具有二维结构高扩散性的扩散板的制作方法

专利名称：具有二维结构高扩散性的扩散板的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种具有二维结构高扩散性的扩散板，特别涉及的是一种 具有多个凹陷结构的具有二维结构高扩散性的扩散板。
背景技术：
现今，与液晶显示器相关的技术突飞猛进，不仅使液晶显示器的售价节节
下降，而且其显示质量也逐渐追上传统的CRT显示器。 一般来说，液晶显示器 包括背光模块(backlight module)与液晶面板(LCD panel),背光模块是用在提供显 示画面时所需的光线，而液晶面板则可通过改变其内部液晶的排列方式来控制 光线的通过与否。请参阅图1,图1为市面上的液晶显示器的各组件的示意图。 此液晶显示器1包括一背光模块11与一液晶面板12，此背光模块11包括一反 射罩lll、多个灯源112、 一扩散板113与一增亮膜114，其中灯源112是配置 在反射罩内，而扩散板113的作用则是将灯源112所发出的光线进行扩散，而 增亮膜114则是用在将扩散的光线聚集(condense)。
扩散板113的主要构成材质例如为聚甲基丙烯酸曱酯 (polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)或聚对苯二甲酸乙二酯 (Polyethylene Terephthalate)等透明物质，且在扩散板113内则散布有多个光扩散 粒子115，此光扩散粒子115的折射率与扩散板113的主要构成材质并不相同， 因此当光线通过扩散板113与光扩散粒子115的接口时，其行径方向会产生偏 折，从而达到使光线扩散的效果。
当液晶显示器是摆放在客厅以作为电视之用时，其不但要让位于显示器正 前方(例如位置A)的使用者能清楚地观看，同时还需让位于显示器侧方(例 如位置B)的使用者能看得清楚，故其光的扩散角度要够大。反之，当液晶 显示器是摆放在办公桌前以作为计算机的显示器用时，其只需让位于显示器正 前方(例如位置A)的使用者能清楚地观看，故其光的扩散角度可较小。然 而，由于光扩散粒子115在扩散板113内的散布方式是不规则地，因此无法精确地控制光线的扩散角度。
因此，如何精确地控制光线的角度，是值得本领域具有通常知识者去思量
的问题。在美国专利US7320538中，其公开了如图2所示的光学膜2，此光学 膜2包括一主体层21与一结构表面层22,此结构表面层22是通过一黏着层23 而设置在主体层21的上方。结构表面层22上设置有多个凹陷结构24,每一凹 陷结构24包括四个表面，分别为两个第一表面24a与两个第二表面24b (如图 3A所示)。接着，请同时参照图3A至图3C,图3B为沿着图3A中的BB剖面 线的剖面图，图3C为沿着图3A中的CC剖面线的剖面图。第二表面24b与假 想平面25间具有一夹角w,而第一表面24a与假想平面25间则具有一夹角卩卜
请继续参照图3B，光线Ill的行径方向与第二表面24b的法线向量相同， 故光线111可笔直地穿过第二表面24b。另外，光线112的行径方向则与第二表 面24b的法线夹一夹角512，因此光线112在穿过第二表面24b后会向外偏折。 此外，由于光线I13的行径方向与第二表面24b的法线的夹角513大于临界角Sc, 故会产生全反射(total internal reflection),而使光线113不会穿过第二表面24b。
接着，请参照图3C，相对于其所位于的截面，光线121、光线122与光线123 的行径方向与光线Iu、光线112与光线113的行径方向相同，然而由于第一表面 24a的法线向量与第一表面24b并不相同，光线121、光线122与光线123在穿过第 一表面24a后，其行径方向也将不同在光线Iu、光线112与光线113。
比较图3B与图3C之后，本领域具有通常知识者应可很清楚地明白，通过 调整夹角w与夹角Pi的大小，可调整穿过凹陷结构24的光线的扩散角度。
然而，上述的光学膜2仍有一大缺陷存在，请参照图4，光线131、光线132 与光线133与第一表面24a的法线向量间具有相同的夹角S2,故彼此互相平行， 在穿过第一表面24a后，其行径方向也是互相平行，因此无法达到较佳的扩散 效果。如此一来，使用者可能会感到液晶显示器的画面的亮度不够均匀，而降 低购买的欲望。此外，请参照图2，凹陷结构24及其它相邻的凹陷结构24的相 邻接处244是呈锐利的尖角，因此当图1所示的增亮膜114或其它种类的光学 膜放置其上时，容易产生刮伤。

