CN102042554A

CN102042554A - 复合式扩散膜结构及背光模块

Info

Publication number: CN102042554A
Application number: CN2009101790020A
Authority: CN
Inventors: 林晟; 张仁怀; 王志鸿
Original assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Current assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd; Entire Technology Co Ltd
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种复合式扩散膜结构，包括：一透光层，其具有一入光面及一出光面；一柱状透镜结构，其包括多个成型于该出光面的柱状透镜，其中每一柱状透镜具有一第一宽度；以及多个设置于该入光面的反射结构，其中每两相邻的反射结构之间形成一透光开口且每一透光开口具有一第二宽度；因而，光线由该透光开口进入透光层，可提高光的利用率；同时，通过设置于该柱状透镜结构上方的扩散层，可调整视角大小。

Description

复合式扩散膜结构及背光模块

技术领域

本发明涉及一种复合式扩散膜结构及背光模块，特别涉及一种可提高亮度与可视角范围的扩散膜结构及背光模块。

背景技术

液晶显示器(LCD)的显示器面板本身不具发光特性，必须依赖背光模块所提供的光源来达到显示的功能，背光模块所提供的光线的亮度、效率、演色性高低，影响到显示器的特性表现，故目前均以研发具有高亮度、高质量的背光模块为发展重心。

背光模块(Back light module)为液晶显示器面板(LCD panel)的关键零元件之一，由于液晶本身不发光，背光模块的功能即在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。LCD面板现已广泛应用于监视器、笔记本电脑、数码相机及投影机等具成长潜力的电子产品，因此带动背光模块及其相关零元件的需求持续成长。

一般来说，光线自光源发出后经一扩散板射出，但由扩散板射出的光的指向性较差，因此必须利用棱镜片来修正光的方向，其原理是通过光的折射与反射来达到凝聚光线、提高正面辉度的目的，以增加光线自扩散板射出后的使用效益。但通过此方式所得到的背光源又太过于集中，使得显示器在使用上会出现视角太小的影响，亦即使用者必须在显示器正面的一个小角度范围观看画面，否则将无法清楚欣赏显示器所播放的影像，此即造成使用者相当程度的不便。

再者，请参考图1A所示，通过多个向下凸出的长方形反射结构12a与柱状透镜结构11a的配合，使得(1)当入射光L1a投向结构时，直接被所述多个向下凸出的长方形反射结构12a所反射而回到下端的光源处；(2)当入射光L2a投向结构时，受到该柱状透镜结构11a的折射而产生向上的投射光，因而增加正视角的亮度。

另外，请参考图1B所示，其显示通过多个向下凸出的长方形反射结构12a与柱状透镜结构11a的配合所产生的视角(度)与光强度(a.u.)的坐标图，其显示出两条曲线：

(1)曲线A的模拟参数为：使用多个向下凸出的长方形反射结构12a，开口率(第二宽度Ba约为第一宽度Aa的1/2.5)为0.4，并且该柱状透镜结构11a从波谷算起的厚度为128微米。

(2)曲线B的模拟参数为：使用多个向下凸出的长方形反射结构12a，开口率(第二宽度Ba为第一宽度Aa的1/3)为0.3，并且该柱状透镜结构11a从波谷算起的厚度为128微米。

然而，由上述曲线的比较可知，公知技术通过多个向下凸出的长方形反射结构12a与该柱状透镜结构11a配合，仍然无法得到较佳的正视角的亮度。

于是，本发明人针对上述缺陷，提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合式扩散膜结构及背光模块，其可提高光的利用率，并将大角度散乱光线收敛，以提供显示器的正向辉度。

本发明的主要目的在于提供一种复合式扩散膜结构及背光模块，其光线的扩散度可依需求做调整，以提供显示器较大的观赏视角。

为了达成上述目的，本发明提供一种复合式扩散膜结构，包括：一透光层，其具有一入光面及一出光面；一柱状透镜结构，其包括多个成型于该出光面的柱状透镜，其中每一柱状透镜具有一第一宽度；以及多个设置于该入光面的反射结构，其中每两相邻的反射结构之间形成一透光开口且每一透光开口具有一第二宽度，并且该第二宽度为介于第一宽度的1/3至1/100之间。

