专利名称：直下式背光模块结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具表面微结构的扩散板，特别指利用基板及微结构搭配圆弧形 反射罩的直下式背光模块。
背景技术：
一般直下式背光模块在不加光学膜片时，都无法达到辉度均匀的均匀背光要 求，且当我们眼睛直视背光模块不同位置时，将发现背光模块的辉度分布均匀性极 差，可以理解到这是因为在灯管的上方光线能直接进入眼睛，而距离灯管越远处因 为光线无法有效地扩散到灯管旁边暗带区，且光线无法有效聚光进入眼睛视网膜，而这种辉度极不均匀的背光现象在显示器通常称为MURA缺陷，所以直下式背光 模块都需要加上扩散板(DiffiiserPlate)与扩散膜片(DiffiiserFilm)来改善不均匀 光源或灯管所造成的MURA缺陷。然而，目前直下型背光模块使用到的扩散板是由透明光学高分子材质制成，且 于材质内添加扩散粒子。讲究者，是更进一步在其扩散板出光或入光表面上制造半 球面(或称为半柱状(LENTICULAR))折射结构，如此一来，均匀扩散效果虽然有 所提升，但是半球柱状的微结构透镜普遍存在透镜像差(Aberration)，所以光线 扩散角度很大，由于光线扩散的角度太大，而人的眼睛在接收光源的辉度 (Brightness)时因人眼的视角(Field of View)有限，因此使人眼最后所感受的液 晶显示器的整体辉度下降许多，这都是因为大部分背光源发出的光线无法真正进入 到人眼睛视网膜所造成的。而在灯管数目减少而灯管之间的距离越增越大时(例如32吋LCD TV背光模 块原采用16支冷阴极灯管，现已縮减为12支)，若继续使用传统只添加扩散粒子 或是半球面折射结构设计的扩散板，已经无法达成无MURA缺陷的严格要求，而 必须要靠增加背光模块的厚度来增加扩散度并降低MURA缺陷，但这是跟目前显 示器越来越轻薄的要求有所违背的，所以未来若继续采传统扩散板的设计方案，将 会遇到要求灯管数目减量或背光模块轻薄化的问题。所以未来扩散板的设计必须要 有新的光学设计考虑，就是必须能有效将背光板的光导入眼睛中，而且要能达到一 定的辉度与均匀度表现
发明内容
因此，本发明的主要目的是在基板出光及入光的至少一表面上，提供一种运用菲涅耳镜片(Fresnel Lens)设计原理及司乃耳定律(Snell's Law)所制成的微结构， 以收敛半视角及提升O度视角强度。另外，基板及微结构可收敛半视角及提升O度 视角强度，但为保证透过基板后背光模块的均匀性，需搭配特殊设计的圆弧形反射 罩，并借由反射罩将灯源发出的部分光线反射至基板，本发明可将半视角收敛在±10 度内，0度视角强度明显提升125%左右。为达上述目的以及其它目的，本发明提供一种直下式背光模块结构，包含有数个灯源，灯源与另一灯源之间具有一定的间距；反射罩，为连续并排的圆弧形，前述的灯源容置于该反射罩内；基板，设于上述的灯源上方，是以高分子透光材质制成；以及微结构，形成于前述基板的出光及入光的至少一表面上，包括若干组图案。 借由上述技术手段，本发明可以改进现有技术缺点而具有高透光率、高辉度及 光线均匀化的优点。
图1是本发明的直下式背光模块结构的第一实施例内部结构的侧视图；图2是本发明的第一实施例基板及形成于基板表面上的微结构的局部放大图；图3是本发明的直下式背光模块的第二实施例内部结构的侧视图；图4是本发明的第二实施例基板及形成于基板表面上的微结构的局部放大图；以及图5是本发明的直下式背光模块及现有技术的直下式背光模块的水平视角强度 的曲线图。附图标号说明l-灯源；2-反射罩；3-基板；31-紫外线吸收剂；32-扩散粒子； 4-微结构；41-图案；411-曲折部；5-微结构；51-图案；511-曲折部；6-微结构；61-图案；611-曲折部;R-半径;PL-间距;P-宽度;Pl-宽度;P2-宽度;0-角度;01-角 度；02-角度；H-对应深度；Hl-对应深度；H2-对应深度；Zl-第一距离；Z2-第二距 离；A-A曲线；B-B曲线。具体具体方式有关于本发明所采用的技术、手段及其达成功效，兹举数较佳实施例并配合附 图详细说明如后，可由之深入而具体的了解。请配合参阅图1及图2所示，本发明的第一实施例的直下式背光模块结构，包含有数个灯源1，该灯源1可为冷阴极荧光灯管(CCFL)或为LED发光二极管其 中之一，且灯源1与另一灯源1之间具有一定的间距PL。