TWI429961B - 光學膜片 - Google Patents

Description

光學膜片

本發明是有關於一種光學膜片，且特別是有關於一種用於均勻化面光源的光學膜片。

液晶顯示器包括液晶顯示面板與背光模組，其中由於液晶顯示面板本身不發光，所以需藉由背光模組提供液晶顯示面板所需的顯示光源。

圖1是習知一種背光模組的剖面示意圖。請參照圖1，習知背光模組100包括光源110以及導光板120，其中光源110配置於導光板120的入光面122旁，以提供光線至導光板120，而導光板120用以將光線轉換成從出光面124出射的面光源。此外，為了提升面光源的均勻性，導光板120的出光面124上可設置多個光學膜片，這些光學膜片包括下擴散片130、下稜鏡片140、上稜鏡片150以及上擴散片160。下擴散片130先將光線擴散，接著再依序藉由下稜鏡片140與上稜鏡片150對光線進行集光，之後再藉由上擴散片160來調整光路徑，以達到均勻化面光源的目的。

然而，背光模組100所使用的光學膜片之數量過多，不僅導致背光模組100的厚度較厚且重量較重，還需花費許多時間組裝光學膜片，造成背光模組100的生產效率較差。此外，組裝光學膜片時易產生組裝公差，而過多的光學膜片會導致組裝公差的累積，以致於降低面光源的品質。

為了改善上述問題，習知技術提出一種複合式的光學膜片，以減少光學膜片的使用量。如圖2所示，光學膜片200包括基材210、擴散層220以及多個稜鏡柱230，其中擴散層220配置於基材210的入光面212，而稜鏡柱230配置於基材210的出光面214。如此，光學膜片200具有擴散及集光的功能，所以能取代一片擴散片及一片稜鏡片。但因擴散層220容易使部分光能量過於分散，導致稜鏡柱230可利用的光能量變少。因此，使用光學膜片200的背光模組，其整體亮度表現較圖1之背光模組100差。

本發明提供一種光學膜片，以提高集光效率、光利用效率以及光均勻性。

為達上述優點，本發明提出一種光學膜片，其包括基材、多個第一集光結構以及多個擴散結構。基材具有相對的入光面與出光面，第一集光結構配置於入光面，每一第一集光結構具有相對的底面與頂角，且底面連接入光面。擴散結構分別配置於這些第一集光結構之間的空隙內。擴散結構緊鄰第一集光結構，每一第一集光結構的頂角與每一擴散結構之遠離基材的底面位於同一平面。

在本發明之一實施例中，上述之第一集光結構為三角柱。

在本發明之一實施例中，上述之每一三角柱之頂角的角度範圍介於80度至120度。

在本發明之一實施例中，上述之第一集光結構為半圓柱。

在本發明之一實施例中，上述之每一半圓柱之一圓弧面的曲率半徑介於20微米(μm)與30μm之間。

在本發明之一實施例中，上述之光學膜片更包括多個第二集光結構，配置於出光面，其中第一集光結構與第二集光結構為稜鏡柱。每一第一集光結構具有第一長軸方向，每一第二集光結構具有第二長軸方向，且第一長軸方向平行或垂直第二長軸方向。

在本發明之一實施例中，上述之相鄰的第一集光結構之底面係彼此相鄰接，而相鄰的第二集光結構之與出光面連接的底面係彼此相鄰接。

在本發明之一實施例中，上述之光學膜片更包括保護片，配置於擴散結構之底面。

在本發明之一實施例中，上述之相鄰的擴散結構的底面彼此相鄰接。

為達上述優點，本發明另提出一種光學膜片，其包括基材、多個第一集光結構以及多個擴散結構。基材具有相對的入光面與出光面，第一集光結構配置於入光面，且相鄰兩第一集光結構之間存有空隙。擴散結構分別配置於空隙內，其中每一空隙之80%以上的空間被對應的擴散結構所佔據。

為達上述優點，本發明又提出一種光學膜片，其包括基材、多個擴散結構以及多個第一集光結構。基材具有相對的入光面與出光面，擴散結構配置於入光面，且相鄰兩擴散結構之間存有空隙。每一擴散結構具有遠離基材的底面，且相鄰的擴散結構之底面彼此相鄰接。第一集光結構分別配置空隙內，且第一集光結構緊鄰擴散結構。

在本發明之光學膜片中，由於擴散結構與基材的入光面之間設有第一集光結構，所以光能量被擴散結構分散後，第一集光結構可使光能量集中，以提升本發明之光學膜片的集光效率。此外，因第一集光結構可使入射基材之入光面的入射角變小，以降低發生全反射的機率，所以能提升光利用效率。另外，因大部分的光線會先被擴散結構擴散後，才由第一集光結構進行集光，故有助於提升光均勻性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3是本發明一實施例之一種光學膜片的立體示意圖。請參照圖3，本實施例之光學膜片300包括基材310、多個第一集光結構320以及多個擴散結構330。基材310具有相對的入光面312與出光面314，而入光面312與出光面314之間的距離例如是介於30微米至300微米之間。

