TWI401475B - 光學膜片 - Google Patents

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TWI401475B
TWI401475B TW98101316A TW98101316A TWI401475B TW I401475 B TWI401475 B TW I401475B TW 98101316 A TW98101316 A TW 98101316A TW 98101316 A TW98101316 A TW 98101316A TW I401475 B TWI401475 B TW I401475B
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Tun Chien Teng
Jyh Ming Chen
Chih Jen Tsang
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Coretronic Corp
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    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • G02B5/045Prism arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses

Description

光學膜片

本發明關於一種可提供均光效果及光視角收斂效果的光學膜片。

圖1為一示意圖,顯示一習知具逆菱鏡光學膜之背光模組100。如圖1所示,背光模組100包含一光源102、一導光板104、一反射片106及一逆菱鏡光學膜108。光源102發出的光束由導光板104的一側面104a入光,進入的光束在導光板104內藉由全反射傳遞,當光束遭遇導光板104之頂面104b的粗糙結構(圖未示)時,由於全反射條件被破壞使光束得以穿過頂面104b並進入上方的逆菱鏡光學膜108。接著,入射的光束經由逆菱鏡光學膜108的折射與全反射而被偏折至頂面104b的法線方向。

此一習知設計的導光板104包含光學微結構,例如形成於導光板104之頂面104b的粗糙結構,使頂面104b的出光光包集中而不至於擴散開。另一方面,逆菱鏡片光學膜108無法縮小X-Z平面方向上的出光光包,可藉由導光板104下方的V型溝槽110來收斂X-Z平面方向上的出光光包。

本發明提供一種具有均光效果及光視角收斂效果的光學膜片。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的,本發明之一實施例提出一種光學膜片包含一透明基材、複數個第一微結構及複數個第二微結構。透明基材具有一受光面及位於受光面對側的一出光面,複數個第一微結構設置於出光面,且複數個第二微結構設置於受光面。每一第一微結構包含一第一平面及一曲面,第一平面形成於出光面,曲面相對第一平面設置。每一第二微結構對應該些第一微結構的其中之一設置且包含一第二平面及一全反射面。第二平面形成於受光面,與第二微結構於受光面的正投影區域相等,並分佈於對應之第一微結構於受光面的正投影區域內,且全反射面連接第二平面。

於一實施例中,各個第一平面具有彼此大致垂直的一第一邊及一第二邊,各個第二平面具有彼此大致垂直的一第三邊及一第四邊,第三邊大致平行第一邊,且第三邊的長度為第一邊的長度的20%-75%。

於一實施例中,受光面分佈有複數個第二微結構的面積占受光面總面積的33%-60%。

於一實施例中,各個第一微結構具有大致相同的一第一尺寸,且各個第二微結構具有大致相同的一第二尺寸。

於一實施例中,各個第一微結構包含一柱狀透鏡或一準直透鏡。

於一實施例中,各個第二微結構包含一角柱體,角柱體具有一第一側面形成第二平面,且角柱體具有一第二側面與第一側面相鄰且形成全反射面。

於一實施例中,角柱體為一個三角柱,三角柱更包含一第三側面與第一側面相鄰且形成一全反射面。

於一實施例中,複數個第一微結構排列形成複數個第一微結構列,且該些第一微結構列之任一中之第一微結構與相鄰的第一微結構列中之第一微結構彼此錯開設置。

於一實施例中,在任一之第一微結構列之中,這些第一微結構彼此相連。

於一實施例中,這些第一微結構列彼此相連。

本發明之實施例具有光視角收斂效果,有效降低亮點缺陷並提高整體出光均勻度,具有均光效果,可提供控制出光視角分佈等效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語,例如:上、下、左、右、前或後等,僅是參考附加圖式的方向。因此,使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖2為顯示依本發明一實施例之光學膜片10的平面示意圖。圖3為圖2的局部區域P的立體示意圖,圖4為圖2的另一局部區域Q的立體示意圖。請同時參照圖2至圖4,光學膜片10包含一透明基材12及形成於透明基材12上的光學微結構。透明基材12具有一受光面12a及位於受光面12a對側之一出光面12b,且光學微結構包含例如形成於受光面12a上的複數個三角柱體14,及形成於出光面12b上的複數個柱狀透鏡16。光源18發出的光束經由導光板(圖未示)導光後,經由受光面12a進入光學膜片10再由出光面12b離開。複數個柱狀透鏡16沿Y方向延伸分佈於整個出光面12b上,且複數個角柱體14排列於受光面12a而形成複數個角柱體列。於本實施例中,各個柱狀透鏡16之一邊與出光面12b之一邊的長度大致相等,且各個柱狀透鏡16疊合各個角柱體14。

