200925726 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光學膜片組，特別關於一種用於直 下式發光單元的光學膜片組。 【先前技術】 近年來由於液晶顯示技術的發展，傳統的陰極射線管 顯示裝置已逐漸被液晶顯示裝置所取代。其中，由於液晶 ® 無法自發光的特性，因此，於液晶顯示裝置中必須利用一 背光模組作為其背光源。 請參照圖1所示，習知之一種背光模組1包含複數個 光源S、一光學膜片組10及一擴散板B。其中，光源S係 以冷陰極螢光燈管為例作說明，且該等光源S並以間隔排 列設置。擴散板B則設置於光源S之上，而上述光學膜片 組10則設置於擴散板B之上。 q 擴散板B具有將背光模組1的直下式光源S散射開， 使光源S於擴散板B形成均勻的面光源的功能。於習知技 術中，光源S之問的間距為P，光源S與擴散板B的距離 為D，D/P必須大於等於0.65以上才可以於擴散板B上形 成一均勻且沒有陰影（Mura)的面光源。其中均勻面光源 定義為：擴散板B之出光面上任何一點的亮度量測值除以 擴散板B之出光面上的最大亮度量測值，必須大於等於 70%。由於出射擴散板B的光型較大，因此通常會於擴散 板B之上設置光學膜片組10以對出光光型作調整。 6 200925726 一般而言，光學膜片組10可分為菱鏡膜片11以及擴 散膜片（diffusion sheet) 12、12'。因此，例如可利用二個 擴散膜片12、12'夾設一菱鏡膜片11，使通過擴散板B的 光線，於通過光學膜片組10時，形成光型較為集中與均 勻的面光源。另外，背光模組1係以使用者對於垂直於出 光面F之光強度要較強為考量來作設計，因此各光源S投 影至光學膜片組10之一出光面F上之一投影點F1的增益 值（Gain)係大於1。其中，增益值的定義為：於光源S ® 出射之光線投影點F1，有擴散板B及光學膜片組10時垂 直出光面的發光強度除以無擴散板B及光學膜片組10時 垂直出光面的發光強度。 然而，相較於厚度較薄之光學膜片組10 (圖1中的光 學膜片組10及擴散板B並未按照實際比例繪製，實際上 擴散板B應該比光學膜片組10的厚度厚），擴散板B因為 厚度較厚（約1.5mm〜2.0mm )，不僅材料成本高出許多， Q 且由於擴散板B的厚度比光學膜片組10的厚度大出許 多，因此由光源S射出的光線R經過擴散板B亦會產生較 多的能量損耗，進而也會造成背光模組1亮度的降低。再 者，由於背光模組持續朝向大型化進步，伴隨而來的是輕 量化與薄型化的需求。習知技術之擴散板B係以射出成型 或壓出成型的方式製造，由於製造上流動性（黏度係數） 的限制無法持續增加擴散粒子添加的濃度，導致要增加散 射效果必須增加厚度與重量，會造成背光模組1的整體厚 度增加，進而影響液晶顯示裝置的組裝成本與設計成本。 200925726 因此，如何設計一種能提高光擴散程度、厚度較薄、 重量較輕與成本較低的發光單元及其光學膜片組，實屬目 前重要課題之一。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能提高光 擴散程度、厚度較薄、重量較輕與成本較低的發光單元及 其光學膜片組。 ® 為達上述目的，依據本發明之一種光學膜片組，係用 於一發光單元，發光單元具有至少二光源並分別發出一光 線，光學膜片組包令—第一菱鏡元件及一第一擴散元件。 第一菱鏡元件係為厚度小於0.5毫米之膜片，並具有一第 一基材及至少一第一菱鏡層，第一菱鏡層係設置於第一基 材上。第一擴散元件係為厚度小於0.5毫米之膜片，且鄰 設於第一菱鏡元件，其中光線係直接射至第一菱鏡元件或 0 第一擴散元件，且該等光源具有投影至光學膜片組之一出 光面上之複數投影點，各投影點的增益值係小於1。 • 為達上述目的，依據本發明之一種發光單元包含至少 二光源及一光學膜片組。