TWI295355B - Optical diffusion module and method of manufacturing optical diffusion structure - Google Patents

Description

1295355 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種光學擴散模組，特別是有關於一 種藉由形成駐波紋形式的微透鏡使光線擴散的光學擴散模 組◦ 【先前技術】 背光模組隨著大尺寸化、簡單化與低價化之平面顯示 器市場趨勢，光源由含汞的CCFL轉為固態LED光源或是 平面光源。如何提供有效且均勻化之背光源，微光學結構 膜片扮演極為重要的角色，對於成本與效能而言，微結構 光學膜片可以提供較少的材料成本與較佳的光學效能，因 此以微結構進行背光源擴散的光學設計頗多，針對點光源 或是線光源可以看到以單轴向或是雙軸向的方式來達到擴 散的效果。 背光模組或一般燈管照明中冷陰極光源或曰光燈管之 使用需要使用到重金屬汞來產生光色，在環保上會隨漸受 到限制，LED的光源亮度與曰劇增，壽命長、低耗電、無 污染之固態光源，LED應用的範圍也不斷的增加，從一般 照明到顯示器背光源的使用，目前LED應用在顯示器上主 要是在3C電子用品，日韓各大廠將LED應用推向大尺寸 的平面顯示器中，LED色彩飽和度佳，可以用RGB混光 或是藍光搭配螢光的方式提供白光光源，在製程上可以配 合電路進行光源的設計調控，不過相較於冷陰極燈管，高 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW：chentf 5 1295.355 單價與色溫問題是^ , 與陣列的方式可以⑼的課題’目前利用單顆光學帽 傳統的擴散厚板來^二部混f效果，擴散設計多半是以 降低LED使用顆數，^少^將咖^源分佈更為均勻， 光學結構膜片，均勻輪組的厚度’利用有效的微 一般傳統的是本專利之重要動機。 是採用擴散板⑷，目前最常見的處理方式 這會有幾_财生，^擴制方切光_勻分散， ;擴===混成粒子擴散採用散射的方 列社構的ϋ t制，另外一種採取柱型鏡陣 素;; 彻微結顧何光學的職，㈣片就可 是霧化處理面，就可：逵=放角度’搭配-片擴散膜或 鏡的方式不外乎是採用=均句化的效果，-般製作柱型 方式來成型，柱型鏡陣列 广口的 性也是重要的嗖es ^ Uf、處里&械如度與複製 ,何運用特殊的光學設計鱼精湾的制 子…士構弁與旷Η \ 強度與高結構複製性的高分 =3= 本發明的發明人曾提出本國專利申請 案_325以及94133326兩案，揭露如何以特= 製造出連續波紋狀微纟士椹鱼 勺先罩 陣列。 铽、、。構陣列的方法與所製造出的微結構 上述兩專利申請案是利 設計來製造出射^拉法及格配光罩圖形 雷射光束B = 用的模具’如第示， 九罩5舨射至一基材10上，同時光罩5 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 1295355 朝一 L7的方向拖拉，如此雷射光束B會在基材1〇上刻寫 出溝槽12。上述兩個技術主要是控制雷射能量束在基材上 不同位置勤刻量的差異，造成灰階漸層效果而社 構。其中雷射絲可控制的參數包含拖拉速度、雷射 及重覆頻率等，此部分最主要影響的整體結構的深度，例 ^拖㈣度愈快、t射能量愈小或雷射重覆頻率愈小使得 早位日守間㈣钱刻量愈小’造成結構的整體深度較淺，·反 旧主tr。另一方面’光罩圖形則是影響三維結構輪廓 取要的控制因素，如第lb圖所示，在光罩M30上形成 :凸狀的圖形M3,然後藉由雷射光束的照射在一基材上形 成凹凸狀交錯排列的第一彳 9n, ..^ r ⑴乐铽迈叙202以及第二微透鏡 -個错由光罩圖形⑽中央與兩側開口面積的不同，造成 :二=:置_量的差異，進而產生不同的深度。在上 :二二ί要是利用不同長短軸橢圓形或圓形的光罩 現，其中橢圓形光罩長短軸比例愈大， :=;:ΐ異？大，而形成曲率較小之橢圓曲線，若是 ^ ^光罩則疋形成近似圓形的曲面。 構表Γ將第1^所示之光擴散用的微透鏡結 透#社様2Ω(Γ _ 5Q配合使用’第2b 81則表示藉由此微 域表示光線匯聚處。 口 【發明内容】 散，本P明^^所述之彳政透鏡結構係使光線做一維的擴 月文’本發明之目的在於 扣彳，、一種光擴散結構，可以達到使 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW：chentf 奶5355 光做二維擴散的效果。 一 >本發明光擴散模組的一較佳每#彳丨— 一光擴散結構，擴散板 二男、匕列匕括一擴散板以及 於該第-面上。光擴:结:包-括弟：面 個凹陷部，該等突起部係沿複數個突起部以及複數 列成-個二維的陣列， :―方向以及-第二方向排 方向排列成-個二维的陣列。？：係沿第-方向以及第二 陷Γ每-凹陷部係相鄰於複::ϊ=相鄰於複數個凹 5亥寻凹陷部以及該等突起部與該蓉大’5亥寻突起部、 皆不為零。 、μ寺凹陷部之相鄰處的曲率 在上述較佳實施例中沿該第一 間的距離可相等或不相等° ’任思兩突起部之 之間的距離可相等或不相等/fu向’任意兩突起部 同樣地在上述較佳實施例中 陷部之間的距離可相等或不相等：;:：；=任意兩凹 突起部之間的距離可均相等或不”Γ 向’任意兩 本發明更提供一種光擴散处6 步驟：提供-基材；提供―光：包括下列 該等通孔賴卿㈣；提供 材·以及方…L 向上移動該光罩或該基 y ^ 移動該光罩或該基材，藉此該能 二Ά由&光罩在該基材上形成複數個相鄰的突出 部與凹陷部，該等突出部與該等凹陷部形成_個二 歹1】。 