上述之擴散結構330配置於入光面312，且相鄰兩擴散結構330之間存有空隙，而第一集光結構320分別配置這些空隙內，且第一集光結構320緊鄰擴散結構330。以另一個角度而言，每一第一集光結構320具有相對的底面322與頂角324，且底面322連接入光面312。擴散結構330分別配置於這些第一集光結構320之間的空隙內，且擴散結構330緊鄰第一集光結構320。此外，每一第一集光結構320的頂角324與每一擴散結構330之遠離基材310的底面332位於同一平面，亦即第一集光結構320的頂角324切齊擴散結構330的底面332。另外，相鄰的擴散結構330之底面332彼此相鄰接。

在本實施例中，每一擴散結構330包括多個擴散粒子331，以藉由擴散粒子331來達到擴散光線的功效。此外，光學膜片300例如更包括多個第二集光結構340。這些第二集光結構340配置於基材310的出光面314。相鄰的第一集光結構320之底面322例如彼此相鄰接，而基材310的入光面312例如是被這些第一集光結構320的底面322完全覆蓋。相鄰的第二集光結構340之與出光面314連接的底面342例如彼此相鄰接，且出光面314例如是被這些第二集光結構340的底面342完全覆蓋。

承上述，第一集光結構320與第二集光結構340例如為稜鏡柱，且第一集光結構320具有第一長軸方向321第二集光結構340具有第二長軸方向341，且第一長軸方向321例如是平行於第二長軸方向341。此外，在本實施例中，第一集光結構320與第二集光結構340都以為三角柱為例，但本發明並不限定第一集光結構320與第二集光結構340的形狀需相同。另外，為達到較佳的集光效率，上述每一第一集光結構320之頂角324與第二集光結構340之頂角344的角度範圍例如是介於80度至120度，但不以此為限。

圖4是本發明一實施例中光線於光學膜片中的光路徑示意圖。請參照圖4，基材310之入光面312所面對的側邊為光學膜片300的入光側，當光線50從光學膜片300的入光側進入光學膜片300時，光線50會先進入擴散結構330中。擴散結構330中的擴散粒子331會先將光線50擴散，而被擴散後的光線52會進入第一集光結構320中。第一集光結構320會先對光線52進行初步的集光，接著光線52穿過基材310而進入第二集光結構340。第二集光結構340亦可對光線52進行集光，以使光線52從光學膜片300出射後的出射角度較為集中。

相較於先前技術所使用的複合式的光學膜片200(如圖2所示)，本實施例之光學膜片300因在基材310的入光面312設置第一集光結構320，所以可藉由第一集光結構320來修正被擴散結構330擴散後的光線52之路徑，以集中光能量，進而提升光學膜片300的集光效率。另一方面，第一集光結構320能使光線52入射入光面312時的入射角變小，能減少光線52在入光面312發生全反射的機率，所以能提升光學膜片300的光利用效率。此外，因絕大部分的光線52是先被擴散結構330擴散後，才由第一集光結構320進行集光，故有助於提升光均勻性。

請參照圖5，在本發明另一實施例中，可於擴散結構330的底面332設置保護片350，以提供保護效果。此保護片350可選用具有抗靜電功能的材質。如此，當光學膜片300a下方設有其他光學膜片時，保護片350可防止光學膜片300a與其下方的光學膜片之間產生靜電吸附的情形。

在上述光學膜片300中，雖然第一集光結構320的第一長軸方向321平行第二集光結構340的第二長軸方向341，但在其他實施例中，如圖6所示，第一集光結構320的第一長軸方向321也可以垂直第二集光結構340的第二長軸方向341。此外，雖然上述各實施例的第一集光結構320與第二集光結構340都是以稜鏡柱為例，但在其他實施例中，每一稜鏡柱可用沿一直線排列的多個角錐取代。

在上述光學膜片300中，雖然第一集光結構320是以三角柱為例，但本發明並不限定第一集光結構320的形狀。在圖7所示的另一實施例中，第一集光結構320’為半圓柱。為達到較佳的集光效率，半圓柱之圓弧面326的曲率半徑例如是介於20μm與30μm之間。需說明的是，本文中的半圓柱指的是具有圓弧面的柱體，並非限定為圓柱的一半。此外，請參照圖8， 在本發明另一實施例中，第二集光結構340’也可以是與第一集光結構320’相同的半圓柱。但本發明中，第一集光結構與第二集光結構的形狀可不相同，以圖9為例，第一集光結構320為三角柱，而第二集光結構340’為半圓柱。

