TW202409684A - 光學膜與背光模組 - Google Patents

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鄭文峰
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暘旭光電股份有限公司
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Abstract

一種光學膜，包括一第一表面與一第二表面，該第一表面所面向的方向與該第二表面所面向的方向彼此相反，其中於該第一表面設置有多個第一微結構與多個第二微結構，該第一微結構與該第二微結構彼此緊鄰設置，其中該第一微結構為上凸的四角錐，且該第二微結構為下凹的四角錐。

Description

光學膜與背光模組
一種光學膜與背光模組，特別是一種應用於顯示器的光學膜與背光模組。
背光模組是現代液晶螢幕的主要元件之一，背光模組上具有多個發光元件，用以提供液晶螢幕所需要的光。為了發光元件的光線能分布的更為均勻，以提高液晶螢幕顯示畫面的品質，目前的解決方案是在直下式背光模組中設置擴散板（Diffusion plate）。擴散板是利用光線折射、反射或散射等物理現象，讓光線更均勻分布。 隨著技術發展為提升顯示器的對比度，背光模組的發光元件逐步以Mini LED來取代普通的LED。Mini LED的發光面積更小，故傳統的擴散板無法有效的分散光源。請參閱圖1A至圖1C，圖1A所繪示為一種傳統的背光模組，圖1B所繪示為光源的光學模擬結果圖，圖1C所繪示為傳統的背光模組的光學模擬結果。傳統的背光模組10包括一基板11、多個光源12與多個擴散膜13，這些擴散膜13是透過粗糙的表面或在表面上塗佈擴散粒子來達到擴散效果。進一步比較圖1B與圖1C，圖1B是僅含光源的光學模擬圖，而圖1C則是在光源12上覆蓋了3個擴散膜13的光學模擬圖。從這些圖中可以看出擴散膜13雖可達到擴散效果，但效果並不理想，因為圖1C中的黯淡區域仍占據較大面積。 接著請參閱圖1D與圖1E，圖1D所繪示為附加稜鏡片14的背光模組，圖1E所繪示為圖1D之背光模組的光學模擬圖。從圖1E中可以看出，光線進一步擴散，但其表現仍不佳，光線仍集中在光源周邊。此外，傳統的擴散膜13在背光模組10中也會產生較強的靜電吸附的現象。 因此，如何解決上述問便是本領域具通常知識者值得思量的。
有鑑於此，本發明提供一種光學膜，表面具備上凸與下凹交錯的微結構，可提供更佳的擴散效果，同時可降低光學膜所產生的靜電吸附。其具體技術手段如下： 一種光學膜，包括一第一表面與一第二表面，該第一表面所面向的方向與該第二表面所面向的方向彼此相反，其中於該第一表面設置有多個第一微結構與多個第二微結構，該第一微結構與該第二微結構彼此緊鄰設置，其中該第一微結構為上凸的四角錐，且該第二微結構為下凹的四角錐。 一種光學膜，包括一第一表面與一第二表面，該第一表面所面向的方向與該第二表面所面向的方向彼此相反，其中於該第一表面設置有多個第一微結構與多個第二微結構，該第一微結構與該第二微結構彼此緊鄰設置，其中該第一微結構為上凸的三角錐，且該第二微結構為下凹的三角錐。 於前述的光學膜中，其中於該第二表面設置有多個第三微結構。 於前述的光學膜中，其中該第三微結構呈圓柱狀。 於前述的光學膜中，其中該第三微結構呈圓形凸透鏡狀。 於前述的光學膜中，其中所述第三微結構是呈隨機狀的排列。 於前述的光學膜中，其中所述第一微結構與所述第二微結構的排列方向是與該光學膜的側邊呈45˚。 本發明還提供一種背光模組，包括一光源陣列及多張光學膜。光源陣列包括多個光源。光學膜設置於該光源陣列的上方，且所述光學膜彼此堆疊設置。其中，所述光學膜為請求項1至請求項8任一項所述之光學膜。 於前述的背光模組中，更包括至少二張稜鏡片，所述稜鏡片是設置於所述光學膜的上方，每一稜鏡片的頂面設有多個三角柱結構，其中一所述稜鏡片的三角柱結構的延伸方向和另外一所述稜鏡片的三角柱結構的延伸方向彼此垂直。
請參閱圖2A至圖2C，圖2A所繪為本發明第一實施例光學膜的示意圖，圖2B所繪示為光學膜之側截面圖，圖2C所繪示為微結構的示意圖。本發明之光學膜100包括一第一表面1111與一第二表面1112，第一表面1111所面向的方向與第二表面1112所面向的方向彼此相反。其中，第一表面1111上設置有多個第一微結構110與第二微結構120，第一微結構110與第二微結構120彼此緊鄰設置，其中第一微結構110為上凸的四角錐，且第二微結構120為下凹的四角錐。 具體來說，請參閱圖2C，圖2C為光學膜100的俯視圖，第一微結構110與第二微結構120為彼此緊鄰的設置，在圖2C中以截面線表示下凹的第二微結構120。也就是說，在光學膜100的第一表面1111上具有上凸與下凹交互排列的微結構。 此外，請參閱圖2B，第一微結構110與第二微結構120的上凸與下凹是由光學膜100的基準面111所界定，基準面111是指第一微結構110與第二微結構120的平均高度所位於的平面。換言之，上凸的第一微結構110之頂點是高於基準面111，下凹的第二微結構120之頂點則是低於基準面，且第一微結構110的高度與第二微結構120的深度相當。此外，基準面111也是四角錐的底面所位於的平面，第一微結構110與第二微結構120是由該四角錐所形成的上凸與下凹的微結構。 請參閱圖2D與圖2E，圖2D與圖2E所繪示為第二實施例的光學膜200。在圖2D的實施例中，光學膜200上的第一微結構210是由上凸的三角錐形成，第二微結構220則由下凹的三角錐形成。