专利名称：:光学调制组件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种光学调制组件，特别涉及一种具有复合式微型结构，兼具集光与扩散功能，不仅可提高光源使用效率以及法线方向的光能量强度，同时可简化架构、降低成本的光学组件。
背景技术：
：目前一般背光模块主要可分为侧光式及直下式两种，其主要区别在于光源摆放位置不同，关于传统直下式背光模块架构10请参阅图1所示，其主要是由光源11、下扩散组件12、棱镜片13、上扩散组件14、液晶面板15所组成，光源11发出光线由下而上依序通过下扩散组件12、棱镜片13、上扩散组件14、液晶面板15；其中，下扩散组件12的功用在于可使光线均匀化，上扩散片14的主要功用则是防止棱镜片13上的微结构刮伤并可增加视角，而所述棱镜片13的主要功能为集光，其目的在于可将不同方向大角度的光线L1导向至法线方向，以提高显示器正面辉度值，使得光线在进入液晶面板15时能作最有效的利用，但传统的棱镜片13却有光能量使用效率较低的缺点。请参阅图2A及图2B所示美国专利US4791540号Lightfixtureprovidingnormalizedoutput所提出的光源模块架构20，其具有一光源21，所述光源21不局限于直下式或侧光式，于光源21的出光面211置放两片棱镜片22、23，以将光线L2收集到法线方向，可提高正面亮度；所述棱镜片22、23并无扩散片功能，仅有集光功能，但实际应用上，为了顾及最后出光的均匀度，往往需要在模块架构中再添加扩散片。再请参阅图3所示美国专利US6280063号Brightnessenhancementarticle所提出的光学组件结构，所述光学膜片30的上表面31具圆弧顶端312的棱形结构311，下表面32则涂布具扩散性的粒子33或是为粗糙的下表面，通过上表面31的圆顶棱形结构31以及下层的扩散表面，可达到集光以及扩散效果，以取代传统下扩散片与棱镜片；所述专利所提出的光学膜片30虽可同时达到扩散性与集旋光性，然其是利用粗糙的下表面32来散射光线，再以上表面31的棱形结构31集光，所述粗糙的下表面32往往造成光能量大幅损失而使得出光量下降。再请参阅图4所示美国专利US6456437号Opticalsheetssuitableforspreadinglight所提出的光学膜片，所述光学膜片40主要是于膜片表面制作两种不同型态的微结构，如图所示所述微结构41、42是为尺寸不同的棱镜结构，其中微结构41可将入射膜片法线方向的光线稍微偏离膜片法线方向，而微结构42则可将入射膜片法线方向的光线L4作大角度的偏折，所述专利利用棱镜结构尺寸设计不同，以求达到扩散均匀光线的效果，但实际运用时，由于所述棱镜结构的斜面为单一斜率规则结构，故同方向的入射光会被偏折至同一方向，导致光均匀效果不佳。再者，上述现有专利均采用棱形微结构集光，其共同存在一全反射的缺点，如图5所示，当光线L5由法线入射膜片50时，会因棱形微结构51的作用而偏折，并再度重新射入膜片50，然而重新入射膜片50的光线却未必平行法线方向，换言之，经棱形结构51偏折后的光线L5无法确保再以法线方向出射，且因重复往返亦会造成光能量大幅损失。
发明内容本发明的目的在于提出一种光学调制组件，其具有复合式微型结构，兼具集光与扩散功能，不仅可提高光源使用效率以及法线方向的光能量强度，同时可简化架构、降低成本。为达到上述目的，本发明提供一种光学调制组件，其包括一第一光学面，是作为光线入射面；一第二光学面，是作为光线出射面，于所述第二光学面的表面上多个间隔且平行延伸设有至少一梯形与至少一弧形微结构，所述梯形微结构至少由三个面组成，其中至少两个面为与基材相接的斜面，至少一面为水平面。较佳地，所述梯形微结构上的两斜面的延伸线夹角是介于30度～150度的范围内。较佳地，任一梯形微结构上的二斜面的斜率可相同或不同。较佳地，所述光学调制组件的第二光学面上分别属于不同两个梯形微结构的任二个斜面，彼此斜率可以不同(含角度相同差一负号)。较佳地，所述梯形微结构与弧状微结构的排列方式可为等比例或非等比例。较佳地，所述梯形微结构的高度可随着延伸方向而不同。较佳地，所述梯形微结构于第二光学面上的延伸轨迹可为直线或曲线。较佳地，所述弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹可为直线或曲线。较佳地，所述弧形微结构的曲率可为半圆、非球面曲率或部分圆形。较佳地，所述第二光学面上任两个梯形微结构，其高度与间距可不同。较佳地，所述第二光学面上任两个梯形微结构的水平面，彼此宽度可不同。