TWI553350B - 具有反干涉條紋結構的亮度增強光學基板 - Google Patents

Description

具有反干涉條紋結構的亮度增強光學基板

本發明係有關於一種具有一結構化表面的光學基板，特別是有關於增強亮度的光學基板；更特別有關於一種用於具平面光源的平面顯示器之增加亮度的基板。

平面顯示器技術被普遍地應用於電視顯示器，電腦顯示器，以及手持電子裝置(例如行動電話、個人數位助理(PDA)等)的顯示器上。液晶顯示器(LCD)係為一種平面顯示器，其運用具有像素陣列的液晶模組來產生畫面。

圖1繪示LCD顯示器為例(此顯示器可能依照本發明被修改而包含光學基板)。背光液晶顯示器10包含液晶顯示模組12，以背光模組14形成之平面光源，以及數個光學膜插入於液晶模組12與背光模組14之間。液晶模組12包含被夾於兩透明基板之間的液晶，以及控制電路，用來定義一二維畫素陣列。背光模組14提供平面的光線分布，一種為光源延伸於一平面上的背光或為如圖1所示的邊緣式背光，其在導光板18的邊緣上提供線性的光源16。反射片20係用來引導光線自線性光源16穿過導光板18的邊緣進入導光板18。導光板係結構化(例如錐狀板以及被定義於最底部且面離液晶模組12的光線反射和/或散射表面)以分布以及引導光線經過面對液晶模組12最頂端的平面。光學膜可包含上擴散片22和下擴散片24，其使光線從導光板18的平面擴散出來。光學膜進一步包含上下的結構化的表面，符合本發明之光學基板26及28，其將通過的光線重新分布，以使離開光學膜的光線能被引導而更靠近光學膜片表面的法線行進。在習知領域中，光學基板26和28通常被稱為照明或增強亮度膜片、光線重導膜片、以及方向性擴散片。通過上述光學膜片的組合而進入液晶模組12的光線，係均勻地分布於液晶模組12的平面區域，且具有相對高的法線光強度。液晶顯示器10可用做如電視、筆記型電腦、螢幕、可攜式電子裝置如行動電話、個人數位助理、相機等等的顯示幕。

減少液晶螢幕的耗電、厚度和重量且能保持品質的需求逐漸增加。因此，希望能減少背光模組的耗電     、重量及厚度，還有希望減少光學膜片的厚度。就這方面來說，許多光線反射技術已經發展以減少耗電同時不在顯示器的亮度方面妥協。有些發展係針對背光模組來改善整體的光線輸出表現(例如，設計如圖1之背光膜組，其包含光源16，反射片20，以及光導板18)。此外更有其他針對擴散片22和24以及照明/亮度增強片26和28的研發。

在背光液晶顯示器10中，亮度增強片26和28係採用稜柱狀架構來沿著視軸(例如顯示器的法線)引導光線，如此可增強收視者看到顯示器的光線強度，且使系統使用較低的功率產生所欲達成的軸相照明水準。迄今，亮度增強片係具有平行的稜柱狀溝紋，光柵溝紋或是位於膜片之光射出平面上的三稜柱，其可改變光射出膜片時和膜片/空氣介面之間的角度，以及，造成斜向入射於膜片其他表面的光線被重新分配至更接近於該射出表面的法線。亮度增強片具有平滑的光入射表面，來自背光模組的光線係穿過此亮度增強片。以往，許多液晶顯示器使用兩層亮度增強片(如圖1所示之液晶顯器)，其繞著垂直於膜片平面的軸旋轉，如此個別的膜片層的溝槽相對於彼此係呈九十度，如此使光線對齊於垂直於光輸出表面的兩個平面。

過往，許多人致力發展亮度增強片的結構表面。圖2係繪示各種先前技術所揭露的亮度增強片的結構。亮度增強片的光輸出表面(圖中所示最頂端的表面)係具有結構，而光入射表面(圖中最底部的表面)則為平坦滑順的(例如，光亮的)。當亮度增強表面被用於液晶顯示器時，其光亮的底部表面置於另一亮度增強片的結構表面上方，帶來兩個亮度增強片中一者光亮表面以及另一光亮或結構表面之間的光學擾動，造成顯示畫面中有如干擾波紋等不欲求的視覺產物(即亮暗交錯重複的圖形)。來自於干擾波紋、物理缺陷、線流、汙點及不均勻等不欲產生且影響視覺的效果，可藉由使用上擴散片而被遮罩(例如於亮度增強片26上方的擴散片22)。

迄今，為了減少液晶顯示器中整體光學膜片的厚度，許多技術都著力於減少光學膜片的數量，自四片(例如圖1的光學膜片22、24、26與28)減少到三片。此方面，一般而言較低的擴散片24以及亮度增強片28被維持為分開的兩個結構，然而頂部擴散片和亮度增強片被結合成為單一的混合型膜片結構。這種三片式的顯示器被廣泛使用於手持式電子裝置以及筆記型電腦中，尤其更是想要減少此等產品的尺寸。

