专利名称：背光模组及其光学膜成型方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平面显示器的背光模组。
背景技术：
背光模组为液晶显示器的光源提供者，其主要是提供给液晶面板一均匀、高亮度的光。背光模组主要由光源、反射板、导光板、扩散片(光学膜1-2片)和增亮膜(增光片1-2)组成，扩散片与增亮膜统称为光学膜，其中光学膜与导光板是背光模组主要技术与成本所在。
光源发出的光经导光板传输并自导光板透出照射至扩散片上，位于扩散片上方的增亮膜将经过扩散片均匀扩散后的光线导正，使光线射向视线范围以提高显示亮度，设置于导光板下方的反射板将投射至此的光线反射至导光板上以增加光的利用率。
扩散片的功能是提供液晶显示器一均匀的面光源，一般传统的扩散片是在扩散膜的基材中，加入一颗颗的化学颗粒作为散射粒子，该等散射粒子分散在基材中，光线在经过扩散片时会不断在两个折射率不同的介质中穿过，光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果。或者使用全像技术，经由曝光显影等化学程序将毛玻璃的相位分布记录下来粗化扩散片基材表面，以散射导光板上的光线。
光自扩散片射出后其指向性较差，必须利用增亮膜来修正光的方向，其原理是通过光的折射与反射来达到凝聚光线、提高正面亮度的目的。增亮膜主要以多元脂或聚碳酸脂为材料，其表面结构一般为棱形柱体(也称为棱镜片)或半圆柱体。目前3M公司为全球独家供应商，并拥有多项相关专利，通常一背光模组使用两片增亮膜，彼此方向垂直，将光集中以增加显示亮度。
但是在现有技术光路架构下，由于材料本身及化学颗粒的性质，将会造成无可避免地吸光，而且对光的散射是散乱的，造成光线分布不均匀。再加上它的化学制作较费时，所需的生产成本相对也较高。
发明内容以下，将以实施例说明一种经过光学膜出光均匀、提高亮度的背光模组。以及，一种光学膜成型方法。
为实现上述实施例的内容，提供一种背光模组，其包括一导光板、一光源，其中，导光板包括一入光面、相对的出光面及底面，光源发出的光经导光板入光面进入导光板传输并自出光面透出，该导光板的出光面上设置表面具若干直径大约为2微米至50微米突起的一第一光学膜及一第二光学膜，所提供背光模组的第一光学膜、第二光学膜分别具有扩散、会聚功能。
以及提供一种光学膜成型方法，其包括提供一透明基板；溅镀沉积一薄膜于该基板上，薄膜表面生成若干微小突起。优选溅镀制程的条件为氧气压力大约为1毫托至5毫托、溅镀气体压力大约为5毫托至20毫托、沉积温度为30℃至60℃。
与现有技术相比，本实施例所提供背光模组的第一光学膜、第二光学膜采用溅镀技术，该技术可使第一光学膜、第二光学膜之厚度更加均匀，由于溅射粒子更加均匀地分布于光学膜中，入射到第一光学膜的光线经过反射、折射、散射后可均匀入射到第二光学膜上，进而可提供一均匀的面光源。传输至第二光学膜之光线经过光的折射可达到凝聚光线、提高正面亮度的目的。另外，由于第一光学膜、第二光学膜采用溅镀制程，溅镀制程工艺较成熟因此可缩短生产时间，并可降低生产成本。
下面将结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明背光模组示意图。
图2是本发明第一光学膜底面示意图。
图3是本发明第二光学膜顶部示意图。
图4是本发明背光模组另一实施例示意图。
图5是光束经过第一光学膜示意图。
图6是光束经过第二光学膜示意图。
图7是本发明背光模组的第一光学膜成型示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示，背光模组100包括一导光板110、一反射片120、一光源130、一围绕光源130的灯罩140、一第一光学膜150及一第二光学膜160。
导光板110包括接收光源130发出光的入光面116、一与入光面116相对的端面113、一用以使光出射且与入光面116相交的出光面112、一与出光面112相对的底面114，出光面112、底面114为光滑平面。导光板110的厚度由靠近光源130的入光面116向远离光源130的端面113逐渐渐小，该导光板110整体呈楔形结构。
导光板110的出光面112上亦可设置V形、U形凹槽等微结构，底面114亦可设置V形、U形、弧形凹槽或扩散点等微结构。导光板110亦可为平板结构，底面114上设有微结构。本实施例以导光板110为楔形、楔形导光板110的出光面112及底面114均为光滑平面为例进行详细描述。