該等光源係分別發出一光線，光 線係直接射至光學膜片組，且該等光源具有投影至光學膜 片組之一出光面上之複數投影點，各投影點的增益值係小 於1。光學膜>1組係鄰設於該等光源，光學膜片組包含一 第一菱鏡元件及一第一擴散元件。第一菱鏡元件係為厚度 小於0.5毫米之膜片，並具有一第一基材及至少一第一菱 200925726 鏡層’第一菱鏡層係設置於第一基材上。第一擴散元件係 為厚度小於0.5毫米之膜片，且鄰設於第一菱鏡元件。 承上所述，依據本發明之一種發光單元及其光學膜片 叙係使光源所發出的光線直接射至厚度小於〇.5毫米的第 一菱鏡元件或第一擴散元件，來使光源所發出的光線均句 化。與習知技術相比，本發明利用厚度較薄的光學膜片組 來使光源所發出的光線產生擴散並均勻化，如此不僅可降 ❾ 低材料成本，且可減少光線因穿過較厚板材所造成的能量 損耗’並進而增加發光單元的出光亮度。 另外’為加強光學膜片組的散射功能，亦可藉由結構 上的改變’例如各菱鏡膜片利用二菱鏡層、擴散元件之擴 散基材摻雜擴散材質、改變菱鏡形狀或增加一第二菱鏡膜 片及一第二擴散膜片等方式來達成。又，藉由本發明之光 學膜片1且’發光單元之光源至光學膜片組的距離除以光源 的間距小於0.65 (即D/P<〇.65)即可使發光單元形成一面 ® 光源。又’各光源投影至光學膜片組之出光面上之複數投 影點，各投影點垂直出光面的發光強度增益值係小於1。 其係表示’光學膜片組對光線產生分光的效果，以增加使 用者非正對於出光面觀賞時的光強度。且本發明更 •複，個光學膜片組疊合或貼合（Roller to Roller)的^气 來提尚發光單元的光擴散程度，藉此亦可提高生產效率二 降低材料成本並使發光單元輕量化。 、 【·實施方式】 200925726 以下將參照相關圖式，說明依據本發明之發光單元及 其光學膜片組，其中相同元件係以相同標號表示。 第一實施例 . 請參照圖2A所示，本發明第一實施例之一種發光單 元2例如為一直下式背光模組，其包含至少二光源S及一 光學膜片組20。於本實施例中，係以複數個光源S為例作 說明。當然，發光單元2也可以是照明裝置、戶外看板或 是其他電子裝置的光源模組。 ® 光源S例如為冷陰極螢光燈管、熱陰極螢光燈管、外 部電極螢光燈管、發光二極體或有機發光二極體，於本實 施例中係以冷陰極螢光燈管為例作說明，且該等光源S分 別發出一光線R。 光學膜片組20係鄰設於該等光源S，光學膜片組20 包含一第一菱鏡元件21及一第一擴散元件22。該等光源 S所發出的光線R直接射至第一菱鏡元件21或第一擴散元 q 件22,於此先以光線R射至第一菱鏡元件21為例作說明。 第一菱鏡元件21係為厚度小於0.5毫米之膜片，且其 具有一第一基材211及至少一第一菱鏡層212，於本實施 例中，係以一個第一菱鏡層212為例作說明，第一菱鏡層 212並設置於第一基材211上。第一菱鏡元件21係以第一 基材211之一表面與第一擴散元件22貼合或疊合。 第一基材211的材質例如為聚苯乙稀（polystyrene, PS)、聚碳酸醋（polycarbonate, PC)、苯乙稀-曱基丙烯酸 曱酯樹脂（methylstyrene，MS )、聚曱基丙稀酸曱g旨 10 200925726 (polymethylmethacrylate, PMMA )或聚乙稀對苯二甲酸醋 (polyethyleneterephthalate, PET)至少其中之一。另外， 第一菱鏡層212除可利用一熱滚壓或一熱平壓方式與第一 -基材211 —體成形外，亦可利用例如紫外光硬化樹脂或熱 硬化樹脂等材質，再以滾壓配合紫外線硬化的方式形成於 第一基材211上。又，第一菱鏡層212具有複數第一菱鏡 L1，該等第一菱鏡L1之截面形狀係選自弧形、半圓形、 扇形、三角形、多邊形、不規則形及其組合所構成的群組， ❹ 於本實施例中，該等第一菱鏡L1之截面形狀以三角形為 例作說明。 