发明内容
本发明的目的是提供一种具有二维结构高扩散性的扩散板，此具有二维结 构高扩散性的扩散板除了可控制光线的扩散角度外，还可达到充份混合光线的效果。
根据上述目的及其它目的，本发明提供一种具有二维结构高扩散性的扩散 板，此具有二维结构高扩散性的扩散板包括一结构表面层，所述的结构表面层 的表面上设置有多个凹陷结构。其中，每一凹陷结构具有至少两个彼此相对的 第 一侧边与至少两个彼此相对的第二侧边，其中每一 凹陷结构包括至少两个第 一曲面与至少两个第二曲面。第一曲面是从上述的第一侧边往下延伸，而第二 曲面则是/人上述的第二侧边往下延伸。而且，每一凹陷结构与至少一其它的凹 陷结构彼此相邻接，且凹陷结构及其它的凹陷结构的相邻接处呈弧状。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，第一侧边与第二侧边彼此之 间形成一梯形、 一长方形或一正方形其中之一。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，第一曲面与第二曲面相交在 一交叉点。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，每一凹陷结构还包括一底面， 所述的底面与第一曲面及上述的第二曲面相接触。而且，所述的底面呈平面状 或弧面状。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，还包括一主体层，所述的主 体层位于结构表面层的下方。主体层内部分布有多个光扩散粒子，这些光扩散 粒子的折射率与主体层的折射率不相同。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，还包括一基底层，此基底层 位于主体层的下方，且基底层含有紫外光吸收剂。
在上述的具有二维结构高扩散性的扩散板中，两个第一曲面彼此间呈对称, 且两个第二曲面彼此间也呈对称。
根据上述目的及其它目的，本发明再提供一种具有二维结构高扩散性的扩 散板，此具有二维结构高扩散性的扩散板包括一结构表面层，所述的结构表面 层具有一结构表面，所述的结构表面上设置有多个凹陷结构。其中，每一凹陷 结构具有至少两个彼此相对的第 一侧边与至少两个彼此相对的第二侧边，其中 每一凹陷结构包括一个第一曲面与两个第二曲面，上述两个第二曲面分别是从 两个第 一侧边往下延伸，而上述的第 一 曲面的二侧则分别与上述两个第二侧边 相连4妻。而且，每一凹陷结构与至少一其它的凹陷结构^皮此相邻4I:,且凹陷结 构及其它的凹陷结构的相邻接处呈弧状。而且，上述的两个第二曲面彼此间呈 对称。在本发明的凹陷结构中，由于第一曲面与第二曲面为曲面，各点的切线的 斜率不尽相同，因此彼此互相平行的光线在穿过第一表面后，其行径方向便不 会再保持平行。也因为本发明的具有二维结构高扩散性的扩散板具有上述的凹 陷结构，故可达到充份混合光线的效果。


图1为市面上的液晶显示器的各组件的示意图2为公开在美国专利US7320538中的光学膜；
图3A为图2中的凹陷结构的上视图3B为沿着图3A中的BB剖面线的剖面图3C为沿着图3A中的CC剖面线的剖面图4为光线穿过凹陷结构的第一表面后的行径方向图5为本发明的第一实施例的具有二维结构高扩散性的扩散板的剖视图6为结构表面层的部份立体图7A为第一实施例的凹陷结构的上视图7B为沿着图7A中的BB剖面线的剖面图7C为沿着图7A中的CC剖面线的剖面图8为进行光学仿真时，各组件的配置图9A与图9B为光学仿真的结果图10为两相邻的凹陷结构的剖面图11A 图11C为第一实施例的凹陷结构的其它种型态；
图12A为第 一 实施例的再一种型态的凹陷结构的上视图12B为沿着图12A中的BB剖面线的剖面图12C为沿着图12A中的CC剖面线的剖面图13为本发明的第二实施例的具有二维结构高扩散性的扩散板的前视图； 图14为结构表面层的上视图15A为本发明的第二实施例的凹陷结构的上视图15B为沿着图15A中的BB剖面线的剖面图15C为沿着图15A中的CC剖面线的剖面图16为第二实施例的两相邻凹陷结构的剖面图17A 图17C为第二实施例的凹陷结构的其它种型态。