TWI668500B - 光調節裝置及具有該光調節裝置的背光模組 - Google Patents

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Tun-Chien Teng
鄧敦建
Chun-hao SUN
孫浚豪
Sheng-guo XU
許聖國
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國立臺灣師範大學
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Abstract

一種光調節裝置，包含一導光總成，及一角度調節總成。導光總成包括一第一導光組，及一第二導光組。角度調節總成設置於該第一導光組與該第二導光組之間並包括至少一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該第一導光組用以將一光束的至少一部分導引至該角度調節元件，使該光束的至少一部分通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第二導光組出光。藉此，能調整出多道不同行進方向的光束。

Description

光調節裝置及具有該光調節裝置的背光模組
本發明是有關於一種光調節裝置，特別是指一種用以將入射光調整出多道不同出光角度的光束的光調節裝置及具有該光調節裝置的背光模組。
現有導光板是用來將點光源或線光源轉換成面光源，藉由在一表面上設有多個不同密度分布的微結構將入射的光線反射或折射後，使光線以面光源的方式經由一出光面出光。此時，出射光線在一角度分布圖上的曲線分布大體上呈一連續分布(類似高斯曲線分布)。
然而，現有導光板並沒有辦法產生一個面光源的同時使其具有不同行進方向的出光光束，也就無法使出射光線在角度分布圖上的曲線呈現出不連續分布的狀態。此外，現有導光板既然無法產生不同行進方向的出光光束，當然也就無法達到使各行進方向的出光光束具有不同頻譜或能量強度的功能。所以，現有導光板便無法應用在具有前述需求的場合。
因此，本發明之一目的，即在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的光調節裝置。
於是，本發明光調節裝置，包含一導光總成，及一角度調節總成。
導光總成包括一第一導光組，及一第二導光組。角度調節總成設置於該第一導光組與該第二導光組之間並包括至少一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該第一導光組用以將一光束的至少一部分導引至該角度調節元件，使該光束的至少一部分通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第二導光組出光。
於是，本發明光調節裝置，包含一導光總成，及一角度調節總成。
導光總成包括一第一導光組，及一第二導光組，該第一導光組包含一第一分光單元，及一第一反射單元，該第一反射單元與該第一分光單元沿一X方向排列，該第二導光組包含一第一導光單元，及一第二反射單元，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列，該第一分光單元用以反射一光束的至少一部分至該第一導光單元並經由該第一導光單元出光，該第一分光單元能使該 光束的另一部分通過，該第一反射單元用以將該光束的另一部分反射至該第二反射單元使其將該光束的另一部分反射至該第一導光單元出光。角度調節總成設置於該第一導光組與該第二導光組之間，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二導光組沿一實質上垂直於該X方向的Z方向排列，該角度調節總成包括一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該角度調節元件設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間或者是該第一反射單元與該第二反射單元之間，該光束通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第一導光單元出光。
本發明之另一目的，即在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的具有光調節裝置的背光模組。
於是，本發明具有光調節裝置的背光模組，包括一光供應單元、一導光板，及一光調節裝置。
光供應單元用以產生一光束。導光板包含一入光表面、一連接於該入光表面一端的出光表面，及一連接於該入光表面另一端且與該出光表面相對的微結構層。光調節裝置包含一導光總成，及一角度調節總成。導光總成包括一與該光供應單元相對用以接收該光束的第一導光組，及一設置於該入光表面用以導出該光束的第二導光組。角度調節總成設置於該第一導光組與該第二導光組之間並包括至少一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結 構層，該第一導光組用以將該光束的至少一部分反射至該角度調節元件，使該光束的至少一部分通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第二導光組及該入光表面進入該導光板，並透過該微結構層反射而經由該出光表面出光。
於是，本發明具有光調節裝置的背光模組，包括一光供應單元、一導光板，及一光調節裝置。
光供應單元用以產生一光束。導光板包含一入光表面、一連接於該入光表面一端的出光表面，及一連接於該入光表面另一端且與該出光表面相對的微結構層。光調節裝置包含一導光總成，及一角度調節總成。導光總成包括一與該光供應單元相對用以接收該光束的第一導光組，及一設置於該入光表面用以導出該光束的第二導光組，該第一導光組包含一第一分光單元，及一第一反射單元，該第一反射單元與該第一分光單元沿一X方向排列，該第二導光組包含一第一導光單元，及一第二反射單元，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列，該第一分光單元用以反射該光束的至少一部分至該第一導光單元並經由該第一導光單元出光，該第一分光單元能使該光束的另一部分通過，該第一反射單元用以將該光束的另一部分反射至該第二反射單元使其將該光束的另一部分反射至該第一導光單元出光。角度調節總成設置於該第一導光組與該第二導光組之間，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二 導光組沿一實質上垂直於該X方向的Z方向排列，該角度調節總成包括一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該角度調節元件設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間或者是該第一反射單元與該第二反射單元之間，使該光束通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第一導光單元及該入光表面進入該導光板，並透過該微結構層反射而經由該出光表面出光。
本發明之功效在於：光調節裝置藉由導光總成及角度調節總成的設計，能調整出多道不同行進方向的光束。
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧液晶面板
11‧‧‧光供應單元
111‧‧‧光源
112‧‧‧光準直元件
113‧‧‧偏光元件
120‧‧‧光束
12‧‧‧光束
121‧‧‧第一光束分量
122‧‧‧第二光束分量
123‧‧‧第一分量部
124‧‧‧第二分量部
13‧‧‧導光板
131‧‧‧入光表面
132‧‧‧出光表面
133‧‧‧微結構層
134‧‧‧微結構
14‧‧‧光學鏡片
15‧‧‧光調節裝置
20‧‧‧導光總成
2‧‧‧第一導光組
21‧‧‧第一分光單元
210‧‧‧第一稜鏡
211‧‧‧第二稜鏡
212‧‧‧第一分光膜
213‧‧‧入光面
214‧‧‧第一出光面
215‧‧‧斜面
216‧‧‧光學膠
217‧‧‧第一分光斜面
218‧‧‧斜面
219‧‧‧第二出光面
220‧‧‧光學膠
23‧‧‧第二分光單元
230‧‧‧第一稜鏡
231‧‧‧第二稜鏡
232‧‧‧第二分光膜
233‧‧‧入光面
234‧‧‧第一出光面
235‧‧‧斜面
236‧‧‧光學膠
237‧‧‧第二分光斜面
238‧‧‧斜面
239‧‧‧第二出光面
240‧‧‧光學膠
25‧‧‧第一反射單元
250‧‧‧稜鏡
251‧‧‧第一反射膜
252‧‧‧入光面
253‧‧‧出光面
254‧‧‧斜面
