TWI489157B - 雙層導光板結構及其製造方法與具有雙層導光板之背光模組 - Google Patents

Description

雙層導光板結構及其製造方法與具有雙層導光板之背光模組

本發明係關於一種導光板結構及其製造方法，特別是一種雙層導光板結構及其製造方法，以及具有雙層導光板之背光模組。

近年來，由於LCD(液晶顯示器，Liquid Crystal Display)、PDP(電漿顯示器，Plasma Display Panel)等平面顯示器具有輕薄之優勢，已逐漸取代CRT(陰極射線管，Cathode Ray Tube)顯示器，而成為顯示器市場的主流，廣泛地使用於電視、筆記電腦、行動電話等產品。

一般的電子裝置大都具有一個單面顯示器，其係僅具有一顯示面，但隨著其應用範圍的擴增，在某些應用上可能需要雙顯示幕之顯示裝置，例如在公共區域或是遊樂場，透過雙面顯示之方式讓不同位置的人均能觀看顯示裝置所顯示之資料。

請參閱第1圖所示，為一種習知雙面顯示器結構之示意圖。習知的雙面顯示器A1僅使用一個導光板A11，於導光板A11之一側面設有光學膜片A12與上面板A13，另一側面設有光學膜片A14與下面板A15，再將其固定在外框架A16上。在此種雙面顯示器A1中，導光板A11的上下兩面都是出光面，並且都設置有微結構(圖未示)，因此，無法就上面板A13與下面板A15分別調整光學品味，造成光學品味的調整困難度相當高。

請參閱第2圖所示，為另一種習知雙面顯示器結構之示意圖。 另一種習知的雙面顯示器A2設置有兩個導光板A21，其中一個導光板A21於其一側面設有光學膜片A22與上面板A23，另一側面面向另一個導光板A21，並且，另一個導光板A21於其一側面設有光學膜片A24與下面板A25，而兩個導光板A21不相互接觸而以鎖合或卡合等方式分別固定在外框架A26上。在此種雙面顯示器A2中，雖因其設置有兩個導光板A21而可以各別調整光學品味，但因兩個導光板A21是各別固定在外框架A26上，並且，兩個導光板A21之間的距離相當近，造成其組裝相當繁複，此外，雙面顯示器A2在發生振動時，容易造成兩個導光板A21互相碰撞刮傷。

有鑑於此，本發明提出一種雙層導光板結構的實施例，包含：第一導光板、複數第一支撐柱、第二導光板。其中，第一導光板包含相對之第一出光面與第一非出光面；複數第一支撐柱位於第一非出光面；第二導光板包含相對之第二出光面與第二非出光面，第二非出光面面向第一非出光面，每一第一支撐柱頂抵於第二導光板，經由超音波熔接而使每一第一支撐柱與第二導光板接合成一體，用以維持第一導光板與第二導光板間之間隙。

本發明另提出一種雙層導光板結構之製造方法的實施例，包含：射出第一導光板與複數第一支撐柱，複數第一支撐柱設置於第一導光板上；射出或熱壓第二導光板；疊合第一導光板與第二導光板，使每一第一支撐柱抵接於第二導光板；超音波熔接第一 導光板與第二導光板，使每一第一支撐柱與第二導光板接合成一體。

本發明另提出一種具有雙層導光板之背光模組的實施例，包含：雙層導光板結構、框架、光源模組。其中，框架收納雙層導光板結構；光源模組，朝向雙層導光板結構投射光線而使光線由第一出光面與第二出光面射出。

根據本發明之導光板結構及其製造方法，可將雙層的導光板一體化，以避免其互相碰撞，並藉由一體化之結構增加整體強度。此外，第一導光板與第二導光板可各別調整光學品質，更容易達到光學品味要求。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