较佳地，所述第二光学面上任两个弧状微结构，彼此的曲率、宽度、高度与间距可不同。较佳地，所述弧状微结构底面积宽度是介于1μm～500μm的范围内。较佳地，所述梯形微结构底面积宽度是介于1μm～500μm的范围内。较佳地，所述梯形微结构水平面宽度是介于1μm～500μm的范围内。为达上述目的，本发明更提出一种光学显示装置，其包括一显示面板；一背光装置；以及至少一光学调制组件，其是位于显示面板与背光装置之间，所述光学调制组件是包括一第一光学面，是作为光线入射面；一第二光学面，是作为光线出射面，于所述第二光学面的表面上多个间隔且平行延伸设有至少一梯形与至少一弧形微结构，所述梯形微结构至少由三个面组成，其中至少两个面为与基材相接的斜面，至少一面为水平面。较佳地，其是包括两光学调制组件，所述两光学调制组件是彼此重迭且其微结构的延伸方向呈小于90度的交角。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构的两斜面的延伸线夹角是介于30度～150度的范围内。较佳地，任一梯形微结构上的二斜面的斜率可相同或不同。较佳地，所述光学调制组件的第二光学面上分别属于不同两个梯形微结构的任二个斜面，彼此斜率可以不同。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构与弧状微结构的排列方式可为等比例或非等比例。较佳地，所述光学调制组件的弧形微结构的高度可随着延伸方向而不同。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构的高度可随着延伸方向而不同。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构于第二光学面上的延伸轨迹可为直线或曲线。较佳地，所述光学调制组件的弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹可为直线或曲线。较佳地，所述光学调制组件的弧形微结构的曲率可为半圆、非球面曲率或部分圆形。较佳地，所述光学调制组件的第二光学面上任两个梯形微结构，其高度与间距可不同。较佳地，所述光学调制组件的第二光学面上任两个梯形微结构的水平面，彼此宽度可不同。较佳地，所述光学调制组件的第二光学面上任两个弧状微结构，彼此的曲率、宽度、高度与间距可不同。较佳地，所述光学调制组件的弧状微结构底面积宽度是介于1μm～500μm的范围内。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构底面积宽度是介于1μm～500μm的范围内。较佳地，所述光学调制组件的梯形微结构水平面宽度是介于1μm～500μm的范围内。为了对本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，配合图示详细说明如后。图1是传统直下式背光模块示意图；图2A及图2B是US4791540号美国专利所提出的光源模块架构示意图；图3是US6280063号美国专利所提出的光学组件结构示意图；图4是US6456437号美国专利所提出的光学膜片示意图；图5是传统棱形微结构全反射的示意图；图6是本发明提出的光学调制组件较佳实施例的立体外观图；图7是图六所示实施例的梯形微结构与弧形微结构颇面视图；图8A至图8E是本发明其它不同态样的梯形微结构与弧形微结构搭配的实施例示意图；图9至图11是本发明的梯形微结构及弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹不同的实施例示意图；图10A是图10的实施例的俯视图；图10B是图10A的横断面A-A、B-B的结构示意图；图10C是图十的实施例的右侧视图；图12是将两片光学调制组件彼此重叠的态样示意图；图13是将本发明的光学调制组件结构应用于光学显示装置的第一较佳实施例；图14是将本发明的光学调制组件结构应用于光学显示装置的第二较佳实施例。附图标记说明10-传统直下式背光模块架构；11-光源；12-下扩散组件；13-棱镜片；14-上扩散组件；15-液晶面板；20-光源模块架构；21-光源；211-出光面；22、23-棱镜片；30-光学膜片；31-上表面；311-棱形结构；312-圆弧顶端；32-下表面；33-具扩散性的粒子；40-光学膜片；41、42-微结构；50-膜片；51-棱形微结构；60、60a～d-光学调制组件；61-第一光学面；62-第二光学面；63、63a～d、65c、65d-梯形微结构；631、631a～d、632、632a～d、651d、652d-斜面；633、633c-水平面；64、64c、64d-弧形微结构；70、80-光源模块装置；71、81-光源；72、82-显示面板；73、83-背光装置；74、84、85-光学调制组件；700、800-入射光；h1～h6-高度；L1、L2、L4、L5、L61、L62-光线；L6-入射光；Ln-法线；w1-梯形微结构底面积宽度；w2-梯形微结构水平面宽度；w3-弧形微结构底面积宽度；θ、θ2-夹角；θ1-角度。