CN1570680A - 扩散与聚光用的复合微结构片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩散与聚光用的复合微结构片，包括一具有一上表面及一下表面的基板，其中该下表面形成有多个圆弧状直沟或微透镜阵列，用以扩散入射至该下表面的光线，该上表面形成有多个菱柱状凸起，用以提高穿过该下表面的光线的半辉度角。

Description

扩散与聚光用的复合微结构片

技术领域

本发明涉及一种扩散与聚光用的复合微结构片，特别是涉及一种适用于液晶显示器用背光模块的扩散聚光复合功能微结构片。

背景技术

平面显示器使用的光源模块可分为背光式(back type)与前光式(fronttype)两种，背光式依照光线入射位置的不同又可分成端缘入光(edge lighting)与直下式入光(bottom lighting)两种。无论是何种入光方式，光源的轮廓都极易在LCD画面上产生辉度不均、阴影或亮线等问题。一般解决方法是使用扩散板(Diffuser)来将光线均匀扩散开来，同时使用聚光片提高半辉度角，以使光源边缘的阴影或亮线模糊化，并提高光亮度。另外，有的扩散板还会利用在透光材料平板中添加一些微小粒，以借助控制粒子大小与其疏密程度使穿透光产生折射或漫射的现象，借此达到光均匀化的效果。但是此一方式导致光线经过扩散片之后，大部分的光都在这一层被吸收掉了，能量大约只剩下原来的50％左右，造成光利用效率偏低。而聚光片的价格则过于昂贵，使得光源模块的制造成本居高不下。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扩散与聚光用的复合微结构片，能避免阴影或亮线产生，提高光利用效率，减少光学膜片的使用量，及降低光源模块的生产成本。

为达成上述目的，本发明所述的一种扩散与聚光用的复合微结构片，包括一具有一上表面及一下表面的基板，其中该下表面形成有多个圆弧状直沟或微透镜阵列，用以扩散入射至该下表面的光线，该上表面形成有多个菱柱状凸起，用以提高穿过该下表面的光线的半辉度角。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该基板的材料为聚甲基丙烯酸甲脂或聚碳酸酯。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该圆弧状直沟是由凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列所构成。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该微透镜阵列为凸透镜阵列或凹透镜阵列。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列内的透镜的大小与焦距都相同。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该凸透镜阵列或凹透镜阵列内的透镜间距不相等。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该多个菱柱状凸起之间相互平行。

本发明所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其中，该圆弧状直沟与该菱柱状凸起之间的夹角介于0至90°之间。

附图说明

图1a是本发明实施例1的复合结构片立体图；

图1b是图1a的俯视图；

图2是本发明实施例2的直下式背光模块立体图；

图3是本发明实施例2的模拟结果对照图；

图4是本发明实施例3的复合结构片仰视图；

图5是本发明实施例3的模拟结果图。

具体实施方式

本发明的扩散与聚光用的复合微结构片的基板材料可为穿透性或半穿透性反射材料，较佳为聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。本发明的扩散与聚光用的复合微结构片的圆弧状直沟的形成方法无限制，较佳是由凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列所构成；凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列内的透镜的大小与焦距无限制，较佳为都相同；凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列内的透镜间距无限制，可为相等或不相等，较佳为不相等。本发明的扩散与聚光用的复合微结构片的微透镜阵列的形成方法无限制，较佳是由凸透镜阵列或凹透镜阵列所构成；凸透镜阵列或凹透镜阵列内的透镜的大小与焦距无限制，较佳为都相同；凸透镜阵列或凹透镜阵列内的透镜间距无限制，可为相等或不相等，较佳为不相等。本发明的扩散与聚光用的复合微结构片的菱柱状凸起的排列方式无限制，较佳为相互平行排列。本发明的扩散与聚光用的复合微结构片中，其圆弧状直沟与菱柱状凸起间的夹角较佳为介于0至90°之间。

