TWI422874B - 光學薄片及其製造方法 - Google Patents

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Description

光學薄片及其製造方法
本發明係關於一種稜鏡薄片，且更特定言之，係關於一種具有可防止疊紋現象之擴散與聚集功能的稜鏡薄片，以及一種製造該稜鏡薄片之方法。
由於液晶顯示器("LCD")裝置通常很輕小且低耗電，所以被廣泛地使用於各種工業領域中。此種LCD裝置包括一液晶(LC)面板(其中將液晶盒配置於兩個透明基板之間的矩陣內)、一驅動該LC面板之驅動電路，以及一提供光給該LC面板之背光單元。
該背光單元包括一產生光之燈、一圍繞該燈之外殼、一將該燈發射之光引導至該LC面板之導光板、一經配置於該導光板下面之反射器薄片，以及複數個堆疊於該導光板上面之光學薄片。
該等光學薄片包括一擴散器薄片、一稜鏡薄片，以及一依序堆疊於該導光板上面之保護器薄片。這時，可根據希望的產品特性來配置兩或多個擴散器薄片與兩或多個稜鏡薄片。多個擴散器薄片導致一較厚的背光單元。該稜鏡薄片可具有一稜鏡圖案，其中一山與一谷係依次形成。然而，如果該稜鏡山之間距與該LC面板之像素間距重疊，則可發生疊紋現象，此為波狀圖案干涉。
本發明提供一種光學薄片，其具有一擴散與聚集光之擴 散圖案，此可防止疊紋現象；以及一種製造該光學薄片之方法。
本發明之額外特徵將於接下來的說明中提出，而且從說明中有部分額外特徵將是顯而易見的，或可藉由本發明之實施而得知。
本發明揭示一種光學薄片，其包括一具有複數個山與谷的稜鏡圖案，以便聚集從一光源產生的光；以及包括複數個不規則地形成於該稜鏡圖案上之擴散圖案，以便使該光擴散。
本發明亦揭示一種製造一光學薄片之方法，其包括：藉由形成一具有複數個山與谷之稜鏡圖案來製備一副主模，並且在該等山之兩側形成不規則擴散圖案。形成一具有對應於該副主模之山、谷與不規則擴散圖案的山、谷與不規則擴散圖案的主模，而且使用該主模來加壓於膜以形成一光學薄板。
請了解：上面的一般說明與下面的詳細說明係用以說明與解釋的，而且如宣稱的兩者將用以提供本發明進一步的解釋。
本發明在下文中的說明因參考該等附加圖式而更加完整，其中將顯示本發明之實施例。然而，本發明可被包含於許多不同的類型中，而且其不應被視為受限於本文中所提出之實施例。相反地，本揭示內容因這些實施例之提供而變得完整，而且將完全地把本發明之範圍傳達給熟習此 項技術者。在該等圖式中，為了清楚緣故因此增大層與區域之尺寸與相對尺寸。該等圖式中之相同的參考數字表示相同的元件。
應了解：當指一個諸如一層、膜、區域或基板等之元件被"加之於"、"連接至"或"耦合至"另一個元件或層時，其可直接地被加之於、連接至或耦合至其他元件或層，或亦可有中介元件或層存在。相較之下，當指一元件被"直接地加之於"、"直接地連接至"或"直接地耦合至"另一個元件或層時，則沒有中介元件的存在。
圖1係為顯示一種LCD裝置的透視圖，該LCD裝置包括一根據本發明之一例示性實施例的稜鏡薄片。圖1中的LCD裝置包括一LC面板100、面板驅動部分110與120，以及一背光單元130。
該LC面板100包括一彩色濾光膜陣列基板102與一具有一液晶層之薄膜電晶體("TFT")陣列基板104，以便調整介於該基板102與該基板104之間的光透射。該彩色濾光膜陣列基板102可包括一阻止漏光的遮光矩陣、一實現色彩影像的濾光膜、一形成一垂直電場與一像素電極的共用電極，以及一經覆蓋於基板102上的上配向層以將液晶分子排成一列。該TFT陣列基板104包括經配置以相互交叉的閘線與資料線、經形成於該等閘線與資料線之交叉點的TFTs、一經連結至該等TFTs的像素電極，以及一經覆蓋於基板104上的下配向層以將液晶分子排成一列。
該等面板驅動部分110與120包括一驅動該LC面板100之 閘線的閘驅動部分，以及一驅動該等資料線的資料驅動部分120。
