CN1869768A - 微结构光学调制组件与装置 - Google Patents

Abstract

一种微结构光学调制组件，其是具有一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，该微结构光学调制组件是包含一扩散部与一集光部；该扩散部是由可透光材料所制成且可扩散该入射光，该扩散部是形成在该第一光学面上的，该集光部是由可透光材料所制成且可集中该入射光，该集光部是形成在该扩散部上的。

Description

微结构光学调制组件与装置

技术领域

本发明所涉及的是一种微结构光学调制组件与微结构光学调制装置，尤其指可将扩散组件与集光组件设置在同一膜层的一种微结构光学调制组件与使用该微结构光学调制组件的微结构光学调制装置。

背景技术

目前的背光模块中，主要是以扩散片、增光片或偏极转换片等光学膜片的搭配使用来达到光均匀与集中的目的，但目前相关组件的来源皆掌握在国外大厂中，因此虽然台湾显示器产业蓬勃发展，但背光模块产业的关键零组件长期受制于国外厂商，导致利润低落，此外，上述的背光模块架构使用的膜片数目多，相对造成模块光学效率降低、模块成本高、组装良率受限等缺点。

请参见图1，美国专利案第US6,091,547号「辉度控制薄膜(LuminanceControl Film)」是利用贴合两片菱形结构10与12来达成控制光、导引光的效果，使得光线集中，增加正向光线的辉度；虽然此结构是可有效地集中光线，然而却无法达到扩散的目的。

再请参照图2，日本专利案第JP2001324608号「散光片(Light-DiffusingSheet)」是揭露一透明基板20上分布不同粒径大小的树脂颗粒22并以粘着树脂24固定的，使得光线通过该透明基板20后会产生杂乱的散射来达到光扩散的目的；但由于加入这些微小颗粒会使得扩散片的光使用效率降低，而且单纯为扩散所用，无法达到集中的目的。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的主要目的是提供一种微结构光学调制组件与微结构光学调制装置，其是利用微结构的方式达到集光与扩散的复合式光学效果，以达到有效提升光效率的目的。

本发明的次要目的是提供一种微结构光学调制组件与微结构光学调制装置，其是透过微结构滚筒的制作并利用滚压生产一次成形来达到降低生产成本的目的。

本发明所采用的技术方案是，一种微结构光学调制组件，包括一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，该微结构光学调制组件包含：

