正光广告牌装置的制作方法

专利名称：正光广告牌装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种正光广告牌装置，尤其是涉及一种应用于日常生活小型区域 之广告印刷物或LCD液晶面板照明的正光广告牌装置。
背景技术：
常见背光式照明模式以压克力广告灯箱为典范，以多数日光灯管设置于灯箱内， 以雾化压克力片等半透光材料作为灯箱之侧板，达到透出一均勻面光源效果，做为透明广 告图案或文字之背光源，此类背光灯箱光线均勻，温和，与环境兼容性高，主要缺陷是，光线 透过雾化压克力片及广告图纸达到广告背光目的比例低，一般日光灯管式背光照明，其光 利用效率仅约10%，属高耗能、含汞毒之广告产品。箱式照明的外观缺乏变化，地点、尺寸不 易灵活摆设安装，不方便维护内部线路，内部灯源、反射罩设置所占体积大，不易符合轻、薄 目标，室内广告设置会遮蔽原配光分布。强风季节时，户外广告牌箱体掉落伤人事件时有发 生。在室内的高级广告牌，要求美观，避免杂光，节能，无毒又达到广告吸引目光的效 果，导光板式的广告照明方式逐渐受重视。现有光导光板之广告应用列举如下例一，将计 算机中绘出的图案、文字经彩色透明贴纸切割后，如3M公司的「卡点西德」贴纸，贴在导光 板上形成背光或正光广告照明效果，属传统灯箱式广告制作技艺与导光板结合的产品。优 点是美观，不占空间，可具备LED的特性，缺点是仅有简单图案广告效果，大面积的照度不 均勻，一般应用在室内指向性标示。例二，将整块导光板以CNC数值控制机雕刻文字或图像 线条的V槽，优点是图案的V槽对正光的散射效果突出，但不同方向的切槽其折、反射光亦 有不同的方向性，不适何各种角度观赏，且杂散光直射眼睛的比例偏高，对细腻的图案或色 泽的表达有其限制，一般用于简单的指示功能。例三，利用透明胶水将广告图纸紧贴在导光 板上，以达到整张印刷广告的正光广告牌效果，但对宽度达A 4以上的广告印刷纸，即出现 外围亮，中间暗的不均勻光分布，布胶时，一个气泡就产生一个突兀的亮点，其广告照效果 明显衰减；再者，导光板上易留残胶，对后续广告图纸更换极不方便。例四，近来韩国三星电 子(Samsung)推出超薄型42”、50”等大尺寸LED背光的IXD TV，其超薄型背光模块设计以 LED光源自端面侧向注入导光板，导光板的一侧设置复数个散射点，条之组合分布，并经过 另一侧散射出均勻的面光源，是为穿透式LCD面板的背光源。此一超薄型电视推出后得到 市场的惊艳与消费者认同，但大尺寸LCD背光源模块是高精密、高单价的产品，不易应用在 大众化广告广告牌市场。要达到高均勻性的面光源特性，其制作程序是要相当的光学专业 与复杂的计算机程序模拟来设计导光板表面特征，如光源、散射点、V槽之分布等参数特性。 往返于设计与制作间之修正工程，往往要数个月的努力。整体来说，背光型态的照明其光利 用效率低，约10 20%，大尺寸面光源的均勻性难控制，成本高，尺寸、形状不能满足广告 照明活泼的特性。
实用新型内容本实用新型之目的在于提供一种光利用效率高，能耗低，占用空间小，适用范围广 的正光广告牌装置。本实用新型之目的通过以下技术方案予以实现其包括一导光板、一广告牌，所述 导光板的至少一端面配置有发光源，所述导光板通过透明凸点与广告牌表面无间隙接触连 结，导光板内全反射之光线经由透明凸点导向至广告牌的正面，所述透明凸点之位置为导 光板内光线之泄出口。所述发光源可为LED发光二极管、激光二极管或CCFL冷阴极管。所述LED发光二极管可为传统白光LED发光二极管或为由三原色的红光、绿光、蓝 光三种LED发光二极管构成的同时或顺序发光的LED发光二极管组，该LED发光二极管组 分别发出的红光、绿光、蓝光输出一定比例的亮度或采快速轮流分时(time sharing)的方 式输出，投入导光板内部，该色光在进入眼睛经过视觉的效应才形成白色光照明的发光源。