第3A圖與第3B圖係繪示本發明之雙層導光板結構的第一實施例。第3A圖為雙層導光板於超音波熔接前之示意圖，第3B圖為雙層導光板於超音波熔接後之示意圖。

如第3A圖所示，於本發明之第一實例中雙層導光板結構1包含：第一導光板2、複數第一支撐柱3、第二導光板5、複數第二支撐柱6。

第一導光板2為概呈矩形之片體結構，具有相對之第一出光 面21與第一非出光面22。複數第一支撐柱3以一體成形方式形成於第一導光板2之第一非出光面22上，並且，第一支撐柱3具有第一頂面31，第一支撐柱3連接第一非出光面22處之截面面積大於等於第一頂面31之截面面積，整體觀之，第一支撐柱3由連接第一非出光面22處向第一頂面31的方向呈直線漸縮狀(如第3A圖所示，橫剖面為梯形狀)。惟第一支撐柱3呈直線漸縮狀僅為舉例，本發明非以此為限，例如第一支撐柱3或可呈階梯式的漸縮結構或其他連接處截面大、頂面截面小的結構。

第二導光板5為概呈矩形之片體結構，具有相對之第二出光面51與第二非出光面52。複數第二支撐柱6以一體成形方式形成於第二導光板5之第二非出光面52上，並且，第二支撐柱6具有第二頂面61，第二支撐柱6連接第二非出光面52處之截面面積大於等於第二頂面61之截面面積，整體觀之，第二支撐柱6由連接第二非出光面52處向第二頂面61的方向呈直線漸縮狀(如第3A圖所示，橫剖面為梯形狀)。惟第二支撐柱6呈直線漸縮狀僅為舉例，本發明非以此為限，例如第二支撐柱6或可呈階梯式的漸縮結構或其他連接處截面大、頂面截面小的結構。

第一導光板2與第二導光板5相疊後，第一導光板2之第一非出光面22面向第二導光板5之第二非出光面52，使得每一第一支撐柱3之第一頂面31抵貼於對應之每一第二支撐柱6之第二頂面61。

如第3B圖所示，當第一導光板2與第二導光板5相疊後，置 於超音波熔接機上，以超音波熔接第一導光板2與第二導光板5，使第一支撐柱3之第一頂面31與對應之第二支撐柱6之第二頂面61劇烈摩擦而產生局部高溫，第一頂面31與第二頂面61融化而接合成一體，用以維持第一導光板2與第二導光板5之間的間隙。在本實施例中，第一支撐柱3與第二支撐柱6以超音波熔接成一體後，由原先的漸縮狀結構變為截面大小相同(如第3B圖所示，橫剖面為矩形狀)的柱狀結構，但本發明非以此為限，其熔接後之形狀依其原先漸縮結構的不同而改變。

要注意的是，第一支撐柱3與對應之第二支撐柱6的數量及位置需依第一導光板2與第二導光板5之重量及其變形量而進行配置，以確保第一導光板2與第二導光板5不會發生碰撞。如第3C圖所示，第一支撐柱3與對應之第二支撐柱6的數量不足，造成第一導光板2因自身重量所發生的變形使第一導光板2與第二導光板5發生碰撞。如第3D圖所示，第一支撐柱3與對應之第二支撐柱6的數量及位置適當，雖然第一導光板2因自身重量發生變形，但並未與第二導光板5發生碰撞。通常而言，第一支撐柱3與對應之第二支撐柱6是均勻配置在第一導光板2與第二導光板5上。

如第4A圖所示，在一些實施例中，第一導光板2可於其第一非出光面22設置有複數第一圖案(pattern)25，第二導光板5可於其第二非出光面52設置有複數第二圖案(pattern)55，在一些實施例中，第一支撐柱3設置之位置較複數第一圖案25靠近第一 非出光面22的周緣，第二支撐柱6設置之位置較複數第二圖案55靠近第二非出光面52的周緣，換言之，第一支撐柱3設置於複數第一圖案25之外緣，第二支撐柱6設置於複數第二圖案55之外緣。其中，第一支撐柱3的高度實質大於第一圖案25的高度，而第二支撐柱6的高度實質大於第二圖案55的高度。

如第4B圖與第4C圖所示，在一些實施例中，一部分的第一支撐柱3設置於複數第一圖案25之外緣，另一部分的第一支撐柱3可設置於複數第一圖案25之間，一部分的第二支撐柱6設置於複數第二圖案55之外緣，另一部分的第二支撐柱6可設置於複數第二圖案55之間。在一些實施例中，位於複數第一圖案25之間的第一支撐柱3於其第一頂面31設置第一圖案25，位於複數第二圖案55之間的第二支撐柱6於其第二頂面61設置第二圖案55，換言之，位於圖案之間的第一支撐柱3與第二支撐柱6可視為圖案結構之一部份。

