TWI584013B - A light guide plate with a positioning structure, a backlight module and a manufacturing method thereof - Google Patents

Description

具定位結構之導光板、背光模組及其製造方法

本發明係關於導光元件領域，尤其是一種可快速使燈條組設於導光板入光面中央之具定位結構導光板、背光模組及其製造方法。

背光模組為顯示裝置之光線來源，一般包括導光元件與光源，並利用導光元件導引光源光線，以形成面光源提供顯示面板達到顯示功效。由於背光模組為顯示裝置的光線來源，因此背光模組之組裝品質會影響顯示裝置的顯示效果，例如光源相對導光元件的入光角度與位置等，皆會影響導光元件對於光線的導引效果以及後續的出光均勻度。

以側入式背光模組為例，光源係固定於導光元件的側面，相對導光元件形成側向入射之光線。早期的固定方式採螺絲鎖附或黏著劑黏合以將光源固定於導光元件之入光面，然螺絲鎖附方式若鎖孔對位不正或鎖固螺絲時施力不均會毀損光源，且在組裝製程亦相當不便；另，若採黏著方式其固接強度不足且容易產生污染，黏貼時造成光源偏離預定位置，影響導光元件導引效果。

而後，針對光源與導光元件固接方式，相關廠商係致力研發各類組裝方式以解決如前述缺失，其一方式為透過一輔助固定結構如框架，使具光源之燈條可固定於框架處，再將導光元件與框架組接以達成組設目的，如中華民國專利公開號第201506509號之發光裝置、平板燈及平面 顯示器，其揭露之發光裝置係包括第一邊框、燈條及導光板，透過將燈條設置於第一邊框內側之凹槽，且導光板入光面凸設有複數抵接部，當入光面之側***凹槽後，可藉抵接部抵接燈條使燈條被固定於凹槽內不會滑動。或如中華民國專利公開號第201015166號之背光模組及其應用與組裝方法，其揭露之背光模組包含框架、發光燈條與導光板，框架具有第一側邊、第二側邊、至少一位於框架內且平行第一側邊之側腔室、至少一開設於第二側邊之側開口，及至少一形成於側腔室內之第一定位結構，發光燈條經由側開口平行第一側邊而容設入於側腔室中，使發光燈條之出光面法線方向垂直第一側邊，導光板則設於框架內並位於發光燈條之一側。上述技術手段皆屬另透過一框架以固定導光元件與光源之結構，然，由於需再另增設框架，雖可提升光源與導光元件之組接強度，卻造成組裝不便以及增加製造成本的問題。

又或如中華民國專利號第M292704號之顯示器之光源電路板連接裝置，其係捨棄增設框架，而直接以導光元件與光源相扣合固定。顯示器之光源電路板連接裝置包含光源電路板、發光元件、呈勾狀之彈性件及連接體，發光元件與光源電路板電性連接，彈性件一段設於光源電路板，另段形成有具彈性之抵壓片，連接體相對彈性件設有嵌合部，以供抵壓片扣合於對應之嵌合部。其中連接體可為一導光板，亦即先於導光板上設有嵌合部，再利用一端設於電路板上的彈性件扣合於嵌合部，以組裝發光元件與導光板。然，由於導光板係屬光學元件，因此其上的任何細微結構皆可能影響光線導引效果，如該技術文獻揭示的嵌合部，為與抵壓片卡掣，故實際上位於導光板的嵌合部至少需具卡槽或抵觸面等結構，該些結 構在設計上須十分小心以避免影響光線導引，且繁複的結構對於導光板生產亦相當不便，故也易造成產品良率下降。

實際上，光源相對導光元件的安裝位置對於光線之利用效率以及光線導引效果具有極大影響，因此光源與導光元件在組裝固定時需精準地對位，以確保光線可充分進入導光元件內。上述各種組裝光源與導光元件的方式，其主要訴求僅在於如何快速、簡易組裝以及提升固定強度，即便可透過框架固定光源位置，但仍無法解決光源相對導光元件入光面的精準對位需求。且在導光元件漸趨輕薄的發展趨勢下，光源已不若前揭技術所述般可隨意位於入光面任意區域而皆具有一定的光線利用效率。因此，如何藉由光源與導光元件的相對位置確保導光元件的光線利用率以及後續出光均勻度，且同時兼顧組裝之便利與快速性，係為本發明人致力解決之缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種具定位結構之導光板、背光模組及其製造方法，係可使燈條與導光板組設時，可精確地定位於導光板入光面中央，確保燈條光線可盡數由入光面進入導光板以被導引形成均勻出光。

