CN101329415A - 集光复合片 - Google Patents

Abstract

一种集光复合片，其包含一第一光学元件、一第二光学元件以及多个空腔。第一光学元件具有一第一表面、一个与第一表面相对的第二表面及多个微结构，该等微结构位于第一表面，第一光学元件具有一扩散材质。第二光学元件与至少一部分的该等微结构结合，第二光学元件具有一扩散材质。多个空腔形成于第一光学元件及第二光学元件之间。本发明可解决习知技术中光学元件较多或厚度较厚，且需要许多组装时间等问题，以降低产品的生产成本。

Description

集光复合片

技术领域

本发明涉及一种光学元件，特别是涉及一种具有集光功能的集光复合片。

背景技术

近年来，由于显示技术的发展，传统的阴极射线显示装置逐渐被液晶显示装置所取代。一般来说，液晶显示装置已经应用至许多种类的电子产品，例如笔记型电脑、电视及桌上型荧幕等等。一般液晶显示装置主要由一液晶显示面板(Liquid Crystal Display Panel)与一背光模组(BacklightModule)组合而成。

请参照图1所示，其为习知侧光式背光模组的一示意图。侧光式背光模组1包含一光源11、一导光板(Light Guiding Plate，LGP)12、一下扩散膜片(Lower Optical Diffusing Sheet)13、一增亮膜片(BrightnessEnhancement Film)14以及一上扩散膜片(Upper Optical Diffusing Sheet)15。其中，光源11可为一荧光灯或为多个发光二极管，并且邻设于导光板12的一入光面121，导光板12于其底面122具有多个印刷网点123，印刷网点123有散射光线的功用。下扩散膜片13邻设于导光板12的一出光面124，而增亮膜片14邻设于光扩散膜片13的一侧，上扩散膜片15则位于该等增亮膜片14之上。

光源11所发出的光线经由入光面121进入导光板12并在导光板12内进行全反射。当光线射至导光板12的印刷网点123时，则会产生散射现象而破坏光线的全反射，使得部分光线得以射出导光板12的出光面124。然后，射出导光板12的光线经过下扩散膜片13时，下扩散膜片13可让光线的分布更加均匀，而增亮膜片14则可收敛光线的方向，以达到聚光的效果并提高侧光式背光模组1垂直出光面122方向的亮度。另外，上扩散膜片15的设置，则可避免让使用者看到增亮膜片14的棱镜图案。

请参考图2，其为习知直下式背光模组2的一示意图。直下式背光模组2包含多个光源21、一扩散板材(Light Diffusing Plate)22、一下扩散膜片23、一增亮膜片24以及一上扩散膜片25。其中，由于光源21直接设置在上述光学元件之下，因此，习知技术通常利用厚度较厚(约1.5-2mm)的扩散板材22来协助光线扩散。

然而，上述的习知技术中，不论是侧光式背光模组1的导光板12，或是直下式背光模组2的扩散板22，其材质均为昂贵的光学级高分子聚合物。因此，侧光式背光模组1及直下式背光模组2的材料成本，也会随着其所使用的所有光学元件的材料量而增加，也就是说，组件愈多或光学元件的厚度愈厚则材料成本愈高。另外，上述光学元件中，除了上下扩散膜片13、15、23、25可为同一制造厂商生产之外，导光板12、扩散板22以及增亮膜片14、24的制造厂商则不相同，因此，对于贩卖整个背光模组的厂商而言，还要花费许多时间来进行各个光学元件的组装，故也提高了产品成本。

