专利名称:平面光源模块的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种平面光源模块,尤其涉及一种搭配复合型光学膜片的平面光源模块,其中该复合型光学膜片是将扩散组件与集光组件设置于同一膜层。
背景技术:
在现今社会中,液晶显示器广泛地运用于个人计算机及其各类影像显示产品中,由于此类显示器为被动式影像显示器,故必须在其后方加上一平面光源方能使液晶表面上的影像能够被清楚地看见,为了达到此目的,该平面光源必须能使光线具有一定发散程度且亮度均匀。
由上可知,在背光模块中,最重要的两部分即为光源及放置在光源上的光学膜片组。目前的平面光源计有小分子有机发光二极管(SMOLED)、高分子有机发光二极管(PLED)、电致发光(EL)以及平面灯管(FEL)等;而为获得良好的光分布(有效视角及均匀性等),需要于平面光源上放置的光学膜片组包含下扩散片、集光片、上扩散片以及偏极反射片等等。
请参见图1A,美国专利第US6,091,547号的辉度控制薄膜(LuminanceControl Film)是利用贴合两片菱形结构10与12来达到控制光、导引光的效果,使得光线集中,增加正向光线的辉度;虽然此结构可有效地集中光线,然而却无法达到扩散的目的。
再请参照图1B,日本专利第JP2001324608号的散光片(Light-DiffusingSheet)公开了于一透明基板14上分布不同粒径大小的树脂颗粒16并以黏着树脂18固定之,使得光线通过该透明基板14后会产生杂乱的散射来达到光扩散的目的;但由于加入这些微小颗粒会使得扩散片的光使用效率降低,而且此技术只单纯为扩散所用,无法达到集中的目的。
图2为美国专利第US6,052,164号的具有强化亮度的电致发光显示器(Electroluminescent display with brightness enhancement),在该结构中包括电致发光板20、扩散板22、空气层24、结构层26与26’以及光栅28,由电致发光板20发出的光线,经由上方的扩散板22以及两层结构层26与26’的作用,将光线均匀且集中照射到上方表面,此种架构所用到的结构层膜片为单纯棱柱型结构,使用棱柱型结构虽然可以将光线集中,缩小角度,但却容易使得原本角度就较小的光线产生全反射,因而降低光线的使用效率。
因此,所需要的是一种平面光源模块,其可克服现有技术的缺点,本发明可满足此需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种平面光源模块,其利用微结构的方式达到集光与扩散的复合式光学效果,以达到有效提升光效率的目的。
本发明的另一目的是提供一种平面光源模块,其透过微结构滚筒的制作并利用滚压生产一次成形来达到降低生产成本的目的。
为达上述目的,本发明提供一种平面光源模块,其包含一复合型光学膜片以及一光源,该复合型光学膜片具有第一光学面与可接收入射光的第二光学面,制作该光学膜片的材料只要是可以透光的本领域现有技术材料均可;该光源具有面发光型态,且面对该第二光学面,其中该复合型光学膜片还包含至少一微结构单元,该微结构单元位于该第一光学面上且由可透光材料,例如透光的丙烯酸(arcylic)系材料或紫外线硬化树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COC;cyclicolefin copolymers)或高分子透明树脂(Arton)所制成,该微结构单元具有可扩散该入射光的第一侧面以及可集中该入射光的第二侧面。
较佳地,该第一侧面与该第二侧面彼此相邻。
较佳地,该第一侧面呈弧线形。
较佳地,该第一侧面的曲率半径在5微米~500微米的范围内。
较佳地,该第一侧面具有非单一曲率。
较佳地,该第二侧面呈菱形,且此菱形选择为垂直该弧线形第一侧面或者不垂直该弧线形第一侧面。
较佳地,该第二侧面具有一垂直高度较佳地,该垂直高度是在大于0微米且不大于500微米的范围内。
较佳地,该第二光学面为平滑光学表面。
较佳地,该第二光学面为粗糙光学表面。
较佳地,该复合型光学膜片包含彼此相邻的两个微结构单元,且该等微结构单元的第一侧面间呈一夹角。
较佳地,该夹角在30度~140度的范围内。
较佳地,该平面光源模块包含两个复合型光学膜片,该等复合型光学膜片彼此重迭且呈不大于90度的交角。
较佳地,该复合型光学膜片为于塑料基板上涂布一层紫外光固化材料,然后由微结构模具滚压成形,接着以紫外光照射固化而成。所述紫外光固化材料为本领域现有技术常用材料。
较佳地,该光源为小分子有机发光二极管。
较佳地,该光源为高分子有机发光二极管。
较佳地,该光源为电致发光板。
较佳地,该光源为平面灯管。
为对于本发明的结构及其功效有更进一步的了解与认同,兹配合附图详细说明如后。
图1A为一先前技术的示意图;图1B为另一先前技术的示意图;图2为又一先前技术的示意图;图3A为菱形透镜的光学特性示意图;图3B为弧线状透镜的光学特性示意图;图4A为本发明中的复合型光学膜片立体图;图4B为图4A中沿A-A所视的横剖面图;图4C为图4A中沿B-B所视的横剖面图;图5为本发明中的复合型光学膜片的加工示意图;
