專利名稱：：復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是涉及一種復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，特別是有關(guān)于一種結(jié)合多個(gè)光學(xué)組件而使光線直接從導(dǎo)光膜片表面導(dǎo)入膜片內(nèi)部，使光線沿著內(nèi)部傳遞的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊。
背景技術(shù)：
：一般中小尺寸的背光源，包括手機(jī)、PDA、數(shù)字相機(jī)等，均采用側(cè)光導(dǎo)光式的背光模塊為主，由于小尺寸追求輕薄短小甚至是可撓曲化，薄型化是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的趨勢，背光源組也是不斷的縮減其厚度，超薄的導(dǎo)光膜為目前各國技術(shù)發(fā)展的主要著眼點(diǎn)，市面上充斥許多低效率或無效的導(dǎo)光膜產(chǎn)品，僅提供光擴(kuò)散、反射或部分光耦合的效果，無法有效將光源導(dǎo)入膜片中，另外受限于產(chǎn)品價(jià)值，如何以簡易的方法，制造出膜片厚度〈300um的超薄導(dǎo)光膜片，首先要解決的是光如何有效的導(dǎo)入到薄的膜片中，傳統(tǒng)導(dǎo)光厚板由于有較大面積截面，可以利用側(cè)光引入的方式，光源與膜片方向平行，光線經(jīng)過界面自然會(huì)耦合進(jìn)入膜片，在膜片中傳遞，另外光源上，CCFL冷陰極管發(fā)出光束的光型較為發(fā)散，LED光束光型較為集中在0度角，所以LED所使用的導(dǎo)光板可以較薄，不過當(dāng)光束大小超過膜片厚度時(shí)，就無法直接將LED耦光入膜片，只能使用強(qiáng)迫耦光與聚焦等較為復(fù)雜高成本的手段處理，很難實(shí)現(xiàn)物美價(jià)廉的超薄型導(dǎo)光膜片。先前由本發(fā)明的發(fā)明人所提出的專利申請(qǐng)案96137232『導(dǎo)光膜片』是利用膜片表面的微結(jié)構(gòu)，直接將光線由表面引入透明膜片中，使得薄膜可以直接導(dǎo)光，而不需復(fù)雜的處理手段，不過由于光源直接穿透膜片表面，有部份的光穿透或散射損失
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，通過一折射件先使光線偏折，然后再導(dǎo)入膜片，如此可以使光線入射膜片的角度增大，而增加進(jìn)入膜片的光量。本發(fā)明的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的一較佳實(shí)施例包括一導(dǎo)光膜片、一光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)以及一折射件。光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微凹透鏡沿一第一方向以及一第二方向排列成一二維數(shù)組，這些微凹透鏡的鏡面以及這些微凹透鏡彼此的連接處的曲率皆不為0，折射件包括至少一折射結(jié)構(gòu)。所述折射件是設(shè)置于所述導(dǎo)光膜片的上方。來自一光源的光線通過折射件后，并再通過光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)進(jìn)入導(dǎo)光膜片，在導(dǎo)光膜片的內(nèi)部產(chǎn)生全反射而進(jìn)行傳遞。在上述較佳實(shí)施例中，折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)微凹透鏡，來自光源的光線通過所述微凹透鏡而折射之后，再進(jìn)入導(dǎo)光膜片。折射結(jié)構(gòu)的該微凹透鏡是面向光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的該微凹透鏡設(shè)置。在上述較佳實(shí)施例中，折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)微凸透鏡，來自光源的光線通過該微凸透鏡而折射之后，再進(jìn)入導(dǎo)光膜片。在上述較佳實(shí)施例中，折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)棱鏡，來自光源的光線通過該棱鏡的折射之后，再進(jìn)入導(dǎo)光膜片。本發(fā)明利用高曲率的橢圓凹面透鏡、凸面透鏡與棱形透鏡等多層多次折射原理，以多次折射的方式，將光線偏折調(diào)整成適當(dāng)?shù)慕嵌?，進(jìn)入導(dǎo)光膜片表面的微結(jié)構(gòu)當(dāng)中，以直下式模片堆棧的概念，來應(yīng)用在側(cè)光式的導(dǎo)光膜片當(dāng)中，可以有效將光源導(dǎo)入"OOum厚度的透明膜片當(dāng)中，而不需要對(duì)位與復(fù)雜的裝置設(shè)計(jì)。為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下圖1、2是光線通過微凹透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的示意圖。圖4為本發(fā)明的光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖。圖6為折射結(jié)構(gòu)為微凸透鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖7為折射結(jié)構(gòu)為微凹透鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖8為將圖7的所述微凹透鏡反轉(zhuǎn)朝向光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)設(shè)置的光路圖。圖9為折射結(jié)構(gòu)為棱鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖IO為光源斜射出光線的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的示意圖。其中，主要組件符號(hào)說明-1、2、4光束5光源10導(dǎo)光膜片12第一面14第二面30光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)32微凹透鏡40、40'折射件41、41'折射結(jié)構(gòu)42微凸透鏡42'棱鏡100導(dǎo)光膜模塊ei，e2平行i、2光入射角0rl，0r2光束l、2平行光折射角al，a2光束1、2過圓心的視角evl，0v2光束1、2折射后的視角卩l(xiāng)、P2光束1、2實(shí)際入射角(xl、(x2入射點(diǎn)與中心點(diǎn)聯(lián)機(jī)所形成的夾角a/2微凹透鏡孔徑b微凹透鏡深度co偏折角度A、B、C光線具體實(shí)施例方式本發(fā)明的復(fù)合式導(dǎo)光膜模塊主要是在一導(dǎo)光膜片的上方設(shè)置一折射件，光線經(jīng)過該折射件之后，產(chǎn)生較大的入射角度，使光線進(jìn)入射導(dǎo)光膜片后在導(dǎo)光膜片中做全反射，而光線的入射角度越大，會(huì)使光線在導(dǎo)光膜片中全反射傳遞的光量增加，減少光線因穿透與散射的損失，以下是相關(guān)的分析。圖1、2是光線通過微凹透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1為光線通過半球面微凹透鏡的情況。1，2:光束a/2:微凹透鏡孔徑b:微凹透鏡深度nl:空氣折射率n2:微凹透鏡折射率ei，02:光束1，2平行光入射角0rl，6r2:光束1，2平行光折射角al，a2:光束1，2過圓心的視角0vl，0v2:光束1，2折射后的視角平行光源l，2進(jìn)入微凹透鏡，由于是半球形a/2-b，入射光切面法線方向?yàn)榻裹c(diǎn)，以垂直圓心方向?yàn)?度角，恰為法線的視角，分別為al與(x2，兩道光束位置分別為入射角為01與02，折射角為0rl與0r2，光線經(jīng)折射后相對(duì)于視角的角度為evl與ev2，依據(jù)Snell'slaw產(chǎn)生關(guān)系式如下nlxsin01=n2xsin0rl且al=010vl=al—0rl在一實(shí)施例中，光線由空氣進(jìn)入聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)制成的半球面微凹透鏡，此時(shí)，nl=l，n2=1.59，因此當(dāng)91為36.8°時(shí)，erl為22.1°0vl=36.8°—22.1Q=14.7°而臨界角9c的計(jì)算公式為ec=arcsin(n2/nl)經(jīng)計(jì)算后0c=38.97°，因此9vl<ec，光線折射后并不會(huì)全反射傳遞。同理，當(dāng)02為52.9。時(shí)，0r2=3O.l°，0v2=22.8°0v2<eC，光線折射后仍不會(huì)全反射傳遞。理論上入射角度要超越77。后才會(huì)產(chǎn)生足以全內(nèi)反射的光線角度，不過在此角度光線折射進(jìn)入材料的量非常少，所以半球面凹透鏡能導(dǎo)入的光線進(jìn)入材料全反射的效率很差。圖2表示為光線通過非球面(橢圓面、拋物面或雙曲面)的微凹透鏡的情況。卩l(xiāng)、(32:光束1、2實(shí)際入射角在相同的參數(shù)下，非球面橢圓凹透鏡定義深度為b，口徑為a/2，偏心量定義為e=(l-(a/2)2/b2)l/2當(dāng)a:b=l:l所產(chǎn)生橢圓圖形e=0.86由于是非球面的橢圓凹透鏡，因此pi〉ei-ai，，入射點(diǎn)與中心點(diǎn)聯(lián)機(jī)所形成的夾角為al與a2。在一實(shí)施例中，光線由空氣進(jìn)入聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)制成的非球面橢圓微凹透鏡，此時(shí)，nl=l，n2=1.59，同樣兩道平行光束入射角為卩1=56.3°與卩2=72.4°，依照Snell，slaw:lxsinpl=1.59xsin9rl0vl=f31-erl為24.7。，ev2=p2-0r2為35.5。，非常接近0c=38.97。的臨界角，進(jìn)一步逆向推算如果9v3為38.97°時(shí)，(3c約為77。，由此可知平行光線在橢圓凹透鏡結(jié)構(gòu)較易達(dá)到進(jìn)入材料形成全反射所需的角度，a/b值越大、偏心量越大效率越高。當(dāng)入射光線非垂直于導(dǎo)光膜時(shí)，如光線4相對(duì)于導(dǎo)光膜的入射面產(chǎn)生一偏折角度co=12°，(34則為原先平行光束入射角的(32=72.4°減為60.4。，經(jīng)過折射計(jì)算，0r4=33.1°，9v4=卩4-0r4二39.3°就可超越全反射角。如此，由以上的分析可知，光線入射導(dǎo)光膜時(shí)，若光線相對(duì)于導(dǎo)光膜的入射面產(chǎn)生較大的偏折角度，會(huì)有較多的光線滿足在界面的入射角大于全反射臨界角度而進(jìn)入導(dǎo)光膜。8因此，本發(fā)明的復(fù)合式導(dǎo)光膜片是在原有的導(dǎo)光膜片上再設(shè)置一折射件，使來自光源的光線經(jīng)由折射件上的結(jié)構(gòu)的偏折，以一傾斜角度入射于導(dǎo)光膜片，如此可以增加在導(dǎo)光膜片中以全反射的形式傳遞的光量。