第一擴散元件22係為厚度小於0.5毫米之膜片，其並 鄰設於第一菱鏡元件21。第一擴散元件22係可利用一壓 出、一壓出延伸、印刷或塗佈方式形成，於此，第一擴散 元件22係具有一第一擴散層221，並形成於第一菱鏡元件 21之第一基材211。其中，第一擴散層221具有一擴散材 ❹ 質’而擴散材質之材料例如為二乳化欽（Ti〇2 )、硫酸鎖 (BaS04)或有機擴散粒子至少其中之一。 _ 因此，經由第一菱鏡元件21之第一菱鏡層212的菱 鏡結構將光強度最高的主峰做多角度的分光並成像至第 一擴散元件22,再藉由第一擴散元件22之第一擴散層221 來使光線R更為均勻的擴散，即可使該等光源S所發出的 光線R由線光源轉變為均勻的面光源。且藉由本實施例之 光學膜片組20，D表示光源S至光學膜片組20之距離，P 表示各光源S間之間距，D/P值小於0.65即可形成一面光 11 200925726 源，比習知技術的所需的D/Ρ值大於0.65來得小，故可減 少發光單元2的厚度。另外，各光源S具有投影至光學膜 片組20之出光面F上之複數投影點F1，各投影點F1的增 •益值係分別小於1。其中，請同時參照圖2A及圖2B所示， 增益值G的定義為，光源S出射之光線，於有光學膜片組 20時垂直出光面的投影點F1之發光強度I!除以無光學膜 片組20時垂直出光面的投影點F2之發光強度I2 ( G= I"I2) 〇也就是說，光學膜片組20可對光線產生分光的效 ® 果，以增加使用者非正對於出光面F觀賞時的光強度。 請參照圖3所示，第一菱鏡元件21與第一擴散元件 22'的相對位置係非限制性，第一擴散元件22^亦可設置於 面對光源S之一侧。其中，第一擴散元件22'係具有一第 一擴散層221以及一第一擴散基材222，而第一擴散基材 222之材質係可與第一基材211相同，例如為PS、PC、 MS、PMMA或PET至少其中之一，第一菱鏡層212係與 ❹ 第一擴散基材222結合。第一菱鏡層212上的至少部分該 等第一菱鏡L1係分別具有一頂面U，該等頂面U可利用 後加工或模具的設計，使得至少部分該等頂面U實質上位 於同一平面，以利於第一擴散基材222塗上黏著劑C以與 至少部分該等頂面U結合，圖3係以第一菱鏡層212上全 部的該等第一菱鏡L1係分別具有一頂面U為例，且該等 頂面U位於同一平面且與第一擴散基材222結合為例。其 中需特別說明的是，於其他圖式中係皆未顯示黏著劑，然 若不同元件以黏合方式做結合，二元件間仍應有一黏著 12 200925726 劑。第一菱鏡層212與第一擴散基材222結合後，第一菱 鏡元件21與第一擴散元件22'之間則形成複數個空氣間隙 A。光源S射出的光線先進入第一擴散元件22'做光型的調 整後，大部分射出第一擴散元件22'的光線會先經過空氣 間隙A再射入第一菱鏡元件21，而藉由空氣間隙A與第 一菱鏡元件21之間的結構與折射率差異，將光型與光強 度做空間的能量分配，使出射第一菱鏡元件21的光線散 射地更加均勻。 ❹ 接著，請參照圖4A至圖6所示，來分別說明第一菱 鏡元件21a、21b、21c及第一擴散元件22a的各種不同變 化態樣。 請先參照圖4A至圖4C所示為第一菱鏡元件之第一菱 鏡層的截面形狀其他不同變化態樣。於圖4A中，該等第 一菱鏡La係利用梯形的形狀來組合構成第一菱鏡層 212a。於圖4B中，該等第一菱鏡Lb利用弧形的形狀來組 q 合構成第一菱鏡層212b。於圖4C中，該等第一菱鏡Lc 則混合三角形、弧形及梯形等形狀來組合構成第一菱鏡層 2-12c。其中，需注意者，第一菱鏡層212a、212b、212c 之截面形狀的設計係以各第一菱鏡La、Lb、Lc與第一基 材211的夾角Θ不超過90度為原則。 