具体实施方式以下将参照随附的图式来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，但本案的技术手段并不限于所列举图式。请参阅图6及图7所示，本发明提出的光学调制组件60，其包括一第一光学面61以及一第二光学面62，所述第一光学面61是作为光线入射面，所述第二光学面62是作为光线出射面，于所述第二光学面62的表面上设有至少一梯形微结构63与至少一弧形微结构64，于图6所示实施例中，所述梯形微结构63与弧形微结构64是多个间隔设置且平行延伸设置于所述第二光学面62的表面上；所述梯形微结构63由三个面组成，其中，所述梯形微结构63由两个与基材相接的斜面631、632，以及介于所述两斜面631、632间的一水平面633构成。如图7所示，所述梯形微结构63可针对不同方向的入射光L6作调制，通过水平面633(亦即法线Ln方向)的光线L61可直接射出，这不同于传统棱形微结构，梯形微结构的平面部分可使本来就是法线方向的光直接出射，而棱形微结构反而会使使法线方向入射的光全反射回去，而由棱形微结构的几何结构可知，会入射至棱形微结构”尖顶端”的光线，大部分均为法线方向的光，故我们将棱形微结构的尖顶端改成平面，使入射至尖顶端大部分是法线方向的光可直接出射，降低全反射，但保留棱形微结构的其它斜面，以将大角度的光偏折向法线方向，继续保留传统棱镜片的功能，以达到进一步提高中心亮度的目的。偏离法线Ln的大角度光线L62，可通过斜面631、632将其偏折至靠近法线Ln方向，使由第二光学面62出射的光线大多往法线Ln方向集中，所述两斜面631、632的斜率可相同或不同，其延伸线夹角θ以介于30度～150度的范围内可得较佳的效果，所述梯形微结构63的底面积宽度w1及水平面633的宽度w2则以介于1μm～500μm的范围内较佳；其次，所述弧形微结构64，其作用在于可使入射光L6较均匀地偏折至不同方向，并有柔化光线的效果，至于所述弧状微结构64底面积宽度w3则以介于1μm～500μm的范围内较佳。于图6所示的实施例中，所述光学调制组件60具有多个梯形微结构63与弧形微结构64，且梯形微结构63与弧形微结构64是间隔设置，然所述梯形微结构63与弧形微结构64的外型及其排列设置方式并不限于此，请续参阅图8A至图8E所示本发明其它不同态样的梯形微结构与弧形微结构搭配的实施例示意图；如图8A所示实施例，所述光学调制组件60a是由间隔设置的具有不同外型的梯形微结构63、63a及弧形微结构64构成，所述梯形微结构63a的斜面631a、632a的斜率大于另一梯形微结构63的斜面631、632的斜率；如图8B所示实施例，所述光学调制组件60b是由间隔设置的具有不同外型的梯形微结构63、63b及弧形微结构64构成，所述梯形微结构63b的斜面631b、632b具有不同斜率，且所述斜面632b的斜率大于另一梯形微结构63的斜面631、632的斜率；如图8C所示实施例，所述光学调制组件60c是由间隔设置的具有不同外型的梯形微结构63c、65c及弧形微结构64、64c构成，所述梯形微结构63c的水平面633c宽于所述梯形微结构65c的斜面65c，而所述弧形微结构64c的弧面曲度小于另一弧形微结构64，且所述弧形微结构64c的高度h1大于另一弧形微结构64的高度h2；如图8D所示实施例，所述光学调制组件60d是由间隔设置的具有不同外型的梯形微结构63d、65d及弧形微结构64、64d构成，所述梯形微结构63d、65d彼此的斜面631d、632d、651d、652d的斜率不同，水平面633d、653d的宽度不同，且其高度h3、h4亦不同，而所述弧形微结构64、64d彼此的弧面曲度不同，高度h5、h6亦不同；图8E则显示将外型彼此不同的梯形微结构及弧形微结构相互搭配一起，且不限于梯形微结构及弧形微结构间隔设置，可将两不同外型的梯形微结构相邻设置，亦可将两不同外型的弧形微结构相邻设置，所述梯形微结构可为正梯形或歪斜梯形，任两个梯形微结构的高度、间距可不同，任两个梯形微结构的斜面彼此斜率可不同，任两个梯形微结构的水平面彼此宽度可不同，所述弧形微结构的曲率可为半圆、非球面曲率或部分圆形，任两个弧状微结构彼此的曲率、宽度、高度与间距可不同，且所述梯形微结构与弧状微结构的排列方式可为等比例或非等比例，其搭配方式多样，在此不予赘述。