許多人致力發展混合型的亮度增強片。請參閱美國專利號碼U.S. 5,995,288之圖3，其揭露於光學基板下側的一分子塗層，位在相對於頂邊的基板結構表面的另一面。請參閱美國專利號碼U.S. 5,598,280之圖4，揭露一種於光學基板下側形成小的凸狀結構的方法，以改善照明的均勻度。其他人亦嘗試調整光學基板之稜柱狀表面的結構。舉例而言，請參酌美國專利號碼U.S. 6,789,574的圖5，其於稜柱狀表面上提供細小的突出物，其係供以較大的角度以某一方向擴散光線。

然而，上述之混合型亮度增強片牽涉到相對複雜的結構，而需要相對高額的製造成本。甚至，混合型亮度增強片於欲得之視角內引導光線的效率較低。

甚而言之，缺少了頂部具結構表面的混合型亮度增強片以及液晶模組下側之間的個別頂層擴散片，可能產生呈現黑白圖樣的干擾波紋。亮度增強片的表面結構和液晶模組中的像素陣列可造成干擾波紋亦或莫爾干涉紋(moiré pattern)。

因此仍需求一種具成本效益的光學基板，其可提供能增強亮度且減少干擾紋的結構表面，不論用於亮度增強片中或是液晶模組中。

本發明係針對一光學基板具有可增強亮度或照明且減少顯示影像干擾波紋之一結構化表面。本發明一實施例之基板係以膠片、紙張、片以及其類似的形式存在，其可能為彈性或剛性，此基板具有結構化的光射出表面，其包含橫向蛇行或彎曲繞行的縱向稜柱結構所排成的列。一實施例中，位於光射出表面的稜柱結構可被視為包含橫向彎曲的縱向稜柱以及/或具端與端相連接之連續彎曲區塊(例如，以一特定方向彎曲的區段，或約略呈C形狀的彎曲區段)以形成總成彎曲的彎曲縱向稜柱結構。一實施例中，橫向彎曲的縱向稜柱結構列被平行橫向排列(並排)，且定義平行的波峰與波谷(一刻面（facet）被定義於每個相鄰的波峰和波谷之間)。於一實施例中，橫向波狀係規則的呈固定或變化的波長與/或波幅(或橫向形變的程度)。橫向波狀可約略地具有正弦波的形狀，或其他彎曲的形狀。另一實施例中，橫向波狀係具有隨機的波長和波幅。一實施例中，於基板的平面上，波峰皆具有固定或相似的高度及/或波谷具有固定或相似的深度。於某特定的橫切面，相鄰的波峰/波谷間的最高點可為固定。一實施例中，光學基板包括不具結構、平滑、平板或光滑的的光入射表面。一實施例中，於整體的光學基板結構中，光射出表面及光入射表面皆約略相互平行(亦即，沒有形成一整體為斜向之光學基板)。

另一實施例中，結構化的光射出表面進一步包含沿著波狀稜柱結構而變化的波峰高度。

一進一步實施例中，結構化的光射出表面進一步包含預先定義的結構性不規則狀分布於結構表面，不論有沒有變化的波峰高度。預先設定的結構性不規則狀可被實物化（in-kind）為預期的結構性缺陷，例如於結構表面之稜柱結構中的非刻面（non-facet）扁平區段。

光學基板可包括基底部分，其與具結構表面之層可為分開的ㄧ層，或可被統整或單片化於結構表面之稜柱結構。基底部分提供了必要的厚度以對最終亮度增強膜片提供結構的整體性。

本揭露內容係為目前實施本發明之最佳方式。本發明係參照各種實施例以及圖式而描述於此。此等揭露係供做描繪本發明的主要原理而不應被限制。熟習此等技藝之人士應了解各種變化與改良係可依照本發明精神所屬之範疇下的示而達成。本發明之範疇應由專利申請範圍定義之。

本發明係針對可增強照明或亮度以及減少干擾波紋之具有結構的光學基板。本發明的一方面來說，光學基板係以膜片、紙張、板片或類似的形式呈現，其係可為具彈性或為硬性，具有具結構的光射出表面，其包含橫向排列的蛇狀、波狀或彎曲的長型稜柱狀結構。

本發明的背景來說，本發明之光學基板可被應用於顯示裝置，其具有顯示面板，此等顯示面板可為平坦或彎曲的、硬性或軟性的，且具有顯示畫素陣列。平面光源係提供照明以涵蓋畫素陣列的區域。據此，具有彎曲顯示表面之顯示畫素的顯示面板，背光可涵蓋彎取表面內的畫素陣列以有效地提供照明至彎曲顯示平面。 本發明將藉由各實施例進一步於以下被描述。