另外，請參照圖5 A至圖5D所示為第一菱鏡元件 21d、21e、21f、21g不同變化態樣的立體示意圖。第一菱 鏡層212d具有的該等第一菱鏡Ld、Le、Lf、Lg係分別可 呈一球形、一半球形（如圖5 A所示）、一柱形、一錐形（如 13 200925726 圖5B所示）、一楔形（如圖5C所示）或由不同形狀組合 所構成（如圖5D所示）。其中，需注意者，該等第一菱鏡 Ld、Le、Lf、Lg的开j狀、大小、組合及排列順序係非限制 性，以能提升第一菱鏡元件21d、21e、21f、21g的散射效 果為優先考量。 接著，請參照圖6所示為第一擴散元件22a的另一變 化態樣。與圖3中之第一擴散元件22'相比，本態樣之第 一擴散元件2 2 a中的第一擴散基材22 2 a亦可摻雜與第一擴 ° 散層221相同的擴散材質，藉此可使光線擴散地更為均勻。 第二實施例 請參照圖7A所示，本發明第二實施例之發光單元3 與第一實施例的差異在於：光學膜片組30的第一菱鏡元 件31上的第一菱鏡層312係背對光源S設置，且第一菱 鏡元件31與第一擴散元件32之間亦形成複數個空氣間A。 藉此，第一菱鏡元件31與第一擴散元件32同樣地可 0 使光源S所發出的光線R均勻地擴散，以使該等光源S所 發出的光線R由線光源轉變為均勻的面光源。又，請參照 圖7B所示的光學膜片組30'，第一菱鏡元件31可設置於 第一擴散元件32的另一側，亦可產生同樣的效果。 另外，本實施例中，第一擴散元件32中除第一擴散 層321外，第一擴散基材322亦可摻雜擴散材質來提高散 射效果。 第三實施例 請參照圖8所示，本發明第三實施例之發光單元4與 14 200925726 前述實施例的差異在於：光學膜片組40的第一菱鏡元件 41係具更有一第二菱鏡層413，第一基材411係設置於第 一菱鏡層412及第二菱鏡層413之間。第一菱鏡元件41 •與第一擴散元件42之間形成有複數個空氣間隙A。需注意 者，第一菱鏡層412及第二菱鏡層413之第一菱鏡L1及 第二菱鏡L2係可分別利用相同或不同的形狀來構成，於 此以相同的三角形為例作說明。 藉此，由於第一菱鏡元件41具有二個菱鏡層412、 ❹ 413，因此第一菱鏡元件41對於光源S所發出光線R的散 射效果更可大為提升。 另外，與前述實施例相同，第一菱鏡元件41亦可設 置於第一擴散元件42的另一側，且第一擴散元件42中的 第一擴散基材422亦可藉由摻雜與第一擴散層421擴散材 質來提高散射效果。 第四實施例 q 請參照圖9A所示，本發明第四實施例之發光單元5a 與前述實施例的差異在於：本實施例之光學膜片組50a更 包含一第二菱鏡元件53，鄰設於第一菱鏡元件51或第一 擴散元件52，於本實施例中，第二菱鏡元件53以鄰設於 第一擴散元件52為例作說明，使得第一擴散元件52位於 第一菱鏡元件51及第二菱鏡元件53之間。其中，第二菱 鏡元件53係具有一第二基材531及至少一第三菱鏡層 532 〇 第二基材531的村質係可利用與第一基材511相同之 15 200925726 材質，例如為PS、PC、MS、PMMA或PET至少其中之一。 第三菱鏡層532亦與第一菱鏡層512相同，除可利用一熱 滚壓或一熱平壓方式與第二基材531 —體成形外，亦可利 用例如紫外光硬化樹脂或熱硬化樹脂等材質，再以滾壓配 合紫外線硬化的方式形成於第二基材531上。又，第三菱 鏡層532具有複數第三菱鏡L3，該等第三菱鏡L3之截面 形狀係選自弧形、半圓形、扇形、三角形、多邊形、不規 則形及其組合所構成的群組，於本實施例中，該等第三菱 ® 鏡L3之截面形狀以三角形為例作說明。其中，需注意者， 第三菱鏡L3係可利用與第一菱鏡L1相同或不同的形狀， 而第二基材531亦可利用與第一基材511相同或不同的材 質，於本實施例中，係以相同的形狀及材質為例作說明。 