在上述光學膜片300中，雖然擴散結構330是藉由擴散粒子331來達到擴散效果，但本發明並不限定擴散結構的擴散機制。以圖10為例，擴散結構330’包括互相堆疊的第一介質層336與第二介質層338，第一介質層336的折射率大於第二介質層338的折射率，且第一介質層336與第二介質層338的接觸面337呈不規則狀。此處所謂的呈不規則狀的接觸面337為具有高低起伏的不規則表面，且因互相連接的第一介質層336與第二介質層338的折射率不同，所以光線可在接觸面337產生不同角度的折射與散射，如此可達到擴散光線的效果。

圖11是本發明另一實施例之光學膜片的剖面示意圖。請參照圖11，本實施例之光學膜片300b與上述之光學膜片300相似，差別處在於本實施例之光學膜片300b中，擴散結構330並非填滿相鄰兩第一集光結構320之間的空隙S。實際上，只要每一空隙S之80%以上的空間被對應的擴散結構330所佔據，即可達到良好的擴散效果。此外，因大部分的光線(例如約80%的光線)會先被擴散結構330擴散後，才由第一集光結構320進行集光，故有助於提升光均勻性。

綜上所述，本發明之光學膜片中，由於擴散結構與基材的入光面之間設有第一集光結構，所以光能量被擴散結構分散後，第一集光結構可使光能量集中，以提升本發明之光學膜片的集光效率。此外，因第一集光結構可使入射基材之入光面的入射角變小，以降低發生全反射的機率，所以能提升光利用效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50、52．．．光線

100．．．背光模組

110．．．光源

120．．．導光板

122、212、312．．．入光面

124、214、314．．．出光面

130．．．下擴散片

140．．．下稜鏡片

150．．．上稜鏡片

160．．．上擴散片

200、300、300a、300b．．．光學膜片

210、310．．．基材

220．．．擴散層

230．．．稜鏡柱

320、320’．．．第一集光結構

321．．．第一長軸方向

322、332、342．．．底面

324、344．．．頂角

330、330’．．．擴散結構

331．．．擴散粒子

336．．．第一介質層

338．．．第二介質層

340、340’．．．第二集光結構

341．．．第二長軸方向

350．．．保護片

S．．．空隙

圖1是習知一種背光模組的剖面示意圖。

圖2是習知一種光學膜片的剖面示意圖。

圖3是本發明一實施例之一種光學膜片的立體示意圖。

圖4是本發明一實施例中光線於光學膜片中的光路徑示意圖。

圖5是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

圖6是本發明另一實施例之一種光學膜片的立體示意圖。

圖7是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

圖8是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

圖9是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

圖10是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

圖11是本發明另一實施例之一種光學膜片的剖面示意圖。

300．．．光學膜片

310．．．基材

312．．．入光面

314．．．出光面

320．．．第一集光結構

321．．．第一長軸方向

322、332、342．．．底面

324、344．．．頂角

330．．．擴散結構

331．．．擴散粒子

340．．．第二集光結構

341．．．第二長軸方向

Claims (11)

1. 一種光學膜片，包括：一基材，具有相對的一入光面與一出光面；多個第一集光結構，配置於該入光面，每一第一集光結構具有相對的一底面與一頂角，且該底面連接該入光面；以及多個擴散結構，分別配置於該些第一集光結構之間的空隙內，其中該些擴散結構緊鄰該些第一集光結構，每一第一集光結構的該頂角與每一擴散結構之遠離該基材的一底面位於同一平面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該些第一集光結構為三角柱。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學膜片，其中每一三角柱之該頂角的角度範圍介於80度至120度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該些第一集光結構為半圓柱。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學膜片，其中每一半圓柱之一圓弧面的曲率半徑介於20μm與30μm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，更包括多個第二集光結構，配置於該出光面，其中該些第一集光結構與該些第二集光結構為稜鏡柱，每一第一集光結構具有一第一長軸方 向，每一第二集光結構具有一第二長軸方向，且該第一長軸方向平行或垂直該第二長軸方向。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜片，其中相鄰的該些第一集光結構之該些底面係彼此相鄰接，而相鄰的該些第二集光結構之與該出光面連接的底面係彼此相鄰接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，更包括一保護片，配置於該些擴散結構之該些底面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中相鄰的該些擴散結構的該些底面彼此相鄰接。
10. 一種光學膜片，包括：一基材，具有相對的一入光面與一出光面；多個第一集光結構，配置於該入光面，且相鄰兩第一集光結構之間存有一空隙；以及多個擴散結構，分別配置於該些空隙內，其中每一空隙之80%的空間被對應的該擴散結構所佔據。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光學膜片，更包括多個第二集光結構，配置於該出光面，其中該些第一集光結構與該些第二集光結構為稜鏡柱，每一第一集光結構具有一第一長軸方向，每一第二集光結構具有一第二長軸方向，且該第一長軸方向平行或垂直該第二長軸方向。