圖10繪示一平板面板顯示器的實施例。有關於本發明一實施例之背光液晶顯示器100包括液晶顯示模組112，做為背光模組114的平板光源，以及數個光學膜片穿插於液晶模組112以及背光模組114之間。液晶模組112包括被夾於兩個透明基板間之液晶，以及控制電路用以定義二維的畫素陣列。背光模組114提供平板光線分布，不論是背光式（backlit type）光源，其光源於一平面延伸，或是側光式（edge-lit type）光源，如圖10所示一線光源116係被提供於光導板118的邊緣。反射片120被用於將來自線光源116的光線引導穿過光導板118邊緣以進入光導板118。光導板係具有結構的(例如，錐形板以及光反射及/或光散射表面，被定義於面離液晶模組112的底部表面)，用來分布以及導引光線穿過面朝液晶模組112的頂部表面。光學膜片可包含光學上和下擴散片122以及124，供擴散來自光導板118的平板表面的光線。請注意的是，基於本發明如下述之光學基板的光學擴散特性，雖然圖10顯示兩個擴散片，在一實施例中，至少其中之上擴散片122係為不必要的。下擴散片124也可以被省略。如此可減少液晶顯示器100的整體厚度。須注意的是擴散片或層係不同於增強亮度的光學基板(即下述之亮度或照明增強片)，其中擴散片不具有稜柱狀結構。擴散片散射及散布光線，而非引導光線以增強照明。本發明之光學基板具有稜柱狀結構，其被設計可擴散光線以及增強照明。

特別的是，圖6a所示之光學膜片進一步包含有關於本發明之一或多個具結構表面的光學基板，其可擴散光線以及將穿越的光線重新分布，如此射出膜片的光線分布可被引導以沿著膜片的法線行進。於繪示之實施例中，其具有關於本發明之兩個具結構的光學基板126和128(其可具有相似結構)，與垂直於兩個基板之間的縱向稜柱狀結構被安排在一起。光學基板126和128之結構被用來擴散光線以及增強照明亮度，重新引導光線射出顯示器。經過上述組合的光學膜片後進入液晶模組112的光線係於空間中均勻地分布於液晶模組112的平面區域，且具有相對強的法線光強度。具結構的光學基板126和128減低了於液晶模組112與上結構基板126之間個別擴散片的需求。更進一步，關連於本發明之結構光學基板126和128可減少產生於基板間、液晶模組與上基板間之干擾紋路。選擇地，對應於本發明，僅有光學基板126和128其中之一需要具有結構(例如僅有下光學基板128)，以提供可接受的干擾紋程度以及光學擴散效果。

有關於本發明之光學基板可用於液晶顯示幕，例如，電視、筆記型電腦、螢幕、手持裝置如行動電話、數位相機、個人數位助理或類似的裝置，以使顯示更佳明亮。

當背光模組114被顯示為一置於光導板118邊緣的光源116，背光模組可為另一種光源設定，例如一種位於光導板邊緣的LED陣列，或是位於光導板上的平面LED陣列，而不會脫離本發明的精神與範疇。

圖6a繪示根據本發明一實施例之光學基板50的結構圖，其可用於圖10中的結構光學基板126及/或128。光學基板50具有光線入射表面52以及具有稜柱狀結構的光線射出表面54，此等稜柱狀結構可為橫向彎曲延續的複數縱向稜柱狀58的平行列56。縱向稜柱狀58橫向地以平滑的曲線彎曲著。在另一實施例中(未圖示)，彎曲的區段(也就是於一特定方向上彎曲的區段，或一個具C字形狀的彎曲片段)是兩端互相耦接的，而形成整體彎曲的縱向稜狀結構。於繪示的實施例中，光入射表面52係為沒有結構的，而為平滑平坦且/或光滑的。應理解的是光入射表面52可被紋理化處理(例如，霜面或霧面處理或顆粒分散在表面上；請見美國專利申請案號12/832,021，申請日2010年7月7日，其係完整地被引用做為本說明書的揭露內容)。於繪示的實施例中，於整體的光學基板結構中，光射出表面以及結構化的光入射表面大致皆互相平行(也就是說，並非形成一種整體為錐狀的基板結構，有如背光模組中的光導板，或是凸形或凹形)

於圖6a的實施例中，縱向稜柱58的橫向的彎曲列56被排列為橫向平行(並排)，並定義平行的波鋒60和波谷62。波狀的刻面係被定義於每一相鄰的波鋒60和波谷62之間。於圖6a所繪示的實施例中，側向的波狀係為規則的，具有固定的波長和/或波幅(也就是側向形變的程度)，一般有正弦波(sinusoidal)的形狀。側向的波狀可具有其他波形，其可能為不規則的及/或隨機的波長及/或波幅(或側向形變)(請見圖9的實施例)。波鋒頂點的角度可為直角，且整個基板平面上的波鋒皆具相同或相似高度以及/或波谷具有相同或相似的深度。每一稜柱58在x-z平面上具有固定的區段形狀。於其他實施例中，側向的波形可為不規則的，且更具有可變動的波長與波幅。