一扩散部，是由可透光材料所制成且可扩散该入射光，该扩散部是形成在该第一光学面的上；以及

一集光部，是由可透光材料所制成且可集中该入射光，该集光部是形成在该扩散部的上。

所述的扩散部是包含具有一半圆柱单元结构。

所述的半圆柱单元结构是具有至少一半圆柱单元结构深度。

所述的半圆柱单元结构深度是在5微米～500微米的范围。

所述的集光部是包含一菱形单元结构。

所述的菱形单元结构是设有一顶角及一高度。

所述的顶角是在30度～140度的范围。

所述的高度是在大于0微米且不大于500微米的范围。

所述的第二光学面是为平滑光学表面。

所述的第二光学面是为粗糙光学表面。

在塑料基板上涂布一层紫外线成形材料，然后由微结构模仁滚压成形，接着以紫外光照射固化。

所述的半圆柱单元结构上具有多个菱形单元结构。

本发明所采用的技术方案还包括，一种微结构光学调制装置，包含：

一反射片；

一导光板，是位于该反射片的上；

至少一光源，是位于该导光板四周且可发射一入射光；以及

至少一微结构光学调制组件，是位于该导光板的上设有一第一光学面与可接收该入射光的一第二光学面，该至少一微结构光学调制组件是包含：

一扩散部，是由可透光材料所制成且可扩散该入射光，该扩散部是形成在该第一光学面的上；以及

一集光部，是由可透光材料所制成且可集中该入射光，该集光部是形成在该扩散部的上。

所述的扩散部包含一半圆柱单元结构，该半圆柱单元结构是具有至少一半圆柱单元结构深度。

所述的集光部是包含具有一顶角及一高度的至少一菱形单元。

所述的第二光学面是为平滑光学表面。

所述的第二光学面是为粗糙光学表面。

包含两微结构光学调制组件，该等微结构光学调制组件是彼此重叠且呈小于90度的交角。

所述的第二光学面是为与基板一体成形的粗糙面。

所述的第二光学面是为于基板上涂布一层粗糙面。

本发明的优势在于：利用微结构的方式达到集光与扩散的复合式光学效果，能够有效提升光效率；透过微结构滚筒的制作并利用滚压生产一次成形能够有效降低生产成本。

附图说明

图1是一先前技术的示意图；

图2是另一先前技术的示意图；

图3A是菱形透镜的光学特性示意图；

图3B是柱状透镜的光学特性示意图；

图4是本发明微结构光学调制组件的横剖面示意图；

图5是本发明微结构光学调制组件的加工示意图；

图6是本发明微结构光学调制组件的一变化实施例的示意图；

图7是本发明微结构光学调制组件应用于微结构光学调制装置时的横剖面示意图；

图8是本发明微结构光学调制组件应用于微结构光学调制装置时的另一实施例横剖面示意图；

图9是本发明微结构光学调制组件应用于微结构光学调制装置时的堆栈示意图；

图10是本发明微结构光学调制组件的另一实施例横剖面示意图；

图11是本发明微结构光学调制组件的又另一实施例横剖面示意图。

附图标记说明：10菱形结构；12菱形结构；22树脂颗粒；24粘着树脂；30菱镜；32入射光；34透镜；36a-入射光；36b-入射光；36c-入射光；36d-入射光；38汇聚区；40微结构光学调制组件；42第一光学面；44第二光学面；440粒子；46菱形单元；48半圆柱单元；50塑料基板；52紫外线成形材料；54微结构模仁；56滚筒；60最小单元；7微结构光学调制装置；70光源；72反射片；74导光板；76微结构光学调制组件；700入射光；8微结构光学调制装置；80光源；82反射片；84导光板；86微结构光学调制组件；88微结构光学调制组件；800入射光；a-顶角；b-半圆柱单元结构深度；h-高度；θ-角度；α-夹角。

具体实施方式

以下将参照随附的图式来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，但本案的技术手段并不限于所列举图式。

请参见图3A，菱形结构在光学效果上具有良好的集光特性(缩小发散光源的发散角度)；根据司乃尔定律(Snell’s Law)，当入射光32射入菱镜30后，如果角度θ大于全反射临界角，则入射光32会在该菱镜30内被全反射(图3A中虚线箭头)，如果角度θ小于全反射临界角，则入射光32在射出该菱镜30后(图3A中实线箭头)会再次偏离法线(图3A中虚线)，因而达到集光效果。

又，柱状镜结构在光学效果上则因透镜特性而可表现出有效范围的扩散性质，如图3B所示，当入射光36a、当离轴的入射光36b、入射光36c以及入射光36d射入透镜34后，会先汇聚于汇聚区38然后再发散；利用此特性可达成大入射角度光线的出光角收敛与均匀化(模糊化)的目的。

本专利所提出的微结构光学调制组件对光源具有扩散与集光的复合效果，此微结构光学调制组件表面主要由具有上述两种几何特征的微结构所组成，意即由菱形结构与半圆柱结构所组成。因此，透过这两种结构的堆栈组合，将可对光源产生集光与扩散的双重效果。

请参见图4，其是为本发明微结构光学调制组件的横剖面图。本发明的微结构光学调制组件40是具有一第一光学面42与一第二光学面44，该第二光学面44是用于接收入射光(图中未示出)，该第一光学面42上是形成有一半圆柱单元48，该半圆柱单元48的上再形成一菱形单元46，该菱形单元46是用于集中光线，意即为集光部，该半圆柱单元48则是用于扩散光线，意即为扩散部，该菱形单元46是具有一顶角a及一高度h，该半圆柱单元48是具有一半圆柱单元结构深度b，藉由适当选择该顶角a、该半圆柱单元结构深度b、该高度h及该微结构光学调制组件40的组成材料(即，选择折射率)，吾人可依产品的不同需要来调整该微结构光学调制组件40所表现出的集光度与扩散度的强弱比例。

图5是为本发明微结构光学调制组件的加工示意图。当欲制作本发明的微结构光学调制组件时，是先在塑料基板50上涂布一层紫外线成形材料52，然后以装设有微结构模仁54的滚筒56滚压过该紫外线成形材料52，即可在该紫外线成形材料52上形成所需图样，然后以紫外光(图中未示出)照射该紫外线成形材料52使其固化，即可得到本发明的微结构光学调制组件。

当然，本发明微结构光学调制组件非仅局限于一半圆柱单元的上搭配一个菱形单元，而亦可有多种搭配变化。如图6所示，本发明微结构光学调制组件的最小单元60亦可为一个半圆柱单元的上搭配四个菱形单元；该等变化是完全依照使用者依实际需要状况来进行设定，在此不再赘述。

图7是为本发明微结构光学调制组件应用于微结构光学调制装置时的横剖面示意图。在图7中，微结构光学调制装置7是包含一光源70、一反射片72、一导光板74，以及一微结构光学调制组件76；该光源70是位于该导光板74四周且可发射一入射光700，该导光板74是位于该反射片72的上，该微结构光学调制组件76是位于该导光板74的上；如此，该入射光700是在单一方向上(水平或垂直)可被该微结构光学调制组件76进行集中与扩散的双重效果(例如为了提升显示器的水平可视度或垂直可视度)，使得该微结构光学调制装置7可提升光效率且具有优异的显示特性。