卞 〇954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 1295355 為了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，並配合所附圖示，作詳 細說明如下： 【實施方式】 本發明之光擴散結構主要是以先前技術中所述的雷射 拖拉法配合光罩在基材上形成駐波紋狀的結構，以達成使 光做二維擴散的效果。以下分別說明如何以雷射拖拉法製 造駐波紋狀的光擴散結構以及所製造出的光擴散結構。 第3圖為藉由雷射拖拉法並配合光罩來製造本發明之 光擴散結構的示意圖，與第1 a圖類似，利用一光罩（未圖 示）沿一第一方向L1移動，同時以雷射光束照射形成複數 個第一溝槽120,然後將該光罩沿一第二方向L2移動，並 照射雷射光，而形成複數個第二溝槽140，如此第一溝槽 120與第二溝槽140重疊的部分就形成了駐波紋狀的光擴 散結構500。 第4圖為使用第3圖的方法所製造出的光學擴散模組 600,光學擴散模組600包括一擴散板620以及一光擴散結 構640，光擴散結構640包括複數個突起部660以及複數 個凹陷部680，突起部660沿上述之第一方向L1與第二方 向L2排列成二維的陣列，同樣地凹陷部680也沿上述之第 一方向L1以及第二方向L2排列成二維的陣列，突起部660 與凹陷部680彼此交錯地排列（即，一列突起部660鄰接 於一列凹陷部680)而形成駐波紋狀。在本實施例中，每 一突起部660鄰接於四個凹陷部680，而每一凹陷部680 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 9 1295355 鄰接於四個突起部660，藉由光罩的設計（如先前技術所 述）使突起部660、.凹陷部680以及突起部660與凹陷部 680鄰接處的曲率皆不為0。在第一方向L1上，兩相鄰突 起部660之間的距離為D1，兩相鄰凹陷部680之間的距離 為D3。在第二方向L2上，兩相鄰突起部660之間的距離 為D2，兩相鄰凹陷部680之間的距離為D4。 在第4圖中D1 = D2且D3 = D4，但是Dl、D2、D3 及D4有多種可能的組合，以下分別以照度分佈圖做說明。 第5圖表示本發明之光擴散結構的一實施例的照度分 佈圖。其中在第一方向L1上，任意兩突起部660之間的距 離D1均相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D3均相 等，在第一方向L2上，任意兩突起部660之間的距離D2 均相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D4均相等。 第6圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 分佈圖。其中在第一方向L1上，任意兩突起部660之間的 距離D1均相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D3均相 等，在第一方向L2上，任意兩突起部660之間的距離D2 不相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D4不相等，D2 及D4在中央部分最小，而從中央向兩側逐漸增大，然後 再逐漸變小。 第7圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 分佈圖。其中在第一方向L1上，任意兩突起部660之間的 距離D1均相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D3均相 等，在第一方向L2上，任意兩突起部660之間的距離D2 0954-A217076TWF(N2)：P54950021TW；chentf 10 1295355 不相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D4不相等，D2 及D4在中央部分最大，而從中央向兩側逐漸增小。 第8圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 分佈圖。其中在第一方向L1上，任意兩突起部660之間的 距離D1不相等，且任意兩凹陷部680之間的距離D3不相 等，D1及D3在中央部分最小，而從中央向兩侧逐漸增大， 然後再逐漸變小。在第一方向L2上，任意兩突起部660 之間的距離D2不相等，且任意兩凹陷部680之間的距離 D4不相等，D2及D4在中央部分最小，而從中央向兩侧逐 漸增大，然後再逐漸變小。 上述各實施例僅是多種組合中的幾種，以此為例做說 明，但是本發明並不限於此，例如可以在第一方向L1上， 任意兩突起部660之間的距離D1不相等，但任意兩凹陷 部680之間的距離D3相等，均屬於本發明的範圍。 另外在上述各實施例中，雖然第一方向L1與第二方向 L2係正交，但是第一方向L1與第二方向L2不正交亦可， 並不以此為限制。 另外本發明的擴散板620也可以和傳統的擴散膜50結 合使用形成光學擴散模組700，如第9圖所示，30為LED 陣列模組。或者是在擴散板620的底面（第二面）622 (光 擴散結構600形成於表面（第一面）621形成顆粒狀結構 或將底面622做霧化處理，可加強光擴散的效果，如第10 圖所示的光學擴散模組800。又，也可用具光擴散效果的 高分子材料形成擴散板620，如第11圖所示的光學擴散模 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 11 1295355 組 900。 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 和範圍内，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。