因此，如何提供一种复合式光学元件，可解决习知技术中光学元件较多或厚度较厚，且需要许多组装时间等问题，实为一重要课题。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有存在的缺陷，而提供一种新的集光复合片，所要解决的技术问题是使其可解决习知技术中光学元件较多或厚度较厚，且需要许多组装时间等问题，以降低产品的生产成本，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种集光复合片，其包含：一第一光学元件，具有一第一表面、一个与该第一表面相对的第二表面及多个微结构，该等微结构位于该第一表面，该第一光学元件具有一扩散材质；一第二光学元件，与至少一部分的该等微结构结合，该第二光学元件具有一扩散材质；以及多个空腔，形成于该第一光学元件及该第二光学元件之间。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的集光复合片，其中所述的第一光学元件的该扩散材质位于该第一表面或掺杂于该第一光学元件。

前述的集光复合片，其中所述的第一光学元件的折射率大于1.33。

前述的集光复合片，其中至少一部分的该等微结构分别具有一顶面，该等顶面与该第二光学元件的一第三表面结合，且该等顶面实质上位于同一平面。

前述的集光复合片，其更包含：

一第一粘着层，位于该等顶面与该第二光学元件之间。

前述的集光复合片，其更包含：

一第一粘着层，位于该第二光学元件的一第三表面，至少一部分的该等微结构与该第一粘着层结合。

前述的集光复合片，其中该等微结构的截面形状选自一弧形、一半圆形、一扇形、一三角形、一多边形及一不规则形的至少其中之一。

前述的集光复合片，其中该等微结构具有周期性排列或非周期性排列。

前述的集光复合片，其中所述的第一光学元件的雾度大于60％。

前述的集光复合片，其中所述的第二光学元件的该扩散材质位于该第二光学元件的一第三表面或一个与该第三表面相对的第四表面。

前述的集光复合片，其中所述的第二光学元件的该扩散材质掺杂于该第二光学元件。

前述的集光复合片，其中所述的第二光学元件的折射率大于1.33。

前述的集光复合片，其中所述的第二光学元件的雾度大于60％。

前述的集光复合片，其中所述的其中该等空腔充满空气、钝气或为真空状态。

前述的集光复合片，其中所述的其中该等空腔周期性排列形成多个直线、多个曲线、多个不连续区间、或呈散乱不规则排列。

前述的集光复合片，其中所述的第一光学元件与该第二光学元件为一体成型。

前述的集光复合片，其更包含：

一第三光学元件，设置于该第一光学元件相对于该第二光学元件的一侧。

前述的集光复合片，其中所述的第三光学元件为一增亮膜片或一增亮板材，其雾度小于25％。

前述的集光复合片，其中所述的第三光学元件具有多个棱镜，该等棱镜与该第一光学元件的该第二表面结合。

前述的集光复合片，其中至少一部分该等棱镜分别具有一顶面，该等顶面与该第一光学元件的该第二表面结合，且该等顶面实质上位于同一平面。

前述的集光复合片，其中所述的第三光学元件与该第一光学元件及该第二光学元件一体成型。

借由上述技术方案，本发明集光复合片至少具有下列优点：

本发明的一种集光复合片，由于具有空腔，因此可使得光线由光疏(空腔内)至光密(第二光学元件)的介质，进而产生集光的效果。与习知技术相较，本发明的集光复合片由于第一光学元件与第二光学元件结合或为一体成型，因此，背光模组制造商不需要分别进行不同光学元件的采购，也不需要浪费组装光学元件的时间，故可降低生产成本。

综上所述，本发明新颖的集光复合片，可解决习知技术中光学元件较多或厚度较厚，且需要许多组装时间等问题，以降低产品的生产成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为一种习知侧光式背光模组的一示意图。