反射罩2，为连续并排的圆弧形，其半径R定义在前述之间距PL的0.5至0.75 倍;而前述的灯源1容置于反射罩2内，该反射罩2材质选自聚甲基丙烯酸甲酯(Poly (Methyl methacrylate)， PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、甲基丙烯酸甲 酯聚苯乙烯((Methyl methacrylate) Styrene， MS)、聚苯乙烯(PolySty認，PS)、 铝(Al )、银(Ag )、镍(Ni )、铜(Cu )及锡(Su )中的至少一种材质； 反射罩2用以反射前述的灯源1所发出的部分光线，并借由反射罩2可使光线更为 集中。基板3，设于上述的灯源l上方，以高分子透光材质制成，该高分子透光材质 选自聚甲基丙烯酸甲酯(Poly (Methyl methacrylate) ， PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯((Methyl methacrylate) Styrene， MS)及聚苯乙烯(Polystyrene, PS)中的至少一种材料；另基板3内部掺杂有紫外 线吸收剂31，以阻绝紫外线直接照射，避免扩散板产生黄化、裂解等现象发生，所 述紫外线吸收剂为本领域常用的一般紫外线吸收剂(一般而言，以"紫外线吸收剂" 的叙述方式应可使所属的技术领域的专业人士可轻易了解)；且内部掺杂有若干扩散 粒子32，该扩散粒子32选自聚碳酸酯树脂(Polycarbonate, PC)、聚甲基丙烯酸甲 酯(Poly (Methyl methacrylate), PMMA)、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯((Methyl methacrylate) Styrene， MS)、聚苯乙烯(PolySty認，PS)、氧化硅(Silica)、硅(Silicon)、三聚氰胺(Melamin)、碳酸钙、铁氟龙、二氧化钛(Ti02)及二氧化 硅(Si02)(前面的氧化硅(Silica)和后面的二氧化硅实际是一回事，都是二氧化 硅。所以后面权利要求中我己将"氧化硅"删除了)中的至少一种材料，借此使灯 源1所发出的光线经过扩散粒子32时，造成光学扩散的效果(扩散粒子的掺入量 应有个大致比例)。(扩散粒子32與基板3的體積比例約在15% 85%之間，但扩散 粒子的掺入量之比例並非本案的重點)以及微结构4，形成于前述的基板3的出光及入光的至少一表面上，包括若干组非 常微细的图案(pattern) 41，该图案41具有若干个不同宽度P、不同角度6、不同 对应深度H的曲折部411，该曲折部411的宽度P界于0.05mm至0.5mm之间，另 曲折部411的角度0均不相同，其曲折部411角度9设计的原理是与菲涅耳镜片 (Fresnel Lens)设计原理相同，而设计曲折部411所需的参数取决于上述的灯源1 的数目N、灯源1与另一灯源1的间距PL、灯源1与基板3的第一距离Zl、及灯 源1与反射罩2的第二距离Z2，以间距PL为一周期，第一距离Z1加上第二距离 Z2的值为透镜的后焦距，而前焦距则设为无穷远处，并利用司乃耳定律(Sndl's Law)则可以订出每一个曲折部411角度e的变化值，换言之，若背光模块共使用 N个灯源l，则微结构4共有N组周期性的图案41，且每一周期内的曲折部411角 度0变化率均相同。参图2，以灯源1正上方为中心值开始，曲折部411的角度e 变化从0。到70。，且曲折部411的对应深度H变化为0到一倍的曲折部411宽度P。请参阅图5，图标为一曲线图，说明现有技术(A曲线)与本发明中第一实施 例(B曲线)设计出的直下式背光模块结构。将现有技术的直下式背光模块与本发 明第一实施例的直下式背光模块结构以辉度测量仪器(例如:型号TopconBM7-fast) 来测量模块的最终辉度与均匀度，证实本发明可将半视角收敛在±10度内，0度视 角强度明显提升125%左右。请配合参阅图3及图4所示，本发明的第二实施例的直下式背光模块结构与第 一实施例原理基本相同，不同点在于第二实施例的微结构5、 6是形成于基板3的 出光及入光表面上，由形成于基板3单面的微结构4变更为形成于基板3双面的微 结构5、 6;其中，曲折部511、 611的宽度P1、 P2界于0.05mm至0.5mm之间，该 宽度P1可以与宽度P2相同也可以不相等，以避免产生干涉条纹为原则，另曲折部 511、 611的角度ei、 62变化从0。