另请参阅图9至图11所示，其显示本发明的梯形微结构及弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹不同的实施例示意图；与图6所示实施例不同，图9所示实施例的梯形微结构63及弧形微结构64是同方向倾斜一角度θ1且相互平行设置；再如图10所示实施例，所述梯形微结构63及弧形微结构64是于平面上作曲线蜿蜒，配合参阅图10A、图10B及图10C，由于梯形微结构63及弧形微结构64无高度变化，因此无论横断面A-A、B-B或其任意位置的横断面，或本实施例的前视图，均可呈现如图10B所示态样，而其侧视结构则如图10C所示具无高度变化；再如图11所示实施例，其梯形微结构63呈现水平高度不同的升降曲度，其外型概呈上下起伏的波浪状，所述弧形微结构64则具有与所述梯形微结构63相同起伏的曲度；至于图12是显示可将两片光学调制组件60彼此重叠且其微结构的延伸方向具有一小于90度的夹角θ2，藉此可提升光均匀化。至于图10及图11所示具有曲度延伸轨迹的梯形微结构63及弧形微结构64，无论水平或垂直的曲度均可依实际所需而变化，亦可将图6、图9至图11等四种不同延伸轨迹的实施结构相互组合，或任选用两片彼此重叠，其实施方式多样化，在此亦不予赘述。请参阅图13所示将本发明的光学调制组件结构应用于光学显示装置的第一较佳实施例，所述光学显示装置70包括一光源71、一显示面板72、一背光装置73以及一光学调制组件74，所述光源71是位于所述显示面板72底部且可发射一入射光700，所述背光装置73是位于所述显示面板72的上，所述光学调制组件74是位于所述背光装置73的上，通过所述光学调制组件74即可同时对所述入射光700进行集中与扩散双重作用，使提升所述光学显示装置70的光效率且具有优异的显示特性。再请参阅图14所示将本发明的光学调制组件结构应用于光源模块装置的第二较佳实施例，所述光学显示装置80包括一光源81、一显示面板82、一背光装置83以及二片光学调制组件84、85，所述光源81是位于所述显示面板82底部且可发射一入射光800，所述背光装置83是位于所述显示面板82的上，所述两片光学调制组件84、85是以彼此重叠且其微结构的延伸方向具有一小于90度夹角的状态(可参考图12所示态样)设置于所述背光装置83的上，通过所述光学调制组件84、85即可同时对所述入射光800进行集中与扩散双重作用，使提升所述光学显示装置80的光效率且具有优异的显示特性。据此可知，本发明所提出的光学调制组件兼具集光与扩散复合功能，其梯形微结构可取代传统背光模块的棱镜片，提高光源使用效率以及法线方向的光能量强度，其弧形微结构则可取代传统背光模块的上扩散片，提升视角与背光模块均匀性，可避免使用扩散片造成的光能量损失，使整体背光模块的总出光能量可获得提升，再者，由于本发明利用微结构达到调制光线的目的，除可减少背光模块组件的使用量，于生产制造时也不需额外的涂布或是粗糙化制程，使成本更为降低，另必须说明的是，前述仅是以直下式光源模块装置为说明例，以本发明提供的具集光与扩散光双重功能微结构的光学调制组件，亦可适用于侧光式光源模块装置，或任何对光亮度及均匀性有高度需求的其它装置或设备。以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。权利要求1.一种光学调制组件，其特征在于，包括一第一光学面，是作为光线入射面；一第二光学面，是作为光线出射面，于所述第二光学面的表面上多个间隔且平行延伸设有至少一梯形与至少一弧形微结构，所述梯形微结构至少由三个面组成，其中至少两个面为与基材相接的斜面，至少一面为水平面。2.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于任一梯形微结构上的二斜面的斜率不同。3.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的第二光学面上分别属于不同两个梯形微结构的任二个斜面，彼此斜率不同。4.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述梯形微结构与弧状微结构的排列方式为非等比例或等比例。5.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述弧形微结构的高度随着延伸方向而不同。