該閘驅動部分110包括一閘PCB(印刷電路板)114、一經配置於該閘PCB114與該TFT陣列基板104之間的閘TCP(捲帶式晶片載體封裝)，以及一經固設於該閘TCP之閘IC(積體電路)112。該閘IC 112可依序地提供一高閘電壓之掃瞄訊號給該等閘線。該閘IC 112可在剩餘時間(即除了在提供高閘電壓期間之外)時提供低閘電壓給該等閘線。該閘PCB 114可從一經固設於一資料PCB 118上的定時控制部分與電力部分提供一控制訊號與一電力訊號給該閘IC 112。
該資料驅動部分120可包括一資料PCB 118與一經固設於一資料TCP上之資料IC 116，該資料TCP係配置於該資料PCB 118與該TFT陣列基板104之間。該資料IC 116可將像素資料轉換成類比像素訊號，並且提供該等類比像素訊號給該等資料線。該資料PCB 118可提供來自該定時控制部分與該電力部分的控制訊號、電力訊號與像素資料給該資料IC 116。
可將該背光單元130配置於該LC面板100下面，並且對該LC面板100提供光。為此目的，該背光單元130可包括一光源132、一導光板134、一稜鏡薄片140、一保護器薄片138，以及一反射器薄片136。
可將一燈或一發光二極體配置於該導光板134之一側上，以作為該光源132。
該導光板134將該光源132發射的光引導至該LC面板 100。為此目的，該導光板134可具有一不均勻表面、一凹凸形狀或一點形狀，以便可輕易地將光折射與分散至該LC面板100。該導光板134可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)製成，此不易變形或破裂，且具有高透射率。
可將該反射器薄片136配置於該導光板134下面，而且可將從該光源132發射通過該導光板134之底面的光反射至該LC面板100。該反射器薄片136可包括一覆蓋於一基材上之反射構件，其具有高反射率。舉例而言，不鏽鋼、黃銅、鋁(Al)、聚乙烯或聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)可作為該基材，而銀(Ag)或鈦(Ti)可作為該反射構件。
可將該稜鏡薄片140放置於該導光板134上面，而且可折射與聚集來自該導光板134的光以增進亮度。該稜鏡薄片140可使從該導光板134發射的光之間的傾斜照射元件轉換成垂直照射至該LC面板100。當入射至該LC面板100的光是垂直照射至該LC面板100時，則可改善發光效率。
此發明的LCD裝置視情況可在該稜鏡薄片140上面包括該保護器薄片138。如果一稜鏡圖案(見圖2中之142)之稜鏡山尖銳地形成頂狀，則該保護器薄片138可用以防止刮傷(刮傷可能在該稜鏡薄片140直接地接觸該LC面板100時發生)。然而，如果一稜鏡圖案142之稜鏡山是圓的，則不需要將該保護器薄片138配置於該稜鏡薄片140上，此將於下文中說明。
該稜鏡薄片140可包括一稜鏡圖案與複數個不規則擴散圖案。該稜鏡山之節距可大約在20 μm至200 μm的範圍 內。如果該稜鏡山之節距約莫小於20 μm，則光的亮度特性可能降低。如果該稜鏡山之節距約莫大於或等於200 μm，則光的聚光特性可能降低。因為這些原因，形成該具有約莫20 μm至200 μm的節距之稜鏡山是有利的。該擴散圖案可不規則地在該稜鏡薄片140上擴散。
圖2A係為顯示該根據本發明之第一例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖，而圖2B、2C與2D係為沿著圖2A之線I－I'取得的橫剖面圖。
參考圖2A、2B、2C與2D，該稜鏡薄片140可包括一稜鏡圖案142，該稜鏡圖案142具有複數個以固定間隔形成一直線的山與谷，以及複數個不規則地形成於該稜鏡圖案142上之擴散圖案144。
在圖2A與2B中，該稜鏡山由約莫50 μm之節距組成，且其高度約為25 μm。在圖2C中，該稜鏡山之節距約為100 μm，且其高度約為50 μm。在圖2D中，該稜鏡山之節距約為100 μm，且其高度約為25 μm。
為了改善該稜鏡薄片140之聚光功能，該稜鏡山之節距應縮到最小以增加密度。相反的，為了改善該稜鏡薄片140之擴散功能，該稜鏡山之節距應增至最大以降低該稜鏡山之密度且增加該擴散圖案144之密度。圖2A與2B係顯示聚光特性高之例子，而圖2D係顯示擴散特性高之例子。因此，可能根據產品特性來調整聚光功能與擴散功能。