灯罩140具有朝向入光面116的反射面142，灯罩140用于容纳光源130并利用反射面142将光源130发出的光反射回导光板110。此外，导光板110底面114上的反射片120，将从底面114折射出的光线再次反射进入导光板110内以提高光源130的光利用率。
光源130发出的光束L1通过入光面116进入导光板110内，光束L1依照全反射定理在导光板110内传输。当光束L1从入光面116向端面113传输过程中，出光面112与底面114之间的距离逐渐缩小，入射角θ也随之减小，而当入射角θ小于全反射临界角时，光束L1从出光面112透出，该透出的光以L2表示。
光束L2经过位于出光面112上方的第一光学膜150、第二光学膜160照射至液晶层(图未示)，由于液晶层无法自己发光，其在光束的照亮下可达到显影目的。
其中，第一光学膜150是采用溅镀成型方法沉积于第一基板154上而成。该第一基板154由透明材质制成，该材质可为PMMA、PC或者与导光板110同一材质。该第一光学膜150的折射率在1.4至2.4之间，最好为1.5至2.2，厚度大约为100纳米至300纳米，溅镀材料为TiO2、SiO2、Al2O3或其它透明氧化物。
溅镀技术可使第一光学膜150表面为一粗糙面，该粗糙面上有大小基本相同、分布均匀的第一突起152，第一光学膜150内部均匀分布着许多氧化物粒子(图未示)。该第一突起152的直径大小大约为2微米至50微米、最佳范围为2微米至10微米，高度0.2微米至5微米、最好为0.2微米至1微米，高度大约为直径的10％。
第二光学膜160溅镀于第二基板164上而成，该第二基板164是由透明材质制成，该材质可为PMMA、PC或者与导光板110同一材质。该第二光学膜160之折射率在1.4与1.7之间，最好是1.5至1.6，厚度大约为100纳米至300纳米，溅镀材料是SiO2、Al2O3或其它透明氧化物。
采用溅镀技术成型的第二光学膜160表面也形成有大小基本相同、分布均匀的第二突起162。第二突起162的直径、高度范围与第一突起152的直径、高度范围相同。
上述第一光学膜150、第二光学膜160溅镀于不同基板上而成，另外，第一光学膜150、第二光学膜160也可溅镀在同一基板上，如图4所示，第一光学膜150’溅镀于第三基板170的一面，第二光学膜160’溅镀在与第一光学模150’相对的另一面。该第三基板170由透明材料制成，如PMMA、PC或者使用与导光板110同一材质。
根据采用该背光模组100的产品类型，该第一基板154、第二基板164及第三基板170的厚度可有所不同，如笔记本电脑用显示器，该三基板的厚度大约为0.5毫米至2.4毫米、最佳范围为0.6毫米至1.2毫米；桌上型电脑用平面显示器，该三基板的厚度大约为1毫米至8毫米、最佳范围是2毫米至4毫米。
请一同参阅图5及图6所示，第一光学膜150对入射到其上的光具扩散功能，而第二光学膜160具有会聚功能。光线照射至第一光学膜150的第一突起152上时，由于空气之折射率(约为1)小于第一光学膜150的折射率，遵循斯涅耳定律(Snell′s law)，折射角θ2小于入射角θ1，折射光线相对于入射光线而言被第一光学膜150扩散。由于第一光学膜150内部均匀分布着许多氧化物粒子，该氧化物粒子的折射率与空气折射率不同，导光板110的出光面112透出的光束在穿过第一光学膜150时会不断在折射率不同的介质中穿过，便会发生折射、反射、散射现象。
经过第一光学膜150扩散的光线入射至第二光学膜160上，照射到第二突起162上的光线，经折射通过第二光学膜160进入空气，由于第二光学膜160的折射率大于空气，由斯涅耳定率可知折射角θ4大于入射角θ3，折射光线相对于入射光线会聚。
请参阅图7所示，该第一光学膜150的具体溅镀形成过程如下将第一基板154放入真空溅镀机200之基板固定部220上，然后通过出口250将真空溅镀仓210抽成氧气压力范围在1毫托(mtorr)至5毫托的真空环境，对真空溅镀仓210施加高电压，经过溅镀气体入口260往真空溅镀仓210注入压力在5毫托至20毫托范围内的溅镀气体(如氩气)，氩气在高电压的作用下辉光放电产生氩气电浆230，电浆230中的氩粒子(Ar+)因阴极电位下降而加速运动，加速运动的Ar+冲撞由TiO2、SiO2、Al2O3或其它透明氧化物作成的靶材240，加速运动的Ar+使靶材240表面的粒子溅射，溅射粒子在30℃至60℃温度内沉积于第一基板154上形成第一光学膜150。