255‧‧‧光學膠
256‧‧‧第一反射面
3‧‧‧第二導光組
31‧‧‧第一導光單元
310‧‧‧第一稜鏡
311‧‧‧第二稜鏡
312‧‧‧第一導光膜
313‧‧‧出光面
314‧‧‧入光面
315‧‧‧斜面
316‧‧‧光學膠
317‧‧‧第一導光斜面
318‧‧‧斜面
319‧‧‧第二入光面
320‧‧‧光學膠
33‧‧‧第二導光單元
330‧‧‧第一稜鏡
331‧‧‧第二稜鏡
332‧‧‧第二導光膜
333‧‧‧出光面
334‧‧‧入光面
335‧‧‧斜面
336‧‧‧光學膠
337‧‧‧第二導光斜面
338‧‧‧斜面
339‧‧‧第二入光面
340‧‧‧光學膠
35‧‧‧第二反射單元
350‧‧‧稜鏡
351‧‧‧第二反射膜
352‧‧‧出光面
353‧‧‧入光面
354‧‧‧斜面
355‧‧‧光學膠
356‧‧‧光學膠
357‧‧‧第二反射面
40‧‧‧角度調整總成
4、4’‧‧‧角度調節元件
4”‧‧‧角度調節元件
41‧‧‧第一微結構層
411‧‧‧第一微結構
412‧‧‧傾斜面
42‧‧‧第二微結構層
421‧‧‧第二微結構
43‧‧‧第一光學膠層
44‧‧‧第二光學膠層
50‧‧‧光束調整器
51‧‧‧第一稜鏡
511‧‧‧入光面
512‧‧‧出光面
513‧‧‧斜面
52‧‧‧第二稜鏡
53‧‧‧分光膜
54‧‧‧反射膜
55‧‧‧殼體
56‧‧‧透鏡
561‧‧‧凹面
562‧‧‧凸面
60‧‧‧第一導光件
61‧‧‧第二導光件
62‧‧‧光學膠
A、A’‧‧‧頂角
A”‧‧‧頂角
+α 1‧‧‧第一正偏折角度
-α1‧‧‧第一負偏折角度
+α 2‧‧‧第二正偏折角度
-α2‧‧‧第二負偏折角度
+α 3‧‧‧第三正偏折角度
-α3‧‧‧第三負偏折角度
l 0‧‧‧線性偏振光束
l r ‧‧‧第一光束分量
l rs ‧‧‧少部分光束分量
l t ‧‧‧第二光束分量
l r '‧‧‧第一分量部
l rs '‧‧‧少部分光束分量
l t '‧‧‧第二分量部
a11‧‧‧第一反射軸
a12‧‧‧第二反射軸
a21‧‧‧第一穿透軸
a22‧‧‧第二穿透軸
θ 1‧‧‧第一夾角
θ 2‧‧‧第二夾角
X‧‧‧X方向
Y‧‧‧Y方向
Z‧‧‧Z方向
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明具有光調節裝置的背光模組的第一實施例與一液晶面板的一側視圖，說明一光供應單元、一導光板、一光學鏡片、一光調節裝置及該液晶面板之間的位置關係；圖2是該第一實施例的該光調節裝置的一側視圖，說明一導光總成與一角度調節總成之間的連接關係；圖3是該第一實施例的該光調節裝置的一側視分解圖，說明一第一分光單元、一第二分光單元、一第一反射單元、一第一導光單元、一第二導光單元、一第二反射單元，及兩角度調節元件之間的 連接關係；圖4是該第一實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該角度調節元件的一第一微結構層、一第二微結構層、一第一光學膠層及一第二光學膠層之間的配置關係；圖5是該第一實施例的該角度調節元件由另一視角觀看的一不完整的局部側視圖，說明該第一微結構層的多個第一微結構沿一Y方向排列；圖6是該第一實施例的該光調節裝置的一側視圖，說明一光束的移動路徑；圖7是該第一實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明一第一光束分量通過該第二微結構層後因折射的關係使得角度分布範圍變寬；圖8是該第一實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該第一光束分量經由一第一微結構折射而出後會在YZ平面上分岔開來；圖9是該第一實施例的一第一導光膜的一仰視圖，說明該第一導光膜的一第一導光斜面反射分岔開來的該第一光束分量使其在XY平面上沿著一X方向行進；圖10是該第一實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明一第一分量部通過該第二微結構層後因折射的關係使得 角度分布範圍變寬；圖11是該第一實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該第一分量部經由該第一微結構折射而出後會在YZ平面上分岔開來；圖12是該第一實施例的一第二導光膜的一仰視圖，說明該第二導光膜的一第二導光斜面反射分岔開來的該第一分量部使其在XY平面上沿著該X方向行進；圖13是該第一實施例的該第一導光膜、該第二導光膜、一第二反射膜及該導光板的局部的一仰視圖，說明該第二反射膜的一第二反射面反射一第二分量部使其沿該X方向行進，以及該第一光束分量、該第一分量部，及該第二分量部構成五道在XY平面上且與該X方向夾不同的行進角度並沿著該X方向行進而射入該導光板內的光束；圖14是該第一實施例與該液晶面板的一不完整側視圖，說明該五道光束經由該導光板的一出光表面出光後在YZ平面上能分別與該Z方向夾不同的行進角度並沿著該Z方向行進，並且通過該光學鏡片射入該液晶面板內；圖15是以電腦模擬經由該第一實施例的該光調節裝置的一出光面出光的該五道光束的一角度分布圖；圖16是以電腦模擬經由該第一實施例的該導光板的該出光表 面出光的該五道光束的一角度分布圖；圖17是本發明具有光調節裝置的背光模組的第二實施例的該光調節裝置的一側視圖，說明該角度調節總成的另一個角度調節元件設置於該第一反射單元與該第二反射單元之間；圖18是該第二實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該第二分量部經由該第一微結構折射而出後會在YZ平面上分岔開來；圖19是該第二實施例的該第一導光膜、該第二導光膜、該第二反射膜及該導光板的局部的一仰視圖，說明該第二反射面反射該第二分量部使其在XY平面上沿著該X方向行進，以及該第一光束分量、該第一分量部，及該第二分量部構成六道光束；圖20是本發明具有光調節裝置的背光模組的第三實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該等第一微結構沿該X方向排列；圖21是該第三實施例的該角度調節元件由另一視角觀看的一不完整的局部側視圖，說明各該第一微結構沿該Y方向延伸；圖22是該第三實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側視圖，說明該第一光束分量經由該第一微結構折射而出後會在XZ平面上分岔開來；圖23是該第三實施例的該角度調節元件的一不完整的局部側 視圖，說明該第一分量部經由該第一微結構折射而出後會在XZ平面上分岔開來；圖24是該第三實施例的該光調節裝置的一側視圖，說明該第一導光斜面反射分岔開來的該第一光束分量使其在XZ平面上沿著該X方向行進，以及該第二導光斜面反射該第一分量部使其在XZ平面上沿著該X方向行進；圖25是本發明具有光調節裝置的背光模組的第四實施例的一不完整側視圖，說明該光調節裝置的一光束調整器設置於該光供應單元的一光準直元件與該第一分光單元之間，圖中省略該導光板及該光學鏡片；圖26是本發明具有光調節裝置的背光模組的第五實施例的一不完整局部剖視圖，說明該光束調整器設置於該光準直元件與該第一分光單元之間，圖中省略該導光板及該光學鏡片；圖27是本發明具有光調節裝置的背光模組的第六實施例的一不完整局部剖視圖，說明該光束調整器設置於該第一分光單元與該第二分光單元之間，圖中省略該導光板及該光學鏡片；圖28是本發明具有光調節裝置的背光模組的第七實施例的一不完整局部剖視圖，說明該光束調整器設置於該第二分光單元與該第一反射單元之間，圖中省略該導光板及該光學鏡片；圖29是本發明具有光調節裝置的背光模組的第八實施例的一 不完整側視圖，說明一偏光元件設置於該光準直元件與該第一分光單元之間，圖中省略該導光板及該光學鏡片；圖30是該第八實施例的一第一分光膜與一第一導光膜的一側視圖，說明該第一分光膜及該第一導光膜各自具有一第一反射軸及一第一穿透軸；圖31是該第八實施例的一第二分光膜與一第二導光膜的一側視圖，說明該第二分光膜及該第二導光膜各自具有一第二反射軸及一第二穿透軸；圖32是該第八實施例該光調節裝置的一側視示意圖，說明該光束的移動路徑；圖33是該第八實施例一示意圖，說明一線性偏振光束的一偏振方向與該第一穿透軸夾一第一夾角；圖34是該第八實施例一示意圖，說明一第二光束分量的一偏振方向與該第二穿透軸夾一第二夾角；圖35是本發明具有光調節裝置的背光模組的第九實施例的一不完整側視圖，圖中省略該導光板及該光學鏡片；及圖36是該第九實施例該光調節裝置的一側視示意圖，說明該光束的移動路徑。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第一實施例，背光模組100應用於一液晶顯示器(LCD)內，用以提供光線至一液晶面板110。背光模組100為側光式背光模組並包括一光供應單元11、一導光板13、一光學鏡片14，及一光調節裝置15。