图6为本发明中的复合型光学膜片的一变化实施例的示意图;图7为本发明平面光源模块的横剖面示意图;图8为本发明平面光源模块的横剖面示意图,其显示另一实施例;图9为本发明中的复合型光学膜片的堆栈示意图;图10为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图,其显示另一实施例;以及图11为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图,其显示又一实施例。
附图标号说明7-平面光源模块;8-平面光源模块;10-菱形结构;12-菱形结构;14-透明基板;16-树脂颗粒;18-黏着树脂;20-电致发光板;22-扩散板;24-空气层;26-结构层;26’-结构层;28-光栅;30-菱镜;32-入射光;34-透镜;36a-入射光;36b-入射光;36c-入射光;36d-入射光;38-汇聚区;40-复合型光学膜片;42-第一光学面;44-第二光学面;46-菱形单元;48-弧线形单元;50-塑料基板;52-紫外光固化材料;54-微结构模具;56-滚筒;60-最小单元;70-光源;72-复合型光学膜片;80-光源;82-复合型光学膜片;84-复合型光学膜片;400-微结构单元;402-侧面;404-侧面;440-粒子;700-入射光;800-入射光;a-夹角;b-曲率半径;h-垂直高度;θ-角度;α-夹角。
具体实施例方式
以下将参照随附的附图来描述本发明为达到目的所使用的技术手段与功效,而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明,以利了解,但本发明的技术手段并不限于所列举附图。
请参见图3A,菱形结构在光学效果上具有良好的集光特性(缩小发散光源的发散角度);根据司乃尔定律(Snell’s Law),当入射光32射入菱镜30后,如果角度θ大于全反射临界角,则入射光32会在该菱镜30内被全反射(图3A中虚线箭头),如果角度θ小于全反射临界角,则入射光32在射出该菱镜30后(图3A中实线箭头)会再次偏离法线(图3A中虚线),因而达到集光效果。
弧形结构在光学效果上则因透镜特性而可表现出有效范围的扩散性质,如图3B所示,当入射光36a、当离轴的入射光36b、入射光36c以及入射光36d射入透镜34后,会先汇聚于汇聚区38然后再发散;利用此特性可达到大入射角度光线的出光角收敛与均匀化(模糊化)的目的。
本发明所提出的复合型光学膜片对光源具有扩散与集光的复合效果,此复合型光学膜片的表面主要由具有上述两种几何特征的微结构所组成,意即由菱形结构与弧形结构所组成。因此,透过这两种结构的交错排列组合,将可对光源产生集光与扩散的双重效果。
图4A为本发明中的复合型光学膜片的立体图,该复合型光学膜片40具有第一光学面42(请参见图4B与图4C)与第二光学面44(请参见图4B与图4C),该第二光学面44用于接收入射光(未图示),该第一光学面42上形成有数个微结构单元400,该微结构单元400具有可集中入射光的一侧面402以及可扩散入射光的另一侧面404,该侧面402与该侧面404彼此相邻,于本实施例中,该微结构单元400具有相对的二侧面402与相对的二侧面404。图4B为图4A中沿A-A所视的横剖面图,其中该侧面402(未图示)是呈菱形且具有一垂直高度h,且两相邻的微结构单元400间具有一夹角a(意指两相邻侧面404间的夹角),该夹角a较佳是在30度~140度的范围内。
图4C为图4A中沿B-B所视的横剖面图,其中该侧面404(未图示)呈弧线形。且具有一曲率半径b,该曲率半径b较佳是在5微米~500微米的范围内。
由上可知,借由适当选择夹角a、曲率半径b、垂直高度h及该复合型光学膜片40的组成材料,并利用该微结构单元400的数量及排列变化,吾人可依产品的不同需要来调整该复合型光学膜片40所表现出的集光度与扩散度的强弱比例。
图5为本发明中的复合型光学膜片的加工示意图。当欲制作该复合型光学膜片时,是先于塑料基板50上涂布一层紫外光固化材料52,然后以装设有微结构模具54的滚筒56滚压过该紫外光固化材料52,即可在该紫外光固化材料52上形成所需图样,然后以紫外光(未图示)照射该紫外光固化材料52使其固化,即可得到本发明中所使用的复合型光学膜片。
当然,本发明中的复合型光学膜片亦可有多种外型结构的变化。如图6所示,该复合型光学膜片的微结构单元60亦可具有较小的夹角与较大的曲率半径;该等变化是完全依照使用者依实际需要状况来进行设定,于此不再赘述。
图7为本发明平面光源模块的横剖面示意图。于图7中,平面光源模块7包含一光源70以及一复合型光学膜片72;该光源70具有面发光型态且可发射一入射光700,该复合型光学膜片72位于该光源70之上;如此,该入射光700在单一方向上(水平或垂直)可被该复合型光学膜片72进行集中与扩散的双重效果(例如为了提升显示器的水平可视度或垂直可视度),使得该平面光学模块7可提升光效率且具有优异的显示特性。