溅镀第一光学膜150之前，首先应测量沉积速度，以便控制溅镀时间使第一光学膜150达到预定厚度范围。可使用下述方法得出沉积速度将一实验基板放入溅镀仓210中，溅射粒子沉积一定时间后(例如10秒钟)，利用显微镜或显微光波干涉仪(Stylus Thickness profiler)测量沉积膜的厚度，沉积膜厚度与沉积时间的比值即为沉积速度。
根据上述计算出的沉积速度，在溅镀第一光学膜150时控制溅镀时间，从而可使第一光学膜150的厚度达到预定厚度范围。
第二光学膜160的制作过程与第一光学膜150的制作过程相同，将第二基板164放入溅镀仓210中，此时靶材240由SiO2、Al2O3或其它透明氧化物制成，控制溅镀时间使溅射粒子沉积生成预定厚度的第二光学膜160在第二基板164的表面上。
当第一光学膜150’、第二光学膜160’溅度于同一基板(第三基板170)上时，先于第三基板170的一面溅镀第一光学膜150’或者溅镀第二光学膜160’，然后将第三基板170反转180°，在第三基板170另一面溅镀第二光学膜160’或者第一光学膜150’，控制溅镀时间使第一光学膜150’、第二光学膜160’达到预定的厚度。
权利要求
1.一种背光模组，包括一导光板、一光源，其中，导光板包括一入光面、相对的出光面及底面，光源发出的光经由导光板入光面进入导光板传输并自导光板的出光面透出，其特征在于所述导光板的出光面上设置表面具若干直径大约为2微米至50微米突起的一第一光学膜及一第二光学膜。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述突起的高度在2微米至10微米之间。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述第一光学膜的折射率大约为1.4至2.4。
4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述第二光学膜的折射率大约为1.4至1.7。
5.入权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述第一光学膜、第二光学膜采用溅镀制程成型。
6.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于所述第一光学膜、第二光学膜的厚度在100纳米至300纳米之间。
7.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于所述突起由TiO2、Al2O3或SiO2粒子组成。
8.一种光学膜成型方法，其包括提供一透明基板；溅镀沉积一薄膜于该基板上，薄膜表面形成若干微小突起。
9.如权利要求8所述的光学膜成型方法，其特征在于所述溅镀制程所采用的靶材选自Al2O3、SiO2、TiO2之一。
10.如权利要求9所述的光学膜成型方法，其特征在于所述溅镀制程的真空度压力大约为1毫托到5毫托。
11.如权利要求10所述的光学膜成型方法，其特征在于所述氩气压力大约为5毫托至20毫托。
12.如权利要求11所述的光学膜成型方法，其特征在于所述溅镀制程的沉积温度为30℃至60℃。
13.如权利要求12所述的光学膜成型方法，其特征在于所述光学膜的厚度大约为100纳米至300纳米。
14.如权利要求13所述的光学膜成型方法，其特征在于所述突起的直径大约为2微米至50微米、高度大约为2微米至10微米。
15.如权利要求8所述的光学膜成型方法，其特征在于所述基板的材质为PC或PMMA、基板厚度大约为0.5毫米至8毫米。
全文摘要
本发明涉及一种背光模组，其包括一导光板、一光源，其中，导光板包括一入光面、相对的出光面及底面，光源发出的光经导光板入光面进入导光板传输并自出光面透出，导光板的出光面上设置有表面具若干直径大约为2微米至50微米突起的一第一光学膜及一第二光学膜。该第一光学膜、第二光学膜采用溅镀制程成型。
文档编号G02B1/10GK1851536SQ20051003436
公开日2006年10月25日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者陈杰良 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司