為達上述目的，本發明於一實施方式中揭示一種具定位結構之背光模組，包括：一導光板，具有一入光面，且該入光面設有至少一定位槽；及一燈條，設於該入光面以提供側向光線，且該燈條對應該定位槽設有至少一定位柱，其中，組設該燈條至該導光板時，該定位柱插設於該定位槽中，藉此限定該燈條相對該入光面之設置高度，使該燈條對應位於 該入光面中央。透過定位槽與定位柱，限定組裝後之燈條位置，使光線可充分自入光面入射至導光板，防止燈條位置偏移造成光線照射至導光板外，影響導光板之光線利用效率及後續出光均勻度。

基於前述實施方式，本發明於另一實施方式中係揭露該燈條具有複數發光單元，且相鄰之該等發光單元展光範圍係相互交疊形成一交疊區，該交疊區與該入光面之最短距離為d，該定位槽之深度。於此透過限定定位槽深度，避免影響佈設於導光板微結構之取光效果。

於再一實施方式中，該導光板之高度為H，該燈條具有複數發光單元，各該發光單元之高度為h，且H不大於3h。該實施方式中示意本發明之導光板可屬薄型導光板，當導光板厚度與發光單元接近時，對於燈條組設位置的要求更為嚴謹，一旦位置略偏，對於光線入射影響甚鉅，故透過該定位柱與定位槽係可使燈條固定於入光面中央處。

此外，次一實施方式中，該定位槽之深度為X₁，該定位柱之長度為X₂，且X₂>X₁。藉此，燈條與導光板組裝時可快速對位，並於組裝後使燈條與導光板形成一間距，以利於確認兩者對位狀況及保持適當距離避免導光板因受熱而產生變形。

本發明於一實施方式中，進一步揭示一種具定位結構之背光模組製造方法，包括以下步驟：將複數導光板堆疊成批並對齊，以使各該導光板之一入光面構成一加工平面；利用一加工機具於該加工平面刻劃複數條溝槽，以分別形成展光微結構於各該入光面；於各該入光面加工形成至少一定位槽，該定位槽之高度低於該入光面；提供一燈條，其中該燈條對應該定位槽而具有至少一定位柱；及組設該燈條於該入光面，且該定位 柱插設於該定位槽中，使該燈條位於該入光面中央。依循上述步驟而先於導光板入光面加工形成溝槽，再接續形成定位槽，而後再與具定位柱之燈條相互組接，使燈條可固定於入光面中央處，且採同時針對多個導光板進行加工方式係可提升整體加工速率。

其中，鑒於雷射加工之技術成熟度與便利性，基於前述實施方式，係使該加工機具為一雷射機台，以快速並精準地於入光面形成溝槽與定位槽。

又本發明亦同步於另一實施方式中揭示一種具定位結構之導光板，用以供具有一定位柱之一燈條組設，包括：一入光面，用以接收該燈條所提供之光線；及至少一定位槽，位於該入光面，該定位槽之高度不大於該入光面之高度，用以供該定位柱插設於該定位槽中；藉此，該定位槽限定該燈條相對該入光面之設置高度，使該燈條對應位於該入光面中央。透過該導光板而可使燈條快速精準地對位並裝設於入光面中央處，進一步提升導光板之可用光線與出光均勻度。基於本實施方式，為更提升該導光板之效能，係衍生下述各實施方式內容。

於一實施方式中，該燈條具有複數發光單元，且相鄰之該等發光單元之展光範圍係相互交疊形成一交疊區，且該交疊區與該入光面之最短距離為d，該定位槽之深度。於此透過限定定位槽深度，以防止其影響佈設於導光板微結構之取光效果。

於另一實施方式中，該導光板之高度為H，該燈條具有複數發光單元，各該發光單元之高度為h，且H不大於3h。於此揭示導光板高度略大於發光單元厚度，而藉由定位柱與定位槽可快速且準確地使燈條固 定於入光面中央處。

再一實施方式中，該定位槽之深度為X₁，該定位柱之長度為X₂，且X₂>X₁。藉此，燈條與導光板組裝時可快速對位，並於組裝後使燈條與導光板形成一間距，以利於確認兩者對位狀況及保持適當距離避免導光板因受熱而產生變形。