以下說明本發(fā)明的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的構(gòu)造。圖3為本發(fā)明的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的示意圖。復(fù)合導(dǎo)光膜模塊100包括一導(dǎo)光膜片10以及一折射件40。導(dǎo)光膜片IO包括一第一面12以及一第二面14。一光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)30形成于第一面12上。來自光源5的光線A通過折射件40的偏折后，再通過光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)30而產(chǎn)生光的擴(kuò)散，擴(kuò)散后的光線B到達(dá)第二面14時(shí)使光線產(chǎn)生反射，由第二面14反射的光線C到達(dá)第一面12與空氣的交界面時(shí)，大部分的光線入射角大于全反射的臨界角0c而產(chǎn)生全反射，然后經(jīng)由不斷地全反射而在導(dǎo)光膜片10的內(nèi)部傳遞。如此光線可以從導(dǎo)光膜片100的正面導(dǎo)入，而導(dǎo)入的光線同樣可以導(dǎo)光膜片100為介質(zhì)而傳遞，其傳遞方向與光線入射方向大體上為垂直。折射件40在本實(shí)施例中為一折射片，在折射片的表面具有至少一折射結(jié)構(gòu)41，由多個(gè)微凸透鏡42所構(gòu)成，光線A通過微凸透鏡42后行進(jìn)方向產(chǎn)生偏折，因而在進(jìn)入光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)30之前，光線的行進(jìn)方向會(huì)與第一面12成一傾斜的角度，使進(jìn)入導(dǎo)光膜片IO后能產(chǎn)生全反射傳遞的光量增加。光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)30在本實(shí)施例中為多個(gè)微凹透鏡32沿一第一方向Ll以及一第二方向L2排列成二維的數(shù)組，如圖4所示，此構(gòu)造可以用激光拖拉法制成，使每個(gè)微凹透鏡32的鏡面上以及兩微凹透鏡32彼此相接處的曲率均不為零，第一方向Ll與第二方向L2是大體上垂直，每一微凹透鏡的寬度與深度的比值是大于2，微凹透鏡的深度是小于該導(dǎo)光膜片的厚度。圖5為本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖。在本實(shí)施例中折射件40'包括至少一折射結(jié)構(gòu)41，，在折射結(jié)構(gòu)41，上形成多個(gè)棱鏡42',光線A通過棱鏡42'也可以產(chǎn)生光的偏折。除了上述二實(shí)施例之外，折射結(jié)構(gòu)上也可形成多個(gè)凹透鏡，或在折射結(jié)構(gòu)中分布顆粒狀的物體，以便使通過折射件的光線改變行進(jìn)方向。另外，在上述實(shí)施例中的折射件僅包括一折射結(jié)構(gòu)，但是也可以使用多層折射結(jié)構(gòu)或是多折射件重迭，使光線入射導(dǎo)光膜片10的角度更大。在本實(shí)施例中，折射件是設(shè)置于該導(dǎo)光膜片的上方，要說明的是，折射件具有的折射結(jié)構(gòu)是可面向于光源或是面向于導(dǎo)光膜片上的光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)設(shè)置。圖6為折射結(jié)構(gòu)為微凸透鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖7為折射結(jié)構(gòu)為微凹透鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖8為將圖7的微凹透鏡反轉(zhuǎn)朝向光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)設(shè)置的光路圖。圖9為折射結(jié)構(gòu)為棱鏡面向光源設(shè)置的光路圖。圖10為光源傾斜射出光線的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊的示意圖，相對(duì)于圖2的光源垂直射出光線，將光源傾斜以得到較大的入射角度，傾斜光源散發(fā)的傾斜光線經(jīng)由折射件折射后，透過光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)而進(jìn)入導(dǎo)光膜片中，進(jìn)行光的全反射傳遞。表1為使用650nm紅光激光做為光源，在具有光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光膜片上再加上一層光折射件，以亮度作為依據(jù)，請(qǐng)看倒數(shù)第二欄，導(dǎo)光膜功率增加倍率，以無光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的膜片為對(duì)象所量到的亮度值為1(當(dāng)作基準(zhǔn))，在具有光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的膜片上所量到的亮度值為6.6，另外在最后一欄「模塊功率增加倍率」則是指增加折射件之后所量到的亮度的對(duì)比關(guān)系，以未設(shè)置折射件的膜片所量到的亮度值為1，其余則是有加光折射件的膜片所量到的亮度值較佳可達(dá)沒有加光折射件的約1.8倍，可以明顯地看出，有加光折射件的膜片具有較大的亮度?？