圖3係為顯示一種根據本發明之第二例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖。圖3中之稜鏡薄片包括一稜鏡圖案142， 該稜鏡圖案142具有複數個以固定間隔形成一曲線的山與谷，以及複數個不規則地形成於該稜鏡圖案142上之擴散圖案144。該稜鏡圖案142之稜鏡山的節距與高度可與上述於本發明之第一例示性實施例中的那些節距與高度類似或相同。
圖4係為顯示一種根據本發明之第三例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖。圖4中之稜鏡薄片包括一稜鏡圖案142，該稜鏡圖案142具有複數個以固定間隔形成一曲線的山與谷，以及複數個不規則地形成於該稜鏡圖案142上之擴散圖案144。舉例而言，該稜鏡圖案142之山可形成固定間隔之曲線，其具有約莫20 μm至70 μm之節距。
當該等稜鏡山形成一曲線，這可能防止疊紋現象，疊紋現象係因該LC面板100之像素節距與該稜鏡薄片140之稜鏡山節距間的干涉而發生。
圖5係為顯示一種根據本發明之第四例示性實施例之稜鏡薄片的橫剖面圖。圖5中之稜鏡薄片140包括一稜鏡圖案142與複數個擴散圖案144。該稜鏡圖案142中的每個稜鏡山可以不等邊三角形的方式組成，其中兩邊的長度不同，而形成一約莫88°至93°的內角。
圖6係為顯示一種根據本發明之第五例示性實施例之稜鏡薄片的橫剖面圖。圖6中之稜鏡薄片140包括一稜鏡圖案142與複數個擴散圖案144。該稜鏡圖案142之稜鏡山的頂點或頂端可能是圓形的。
當該稜鏡山的頂點是圓形時，可改善視角與防止疊紋現 象。另外，可防止該LC面板100與該等稜鏡山之間的摩擦力。因此，使用一單一稜鏡薄片140不僅可使光聚集與擴散，而且還可防止疊紋現象。
可使用該第一、第二、第三、第四與第五實施例中之一項或其組合以形成本發明之稜鏡薄片140。
在下文中，將說明一種製造根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片140的方法。圖7A、7B、7C、7D、7E與7F係為顯示製造該根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片的第一種方法的橫剖面圖，而圖8A、8B、8C、8D、8E與8F係為顯示製造該根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片的第二種方法的橫剖面圖。
製造該根據本發明之例示性實施例之稜鏡薄片140的方法包括製備一副主模。該副主模包括一稜鏡圖案，其中依次形成山與谷，以及在該等山之表面上形成不規則的擴散圖案。形成一包括對應於該副主模之山、谷與擴散圖案的山、谷與擴散圖案之主模，而且使用該主模來加壓於一膜以形成一稜鏡薄片。
參考圖7A、7B、7C、7D、7E與7F來說明根據本發明之一實施例的第一種製造該稜鏡薄片的方法。參考圖7A，珠150係不規則地散佈於一基板152上。該基板152可由一軟性材料製成，而且該等珠150可由丙烯酸樹脂、尿素樹脂或聚胺酯製成。該等珠150可具有至少圓形、橢圓形與多邊形三種形狀之一者。每一個珠150之尺寸可約為10 μm至12 μm。可不規則地放置該等珠150。參考圖7B，可施加壓 力於該等珠150，以便可使該等珠150的一部分嵌入該基板152內。將該等珠150移除，則可在該基板152內形成不規則擴散圖案，如圖7C中所示。
接著，參考圖7D，藉由在具有該等使用一鑽石刀之不規則擴散圖案之基板152內形成一稜鏡圖案來製備一副主模154。參考圖7E，可使用該副主模154來製備一具有對應於該副主模154之山、谷與不規則擴散圖案的山、谷與不規則擴散圖案之主模156。最後，可使用該主模156加壓於一膜，因此完成該稜鏡薄片140。
可使用製造該稜鏡薄片之第一種方法來製造根據本發明之第一、第二、第三、第四與第五例示性實施例之稜鏡薄片。