綜上所述，本發明所揭露之導光板、背光模組及其組裝方法係可有效地使燈條固定於導光板入光面之中央處，而使燈條出光軸可自入光面垂直高度中心處入射，使導光板獲得最多可用光線能量，避免燈條偏移導致部分光線投射至導光板外，影響後續出光均勻度。尤其針對薄型導光板而言，由於導光板高度與燈條高度接近，只要燈條組設位置略偏，則會造成光線偏移而使導光板可用光能量降低，因此更需精準地定位燈條與導光板入光面之相對位置。是以透過該定位柱與定位槽，即可於組裝時快速並準確地限定燈條位置。此外，配合導光板取光用之微結構，亦可進一步限定定位槽之深度，防止其影響導光板其餘區域之取光設計。且為有效提升組裝對位效率與控制燈條與導光板組裝後之間距，亦可使定位柱高度大於定位槽深度以達前述功效。

1‧‧‧背光模組

10‧‧‧導光板

101‧‧‧入光面

102‧‧‧定位槽

103‧‧‧出光面

104‧‧‧底面

105‧‧‧溝槽

11‧‧‧燈條

111‧‧‧定位柱

112‧‧‧發光單元

2‧‧‧加工平面

A‧‧‧交疊區

B‧‧‧暗區

C‧‧‧入光面之高度

c‧‧‧定位槽之高度

X₁‧‧‧定位槽深度

X₂‧‧‧定位柱長度

d‧‧‧交疊區與入光面之最短距離

H‧‧‧導光板高度

h‧‧‧發光單元高度

S01~S05‧‧‧步驟

第1圖，為本發明第一實施方式之立體分解圖。

第2A圖，為本發明第一實施方式之組裝俯視圖。

第2B圖，為本發明第一實施方式之部分放大示意圖。

第3圖，為本發明第一實施方式之組裝側視圖。

第4圖，為本發明第二實施方式之方法步驟流程圖。

第5A圖，為本發明第二實施方式之導光板加工示意圖(一)。

第5B圖，為本發明第二實施方式之導光板加工示意圖(二)。

第5C圖，為本發明第二實施方式之導光板加工示意圖(三)。

第6圖，為本發明第二實施方式之組裝示意圖。

現今背光模組中，多選用發光二極體(LED)作為光源，因此光源會具有一定出光角度。是以，當將光源與導光板相互組設時，需盡可能地讓光源位於導光板入光面中央，以讓光線順利被導光板所導引，避免驅動時部分光線投射至導光板外部，進而影響導光板的光線使用效率與後續出光，尤當光源高度接近導光板厚度時更需如此。故，鑒於此一需求，本發明人即構思可快速將光源定位於導光板入光面中央位置之具定位結構之背光模組，以確保應用時自光源射出的光線可順利進入導光板內。請參閱第1、2A、2B及3圖，其係分別為本發明第一實施方式之立體分解圖、組裝俯視圖、部分放大示意圖與組裝側視圖。該具定位結構之背光模組1包括一導光板10及一燈條11。

導光板10具有一入光面101，並於入光面101設有至少一定位槽102。其中，導光板10更具有分別垂直鄰接於入光面101之一出光面103與一底面104，且出光面103與底面104為相對設置。定位槽102截面可為矩形或圓形，亦可使定位槽102由入光面101朝向導光板10內側漸縮，較佳者，該定位槽102之高度c不大於入光面101之高度C，以防止影響光線自入光面101之入射效果。此外，為有效提升光線自入光面101進入導光 板10之光線角度，可於入光面101設置有一透鏡陣列，藉以增大入射光線角度，利於後續之光線導引。

燈條11供設於入光面101以提供導光板10側向光線，且燈條11對應定位槽102設有至少一定位柱111，當將燈條11組設置導光板10時，定位柱111係插設於定位槽102中，藉此限定燈條11相對入光面101之設置高度，使燈條11對應位於入光面101中央，應用時燈條11產生之光線即受導光板10導引而自出光面103形成出光。換言之，藉由定位槽102與定位柱111之搭配，即可有效限定燈條11相對入光面101位置。詳細而言，燈條11之主出光軸會垂直入射通過入光面101短邊中心點且與其長邊平行之一中心線，避免燈條11位置過於靠近出光面103或是底面104，導致相對入光面101之入光角度偏移使部分光線投射至外界，進而降低光線使用效率與導光板10出光時之均勻度。此外，定位柱111之態樣可為矩形或圓形柱體，亦可如圖中所示，於接觸定位槽102之端呈尖錐狀，藉此可使導光板10與燈條11達快速定位功效。假若定位柱111與定位槽102為同一形狀態樣，例如其截面皆為圓形且尺寸相仿，則在組裝時勢必須耗費較多時間讓定位柱111與定位槽102相互對位並將定位柱111一端插設至定位槽102內，且當導光板10屬薄型態樣時，入光面101之高度C極低，定位槽102與定位柱111尺寸亦隨之減縮而形成極微小結構，此時若仍採用兩者為相同造型態樣之設計，上述問題即更趨嚴重，進而大幅提升組裝上的難度。