到40。，且曲折部511、 611的对应深度H1、 H2 变化为0到0.5倍的宽度Pl与0到0.5倍的宽度P2。借由上述技术手段，本发明的第二实施例具有数项优点(1)其一，利用第二 实施例双面微结构5、 6的设计加以控制光的方向性，比第一实施例单面微结构4 控制光方向的空间来的大。(2>其二，在工艺上，第二实施例的双面微结构5、 6 可以分担第一实施例单面微结构4所造成过大的角度(导致深度过深，会影响脱模 性)，因此第二实施例双面微结构5、 6的设计结构深度将可以减少约一半，仍保持 光学特性相同。另外特别一提的是，第一实施例与第二实施例，基板3及形成于基板3的出光 及入光表面上的微结构4、 5、 6可采用挤压(Extrusion)、共挤压式(Co-Extrusion)及 射出工艺，板厚在0.08至3.0mm，挤压的板材可为单一层(挤压)或为三明治结构 (共挤压)，若为三明治结构则可分为核心层及附属(Sub)层，扩散板总厚度在0.08 至3.0mm，附属层厚度在50 200pm。
权利要求
1一种直下式背光模块结构，其特征在于，包含有数个灯源，灯源与另一灯源之间具有一定的间距；反射罩，为连续并排的圆弧形，前述的灯源容置于反射罩内；基板，设于上述的灯源上方，以高分子透光材质制成，以及微结构，形成于前述基板的出光及入光的至少一表面上，包括若干组的图案。
2. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，该灯源可为冷阴极 荧光灯管(CCFL)或为LED发光二极管其中之一。
3. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，反射罩的圆弧形的 半径为灯源与另一灯源之间距的0.5至0.75倍。
4. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，反射罩材质选自聚 甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯、聚苯乙烯、铝(Al )、 银(Ag )、镍(Ni )、铜(Cu )及锡(Su )中的至少一种材质。
5. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，基板的高分子透光 材质选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯及聚苯乙烯中的 至少一种材料。
6. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，基板内部掺杂有紫 外线吸收剂。
7. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，基板内部掺杂有若 干扩散粒子。
8. 如权利要求7所述的直下式背光模块结构，其特征在于，扩散粒子选自聚碳 酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯、聚苯乙烯、硅、三聚氰胺、 碳酸钙、铁氟龙、二氧化钛及二氧化硅中的至少一种材料。
9. 如权利要求1所述的直下式背光模块结构，其特征在于，图案具有不同宽度、 不同角度、不同对应深度的若干个曲折部。
10. 如权利要求9所述的直下式背光模块结构，其特征在于，曲折部的宽度界于 0.05mm至0.5mm。
11. 如权利要求9所述的直下式背光模块结构，其特征在于，曲折部角度从0° 到70°变化。
12. 如权利要求9所述的直下式背光模块结构，其特征在于，曲折部的对应深度 H，在曲折部宽度的0到1倍范围变化。
全文摘要
本发明涉及一种直下式背光模块结构，包含反射罩，数个容置于反射罩内的灯源，设于灯源上方的基板，及形成于基板的出光及入光的至少一表面上的微结构，且借由反射罩、基板及微结构的相互配合可收敛半视角、提升0度视角强度，并具有高透光率、高辉度及光线均匀化等优点。
文档编号F21V13/00GK101153700SQ200610141019
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者萧又志, 郑文峰, 黄必达 申请人:颖台科技股份有限公司