如第4D圖所示，在一些實施例中，第一支撐柱3與第一圖案25為相同的圖案結構，第二支撐柱6與第二圖案55為相同的圖案結構，且這些圖案結構具有一定的高度，經由超音波熔接使第一導光板2的圖案結構與第二導光板5的圖案結構接合成一體而成為複數支撐柱。

前述說明關於支撐柱與圖案之設置位置僅為舉例，本發明非以此為限，本發明可僅於第一導光板2上設置複數第一圖案25而不設置支撐柱3，或僅於第二導光板5上設置複數第二圖案55而 不設置支撐柱6，抑或是第一導光板2與/或第二導光板5可進一步在其出光面設置圖案結構。

如第4E圖所示，在一些實施例中，第一導光板2於第一非出光面22以一體成形方式形成複數第一支撐柱3，並於第一非出光面22設置有複數第一圖案25。當第一導光板2與第二導光板5相疊後，置於超音波熔接機上，以超音波熔接第一導光板2與第二導光板5，使第一支撐柱3之第一頂面31與第二導光板5之第二非出光面52劇烈摩擦而產生局部高溫，使第一頂面31與第二非出光面52融化而接合成一體。如第4F圖所示，在一些實施例中，第一支撐柱3為與第一圖案25相同的圖案結構，經由超音波熔接使第一導光板2的圖案結構與第二導光板5接合成一體。

第5A圖、第5B圖及第5C圖係繪示本發明之雙層導光板結構的第二實施例。本實施例與第一實施例之差別在於：本實施例具有反射件7。

如第5A圖所示，反射件7可預先定位於第二導光板5上，當第一導光板2與第二導光板5以超音波熔接成一體後，反射件7位於第一導光板2的第一非出光面22與第二導光板5的第二非出光面52之間，並且，如第5A圖與第5B圖所示，第二導光板5上的反射件7未覆蓋外緣的第二支撐柱6，因此不影響複數第一支撐柱3與複數第二支撐柱6之間的熔合。反射件7的表面71以及表面72可分別與第一圖案25以及第二圖案55接觸或相鄰而不接觸。在此，反射件7可先預留支撐柱孔位或是外形設計缺口，以 避免與第一支撐柱3或第二支撐柱6發生干涉。

如第5C圖所示，在一些實施例中，第一支撐柱3為圖案結構，第二支撐柱6為圖案結構，先將反射件7置於第一導光板2與第二導光板5之間，再經由超音波熔接使第一導光板2的圖案結構與第二導光板5的圖案結構接合成一體。於熔接過程中，控制第一導光板2與第二導光板5之間的間隙，使第一導光板2之第一非出光面22貼附於反射件7之表面71，第二導光板5之第二非出光面52貼附於反射件7之表面72。

前述關於反射件7之說明僅為舉例，本發明非以此為限，所屬技術領域中具有通常知識者可以具有反光性質之材料塗佈於導光板上所形成之反光層替代。

如第5D圖所示，為本發明之光線行進示意圖。第一支撐柱3與第二支撐柱6維持第一導光板2與第二導光板5之間的間隙D，以避免第一導光板2與第二導光板5於振動測試或運送過程發生碰撞。第一圖案25與第二圖案55則是改變光線的行進方向與路徑，以達到光學均勻度之規格，例如當光線未碰到第一圖案25(或第二圖案55)，其行進方向為光折射(光反射)之路徑，如行進方向B所示；例如當光線碰到第一圖案25(或第二圖案55)，其行進方向則會發生改變，如行進方向A所示。