光供應單元11包含一光源111，及一光準直元件112。光源111沿一X方向與光準直元件112相間隔，光源111可為一具有多個發光二極體的發光單元或者是一冷陰極燈管，並能沿一負X方向射出一光束120。光準直元件112供光束120通過用以將其塑形成一準直的光束12。導光板13沿一實質上垂直於X方向的Z方向與光源111及光準直元件112相間隔，導光板13包含一入光表面131、一出光表面132，及一微結構層133。出光表面132連接於入光表面131一端。微結構層133連接於入光表面131另一端且與出光表面132相對，微結構層133具有多個沿X方向排列的微結構134，各微結構134為一沿實質上垂直於Z方向的Y方向(如圖5所示)延伸的稜鏡柱。光學鏡片14設置於導光板13的出光表面132與液晶面板110之間並與出光表面132及液晶面板110相間隔。
參閱圖1、圖2及圖3，光調節裝置15包含一導光總成 20，及一角度調節總成40。導光總成20包括一第一導光組2，及一第二導光組3。第一導光組2及第二導光組3沿正Z方向排列，第一導光組2與光供應單元11的光準直元件112相對，用以接收經由光準直元件112所塑形的光束12。第二導光組3設置於導光板13的入光表面131，用以導出光束12使其經由入光表面131射入導光板13內。
第一導光組2包含一第一分光單元21、一第二分光單元23，及一第一反射單元25。第一分光單元21、第二分光單元23及第一反射單元25沿負X方向排列。第一分光單元21包括一第一稜鏡210、一第二稜鏡211，及一第一分光膜212。第一稜鏡210及第二稜鏡211皆呈等腰直角三角形狀。第一稜鏡210具有一沿Z方向延伸供光束12射入的入光面213、一沿X方向延伸的第一出光面214，及一連接於入光面213與第一出光面214之間的斜面215。第一稜鏡210的入光面213塗佈有一光學膠216，第一稜鏡210透過光學膠216黏固於光準直元件112，光學膠216的折射率接近或低於第一稜鏡210的折射率。藉由第一稜鏡210透過光學膠216黏固於光準直元件112，使得第一稜鏡210與光準直元件112之間不會有空隙產生，以避免空隙所產生的界面反射造成由光準直元件112射入入光面213的光產生損失。
第一分光膜212為一鍍於第一稜鏡210的斜面215的雙 色分光膜，第一分光膜212具有一與斜面215對接的第一分光斜面217。第一分光膜212的第一分光斜面217用以反射光束12的一第一光束分量121(如圖6所示)使其朝第一出光面214出光，且第一分光斜面217能使光束12的一第二光束分量122(如圖6所示)通過。其中，第一光束分量121具有一第一色彩，而第二光束分量122具有一第二色彩及一第三色彩。
第二稜鏡211具有一斜面218，及一連接於斜面218一端並沿Z方向延伸的第二出光面219。第二稜鏡211的斜面218塗佈有一光學膠220，第二稜鏡211透過光學膠220黏固於第一分光膜212。光學膠220的折射率與第二稜鏡211及第一稜鏡210的折射率相同。通過第一分光膜212的第二光束分量122會經由斜面218射入第二稜鏡211內並經由第二出光面219出光。
第二分光單元23的結構與第一分光單元21的結構相同，第二分光單元23包括一第一稜鏡230、一第二稜鏡231，及一第二分光膜232。第一稜鏡230及第二稜鏡231皆呈等腰直角三角形狀。第一稜鏡230具有一沿Z方向延伸供第二光束分量122射入的入光面233、一沿X方向延伸的第一出光面234，及一連接於入光面233與第一出光面234之間的斜面235。第一稜鏡230的入光面233塗佈有一光學膠236，第一稜鏡230透過光學膠236黏固於第二出光面219，光學膠236的折射率接近或低於第一稜鏡230的折射率。
第二分光膜232為一鍍於第一稜鏡230的斜面235的雙色分光膜，第二分光膜232具有一與斜面235對接的第二分光斜面237。第二分光膜232的第二分光斜面237用以反射經由入光面233射入第一稜鏡230內的第二光束分量122的一第一分量部123(如圖6所示)使其朝第一出光面234出光，且第二分光斜面237能使第二光束分量122的一第二分量部124(如圖6所示)通過。其中，第一分量部123具有第二色彩，而第二分量部124具有第三色彩。
第二稜鏡231具有一斜面238，及一連接於斜面238一端並沿Z方向延伸的第二出光面239。第二稜鏡231的斜面238塗佈有一光學膠240，第二稜鏡231透過光學膠240黏固於第二分光膜232。光學膠240的折射率與第二稜鏡231及第一稜鏡230的折射率相同。通過第二分光膜232的第二分量部124會經由斜面238射入第二稜鏡231內並經由第二出光面239出光。
第一反射單元25包括一稜鏡250，及一第一反射膜251。稜鏡250呈等腰直角三角形狀並具有一沿Z方向延伸供第二分量部124射入的入光面252、一沿X方向延伸的出光面253，及一連接於入光面252與出光面253之間的斜面254。稜鏡250的入光面252塗佈有一光學膠255，稜鏡250透過光學膠255黏固於第二出光面239。光學膠255的折射率接近或低於稜鏡250的折射率。第一反射膜251鍍於稜鏡250的斜面254並具有一與斜面254對接的第一 反射面256。第一反射面256用以反射經由入光面252射入稜鏡250內的第二分量部124使其朝出光面253出光。
第二導光組3包含一第一導光單元31、一第二導光單元33，及一第二反射單元35。第一導光單元31、第二導光單元33及第二反射單元35沿負X方向排列。第一導光單元31的結構與第一分光單元21的結構相同，惟第一導光單元31沿Z方向與第一分光單元21顛倒配置。第一導光單元31包括一第一稜鏡310、一第二稜鏡311，及一第一導光膜312。第一稜鏡310及第二稜鏡311皆呈等腰直角三角形狀。第一稜鏡310具有一沿Z方向延伸的出光面313、一沿X方向延伸供第一光束分量121射入的第一入光面314，及一連接於出光面313與第一入光面314之間的斜面315。第一稜鏡310的出光面313塗佈有一光學膠316，第一稜鏡310透過光學膠316黏固於導光板13的入光表面131。光學膠316的折射率接近或低於第一稜鏡310的折射率。藉由第一稜鏡310透過光學膠316黏固於導光板13的入光表面131，使得第一稜鏡310與導光板13之間不會有空隙產生，以避免空隙所產生的界面反射造成由第一稜鏡310射入入光表面131的光產生損失。
第一導光膜312為一鍍於第一稜鏡310的斜面315的雙色分光膜，第一導光膜312具有一與斜面315對接的第一導光斜面317。第一導光斜面317用以反射經由第一入光面314射入第一稜鏡 310內的第一光束分量121至出光面313，並能使第二光束分量122的第一分量部123及第二分量部124通過。第二稜鏡311具有一斜面318，及一連接於斜面318一端並沿Z方向延伸的第二入光面319。第二稜鏡311的斜面318塗佈有一光學膠320，第二稜鏡311透過光學膠320黏固於第一導光膜312，光學膠320的折射率與第二稜鏡311及第一稜鏡310的折射率相同。
第二導光單元33的結構與第二分光單元23的結構相同，惟第二導光單元33沿Z方向與第二分光單元23顛倒配置。第二導光單元33包括一第一稜鏡330、一第二稜鏡331，及一第二導光膜332。第一稜鏡330及第二稜鏡331皆呈等腰直角三角形狀。第一稜鏡330具有一沿Z方向延伸的出光面333、一沿X方向延伸供第二光束分量122的第一分量部123射入的第一入光面334，及一連接於出光面333與第一入光面334之間的斜面335。第一稜鏡330的出光面333塗佈有一光學膠336，第一稜鏡330透過光學膠336黏固於第二入光面319。光學膠336的折射率接近或低於第一稜鏡330的折射率。
第二導光膜332為一鍍於第一稜鏡330的斜面335的雙色分光膜，第二導光膜332具有一與斜面335對接的第二導光斜面337。第二導光斜面337用以反射經由第一入光面334射入第一稜鏡330內的第一分量部123至出光面333，並能使第二分量部124通 過。第二稜鏡331具有一斜面338，及一連接於斜面338一端並沿Z方向延伸的第二入光面339。第二稜鏡331的斜面338塗佈有一光學膠340，第二稜鏡331透過光學膠340黏固於第二導光膜332。光學膠340的折射率與第二稜鏡331及第一稜鏡330的折射率相同。
