具不规则微结构的导光板及其制造方法

专利名称：具不规则微结构的导光板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种导光板、其制造方法及使用该导光板的背光模块及显示装置；具体而言，本发明涉及一种供液晶显示装置使用的导光板、其制造方法及使用导光板的背光模块及液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置已被广泛应用在如液晶电视、计算机、移动电话及个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)上。拥有轻薄、省电、低辐射等优点的液晶显示装置，由于尺寸越做越大、产品规格越来越好，市场范围得以不断扩大。背光模块为液晶显示装置重要的零组件之一。由于液晶显示装置里的液晶材料本身并不具有发光性，因此需借助背光模块提供光线来达到显示效果。随着液晶显示装置不同的尺寸面板应用层面不断扩大，背光模块产业趋势长期向上。特别是近年来液晶显示装置的市场需求大幅成长，为配合液晶显示装置在功能上及外观上的要求，液晶显示装置所使用的背光模块设计也日趋多元化。
背光模块主要包含导光板，光源模块，反射板，及一至多个光学膜片。为了能够达到低功率、亮度高、光度均匀及可控制视角等的背光模块设计目标，背光模块内部的光学组件，如导光板及光学膜片，使用许多不同的光学设计来提升光线的使用效率。导光板的主要功能为引导光线的方向，并达到亮度均匀的效果。由于导光板的表面较光滑时，易使光线产生散射现象，并进而对影像的视角及光线的均匀度产生影像。因此，部分导光板的底部或顶部设置了多个微结构，用以减低光线在导光板表面产生的散射现象，并提升整体的出光均匀度及光辉度。
图1a及图1b所示为公知的导光板。导光板具有板体10及多个微结构30，其中微结构30设置于板体10的上表面。如图1b所示，每一微结构30均具有规则的截面形状，微结构30之间则形成为多个V型凹槽。此类的微结构30通常需要以较精细的微雕刻工艺或其它方式加工形成于板体10上，因此往往造成生产成本的增加及工时的延长。

发明内容
本发明的目的之一在于提供一种导光板及其制造方法，可简化生产流程，并节省生产成本。
本发明的另一目的在于提供一种导光板，在使用上可降低光能量的损失，以提高其实用性。
本发明的另一目的在于提供一种使用导光板的背光模块及显示装置，具有较低的生产成本。
为达到上述目的，本发明提供一种导光板，该导光板包含板体及设置于其上的多条条形凸纹。该板体具有第一板面及入光端；该入光端位于该第一板面的一端。该多条条形凸纹分别沿贯穿入光端的方向延伸分布于第一板面上。每一条形凸纹在平行于入光端的横切面上均具有一截面形状；在同一横切面上，多条条形凸纹各自的截面形状间具有不规则性。换言之，该多条条形凸纹在此一横切面共同形成一不规则的乱齿剖面。
本发明还提供一种导光板制造方法，该方法包含下列步骤首先，准备模具，并于模具内面形成多条条形凹纹。每一条形凹纹在横切面上均具有一截面形状；在同一横切面上，该多条条形凹纹各自的截面形状间具有不规则性。换言之，该多条条形凹纹在此一横切面共同形成一不规则的乱齿剖面。接着，使用模具制成前述具有多条条形凸纹的导光板，其中该条形凸纹相应于模具上的条形凹纹生成。
与现有技术相比，本发明的功效在于所提供的导光板及其制造方法可简化生产流程，节省生产成本，并且使用时可降低光能量的损失，提高了其实用性，而且所提供的导光板的背光模块及显示装置具有较低的生产成本。


图1a及图1b为传统导光板的示意图；图2为本发明显示装置的实施例的示意图；图3为本发明导光板的实施例的示意图；
图4为本发明导光板的另一实施例的示意图；图5a为本发明导光板的实施例的俯视图；图5b为本发明导光板的另一实施例的俯视图；图5c为导光板另一实施例的俯视图；图6为导光板的另一实施例的示意图；图7为导光板的实施例的剖视图；图8为导光板上条形凸纹的实施例的示意图；图9a为导光板上条形凸纹的另一实施例的示意图；图9b为导光板上条形凸纹的另一实施例的示意图；图10a为加设棱镜结构的实施例的俯视图；图10b为图10a所示实施例的剖视图；图11为导光板制造方法的实施例的流程图；图12为导光板制造方法的另一实施例的流程图。