图8为本发明平面光源模块的横剖面示意图,其显示另一实施例。于图8中,各组成组件均类似于图7中所示,故于此不再赘述,所差异之处在于该平面光源模块8包含两片复合型光学膜片82与84,且该复合型光学膜片82与该复合型光学膜片84除彼此重迭外并可呈一特殊夹角α,如图9所示;如此,该入射光800可被该复合型光学膜片82与84在两方向上同时进行集中与扩散的双重效果(例如为了同时提升显示器的水平可视度及垂直可视度),使得该平面光源模块8可提升光效率且具有优异的显示特性。
于本发明中,该第二光学面可为平滑或粗糙的光学表面(为使扩散效果更佳),当欲将该第二光学面44制作为粗糙表面时,可于该复合型光学膜片40上涂布不同粒径大小的粒子440或在制造该复合型光学膜片40时一体成形,如图10及图11所示;当迭置两片复合型光学膜片时,该等复合型光学膜片可彼此呈大于0度而不大于90度的特殊夹角。此外,该光源可为小分子有机发光二极管(SMOLED)、高分子有机发光二极管(PLED)、电致发光板(EL)或平面灯管(FFL)等具有面发光型态的光源。
由上述可知,本发明所提出的平面光源模块对光源具有扩散与集光的复合效果,可表现出高度可控制性的光学扩散功能,以达成同时取代传统集光片与扩散片的目的,当此种平面光源模块应用于显示器中时,可提升光效率、简化模块架构并降低模块成本,为此技术领域中极具竞争力的产品。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,不能以之限定本发明所实施的范围。即凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰,皆应仍属于本发明权利要求涵盖的范围内。
权利要求
1.一种平面光源模块,其特征在于,包含一复合型光学膜片,其具有第一光学面与可接收入射光的第二光学面,且该复合型光学膜片还包含至少一微结构单元,该微结构单元位于该第一光学面上且由可透光材料所制成,该微结构单元具有可扩散该入射光的第一侧面以及可集中该入射光的第二侧面;以及一可提供面发光型态的光源,该光源面对该第二光学面。
2.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该第一侧面与该第二侧面彼此相邻。
3.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该第一侧面呈弧线形,该第一侧面的曲率半径在5微米~500微米的范围内。
4.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该第一侧面具有非单一曲率。
5如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该第二侧面呈菱形,且此菱形选择为垂直该弧线形第一侧面或者不垂直该弧线形第一侧面。
6.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该第二侧面具有一垂直高度,该垂直高度在大于0微米且不大于500微米的范围内。
7.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,包含彼此相邻的两个微结构单元,且该等微结构单元的第一侧面间呈一夹角,该夹角在30度~140度的范围内。
8.如权利要求1所述的平面光源模块,其包含两个复合型光学膜片,该等复合型光学膜片彼此重迭且呈不大于90度的交角。
9.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该复合型光学膜片为于塑料基板上涂布一层紫外光固化材料,然后由微结构模具滚压成形,接着以紫外光照射固化。
10.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该光源可选择为小分子有机发光二极管以及高分子有机发光二极管其中之一。
11.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该光源为电致发光板。
12.如权利要求1所述的平面光源模块,其特征在于,该光源为平面灯管。
全文摘要
本发明涉及一种平面光源模块,其包含复合型光学膜片以及一光源,该复合型光学膜片具有第一光学面与可接收入射光的第二光学面,该光源具有面发光型态且面对该第二光学面,其中该复合型光学膜片还包含至少一微结构单元,该微结构单元位于该第一光学面上且由可透光材料所制成,该微结构单元具有可扩散该入射光的第一侧面以及可集中该入射光的第二侧面。
文档编号G02F1/1335GK1936674SQ20051010486
公开日2007年3月28日 申请日期2005年9月21日 优先权日2005年9月21日
发明者姚柏宏, 潘奕凯, 林宗信, 博春能, 鲍友南 申请人:财团法人工业技术研究院