圖5為一立體示意圖,顯示依本發明一實施例之一個三角柱24與柱狀透鏡16的相對位置及面的配置形態,圖6及圖7為沿圖5之不同角度觀察之側視圖,且圖6及圖7繪出光束的行進路徑以說明本發明之一實施例的效果。依本發明之一實施例之設計,如圖5所示,三角柱24包含兩平行端面24a、24b及連接於端面24a、24b間的第一側面24c、第二側面24d及第三側面24e。第一側面24c形成於透明基材的受光面12a上,與三角柱24於受光面12a的正投影區域相等,並分佈於位置對應的柱狀透鏡16於受光面12a的正投影區域內,於本實施例中,第一側面24c的面積小於柱狀透鏡16在受光面12a的正投影區域的面積。與第一側面24c連接的第二側面24d及第三側面24e兩者夾一角度,且各自形成一全反射面。柱狀透鏡16包含一矩形平面16a及一曲面16b,矩形平面16a形成於出光面12b且曲面16b相對矩形平面16a設置。如圖6及圖7所示,當光束I入射至三角柱24時可被三角柱24的第二側面24d或第三側面24e全反射而被導向位置對應之柱狀透鏡16的曲面16b。當被導向曲面16b的入射光束I遭遇曲面16b後可被準直至出光面12b的一法線方向N。於一實施例中,以三角柱24為例,第二側面24d及第三側面24e分佈於三角柱24的一角柱體中心面E(對稱地平分三角柱24)的兩側,且第二側面24d及第三側面24e可將入射於其上的光束I朝角柱體中心面E的方向偏折,再由對應三角柱24的一柱狀透鏡16的曲面16b準直至出光面12b的法線方向N。於另一實施例中,三角柱24的第二側面24d與第三側面24e彼此並不對稱。於一實施例中,曲面16b為不規則面。

於一實施例之設計中,柱狀透鏡16下方提供一個具全反射面的三角柱體14,三角柱體14藉由全反射面的反射作用可獲得於Y-Z平面上的光收斂效果,三角柱體14對應柱狀透鏡16的效果相當於全反射光學孔徑,可達到將光收斂而通過柱狀透鏡16之效果。柱狀透鏡16的曲面聚光作用可獲得於X-Z平面上的光收斂效果,故可達到在兩個大致垂直的平面方向上收斂光包,具有光視角收斂效果。於一實施例中,光學膜片10可搭配構造簡單的導光板(例如不需提供V型溝槽)。也可以搭配具有V型溝槽及頂面具有粗糙結構的導光板。另一方面,於一實施例中,受光面12a分佈有三角柱體14的面積可為受光面12a總面積的33%-60%,如此因大約有40%-67%面積的受光面12a是無微結構形成的平坦表面,大角度的入射光會在該平坦表面產生反射而提供混光效果,有效降低亮點缺陷並提高整體出光均勻度。再者,因柱狀透鏡16的曲面16b的曲率可視需求變化,如此可提供控制出光視角分佈的效果。

圖8為依本發明一實施例之光視角收斂效果的模擬圖,由圖8可看出無論是X-Z平面方向(虛線表示)或Y-Z平面方向(實線表示),由光學膜片10出射的光包在兩個方向上的光視角收斂效果都相當良好。

需注意雖然於一實施例的圖示中,形成於受光面12a上的複數三角柱體14具有大致相同的尺寸,且形成於出光面12b上的複數柱狀透鏡16也具有大致相同的尺寸,但此一設計僅為例示之用而不限定,分佈於受光面12a或出光面12b上的光學微結構可具有不同的尺寸。再者,請再參考圖3,雖然前述實施例中三角柱體14的稜線走向T(X方向)垂直柱狀透鏡列的延伸方向(Y方向),但其並不限定,亦可任意變化三角柱體14的稜線走向T。收斂光包的方向對應三角柱體14的稜線走向T的變化而改變,並不限定為在兩個大致垂直的平面方向上收斂光包。再者,於一實施例中,相鄰的柱狀透鏡彼此相連,但此一設計僅為例示之用而不限定,相鄰的柱狀透鏡可彼此相連或不相連。

圖9為顯示依本發明另一實施例之光學膜片的示意圖。如圖9所示,每個柱狀透鏡16排列形成複數個柱狀透鏡列R、S等。再者,於本實施例中,分別位於兩相鄰柱狀透鏡列的兩鄰接柱狀透鏡於排列方向上錯開設置,舉例而言,位於第一柱狀透鏡列R上的柱狀透鏡16’,與相鄰第二柱狀透鏡列S上鄰接柱狀透鏡16’的另一柱狀透鏡16”兩者錯開一小段距離。