進一步參閱圖2E，第一微結構210與第二微結構220是彼此緊鄰設置，即是光學膜200上具有上凸與下凹交互排列的三角錐微結構。 接著請參閱圖3A與圖3B，圖3A與圖3B所繪示為第三實施例的光學膜片100’。圖3A與圖3B的實施例中，第一微結構110’與第二微結構120’的排列方向是與光學膜100’的側邊呈現一角度，該角度例如為45˚。進一步的說，此一角度與基板11上的光源12配置有關。 請參閱圖4A與圖4B，圖4A與圖4B所繪示為角度的示意圖。第一微結構110’與第二微結構120’的排列方向的延伸線203，與光學膜100’的邊緣的水平線204夾角為θ。接著參閱圖4B，角度θ則由光源12的排列決定，是由其中一光源12與斜角的光源12的夾角作為角度θ。也就是說，角度θ的正切函數等於第二方向201上的光源 12的距離Y除於第一方向202上的光源 12的距離X，即 。因此，第一微結構110’與第二微結構120’的偏斜角度θ是與光源12的排列相呼應。 請參閱圖5A與圖5B，圖5A與圖5B所繪示為第四實施例的光學膜300之第二表面3112。本實施例之光學膜300之第一表面3111與前述實施例相似，具備第一微結構310與第二微結構320的上凸與下凹交互排列的微結構，在此不再贅述。本實施例的特徵在於，光學膜300之第二表面3112還包括多個第三微結構330，第三微結構330例如為圓柱體，並平行排列在光學膜300之第二表面3112上。請參閱圖5C，圖5C所繪示為第五實施例的光學膜300’，在此實施例中，第二表面3112’的多個第三微結構330’，與前述第三實施例相似，第三微結構330’的延伸方向可與光學膜300’的邊緣呈現一夾角θ。 請參閱圖6A與圖6B，圖6A與圖6B所繪示為第六實施例的光學膜400。本實施例之光學膜400之第一表面4111與前述實施例相似，具備第一微結構410與第二微結構420的上凸與下凹交互排列的微結構，在此不再贅述。本實施例的特徵在於，第二表面4112還包括多個第三微結構430，並且第三微結構430呈現圓形凸透鏡狀，並且分散設置在第二表面4112上。接著，請參閱圖6C與圖6D，圖6C與圖6D所繪示為第三微結構430的設置方式。如圖6C所示，圓形凸透鏡狀的第三微結構430可整齊排設置於第二表面4112上。在另一實施例中，如圖6D所示，圓形凸透鏡狀的第三微結構430也可呈現隨機排列設置於第二表面4112上。 請參圖7A，圖7A所繪示為背光模組的示意圖。背光模組101為本發明光學膜之應用，本實施例之背光模組101包括了一光源陣列1011、多張光學膜100與多個稜鏡片1013。其中，光源陣列1011上包括了多個光源1012，光源1012例如為發光二極體（LED）或迷你發光二極體（Mini LED）。多張光學膜100是設置在光源陣列1011上方，並且由第二表面朝向光源1012設置，以接收來自光源1012的光線。並且，多張光學膜100是彼此堆疊設置。這些光學膜100則例如為前述實施例的光學膜100、100’、200、300、300’或400，可選用同一種光學膜堆疊設置，也可混合搭配堆疊。 稜鏡片1013則堆疊設置與光學膜100上方。請參閱圖7B，圖7B所繪示為稜鏡片的設置示意圖。每一稜鏡片1013的頂面設有多個三角柱結構1014，其中一稜鏡片1013a的三角柱結構1014a的延伸方向和另外一稜鏡片1013b的三角柱結構1014b的延伸方向彼此垂直。詳細來說，當多片稜鏡片1013a、1014a垂直堆疊時，是每一片稜鏡片1013a的三角柱結構1014a與相鄰的稜鏡片1013b的三角柱結構1014b，在水平的延伸方向上夾角為90度。 不同的光學膜與稜鏡片的組合搭配，設置於光源上方都可以產生不同的擴散效果，以下將說明不同組合與光顯模擬結果。 請參閱圖8A與圖8B，圖8A所繪示為背光模組的第一實施例，圖8B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜100（如圖2A至圖2C所示）。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖8B中可以看出整體亮度降低，且擴散效果優於圖1C。 請參閱圖9A與圖9B，圖9A所繪示為背光模組的第二實施例，圖9B所繪示為第二實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述第一實施例的光學膜100（如圖2A至圖2C所示），並且在光學膜100上方還包括兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1E的光學模擬圖，從圖9B中可以看出光源處亮度進一步降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1E。 請參閱圖10A與圖10B，圖10A所繪示為背光模組的第三實施例，圖10B所繪示為第三實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜100’（如圖3A至圖3C所示），即是光學膜上微結構與光學膜的邊緣具有一角度。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖10B中可以看出光源處亮度進一步降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1C。進一步與圖8B比較，從圖10B可以看出讓微結構偏斜，即可得到更佳的光線擴散效果。 