為簡化參考，以下的xyz垂直座標將被採用來解釋各種方向。如圖6a所示，x軸係為跨越波鋒和波谷的方向，亦稱為橫向或橫跨方向。y軸係垂直於x軸，大致沿著稜柱58的長邊的方向。稜柱長邊的方向可用作波鋒60自稜柱58一端至另一端前進的約略方向，而這些稜柱沿著y軸方向彎曲。光入射表面52位於x-y平面。對於一正方形的光學基板，x軸和y軸可沿著基板上互相垂直的兩邊。z軸係垂直於x軸和y軸。顯示出稜柱塊58之橫向排列的彎曲行56之一端的邊緣位於x-z平面，如圖6a所示，其亦代表於x-z平面的剖視圖。稜柱58的剖面的參考係為於x-z平面上，於y軸不同點上的剖面。此外，水平方向的參考係為x-y平面，垂直方向的參考係為z方向。

於繪示的實施例中，基板50包括兩個分開層（separate layer），其中頂部的結構表面層68具有結構化的光射出表面54，以及底部的基層66具有平板的光入射表面52。此兩層係黏著於一起以形成基板50。可了解的是基板可由單一整合的物理材質的層構成，而非兩分別的物理層，且不會背離本發明的範疇和精神。光學基板50可為單一或者單片的的結構，包含基部整合於定義結構表面的稜柱狀結構。

於繪示的實施例中，結構表面層68以及基層66係由不同材質構成。結構表面層68可由光學上透明的材料所構成，較佳地為一聚合樹脂，例如紫外線或可見輻射光硬化樹脂。一般而言，結構表面54係塗佈一種具有可聚脂化架橋式的樹脂的塗料成分於主要模具上或主要鼓室且經歷硬化過程。基底層66可由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)材質所製成，但亦可以與結構層68相同的透明材質構成。基底層66提供必須的厚度以供結構的整體性以完成製造光學照明增強片。

結構表面的維度一般為以下所述，例如: 基底層的厚度=數十微米至數個釐米 波峰的高度(從基底層的頂部量測)=數十至數百微米 從基底層頂部到波谷底部的間距=約為0.5至數百微米 波峰的頂角=約為70至110度 相鄰波峰的間距=數十至數百微米 橫向波狀稜柱的波長W=數十微米至數釐米 橫向形變D (也就是橫向波狀稜柱的兩倍振幅)=數個至 數百微米

於另一實施例中，光學基板的結構化光射出表面進一步具有位於結構表面上，會改變的波峰高度之每個波狀的稜柱結構，其係額外於橫向波狀的稜柱結構(請見圖13，亦見於圖7a)。波峰高度可以一種順序、半順序或者隨機以及準隨機的方式改變。圖7a繪示波峰的規律且有順序的變化，隨著一常見的正弦波。

於另一實施例中，結構化光射出表面進一步包含預設的結構上的不規則分部於結構表面，可具有或不具有會變化的波峰高度。此預設的不規則可等同於製程中可預期產生的結構上缺失，例如結構表面中的稜柱結構之非刻面的平坦部分（例如於波峰上或波谷上）（請見圖9以及圖13；亦見於圖8a）。結構上的不規則被分佈橫跨結構的光射出表面，運用順序、半順序或者隨機以及準隨機等方式至少其一。導入光射出表面的預設不規則可遮罩結構上的缺陷所造成某些使用者可感知之缺點，此等結構上的缺陷係在製程中無意間被包含於結構性光射出表面中。預設的結構上之不規則的缺陷遮罩效果可進一步參考美國專利申請案11/825,139，申請日2007年7月2日，於此完整地被引用做為本說明書的揭露內容。 光學擴散效果的電腦模擬：

電腦模擬模型被用作光學擴散效果的動向分析，僅包含根據本發明之兩個交錯的亮度增強光學基板。一般而言，為了動向分析的目的，僅有其中一個基板係有波狀稜形結構，變動的稜柱波峰高度或平坦的不規則狀，以下將有完整詳述。僅兩個基板其中之一具有結構，結構化表面的效果較容易被決定。上方的基板係於一邊具直線三角稜柱結構，另一邊有光亮或平滑的表面。下方的基板僅利用波狀稜柱、稜柱波峰高度或平坦的不規則狀其中之一被結構化。下方的結構表面係鄰近於上方基板的光亮的一邊，以及下方基板的另一邊係為光亮或平滑的。光源輸入自基板的平滑光入射表面。模擬模型因此被簡化且被用來獲得自上基板射出光線的光學擴散分佈走向。此處並不特別考慮光反射板、光導板以及其他元件。