6.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述梯形微结构的高度随着延伸方向而不同。7.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述梯形微结构于第二光学面上的延伸轨迹为曲线。8.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹为曲线。9.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述弧形微结构的曲率为非球面曲率。10.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述弧形微结构的曲率为部分圆形。11.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述第二光学面上任两个梯形微结构的高度、间距以及其水平面的宽度不同。12.如权利要求1所述的光学调制组件，其特征在于所述第二光学面上任两个弧状微结构，彼此的曲率、宽度、高度与间距不同。13.一种光学显示装置，其特征在于，包括一显示面板；一背光装置；以及至少一光学调制组件，其是位于显示面板与背光装置之间，所述光学调制组件是包括一第一光学面，是作为光线入射面；一第二光学面，是作为光线出射面，于所述第二光学面的表面上多个间隔且平行延伸设有至少一梯形与至少一弧形微结构，所述梯形微结构至少由三个面组成，其中至少两个面为与基材相接的斜面，至少一面为水平面。14.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于其是包括两光学调制组件，所述两光学调制组件是彼此重叠且其微结构的延伸方向呈小于90度的交角。15.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的任一梯形微结构上的二斜面的斜率不同。16.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的第二光学面上分别属于不同两个梯形微结构的任二个斜面，彼此斜率不同。17.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的梯形微结构与弧状微结构的排列方式为非等比例或等比例。18.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的弧形微结构的高度随着延伸方向而不同。19.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的梯形微结构的高度随着延伸方向而不同。20.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的梯形微结构于第二光学面上的延伸轨迹为曲线。21.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的弧形微结构于第二光学面上的延伸轨迹为曲线。22.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的弧形微结构的曲率为非球面曲率。23.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的弧形微结构的曲率为部分圆形。24.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的第二光学面上任两个梯形微结构的高度、间距以及其水平面的宽度不同。25.如权利要求13所述的光学调制组件，其特征在于所述光学调制组件的第二光学面上任两个弧状微结构，彼此的曲率、宽度、高度与间距不同。专利摘要一种光学调制组件，其包括一第一光学面以及一第二光学面，所述第一光学面是作为光线入射面，所述第二光学面是作为光线出射面，于所述第二光学面的表面上设有至少一梯形微结构与至少一曲面的弧形微结构，所述梯形微结构由两个与基材相接的斜面，以及介于所述两斜面间的一水平面构成，所述梯形微结构具有集光功能，所述弧形微结构具有光扩散功能，不仅可提高光源使用效率以及法线方向的光能量强度，同时可简化架构、降低成本。文档编号G02B5/04GK1996099SQ200510137204公开日2007年7月11日申请日期2005年12月31日发明者姚柏宏,孙翊庭,潘奕凯,鲍友南申请人:财团法人工业技术研究院导出引文BiBTeX,EndNote,RefMan