为能更了解本发明的技术内容，特举以下较佳具体实施例说明如下。

实施例1

请参见图1a的本发明一较佳实施例的复合结构片立体图。复合结构片1为PMMA基板10所构成，具有上表面11及下表面12。下表面12形成有多个平行的圆弧状直沟13，用以扩散入射至下表面12的光线，且圆弧状直沟13是由凹的柱状透镜所构成。上表面11具有多个平行的菱柱状凸起14，用以提高穿过下表面11的光线的半辉度角，且菱柱状凸起14与圆弧状直沟13成交叉分布，其间的夹角如图1b所示的θ角为30°。

实施例2

接着请参见图2的本发明另一较佳实施例的直下式背光模块立体图。背光模块100包括光源110、反射基座120、以及复合结构片130。光源110为冷阴极萤光管(CCFL)所构成，可提供照明光线。反射基座120位于光源110的下侧，其可以是钣金冲压或射出成型方式制造而成，用以容置光源110并反射光源110提供的照明光线，且反射基座120的内表面较佳为涂覆有一反射扩散物质，以使照明光线的反射效果更佳。复合结构片130的构造与材料与实施例1的复合结构片1相同，其位于光源110的上侧，其具有一上表面131及一下表面132，下表面较接近光源110，且下表面132上形成有多个圆弧状直沟133，用以扩散来自光源110的照明光线，上表面131则形成有多个菱柱状凸起134，当照明光线经下表面132的圆弧状直沟133扩散开之后，便穿越复合结构片130而到达上表面131上的菱柱状凸起134，借助其菱形结构可将照明光线的半辉度角提高，使照明光线集中，因而提高其亮度。

将这种结构经由TracePro这套软件做一个初步的验证，其模拟结构如图2所示，而模拟结果如图3所示，其中图3上半部是有加上设计的微结构的光分布，下半部则是透明无微结构的塑料材料。由此对照图可知，未加复合结构片的背光模块，由其亮度分布图中依然可见到灯管的轮廓，即灯管亮度未被有效分散。而利用微结构光学组件的调制，可有效达到扩散效果及有效提高光亮度。

实施例3

本实施例同实施例2，只是其复合结构片的下表面改为如图4所示的微透镜阵列，且此微透镜阵列为无间隙的六角凸透镜阵列。其模拟结果如图5所示，显示使用此复合结构片的背光模块，其光均匀度可达80％以上。

传统的背光模块中，必须使用4～5片的光学组件(膜片)，以使来自光源的光线均匀且集中的分布，但是因成本过高，使得背光模块的成本无法降低。本发明主要是利用微结构的控制，取代背光模块中扩散片与聚光片的功能，成为一个同时拥有扩散与聚光功能的复合式元件。利用微结构的设计及优化来达成一个同时拥有扩散与聚光功能的复合式元件，减少光学膜片的使用，减轻背光模块的重量与成本，同时大大地改善光均匀度，并提高光利用效率，使液晶显示面板得以提供更优良的画质。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权力要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (8)

1、一种扩散与聚光用的复合微结构片，包括一具有一上表面及一下表面的基板，其特征在于，该下表面形成有多个圆弧状直沟或微透镜阵列，用以扩散入射至该下表面的光线，该上表面形成有多个菱柱状凸起，用以提高穿过该下表面的光线的半辉度角。

2、如权利要求1所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该基板的材料为聚甲基丙烯酸甲脂或聚碳酸酯。

3、如权利要求1所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该圆弧状直沟是由凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列所构成。

4、如权利要求1所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该微透镜阵列为凸透镜阵列或凹透镜阵列。

5、如权利要求3所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该凸的柱状透镜阵列或凹的柱状透镜阵列内的透镜的大小与焦距都相同。

6、如权利要求4所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该凸透镜阵列或凹透镜阵列内的透镜间距不相等。

7、如权利要求1所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该多个菱柱状凸起之间相互平行。

8、如权利要求1所述的扩散与聚光用的复合微结构片，其特征在于，该圆弧状直沟与该菱柱状凸起之间的夹角介于0至90°之间。

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