專利名稱：復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別涉及一種無需設(shè)置擴(kuò)散片即可具有高擴(kuò)散與集光效果的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器屬于非主動發(fā)光的顯示技術(shù)，因此必須利用背光模塊所提供的光線作 為光源，以發(fā)揮顯示功能。一般而言，背光模塊必須設(shè)置棱鏡片以產(chǎn)生集光效果而提升光利 用率，以及設(shè)置至少一具有擴(kuò)散粒子的上擴(kuò)散片以將光線作進(jìn)一步的散射而避免彩虹紋的產(chǎn)生。請參考圖1。圖1繪示了現(xiàn)有技術(shù)中背光模塊的示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中 背光模塊10包括復(fù)數(shù)個光源12、一反射板14設(shè)置在光源12的下方、一導(dǎo)光板16設(shè)置在 光源12的上方、一下擴(kuò)散片18設(shè)置在導(dǎo)光板16的上方、一棱鏡片20設(shè)置在下擴(kuò)散片18 的上方，以及一上擴(kuò)散片22設(shè)置在棱鏡片20的上方。反射板14的作用在于將光源12向 下方發(fā)射的光線向上方反射至導(dǎo)光板16。導(dǎo)光板16的作用在于將光源12所產(chǎn)生的線光 源分布成較均勻的面光源。下擴(kuò)散片18的作用在于將提供初步均化作用，使光分布均勻。 棱鏡片20的作用在于提供集光效果，以改變斜射的光線的路徑使其向上方前進(jìn)。上擴(kuò)散片 22的作用則為再進(jìn)一步均化由棱鏡片20所射出的光線，以避免彩虹紋的產(chǎn)生。由上述可 知，現(xiàn)有技術(shù)中背光模塊10必須藉由擴(kuò)散片來達(dá)到均化光線的分布的效果，然而現(xiàn)有技術(shù) 中擴(kuò)散片的利用摻雜的擴(kuò)散粒子來達(dá)到散射的效果，會造成整度亮度的耗損，此外擴(kuò)散片 的設(shè)置亦會增加背光模塊的成本與組裝時間。另外，中國臺灣專利1284599提出了一種適用于背光模塊的多層式光學(xué)薄膜。如 中國臺灣專利1284599的圖4所示，其所公開的光學(xué)薄膜包括一基層1、一具有圖案的中間 層2，以及一棱鏡數(shù)組上層3。在上述先前技術(shù)中，中間層2包括彼此不相連結(jié)且具有規(guī)則 排列的凹凸結(jié)構(gòu)31、32、22、21直接設(shè)置在基層1上，因此中間層2具有不平坦的表面。據(jù) 此設(shè)置在中間層2上的棱鏡數(shù)組上層3的下表面亦為不平坦的表面。在上述先前技術(shù)中， 由于中間層2為彼此不相連的結(jié)構(gòu)且中間層2具有平整表面，因此霧化效果較差。另外，由 于中間層2的結(jié)構(gòu)不連續(xù)，在量產(chǎn)時的良率亦不佳。此外，日本專利JP 3606636亦提出了一種適用于背光模塊的鏡片結(jié)構(gòu)(lens sheet)。如日本專利JP 3606636的圖4所述，其所公開的鏡片結(jié)構(gòu)包括一基材11、一光透 過擴(kuò)散層12位于基材11之上，以及一鏡片層13設(shè)置在光透過擴(kuò)散層12之上。光透過擴(kuò) 散層12具有凹凸的上表面，因此設(shè)置在其上的鏡片層13的下表面亦具有互補(bǔ)的凹凸下表 面。在上述先前技術(shù)中，為了提高整體光線集中力時需把鏡片層13的折射率提高，但為了 提高霧化度又需降低擴(kuò)散層12的折射率，如此作法將造成光線通過擴(kuò)散層12的比例變低 而使得光利用率變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，藉此在不需設(shè)置上擴(kuò)散片的 前提下提供足夠的擴(kuò)散及集光效果。本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提供一種復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，包括一透光基材、一擴(kuò)散層、 一平坦層以及一集光結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散層設(shè)置在透光基材上，其中擴(kuò)散層具有一第一折射率，且擴(kuò) 散層具有一粗糙的上表面。平坦層設(shè)置在擴(kuò)散層的上表面上，其中平坦層具有一第二折射 率，且平坦層具有一粗糙的下表面。集光結(jié)構(gòu)設(shè)置在平坦層上，其中集光結(jié)構(gòu)具有一第三折 射率，第一折射率不等 于第二折射率，且第二折射率不等于第三折射率。本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)利用擴(kuò)散層的粗糙上表面以及控制擴(kuò)散層與平坦 層的折射率差異可達(dá)到擴(kuò)散效果，而不需設(shè)置上擴(kuò)散片。此外藉由集光結(jié)構(gòu)的設(shè)置，以及控 制平坦層、集光結(jié)構(gòu)與外界介質(zhì)的折射率關(guān)系，可提供有效的集光效果。