如第6A圖所示，當第一支撐柱3設置於第一導光板2二端之外緣而第二支撐柱6設置於第二導光板5二端之外緣時，雙層導光板結構1之亮度分佈如第6B圖所示，其中，X軸方向表示位置， Y軸方向表示能量，雙層導光板結構1的每個位置依據其顏色不同而顯示此位置之亮度能量，而第6C圖為第6B圖之截面示意圖，其中顏色較深之線為水平方向的截面，顏色較淺之線為垂直方向的截面。如第7A圖所示，雙層導光板結構1之中央處為第一支撐柱3與第二支撐柱6相連接，其亮度分佈如第7B圖所示，而第7C圖為第7B圖之截面示意圖。如第8A圖所示，雙層導光板結構1之中央處為第一支撐柱3與第二支撐柱6相連接，其亮度分佈如第8B圖所示，而第8C圖為第8B圖之截面示意圖。由前述圖式可清楚看出，無論設置第一支撐柱3、第二支撐柱6、第一圖案25及第二圖案55於何處位置，能量變化差異不大，並且也沒有亮暗帶等現象的發生，因此，第一支撐柱3、第二支撐柱6、第一圖案25及第二圖案55之設置並不會影響光學品味。在此，第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑可分別為第一圖案25、第二圖案55之直徑的一倍(意即第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑等於第一圖案25、第二圖案55之直徑)至五倍，第一支撐柱3、第二支撐柱6即不會影響光學品味，其中，第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑較佳地可為小於或等於第一圖案25、第二圖案55之直徑的三倍，例如：第一圖案25、第二圖案55之直徑為50um，第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑只要小於或等於250um，較佳地為小於或等於150um。

第9圖係繪示本發明雙層背光模組結構的實施例。如第9圖所示，於本發明之第一實例中雙層背光模組結構包含：雙層導光 板結構1、框架8、光源模組9。

框架8為概呈矩形之中空框體，用以收納雙層導光板結構1，使雙層導光板結構1可穩固地定位於框架8之中空位置處。在此，雙層導光板結構1之結構相同於前述說明之任一實施例結構，在此不再累述。

光源模組9較佳地可由基板91與發光元件92所組成，定位於框架8之內緣而位於雙層導光板結構1與框架8之間，分別朝向雙層導光板結構1之兩片導光板投射光線，使光線由雙層導光板結構1之第一出光面21與第二出光面51射出。光源模組9可設置於雙層導光板結構1之一側或兩側，可依設計變更。

第10圖係繪示本發明雙層導光板結構之製造方法的實施例。本發明之雙層導光板結構之製造方法包含：

步驟S1：射出第一導光板2與複數第一支撐柱3，複數第一支撐柱3設置於第一導光板2上。

第一導光板2具有相對之第一出光面21與第一非出光面22。複數第一支撐柱3以一體成形方式形成第一導光板2之第一非出光面22上，並且，第一支撐柱3具有第一頂面31，第一支撐柱3由連接第一非出光面22處向第一頂面31的方向呈直線漸縮狀，其結構與位置如前所述，在此不再累述。

在此步驟中，可進一步設置複數第一圖案25於第一導光板2之第一非出光面22上，或可進一步設置第一圖案25於第一支撐柱3之第一頂面31，換言之，第一支撐柱3可設置為圖案結構。

步驟S2：射出第二導光板5與複數第二支撐柱6，複數第二支撐5柱設置於第二導光板6上。

在此步驟中，第二導光板5為以射出成型或熱壓成型(thermoforming)所製成。第二導光板5具有相對之第二出光面51與第二非出光面52。複數第二支撐柱6以一體成形方式形成第二導光板5之第二非出光面52上，並且，第二支撐柱6具有第二頂面61，第二支撐柱6由連接第二非出光面52處向第二頂面61的方向呈直線漸縮狀，其結構與位置如前所述，在此不再累述。

在此步驟中，可進一步設置複數第一圖案55於第二導光板5之第二非出光面52上，或可進一步設置第一圖案25於第二支撐柱6之第二頂面61，換言之，第二支撐柱6可設置為圖案結構。

在步驟S2之後，更包含：提供反射件7，定位於第二導光板5上。在此，反射件7可以反光層替代，其如前所述，在此不再累述。

在此，第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑可為第一圖案25、第二圖案55之直徑的一倍至五倍，其中，第一支撐柱3、第二支撐柱6之直徑較佳地可為小於或等於第一圖案25、第二圖案55之直徑的三倍，其如前所述，在此不再累述。