0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 1295355 【圖式簡單說明】 第la圖為利用雷射拖拉法製造微透鏡結構的示意圖。 第lb圖為雷射拖拉法的光罩及所製造出的微透鏡結 構的立體圖。 第2a圖為第lb圖所製造出的微透鏡結構的實際應用 的示意圖。 第2b圖為藉由第2a圖的微透鏡結構所擴散的光的照 φ 度分佈圖。 第3圖為藉由雷射拖拉法並配合光罩來製造本發明之 光擴散結構的示意圖。 第4圖為使用第3圖所示的方法所製造出的光學擴散 模組的示意圖。 第5圖表示本發明之光擴散結構的一實施例的照度分 佈圖。 第6圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 C 分佈圖。 第7圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 分佈圖。 第8圖表示本發明之光擴散結構的另一實施例的照度 分佈圖。 第9圖表示本發明之光擴散結構搭配擴散膜使用的示 意圖。 第10圖表示本發明之光擴散結構搭配顆粒狀結構使 用的示意圖。 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 13 1295355 第11圖表示使用具光擴散效果之高分子材料所製造 的擴散板的示意圖。 【主要元件符號說明】 5〜光罩； 10〜基材； 12〜溝槽； 50〜擴散膜； 120〜第一溝槽； 140〜第二溝槽； 200〜微透鏡結構； 202〜第一微透鏡； 204〜第二微透鏡； 5⑻〜光擴散結構； 600、700、800、900〜光學擴散模組； 620〜擴散板； 621〜表面（第一面）； 622〜底面（第二面）； 640〜光擴散結構； 660〜突起部； 680〜凹陷部； B〜雷射光束；

Dl、D2〜兩相鄰突起部之間的距離； D3、D4〜兩相鄰凹陷部之間的距離； M3〜圖形； M30〜光罩； 0954-A217076TWF(N2)：P54950021TW：chentf 14 1295355 L1〜第一方向； L2〜第二方向。

〇954-A217076TWF(N2):P54950021TW;chentf

Claims (1)