圖1繪示了現(xiàn)有技術(shù)中背光模塊的示意圖；圖2與圖3繪示了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4繪示了本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于一直下式背光模塊時的光行進(jìn) 路徑的示意圖；圖5繪示了本發(fā)明另一實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于一側(cè)光式背光模塊時 的示意圖。主要組件符號說明10 背光模塊12 光源14 反射板16 導(dǎo)光板18 下擴(kuò)散片22 上擴(kuò)散片30 復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu) 32 透光基材34 擴(kuò)散層36 平坦層38 集光結(jié)構(gòu)381 棱鏡結(jié)構(gòu)40 背光模塊42 光源44 反射板46 導(dǎo)光板
具體實(shí)施例方式為使熟習(xí)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的一般技藝者能更進(jìn)一步了解本發(fā)明，下文特列舉 本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。請參考圖2與圖3。圖2與圖3繪示了本發(fā)明一較佳實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu) 的示意圖，其中圖2繪示了本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的外觀立體示意圖，圖3繪示了本 實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。本發(fā)明的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于一背光模 塊內(nèi)，用以提供有效的集光效果與擴(kuò)散效果，但不以此為限而可應(yīng)用于其它需要對光線進(jìn) 行集光與擴(kuò)散等效果的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。如圖2與圖3所示，本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30 包括一透光基材32、一擴(kuò)散層34、一平坦層36與一集光結(jié)構(gòu)38。透光基材32較佳具有一 平坦的上表面，但不以此為限。擴(kuò)散層34設(shè)置在透光基材32的表面上，且擴(kuò)散層34較佳為一無擴(kuò)散粒子的擴(kuò)散層，但不以此為限。在本實(shí)施例中，擴(kuò)散層34的厚度大體上介于1 微米至50微米之間，但不以此為限，且擴(kuò)散層34具有一粗糙的上表面，例如擴(kuò)散層34的上 表面的十點(diǎn)平均粗糙度(Rz)大體上介于0. 78微米至30微米之間，但不以此為限。平坦層 36設(shè)置在擴(kuò)散層34的上表面上，且平坦層36的厚度大體上介于1微米至50微米之間，但 不以此為限。平坦層36具有一平坦的上表面與一粗糙的下表面。精確地說，擴(kuò)散層34的 上表面與平坦層36的下表面的圖案彼此互補(bǔ)而相互嵌合，且擴(kuò)散層34與平坦層36之間無 空隙。另外，集光結(jié)構(gòu)38設(shè)置在平坦層36的平坦的上表面上，且集光結(jié)構(gòu)38可包括各式 具有集光效果的幾何結(jié)構(gòu)，且?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)可視設(shè)計(jì)不同為規(guī)則排列或不規(guī)則排列。例如在本 實(shí)施例中，集光結(jié)構(gòu)38包括復(fù)數(shù)條沿一第一方向平行并排設(shè)置的棱鏡結(jié)構(gòu)381，且各棱鏡 結(jié)構(gòu)381具有一三角柱結(jié)構(gòu)，但不以此為限。例如集光結(jié) 構(gòu)38亦可包括圓柱狀或半圓柱狀 條狀棱鏡結(jié)構(gòu)、透鏡結(jié)構(gòu)、圓錐結(jié)構(gòu)、角錐結(jié)構(gòu)或其它各種類型的幾何結(jié)構(gòu)，并以規(guī)則排列 或不規(guī)則方式排列設(shè)置。在本實(shí)施例中，擴(kuò)散層34、平坦層36與集光結(jié)構(gòu)38均由透光材料所構(gòu)成，并可視 材料的不同選用適當(dāng)?shù)闹瞥讨谱骷右灾谱鳌＠?，擴(kuò)散層34、平坦層36與集光結(jié)構(gòu)38可 使用感旋光性樹脂例如壓克力樹脂或熱固性樹脂等材料，并利用壓印技術(shù)配合照光制程或 熱制程加以制作，但不以此為限。此外，擴(kuò)散層34具有一第一折射率nl、平坦層36具有一 第二折射率n2、集光結(jié)構(gòu)38具有一第三折射率η3，其中第一折射率nl不等于第二折射率 n2,且第二折射率n2不等于第三折射率π3。在本實(shí)施例中，第一折射率nl較佳大于第二折 射率π2，且第三折射率n3較佳大于第二折射率π2，但不以此為限。再者，第一折射率nl可 等于或不等于第三折射率n3。