請參閱圖11A與圖11B，圖11A所繪示為背光模組的第四實施例，圖11B所繪示為第四實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜100’（如圖3A至圖3C所示），並且在光學膜100’上方還包括兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1E的光學模擬圖，從圖11B中可以看出光源處的亮區幾乎消失，光線範圍明顯更廣，並擴散效果優於圖1E。 請參閱圖12A與圖12B，圖12A所繪示為背光模組的第五實施例，圖12B所繪示為第五實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜300（如圖5A至圖5B所示），即是在第二表面具有圓柱體形狀的第三微結構。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖12B中可以看出光源處的亮度明顯降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1C。 請參閱圖13A與圖13B，圖13A所繪示為背光模組的第六實施例，圖13B所繪示為第六實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜300（如圖5A至圖5B所示），並且在光學膜100’上方還包括兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1E的光學模擬圖，從圖13B中可以看出光源處的高亮區幾乎消失，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1E。 請參閱圖14A與圖14B，圖14A所繪示為背光模組的第七實施例，圖14B所繪示為第七實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜300’（如圖5C所示），也就是第三微結構與光學膜邊緣與有夾角。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖14B中可以看出光源處的亮度明顯降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1C。 請參閱圖15A與圖15B，圖15A所繪示為背光模組的第八實施例，圖15B所繪示為第八實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜300’（如圖5C所示），並且光學膜300’上方還設置有兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1E的光學模擬圖，從圖15B中可以看出光源處的高亮區幾乎消失，光線範圍明顯更廣，擴散效果優於圖1E。 請參閱圖16A與圖16B，圖16A所繪示為背光模組的第九實施例，圖16B所繪示為第九實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜400（如圖6A至圖6D所示），即是在第二表面具有圓形透鏡形狀的第三微結構。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖16B中可以看出光源處的亮度明顯降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1C。 請參閱圖17A與圖17B，圖17A所繪示為背光模組的第十實施例，圖17B所繪示為第十實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜400（如圖6A至圖6D所示），並且光學膜400上方還設置有兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1E的光學模擬圖，從圖17B中可以看出光源處的高亮區幾乎消失，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1E。 請參閱圖18A與圖18B，圖18A所繪示為背光模組的第十一實施例，圖18B所繪示為第十一實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜400’， 光學膜上微結構與光學膜的邊緣具有一角度。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖18B中可以看出光源處的亮度降低，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1C。 請參閱圖19A與圖19B，圖19A所繪示為背光模組的第十二實施例，圖19B所繪示為第十二實施例的背光模組的光學模擬圖。此實施例的背光模組包括了三片前述實施例的光學膜400’， 並且光學膜400’上方還設置有兩個稜鏡片1013，而兩個稜鏡片1013以垂直交錯的方式堆疊設置（如圖7B所示）。相較於圖1C的光學模擬圖，從圖19B中可以看出光源處的高亮區幾乎消失，光線範圍明顯更廣，並且擴散效果優於圖1E。 本發明之光學膜，具備上凸與下凹的微結構，可有效提高光源的光線擴散效果，讓光線更能夠覆蓋顯示區域。相較於習知技術的背光模組，本發明之背光模組將可提供更佳的光線表現，同時可降低發光元件的密度也能達到相當的光線表現，可在背光模組中使用較少的LED，進一步降低背光模組的製作成本。此外，上凸與下凹的微結構減少了光學膜彼此間的接觸面積，可進一步降低光學膜在背光模組中所產生的靜電。 本發明說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