第二反射單元35的結構與第一反射單元25的結構相同，惟第二反射單元35沿Z方向與第一反射單元25顛倒配置。第二反射單元35包括一稜鏡350，及一第二反射膜351。稜鏡350呈等腰直角三角形狀並具有一沿Z方向延伸的出光面352、一沿X方向延伸供第二分量部124射入的入光面353，及一連接於出光面352與入光面353之間的斜面354。稜鏡350的出光面352塗佈有一光學膠355，稜鏡350透過光學膠355黏固於第二入光面339。光學膠355的折射率接近或低於稜鏡350的折射率。稜鏡350的入光面353塗佈有一光學膠356，稜鏡350透過光學膠356黏固於稜鏡250的出光面253。光學膠356的折射率接近或低於稜鏡250、350的折射率。第二反射膜351鍍於稜鏡350的斜面354並具有一與斜面354對接的第二反射面357。第二反射面357用以反射經由入光面353射入稜鏡350內的第二分量部124至出光面352，使第二分量部124能經由出光面352射入第二稜鏡331內。
在本實施例中，第一稜鏡210、230、310、330、第二稜鏡211、231、311、331以及稜鏡250、350是由例如為聚碳 酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃等透明材料所製成。
參閱圖3、圖4及圖5，角度調節總成40包括兩個角度調節元件4、4’，其中一個角度調節元件4設置於第一分光單元21與第一導光單元31之間，另一個角度調節元件4’設置於第二分光單元23與第二導光單元33之間。角度調節元件4、4’各自包含一第一微結構層41、一第二微結構層42、一第一光學膠層43，及一第二光學膠層44。第一微結構層41包括多個彼此相連接且沿Y方向排列的第一微結構411，各第一微結構411為一呈等腰三角形的稜鏡柱並且沿X方向延伸。各第一微結構411具有兩個傾斜面412，兩個傾斜面412之間夾一頂角A。第二微結構層42設置於第一微結構層41鄰近於第一導光組2的一側，第二微結構層42包括多個彼此相連接且沿X方向排列的第二微結構421，各第二微結構421為一柱狀透鏡並且沿Y方向延伸。各第二微結構421可為凹透鏡或凸透鏡，本實施例是以凹透鏡為例。第一微結構層41以及第二微結構層42是由例如為聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃等透明材料所製成，在本實施例中，第一微結構層41以及第二微結構層42兩者皆是以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)製成。
第一光學膠層43及第二光學膠層44分別塗佈於第一微結構層41及第二微結構層42上。角度調節元件4透過第一光學膠層 43及第二光學膠層44分別黏固於第一導光單元31的第一入光面314及第一分光單元21的第一出光面214，使角度調節元件4能穩固地固定在第一導光單元31及第一分光單元21之間。角度調節元件4’透過第一光學膠層43及第二光學膠層44分別黏固於第二導光單元33的第一入光面334及第二分光單元23的第一出光面234，使角度調節元件4’能穩固地固定在第二導光單元33及第二分光單元23之間。
需說明的是，各第一微結構411的頂角A數值可以是採用大於0度小於180度之間的任一數值，在本實施例中，角度調節元件4的各第一微結構411的頂角A以及角度調節元件4’的各第一微結構411的頂角A’(如圖11所示)兩者的數值不同，頂角A、A’具體所採用的數值是與一所需的光線偏折角度目標值，以及第一微結構層41與第一光學膠層43的折射率有關。第一光學膠層43的折射率必須與第一微結構層41的折射率不同，才能使光線通過各第一微結構411的兩個傾斜面412並進入第一光學膠層43時產生方向偏折。具體而言，本實施例的第一光學膠層43是採用折射率低於第一微結構層41的折射率的低折射率光學膠，第一光學膠層43的折射率例如為1.35，第一微結構層41的折射率例如介於1.49~1.5。角度調節元件4的各第一微結構411的頂角A例如為32度，而角度調節元件4’的各第一微結構411的頂角A’例如為23度。在本實施例的其 他實施態樣中，第一光學膠層43也可採用折射率高於第一微結構層41的折射率的高折射率光學膠。
以下針對背光模組100的具體運作方式進行說明：參閱圖1及圖6，光源111沿負X方向射出光束120後會通過光準直元件112，光準直元件112會將通過的光束120塑形成準直的光束12。隨後，光束12經由入光面213射入第一稜鏡210內。當光束12射到第一分光膜212的第一分光斜面217時，第一分光斜面217會反射光束12中具有第一色彩的部分以構成第一光束分量121，而光束12中具有第二色彩及第三色彩的部分則會通過第一分光斜面217以構成第二光束分量122。
在本實施例中，第一色彩、第二色彩及第三色彩是三原色，且分別是以藍色、紅色及綠色為例。然而，在本實施例的其他實施態樣中，第一色彩、第二色彩及第三色彩也可以分別是紅色、藍色及綠色，或者分別是綠色、藍色及紅色。
參閱圖6及圖7，經由第一分光斜面217反射的第一光束分量121會沿正Z方向行進，第一光束分量121由第一出光面214出光後通過第二光學膠層44照射至第二微結構層42。第一光束分量121通過各第二微結構421後會因折射的關係，使得第一光束分量121沿正Z方向行進時的角度分布範圍變寬。藉此，使第一光束分量121通過第二微結構層42後能均勻地照射至第一微結構層41內。
參閱圖7、圖8及圖9，由於本實施例的第一微結構層41的折射率高於第一光學膠層43的折射率，且各第一微結構411的頂角A的角度小，因此，射入各第一微結構411內的第一光束分量121在第一次碰撞到其中一個傾斜面412時會產生內部全反射，接著在第二次碰撞到另一個傾斜面412時才會折射而出並進入第一光學膠層43內。所以，第一光束分量121經由兩個傾斜面412折射而出後會在YZ平面上分岔開來並與Z方向夾一第一正偏折角度+α 1，及一第一負偏折角度-α 1。在本實施例中，第一正偏折角度+α 1及第一負偏折角度-α 1分別是例如為+22度及-22度。
之後，分岔開來的第一光束分量121會經由第一入光面314射入第一稜鏡310內。當第一光束分量121射到第一導光膜312的第一導光斜面317時，第一導光斜面317會反射分岔的第一光束分量121使其在XY平面上沿著正X方向朝出光面313(如圖6所示)行進，並與X方向夾第一正偏折角度+α 1及第一負偏折角度-α 1。
參閱圖6，由於本實施例的光學膠216、316的折射率是以分別低於第一稜鏡210、310的折射率為例，因此，能確保經由第一分光斜面217反射的第一光束分量121依序通過第一稜鏡210、角度調節元件4及第一稜鏡310射入第一導光斜面317，以降低第一光束分量121沿正Z方向行進的過程中經由入光面213或出光面313漏光的情形產生。
參閱圖6及圖10，第二光束分量122通過第一分光膜212及第二稜鏡211後會經由入光面233射入第一稜鏡230內，當第二光束分量122射到第二分光膜232的第二分光斜面237時，第二分光斜面237會反射第二光束分量122中具有第二色彩的部分以構成第一分量部123，而第二光束分量122中具有第三色彩的部分則會通過第二分光斜面237以構成第二分量部124。經由第二分光斜面237反射的第一分量部123會沿正Z方向行進，第一分量部123由第一出光面234出光後通過第二光學膠層44照射至第二微結構層42。第一分量部123通過各第二微結構421後會因折射的關係，使得第一分量部123沿正Z方向行進時的角度分布範圍變寬。藉此，使第一分量部123通過第二微結構層42後能均勻地照射至第一微結構層41內。
參閱圖11及圖12，射入各第一微結構411內的第一分量部123在第一次碰撞到其中一個傾斜面412時會產生內部全反射，接著在第二次碰撞到另一個傾斜面412時才會折射而出並進入第一光學膠層43內。第一分量部123經由兩個傾斜面412折射而出後會在YZ平面上分岔開來並與Z方向夾一第二正偏折角度+α 2，及一第二負偏折角度-α 2。在本實施例中，第二正偏折角度+α 2及第二負偏折角度-α 2分別是例如為+12度及-12度。
之後，分岔開來的第一分量部123會經由第一入光面 334射入第一稜鏡330內。當第一分量部123射到第二導光膜332的第二導光斜面337時，第二導光斜面337會反射分岔的第一分量部123使其在XY平面上沿著正X方向朝出光面333(如圖6所示)行進，並與X方向夾第二正偏折角度+α 2及第二負偏折角度-α 2。
參閱圖6，由於本實施例的光學膠236、336的折射率是以分別低於第一稜鏡230、330的折射率為例，因此，能確保經由第二分光斜面237反射的第一分量部123依序通過第一稜鏡230、角度調節元件4’及第一稜鏡330射入第二導光斜面337，以降低第一分量部123沿正Z方向行進的過程中經由入光面233或出光面333漏光的情形產生。