電腦模擬係被用來調查沿著基板50的x-z平面和y-z平面的光擴散效果，此基板50具有不同程度的波狀結構(亦即，不同程度的橫向形變D)以及相同的波長W =100μm。模擬被執行於一上光學基板70(見圖12)以及具有基板50的下光學基板的組合，上光學基板70具有橫向排列的筆直統一且規則的稜柱體71陣列，其中上基板70和下基板50皆繞著z軸以90度旋轉，如此上基板70的x軸係與下基板50的y軸對齊。面對下基板50之結構表面的上基板70的朝下面係為平滑的。上基板70具有50μm最高點的波峰以及90度的頂角。下基板具有相似的波峰最高點以及頂角。朗伯(Lambertian)光被引導至位於下基板底部的光入射表面。僅將兩個光學基板的其中之一結構化成橫向波狀的稜柱結構(或變動的波峰高度以及平坦的不規則於其他模擬中)，膜片架構的光學擴散效果可更容易被達成。

圖6b至6f分別代表一些模擬結果，對應於具有波長W=100μm以及形變D=0、20、30、40μm之波狀稜柱的下基板50。圖6b至6f左側代表沿著基板之x-z平面所產生之光學擴散效果，基板50具如圖6a所示之具本發明特徵的稜柱結構。圖6b至6f右側代表沿著基板之y-z平面所產生之光學擴散效果，基板50具如圖6a所示之具本發明特徵的稜柱結構。基於模擬結果，一般人可清楚的見到光學擴散效果的動向，其中自上基板70的擴散射出光線分佈，於具有高形變D的統一性上有顯著的的改變。此等模擬結果顯示出，隨著反向形變D越高，來自射出表面的擴散光在x方向與y方向上快速增加。相較於長邊的方向(y-z平面)，射出光線被擴散較多於橫向或橫越的方向(x-z平面)。具有形變=0(如圖6b)，射出光線可更加集中且顯著較少擴散。

為了達成模擬變動波峰高度之效果的動向分析的目的，圖7a繪示光學基板72的示意圖，其沿著每個長型稜狀結構僅具有變動的波峰高度。稜狀結構的波峰高度隨著變量V改變。

電腦模擬係用於調查具有不同程度之波峰高度變量V的光學基板72上沿著x-y平面和y-z平面的光學擴散效應。如先前實施例所述，模擬的進行係由以下所組成：具有橫向列的筆直、統一且規則的稜柱71的上光學基板70(請見圖12)，以及具有光學基板72結構的下光學基板，其中上光學基板70和下光學基板72係繞著z軸旋轉，如此上基板70的x軸可與下基板72的y軸對齊。其餘模擬的狀況係與如先前圖6b至6f的模擬狀況相似。面對下基板72具結構表面的上基板70的下側係為平滑的。上基板70具有50μm的波峰頂點以及90度的頂角。下基板72具有類似的波峰頂點與頂角。朗伯(Lambertian)光係被引導至於下基板底部的光入射表面。

圖7b至7f分別代表具有波峰高度變量的V=0, 10, 20, 30, 40μm的下基板72的模擬結果。圖7b至7f的左側代表沿著下基板72的x-z平面的光學擴散效應，其基板具有如圖7a所示本發明特徵之稜柱狀結構。圖7b至7f的右側代表沿著下基板72的y-z平面的光學擴散效應。由模擬的結果可見光學擴散效應沒有隨著波峰高度變量V的增加而有大幅改變，其中來自上基板70的被擴散的射出光線分佈的均勻性僅些微增加，於較高的波峰高度變量V。模擬結果顯示，隨著增加的波峰高度變量V，來自射出表面，沿著x和y軸的擴散光線不會有大幅改變。輸出光線仍很集中且較少隨著波峰高度變量V改變而擴散。

然而，為了達成扁平的不規則狀的模擬動向分析，圖8a繪示一光學基板76，此基板76僅具有預先定義的不規則狀78分布於基板之稜狀結構中。為了簡化模擬模型，此結構被重設置為筆直規則而長型的稜柱84，伴隨扁平的溝槽82位於相鄰的稜柱84之間。b對a的比例R(如圖8b所示) 被用來控制扁平之不規則狀所佔總區域面積的百分比。圖8c至8g展示具有比例R=0, 2.5, 5, 10和20%的各結構的光學擴散效應的趨勢。

電腦模擬供用以調查具有不同程度之比例R的光學基板80上，沿著x-z平面和y-z平面的光學擴散效應。如先前實施例所述，模擬被實行於以下組合: 具有筆直統一且規則的稜柱71橫向陣列的上光學基板70(如圖12)及具有光學基板80的結構的下基板，其中上基板70和下基板80接繞著z軸旋轉90度，如此上基板70的x軸對齊於下基板80的y軸。其餘的模擬狀況則相似於先前圖6b至6f的模擬。面對下基板50的結構表面的上基板70的下側為平滑的。上基板70具有波峰高度50μm以及90度的頂角。下基板80具有相似的波峰高度和頂角。朗伯光係被引導至於下基板底部的光入射表面。

