CN100412651C - 平面光源模块 - Google Patents

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Abstract

一种平面光源模块，包括一复合型光学膜片以及一光源，所述复合型光学膜片具有一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，所述光源是具有面发光形态且面对所述第二光学面，其中所述复合型光学膜片还包括一扩散部以及一集光部，所述扩散部是由可透光材料所制成且可扩散所述入射光，所述扩散部是形成于所述第一光学面之上，所述集光部是由可透光材料所制成且可集中所述入射光，所述集光部是形成于所述扩散部之上。

Description

平面光源模块
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，其中所述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，液晶显示器被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，所述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)、电致发光片(EL)以及平面灯管(FEL)等；而为获得良好的光分布，即有效视角及均匀性等，在平面光源上放置的光学膜片组包括下扩散片、集光片、上扩散片以及偏极反射片等等。
请参见图1A，美国专利案第US6,091,547号辉度控制薄膜(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；虽然此结构能有效地集中光线，然而却无法达到扩散的目的。
再请参照图1B，日本专利案第JP2001324608号散光片(Light-DiffusingSheet)是揭露于一透明基板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，使得光线通过所述透明基板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为美国专利案第US6,052,164号具有强化亮度的电致发光片显示器(Electroluminescent display with brightness enhancement)，在所述结构中包括电致发光片板20、扩散板22、空气层24、结构层26与26’以及光栅28，由电致发光片板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，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，是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。
本发明的次要目的是提供一种平面光源模块，是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，其包括一复合型光学膜片以及一光源，所述复合型光学膜片具有一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，所述光源具有面发光形态且面对所述第二光学面，其中所述复合型光学膜片还包括：
一扩散部，由可透光材料，如丙烯酸(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；cyclic olefin copolymers)或高分子透明树脂(Arton)所制成，扩散所述入射光，所述扩散部形成于所述第一光学面之上；以及
一集光部，由可透光材料，如丙烯酸(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；cyclic olefin copolymers)或高分子透明树脂(Arton)所制成，集中所述入射光，所述集光部形成于所述扩散部之上。
较佳地，所述扩散部包括一曲面形线状单元结构。
较佳地，所述曲面形线状单元结构具有一结构深度。
较佳地，所述曲面形线状单元的结构深度在5微米～500微米范围内。
较佳地，所述集光部包括一菱形单元结构。
较佳地，所述菱形单元结构具有一顶角及一高度。
较佳地，所述顶角在30度～140度的范围内。
较佳地，所述高度在大于0微米且不大于500微米的范围内。
较佳地，所述第二光学面为平滑光学表面。
较佳地，所述第二光学面为粗糙光学表面。
较佳地，所述平面光源模块是包括两个复合型光学膜片，所述两个复合型光学膜片是彼此重叠且呈小于90度的交角。
较佳地，所述复合型光学膜片为在塑料基板上涂布一层紫外线成形材料，然后由微结构模具滚压成形，接着以紫外光照射固化。
较佳地，所述曲面形线状单元结构上具有多个菱形单元结构。
较佳地，所述光源为小分子有机发光二极管。
较佳地，所述光源为高分子有机发光二极管。
较佳地，所述光源为电致发光片。
较佳地，所述光源为平面灯管。
附图说明
图1A为一现有技术的示意图；
图1B为另一现有技术的示意图；
图2为又一现有技术的示意图；
图3A为菱形透镜的光学特性示意图；
图3B为柱状透镜的光学特性示意图；
图4为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图；
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另一实施例的横剖面示意图；
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另一实施例的横剖面图；以及
图11为本发明中的复合型光学膜片又一实施例的横剖面图。
附图标记说明：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-电致发光片板；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-曲面形结构单元；50-塑料基板；52-紫外线成形材料；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；440-粒子；700-入射光；800-入射光；a-顶角；b-曲面形结构单元的结构深度；h-高度；θ-角度；α-夹角。
具体实施方式
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会在所述菱镜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在射出所述菱镜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。