參考圖8A、8B、8C、8D、8E與8F來說明根據本發明之一實施例的第二種製造該稜鏡薄片的方法。參考圖8A，可在該基板152內形成一稜鏡圖案。接著，該等珠150可不規則地散佈於該具有稜鏡圖案之基板152上，如圖8B中所示。該等珠150可由丙烯酸樹脂、尿素樹脂或聚胺酯製成。該等珠150可具有至少圓形、橢圓形與多邊形三種形狀之一者。每一個珠150之尺寸可約為10 μm至12 μm。可不規則地放置該等珠150。在圖8C中，可施加壓力於該等珠150，以便可使該等珠150的一部分嵌入該基板152內。
接著參考圖8D，可將該等珠150移除，並且藉由在該具有稜鏡圖案之基板152內形成不規則擴散圖案來製備一副主模154。
接著參考圖8E，可使用該副主模154來製備該具有對應於該副主模154之山、谷與不規則擴散圖案的山、谷與不規則擴散圖案之主模156。最後，參考圖8F，可使用該主模156加壓於一膜，以完成該稜鏡薄片140。可使用製造該稜鏡薄片之第二種方法來製造根據本發明之第一、第二、第三、第四與第五例示性實施例之稜鏡薄片。
圖9A係為一張照片，其顯示使用光學設備來量測一具有一傳統稜鏡薄片之LCD裝置的一半寬度時的結果。圖9B係為一張照片，其顯示使用光學設備來量測一具有根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片之LCD裝置的一半寬度時的結果。
參考圖9A與9B，當使用根據本發明之一例示性實施例的稜鏡薄片時，量測一半寬度之結果約莫大於15度，而當使用傳統的稜鏡薄片時，量測一半寬度之結果則大約為12度。此處，該一半寬度是指將亮度減少一半的角度。該一半寬度愈大，亮度愈亮。在圖9A與9B中可看到，當使用根據本發明之一例示性實施例的稜鏡薄片時會比使用傳統的稜鏡薄片時增加亮度。
根據本發明之例示性實施例的稜鏡薄片與其製造方法具有下面的優點。由於可在該稜鏡薄片內形成該稜鏡圖案與該等擴散圖案，所以該稜鏡薄片可具有擴散與聚集兩種功能，並且因此可能在不使用一擴散薄片下藉由一單一稜鏡薄片來阻止疊紋現象。
另外，由於不需要擴散薄片，所以該背光單元既輕薄且 小。因此，可以簡化製造過程，並且可降低製造成本。
在不違背本發明之精神與範圍下，可在本發明中作各種的修改與變化，這對於熟習此項技術者是顯而易見的。因此，希望本發明應涵蓋由附加的請求項及其等效物之範圍內所提供之本發明的修改與變化。
100‧‧‧LC面板
102‧‧‧彩色濾光膜陣列基板
104‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
110‧‧‧面板驅動部分
112‧‧‧閘IC
114‧‧‧閘PCB
120‧‧‧面板驅動部分
116‧‧‧資料IC
118‧‧‧資料PCB
130‧‧‧背光單元
132‧‧‧光源
134‧‧‧導光板
136‧‧‧反射器薄片
138‧‧‧保護器薄片
140‧‧‧稜鏡薄片
142‧‧‧稜鏡圖案
144‧‧‧擴散圖案
150‧‧‧珠
152‧‧‧基板
154‧‧‧副主模
156‧‧‧主檔
附加的圖式係圖解本發明之實施例，且其連同說明用以解釋本發明之原理；該等附加圖式經納入用以提供對本發明進一步的了解，且其被納入與構成本說明書的一部分。
圖1係為顯示一種LCD裝置的透視圖，該LCD裝置包括一根據本發明之一例示性實施例的稜鏡薄片。
圖2A係為顯示一種根據本發明之第一例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖。
圖2B、2C與2D係為沿著圖2A之線I－I’取得的橫剖面圖。
圖3係為顯示一種根據本發明之第二例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖。
圖4係為顯示一種根據本發明之第三例示性實施例之稜鏡薄片的透視圖。
圖5係為顯示一種根據本發明之第四例示性實施例之稜鏡薄片的橫剖面圖。
圖6係為顯示一種根據本發明之第五例示性實施例之稜鏡薄片的橫剖面圖。
圖7A、7B、7C、7D、7E與7F係為顯示製造該根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片的第一種方法的橫剖面 圖。
圖8A、8B、8C、8D、8E與8F係為顯示製造該根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片的第二種方法的橫剖面圖。