图8是为本发明微结构光学调制组件应用于微结构光学调制装置时的横剖面示意图，其是显示另一实施例。在图8中，微结构光学调制装置8是包含一光源80、一反射片82、一导光板84，以及两片微结构光学调制组件86与88；该光源80是位于该导光板84四周且可发射一入射光800，该导光板84是位于该反射片82的上，该等微结构光学调制组件86与88是位于该导光板84的上，且该微结构光学调制组件86与该微结构光学调制组件88除彼此重叠外并可呈一特殊夹角α，如图9所示；如此，该入射光800是可被该微结构光学调制组件86与88在两方向上同时进行集中与扩散的双重效果(例如为了同时提升显示器的水平可视度及垂直可视度)，使得该微结构光学调制装置8可提升光效率且具有优异的显示特性。

在本发明中，该半圆柱单元的半圆柱单元结构深度是在5微米～500微米的范围内，该菱形单元的顶角是在30度～140度的范围内，该菱形单元的高度是在大于0微米且不大于500微米的范围内；该第二光学面是可为平滑或粗糙的光学表面(为使扩散效果更佳)，当欲将该第二光学面44制作为粗糙表面时，是可在该微结构光学调制组件40上涂布不同粒径大小的粒子440或在制造该微结构光学调制组件40时一体成形，如图10及图11所示；当叠置两片微结构光学调制组件时，该等微结构光学调制组件是可彼此呈大于0度而不大于90度的特殊夹角。

由上述可知，本专利所提出的复合功能微结构光学调制组件对光源具有扩散与集光的复合效果，可表现出高度可控制性的光学扩散功能，以达成同时取代传统集光片与扩散片的目的，当此种微结构光学调制组件应用于背光模块中时，是可提升光效率、简化模块架构并降低模块成本，为此技术领域中极具竞争力的产品。

唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以的限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

Claims (20)

1、一种微结构光学调制组件，其特征在于：包括一第一光学面与可接收一入射光的一第二光学面，该微结构光学调制组件包含：

一扩散部，是由可透光材料所制成且可扩散该入射光，该扩散部是形成在该第一光学面的上；以及

一集光部，是由可透光材料所制成且可集中该入射光，该集光部是形成在该扩散部的上。

2、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的扩散部是包含具有一半圆柱单元结构。

3、根据权利要求2所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的半圆柱单元结构是具有至少一半圆柱单元结构深度。

4、根据权利要求3所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的半圆柱单元结构深度是在5微米～500微米的范围。

5、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的集光部是包含一菱形单元结构。

6、根据权利要求5所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的菱形单元结构是设有一顶角及一高度。

7、根据权利要求6所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的顶角是在30度～140度的范围。

8、根据权利要求6所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的高度是在大于0微米且不大于500微米的范围。

9、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的第二光学面是为平滑光学表面。

10、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的第二光学面是为粗糙光学表面。

11、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：在塑料基板上涂布一层紫外线成形材料，然后由微结构模仁滚压成形，接着以紫外光照射固化。

12、根据权利要求1所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的半圆柱单元结构上具有多个菱形单元结构。

13、一种微结构光学调制装置，其特征在于：包含：

一反射片；

一导光板，是位于该反射片的上；

至少一光源，是位于该导光板四周且可发射一入射光；以及

至少一微结构光学调制组件，是位于该导光板的上设有一第一光学面与可接收该入射光的一第二光学面，该至少一微结构光学调制组件是包含：

一扩散部，是由可透光材料所制成且可扩散该入射光，该扩散部是形成在该第一光学面的上；以及

一集光部，是由可透光材料所制成且可集中该入射光，该集光部是形成在该扩散部的上。

14、根据权利要求13所述的微结构光学调制装置，其特征在于：所述的扩散部包含一半圆柱单元结构，该半圆柱单元结构是具有至少一半圆柱单元结构深度。

15、根据权利要求13所述的微结构光学调制组件，其特征在于：所述的集光部是包含具有一顶角及一高度的至少一菱形单元。

16、根据权利要求13所述的微结构光学调制装置，其特征在于：所述的第二光学面是为平滑光学表面。

17、根据权利要求13所述的微结构光学调制装置，其特征在于：所述的第二光学面是为粗糙光学表面。

18、根据权利要求13所述的微结构光学调制装置，其特征在于：包含两微结构光学调制组件，该等微结构光学调制组件是彼此重叠且呈小于90度的交角。

19、根据权利要求17所述的微结构光学调制装置，其特征在于：所述的第二光学面是为与基板一体成形的粗糙面。

20、根据权利要求17所述的微结构光学调制装置，其特征在于：所述的第二光学面是为在基板上涂布一层粗糙面。

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