为了达成上述目的，本发明提供一种背光模块，包括：一光源单元；一扩散板单元，其设置于该光源上方；以及一复合式扩散膜结构，其设置于该扩散板单元上方，其中该复合式扩散膜结构包括：一透光层，其具有一入光面及一出光面；一柱状透镜结构，其包括多个成型于该出光面的柱状透镜，其中每一柱状透镜具有一第一宽度；以及多个设置于该入光面的反射结构，其中每两相邻的反射结构之间形成一透光开口且每一开口具有一第二宽度，并且该第二宽度为介于第一宽度的1/3至1/100之间。

本发明具有以下的有益效果：本发明提出的复合式扩散膜结构可具有提高光利用率的反射结构，但却同时解决收敛后的平行光所造成的视角太小的问题；亦即应用本发明提出的复合式扩散膜结构的背光模块可提供一同时具有高正向辉度及可调整视角的光线。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1A为公知技术的光路穿透向下凸出的长方形反射结构及柱状透镜结构的示意图。

图1B为公知技术的通过多个向下凸出的长方形反射结构与柱状透镜结构的配合所产生的视角(度)与光强度(a.u.)的坐标图。

图2为本发明复合式扩散膜结构及背光模块的第一实施例的示意图。

图3A为本发明复合式扩散膜结构的第一实施例的三角形反射结构的示意图。

图3B为本发明复合式扩散膜结构的第一实施例的矩形反射结构的示意图。

图3C为本发明光路穿透第一实施例的半圆形反射结构及柱状透镜结构的示意图。

图3D为本发明第一实施例通过多个反射结构与柱状透镜结构的配合所产生的视角(度)与光强度(a.u.)的坐标图。

图4A为本发明复合式扩散膜结构及背光模块的第二实施例的示意图。

图4B为本发明复合式扩散膜结构及背光模块的第二实施例的放大图。

图5A为本发明复合式扩散膜结构及背光模块的第二实施例的三角形反射结构的示意图。

图5B为本发明复合式扩散膜结构及背光模块的第二实施例的矩形反射结构的示意图。

主要元件标记说明

[公知技术]

柱状透镜结构 11a

长方形反射结构 12a

第一宽度 Aa

第二宽度 Ba

入射光 L1a

入射光 L2a

[本发明]

复合式扩散膜结构 1 透光层 10

出光面 101

入光面 102

柱状透镜结构 11

柱状透镜 110

反射结构 12

透光开口 121

扩散层 14

透明材料层 141

微粒 142

光源单元 2

扩散板单元 3

接着层 4 接着涂料 41

透明微粒 42

第一宽度 A

第二宽度 B

空隙 G

入射光 L1

入射光 L2

入射光 L3

具体实施方式

请参阅图2所示，本发明第一实施例提供一种复合式扩散膜结构1，其包括：一透光层10，其具有一入光面102及一出光面101；一柱状透镜结构11，其包括多个成型于该出光面101的柱状透镜110，其中每一柱状透镜110具有一第一宽度A；以及多个设置于该入光面102的反射结构12，其中每两相邻的反射结构12之间形成一透光开口121且每一透光开口121具有一第二宽度B。

须特别说明的是，该透光层10在生产前为一透明塑料材料，其经过一连串的工序后，将该柱状透镜结构11成型于该出光面101，同时该出光面101的外观亦形成圆弧状或其它柱状透镜110的外型。

另外，该复合式扩散膜结构1主要应用于背光模块架构之中，此复合式扩散膜结构1设置于扩散板单元3前方，具有增加亮度及增加扩散度的功能，可提高整体辉度及显示器观看视角的质量。

以下就该复合式扩散膜结构1中主要的结构特征与成分组成等做详细的说明：该透光层10由聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)等高折射率的材质所制成，但不以上述为限；而该透光层10在经过对位、压印等工艺之后，该透光层10的出光面101成型有一柱状透镜结构11，该柱状透镜结构11则包括多个柱状透镜110，其材质可使用具有高折射率的特性，而所述多个柱状透镜110的外型则不加以限定，可为半圆形、椭圆形、三角形或其它具有将光线集中效果的形状。