圖9A係為一張照片，其顯示使用光學設備來量測一具有一傳統稜鏡薄片之LCD裝置的一半寬度時的結果。
圖9B係為一張照片，其顯示使用光學設備來量測一具有根據本發明之一例示性實施例之稜鏡薄片之LCD裝置的一半寬度時的結果。
142‧‧‧稜鏡圖案
144‧‧‧擴散圖案

Claims (19)

  1. 一種光學薄片，其包括：一稜鏡圖案，其包括定義複數個山與谷以聚集由一光源所產生的光之多個斜面；以及多個擴散圖案，其經不規則地形成於該稜鏡圖案上以使自該光源所產生的光擴散，其中該等擴散圖案係部分重疊於該稜鏡圖案，且其中該等擴散圖案之至少一者係形成於該等谷之一谷中且於定義該等谷之該谷之一第一斜面及一第二斜面上。
  2. 如請求項1之光學薄片，其中該等擴散圖案之每一者具有一凹形或凸形。
  3. 如請求項2之光學薄片，其中該等擴散圖案之每一者具有一曲面或一多邊面。
  4. 如請求項3之光學薄片，其中該等擴散圖案之每一者與一鄰接擴散圖案具有不同的截面積尺寸。
  5. 如請求項4之光學薄片，其中該稜鏡圖案之該等山具有一大約20μm至200μm的節距。
  6. 如請求項5之光學薄片，其中一致地以一直線或一曲線的方式來形成該等山。
  7. 如請求項6之光學薄片，其中該稜鏡圖案之該等山係以不規則的間距所形成。
  8. 如請求項7之光學薄片，其中該等山之每一者具有一不等邊三角形截面，兩邊之長度不一樣。
  9. 如請求項7之光學薄片，其中每一個山之一頂端是圓形的。
  10. 一種用於製造一光學薄片之方法，其包括：藉由依順序形成一具有複數個山與谷之稜鏡圖案，並且在該等山的側邊上形成不規則的擴散圖案來製備一副主模(sub master)；製備一具有對應於該副主模之該等山、谷與不規則擴散圖案的山、谷與不規則擴散圖案之主模(main master)；以及使用該主模來加壓於一膜以形成一光學薄片，其中該副主模之製備包括：將珠散佈於一基板上；加壓於該等珠；將該等珠自該基板移除，以形成該等不規則擴散圖案；以及在該不規則擴散圖案上形成該稜鏡圖案。
  11. 如請求項10之方法，其中該等擴散圖案之形成包括：藉由一致地散佈至少一凹形、一凸形與一多邊形其中之一以形成該等擴散圖案。
  12. 如請求項11之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：以一直線與一曲線其中之一的方式一致地形成該複數個山。
  13. 如請求項12之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：以不規則的間隔形成該等山。
  14. 如請求項13之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：形成 每一個具有一圓形頂端的山。
  15. 一種用於製造一光學薄片之方法，其包括：藉由形成一具有依順序之複數個山與谷之稜鏡圖案，並且在該等山的側邊上形成不規則的擴散圖案來製備一副主模(sub master)；製備一具有對應於該副主模之該等山、谷與不規則擴散圖案的山、谷與不規則擴散圖案之主模(main master)；以及使用該主模來加壓於一膜以形成一光學薄片，其中該副主模之形成包括：在一基板內形成該稜鏡圖案；將珠散佈於該稜鏡圖案上；施加壓力於該等珠；以及將該等珠自該基板移除以在該稜鏡圖案上形成一不規則的擴散圖案。
  16. 如請求項15之方法，其中該擴散圖案之形成包括：藉由一致地散佈至少一凹形、一凸形與一多邊形其中之一以形成該擴散圖案。
  17. 如請求項16之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：以一直線與一曲線其中之一的方式一致地形成該等山。
  18. 如請求項17之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：以不規則的間隔形成該等山。
  19. 如請求項18之方法，其中該稜鏡圖案之形成包括：形成每一個具有一圓形頂端的山。
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