曲面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、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，意即由菱形结构与曲面形结构所组成。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。
请参见图4，为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图。所述复合型光学膜片40是具有一第一光学面42与一第二光学面44，所述第二光学面44是用于接收入射光，所述第一光学面42上是形成有一曲面形结构单元48，所述曲面形结构单元48的上再形成一菱形单元46，所述菱形单元46是用于集中光线，即为集光部，所述曲面形结构单元48则是用于扩散光线，即为扩散部，所述菱形单元46是具有一顶角a及一高度h，所述曲面形结构单元48是具有一结构深度b，通过适当选择所述顶角a、所述曲面形结构单元结构深度b、所述高度h及所述复合型光学膜片40的组成材料(如，选择折射率)，可依产品的不同需要来调整所述复合型光学膜片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。当欲制作所述复合型光学膜片时，是先在塑料基板50上涂布一层紫外线成形材料52，然后以装设有微结构模具54的滚筒56滚压过所述紫外线成形材料52，即可在所述紫外线成形材料52上形成所需图样，然后以紫外光(图中未示)照射所述紫外线成形材料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，所述复合型光学膜片非仅局限于一个菱形单元搭配一曲面形结构单元，而亦可有多种搭配变化。如图6所示，所述复合型光学膜片的最小单元60亦可为一个半圆柱单元的上搭配四个菱形单元；所述等变化是完全依照使用者依实际需要状况来进行设定，在此不再赘述。
图7为本发明平面光源模块的横剖面示意图。在图7中，平面光源模块7是包括一光源70以及一复合型光学膜片72；所述光源70具有面发光形态且可发射一入射光700，所述复合型光学膜片72是位于所述光源70之上；如此，所述入射光700是在单一方向上，比如水平或垂直，被所述复合型光学膜片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，使得所述平面光学模块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，其是显示另一实施例。在图8中，各组成组件均类似于图7中所示，故在此不再赘述，所差异之处在于所述平面光源模块8是包括两片复合型光学膜片82与84，且所述复合型光学膜片82与所述复合型光学膜片84彼此重叠且呈一特殊夹角α，如图9所示；如此，所述入射光800是可被所述复合型光学膜片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，使得所述平面光源模块8可提升光效率且具有优异的显示特性。
在本发明中，所述复合型光学膜片的扩散部和集光部由透光的丙烯酸(arcylic)系材料或紫外线硬化树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COC；cyclic olefincopolymers)或高分子透明树脂(Arton)所制成；所述曲面形结构单元的结构深度是在10微米～500微米的范围内，所述菱形单元的顶角是在30度～140度的范围内，所述菱形单元的高度是在大于0微米且不大于500微米的范围内；所述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)，当欲将所述第二光学面44制作为粗糙表面时，可在所述平面光源模块40上涂布不同粒径大小的粒子440或在制造所述平面光源模块40时一体成形，如图10及图11所示；当叠置两片复合型光学膜片时，所述两片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，所述光源是可为小分子有机发光二极管(SMOLED)、高分子有机发光二极管(PLED)、电致发光片(EL)或平面灯管(FFL)等具有面发光形态的光源。
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，以达到同时取代传统集光片与扩散片的目的，当这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，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1. 一种平面光源模块，其特征在于，包括：
一复合型光学膜片，具有一第一光学面与接收一入射光的一第二光学面，且所述复合型光学膜片还包括：
一扩散部，由可透光材料所制成，扩散所述入射光，所述扩散部包括一具有预定结构深度的曲面形结构单元，且形成于所述第一光学面之上；
一集光部，由可透光材料所制成，集中所述入射光，所述集光部为菱形单元结构，且形成于所述扩散部之上；以及
一提供面发光形态的光源，所述光源面对所述第二光学面。
2. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述曲面形结构单元的结构深度在5微米～500微米范围内。
3. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述菱形单元结构具有一顶角及一高度，所述顶角在30度～140度范围内，所述高度在大于0微米且不大于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：包括两个复合型光学膜片，所述两个复合型光学膜片是彼此重叠且呈小于90度的交角。
5. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述复合型光学膜片为在塑料基板上涂布一层紫外线成形材料，然后由微结构模具滚压成形，接着以紫外光照射固化。
6. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述曲面形结构单元上具有多个菱形单元结构。
7. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述光源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。
8. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述光源为电致发光片。
9. 如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于：所述光源为平面灯管。
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