图2为一种习知直下式背光模组的一示意图。

图3为依据本发明第一实施例的集光复合片的一示意图。

图4A为依据本发明第一实施例的集光复合片的一分解示意图。

图4B为依据本发明第一实施例的集光复合片的第二光学元件的另一示意图。

图5为依据本发明第一实施例的集光复合片的另一种态样。

图6A至图6D为依据本发明第一实施例的集光复合片中，空腔的不同态样示意图。

图7为依据本发明第一实施例的集光复合片的光形变化示意图。

图8为依据本发明第二实施例的集光复合片的一示意图。

图9A至图9C为依据本发明第二实施例的第三光学元件的棱镜不同态样的示意图。

图10为依据本发明第二实施例的第三光学元件的另一示意图。

1：侧光式背光模组                11、21：光源

12：导光板                       121：入光面

122：底面                        123：印刷网点

124：出光面                      2：直下式背光模组

13、23：下扩散膜片               14、24：增亮膜片

15、25：上扩散膜片               22：扩散板材

3、3’、4：集光复合片            31、31’、41：第一光学元件

311：第一表面                    312、412：第二表面

313、313’：微结构               313a：梯形结构

313b：三角形结构                 313c：顶面

32、42：第二光学元件             321：第三表面

322：第四表面                    33：多个空腔

34：第一粘着层                   43：第一空腔

44：第三光学元件                 441：棱镜

441a：弧形结构                   441b：三角形结构

441c：顶面                       45：第二粘着层

46：第二空腔

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的集光复合片其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参照图3所示，本发明第一实施例的一种集光复合片3包含一第一光学元件31、一第二光学元件32以及多个空腔33。其中，集光复合片3以应用于一液晶显示装置的背光模组为例，但不以此为限，集光复合片3还可应用于日常照明、各式显示器以及医疗仪器等领域。

请同时参考图3中的部分放大示意图，第一光学元件31具有一第一表面311、一与第一表面311相对的第二表面312及多个微结构313。本实施例中，第一光学元件31可为一厚度小于0.4mm的扩散膜片(Light DiffusingSheet)或一扩散板材，且第一光学元件31的折射率大于1.33，其材质可例如为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(Methly-methacrylate-Styrene，MS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polyme thly Methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PolyEthylene Terephthalate，PET)或玻璃。其中，第一光学元件31具有一扩散材质，扩散材质可利用印刷或涂布等方式形成于第一表面311，当然，扩散材质也可以直接掺杂于第一光学元件31内。另外，本实施例中，第一光学元件31的雾度(haze value)以大于60％为例。

如图4A所示，微结构313位于第一表面311，其可与第一光学元件31一体成型，也可利用后加工制程(例如光阻蚀刻、研磨、涂布、印刷、布设、热压印或利用模具或滚轮压印后照紫外光固化等制程)而形成于第一光学元件31的第一表面311上。其中，微结构313的截面形状可选自一弧形、一半圆形、一扇形、一三角形、一多边形及一不规则形的至少其中之一，而且该等微结构313的形状可彼此相同或不相同。而就立体形状而言，微结构313则可为球状、半球状、柱状、锥状或楔形体。图4A中，微结构313以长方柱为例，且微结构313与第一光学元件31一起利用模具或滚轮压印成型。

请同时参照图4A及图4B所示，并非所有的微结构313都需具有相同的高度，只要有一部分较高的微结构313具有相同高度以支撑第二光学元件32即可。如图4B所示，微结构313’具有高度较高的多个梯形结构313a及高度较低的多个三角形结构313b，其中梯形结构313a分别具有一顶面313c，该等顶面313c与第二光学元件32的一第三表面321结合，且该等顶面313c实质上位于同一平面。其中，顶面313c的形成，可利用后加工的研磨或切削的方式，把原本为三角形的微结构加工成梯形结构313a并具有一顶面313c，以利与第二光学元件32结合。

如图4A所示，第二光学元件32具有一第三表面321及一与第三表面321相对设置的第四表面322。第二光学元件32具有一扩散材质，第二光学元件32可为一厚度小于0.4mm的扩散膜片(Light Diffusing Sheet)或一扩散板材，且第二光学元件32的折射率大于1.33，其材质可例如为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(Methly-methacrylate-Styrene，MS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethly Methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Poly EthyleneTerephthalate，PET)或玻璃。其中，扩散材质可利用印刷或涂布等方式形成于第三表面321或第四表面322，当然，扩散材质也可以直接掺杂于第二光学元件32内。本实施例中，第二光学元件32的雾度大于60％。