另外，請參照圖9B及圖9C所示為發光單元5b、5c 之第一菱鏡元件51、第一擴散元件52及第二菱鏡元件53 不同的排列組合方式。其中，圖9B係以第二菱鏡元件53 q 位於第一擴散元件52及第一菱鏡元件51之間為例；而圖 9C則以第一菱鏡元件51位於第一擴散元件52及第二菱鏡 元件53之間為例。 • 於此值得一提的是，第一菱鏡層512與第三菱鏡層532 亦可背對光源S設置，且菱鏡層512、532與任一基材之 表面貼合或疊合時，皆可形成複數個空氣間隙A。又，第 二菱鏡元件53亦可與第一菱鏡元件41相同具有二個以相 同或不同形狀構成的菱鏡層。另外，於本實施例中，菱鏡 LI、L3皆以三角形為例作說明。由於第一菱鏡元件51及 16 200925726 第二菱鏡元件53之結構的各種變化方式係已於前述實施 例中詳述，於此不再贅述。 接著，請參照圖10所示，本實施例之發光單元5d的 充學膜片組50d更可具有一第二擴散元件54,其鄰設於第 一菱鏡元件51、第一擴散元件52或第二菱鏡元件53，於 本實施例中，第二擴散元件54以鄰設於第二菱鏡元件53 為例作說明。其中，第二擴散元件54與第一擴散元件52 相同係可利用一壓出或一壓出延伸、印刷或塗佈方式形 ® 成，其並具有一第二擴散層541及一第二擴散基材542。 第二擴散基材542之材質係可利用與第一擴散基材 522相同的材質，例如為PS ' PC、MS、PMMA或PET至 少其中之一。第二擴散層541具有一擴散材質，而擴散材 質之材料例如為二氧化鈦（Ti02)、硫酸鋇（BaS04)或有 機擴散粒子，且第二擴散層541可利用印刷塗佈等方式設 置於第二擴散基材542之一表面上。其中，需注意者，第 Q 二擴散層541與第一擴散層521可利用相同或不同的材 質，第二擴散基材542與第一擴散基材522同樣可利用相 同或不同的材質。又，第一菱鏡元件51、第一擴散元件 5-2、第二菱鏡元件53與第二擴散元件54的結構變化及排 列方式係非以本實施例為限，依據前述實施例各種不同的 變化結構及排列方式可做不同的改變。 請參照圖11所示，光學膜片組50e的第一菱鏡元件 51及第一擴散元件52係可形成一第一光學組件01，第二 菱鏡元件53及第二擴散元件54係可形成一第二光學組件 17 200925726 02，藉此第一光學組件01及第二光學組件〇2係可相互 疊合或貼合以增加散射效果。於此以二個第一光學組件01 與二個第二光學組件02交錯疊合為例作說明，其中該等 -光學組件〇1、02的排列方式係非限制性，且各光學組件 01、02的結構可依據前述實施例各種不同的變化結構做 改變，於此不再贅述。 第五實施例 請參照圖12所示，本發明第五實施例之發光單元6 ° 與第一實施例的差異在於：本實施例之光學膜片組60更 包含一第二擴散元件64，其鄰設於第一菱鏡元件61或第 一擴散元件62，於本實施例以第二擴散元件64鄰設於第 一擴散元件62為例作說明。藉此，同樣可使光學膜片組 60的散射效果增加。 又，第一菱鏡元件61、第一擴散元件62與第二擴散 元件64的排列方式非限制性，且三者之結構可依據前述 ❹ 實施例各種不同的變化結構做改變。 最後，請再參照圖2A所示，本發明亦揭露一種光學 膜片組20，係用於一發光單元2，發光單元2具有至少二 光源S並分別發出一光線R，光線R直接射至光學膜片組 20,且該等光源S具有投影至光學膜片組20之一出光面F 上之複數投影點F1，各投影點的增益值小於1。光學膜片 組20包含一第一菱鏡元件21及一第一擴散元件22。第一 菱鏡元件21係為厚度小於0.5毫米之膜片，並具有一第一 基材211及至少一第一菱鏡層212，第一菱鏡層212係設 18 200925726 置於第一基材211上。第一擴散元件22係為厚度小於0.5 毫米之膜片，且鄰設於第一菱鏡元件21。 