圖8c至8g分別代表具有比例R=0, 2.5, 5, 10的較低光學基板80的模擬結果。圖8c至8g的左側代表較低基板80沿著y-z平面的光學擴散效應，此基板80具有本發明特徵之稜柱結構，如圖8b所示。圖8c至8g的右側代表較低基板80沿著y-z平面的光學擴散效應。由這些模擬結果可知光學擴散效應並未隨著逐漸增加的R而產生巨大變化，其中來自上基板70的被擴散的射出光線分佈於均勻度上幾乎沒有變化。模擬結果顯示，隨著逐漸增加的R，來自射出表面的此些擴散光線沿著x和y方向並未有明顯變化。比例R雖然改變，輸出光線的集中度和較少的擴散度依舊保持在相同的水準。

基於先前所述的波狀稜柱結構，波峰高度變化，以及扁平的不規則性等採用不同方式的動向分析，以下的光學擴散效應可被觀察出來，其中每個方式係被單獨考量。當波狀的稜柱結構的橫向形變D逐漸增加，則來自上基板的光射出表面的整體擴散光線快速地增加。當波峰高度變異V逐漸增加，來自上基板的射出表面之整體擴散光線些微地增加。據此，波狀稜柱的橫向形變D對擴散光線產生更多顯著的效應。相較於橫向形變以及波峰高度變異，扁平的不規則狀的比例R具有最少的影響。依照先前的擴散分析，可預期到結合不同方法所構成的效果能減少干擾波紋，而不需犧牲擴散。

先前所述之模擬並未考慮隨機或規律地安排不同程度的橫向形變D，波峰高度變量V以及扁平規則的比例R的組合。所有的模擬結構係平行於稜柱之間。可預期的是，若橫向形變D、波峰高度變量V以及扁平規則的比例R皆用在適當的位置和高度，則擴散效應可被強化。 實驗結果：

根據本發明的光學基板的原型被製為包括橫向稜柱形變、波峰高度變量以及不規則的組合，此組合係被計算且被妥善地分佈於各位置和高度。圖9a係為一SEM照片顯示波狀稜柱和不同大小的扁平不規則。圖9b係為圖9a的放大圖。圖13係繪示光學基板77的立體圖，其具有橫向的波狀稜柱(如圖6a)，稜柱波峰高度變異(區段79，如圖7a所示)以及扁平的不規則78(如圖8a所示)。

當觀察到干擾波紋時，係一面具有筆直稜柱結構，一面具有光滑表面的上光學增強基板(沒有波狀稜柱形變、波峰高度變異或扁平的不規則)被實施。較上的筆直稜柱基板被堆疊於本發明原型之上方。每一個根據本發明較下方的基板原型係如電腦模擬的安排一樣，與上筆直稜柱基板交錯地堆疊。此些堆疊的基板係由如圖10所示之背光照亮。干擾波紋(亮暗交錯的紋路      )可由上筆直稜柱基板的光射出表面上方被觀察到。

表1顯示下基板原型的9個實施例的表現。干擾波紋的程度係參考分成等級5的干擾波紋(以0到5為尺度)，於具有兩個交互堆疊的筆直稜柱的增強膜片的參考範例中。其增益係為其一實施例相對於此實施例之光導板的亮度比例。

實施例4和8將等級自5減少至1和1.5。其他的實施例中皆消除了干擾波紋。相較於實施例8中沒有不規則狀的25μm形變，實施例4顯示12μm的形變混合著10.4%的扁平不規則狀可對干擾波紋產生顯著的改進以及更佳的表現。此顯示著不規則狀對於消除波紋的擴散光線是很有用的。然而，實施例1至4顯示扁平不規則狀的區域越大，增益越低。為了維持增益，扁平不規則狀應被特意地安排且針對不同應用中的不同需求，不規則狀的範圍應被控制。一般而言，扁平不規則狀對於干擾波紋的影響端視扁平不規則狀的總區域、數量、形狀、尺寸和扁平不規則狀的位置。

表1<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td>   </td><td> 波狀 橫向 </td><td> 稜柱 形變 </td><td> 波峰高度變異 </td><td> 扁平不規則狀 </td><td> 干擾波紋 </td><td>     </td></tr><tr><td> 實施例 </td><td> 平均 (μm) </td><td> 最大 (μm) </td><td>  (μm) </td><td> (%) </td><td> 程度 </td><td> 增益 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 25 </td><td> 55 </td><td> ＜10 </td><td> 2.1 </td><td> 0 </td><td> 1.55 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 24 </td><td> 48 </td><td> ＜10 </td><td> 4.3 </td><td> 0 </td><td> 1.51 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 26 </td><td> 39 </td><td> ＜10 </td><td> 8.3 </td><td> 0 </td><td> 1.46 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 12 </td><td> 21 </td><td> ＜10 </td><td> 10.4 </td><td> 1 </td><td> 1.46 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 29 </td><td> 54 </td><td> ＜10 </td><td> 1.1 </td><td> 0 </td><td> 1.54 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 28 </td><td> 53 </td><td> ＜10 </td><td> 2.5 </td><td> 0 </td><td> 1.54 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 30 </td><td> 55 </td><td> ＜10 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 1.54 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 25 </td><td> 38 </td><td> ＜10 </td><td> 0 </td><td> 1.5 </td><td> 1.55 </td></tr><tr><td> 9 </td><td> 28 </td><td> 45 </td><td> ＜5 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1.54 </td></tr></TBODY></TABLE>