所述透明凸点可采用网点印刷、喷涂、压花、转印、紫外线固化胶或模具成型制作 而成。所述透明凸点既可制作在导光板上，也可制作在广告牌上。所述透明凸点之分布、点间距、高度视美工所要展现效果确定，无特定限制。一般，透 明凸点之网点间距离可介于0. Imm至IOmm之间，透明凸点之高度可介于50μπι至Imm之间。所述广告牌可为网点印刷品、数字电子印刷品、电子纸广告牌或LCD液晶广告牌。本实用新型采用透明凸点以无间隙方式连接导光板及广告牌，如紧迫在光路径上 无因空气隙所产生的反射、折射等杂散光，因而画面的可视性、对比性更好。由于所述透明凸点可采用网印、喷涂、数字印刷等方式制作在广告牌或导光板表 面，使其位置能精准对应广告牌的内容，如文字线条等。其中以透明凸点网印在广告印刷 品之一体成形方式最易达成位置精度，亦可不受后续广告牌与导光板之连结所影响，故方 便实施例之说明，但不限于此。因透明凸点系微观之照明，观赏者所见画面由多数微小彩 色亮点所构成，其大小、高度、点距直接影响画面所呈现的舒适感。因所述透明凸点与导光 板及广告牌表面需无间隙接触连结，连结之前，透明凸点之高度应至少有50 μ m经过连结 时所发生之形变，如压合、或胶合后，仍能保持其局部导光之功能。按观赏者位处10公尺 远，则合适观赏广告牌之点距应约在IOmm之内，同理，1公尺远的观赏广告牌之点距应约 在Imm之内。现行透明上光油墨如UV光固油墨或环氧树脂之输出技术网点间距至少可达 100dpi (dot per inch)约0. 25mm，故实施例中配合油墨上光技术可以涵盖近距离，如25cm 处室内广告牌的观赏目的。未来对电子式高精度、更高分辨率广告牌正光照明之需求，当以 电子广告牌本身制造之工艺来产生凸点，使凸点产生之点光源精确对准广告牌内每一个像 素的开口位置，而且尽量接近像素层，增加光学上的孔径值，即开口面积/距离之比例，可 有效增加光源的利用率。使用时，将至少一指向性光源正向注入导光板至少一端面，导光板其余端面则以 反光材料被覆，形成一理想反射导光之环境。以折射率，η = 1.55的压克力导光材料为例 (参见图2)，则自端面正向投射之光源其投射角在士 50以内光线因满足全反射条件，在压 克力材料内连续反射而无界面损失，最终充满导光板内部。利用网点印刷制作的透明凸点 与导光板表面之接触，光线可不再受限所述全反射条件，将通过透明凸点并依照其设置的位置局部泄出，即对广告图纸产生局部精准正光照明之功能。因为每一个透明凸点的形体 与边界条件类似，所以个别穿透泄出的亮度一致性高，光源之距离、方位影响微小，仅与一 区域所设置之透明凸点的总数量呈一缓慢的比例，故将光学仿真的向量计算化约为面积内 总数量的纯量关系，大大简化习用导光板其间距及分布设计的问题，为本实用新型一大特 征。广告设计者无需具备光学的知识，凭直觉调整网点的号数，即网点中黑白的占空比，就 可以安排版面的光亮分布，使正光广告广告牌照明的设计、尺寸、形状更有弹性，可以个性 化、单张化。每一个透明凸点即亮点所在，系按广告设计者按照明的需求而网印置入，故可 精准完全不浪费的状况下控制画面光照发生的位置。经由透明凸点与导光板表面之接触， 光线直达广告图纸之表面或近接于反射式LCD面板之液晶层，因无气隙存在，故反射之杂 光可降至最低，对广告图案之黑白对比率产生正面的效应。最近市场上颇受注视的电子书，屏幕系采用可挠性电子纸材料，其观赏距离约 20cm 40cm，影像与IXD面板之效果雷同，是以环境光反射出的黑白对比来表达线条及图 案，商业上诉求为省电轻薄为主流。因电子纸非主动发光，显像粒子本身不透光，也无法采 用背光源照明，藉环境光线来显示内容，在昏暗场合并不适用。故本实用新型适以提供一正 光照明方法。此外正光照明应用在反射式面板，在强烈阳光下依然保持清晰的画面，可增加 电子书的实用场合。照明的光源当以全波段太阳光为佳，LED的属于窄波段单色光源，因此 提升LED光照的演色性成为产品重要指针。