而透光层10的入光面102设有反射结构12，每两相邻反射结构12之间均形成一透光开口121，故该反射结构12主要在限制入射光进入该透光层10的路径，使光线得到收敛、集中及利用率提高，而进一步提高显示器观赏面的正向辉度。而在本实施例中，每一透光开口121均设置于其相对应的柱状透镜110的正下方。再者，该柱状透镜110具有一预定第一宽度A，且该透光开口121具有一预定第二宽度B，第二宽度B最佳条件为第一宽度A的1/3至1/100之间；因而，大角度的光线将会被所述多个反射结构12所遮蔽。另外，请参考图3A及图3B，而所述多个反射结构12可为半圆形、椭圆形、三角形、长方形或其它外型的凹陷结构(相对于入射光方向)，通过所述多个反射结构12可将大角度的光线导正。所述多个反射结构12中含有二氧化钛(TiO₂)或其它无机且具有高折射率的微粒，而在本实施例中，所述多个微粒尺寸为0.1至30微米(μm)且其重量比例在0.1％至50％之间。

再者，请参考图3C所示，通过所述多个半圆形反射结构12与该柱状透镜结构11的配合，使得(1)当入射光L 1投向结构时，直接被所述多个半圆形反射结构12所反射而回到下端的光源处；(2)当入射光L2投向结构时，受到该柱状透镜结构11的折射而产生向上的投射光，因而增加本发明的正视角的亮度；(3)当入射光L 3投射到所述多个半圆形反射结构12的侧边时，受到所述多个半圆形反射结构12侧边的反射而产生向上的投射光，因此遵循反射定律，本发明亦能增加正视角的亮度。

另外，请参考图3D所示，其显示通过多个半圆形反射结构12与柱状透镜结构11的配合所产生的视角(度)与光强度(a.u.)的坐标图，其显示出四条曲线：

(1)曲线C，其模拟参数为：使用多个半圆形反射结构12，开口率(第二宽度B约为第一宽度A的1/3)为0.3，并且该柱状透镜结构11从波谷算起的厚度为128微米。

(2)曲线D，其模拟参数为：使用多个半圆形反射结构12，开口率(第二宽度B为第一宽度A的1/2.5)为0.4，并且该柱状透镜结构11从波谷算起的厚度为128微米。

因此，由本发明的曲线(曲线C、曲线D)及公知技术的曲线(曲线A、曲线B)的比较可知，使用多个半圆形反射结构12(如图2及图3C所示)所得到的正视角的亮度远优于公知技术使用多个向下凸出的长方形反射结构12a(如图1A所示)所得到的正视角的亮度。

请再参考图2，该复合式扩散膜结构1与光源单元2、扩散板单元3搭配组成一背光模块。该光源单元2发出光线，以提供显示器所需的光源；该光线先通过扩散板3的发散作用，使光线散乱；而当光线遇到该复合式扩散膜结构1中的所述多个反射结构12，大角度以及过于散乱的入射光会被所述多个反射结构12所遮蔽，而通过该透光开口121射入平行度较佳的光线；接着，光线再由每一柱状透镜110射出，使光线收敛而增加显示器正向辉度。

另外，在该柱状透镜结构11上方，还进一步设有一扩散层14。该扩散层14由一透明材料层141与多个设置于该透明材料层141中的微粒142所组成；所述多个微粒142以0.01％至50％的重量比例添加于该透明材料层141中，且所述多个微粒142的折射率与该透明材料层141的折射率的差异在±0.5之间，而所述多个微粒142为聚甲基丙烯酸甲酯粒子(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯粒子(Polycarbonate，PC)或聚苯乙烯粒子(Polystyrene，PS)等透明微粒，且所述多个透明微粒142的粒径为0.5至30微米(μm)。另一方面，该透明材料层141的材质具有多变化性，可因应不同工艺加以调整，例如在压出工艺中，该透明材料层141为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)等材质；或在涂布工艺中，该透明材料层141为紫外光(UV)树脂、热硬化树脂或环氧树脂(Epoxy)等材质，但上述材料均仅为举例说明之用，并非用以限制本发明。而光线在通过该柱状透镜结构11射出后，该光线具有高度的平行度及集中度，但可能会有视角较小等问题，故在该柱状透镜结构11上方设置一扩散层14，以调整该光线的扩散度进而增加显示器的视角大小。