其中，附图标记说明如下10板体 30微结构110显示面板 111显示面130背光模块131光源 300导光板133光学膜片135外框 300导光板310板体311第一板面 312第二板面 313入光端330条形凸纹 331侧壁 333壁面500棱镜结构具体实施方式
本发明提供了一种导光板，使用该导光板的背光模块，以及该导光板的制造方法。以优选实施例而言，该背光模块用于液晶显示面板。然而在不同实施例中，此背光模块亦可供计算机键盘、移动电话按键、广告牌及其它需要平面光源的装置使用。进一步而言，本发明还包含使用此导光板的显示装置，包括家用的液晶电视、个人计算机及膝上型计算机的液晶监视器、移动电话及数字相机的液晶显示屏等。在优选实施例中，本发明的显示装置包括一彩色液晶显示装置。然而在不同实施例中，本发明的显示装置还可包括单色的液晶显示装置。
在图2所示的实施例中，显示装置包含显示面板110及背光模块130。显示面板110设置于背光模块130上，背光模块130在与显示面板110相对的表面上发出光线，并射入显示面板110中，以在显示面板110的显示面111上显示影像。在此实施例中，背光模块130优选包含侧光式的光源设置方法。如图2所示，背光模块130包含光源131、导光板300、光学膜片133以及外框135。在此实施例中，光源131包括一发光二极管光源；然而在不同实施例中，光源131亦可为灯管或其它类型的光源装置。光源131优选设置于导光板300的一端，光学膜片133则设置于导光板300上。外框135则设置于导光板300下方，供支撑或定位背光模块130中的各个组件。然而在不同实施例中，光学膜片133的数量及种类可视情况调整，或是不使用光学膜片133。
如图3所示，导光板300包含板体310及设置于其上的多条条形凸纹330。板体310优选具有一矩形的第一板面311。此第一板面311优选为板体310的上表面，亦即导光板300的出光面；然而在图4所示的实施例中，第一板面311亦可为板体310的下表面。板体310并具有对应于光源131的入光端313；入光端313位于第一板面311的一端。如图3所示，入光端313位于第一板面311的短边端；然而在不同实施例中，入光端313亦可位于第一板面311的长边端。此外，在优选实施例中，板体310可由聚苯乙烯(Polystyrene，PS)制成。然而在不同实施例中，板体310亦可由其它有机材质制成，例如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)及聚环烯烃高分子(Cyclo OlefinPolymer，COP)等。
如图3所示，多条条形凸纹330分别沿贯穿入光端313的方向延伸分布于第一板面311上。换言之，每一条形凸纹330的延伸分布方向均与指向入光端313的端面或与入光端313的端面具有一夹角。条形凸纹330为板体310上的微结构，优选具有透光性。以图5a所示的优选实施例而言，至少部分的条形凸纹330与入光端313垂直。然而在不同实施例中，如图5b所示，条形凸纹330的延伸分布方向则不与入光端313垂直，且条形凸纹330的延伸分布方向优选与入光端313的法线方向具有一小于30度的夹角。在图5c所示的实施例中，部分的条形凸纹330的一部分则呈放射曲线状延伸；而其它部分则相互平行。
如图5a、5b及图5c所示，每一条形凸纹330的长度优选相异于其它条形凸纹330的长度，且所有条形凸纹330的长度分布并不具规则性。因此部分的条形凸纹330的两端均位于第一板面311上，部分的条形凸纹330的一端则位于第一板面311的端部。亦可有部分条形凸纹330的两端分别位于第一板面311的两端部。然而在不同实施例中，亦可使所有条形凸纹330的两端均分别位于第一板面311的两端部。此外，如图5a及5b所示，条形凸纹330优选布满于第一板面311上；然而在不同实施例中，如图5c所示，条形凸纹330亦可仅分布于第一板面311上的一部分。
在如图6所示的实施例中，板体310还包括与第一板面311相对的第二板面312。在此实施例中，第一板面311与第二板面312上均设有多条条形凸纹330。第一板面311与第二板面312上的条形凸纹330不必然具有对称性，亦即可以对称或不对称的方式设置。
如图7所示，每一条形凸纹330在平行于入光端313的横切面上均具有一截面形状；在同一横切面上，多条条形凸纹330各自的截面形状间具有不规则性。换言之，多条条形凸纹330在此一横切面共同形成一不规则的乱齿剖面。由于条形凸纹330的截面形状彼此间并无关连性，因此形成于相邻条形凸纹330间的沟槽亦不具有特别的截面形状。以单一条形凸纹330的截面形状来看，此截面形状可以为三角形、凸多边形、凹多边形或其它不同的形状。此外，每一截面形状的尺寸亦与其它截面形状的尺寸不具关连性或规则性。