1. r 1295355 十、申請專利範圍·· 1 ·種光學擴散模組，包括： 一擴散板，具有一第一面； 括：一光擴散結構’形成於該第—面上，該光擴散結構包 衩數個突起部，沿一第一 —個二維的陣列； °以及一第二方向排列成 序夂數個凹陷部，沿該第一方向以 -個二維的陣列 、及说弟-方向排列成 每-凹陷m + 母*起部相鄰於複數個凹陷部， 凹卩曰。卩係相鄰於複數個突 陷部以及料突起部與鱗 卩起部、该等凹 零。 、曰σ卩之相鄰處的曲率皆不為 沿專利範圍第1項所述之光學擴散模組 二―由方向，任意兩突起部之間的距離均相等。 沿該第專利範㈣2項所述之光學擴散模組 向’任意兩技部之間的輯均相等。 广請專利範圍第3項所述之光學擴散模組 f — 方向’任意兩凹陷部之間的輯均相等。 Ή第如^請專利範圍第4項所述之光學擴散模組 "—方向，任意兩凹陷部之間的距離均相等。 沿該m _申μ專利範圍第2項所叙光學擴散模組 ―方^向，任意兩突起部之間的距離不相等。 申$專利⑱11第6項所述之光學擴散模組 其中 其中 其中 其中 其中 沿該第二方6 y立……’1—几干傾I供組，其中 口壬思兩大起部之間的距離從該光擴散結構 0954- 17076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 16 1295355 的中央向兩側邊漸減。 沿^^請專利範圍f 6項所述之光學擴散模組，其中 的方向’任意兩突起部之間的距離從該光擴散結構 的中央向兩側邊漸增。 丹 請專利範圍帛6項所述之光學擴散模組， 〉口 0¾ 弟--nl·- ' 力问，任思兩凹陷部之間的距離均相等。 ·如申W專利辄圍第9項所述之光學擴散模組，其中 /口 ^弟二方向，/工立工 T 万门任思兩凹陷部之間的距離不相等。 中申請專利範圍第1〇項所述之光學擴散模組，复 構二=:邊=兩凹陷部之間的距離從該光擴散結 中沿=申5月專利範圍第1〇項所述之光學擴散模組，其 構的中央向兩側邊、㈣之間日侧峨該光擴散結 任思兩穴起部之間的距離不相等。 中13項所述之光學擴散模組，发 】 向’任意兩突起部之間的距離不相等。 中沿』：：：利粑圍第14項所述之光學擴散模組，其 構^央向兩側邊^兩突起部之間的距離從該光擴散結 中沿IS申::利範圍第15項所述之光學擴散模組，I 〜弟一方向，任意 〆、 構的中央向兩側邊漸減。K㈣距離從該光擴散結 °954-A2l7076TWF(N2)：P5495002lTW； chentf 1295355 構s央:;兩側邊㈣之_距離從該光擴散結 構的中央向兩側邊^兩大起部之間的距離從該光擴散結 構的中央向兩侧邊㈣起敎間的距離從該光擴散結 中沿13項所述之光學擴散模組’其 人 σ ，任思兩凹陷部之間的距離不相等。 21·如申凊專利範圍帛2〇項所述之光學 中沿該第二方向，任意兩凹陷部之間的距離不相等〃 勺杯2-2.Γ請專利範圍第1項所述之光學擴散模組，並更 t括擴散b來自-光源的光線依 該光擴散板而被擴散。 L歧以及 特2=Γ專利範圍第1項所述之光學擴散模組，其中 來自二光、弟二面’在該第二面上形成粒狀結構， = 原的光線依序通過該第二面以及該第-面而被擴 該擴=更申圍第1項所述之光學擴散模組，其中 2 = 一 /、 弟一面，在該第二面上形成霧化結構， 2自切的光線依序通過該第二面以及該第—面而被擴 0954-A217076TWF(N2)；P5495〇〇21TW；chentf 18 1295355 评且專利範園第1項所述之光學擴散模組，宜中 D亥擴放板係由具擴散效果的高分子材料？成。 提供-光罩，該光罩具有複數 列成陣列； 為寺通孔係排 提供一能量束； 將該光罩置於該能量束與該基材之間，· :一，一方向上移動該光罩或該基材；以及 於-第二方向上移動該光罩或該基材 的光線經由該光罩在該基材上形成複數個相_突出 凹陷部’該等突出部與該等凹陷部形成-個二=;與 方法27.二申二 26項所述之光擴散結構的形成 方法其t亥弟-方向與該第二方向係正交。 28· —種光擴散結構的形成 提供-基材； 成方法&括下列步驟： 提供一第一光罩，該光罩具有複數個々 第一通孔係排列成陣列； I ’ μ寺 通孔，該等 —提供一第二光罩，該光罩具有複數個第 弟一通孔係排列成陣列； 提供一能量束； 將該光罩置於該能量束與該基材之間； ^第Γ方向上移動該第一光罩或該基材；以及 :一弟一方向上移動該第二光罩或該基材，藉此該能 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 19 1295355 的光線經由該光罩在該基材上形成複數個相鄰的突出 列。 寺大出邛與該等凹陷部形成一個二維的陣 29·如申請專利範圍第28戶 & 方法，其中哕笸十人k 玖、、、。構的形成 γ。亥弟一方向與該第二方向係正交。 川·如申凊專利範圍第28項所述之氺& 方法，其#η、3 ㈣述之7^散結構的形成 心弟通孔之間的距離係相等。 31·如申請專利範圍第3()項所述之 方法，J：中在咅笙一、s , 尤擴放'、、口構的形成 ，、中任心弟一通孔之間的距離係相等。 32. 如申請專利範圍第3〇項所述之 / 方法，盆中杯立哲 擴政、、、口構的形成 方法/、中任思弟二通孔之間的距離係不 攻 33. 如申請專利範圍第28項所 ㈣ 方法，其中任意第一通孔之間的距離不相箄構=成 通孔之間的距離不相等。 、，且任思第二 0954-A217076TWF(N2)；P54950021TW；chentf 20