CN100445831C - 平面光源模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面光源模块，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一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面。该光源具有面发光形态且面对该第二光学面。其中该复合型光学膜片包含一扩散部以及一集光部，该扩散部由可透光材料制成且可扩散该入射光，该集光部由可透光材料制成且可汇聚该入射光，该扩散部与该集光部彼此并列抵靠且位于该第一光学面上。

Description

平面光源模块

技术领域

本发明涉及一种平面光源模块，尤其是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，液晶显示器已广泛地运用于个人计算机及其各类图像显示产品中。由于此类显示器为被动式图像显示器，故必须在其后方加上一平面光源方能使液晶面板上的图像清晰显现。而为了实现此目的，该平面光源的光线必须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。平面光源包括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，一般包含下扩散片、集光片、上扩散片以及偏极反射片等等。

请参阅图1A，美国专利案第US6,091,547号所公开的亮度控制薄膜(Luminance Control Film)，利用了贴合两片棱柱形结构10与12来达到控制光、导引光的目的，使得光线集中，增加正向光线的亮度；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。

请参阅图1B，为日本专利案第JP2001324608号所公开的散光片(Light-Diffusing Sheet)。于一透明基板14上分布粒径大小不同的树脂颗粒16并以黏着树脂18固定，使得光线通过该散光片后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号所公开的具有强化亮度的电致发光显示器(Electroluminescent display with brightness enhancement)。该结构包括电致发光板20、扩散板22、空气层24、结构层26与26’以及液晶组件28，由电致发光板20发出的光线，经由上方的扩散板22以及两结构层26与26’的作用，将光线均匀且集中的照射到上方表面。此种架构所用到的结构层膜片为单纯棱柱形结构，使用棱柱形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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种平面光源模块，使其实现汇聚与扩散的复合光学效果，以达到有效提升光效率的目的。

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一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面；该光源具有面发光形态且面对该第二光学面。其中该复合型光学膜片包含：

一扩散部，由可透光材料制成且可扩散该入射光；

一集光部，由可透光材料制成且可集中该入射光，该扩散部与该集光部彼此并列抵靠且位于该第一光学面上。

该扩散部至少包含一个具有圆弧柱形结构深度的圆弧柱形单元。

该圆弧柱形结构深度在10微米～500微米的范围内。

该集光部至少包含一个具有顶角的棱柱形单元。

该顶角在30度～140度的范围内。

该第二光学面为平滑光学表面。

该第二光学面为粗糙光学表面。

该平面光源模块包含两复合型光学膜片，该两片复合型光学膜片彼此重叠且呈现小于或等于90度的夹角。

该光源为小分子有机发光二极管。

该光源为高分子有机发光二极管。

该光源为电致发光。

该光源为平面灯管。

本发明同时具有光扩散与光汇聚的功能，并呈现出复合光效果。且亮度高分布均匀，光线利用率好，略带发散性。从而使液晶面板上的图像清晰显现。

附图说明

图1A为一原有技术的示意图；

图1B为另一原有技术的示意图；

图2为又一原有技术的示意图；

图3A为棱镜的光学特性示意图；

图3B为球面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一变化实施例的示意图；

图6为本发明中的复合型光学膜片的另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；

图9为本发明中的复合型光学膜片的叠设示意图；

图10为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图；

图11为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图。

其中，附图标记：

7-平面光源模块     8-平面光源模块

10-棱柱形结构      12-棱柱形结构

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-液晶组件        30-棱镜

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-棱柱形单元      48-圆弧柱形单元

60-最小单元        62-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-圆弧柱形结构深度

θ-角度              α-夹角

具体实施方式

以下将配合附图详细描述本发明的技术特征与功效。但所附附图及所举实施例仅为辅助说明，以利深刻了解本发明的实质，并非用以限定本发明。

请参阅图3A，棱镜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射入棱镜30后，如果角度θ大于全反射临界角，则入射光32会在该棱镜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在射出该棱镜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。

球面镜结构在光学效果上则因透镜特性而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(此处为球面镜结构)后，会先汇聚于汇聚区38然后再发散；利用此特性可达成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汇聚的复合效果，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，即由棱柱形单元与圆弧柱形单元所组成。因此，通过这两种结构的交错排列组合，将可对光源产生汇聚与扩散的双重效果。

请参阅图4，其为本发明中的复合型光学膜片的横剖面图。该复合型光学膜片40具有一第一光学面42与一第二光学面44。该第二光学面44用于接收入射光，该第一光学面42上交错排列一棱柱形单元46与一圆弧柱形单元48。该棱柱形单元46用于集中光线，即为集光部，该圆弧柱形单元48则用于扩散光线，即为扩散部。该棱柱形单元46具有一顶角a，该圆弧柱形单元48具有一圆弧柱形结构深度b。通过适当选择该顶角a、该圆弧柱形结构深度b、该复合型光学膜片40的组成材料(即选择适当折射率)及棱柱形单元与圆弧柱形单元的数目比例，即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。

当然，该复合型光学膜片非仅局限于一个棱柱形单元搭配一圆弧柱形单元，亦可有多种搭配变化。如图5及图6所示，该复合型光学膜片的最小单元60可为一个棱柱形单元搭配四个圆弧柱形单元；或是该复合型光学膜片的最小单元62可为两个棱柱形单元搭配三个圆弧柱形单元，使用者可完全依照实际需要来进行变化与设定，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具有面发光形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的上；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进行汇聚与扩散的双重效果(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。图8中，各组件均类似于图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除彼此重叠外还可呈一特殊夹角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汇聚与扩散的双重效果(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，该圆弧柱形单元的圆弧柱形结构深度在10微米～500微米的范围内，且该圆弧柱形结构深度与宽度彼此之间可不相同(即该圆弧柱形单元可具有不同曲率半径或非单一曲率半径结构)，该棱柱形单元的顶角介于30度～140度的范围内且该棱柱形单元可具有对称或不对称的结构且其宽度彼此间可不相同；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，可于该微结构光学调制组件即复合型光学膜片40上涂布粒径大小不同的粒子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；当叠置两片复合型光学膜片时，该复合型光学膜片可彼此呈现大于0度且小于等于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(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汇聚的复合效果，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，成为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等效变化与修改，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1、一种平面光源模块，其特征在于，包含：

一复合型光学膜片，其具有一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，且第一光学面具有：

一扩散部，由可透光材料制成且可扩散该入射光，该扩散部包含至少一圆弧柱形单元；以及

一集光部，由可透光材料制成且可集中该入射光，该集光部与上述扩散部彼此并列抵靠且位于该第一光学面上，该集光部包含至少一棱柱形单元，该棱柱形单元具有一顶角；

一具有面发光形态的光源，其光源可对该第二光学面发射一入射光。

2、如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于，该圆弧柱形单元具有一圆弧柱形结构深度。

3、如权利要求2所述的平面光源模块，其特征在于，该圆弧柱形结构深度在10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，该顶角在30度～140度的范围内。

5、如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于，该第一光学面由一个棱柱形单元搭配四个圆弧柱形单元所组成。

6、如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于，该第一光学面由两个棱柱形单元搭配三个圆弧柱形单元所组成。

7、如权利要求1所述的平面光源模块，其特征在于，该复合型光学膜片由两片复合型光学膜片所组成。

8、如权利要求7所述的平面光源模块，其特征在于，该两片复合型光学膜片彼此重叠且呈现小于或等于90度的夹角。

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