光學膜片組20的各種變化態樣，已揭露於上述各個 •實施例中之光學膜片組30、30'、40、50a、50b、50c、50d、 50.e、60，於此不再贅述。 承上所述，依據本發明之一種發光單元及其光學膜片 組係使光源所發出的光線直接射至厚度小於0.5毫米的第 一菱鏡元件或第一擴散元件，使光源所發出的光線均勻 ® 化。與習知技術相比，本發明利用厚度較薄的光學膜片組 來使光源所發出的光線產生擴散並均勻化，如此不僅可降 低材料成本，且可減少光線因穿過較厚板材所造成的能量 損耗，並進而增加發光單元的出光亮度。 另外，為加強光學膜片組的散射功能，亦可藉由結構 上的改變，例如各菱鏡膜片利用二菱鏡層、擴散元件之擴 散基材摻雜擴散材質、改變菱鏡形狀或增加一第二菱鏡膜 Q 片及一第二擴散膜片等方式來達成。又，藉由本發明之光 學膜片組，發光單元之光源至光學膜片組的距離除以光源 的間距小於0.65 (即D/P<0.65)即可使發光單元形成一面 光源。又，各光源投影至光學膜片組之出光面上之複數投 影點，各投影點垂直出光面的發光強度增益值係小於1。 其係表示，光學膜片組可對光線產生分光的效果，以增加 使用者非正對於出光面觀賞時的光強度。且本發明更可藉 由複數個光學膜片組疊設或貼合（Roller to Roller)的方 式來提高發光單元的光擴散程度，藉此亦可提高生產政 19 200925726 率、降低材料成本並使發光單元輕量化。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 -應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為習知之一種背光模組示意圖； 圖2A為本發明第一實施例之一種發光單元示意圖； 〇 圖2B為本發明之發光單元無光學膜片組時之發光強 度對比示意圖； 圖3為本發明第一實施例之發光單元一變化態樣示意 圖； 圖4A至圖4C為第一菱鏡元件的截面形狀不同變化態 樣示意圖； 圖5A至圖5D為第一菱鏡元件不同變化態樣的立體斜 ❹ 視圖， 圖6為第一擴散元件的另一變化態樣示意圖； - 圖7A為本發明第二實施例之一種發光單元示意圖； . 圖7B為本發明第二實施例之發光單元的一變化態樣 示意圖； 圖8為本發明第三實施例之一種發光單元示意圖； 圖9A為本發明第四實施例之一種發光單元示意圖； 圖9B及圖9C為本發明第四實施例之發光單元其他變 化態樣示意圖； 20 200925726 圖ίο為本發明第四實施例之發光單元的另一變化態 樣示意圖； 圖11為本發明第四實施例之發光單元又一變化態樣 示意圖；以及 - 圖12為本發明第五實施例之一種發光單元示意圖。 【主要元件符號說明】 I :背光模組 ® 10、20、30、30'、40、50a〜50e、60 _·光學膜片組 II .愛鏡膜片 12、12':擴散膜片 2、3、4、5、5a〜5d、6 :發光單元 21、21a〜21g、31、41、51、61 :第一菱鏡元件 211、 311、411、511 :第一基材 212、 212&〜212呂、312、412、512:第一菱鏡層 ❹ 22、22,、22a、32、42、52、62 :第一擴散元件 22卜321、42卜521 :第一擴散層 222、222a、322、422、522 :第一擴散基材 413 :第二菱鏡層 53 :第二菱鏡元件 531 :第二基材 532 :第三菱鏡層 54、64 :第二擴散元件 541 :第二擴散層 21 200925726 542 :第二擴散基材 A :空氣間隙 B :擴散板 •C :黏著劑 D :距離 F :出光面 FI、F2 :投影點 G :增益值 ® h、12 :發光強度 LI、La〜Lg :第一菱鏡 L2 :第二菱鏡 L3 :第三菱鏡 01 :第一光學組件 02 ··第二光學組件 P :間距 ❹ R :光線 U :頂面 S :光源 Θ :夾角 22