參閱圖6及圖13，第二分量部124通過第二分光膜232及第二稜鏡231後會經由入光面252射入稜鏡250內，當第二分量部124射到第一反射膜251的第一反射面256時，第一反射面256會反射第二分量部124使其沿正Z方向行進。第二分量部124會依序通過稜鏡250、光學膠356及稜鏡350射到第二反射膜351的第二反射面357，第二反射面357反射第二分量部124使其沿正X方向行進。由於本實施例的光學膠255、355的折射率是以分別低於稜鏡250、350的折射率為例，因此，能確保經由第一反射面256反射的第二分量部124依序通過稜鏡250、光學膠356及稜鏡350射入第二反射面357，以降低第二分量部124沿正Z方向行進的過程中經由入光面 252或出光面352漏光的情形產生。
前述沿著正X方向行進的第一光束分量121會形成兩道光束並且經由出光面313出光，隨後再經由入光表面131射入導光板13內。前述沿著正X方向行進的第一分量部123會形成另外兩道光束並且依序通過第一稜鏡330以及第一導光單元31而經由出光面313出光，隨後再經由入光表面131射入導光板13內。前述沿著正X方向行進的第二分量部124會形成另外一道光束並且依序通過稜鏡350、第二導光單元33以及第一導光單元31而經由出光面313出光，隨後再經由入光表面131射入導光板13內。藉由光調節裝置15的導光總成20及角度調節總成40的作用後，使得前述五道光束在XY平面上能分別與X方向夾不同的行進角度並沿著正X方向行進而射入導光板13內，且前述五道不同行進方向的光束具有不同的頻譜。
參閱圖1及圖14，前述五道光束射入導光板13後，微結構層133會反射前述五道光束使其經由出光表面132出光，前述五道光束經由出光表面132出光後在YZ平面上能分別與Z方向夾不同的行進角度並沿著正Z方向行進，並且通過光學鏡片14射入液晶面板110內。
參閱圖15及圖16，圖15是以電腦模擬前述五道光束經由圖6的光調節裝置15的出光面313出光的一角度分布圖。其中， 橫軸數值代表角度，縱軸數值代表將每道光束的強度峰值歸一化為1後的相對強度。由圖15可清楚得知前述五道光束的曲線呈現出不連續分布的狀態，以及五道光束的強度分布。圖16是以電腦模擬前述五道光束經由圖14的導光板13的出光表面132出光的一角度分布圖。由圖16可清楚得知前述五道光束的曲線呈現出不連續分布的狀態，以及五道光束的強度分布。
參閱圖6，特別說明的是，在本實施例的其他的實施態樣中，角度調節總成40可視需求省略角度調節元件4’，使光調節裝置15只透過角度調節元件4對第一光束分量121進行角度調整。或者，角度調節總成40可視需求省略角度調節元件4，使光調節裝置15只透過角度調節元件4’對第一分量部123進行角度調整。此外，導光總成20也可額外再增設一個或一個以上的分光單元在第二分光單元23與第一反射單元25之間，以及增設一個或一個以上的導光單元在第二導光單元33與第二反射單元35之間，且角度調節總成40也可額外再增設一個或一個以上的角度調節元件在前述增設的分光單元與反射單元之間。藉此，使光調節裝置15能將光束12區分成四種或四種以上不同的色彩並對光束12中其他新增的色彩部分進行角度調整。
參閱圖17，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第二實施例，其整體結構與運作方式大致與第一實施例相同，不 同處在於角度調節總成40還包括另一個設置於第一反射單元25與第二反射單元35之間的角度調節元件4”。
參閱圖17、圖18及圖19，在本第二實施例中，角度調節元件4”的結構與第一實施例的角度調節元件4、4’的結構相同，惟角度調節元件4”的各第一微結構411的頂角A”小於角度調節元件4’的各第一微結構411的頂角A’(如圖11所示)。角度調節元件4”透過第一光學膠層43及第二光學膠層44(如圖4所示)分別黏固於第二反射單元35的入光面353及第一反射單元25的出光面253。
射入各第一微結構411內的第二分量部124在第一次碰撞到其中一個傾斜面412時會產生內部全反射，接著在第二次碰撞到另一個傾斜面412時才會折射而出並進入第一光學膠層43內。第二分量部124經由兩個傾斜面412折射而出後會在YZ平面上分岔開來並與Z方向夾一第三正偏折角度+α 3，及一第三負偏折角度-α 3。之後，分岔開來的第二分量部124會經由入光面353射入稜鏡350內。當第二分量部124射到第二反射膜351的第二反射面357時，第二反射面357會反射分岔的第二分量部124使其在XY平面上沿著正X方向朝出光面352行進，並與X方向夾第三正偏折角度+α 3及第三負偏折角度-α 3。
前述沿著正X方向行進的第二分量部124會形成兩道光束並且經由出光面313出光，隨後再經由入光表面131射入導光 板13內。藉此，光調節裝置15能調整出六道不同行進方向且具有不同頻譜的光束。
特別說明的是，在本實施例的其他的實施態樣中，角度調節總成40可視需求省略角度調節元件4’，使光調節裝置15只透過角度調節元件4、4”分對第一光束分量121及第二分量部124進行角度調整。或者，角度調節總成40可視需求省略角度調節元件4，使光調節裝置15只透過角度調節元件4’、4”對第一分量部123及第二分量部124進行角度調整。或者，角度調節總成40可視需求省略角度調節元件4、4’，使光調節裝置15只透過角度調節元件4”對第二分量部124進行角度調整。
參閱圖20及圖21，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第三實施例，其整體結構與運作方式大致與第一實施例相同，不同處在於角度調節元件4、4’(如圖2所示)的第一微結構層41的設置方向。在本第三實施例中，第一微結構層41的多個第一微結構411沿X方向排列，且各第一微結構411沿Y方向延伸。
參閱圖22、圖23及圖24，第一光束分量121經由各第一微結構411的兩個傾斜面412折射而出後會在XZ平面上分岔開來並與Z方向夾第一正偏折角度+α 1及第一負偏折角度-α 1。分岔開來的第一光束分量121會經由第一入光面314射入第一稜鏡310內。當第一光束分量121射到第一導光膜312的第一導光斜面 317時，第一導光斜面317會反射第一光束分量121使其在XZ平面上沿著正X方向朝出光面313行進，並與X方向夾第一正偏折角度+α 1及第一負偏折角度-α 1。
同理，第一分量部123經由各第一微結構411的兩個傾斜面412折射而出後會在XZ平面上分岔開來並與Z方向夾第二正偏折角度+α 2及第二負偏折角度-α 2。分岔開來的第一分量部123會經由第一入光面334射入第一稜鏡330內。當第一分量部123射到第二導光膜332的第二導光斜面337時，第二導光斜面337會反射第一分量部123使其在XZ平面上沿著正X方向朝出光面333行進，並與X方向夾第二正偏折角度+α 2及第二負偏折角度-α 2。
藉此，光調節裝置15同樣能調整出五道不同行進方向且具有不同頻譜的光束。
參閱圖25，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第四實施例，其整體結構大致與第一實施例相同，不同處在於光調節裝置15還包含一光束調整器50。
在本第四實施例中，光束調整器50設置於光供應單元11的光準直元件112與第一分光單元21的入光面213之間，用以對光束12進行擴束以調整其射入至入光面213的大小。光束調整器50包括一第一稜鏡51、一第二稜鏡52、一分光膜53，及一反射膜54。第一稜鏡51呈平行四邊形狀並具有一入光面511、一出光面512， 及兩個斜面513。入光面511透過光學膠黏固於光準直元件112，出光面512黏固於光學膠216。分光膜53為一單色分光膜，分光膜53及反射膜54分別鍍於第一稜鏡51的兩個斜面513上。第二稜鏡52呈三角形並透過光學膠黏固於分光膜53，且第二稜鏡52黏固於光學膠216。
通過光準直元件112所產生的光束12會經由入光面511射入第一稜鏡51內。當光束12射到分光膜53時，分光膜53會反射光束12中的一部分使其沿負Z方向朝反射膜54行進，反射膜54反射光束12中的一部分使其沿負X方向行進並經由出光面512出光。光束12中的另一部分則會通過分光膜53射入第二稜鏡52內並經由第二稜鏡52出光。藉此，光束12能透過光束調整器50的擴束後再射入第一分光單元21的入光面213。
需說明的是，本第四實施例的導光總成20及角度調節總成40的尺寸在設計時需變大，使第一分光單元21的入光面213能與光束調整器50相配合。藉由導光總成20、角度調節總成40及光束調整器50的設計，使得光調節裝置15能應用在更大尺寸的導光板13(如圖1所示)的場合。