其中，燈條11具有複數發光單元112，且該些發光單元112係呈間隔設置，並分別為一LED。相鄰發光單元112之展光範圍係交互交 疊形成一交疊區A，且該交疊區A與入光面101的最短距離為d，當定位槽102之深度為X₁時，則。此一條件限定原因在於，由於導光板10在相鄰發光單元112之展光範圍外會形成暗區B，如第2A及2B圖所示，亦即由交疊區A邊緣朝向入光面101延伸距離d並與各發光單元112展光範圍邊緣所夾設區域，為導引部分光線至暗區B，因此在出光面103或底面104對應暗區B位置內多半會設置供以取光之微結構，藉以調整發光單元112的展光角度。故為了避免定位槽102影響取光微結構效能，因此需使定位槽102深度X₁不可超過。

於本實施方式中，係使導光板10之高度為H，各發光單元112之高度為h，且H不大於3h，此一條件則進一步揭示該具定位結構之背光模組1可為導光板10高度與發光單元112高度比值在一定範圍內之背光模組，亦即導光板10高度與發光單元112高度相近的背光模組類型。如前述，現今導光板10漸趨輕薄化發展，意謂導光板10之高度相對降低，因此導光板10高度與發光單元112高度的比例越來越小，若組裝燈條11時，發光單元112的位置略有偏差而非位於入光面101中央，則發光單元112之部分光線即會超出入光面101而無法被有效導引至導光板10內部，進而影響導光板10光線利用效率與出光時的均勻度，因此對於運用薄型導光板之背光模組，燈條的定位更顯重要。

此外，當定位槽102深度為X₁，定位柱111之長度為X₂時，則X₂>X₁。藉此，在組裝燈條11與導光板10時可快速對位，且進一步使燈條11與導光板10組裝後形成一間距，利於確認燈條11是否確實位於入光面101中央，同時可藉由此一間距使導光板10與燈條11保持適當距離，避 免燈條11運作之熱能使導光板10產生變形。特別一提的是，當定位槽102屬微尺寸凹槽時，若設計定位槽102深度與定位柱111長度相仿，在組裝上則會遭遇無法快速精準對位的問題，故為更利於組裝製程進行，是以在設計定位柱111尺寸時，使其長度大於定位槽102深度較佳，且藉此可讓燈條11與導光板10形成間距，除利於檢驗燈條11位置外更可防止驅動熱能影響導光板10。

請繼續參閱第4、5A~5C及6圖，其係為本發明第二實施方式之方法步驟流程圖及各導光板加工示意圖與組裝示意圖。於本實施方式中係揭露一種具定位結構之背光模組之製造方法，包括以下步驟。

首先，將複數導光板10堆疊成批並對齊，以使各導光板10之一入光面101構成一加工平面2(步驟S01)，如第5A圖所示。為符合加工效率，於本實施方式中對於導光板10係採複數同時加工方式進行。

而後，利用一加工機具(圖中未示)於該加工平面2刻劃複數條溝槽105，以分別形成展光微結構(步驟S02)，如第5B圖所示。位於各入光面101之溝槽105係做為提升入射光線展光角度之展光結構，其態樣可為弧形或矩形等，於此係以該些溝槽105為接續排列之弧形溝槽為例說明。其中，鑒於雷射加工技術之成熟度與便利性，故於本實施方式中該加工機具可為一雷射機台，以透過雷射於加工平面2形成溝槽105。

接續，於各該入光面101加工形成至少一定位槽102，且定位槽102之高度低於入光面101(步驟S03)，而如第5C圖所示。在溝槽105成形後，透過加工機具以雷射加工方式進一步於各入光面101形成定位槽102，且為避免定位槽102過大而破壞入光面101展光效果以及維持入光面 101結構強度，故於此限定定位槽102於Z軸向長度小於入光面101於Z軸向長度。於定位槽102加工完畢後，各導光板10即可獨立進行後續組裝步驟。

提供一燈條11，其中燈條11對應定位槽102具有至少一定位柱111(步驟S04)。接著組設燈條11於入光面101，且定位柱111插設於定位槽102中，使燈條11位於入光面101中央(步驟S05)。導光板10加工完畢後即分別與燈條11進行組裝，透過定位槽102與定位柱111結構使組裝後燈條11位置可被固定於入光面101中央，以使光線充分入射至導光板10內，而如第6圖所示。