步驟S3：疊合第一導光板2與第二導光板5，使每一第二支撐柱6抵接於對應之第一支撐柱3。

第一導光板2與第二導光板5相疊後，第一導光板2之第一非出光面22面向第二導光板5之第二非出光面52，使得每一第一 支撐柱3之第一頂面31抵貼於對應之每一第二支撐柱6之第二頂面61。

若在步驟S2之後將反射件7定位於第二導光板5上，在此步驟中，於第一導光板2與第二導光板5相疊後，反射件7會位於第一導光板2與第二導光板5之間。如前所述，第一支撐柱3與第二支撐柱6之結構、位置不同，反射件7之二側面會分別貼附於第一非出光面22與第二非出光面52，抑或是反射件7之二側面會分別與第一非出光面22、第二非出光面52之間相距一間距，在此不再累述。

步驟S4：超音波熔接第一導光板2與第二導光板5，使每一第二支撐柱6與對應之第一支撐柱3接合成一體。

將相疊合之第一導光板2與第二導光板5置於超音波熔接機上，以超音波熔接第一導光板2與第二導光板5，使第一支撐柱3之第一頂面31與對應之第二支撐柱6之第二頂面61劇烈摩擦而產生局部高溫，使第一頂面31與第二頂面61融化而接合成一體。如前所述，隨著第一支撐柱3與第二支撐柱6之結構、位置不同，其接合後之結構亦有所不同，在此不再累述。

綜上所述，根據本發明之導光板結構及其製造方法，可將雙層的導光板一體化，以避免其互相碰撞，並藉由一體化之結構增加整體強度。此外，第一導光板與第二導光板可各別調整光學品質，更容易達到光學品味要求。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧雙層導光板結構