传统白光LED系以蓝光波段LED配合其表层黄 色荧光涂料的激发，以蓝、黄二种波段之光线混合出白光效果、但其中红、绿成份明显偏低， 演色性指标约70%。新一代LED背光电视已使用三原色之背光源，即调配红、绿、蓝LED间 之比例组成白光源，其演色性可达90%，但仍受限于LCD内建之彩色滤光片之色饱合度。更 先进如3M公司CM200的LED投影机其色彩修正方法，又抛弃彩色滤光片之想法，以红、绿、 蓝LED自身光源之高色纯度来直接照明，将一图框内容分色成红、绿、蓝三组图框顺序快速 显现给观众，快显的三组图框在视觉暂留效应下还原成白光照明的效果，此一方法之色饱 合度表达可超越NTSC之规范，演色性可达120 %，所显现的图像几可乱真，很有机会成为主 流产品。上述彩色LED投光照明显像技术均可配合本实用新型之正光广告牌方法，应用于 电子纸、LCD面板的全彩显像，可大幅提升产品的未来成长性。更为发挥电子纸产品其轻薄 特征，其正光导光板亦需相对轻薄，如何使光源更有效率射入导光板之端面中，可运用激光 为侧光，一方面激光易于聚焦的特征可自端面注入更轻薄的导光板中，并维持电子书产品 的可挠性，同时激光之平行光特征使挠性导光板可承受更大的弯曲度而不致在转角处泄漏 光线。本实用新型利用不同分布(如广告内容)、密度(如亮度变化)、大小(如区域性 光分布)之透明凸点或点线之组合分布，可产生均勻、密集或文字式等光照独有效果，可精 准配合广告图案、文字内容之设计，避免残光刺眼，发挥适当的节能与观赏效果，提高产品 的附加价值；以正光照明广告印刷品而言，其杂散光降至最低，光利用效率可轻易提高至总 光亮的60%;占用空间小；适用范围广，可满足广告目的活泼性的照明形态，如高辉度、各种 尺寸、不同形状、局部强调等等之需要；应用成本低。如将广告牌用其它广告牌替代，本实用新型也可用作桌灯、壁灯等室内普通照明 灯具。
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图1是线型光源之光线耦合入导光板内之示意图；图2是全反射角度及透明凸点导出光线之示意图；图3是导光板运用凸点分配以局部正光照明广告内容之组合图；图4是导光板运用大区域渐层变化之凸点分布以补偿一均勻的正光IXD广告牌之 组合图；图5是TFT IXD像素开口率之主视图；图中1、线型光源；2、导光板；3、端面；4、反光贴纸；5、透明凸点；6、广告图纸；7、 透明凸点涂层；10、反射式LCD面板；11、透明凸点涂层；20、LED正光板；30、LED广告牌；51、 IXD像素开口 ；52、信号线路；53、TFT驱动组件具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明实施例1参照图1、2、3，本实施例包括一线型光源1，一导光板2，导光板2通过透明凸点5 表面无间隙接触连结广告图纸6 ；导光板2内全反射光线经由透明凸点5导向至广告图纸 6的正面，透明凸点5之位置为导光板2内光线之泄出口，透明凸点的分布涂层7吻合广告 图纸6之内容图案，产生局部性强调的光照效果。所述透明凸点5之分布、点间距、高度视美工所要展现效果来加以变化，并无特定 限制。所述导光板2 —端面31设置线型光源1，其余端面32以反光贴纸4被覆；所述线型光源1由LED光源(但不限于此)排列形成。所述线型光源1使光线耦合进入导光板2内(参见图1)，反光贴纸4将光线反射 回导光板2内以提高光线利用率；LED光线经无数次反射后，合符全反射角度条件(参见图 2)之光线，充满在导光板2内，无法脱离，形成本实用新型均勻性光照之必要条件；透明凸 点5接触导光板2表面，全反射光学的条件即发生改变，部份LED光线将穿透接触之透明凸 点5而照射到导光板2外部之对象(参见图2)，如广告图纸6。