稍谠搶?dǎo)光膜片第一面或該第二面上設(shè)置一出光結(jié)構(gòu)，在該導(dǎo)光膜片內(nèi)傳遞的光線經(jīng)由該出光結(jié)構(gòu)而折射至該導(dǎo)光膜片的外部。出光結(jié)構(gòu)可為微鏡片、逆棱鏡、網(wǎng)點(diǎn)與孔洞結(jié)構(gòu)或使表面變得粗糙而可以使光線穿透出的結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，包括一導(dǎo)光膜片；一光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)微凹透鏡沿一第一方向以及一第二方向排列成一二維數(shù)組，這些微凹透鏡的鏡面以及這些微凹透鏡彼此的連接處的曲率都不為0；以及一折射件，包括至少一折射結(jié)構(gòu)；其中來自一光源的光線通過所述折射件后，并再通過所述光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)后而進(jìn)入所述導(dǎo)光膜片，在所述導(dǎo)光膜片的內(nèi)部產(chǎn)生全反射而進(jìn)行傳遞。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射件是設(shè)置于所述導(dǎo)光膜片的上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)微凹透鏡，來自所述光源的光線通過所述微凹透鏡而折射之后，再進(jìn)入所述導(dǎo)光膜片。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射結(jié)構(gòu)是面向所述光源或面向所述光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)微凸透鏡，來自所述光源的光線通過所述微凸透鏡而折射之后，再進(jìn)入所述導(dǎo)光膜片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)棱鏡，來自所述光源的光線通過所述棱鏡而折射之后，再進(jìn)入所述導(dǎo)光膜片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述導(dǎo)光膜片具有一第一面以及一第二面，所述光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)是形成于所述第一面上，光線入射透過所述光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)而進(jìn)入所述導(dǎo)光膜片，并在所述導(dǎo)光膜片的內(nèi)部產(chǎn)生全反射而進(jìn)行傳遞。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中從所述光源發(fā)出的光線的行進(jìn)方向與所述第一面互為垂直或傾斜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述第一方向與所述第二方向是大體上垂直。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中每一微凹透鏡的寬度與深度的比值是大于2。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述微凹透鏡的深度是小于所述導(dǎo)光膜片的厚度。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其更包括一出光結(jié)構(gòu)，設(shè)于所述第一面或所述第二面，在所述導(dǎo)光膜片內(nèi)傳遞的光線經(jīng)由所述出光結(jié)構(gòu)而折射至所述導(dǎo)光膜片的外部。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中光線入射于所述導(dǎo)光膜片的方向與所述光線在所述導(dǎo)光膜片中傳遞的方向是大體上垂直。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射件可為多層折射結(jié)構(gòu)。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，其中所述折射件可為多折射件重迭。全文摘要一種復(fù)合導(dǎo)光膜模塊，包括一導(dǎo)光膜片、一光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)以及一光學(xué)折射件。其中光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，設(shè)置于導(dǎo)光膜片的表面，包括多個(gè)微凹透鏡沿一第一方向以及一第二方向排列成一二維數(shù)組，這些微凹透鏡的鏡面以及這些微凹透鏡彼此的連接處的曲率都不為0，光學(xué)折射件包括至少一光學(xué)折射結(jié)構(gòu)。來自一光源的光線通過光學(xué)折射件后，并再通過光擴(kuò)散結(jié)構(gòu)后而進(jìn)入導(dǎo)光膜片，在導(dǎo)光膜片的內(nèi)部產(chǎn)生全反射而進(jìn)行傳遞。文檔編號(hào)G02F1/13GK101470301SQ20071030636公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者曾宇璨,蕭柏齡,賴美君,趙志強(qiáng)申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院