2‧‧‧第一導光板

21‧‧‧第一出光面

22‧‧‧第一非出光面

25‧‧‧第一圖案

3‧‧‧第一支撐柱

31‧‧‧第一頂面

5‧‧‧第二導光板

51‧‧‧第二出光面

52‧‧‧第二非出光面

55‧‧‧第二圖案

6‧‧‧第二支撐柱

61‧‧‧第二頂面

7‧‧‧反射件

71/72‧‧‧表面

8‧‧‧框架

9‧‧‧光源模組

91‧‧‧基板

92‧‧‧發光元件

A1‧‧‧雙面顯示器

A11‧‧‧導光板

A12/A14‧‧‧光學膜片

A13‧‧‧上面板

A15‧‧‧下面板

A16‧‧‧外框架

A2‧‧‧雙面顯示器

A21‧‧‧導光板

A22/A24‧‧‧光學膜片

A23‧‧‧上面板

A25‧‧‧下面板

A26‧‧‧外框架

第1圖為習知雙面顯示器結構之示意圖(一)。

第2圖為習知雙面顯示器結構之示意圖(二)。

第3A圖為本發明之第一實施例於超音波熔接前之示意圖。

第3B圖為本發明之第一實施例於超音波熔接後之示意圖。

第3C圖為導光板變形之示意圖(一)。

第3D圖為導光板變形之示意圖(一)。

第4A圖為本發明設置複數圖案之示意圖(一)。

第4B圖為本發明設置複數圖案之示意圖(二)。

第4C圖為第4B圖第一導光板之俯視示意圖。

第4D圖為本發明設置複數圖案之示意圖(三)。

第4E圖為本發明設置複數圖案之示意圖(四)。

第4F圖為本發明設置複數圖案之示意圖(五)。

第5A圖為本發明之第二實施例設置反射件之示意圖(一)。

第5B圖為本發明之第二實施例設置反射件之示意圖(二)。

第5C圖為本發明之第二實施例設置反射件之示意圖(三)。

第5D圖為本發明之光線行進示意圖。

第6A圖為本發明於中央處未設置支撐柱之示意圖。

第6B圖為第6A圖之亮度分佈示意圖。

第6C圖為第6B圖之截面示意圖。

第7A圖為本發明於中央處設置微結構圖案之示意圖。

第7B圖為第7A圖之亮度分佈示意圖。

第7C圖為第7B圖之截面示意圖。

第8A圖為本發明於中央處設置支撐柱之示意圖。

第8B圖為第8A圖之亮度分佈示意圖。

第8C圖為第8B圖之截面示意圖。

第9圖係繪示本發明雙層背光模組結構之示意圖。

第10圖為本發明之製造方法之步驟流程圖。

1‧‧‧雙層導光板結構

2‧‧‧第一導光板

21‧‧‧第一出光面

22‧‧‧第一非出光面

3‧‧‧第一支撐柱

31‧‧‧第一頂面

5‧‧‧第二導光板

51‧‧‧第二出光面

52‧‧‧第二非出光面

6‧‧‧第二支撐柱

61‧‧‧第二頂面

Claims (11)

1. 一種雙層導光板結構，包含：一第一導光板，包含相對之一第一出光面與一第一非出光面，其中該第一導光板更包含複數第一圖案，位於該第一非出光面；複數第一支撐柱，位於該第一非出光面；及一第二導光板，包含相對之一第二出光面與一第二非出光面，該第二非出光面面向該第一非出光面，其中該第二導光板更包含複數第二圖案，位於該第二非出光面，且該第二導光板更包含複數第二支撐柱，位於該第二非出光面；其中，該些第一支撐柱較該些第一圖案靠近該第一非出光面的周緣，該些第二支撐柱較該些第二圖案靠近該第二非出光面的周緣，並且每一該第一支撐柱頂抵於該第二導光板，經由超音波熔接而使每一該第一支撐柱與該第二導光板接合成一體，用以維持該第一導光板與該第二導光板間之一間隙。
2. 如請求項1所述之雙層導光板結構，其中該些第一支撐柱位於該些第一圖案之間，該些第二支撐柱位於該些第二圖案之間。
3. 如請求項1所述之雙層導光板結構，其中該些第一支撐柱之直徑小於或等於該些第一圖案之直徑的五倍。
4. 如請求項1所述之雙層導光板結構，更包含：一反射件，定位於該第二導光板上而位於該第一非出光面與該第二非出光面之間。
5. 如請求項4所述之雙層導光板結構，其中該反射件更包含一支撐柱孔位或一外形設計缺口，用以避免與該第一支撐柱或該第二支撐柱發生干涉。
6. 如請求項4所述之雙層導光板結構，其中該第一非出光面與該第二非出光面分別貼附於該反射件之表面。
7. 一種雙層導光板結構之製造方法，包含：射出一第一導光板與複數第一支撐柱，該些第一支撐柱設置於該第一導光板上，並設置複數第一圖案於該第一導光板之一面上，該些第一支撐柱較該些第一圖案靠近該第一導光板之一面上的周緣；射出或熱壓一第二導光板，且設置複數第二支撐柱於該第二導光板上，並設置複數第二圖案於該第二導光板之一面上，該些第二支撐柱較該些第二圖案靠近該第二導光板之一面上的周緣；疊合該第一導光板與該第二導光板，使每一該第一支撐柱抵接於該第二導光板，且每一該第二支撐柱抵接於對應之該第一支撐柱；及超音波熔接該第一導光板與該第二導光板，使每一該第一支撐柱與該第二導光板接合成一體。
8. 如請求項7所述之雙層導光板結構之製造方法，其中於射出該第一導光板與該些第一支撐柱之步驟後，更包含：提供一反射件，定位於該第二導光板上。
9. 如請求項8所述之雙層導光板結構之製造方法，其中於疊合該第一導光板與該第二導光板之步驟中，係將該反射件設置於該第一導光板與該第二導光板之間。
10. 如請求項8所述之雙層導光板結構之製造方法，其中該反射件更包含一支撐柱孔位或一外形設計缺口，用以避免與該第一支撐柱或該第二支撐柱發生干涉。
11. 一種具有雙層導光板之背光模組，包含：如請求項1-6任一項所述之雙層導光板結構；一框架，收納該雙層導光板結構；及至少一光源模組，朝向該雙層導光板結構投射光線而使光線由該第一出光面與該第二出光面射出。