此外，透光基材32的折射率ηΟ，因此透光基材32與擴(kuò)散層 34可能會形成一界面，當(dāng)光線垂直穿透透光基材32入射到擴(kuò)散層34時，整體穿透率T與 透光基材32的折射率ηΟ以及擴(kuò)散層34的第一折射率nl具有下列關(guān)系Τ = 1-((η0-η1)/ (nO+nl)) ~2。因此為了提高整體穿透率T，透光基材32的折射率ηΟ以及擴(kuò)散層34的第一 折射率nl兩者以愈接近為較佳。請?jiān)賲⒖紙D4。圖4繪示了本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于一直下式背光模 塊時的光行進(jìn)路徑的示意圖。如圖4所示，背光模塊40包括光源42、一反射板44設(shè)置在光 源42的下方，以及一導(dǎo)光板46設(shè)置在光源42的上方，例如冷陰極熒光燈管或發(fā)光二極管 組件。此外，本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30設(shè)置在導(dǎo)光板46的上方，其中光源42所發(fā) 射的部分光線會直接穿過導(dǎo)光板46，且光源42所發(fā)射的部分光線則會經(jīng)由反射板44的反 射進(jìn)入導(dǎo)光板46。進(jìn)入導(dǎo)光板46的光線會由線光源轉(zhuǎn)換成分布較均勻的面光源，再進(jìn)入復(fù) 合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的透光基材32，且依序穿過擴(kuò)散層34、平坦層36與集光結(jié)構(gòu)38，并由透 光結(jié)構(gòu)38射出，因此透光基材32可定義為復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的入光側(cè)，而集光結(jié)構(gòu)38 則可定義為復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的出光側(cè)。如圖4所示，由于擴(kuò)散層34具有粗糙的上表 面且平坦層36具有粗糙的下表面，加上擴(kuò)散層34的第一折射率nl不等于平坦層36的第 二折射率n2，因此擴(kuò)散層34與平坦層36之間會形成起伏的界面。在此狀況下，光源42發(fā) 出的光線L在通過擴(kuò)散層34與平坦層36之間所形成的起伏界面時，會由于折射率不同所 形成的起伏的界面具有明顯的擴(kuò)散效果。此外，由于平坦層36的第二折射率n2不等于集 光結(jié)構(gòu)38的第三折射率π3，因此光線L在通過平坦層36與集光結(jié)構(gòu)38所形成的平坦界面 時，其出射角度亦會有所調(diào)整。另外，在集光結(jié)構(gòu)38的第三折射率n3不同于外界介質(zhì)的折射率(空氣的折射率)，例如第三折射率n3大于空氣的折射率，以及在集光結(jié)構(gòu)38的棱鏡 結(jié)構(gòu)381具有傾斜面的狀況下，光線L在射出集光結(jié)構(gòu)38時會產(chǎn)生集光效果，故可增加光 利用率。值得說明的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可透過調(diào)整擴(kuò)散層34的表面粗糙度，以及擴(kuò) 散層34與平坦層36的折射率關(guān)系，有效控制本發(fā)明的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的霧度，以提 供最適化的擴(kuò)散效果。舉例而言，可將復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的霧度(Hz)大體上控制在介 于5%至50%之間，且較佳為30%，但不以此為限。在本發(fā)明中，霧度的計(jì)算主要是以透光 基材32、擴(kuò)散層34與平坦層36為主，而未將集光結(jié)構(gòu)38計(jì)算在內(nèi)。此外，由于本發(fā)明的復(fù) 合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30具有良好的擴(kuò)散效果，因此不必額外設(shè)置任何現(xiàn)有技術(shù)中常用的上擴(kuò) 散片，故可有效提升透光率，并減少制作成本與組裝時間。另外，透過調(diào)整集光結(jié)構(gòu)38的棱 鏡結(jié)構(gòu)381的尺寸與形狀，以及集光結(jié)構(gòu)38與外界介質(zhì)的折射率關(guān)系，亦可有效控制集光 結(jié)構(gòu)38的集光效果，藉此提升復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的光利用率。請?jiān)賲⒖紙D5。圖5繪示了本發(fā)明另一實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于一側(cè)光 式背光模塊時的示意圖。如圖5所示，背光模塊40包括光源42、一導(dǎo)光板46設(shè)置在光源 42的一側(cè)，以及一反射板44設(shè)置在導(dǎo)光板46的下方。光源42所發(fā)射的光線在進(jìn)入復(fù)合 式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30后，其行進(jìn)路徑會如前述實(shí)施例所述，故不再進(jìn)行贅述。