附图标记说明l-液晶显示器；ll-背光模块；lll-反射罩；112-灯源；113-扩散板；114-增亮膜；115-光扩散粒子；12-液晶面板；2-光学膜；21-主体层； 22-结构表面层；23-黏着层；24-凹陷结构；244-相邻接处；24a-第一表面；24b-第二表面；25-假想平面；A、 B-位置；a,、 (3!、 S12、 S13、 Sc、 52-夹角；1 、 112、 Il3、 121、 122、23、工31、 I32、 133-光线；3、 4-具有二维结构高扩散性的扩散板；31、 41-结构表面层；32、 42-主体层；325、 425-光扩散粒子；33、 43-基底层；34、 44-凹陷结构；34a、 34a，、 44a-第一曲面;34b、 34b，、 44b-第二曲面;341、 341，、 341"、 341"，、 441、 441，、 441"、 441"，-第一侧边；342、 342，、 342"、 342"'、 442、 442，、 442"、 442，"-第二侧边；343-交叉点；343，-底面;344、 444-相邻接 处；a2、 p2、 e-夹角；I41、 I42、 I43、 I51、 I52、 153-光线；5-屏幕；6-光源。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 请参阅图5所示，其为本发明的第一实施例的具有二维结构高扩散性的扩 散板的前视图，此具有二维结构高扩散性的扩散板3包括一结构表面层31、 一 主体层32与一基底层33。主体层32是设置在结构表面层31下方，此主体层 32的内部分布有多个光扩散粒子325，这些光扩散粒子325的折射率与主体层 32的折射率不相同，因此当光线通过主体层32与光扩散粒子325的接口时，其 行径方向会产生偏折，从而达到使光线扩散的效果。此外，主体层32的下方还 设置有一基底层33,此基底层33含有紫外光吸收剂，因此基底层33具有吸收 紫外光的功能，能减緩具有二维结构高扩散性的扩散板3的老化。此外，也可 视情况在结构表面层31内添加少许的紫外光吸收剂。
接着，请同时参照图6、图7A、图7B与图7C,其中，图6为结构表面层 的部份立体图，图7A为第一实施例的凹陷结构的上视图，图7B为沿着图7A 中的BB剖面线的剖面图，图7C为沿着图7A中的CC剖面线的剖面图。此结 构表面层31的表面上设置有多个凹陷结构34,其中每一凹陷结构34具有两个 彼此相对的第一侧边341与两个彼此相对的第二侧边342。其中，每一凹陷结构 34包括两个第一曲面34a与两个第二曲面34b,第一曲面34a是从上述的第一侧 边341往下延伸，而上述的第二曲面34b则是从上述的第二侧边342往下延伸。 在本实施例中，上述的两个第一曲面34a^皮此间呈对称，且上述的第二曲面34b ^:此间呈对称。此外，第一曲面34a与第二曲面34b都相交在一交叉点343。此外，第二曲面34b与假想平面35间具有一夹角a2,而第一曲面34a与假想平面 35间则具有一夹角卩2，此假想平面35是由第一侧边341与第二侧边342所围绕 而成。
请继续参照图7C,由于第一曲面34a上各点的切线的斜率会随着高度而变 化，因此彼此互相平行的光线141、光线142与光线143在穿过第一表面34a后， 其行径方向便不会再保持平行。此外，当光线穿过第二曲面34b时也会产生类 似的效果。也因此，相较在图2的凹陷结构24，本实施例的凹陷结构34较能让 光线充分混合。
此外，具有二维结构高扩散性的扩散板3的设计者除了可通过改变夹角a2 与夹角P2的大小以调整穿过凹陷结构34的光线的扩散角度外。或者，具有二维 结构高扩散性的扩散板3的设计者也可通过改变第一曲面34a与第二曲面34b 上的各点的斜率，来调整穿过凹陷结构34的光线的扩散角度。
接着，本发明的发明人将上述的凹陷结构34进行光学仿真。请参照图8， 图8为进行光学仿真时，各组件的配置图。其中，凹陷结构34是放置在一光源 6与一屏幕5之间，由光源6所发出的光线在经过凹陷结构34后会投影在屏幕 5上，其投影的结果如图9A所示。在此光学仿真中，光源6为一LED灯，其所
发出的光线的光强度与垂直方向的夹角e呈下述的关系
I=A*cos0,其中I代表光强度，而A则为一常数。
接着，本案的发明人将凹陷结构34置换成图3A所示的凹陷结构24，并再 次进行模拟，其投影的结果如图9B所示。在图9A与图9B中，颜色愈深代表 辉度(brightness)愈强，其中图9A的均匀度约为78%，而图9B的均匀度约为 69.5%,在此均匀度是指(最大辉度-最小辉度)/最大辉度。因此从图9A与 图9B，本领域具有通常知识者应可很明显地发现到本实施例的凹陷结构34具 有较佳的光学扩散效果。