如图3及图5所示，集光复合片3、3’的第二光学元件32可直接与全部的微结构313结合(图3)，也可只与一部分的微结构313结合(图5)。如图五中，集光复合片3’更可包含一第一粘着层34，位于第二光学元件32的一第三表面321，至少一部分的该等微结构313a与第一粘着层34结合，以结合第一光学元件31’与第二光学元件32并形成多个空腔33。其中，空腔33可为封闭式的空腔33，也可为与外界环境开放式的空腔。当然，粘着层34也可只形成于该等顶面313c与第二光学元件32之间，例如是以点胶或全面涂布的方式来形成于顶面313c(图中未示)。

藉由第一光学元件31、31’与第二光学元件32的结合，则可于第一光学元件31、31’及第二光学元件32之间形成多个空腔33。其中，空腔33中可充满空气，或利用后续制程，而于空腔33中填入钝气。另外，当第一光学元件31、31’与第二光学元件32为利用冲压或雷射雕刻等方式而一体成型时，空腔33中则可为真空状态。

请参照图6A至图6D所示，其为具有不同空腔态样的集光复合片3的一俯视示意图。配合微结构313的形状不同，也可形成不同形状的空腔33，由俯视图观的空腔33可例如为长方形、曲线形、三角形或椭圆形。且随着微结构313的排列方式不同，也可使得空腔33具有周期性排列(如图6A至图6C)或非周期性排列(如图6D)。

接着，请参考图7，由于第一光学元件31与第二光学元件32均具有扩散材质，再加上第一光学元件31与第二光学元件32之间形成空腔33，因此当直下式或侧光式背光模组中的线光源或点光源通过习知结构的扩散板，再进入本发明的集光复合片3时，可经由空腔33而使得光形变窄，进而提高正向亮度的贡献，并达到集光的效果。另外，由于第一光学元件31与第二光学元件32结合在一起，因此对于组装背光模组的厂商而言，并不需要付出额外的组装成本，故方便后续制程的进行。再者，第一光学元件31与第二光学元件32局部固定在一起，因此不会产生习知技术中光学元件易发生因受热不均，而产生部分卷曲的现象(waving)。故不需将第一光学元件31或第二光学元件32变厚，进而可以节省成本。

请参考图8，其为本发明第二实施例的集光复合片。集光复合片4包含一第一光学元件41、一第二光学元件42、多个第一空腔43以及一第三光学元件44。其中，第一光学元件41、第二光学元件42以及多个第一空腔43与前述实施例中的第一光学元件31、第二光学元件32以及多个第一空腔33具有相同的技术特征及功效，于此不再赘述。

本实施例中，第三光学元件44设置于第一光学元件41相对于第二光学元件42的一侧，第三光学元件44为一增亮膜片或一增亮板材且具有多个棱镜441，其雾度小于25％，该等棱镜441与第一光学元件41的第二表面412结合。需注意者，第三光学元件44的增亮膜片并不限制棱镜441的截面形状为三角形，其他只要是底角Θ大于90度的图样且可达到提高垂直出光面的亮度者即可，第三光学元件44中各菱镜441的截面形状可例如为一弧形、一半圆形、一扇形、一三角形、一多边形或一不规则形(如图9A至图9C所示)。

与第一光学元件31的微结构313相似，第三光学元件44中并非所有的棱镜441都需具有相同的高度，只要有一部分较高的棱镜441具有相同高度以与第一光学元件41结合即可。如图10所示，棱镜441具有高度较高的多个弧形结构441a及高度较低的多个三角形结构441b，其中弧形结构441a分别具有一顶面441c，该等顶面441c与第一光学元件41的第二表面411结合，且该等顶面441c实质上位于同一平面。其中，顶面441c的形成，可利用后加工的研磨或切削的方式，把原本为弧形的棱镜加工成具有一顶面441c的弧形结构441a，以利与第一光学元件41结合。