參閱圖26，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第五實施例，其整體結構大致與第四實施例相同，不同處在於光束調整器50的結構。
在本第五實施例中，光束調整器50包括一殼體55，及一設置於殼體55內的透鏡56。殼體55一側透過光學膠黏固於光準直元件112，殼體55另一側黏固於光學膠216。透鏡56具有一鄰近於光準直元件112的凹面561，及一鄰近於入光面213的凸面562。通過光準直元件112所產生的光束12會經由凹面561射入透鏡56內並經由凸面562射出，藉由透鏡56改變光束12通過後的直徑以達到擴束的效果。
參閱圖27，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第六實施例，其整體結構大致與第五實施例相同，不同處在於光束調整器50的結構及設置位置。
本第六實施例的光束調整器50為第五實施例的光束調整器50放大尺寸後沿著X方向對半剖切後的下半部結構。光束調整器50設置於第一分光單元21與第二分光單元23之間，殼體55黏固於兩光學膠236之間。此外，光調節裝置15還包含一設置於第一導光單元31與第二導光單元33之間的第一導光件60，及一第二導光件61。第一導光件60黏固於兩光學膠336之間，並透過一光學膠62黏固於光束調整器50的殼體55及透鏡56。第二導光件61透過光學膠336、316分別黏固於第一導光件60及導光板13的入光表面131(如圖1所示)，且第二導光件61透過光學膠(圖未示)黏固於第一導光單元31的第二稜鏡311。
通過第一分光膜212的第二光束分量122會經由凹面561射入透鏡56內並經由凸面562射出，藉由透鏡56改變第二光束分量122通過後的直徑以達到擴束的效果。經由第二導光斜面337所反射出的第一分量部123以及經由第二反射面357所反射出的第二分量部124會通過第一導光件60後再經由第二導光件61及第一導光單元31出光。藉由光學膠62的折射率低於透鏡56及第一導光件60的折射率，藉此，能降低在透鏡56內行進的第二光束分量122以及在第一導光件60內行進的第一分量部123及第二分量部124相互影響。
參閱圖28，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第七實施例，其整體結構大致與第六實施例相同，不同處在於光束調整器50的設置位置。
在本第七實施例中，光束調整器50設置於第二分光單元23與第一反射單元25之間，殼體55黏固於兩光學膠255之間。此外，第一導光件60設置於第一反射單元35與第二導光單元33之間，第一導光件60黏固於兩光學膠355之間，並透過光學膠62黏固於光束調整器50的殼體55及透鏡56。第二導光件61透過光學膠355、316分別黏固於第一導光件60及導光板13的入光表面131(如圖1所示)，且第二導光件61透過光學膠(圖未示)黏固於第一、第二導光單元31、33的第二稜鏡311、331。
通過第二分光膜232的第二分量部124會經由凹面561射入透鏡56內並經由凸面562射出，藉由透鏡56改變第二分量部124通過後的直徑以達到擴束的效果。經由第二反射面357所反射出的第二分量部124通過第一導光件60後，第二分量部124一部分會經由第二導光件61出光，而另一部分則通過第二導光單元33後由第一導光單元31出光。藉由光學膠62的折射率低於透鏡56及第一導光件60的折射率，藉此，能降低在透鏡56內行進的第二分量部124以及在第一導光件60內行進的第二分量部124相互影響。
參閱圖29，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第八實施例，其整體結構大致與第一實施例相同，不同處在於光調節裝置15的運作方式。
在本第八實施例中，光供應單元11還包含一設置於光準直元件112與第一分光單元21之間的偏光元件113，偏光元件113黏固於光學膠216用以將準直的光束12轉換成一線性偏振光束l0。參閱圖30及圖31，第一分光膜212、第二分光膜232、第一導光膜312及第二導光膜332皆為一線性偏振分光膜。第一分光膜212及第一導光膜312各自具有一平行於Y方向的第一反射軸a11，及一垂直於第一反射軸a11且平行於Z方向的第一穿透軸a21。第二分光膜232及第二導光膜332各自具有一傾斜於Y、Z方向的第二反射軸a12，及一垂直於第二反射軸a12的第二穿透軸a22。
參閱圖32、圖33及圖34，線性偏振光束l 0的一偏振方向與第一分光膜212的第一穿透軸a21夾一第一夾角θ 1，當線性偏振光束l 0射入第一分光膜212時，有l 0(cosθ 1)2比例的光穿透第一分光膜212而構成第二光束分量l t ，而其餘l 0[1-(cosθ 1)2]比例的光被第一分光膜212的第一分光斜面217反射而構成第一光束分量l r ，此時，第一光束分量l r 及第二光束分量l t 的偏振方向彼此垂直。由於第一光束分量l r 通過角度調整元件4時行進方向與偏振方向會略為改變，導致有偏振方向與第一導光膜312的第一穿透軸a21平行的少部分光束分量l rs 產生，因此，前述少部分光束分量l rs 會通過第一導光膜312而流失，而與第一導光膜312的第一反射軸a11平行的第一光束分量l r 則會被第一導光斜面317反射而沿正X方向行進。
另一方面，第二光束分量l t 的一偏振方向與第二分光膜232的第二穿透軸a22夾一第二夾角θ 2，當第二光束分量l t 射入第二分光膜232時，有l t (cosθ 2)2比例的光穿透第二分光膜232而構成第二分量部l t '，而其餘l t [1-(cosθ 2)2]比例的光被第二分光膜232的第二分光斜面237反射而構成第一分量部l r '，此時，第一分量部l r '及第二分量部l t '的偏振方向彼此垂直。由於第一分量部l r '通過角度調整元件4’(如圖29所示)時行進方向與偏振方向會略為改變，導致有偏振方向與第二導光膜332的第二穿透軸a22平行的少部分光束分量l rs '產生，因此，前述少部分光束分量l rs '會通過第二導光膜332而流失， 而與第二導光膜332的第二反射軸a12平行的第一分量部l r '則會被第二導光斜面337反射而沿正X方向行進。
第二分量部l t '經由第一反射膜251及第二反射膜351的反射後，由於第二導光膜332的第二穿透軸a22與第二分量部l t '的偏振方向平行，因此，第二分量部l t '會穿過第二導光膜332並與被第二導光斜面337反射出的第一分量部l r '合併。若忽略前述少部分光束分量l rs '的損失以及第一分量部l r '通過角度調整元件4’後的少量偏振方向改變，則第二分量部l t '與第一分量部l r '合併後的能量大致接近於第二光束分量l t 的能量，且偏振狀態也與第二光束分量l t 類似，所以，第二分量部l t '與第一分量部l r '合併後便能順利通過第一導光膜312而與被第一導光斜面317反射出的第一光束分量l r 合併。藉此，光調節裝置15能調整出不同行進方向且具有不同能量的光束。
參閱圖35，是本發明具有光調節裝置的背光模組100的第九實施例，其運作方式與第八實施例相同，不同處在於光調節裝置15的結構。
參閱圖35及圖36，在本第八實施例中，光調節裝置15省略圖29的第二分光單元23及第二導光單元33，第一反射單元25透過光學膠255黏固於第一分光單元21，第二反射單元35透過光學膠355黏固於第一導光單元31。第二光束分量l t 通過第一分光膜212後會被第一反射膜251及第二反射膜351反射至第一導光膜312，由 於第一導光膜312的第一穿透軸a21(如圖33所示)與第二光束分量l t 的偏振方向平行，因此，第二光束分量l t 會穿過第一導光膜312並與被第一導光斜面317反射出的第一光束分量l r 合併。藉此，光調節裝置15同樣能調整出不同行進方向且具有不同能量的光束。
綜上所述，光調節裝置15藉由導光總成20及角度調節總成40的設計，能調整出多道不同行進方向的光束，且前述光束具有不同頻譜或能量強度，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (32)