利用网版印刷的技艺可在 广告图纸6或导光板2的表面设置多个微小透明凸点5。若各个透明凸点5之型体、大小相 似，即其光学边际条件(boundary condition)相似，以同一区域而言，单一透明凸点5之光 导出量极相近。对广告图纸之整体光照量设计将转换成大区域间简单的纯量函数关系，无 需经复杂光学程序向量的仿真即可得一般均勻性、渐层灰阶变化或色泽性等特征的光照设 计(参见图3)。以多个微小透明凸点5之大小(网号)及密度(DPI)的设定，就可决定设 计广告效果所需之照度，为本实用新型之一特征。本实用新型利用网印的技艺可在图纸上 制成120dpi凸点的精确图案，即光点的间距是0. 22mm，远小于业界LED成品的尺寸，本实 用新型在成本、制造、维护、内容表达上显然优于排列型态的LED产品；再者，广告印刷油墨 也提供更丰富的色泽。导光板2内部的光线经透明凸点5完全导向至广告图纸6的正面， 以大量的光点构图及丰富的色泽传达至观赏者眼晴中，其中未经透明凸点5导出之光线将 在导光板2内持续反射，所以本实用新型之画面观赏时全无杂散光线。不同密度的网印设 计，产生均勻、灰阶等不同光照效果，一张低成本的广告图纸6，打开光源主动照明后与非 主动照明有不同的效果，可表达一动态的诉求，例如，可以将公司电话或广告语等等以透明凸点5网印在白色背景上，在外界照明下全然不知其存在；但是夜暗时，打开光源主动照明 后，则透明凸点5转变成发光亮点，白色背景反因缺乏光线照明而成暗面，此一双重动态效 果为本实用新型另一大特征，此外，还有容易批量制作、施工、更换广告印刷对象等特点。实施例2参照图4，本实施例包括导光板2、反射式IXD面板10，透明凸点涂层11为导光板 2上印刷制成的微细透明凸点的宏观呈现，其中央密集逐渐朝四周疏松的渐层效果，可以补 偿侧向注入的线型光源1，形成一均勻的LED正光板20，再正向接触反射式IXD面板10形 成一 LED正光照明的IXD广告牌30。透明凸点涂层11，其中透明凸点在导光板2之中央区域点间距设定为0. 15mm，则 可得较佳之视觉效果，在导光板2边缘区之点间距设定为0. 30mm，透明凸点按一简单缓变 的分布即可补偿侧光源之衰减，而得一均勻柔和且适合于近距离阅读的正光照明。导光板2各端面均设有线型光源1 ；所述线型光源1由LED光源(但不限于此)排 列形成。本实用新型利用多个LED光源(但不限于此)排列构成之线型光源1，将其所射出之 光线注入导光板2之端面3 (参见图4)，光线在导光板2内不断经过反射、合于全反射条件的光 线充斥在导光板2内，无法穿透至Ij外界。经由光学仿真光源即线型光源1、导光板2的特性来规 划微型透明凸点的分布，可得非常均勻的光照分布。如网板11自中央区往边缘区透明凸点的 分布密度递减，或调整网点的号数，即网点中黑白的占空比，可以轻易设定自到100%占空 比的网点输出，以补偿光源1之光线因透明凸点的部份吸收而产生随距离衰减的现象。LED光源以接触的方式照射反射式IXD面板10，使光线全部注入反射式IXD面板 10而无泄漏，故光线的利用效率提升，而杂散光降低；又因透明凸点5系正向近接反射式 IXD内之液晶层(Liquid Crystal)，光线将第一次穿透液晶层经过反射后，将第二次穿透液 晶层才进入观赏者的目光。正光照明反射式LCD面板其光线进、出的路径上，将进、出所有 光学组件两次，如液晶层、彩色滤面、偏极化层等，双重的屏蔽效果使正光照明之LCD较背 光照明之LCD所产影像，其黑白对比提升近平方倍。