本实施例中，集光复合片4更可包含一第二粘着层45以协助第三光学元件44与第一光学元件41的第二表面412结合。粘着层44可位于第一光学元件41的第二表面412，至少一部分的该等棱镜441与第二粘着层45结合，以结合第三光学元件44与第一光学元件41并形成多个第二空腔46。当然，粘着层45也可只形成于该等顶面441c与第一光学元件41之间，例如是以点胶或全面涂布的方式来形成于顶面441c(图中未示)。

综上所述，依本发明的集光复合片，由于具有空腔，因此可使得光线由光疏(空腔内)至光密(第二光学元件)的介质，进而产生集光的效果。与习知技术相较，本发明的集光复合片由于第一光学元件与第二光学元件结合或为一体成型，因此，背光模组制造商不需要分别进行不同光学元件的采购，也不需要浪费组装光学元件的时间，故可降低生产成本。于实施例中，集光复合片则可取代习知技术中的下扩散膜片、增亮膜片以及上扩散膜片，故能减少材料成本。而且，集光复合片内的光学元件至少局部结合在一起，故能避免习知技术的光学元件因受热不均而局部弯曲的现象。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (21)

1、一种集光复合片，其特征在于包含：

一第一光学元件，具有一第一表面、一个与该第一表面相对的第二表面及多个微结构，该等微结构位于该第一表面，该第一光学元件具有一扩散材质；

一第二光学元件，与至少一部分的该等微结构结合，该第二光学元件具有一扩散材质；以及

多个空腔，形成于该第一光学元件及该第二光学元件之间。

2、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第一光学元件的该扩散材质位于该第一表面或掺杂于该第一光学元件。

3、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第一光学元件的折射率大于1.33。

4、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中至少一部分的该等微结构分别具有一顶面，该等顶面与该第二光学元件的一第三表面结合，且该等顶面实质上位于同一平面。

5、根据权利要求4所述的集光复合片，其特征在于更包含：

一第一粘着层，位于该等顶面与该第二光学元件之间。

6、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于更包含：

一第一粘着层，位于该第二光学元件的一第三表面，至少一部分的该等微结构与该第一粘着层结合。

7、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中该等微结构的截面形状选自一弧形、一半圆形、一扇形、一三角形、一多边形及一不规则形的至少其中之一。

8、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中该等微结构具有周期性排列或非周期性排列。

9、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第一光学元件的雾度大于60％。

10、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第二光学元件的该扩散材质位于该第二光学元件的一第三表面或一个与该第三表面相对的第四表面。

11、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第二光学元件的该扩散材质掺杂于该第二光学元件。

12、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第二光学元件的折射率大于1.33。

13、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第二光学元件的雾度大于60％。

14、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的其中该等空腔充满空气、钝气或为真空状态。

15、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的其中该等空腔周期性排列形成多个直线、多个曲线、多个不连续区间、或呈散乱不规则排列。

16、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第一光学元件与该第二光学元件为一体成型。

17、根据权利要求1所述的集光复合片，其特征在于更包含：

一第三光学元件，设置于该第一光学元件相对于该第二光学元件的一侧。

18、根据权利要求17所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第三光学元件为一增亮膜片或一增亮板材，其雾度小于25％。

19、根据权利要求17所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第三光学元件具有多个棱镜，该等棱镜与该第一光学元件的该第二表面结合。

20、根据权利要求19所述的集光复合片，其特征在于其中至少一部分该等棱镜分别具有一顶面，该等顶面与该第一光学元件的该第二表面结合，且该等顶面实质上位于同一平面。

21、根据权利要求17所述的集光复合片，其特征在于其中所述的第三光学元件与该第一光学元件及该第二光学元件一体成型。

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