如图7所示，每一条形凸纹330优选具有至少两个侧壁331，每一侧壁331则由至少一个壁面333所组成。当同一侧壁331包括两个以上壁面333时，如图8所示，此多个壁面333沿条形凸纹330的延伸方向延伸分布。此外，同一侧壁331上的壁面333亦可有不同的长度及略微偏斜的角度，进而造成侧壁331上的变化。壁面333可以为平面、内凹曲面或外凸曲面。因此，当以图7的剖面图观察时，除直线段外，条形凸纹330的截面形状各边中亦可包含有非直线的内凹或外凸曲线。
除了在同一横切面上不具规则性外，每一条形凸纹330的侧壁331本身的高度及截面斜率亦可在延伸方向上具有不规则性的变化。如图9a所示，侧壁331的高度即在延伸方向具有不规则性的变化，因此亦连带使其与相邻条形凸纹330间所夹的沟槽深度产生变化。每一条形凸纹330的侧壁高度优选小于20微米(μm)。此外，在图9b的实施例中，侧壁331的截面斜率亦沿延伸方向产生变化，使整个侧壁331产生类似扭转的状况。
在图10a及图10b所示的实施例中，部分条形凸纹330的顶端设有棱镜结构500，或在部分条形凸纹330间设置棱镜结构500。该棱镜结构为一凸面棱镜或一凹面棱镜。如图10a及图10b所示，棱镜结构500优选为一圆弧形的结构，且横跨数条条形凸纹330的顶端；棱镜结构500的底部并填入部分条形凸纹330间的沟槽间。然而在不同实施例中，棱镜结构500亦可具有其它形状的结构，或为凹面的圆弧形结构。以优选实施例而言，棱镜结构500可由喷射、印刷、贴附、蚀刻、微影、镀膜或其它方式形成。此外，棱镜结构500优选由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)制成；然而在不同实施例中，棱镜结构500亦可由其它亚克力树脂制成。
图11为本发明导光板制造方法的实施例的流程图。步骤1110包括准备模具，并于模具内面形成多条条形凹纹。以优选实施例而言，条形凹纹以砂磨材料或钢刷沿一预设方向单向或往覆于模具内面磨出多条条形凹纹。然而在不同实施例中，亦可以轮磨机沿一预设方向在模具内面上磨出多条条形凹纹。在此实施例中，以此类打磨加工方式可使产生的条形凹纹产生不规则的截面形状、长度、深度及其它变化。
以优选实施例而言，每一条形凹纹的长度优选相异于其它条形凹纹的长度，且所有条形凹纹的长度分布并不具规则性。每一条形凹纹在横切面上均具有一截面形状；在同一横切面上，多条条形凹纹各自的截面形状间具有不规则性。换言之，多条条形凹纹在此一横切面共同形成一不规则的乱齿剖面。每一条形凹纹优选具有至少两个侧壁，每一侧壁则由至少一个壁面组成。壁面可以为平面、内凹曲面或外凸曲面；因此，同一侧壁上可同时具有平面及凹面的组合。此外，除了在同一横切面上不具规则性外，每一条形凹纹的侧壁本身的高度及截面斜率亦可在延伸方向上具有不规则性的变化。
如图11所示，步骤1130包括使用模具制成前述具有多条条形凸纹的导光板，其中相应于模具上的条形凹纹生成条形凸纹。在优选实施例中，此步骤以射出成型方式或其它方式在模具内直接形成导光板；然而在不同实施例中，此步骤亦可以转印或其它方式加工一板体的表面以形成具有条形凸纹的导光板。
图12所示为导光板制造方法的另一实施例的流程图。在此实施例中，该导光板制造方法进一步包含步骤1210，在部分条形凸纹上或其间形成棱镜结构。以优选实施例而言，棱镜结构500可由喷射、印刷、贴附、蚀刻、微影、镀膜或其它方式形成。此外，棱镜结构500优选由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)制成；然而在不同实施例中，棱镜结构500亦可由其它亚克力树脂制成。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，所披露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围内的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。
权利要求
