保光线展角的导引功效，于本实施方式中，各展光微结构的第一弯弧段111，其曲率半径R介于25～35μm，且于本实施方式中以曲率半径R约为30μm为例。此外，于本实施方式中，以展光微结构的凸出长度D为30μm、第一斜直段112夹角α为30度、相邻的第一弯弧段111的间距P为62μm为例。

特别一提的是，本实施方式的导光板1属于极薄型板体，因此其入光面10的面积也相对极小，而为可让入射光线有效地被利用，是以本发明所提及的导光板1，除了具备特殊形状与特定尺寸的展光微结构11外，也必须使整个入光面10布满该些展光微结构11。换句话说，在薄型导光板的限制下，其必须尽量使整个入光面10皆可接收光线，以达最佳的光线利用效能。此外，光线具备相当敏感的特性，稍微的尺寸或形状差异，都会对光学导引效果造成极大的影响，因此，在光学产品领域中，尺寸并非一个可轻易想到的技术特点，均必须通过多重实验及验证，才能得到符合多方考虑与预期光学呈现的结果。

前述导光板1搭配光源应用即可形成用于铺设于显示屏前侧的一导光模块2，请参见图3和图4，其为本发明较佳实施方式的导光模块立体示意图及导光模块平面示意图，并请一并结合搭配参见图2。前述用于铺设于显示屏前侧的导光模块2，包含一如前述的导光板1以及一灯条20。导光板1亦具备入光面10及成形于入光面10的展光微结构11，展光微结构11分别呈顶部具有第一弯弧段111，底部两侧分别具有第一斜直段112的形状，且各展光微结构11的凸出长度D介于20～40μm，底部任二相邻的第一斜直段112夹角α介于25～35度，且任二相邻的第一弯弧段111间距P介于60～70μm。灯条20对应入光面10设置，且灯条20具有复数个LED21，该些LED21呈间隔设置。由此，导光模块2于应用时，可阻却亮暗不均的热点现象发生，有效地提升导光效能，提供显示屏均匀且具有高光学性能的出光。而导光板1的细部技术特征，除展光微结构11的凸出长度D、第一斜直段112夹角α及第一弯弧段111间距P外，也可进一步使各展光微结构11的第一弯弧段111的曲率半径R介于25～35μm，以具备更佳的入射光线展角调整效能。

较佳地，导光板1由入光面10侧朝向另一侧定义有一过渡区12，且过渡区12的长度为A，任二相邻的LED21间距为B，A/B＝0.4～1。于此所述的过渡区12，指由入光面10边侧朝远光侧所定义的一个区域，鉴于光学调整需求，过渡区12内一般保持镜面状态而不会加以设置网点，并于搭配显示屏组设时，过渡区12也可作为外框体固定之处，而避免影响用户观看区域。而LED21的设置间距B则视整体光学设计、需求以及LED21本身的规格而定，然而，考虑设置成本与出光呈现等因素，于此进一步限制A/B的大小，使其落于可兼顾出光效能与成本的范围内，以防止该比值过大时，虽可更为有效地解决亮暗不均问题，但却相对提升了产品成本，或是该比值过小而使导光板1的出光产生亮暗纹路现象，影响整体出光效能，而前述的比值的一更佳范围可为0.5～0.9。

此外，导光板1分别与入光面10垂直邻接且为相对设置的二侧面13，于邻近入光面10的区域为粗糙度介于0.05～0.7μm的粗糙面，由此阻却部分LED的光线自入光面10进入导光板1时，因入射角度直射至前述二侧面13时，反弹回入光面10处的光线，而使得整体出光更为平顺均匀。而其表面粗糙度限制于前述范围，可避免粗糙度过高反造成光线的散射或漫射等现象，或是粗糙度过低而失去光线调节效能。另一方面，除了使前述二侧面13邻近入光面10位置为粗糙面外，也可使导光板1上与入光面10相对设置的一远光面14，为粗糙度介于0.05～0.3μm的粗糙面，以避免产生亮纹，进而使得导光板1的出光更为均匀。