為了提供可接受的干擾波紋減少程度，橫向波形變、波峰高度變異以及不規則狀的比例的組合並非必要。舉例而言，光學基板可能僅包含橫向形變，而沒有波峰高度變異以及不規則狀。如實施例9所示，28μm的橫向形變與微小的波峰高度變異亦可消除干擾波紋。此外，即使波峰高度變異被減低為零，若有些扁平不規則狀仍存在，則仍會有消除干擾波紋的效果。

本發明物體具結構狀的表面可依照製程技術的數目而產生，其包括為了製造上述不規則稜柱狀輪廓而運用以硬體工具做成之模具的細微加工方法。硬體工具可為非常小的鑽石工具，安裝在電腦數值控制機器上(例如，車削、銑削以及裁切/塑形機器)。較佳地，這些機器可加上一些震動或擾動產生器以協助工具小量偏移的移動以及協助製作不同程度不規則的稜柱。習知的慢刀伺服加工(Slow Tool Servo, STS)，快刀伺服加工(Fast Tool Servo, FTS)，以及超音波震動機器皆為可用來實施的例子。例如，美國專利號U.S. 6,581,286揭露FTS的應用之一，利用螺紋切削的方式用來製作光學膜片上的溝槽。工具被安裝在機器上，以於稜柱中沿y方向之x-z平面造出常數波峰頂角。利用以上機器以於模具中形成表面，以增加更多自由度，可獲得上述光學基板的結構表面。

母模可被用於將光學元件直接成模或用於電性形成另一複製的母模，此複製品係用於將光學元件成模。模子可為帶狀、鼓狀、盤狀或凹槽。藉由熱雕及/或於結構中加上紫外線乾燥或熱膨脹材料，模子可被用來於基板上形成稜鏡結構。模子亦可以射出成型的方式被用來形成光學元件。基板或塗佈材料可為有機、無機或兩者混合的光學透明材料，以及可包含懸浮擴散，雙折射或者反射調整粒子的係數。

形成具有結構表面的基板的製程之進一步討論可參考美國專利號U.S. 7,618,164，其整體係被引用為本說明書之揭露內容。

根據本發明，光學基板(也就是50、72、80、77)包含稜狀柱，具結構的光射出表面，其具有橫向彎曲的長型稜柱、預先定義、刻意產生的不規則狀，以及/或稜柱波鋒變異的組合，其組合可增強亮度，減少波紋干擾以及遮罩使用者可收知的缺點。具本發明特徵的光學基板的LCD可被使用於電子裝置。如圖11所示，電子裝置110 (其可為PDA、手機、電視、顯示螢幕、可攜式電腦、冰箱等)包含根據本發明之一實施例之LCD 100。LCD 100包含上述本發明特徵之光學基板。電子裝置110可進一步包含於一合適的外殼中，如按鍵和按鈕等使用者輸入介面(以方塊116示意地表示)，影像資料控制電子電路，例如傳至LCD 100之管理影像資料流控制器 (以方塊112示意地表示)，針對電子裝置110設計之電子電路，其可包括處理器、類比至數位轉換器、記憶體裝置、資料儲存裝置等等(以方塊118示意整體地表示)，以及電源如電源供應器、電池或供連接外接電源的插座口(以方塊114示意地表示)，其等元件皆為熟習之技藝。

熟習此技藝之人士應可知各種調整和改變可被應用於本發明所揭露之結構以及流程，而不會脫離本發明的範疇和精神。藉由先前所述之內容，可知本發明可涵蓋有關本發明之調整和變化，若其落於以下所述之專利申請範圍以及其均等之內。

50‧‧‧光學基板
52‧‧‧光入射表面
54‧‧‧光射出表面
56‧‧‧平行列
58‧‧‧縱向稜柱
60‧‧‧波峰
62‧‧‧波谷
66‧‧‧基層
68‧‧‧結構表面層
70‧‧‧上方光學基板
71‧‧‧稜柱
72‧‧‧下光學基板
76‧‧‧光學基板
77‧‧‧光學基板
78‧‧‧不規則狀
79‧‧‧區段
80‧‧‧光學基板
82‧‧‧溝槽
84‧‧‧稜柱
100‧‧‧液晶顯示器
110‧‧‧電子裝置
112‧‧‧液晶顯示模組
114‧‧‧背光模組
116‧‧‧線光源
118‧‧‧光導板
120‧‧‧反射片
122‧‧‧上擴散片
124‧‧‧下擴散片
126‧‧‧光學基板
128‧‧‧光學基板
V‧‧‧波峰高度變量
W‧‧‧橫向波狀稜柱的波長
D‧‧‧橫向形變