10:背光模組 11:基板 12:光源 13:擴散膜片 14:稜鏡片 100、100’、200、300、300’、400:光學膜 111:基準面 110、110’、210、310、410:第一微結構 120、120’、220、320、420:第二微結構 330、330’、430:第三微結構 1111、3111、4111:第一表面 1112、3112、3112’、4112:第二表面 201:第二方向 202:第一方向 203:延伸線 204:水平線 θ:角度 101:背光模組 1011:光源陣列 1012:光源 1013:稜鏡片 1014、1014a、1014b:三角柱結構
圖1A所繪示為一種傳統的背光模組。 圖1B所繪示為光源的光學模擬結果圖。 圖1C所繪示為傳統的背光模組光學模擬結果。 圖1D所繪示為附加稜鏡片14的背光模組。 圖1E所繪示為圖1D之背光模組的光學模擬圖。 圖2A所繪為本發明第一實施例光學膜的示意圖。 圖2B所繪示為光學膜之側截面圖。 圖2C所繪示為微結構的示意圖。 圖2D與圖2E所繪示為第二實施例的光學膜200。 圖3A與圖3B所繪示為第三實施例的光學膜片100’。 圖4A與圖4B所繪示為角度的示意圖。 圖5A與圖5B所繪示為第四實施例的光學膜300之第二表面3112。 圖6A與圖6B所繪示為第六實施例的光學膜400。 圖7A所繪示為背光模組的示意圖。 圖7B所繪示為稜鏡片的設置示意圖。 圖8A所繪示為第一實施例的背光模組。 圖8B所繪示為第一實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖9A所繪示為第二實施例的背光模組。 圖9B所繪示為第二實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖10A所繪示為第三實施例的背光模組。 圖10B所繪示為第三實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖11A所繪示為第四實施例的背光模組。 圖11B所繪示為第四實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖12A所繪示為第五實施例的背光模組。 圖12B所繪示為第五實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖13A所繪示為第六實施例的背光模組。 圖13B所繪示為第六實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖14A所繪示為第七實施例的背光模組。 圖14B所繪示為第七實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖15A所繪示為第八實施例的背光模組。 圖15B所繪示為第八實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖16A所繪示為第九實施例的背光模組。 圖16B所繪示為第九實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖17A所繪示為第十實施例的背光模組。 圖17B所繪示為第十實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖18A所繪示為第十一實施例的背光模組。 圖18B所繪示為第十一實施例的背光模組的光學模擬圖。 圖19A所繪示為第十二實施例的背光模組。 圖19B所繪示為第十二實施例的背光模組的光學模擬圖。
100:光學膜
111:基準面
110:第一微結構
120:第二微結構
1111:第一表面
1112:第二表面

Claims (10)

  1. 一種光學膜，包括一第一表面與一第二表面，該第一表面所面向的方向與該第二表面所面向的方向彼此相反，其中於該第一表面設置有多個第一微結構與多個第二微結構，該第一微結構與該第二微結構彼此緊鄰設置，其中該第一微結構為上凸的四角錐，且該第二微結構為下凹的四角錐。
  2. 一種光學膜，包括一第一表面與一第二表面，該第一表面所面向的方向與該第二表面所面向的方向彼此相反，其中於該第一表面設置有多個第一微結構與多個第二微結構，該第一微結構與該第二微結構彼此緊鄰設置，其中該第一微結構為上凸的三角錐，且該第二微結構為下凹的三角錐。
  3. 如請求項1或請求項2所述之光學膜，其中於該第二表面設置有多個第三微結構。
  4. 如請求項1或請求項2所述之光學膜，其中於該第二表面設置有多個第三微結構。
  5. 如請求項4所述之光學膜，其中該第三微結構呈圓柱狀。
  6. 如請求項4所述之光學膜，其中該第三微結構呈圓形凸透鏡狀。
  7. 如請求項6所述之光學膜，其中所述第三微結構是呈隨機狀的排列。
  8. 如請求項1或請求項2所述之光學膜，其中所述第一微結構與所述第二微結構的排列方向是與該光學膜的側邊呈45˚。
  9. 一種背光模組，包括： 一光源陣列，包括多個光源；及 多張光學膜，設置於該光源陣列的上方，且所述光學膜彼此堆疊設置； 其中，所述光學膜為請求項1至請求項8任一項所述之光學膜。
  10. 如請求項9所述之背光模組，更包括至少一張稜鏡片，所述稜鏡片是設置於所述光學膜的上方，該稜鏡片的頂面設有多個三角柱結構。
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