综上所述，本领域具有通常知识者应可清楚地明了若将图l中的扩散板 113置换成本实施例的具有二维结构高扩散性的扩散板3，则液晶显示器l会呈 现出较均匀的亮度分布。
再来，请参照图3A 图3C与图IO所示，其中，图IO为两相邻的凹陷结构 的剖面图。由图3A 图3C与图IO可知，每一凹陷结构34与至少一其它的凹陷 结构34 ^皮此相邻接，且凹陷结构34及其它的凹陷结构34的相邻接处344呈弧 状，故不会有锐利的尖角产生。此外，在图10中，只绘示出两相邻的凹陷结构34的第一曲面34a的相邻，接处344,然而对于两相邻的凹陷结构34的第二曲面 34b (如图7A所示)的相邻接处，其也是呈弧状。如此设计的原因在于当图 1所示的增亮膜114或其它种类的光学膜放置在具有二维结构高扩散性的扩散板 3时，其较不容易被刮伤。此外，上述的具有二维结构高扩散性的扩散板3例如 是在模具中进行成型，而相邻接处344设计成弧状也能使具有二维结构高扩散 性的扩散板3在制作完成后较易从模具中脱模。
此外，需注意的是，在上述的凹陷结构34中，第一侧边341与第二侧边342 彼此之间形成一长方形。然而，本领域具有通常知识者也可依情况而设计成其 它形状。例如，在图11A中，第 一侧边341，与第二侧边342，彼此之间形成一梯 形。另外，在图11B中，第一侧边341，，与第二侧边342，，;波此之间形成一正方 形。此外，在图11C中，第一侧边341，，，与第二侧边342"，彼此之间形成一菱形。
而且，在第一实施例中，第一曲面34a与第二曲面34b都相交在一交叉点 343。然而，如图12A 图12C所示，本领域具有通常知识者也可4吏第一曲面34a， 与第二曲面34b，都相交在一底面343，。在图12B中，底面343，呈平面状，但本 领域具有通常知识者也可将底面343，设计成弧面状。
请参阅图13所示，其为本发明的第二实施例的具有二维结构高扩散性的扩 散板的前视图，此具有二维结构高扩散性的扩散板4包括一结构表面层41、 一 主体层42与一基底层43。主体层42是设置在结构表面层41下方，此主体层 42的内部分布有多个光扩散粒子425,这些光扩散粒子425的折射率与主体层 42的折射率不相同，因此当光线通过主体层42与光扩散粒子425的接口时，其 行径方向会产生偏折，从而达到使光线扩散的效果。此外，主体层42的下方还 设置有一基底层43,此基底层43含有紫外光吸收剂，因此基底层43具有吸收 紫外光的功能，能减缓具有二维结构高扩散性的扩散板4的老化。此外，也可 视情况在结构表面层41内添加少许的紫外光吸收剂。
请参照图14、图15A 图15C,图14为结构表面层的上视图，图15A为本 发明的第二实施例的凹陷结构的上视图，图15B为沿着图15A中的BB剖面线 的剖面图，图15C为沿着图15A中的CC剖面线的剖面图。在凹陷结构44中， 具有至少两个彼此相对的第一侧边441与至少两个4皮此相对的第二侧边442。而 且，凹陷结构44还包括一第一曲面44a与两个第二曲面44b，上述的两个第二 曲面44b分别是从上述两个第一侧边441往下延伸，而上述的第一曲面44a的 二侧则分别与上述两个第二侧边442相连4矣。而且，在本实施例中，上述的两个第二曲面44b彼此间呈对称。
请继续参照图15C所示，由于第一曲面44a上各点的曲率会随着高度而变 化，因此彼此互相平行的光线151、光线152与光线153在穿过第一表面44a后， 其行径方向便不会再保持平行。也因此，相较在图2的凹陷结构24,本实施例 的凹陷结构44较能让光线充分混合。
再来，请参照图16所示，其为第二实施例的两相邻凹陷结构的剖面图。由 图16可知，每一凹陷结构44与至少一其它的凹陷结构44彼此相邻接，且凹陷 结构44及其它的凹陷结构44的相邻接处444呈弧状。此外，在图16中，相邻 接处444为两相邻的凹陷结构44的第一曲面44a的邻接处，然对于两相邻的凹 陷结构44的第二曲面44b (如图15A所示)的邻接处，其也是呈弧状。如此设 计的原因已在第一实施例中做过介绍，在此便不再赘述。