  1. 一種光調節裝置，包含：一導光總成，包括一第一導光組，及一第二導光組；及一角度調節總成，設置於該第一導光組與該第二導光組之間並包括至少一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該第一導光組用以將一光束的至少一部分導引至該角度調節元件，使該光束的至少一部分通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第二導光組出光，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二導光組沿一Z方向排列，該第一微結構層包括多個彼此相連接的第一微結構，各該第一微結構為一呈等腰三角形的稜鏡柱並具有兩個傾斜面，該兩傾斜面之間夾一頂角，該光束的至少一部分通過該兩傾斜面後折射且沿該Z方向行進並與該Z方向夾一第一正偏折角度及一第一負偏折角度。
  2. 如請求項1所述的光調節裝置，其中，該第一導光組包含一入光面，及一第一分光斜面，該入光面沿該Z方向延伸，該入光面與該第一分光斜面沿一實質上垂直於該Z方向的X方向排列，該入光面用以供該光束入射，該第一分光斜面用以將該光束的至少一部分反射至該角度調節元件，該第二導光組包含一出光面，及一第一導光斜面，該出光面沿該Z方向延伸，該出光面與該第一導光斜面沿該X方向排列，該第一導光斜面用以反射通過該第一微結構層的該光束的至少一部分使其沿該X方向朝該出光面行進並與該X方向夾該第一正偏折角度及該第一負偏折角度。
  3. 如請求項2所述的光調節裝置，其中，該角度調節元件還包含一黏固於該第一微結構層與該第二導光組之間的第一光學膠層，該第一光學膠層的折射率與該第一微結構層的折射率不同。
  4. 如請求項3所述的光調節裝置，其中，該等第一微結構沿一實質上垂直於該X方向的Y方向排列，各該第一微結構沿該X方向延伸。
  5. 如請求項3所述的光調節裝置，其中，該等第一微結構沿該X方向排列，各該第一微結構沿一實質上垂直於該X方向的Y方向延伸。
  6. 如請求項4或5所述的光調節裝置，其中，該角度調節元件還包含一設置於該第一微結構層相反於該第一光學膠層一側的第二微結構層，該第二微結構層包括多個彼此相連接且沿該X方向排列的第二微結構，各該第二微結構為一柱狀透鏡，各該第二微結構沿該Y方向延伸。
  7. 如請求項4或5所述的光調節裝置，其中，該第一導光組包含一具有該入光面的第一分光單元，及一第一反射單元，該第二導光組包含一具有該出光面的第一導光單元，及一第二反射單元，該第一分光單元包括一具有該第一分光斜面的第一分光膜，該第一分光斜面用以反射該光束的一第一光束分量至該角度調節元件並能使該光束的一第二光束分量通過，該第一導光單元包括一具有該第一導光斜面的第一導光膜，該第一導光斜面用以反射該第一光束分量至該出光面並能使該第二光束分量通過，該第一反射單元與該第一分光單元沿該X方向排列並包含一第一反射面，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列並包含一第二反射面，該第一反射面用以將該第二光束分量反射至該第二反射面使其將該第二光束分量反射至該第一導光膜。
  8. 如請求項7所述的光調節裝置，其中，該第一導光組還包含一設置於該第一分光單元與該第一反射單元之間的第二分光單元，該第二分光單元包括一第二分光膜，該第二分光膜具有一第二分光斜面，該第二導光組還包含一設置於該第一導光單元與該第二反射單元之間的第二導光單元，該第二導光單元包括一第二導光膜，該第二導光膜具有一第二導光斜面，該第二分光斜面用以反射該第二光束分量的一第一分量部至該第二導光斜面並能使該第二光束分量的一第二分量部通過，該第二導光斜面用以反射該第一分量部至該第一導光膜並能使該第二分量部通過，該第一反射面用以將該第二分量部反射至該第二反射面使其將該第二分量部反射至該第二導光膜。
  9. 如請求項8所述的光調節裝置，其中，該角度調節總成包括兩個角度調節元件，該兩角度調節元件其中之一設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間，其中另一設置於該第二分光單元與該第二導光單元之間，該兩角度調節元件的各該第一微結構的該頂角的大小不同，該第一分量部通過對應的該角度調節元件的各該第一微結構後折射且沿該Z方向行進，並與該Z方向夾一第二正偏折角度及一第二負偏折角度，該第二導光斜面用以反射通過對應的該角度調節元件的該第一分量部使其沿該X方向朝該出光面行進並與該X方向夾該第二正偏折角度及該第二負偏折角度。
  10. 如請求項9所述的光調節裝置，其中，該第一、第二分光膜及該第一、第二導光膜皆為一雙色分光膜，該第一分光膜及該第一導光膜用以反射具有一第一色彩的該第一光束分量，該第二分光膜及該第二導光膜用以反射具有一第二色彩的該第一分量部，該第一、第二反射面用以反射具有一第三色彩的該第二分量部。
  11. 如請求項9所述的光調節裝置，其中，該光束為一線性偏振光束，該第一、第二分光膜及該第一、第二導光膜皆為一線性偏振分光膜，該第一分光膜及該第一導光膜各自具有一平行於該Y方向的第一反射軸，及一垂直於該第一反射軸且平行於該Z方向的第一穿透軸，該第二分光膜及該第二導光膜各自具有一傾斜於該Y、Z方向的第二反射軸，及一垂直於該第二反射軸的第二穿透軸，該光束的一偏振方向與該第一分光膜的該第一穿透軸夾一第一夾角，該第二光束分量的一偏振方向與該第二分光膜的該第二穿透軸夾一第二夾角。
  12. 如請求項2所述的光調節裝置，還包含一設置於該入光面的光束調整器，用以調整該光束射入至該入光面的大小。
  13. 如請求項8所述的光調節裝置，還包含一設置於該第一分光單元與該第二分光單元之間的光束調整器，用以調整該第二光束分量射入至該第二分光單元的大小。
  14. 如請求項8所述的光調節裝置，還包含一設置於該第二分光單元與該第一反射單元之間的光束調整器，用以調整該第二分量部射入至該第一反射單元的大小。
  15. 一種光調節裝置，包含：一導光總成，包括一第一導光組，及一第二導光組，該第一導光組包含一第一分光單元，及一第一反射單元，該第一反射單元與該第一分光單元沿一X方向排列，該第二導光組包含一第一導光單元，及一第二反射單元，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列，該第一分光單元用以反射一光束的至少一部分至該第一導光單元並經由該第一導光單元出光，該第一分光單元能使該光束的另一部分通過，該第一反射單元用以將該光束的另一部分反射至該第二反射單元使其將該光束的另一部分反射至該第一導光單元出光；及一角度調節總成，設置於該第一導光組與該第二導光組之間，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二導光組沿一實質上垂直於該X方向的Z方向排列，該角度調節總成包括一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該角度調節元件設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間或者是該第一反射單元與該第二反射單元之間，該光束通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第一導光單元出光，該第一微結構層包括多個彼此相連接的第一微結構，各該第一微結構為一呈等腰三角形的稜鏡柱並具有兩個傾斜面，該兩傾斜面之間夾一頂角，該光束的至少一部分通過該兩傾斜面後折射且沿該Z方向行進並與該Z方向夾一第一正偏折角度及一第一負偏折角度。
  16. 如請求項15所述的光調節裝置，其中，該第一分光單元包括一第一分光膜，該第一導光單元包括一第一導光膜，該第一分光膜及該第一導光膜皆為一雙色分光膜。
  17. 如請求項15所述的光調節裝置，其中，該光束為一線性偏振光束，該第一分光單元包括一第一分光膜，該第一導光單元包括一第一導光膜，該第一分光膜及該第一導光膜皆為一線性偏振分光膜，該第一分光膜及該第一導光膜各自具有一第一反射軸，及一垂直於該第一反射軸的第一穿透軸，該第一反射軸平行於一實質上垂直於該Z方向的Y方向，該第一穿透軸平行於該Z方向，該光束的一偏振方向與該第一分光膜的該第一穿透軸夾一第一夾角。
  18. 一種具有光調節裝置的背光模組，包括：一光供應單元，用以產生一光束；一導光板，包含一入光表面、一連接於該入光表面一端的出光表面，及一連接於該入光表面另一端且與該出光表面相對的微結構層；及一光調節裝置，包含：一導光總成，包括一與該光供應單元相對用以接收該光束的第一導光組，及一設置於該入光表面用以導出該光束的第二導光組；及一角度調節總成，設置於該第一導光組與該第二導光組之間並包括至少一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該第一導光組用以將該光束的至少一部分反射至該角度調節元件，使該光束的至少一部分通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第二導光組及該入光表面進入該導光板，並透過該微結構層反射而經由該出光表面出光，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二導光組沿一Z方向排列，該第一微結構層包括多個彼此相連接的第一微結構，各該第一微結構為一呈等腰三角形的稜鏡柱並具有兩個傾斜面，該兩傾斜面之間夾一頂角，該光束的至少一部分通過該兩傾斜面後折射且沿該Z方向行進並與該Z方向夾一第一正偏折角度及一第一負偏折角度。