為了充分了解本發明之本質與優點，以及較佳實施方式，應配合參考圖式以了解以下詳細的說明。於下述之圖式，相似的參考標號係供相似或相近的元件使用。 圖1繪示先前技術之LCD的架構之示意圖； 圖2A-2C繪示先前技術之光學基板，其具有不同的表面結構； 圖3至圖5B繪示先前技術之混合型亮度增強的光學基板； 圖6a係為本發明中具有結構化表面之光學基板的立體示意圖； 圖6b-6f代表沿著兩基板之兩正交垂直平面的光學擴散效應模擬，於不同程度的橫向波幅。 圖7a係為本發明中具有不同波峰高度之結構化表面的立體示意圖； 圖7b-7f代表沿著兩基板之兩正交垂直平面的光學擴散效應模擬，兩基板具有不同高度。 圖8a代表本發明具有預定之不規則狀分布的結構化表面的立體示意圖； 圖8b係為本發明另一實施例中具有預定之不規則狀分布的結構化表面的立體示意圖； 圖8c-8g代表沿著兩基板之兩正交垂直平面的光學擴散效應模擬，兩基板具有預定之不規則分布其上。 圖9A-9b繪示本發明之光學基板原型之SEM圖片，此基板具有波狀的稜柱以及預定之不規則分布； 圖10繪示具有本發明一實施例之光學基板之LCD結構； 圖11包含LCD面板之電子裝置，其包括本發明一實施例之光學基板； 圖12係為具有統一規則的稜柱橫向陣列的光學基板的立體示意圖；以及 圖13係為本發明一實施例之光學基板，其具有結構性特徵組合之結構表面的光學基板。

50‧‧‧光學基板

52‧‧‧光入射表面

54‧‧‧光射出表面

56‧‧‧平行列

58‧‧‧縱向稜柱

60‧‧‧波峰

62‧‧‧波谷

66‧‧‧基層

68‧‧‧結構表面層

Claims (6)

1. 一光學膜，包含一光輸入表面、相對於該光輸入表面的一結構化光輸出表面和位於該光輸入表面和該結構化光輸出表面之間的一參考平面，該參考平面係垂直於該光學膜的厚度方向，其中該結構化光輸出面包含複數個彎曲三角形稜鏡，其中該些彎曲三角形稜鏡具有相同的頂角和相同的高度，其中該些彎曲三角形稜鏡的一截面圖定義複數個谷，該些谷包含一第一谷和一第二谷，其中該第一谷到該參考平面的距離不同於該第二谷到該參考平面的距離。
2. 如專利申請範圍第1項所述之光學膜，其中該些頂角係由三角尖刀所刻劃的模具壓印薄膜而成。
3. 一光學膜，包含：一基板，具有一第一表面；以及複數個彎曲三角形稜鏡，配置在該基板的該第一表面上方，其中該些彎曲三角形稜鏡具有相同的頂角和相同的高度；其中該些彎曲三角形稜鏡的一截面圖定義複數個谷，該些谷包含一第一谷和一第二谷，其中該第一谷到該第一表面的距離不同於該第二谷到該第一表面的距離。
4. 如專利申請範圍第3項所述之光學膜，其中該些頂角係由三角尖刀所刻劃的模具壓印薄膜而成。
5. 一光學膜，包含一光輸入表面、相對於該光輸入表面的一結構化光輸出表面和位於該光輸入表面和該結構化光輸出表面之間的一參考平面，該參考平面係垂直於該光學膜的厚度方向，其中該結構化光輸出面包含一第一彎曲三角形稜鏡、一第二彎曲三角形稜鏡和一第三彎曲三角形稜鏡，其中該第一彎曲三角形稜鏡、該第二彎曲三角形稜鏡和該第三彎曲三角形稜鏡具有相同的頂角和相同的高度，其中該第一彎曲三角形稜鏡、該第二彎曲三角形稜鏡和該第三彎曲三角形稜鏡的一截面圖定義由該第一彎曲三角形稜鏡和該第二彎曲三角形 稜鏡所形成的一第一谷和由該第二彎曲三角形稜鏡和該第三彎曲三角形稜鏡所形成的一第二谷，其中該第一谷到該參考平面的距離不同於該第二谷到該參考平面的距離。
6. 如專利申請範圍第5項所述之光學膜，其中該些頂角係由三角尖刀所刻劃的模具壓印薄膜而成。