此外，需注意的是，在上述的凹陷结构44中，第一侧边441与第二侧边442 彼此之间形成一长方形。然而，本领域具有通常知识者也可依情况而设计成其 它形状。例如，在图17A中，第一侧边441，与第二侧边442，彼此之间形成一梯 形。另外，在图17B中，第一侧边441，，与第二侧边442，，彼此之间形成一正方 形。此外，在图17C中，第一侧边441"，与第二側边442，"彼此之间形成一菱形。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非 限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可 对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于其包括一结构表面层，所述的结构表面层的表面上设置有多个凹陷结构，其中每一凹陷结构具有至少两个彼此相对的第一侧边与至少两个彼此相对的第二侧边；其中，每一凹陷结构包括至少两个第一曲面与至少两个第二曲面，所述的这些第一曲面从上述的第一侧边往下延伸，而上述的第二曲面则从上述的第二侧边往下延伸；而且，每一凹陷结构与至少一其它的凹陷结构彼此相邻接，且凹陷结构及其它的凹陷结构的相邻接处呈弧状。
2. 根据权利要求1所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于所 述的这些第一侧边与所述的这些第二侧边彼此之间形成一梯形、 一长方形、一 菱形或一正方形其中之一。
3. 根据权利要求1所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于上 述的第一曲面与上述的第二曲面相交有一交叉点。
4. 根据权利要求1所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于每 一凹陷结构还包括一底面，所述的底面分别与上述的第 一曲面及上述的第二曲 面相"l矣触。
5. 根据权利要求4所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于所 述的底面呈平面状或弧面状。
6. 根据权利要求1所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于还 包括一主体层，其位于所述的结构表面层的下方，所述的主体层内部分布有复 数个光扩散粒子，所述的这些光扩散粒子的折射率与所述的主体层的折射率不 相同。
7. 根据权利要求1所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于上 述的两个第 一曲面彼此间呈对称，且上述的两个第二曲面彼此间呈对称。
8. —种具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于其包括一结构表面层， 所述的结构表面层具有一结构表面，所述的结构表面上设置有多个凹陷结构， 其中每一 凹陷结构具有至少两个彼此相对的第 一侧边与至少两个4皮此相对的第 二侧边；其中，每一凹陷结构包括一个第一曲面与两个第二曲面，上述两个第 二曲面分别从上述两个第 一侧边往下延伸，而上述的第 一 曲面的两侧则分别与 上述两个第二侧边相连接；而且，每一凹陷结构与至少一其它的凹陷结构彼此相邻接，且凹陷结构及其它的凹陷结构相邻接处呈弧状。
9. 根据权利要求8所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于所 述的这些第一侧边与所述的这些第二侧边彼此之间形成一梯形、 一长方形、一 菱形或一正方形其中之一。
10. 根据权利要求9所述的具有二维结构高扩散性的扩散板，其特征在于 上述的两个第二曲面^皮此间呈对称。
全文摘要
本发明为一种具有二维结构高扩散性的扩散板，此具有二维结构高扩散性的扩散板包括一结构表面层，所述的结构表面层的表面上设置有多个凹陷结构。其中，每一凹陷结构具有至少两个彼此相对的第一侧边与至少两个彼此相对的第二侧边，其中每一凹陷结构包括至少两个第一曲面与至少两个第二曲面。第一曲面是从上述的第一侧边往下延伸，而第二曲面则是从上述的第二侧边往下延伸。而且，每一凹陷结构与至少一其它的凹陷结构彼此相邻接，且凹陷结构及其它的凹陷结构的相邻接处呈弧状。
文档编号G02B5/02GK101625427SQ200810130570
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者王君伟, 郑文峰, 黄致维 申请人:颖台科技股份有限公司