参照图5，本实用新型可应用于提升IXD面板整体的透光率，单位像素50中仅有部 份是具体可透光，称像素开口 51，其余部份为背动的信号线路52、黑框架、TFT驱动组件53， 其中像素开口 51比该像素之单位面积面，称开口率，在高分辨率IXD之开口率仅约60% 70%，以微镜片(MICRO LENS)的制作技艺，如紫外线固化胶(UV curing glue)配合镜面曲 率的烘烤程序，将微型的透明凸点5制作在LCD面板10表层上，微型的透明凸点5对映设 置在像素(Pixel element)开口 51处，与IXD面板10的每一个像素中心成1_1对映关系， 则导光板内之光线通过透明凸点5，进入开口 51的光线之百分比将可大为增加，如此可以 改善LCD像素制作时相关电路、隔间所伴生之遮盖问题，可提升LCD之光通量效率。微镜片 (MICRO LENS)的工艺已大量采用在CM0S、C⑶感知器制作，以增加微光的灵敏度，但用在正 光LCD或电子纸的照明，除增加亮度外还可以减少杂光增加对比度，减轻阅读时视力的负 担，极具开发价值。若以偏极性材料制造透明凸点5及其接触面，则未穿过偏极化材料之光线将反射 回到导光板2中，继续循环利用。LCD面板在正光照明的使用下，将较现有背光照明更趋简
单化与效率化。
权利要求一种正光广告牌装置，其特征在于，包括一导光板、一广告牌，所述导光板的至少一端面配置有发光源，所述导光板通过透明凸点与广告牌表面无间隙接触连结，导光板内全反射之光线经由透明凸点导向至广告牌的正面，所述透明凸点之位置为导光板内光线之泄出口。
2.根据权利要求1所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述透明凸点之点间距介于 0. Imm 至 IOmm 之间。
3.根据权利要求1或2所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述透明凸点之高度介于 50 μ m M Imm 之间。
4.根据权利要求1或2所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述发光源为LED发光二 极管、激光二极管或CCFL冷阴极管。
5.根据权利要求4所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述LED发光二极管是传统白 光LED发光二极管或是由三原色红光、绿光、蓝光三种LED发光二极管构成的同时或顺序发 光的LED发光二极管组。
6.根据权利要求1或2所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述透明凸点制作在导光 板或广告牌上。
7.根据权利要求3所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述透明凸点制作在导光板 或广告牌上。
8.根据权利要求1或2所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述广告牌为网点印刷 品、数字电子印刷品、电子纸面板或LCD液晶面板。
9.根据权利要求3所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述广告牌为网点印刷品、数 字电子印刷品、电子纸面板或LCD液晶面板。
10.根据权利要求1或2所述的正光广告牌装置，其特征在于，所述导光板为挠性面结构。
专利摘要正光广告牌装置，其包括一导光板、一广告牌，所述导光板的至少一端面配置有发光源，所述导光板通过透明凸点与广告牌表面无间隙接触连结，导光板内全反射之光线经由透明凸点导向至广告牌的正面，所述透明凸点之位置为导光板内光线之泄出口。本实用新型以导光点的方式直接接触广告牌，可做多点式精准性选择性照明，减少界面光损失，降低杂散光，增加黑白对比度，提高光学效率及降低制造、使用成本。将所述广告牌用普通看板替代，本实用新型还可用作桌灯、壁灯等室内普通照明灯具。
文档编号G09F13/18GK201638507SQ20102010268
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者秦厚敬 申请人:秦厚敬