  19. 如請求項18所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該第一導光組包含一入光面，及一第一分光斜面，該入光面沿該Z方向延伸，該入光面與該第一分光斜面沿一實質上垂直於該Z方向的X方向排列，該入光面與該光供應單元相對應用以供該光束入射，該第一分光斜面用以將該光束的至少一部分反射至該角度調節元件，該第二導光組包含一出光面，及一第一導光斜面，該出光面沿該Z方向延伸並與該入光表面相對應，該出光面與該第一導光斜面沿該X方向排列，該第一導光斜面用以反射通過該第一微結構層的該光束的至少一部分使其沿該X方向朝該出光面行進並與該X方向夾該第一正偏折角度及該第一負偏折角度。
  20. 如請求項19所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該角度調節元件還包含一黏固於該第一微結構層與該第二導光組之間的第一光學膠層，該第一光學膠層的折射率與該第一微結構層的折射率不同。
  21. 如請求項20所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該等第一微結構沿一實質上垂直於該X方向的Y方向排列，各該第一微結構沿該X方向延伸。
  22. 如請求項20所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該等第一微結構沿該X方向排列，各該第一微結構沿一實質上垂直於該X方向的Y方向延伸。
  23. 如請求項21或22所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該角度調節元件還包含一設置於該第一微結構層相反於該第一光學膠層一側的第二微結構層，該第二微結構層包括多個彼此相連接且沿該X方向排列的第二微結構，各該第二微結構為一柱狀透鏡，各該第二微結構沿該Y方向延伸。
  24. 如請求項21或22所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該第一導光組包含一具有該入光面的第一分光單元，及一第一反射單元，該第二導光組包含一具有該出光面的第一導光單元，及一第二反射單元，該第一分光單元包括一具有該第一分光斜面的第一分光膜，該第一分光斜面用以反射該光束的一第一光束分量至該角度調節元件並能使該光束的一第二光束分量通過，該第一導光單元包括一具有該第一導光斜面的第一導光膜，該第一導光斜面用以反射該第一光束分量至該出光面並能使該第二光束分量通過，該第一反射單元與該第一分光單元沿該X方向排列並包含一第一反射面，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列並包含一第二反射面，該第一反射面用以將該第二光束分量反射至該第二反射面使其將該第二光束分量反射至該第一導光膜。
  25. 如請求項24所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該第一導光組還包含一設置於該第一分光單元與該第一反射單元之間的第二分光單元，該第二分光單元包括一第二分光膜，該第二分光膜具有一第二分光斜面，該第二導光組還包含一設置於該第一導光單元與該第二反射單元之間的第二導光單元，該第二導光單元包含一第二導光膜，該第二導光膜具有一第二導光斜面，該第二分光斜面用以反射該第二光束分量的一第一分量部至該第二導光斜面並能使該第二光束分量的一第二分量部通過，該第二導光斜面用以反射該第一分量部至該第一導光膜並能使該第二分量部通過，該第一反射面用以將該第二分量部反射至該第二反射面使其將該第二分量部反射至該第二導光膜。
  26. 如請求項25所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該角度調節總成包括兩個角度調節元件，該兩角度調節元件其中之一設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間，其中另一設置於該第二分光單元與該第二導光單元之間，該兩角度調節元件的各該第一微結構的該頂角的大小不同，該第一分量部通過對應的該角度調節元件的各該第一微結構後折射且沿該Z方向行進，並與該Z方向夾一第二正偏折角度及一第二負偏折角度，該第二導光斜面用以反射通過對應的該角度調節元件的該第一分量部使其沿該X方向朝該出光面行進並與該X方向夾該第二正偏折角度及該第二負偏折角度。
  27. 如請求項26所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該第一、第二分光膜及該第一、第二導光膜皆為一雙色分光膜，該第一分光膜及該第一導光膜用以反射具有一第一色彩的該第一光束分量，該第二分光膜及該第二導光膜用以反射具有一第二色彩的該第一分量部，該第一、第二反射面用以反射具有一第三色彩的該第二分量部。
  28. 如請求項26所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該光束為一線性偏振光束，該第一、第二分光膜及該第一、第二導光膜皆為一線性偏振分光膜，該第一分光膜及該第一導光膜各自具有一平行於該Y方向的第一反射軸，及一垂直於該第一反射軸且平行於該Z方向的第一穿透軸，該第二分光膜及該第二導光膜各自具有一傾斜於該Y、Z方向的第二反射軸，及一垂直於該第二反射軸的第二穿透軸，該光束的一偏振方向與該第一分光膜的該第一穿透軸夾一第一夾角，該第二光束分量的一偏振方向與該第二分光膜的該第二穿透軸夾一第二夾角。
  29. 如請求項19述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該光調節裝置還包含一設置於該入光面與該光供應單元之間的光束調整器，用以調整該光束射入至該入光面的大小。
  30. 如請求項25所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該光調節裝置還包含一設置於該第一分光單元與該第二分光單元之間的光束調整器，用以調整該第二光束分量射入至該第二分光單元的大小。
  31. 如請求項25所述的具有光調節裝置的背光模組，其中，該光調節裝置還包含一設置於該第二分光單元與該第一反射單元之間的光束調整器，用以調整該第二分量部射入至該第一反射單元的大小。
  32. 一種具有光調節裝置的背光模組，包括：一光供應單元，用以產生一光束；一導光板，包含一入光表面、一連接於該入光表面一端的出光表面，及一連接於該入光表面另一端且與該出光表面相對的微結構層；及一光調節裝置，包含：一導光總成，包括一與該光供應單元相對用以接收該光束的第一導光組，及一設置於該入光表面用以導出該光束的第二導光組，該第一導光組包含一第一分光單元，及一第一反射單元，該第一反射單元與該第一分光單元沿一X方向排列，該第二導光組包含一第一導光單元，及一第二反射單元，該第二反射單元與該第一導光單元沿該X方向排列，該第一分光單元用以反射該光束的至少一部分至該第一導光單元並經由該第一導光單元出光，該第一分光單元能使該光束的另一部分通過，該第一反射單元用以將該光束的另一部分反射至該第二反射單元使其將該光束的另一部分反射至該第一導光單元出光；及一角度調節總成，設置於該第一導光組與該第二導光組之間，該第一導光組、該角度調節總成，及該第二導光組沿一實質上垂直於該X方向的Z方向排列，該角度調節總成包括一角度調節元件，該角度調節元件包含一第一微結構層，該角度調節元件設置於該第一分光單元與該第一導光單元之間或者是該第一反射單元與該第二反射單元之間，使該光束通過該第一微結構層後折射成不同行進方向再經由該第一導光單元及該入光表面進入該導光板，並透過該微結構層反射而經由該出光表面出光，該第一微結構層包括多個彼此相連接的第一微結構，各該第一微結構為一呈等腰三角形的稜鏡柱並具有兩個傾斜面，該兩傾斜面之間夾一頂角，該光束的至少一部分通過該兩傾斜面後折射且沿該Z方向行進並與該Z方向夾一第一正偏折角度及一第一負偏折角度。
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