另外，在图2中，该复合式扩散膜结构1与光源单元2、扩散板单元3并不直接贴合在一起，亦即该复合式扩散膜结构1与该扩散板单元3之间形成一预定距离的空隙G。

图4A及图4B则表示本发明的第二实施例，该复合式扩散膜结构1与该扩散板单元3之间形成一接着层4；因而，该复合式扩散膜结构1可通过该接着层4贴附于该扩散板单元3，因而增加背光模块整体的结构强度，且可以避免因外力使光学元件彼此碰撞所造成的刮伤等缺陷。该接着层4由一接着涂料41与多个透明微粒42所组成，该接着涂料41为一透明涂料，而所述多个透明微粒42的粒径为0.5至30微米(μm)，所述多个透明微粒42以0.01％至50％的重量比例添加于该接着涂料41，且所述多个透明微粒42的折射率与该接着涂料41的折射率的差异在±0.5之间；且在本实施例之中，该接着层的厚度最佳为0.1微米(μm)至5毫米(mm)。同样地，该扩散层14亦可设置于该柱状透镜结构11上方，以微调该光线的扩散度进而增加显示器的视角大小。同样地，请参考图5A及图5B，而所述多个反射结构12可为半圆形、椭圆形、三角形、长方形或其它外型的凹陷结构(相对于入射光方向)，通过所述多个反射结构12可将大角度的光线导正。在此实施例中，该复合式扩散膜结构1均与第一实施方式相同，例如，每一透光开口121均设置于其相对应的柱状透镜110的正下方。再者，该柱状透镜110具有一预定第一宽度A，且该透光开口121具有一预定第二宽度B，第二宽度B最佳条件为第一宽度A的1/3至1/100之间；而其它结构请参考第一实施例，在此不再赘述。

综上所述，本发明具有下列诸优点：

1.提供一具有复合功能的扩散膜结构，可同时具有增加背光光源亮度及增加光线扩散度的功能，进而提供显示器较佳的正向辉度及较大的观看视角。

2.另一方面，该复合式扩散膜结构可与光源以及扩散板相配合而形成一背光模块，以提升背光模块所输出的光线质量。

惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims

1.一种复合式扩散膜结构，其特征在于，包括：

一透光层，其具有一入光面及一出光面；

一柱状透镜结构，其包括多个成型于该出光面的柱状透镜，其中每一柱状透镜具有一第一宽度；以及

多个设置于该入光面的反射结构，其中每两相邻的反射结构之间形成一透光开口且每一透光开口具有一第二宽度，并且该第二宽度为介于第一宽度的1/3至1/100之间。

2.如权利要求1所述的复合式扩散膜结构，其特征在于：还进一步包括一设置于该柱状透镜结构上方的扩散层，该扩散层由一透明材料层与多个设置于该透明材料层中的微粒所组成，所述多个微粒以0.01％至50％的重量比例添加于该透明材料层中，所述多个微粒的折射率与该透明材料层的折射率的差异在±0.5之间，并且所述多个透明微粒的粒径为0.5至30微米。

3.如权利要求1所述的复合式扩散膜结构，其特征在于：该每一透光开口设置于其所对应的该柱状透镜的正下方。

4.一种背光模块，其特征在于，包括：

一光源单元；

一扩散板单元，其设置于该光源上方；以及

一复合式扩散膜结构，其设置于该扩散板单元上方，其中该复合式扩散膜结构包括：

一透光层，其具有一入光面及一出光面；

多个设置于该入光面的反射结构，其中每两相邻的反射结构之间形成一透光开口且每一开口具有一第二宽度，并且该第二宽度为介于第一宽度的1/3至1/100之间。

5.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于：该扩散板单元与该复合式扩散膜结构之间具有一预定距离。

6.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于：还包括一设置于该扩散板单元与该复合式扩散膜结构之间的接着层，其中该复合式扩散膜结构通过该接着层贴附于该扩散板单元。

7.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于：该接着层由一接着涂料与多个透明微粒所组成，该接着层的厚度为0.1微米至5毫米，该接着涂料为一透明涂料，所述多个透明微粒的粒径为0.5至30微米，所述多个透明微粒以0.01％至50％的重量比例添加于该接着涂料，并且所述多个透明微粒的折射率与该接着涂料的折射率的差异在±0.5之间。

8.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于：还进一步包括一设置于该柱状透镜结构上的扩散层。

9.如权利要求8所述的背光模块，其特征在于：该扩散层内部含有多个扩散粒子，且所述多个扩散粒子以0.01％至50％的重量比例添加于该扩散层。

10.如权利要求4所述的背光模块，其特征在于：该每一透光开口设置于其所对应的该柱状透镜的正下方。