请参见图5和图6，其为本发明较佳实施方式展光微结构加工装置的立体示意图及展光微结构加工装置的平面示意图，并请一并结合搭配参见图1和图2。本发明还提出一种展光微结构加工装置3，用于制造如前述的导光板，展光微结构加工装置3的特点在于其为一圆柱体，且外表面具有接续排列的复数个转写部30，各转写部30的长轴L1与展光微结构加工装置3的中心轴L2平行，其中各转写部30为内凹结构，且呈底部具有一第二弯弧段301，顶部两侧分别具有一第二斜直段302的形状。其中，各转写部30的第二斜直段302长度S大于7μm，且任二相邻接的第二斜直段302夹角β介于25～35度，由此以于入光面10加热压印形成展光微结构11。于此所述的底部与顶部用于表达第二弯弧段301与第二斜直段302的相对关，更具体地说，各转写部30为第二弯弧段301两端分别连接一个第二斜直段302的形状。透过前述的展光微结构加工装置3，以加热压印方式于薄型导光板加工，使入光面10形成复数个具有第一弯折段111与第一斜直段112的展光微结构11，可具备较佳的产品良率，避免展光微结构11崩裂而不符预期。其中，展光微结构加工装置3相对导光板1的转写率介于60～100％左右，因此展光微结构加工装置3的转写部30，原则上仅需依循前述尺寸与形状，即可于导光板1入光面10加热压印形成该些展光微结构11。同时，凭借前述的尺寸与转写率设定，可有效排除因压印在入光面10上造成挤料而浪费可接收光线区域的问题。

较佳地，该些转写部30的硬度介于1450～1550kg/mm²，除可使转写部30整体具备足够结构刚性外，更可防止第二斜直段302的邻接处产生崩裂，增进展光微结构加工装置3的使用寿命与压印精准度，于本实施方式中以该些转写部30的硬度为1500kg/mm²为例。另一方面，该些转写部30的材料可选用钨钢或镍合金所制成，以具备较佳的加工良率以及抵抗环境因素的能力。此外，若所欲制备的导光板1，其上展光微结构11的第一弯折段111曲率半径R介于25～35μm时，为提升加工精准度，也可使展光微结构加工装置3的第二弯折段301曲率半径随之设定为25～35μm。

综上所述，本发明揭示用于铺设于显示屏前侧的导光板及导光模块，利用具备特殊形状与尺寸的展光微结构，有效地解决于导光板所产生亮暗不均的热点现象，且一并提出的展光微结构加工装置可解决过往针对薄型导光板入光面的加工缺失，有效地维持入光面上展光微结构的结构精准度，大幅提升产出的产品良率。特别一提的是，在现有的导光板领域中，于入光面设置微结构，确实已为相当普遍的通用技术，也为各相关厂商与业者所知悉的方案。但也因此，如何更进一步地针对在如此成熟技术下仍存有的缺失予以改良及重新设计，着实难上加难。因此反过来说，能够在现今的既有技术中，找寻到突破点，并提出新的结构设计与尺寸限制，而更精进整体光学效能提升产品质量的技术内容，是发明人努力在成熟技术下逐步思索与设计的成果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种导光板，其特征在于，厚度为0.2～0.6mm，用于铺设于一显示屏前，包含：

一入光面；及

复数个展光微结构，为接续排列且是透过热压加工成形于该入光面，各该展光微结构为外凸状结构，且呈顶部具有一第一弯弧段，底部两侧分别具有一第一斜直段的形状；

其中各该展光微结构的凸出长度介于20～40μm，底部任二相邻的该些第一斜直段夹角介于25～35度，且任二相邻的该些第一弯弧段间距介于60～70μm。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，各该展光微结构的该第一弯弧段的曲率半径介于25～35μm。

3.一种导光模块，其特征在于，用于铺设于一显示屏前，包含：

一如权利要求1至2中任一所述的导光板；及

一灯条，对应该入光面设置，该灯条具有复数个LED，且该些LED间隔设置。

4.如权利要求3所述的导光模块，其特征在于，该导光板由该入光面侧朝向另一侧定义有一过渡区，且该过渡区的长度为A，任二相邻的该LED的间距为B，A/B＝0.4～1。

5.如权利要求3所述的导光模块，其特征在于，该导光板分别与该入光面垂直邻接且为相对设置的二侧面，于邻近该入光面的区域为粗糙度介于0.05～0.7μm的粗糙面。

6.如权利要求3所述的导光模块，其特征在于，该导光板与该入光面相对设置的一远光面，为粗糙度介于0.05～0.3μm的粗糙面。

7.一种展光微结构加工装置，用于制造如权利要求1至2中任一所述的导光板，其特征在于：

该展光微结构加工装置为一圆柱体，且外表面具有接续排列的复数个转写部，该些转写部的长轴与该展光微结构加工装置的中心轴平行，其中，该些转写部为内凹结构，且呈底部具一第二弯弧段，顶部两侧分别具有一第二斜直段的形状，各该转写部的该第二斜直段的长度大于7μm，且任二相邻接的该些第二斜直段的夹角介于25～35度，由此用于该入光面加热压印形成该些展光微结构。

8.如权利要求7所述的展光微结构加工装置，其特征在于，该复数个转写部的硬度介于1450～1550kg/mm²。

9.如权利要求7所述的展光微结构加工装置，其特征在于，该复数个转写部选用钨钢或镍合金制成。