1.一种导光板，包含一板体，其具有一第一板面及一入光端，该入光端位于该第一板面的一端；以及多条条形凸纹，分别沿贯穿该入光端的方向延伸分布于该第一板面上；其中每一该条形凸纹在平行于该入光端的横切面上具有一截面形状，该多个截面形状相互间具有不规则性。
2.如权利要求1所述的导光板，其中该板体包含与该第一板面相对的一第二板面，该多条条形凸纹沿贯穿该入光端的方向分布于该第二板面上。
3.如权利要求1所述的导光板，其中至少部分该多条形凸纹的一部分相互平行或呈放射曲线状延伸。
4.如权利要求1所述的导光板，其中该多条条形凸纹的延伸方向与该入光端的法线方向夹角小于30度。
5.如权利要求4所述的导光板，其中该多条条形凸纹垂直于该入光端。
6.如权利要求1所述的导光板，其中该条形凸纹具有一侧壁，该侧壁在该条形凸纹的延伸方向上具有截面斜率的变化。
7.如权利要求1所述的导光板，其中该条形凸纹具有一侧壁，该侧壁在该条形凸纹的延伸方向上具有壁面高度的变化。
8.如权利要求1所述的导光板，其中该条形凸纹具有一侧壁，所述侧壁由多个壁面组成，所述多个壁面分别沿该条形凸纹的延伸方向延伸分布。
9.如权利要求8所述的导光板，其中所述壁面为平面或曲面。
10.如权利要求1所述的导光板，其中每一该条形凸纹的长度相异于其它该条形凸纹的长度，且该多个条形凸纹的长度彼此间具不规则性。
11.如权利要求1所述的导光板，其中部分该条形凸纹的两端均位于该第一板面上。
12.如权利要求1所述的导光板，其中至少部分该条形凸纹的顶端设有一棱镜结构。
13.如权利要求12所述的导光板，其中该棱镜结构为一凸面棱镜或一凹面棱镜。
14.如权利要求1所述的导光板，其中至少部分该条形凸纹之间设有一棱镜结构。
15.如权利要求1所述的导光板，其中每一该条形凸纹的高度小于20微米。
16.如权利要求1所述的导光板，其中该多条条形凸纹分布于该第一板面的全部或该第一板面的一部分。
17.一种导光板，包含一板体，具有一第一板面及一入光端，该入光端位于该第一板面的一端；以及多条条形凸纹，分别沿贯穿该入光端的方向延伸分布于该第一板面上；其中，该多条条形凸纹在平行该入光端的横切面上共同形成一不规则的乱齿剖面。
18.一种导光板制造方法，包含下列步骤准备一模具，在该模具内面形成多个条状凹纹；其中，每一该条形凹纹在一横切面上具有一截面形状，该多个截面形状相互间具有不规则性；以及使用该模具制成一导光板，以使该导光板包含一板体，其具有一第一板面及一入光端，该入光端位于该板面的一端；以及多条条形凸纹，其相应于该多个条形凹纹，并相互平行且沿贯穿该入光端的方向延伸分布于该第一板面上；其中每一该条形凸纹在平行该入光端的横切面上具有一截面形状，该多个截面形状相互间具有不规则性。
19.如权利要求18所述的制造方法，进一步包含在部分该条形凸纹上形成一棱镜结构。
20.如权利要求18所述的制造方法，进一步包含在部分该条形凸纹之间形成一棱镜结构。
21.如权利要求18所述的制造方法，其中模具准备步骤包括使该条形凹纹具有一侧壁，该侧壁在该条形凹纹的延伸方向上具有截面斜率的变化。
22.如权利要求18所述的制造方法，其中模具准备步骤包括使该条形凹纹具有一侧壁，该侧壁在该条形凹纹的延伸方向上具有壁面高度的变化。
23.如权利要求18所述的制造方法，其中模具准备步骤包括使该条形凹纹具有一侧壁，该侧壁由多个壁面组成，该多个壁面分别沿该条形凸纹的延伸方向延伸分布。
24.如权利要求18所述的制造方法，其中模具准备步骤包括使每一该条形凹纹的长度相异于其它该条状凹纹的长度，且使该多个条状凹纹的长度彼此间具不规则性。
全文摘要
本发明提供一种导光板、其制造方法。导光板包含板体及设置于其上的多条条形凸纹。板体具有第一板面及入光端。多条条形凸纹分别沿贯穿入光端的方向延伸分布于第一板面上。每一条形凸纹在平行于入光端的横切面上均具有一截面形状；在同一横切面上，多条条形凸纹各自的截面形状间具有不规则性。导光板制造方法包含下列步骤首先，准备模具，并于模具内面形成多条条形凹纹。接着，使用模具制成前述具有多条条形凸纹的导光板，其中条形凸纹相应于模具上的条形凹纹生成。与现有技术相比，本发明的功效在于所提供的导光板及其制造方法可简化生产流程，节省生产成本等。
文档编号G02F1/13GK101067670SQ20071012865
公开日2007年11月7日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者邹明智, 朱志宏, 黄正元 申请人:友达光电股份有限公司