請再參考圖5,於一實施例中,各個柱狀透鏡16的矩形平面16a具有一邊長L及大致垂直邊長L的一邊長W,且疊合柱狀透鏡16的對應三角柱體14同樣具有大致平行邊長L的一邊長M及大致垂直邊長M的一邊長d,且三角柱體14的邊長d的長度設為柱狀透鏡邊長W的長度的20%-75%。如此無微結構的受光面12a形成平坦表面,大角度的入射光會在該平坦表面產生反射而提供混光效果,有效降低亮點缺陷並提高整體出光均勻度,具有均光效果。

於前述各個實施例中,形成於透明基材12上的光學微結構均以柱狀透鏡或角柱體微結構來做說明,但需注意其僅為舉例說明之用而不限定,例如柱狀透鏡可由一準直透鏡取代或是其他曲面取代,或是三角柱由其他角柱體取代或是其他具有全反射面的微結構取代。

惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外,摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用,並非用來限制本發明之權利範圍。

10...光學膜片

12...透明基材

12a...受光面

12b...出光面

14...三角柱體

16、16’、16”...柱狀透鏡

16a...矩形平面

16b...曲面

18...光源

24...三角柱

24a、24b...三角柱端面

24c、24d、24e...三角柱側面

100...背光模組

102...光源

104...導光板

104a...導光板側面

104b...導光板頂面

106...反射片

108...逆菱鏡光學膜

110...V型溝槽

d...三角柱體邊長

E...角柱體中心面

I...光束

L...柱狀透鏡邊長

M...三角柱體邊長

N...法線方向

R、S...柱狀透鏡列

W...柱狀透鏡邊長

圖1為一示意圖,顯示一習知具逆菱鏡光學膜之背光模組。

圖2為顯示依本發明一實施例之光學膜片的平面示意圖。

圖3為圖2的局部區域P的立體示意圖。

圖4為圖2的局部區域Q的立體示意圖。

圖5為一立體示意圖,顯示本發明一實施例之一角柱體與柱狀透鏡的相對位置及面的配置形態,圖6及圖7為沿圖5之不同角度觀察之側視圖。

圖8為依本發明一實施例之光視角收斂效果的模擬圖。

圖9為顯示依本發明另一實施例之光學膜片的示意圖。

12...透明基材

12a...受光面

12b...出光面

14...三角柱體

16...柱狀透鏡

T...三角柱體稜線走向

Claims (18)

  1. 一種光學膜片,包含:一透明基材,具有一受光面及位於該受光面對側之一出光面;複數個第一微結構,設置於該出光面,每一該第一微結構包含:一第一平面,形成於該出光面;以及一曲面,相對該第一平面設置;以及複數個第二微結構,設置於該受光面,每一該第二微結構對應該些第一微結構的其中之一,且包含:一第二平面,形成於該受光面,與該第二微結構於該受光面的正投影區域相等,並分佈於對應之該第一微結構於該受光面的正投影區域內;以及一全反射面,連接該第二平面,其中各該第一平面具有彼此大致垂直的一第一邊及一第二邊,各該第二平面具有彼此大致垂直的一第三邊及一第四邊,該第三邊大致平行該第一邊,且該第三邊的長度為該第一邊的長度的20%-75%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片,其中該受光面分佈有該些第二微結構的面積占該受光面總面積的33%-60%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片,其中該些第 一微結構具有大致相同的一第一尺寸,且該些第二微結構具有大致相同的一第二尺寸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片,其中各該第二微結構包含一角柱體,該角柱體具有一第一側面,該第一側面形成該第二平面,該角柱體更具有一第二側面,該第二側面與該第一側面相鄰且形成該全反射面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學膜片,其中該角柱體為一個三角柱,該三角柱更包含一第三側面,該第三側面與該第一側面相鄰且形成一全反射面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學膜片,其中該些第一微結構排列形成複數個第一微結構列。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜片,其中該些第一微結構列之任一中之該些第一微結構與相鄰的該第一微結構列中之該些第一微結構彼此錯開設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學膜片,其中該些第一微結構列之任一中之該些第一微結構彼此相連。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜片,其中該些第一微結構列之任一中之該些第一微結構彼此相連。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一柱狀透鏡。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一準直透鏡。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜片,其中該些第一微結構列彼此相連。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一柱狀透鏡。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一準直透鏡。
  15. 如申請專利範圍第5項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一柱狀透鏡。
  16. 如申請專利範圍第5項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一準直透鏡。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一柱狀透鏡。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片,其中各該第一微結構更包含一準直透鏡。
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