請再度參閱第1至3圖，本發明亦係揭示一種具定位結構之導光板10，用以供具有定位柱111之燈條11組設，其包括一入光面101及至少一定位槽102。入光面101用以接收燈條11所提供之光線，定位槽102位於入光面101且高度不大於入光面101高度，用以供定位柱111插設於定位槽102中，藉此定位槽102限定燈條11相對入光面101之設置高度，使燈條11對應位於入光面101中央。其細部特徵與第一實施方式相同部分於此不再贅述。

此外，對於定位槽102之深度限制、導光板10高度與燈條11之發光單元112高度比例關係以及定位槽102深度與定位柱111長度關係同於第一實施方式所述，是以不再贅述。

綜上所述，本發明揭示具有定位結構之導光板、背光模組及其製造方法，透過導光板入光面的定位槽，搭配燈條之定位柱結構，使燈條與導光板組裝時可達快速精準對位之功效，確保燈條相對位於入光面中 央位置，以使導光板達到最佳之光線使用率。尤其在現今為符合背光模組所應用之電子裝置輕薄化要求，而使導光板趨向薄型化之技術發展下，當發光單元高度與導光板高度越來越接近時，燈條相對導光板設置位置的精準度需求即隨之提升，避免燈條安裝位置偏移造成光線無法盡數由入光面入射至導光板，降低光線利用率以及導光板之出光均勻度。此外，為配合導光板微結構之取光需求，因此對於定位槽之深度亦可進一步限定，進而提升導光板之導光效能，且為更快速地執行燈條與導光板組裝製程，亦可透過設定定位柱長度與定位槽深度的相對關係及形狀態樣，使組裝時定位柱可快速對位而插設於定位槽中，達到限定燈條位置功效。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1‧‧‧背光模組

10‧‧‧導光板

101‧‧‧入光面

102‧‧‧定位槽

103‧‧‧出光面

104‧‧‧底面

11‧‧‧燈條

111‧‧‧定位柱

112‧‧‧發光單元

Claims (10)

1. 一種具定位結構之背光模組，包括：一導光板，具有一入光面，且該入光面設有至少一定位槽；及一燈條，設於該入光面以提供側向光線，且該燈條對應該定位槽設有至少一定位柱，其中，組設該燈條至該導光板時，該定位柱插設於該定位槽中，藉此限定該燈條相對該入光面之設置高度，使該燈條對應位於該入光面中央。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具定位結構之背光模組，其中，該燈條具有複數發光單元，且相鄰之該等發光單元之展光範圍係相互交疊形成一交疊區，該交疊區與該入光面之最短距離為d，該定位槽之深度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具定位結構之背光模組，其中，該導光板之高度為H，該燈條具有複數發光單元，各該發光單元之高度為h，且H不大於3h。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具定位結構之背光模組，其中，該定位槽之深度為X₁，該定位柱之長度為X₂，且X₂>X₁。
5. 一種具定位結構之背光模組之製造方法，包括以下步驟：將複數導光板堆疊成批並對齊，以使各該導光板之一入光面構成一加工平面；利用一加工機具於該加工平面刻劃複數條溝槽，以分別形成展光微結構於各該入光面；於各該入光面加工至少一定位槽，該定位槽之高度低於該入光面；提供一燈條，其中該燈條對應該定位槽而具有至少一定位柱；及 組設該燈條於該入光面，且該定位柱插設於該定位槽中，使該燈條位於該入光面中央。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具定位結構之背光模組之製造方法，其中，該加工機具係為一雷射機台。
7. 一種具定位結構之導光板，用以供具有一定位柱之一燈條組設，包括：一入光面，用以接收該燈條所提供之光線；及至少一定位槽，位於該入光面，該定位槽之高度不大於該入光面之高度，用以供該定位柱插設於該定位槽中；藉此，該定位槽限定該燈條相對該入光面之設置高度，使該燈條對應位於該入光面中央。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具定位結構之導光板，其中，該燈條具有複數發光單元，且相鄰之該等發光單元之展光範圍係相互交疊形成一交疊區，且該交疊區與該入光面之最短距離為d，該定位槽之深度。
9. 如申請專利範圍第7項所述之具定位結構之導光板，其中，該導光板之高度為H，該燈條具有複數發光單元，各該發光單元之高度為h，且H不大於3h。
10. 如申請專利範圍第7項所述之具定位結構之導光板，其中，該定位槽之深度為X₁，該定位柱之長度為X₂，且X₂>X₁。