值得說明的是隨 著背光模塊的光源42的設(shè)置位置有所不同，可透過調(diào)整擴(kuò)散層34的表面粗糙度、集光結(jié)構(gòu) 38的棱鏡結(jié)構(gòu)381的尺寸與形狀，以及擴(kuò)散層34、平坦層36、集光結(jié)構(gòu)38與外界介質(zhì)等膜 層的折射率關(guān)系，可有效控制本發(fā)明的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30的霧度與集光效果，藉以提供 最適化的擴(kuò)散與集光效果。由上述可知，本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30利用擴(kuò)散層34的粗糙上表面以及 控制擴(kuò)散層34與平坦層36的折射率差異可達(dá)到擴(kuò)散效果，而不需設(shè)置上擴(kuò)散片。至于導(dǎo) 光板46、下擴(kuò)散片或其它光學(xué)膜層，則可視亮度或擴(kuò)散等光學(xué)效果的需要分別選擇性地設(shè) 置或不設(shè)置。此外，利用集光結(jié)構(gòu)38的棱鏡結(jié)構(gòu)381，以及控制平坦層36、集光結(jié)構(gòu)38與 外界介質(zhì)的折射率關(guān)系，可提供有效的集光效果。藉由上述設(shè)計(jì)，可使復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)30 的出射光具有良好的擴(kuò)散與集光效果，進(jìn)而可顯著地提升液晶顯示面板的顯示質(zhì)量。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)包括一透光基材；一擴(kuò)散層，設(shè)置在所述透光基材上，其中所述擴(kuò)散層具有一第一折射率，且所述擴(kuò)散層具有一粗糙的上表面；一平坦層，設(shè)置在所述擴(kuò)散層的所述上表面上，其中所述平坦層具有一第二折射率，且所述平坦層具有一粗糙的下表面；以及一集光結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述平坦層上，其中所述集光結(jié)構(gòu)具有一第三折射率；其中所述第一折射率不等于所述第二折射率，且所述第二折射率不等于所述第三折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一折射率大于所述第 二折射率，且所述第三折射率大于所述第二折射率。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述擴(kuò)散層包括一無擴(kuò)散粒 子的擴(kuò)散層。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述擴(kuò)散層的所述上表面的 十點(diǎn)平均粗糙度介于0. 78微米至30微米之間。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述擴(kuò)散層的厚度介于1微米 至50微米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述平坦層的所述下表面與 所述擴(kuò)散層的所述上表面相互嵌合。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述平坦層具有一平坦的上表面。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述集光結(jié)構(gòu)包括復(fù)數(shù)條菱 鏡結(jié)構(gòu)，沿一第一方向平行并排。
9.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透光基材為入光側(cè)，且所 述集光結(jié)構(gòu)為出光側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的霧 度介于5%至50%之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)，其中，包括一透光基材；一擴(kuò)散層，設(shè)置在所述透光基材上，其中所述擴(kuò)散層具有一第一折射率，且所述擴(kuò)散層具有一粗糙的上表面；一平坦層，設(shè)置在所述擴(kuò)散層的所述上表面上，其中平坦層具有一第二折射率，且所述平坦層具有一粗糙的下表面；以及一集光結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述平坦層上，其中所述集光結(jié)構(gòu)具有一第三折射率；其中第一折射率不等于第二折射率，且第二折射率不等于第三折射率。本實(shí)施例的復(fù)合式光學(xué)膜結(jié)構(gòu)利用擴(kuò)散層的粗糙上表面以及控制擴(kuò)散層與平坦層的折射率差異可達(dá)到擴(kuò)散效果，而不需設(shè)置上擴(kuò)散片。此外藉由集光結(jié)構(gòu)的設(shè)置，以及控制平坦層、集光結(jié)構(gòu)與外界介質(zhì)的折射率關(guān)系，可提供有效的集光效果。
文檔編號G02F1/1335GK101819289SQ20101016157
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者林義文, 郗任遠(yuǎn) 申請人:友達(dá)光電股份有限公司