[发明专利]光学扩散模块以及光扩散结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学扩散模块，尤其涉及一种通过形成驻波纹形式的微透镜使光线扩散的光学扩散模块。

背景技术

背光模块随着大尺寸化、简单化与低价化的平面显示器市场发展趋势，光源由含汞的CCFL转为固态LED光源或平面光源。提供高效且均匀的背光源，微光学结构膜片起着极为重要的作用。对于成本与效能而言，微结构光学膜片可以提供较低的材料成本与较佳的光学效能，因此，以微结构进行背光源扩散的光学设计颇多，对于点光源或线光源可以看到以单轴向或双轴向的方式来达到扩散的效果。

背光模块或一般灯管照明中冷阴极光源或日光灯管的使用需要使用重金属汞来产生光色，这在环保上将逐渐受到限制。LED的光源是亮度与日剧增、寿命长、低耗电、无污染的固态光源，因此LED应用的范围不断扩大，从一般照明到显示器背光源的使用，目前LED应用在显示器上主要是在3C电子用品，日韩各大厂将LED应用推向大尺寸的平面显示器中，LED色彩饱和度佳，可以用RGB混光或蓝光搭配荧光的方式提供白光光源，在制造过程中可以配合电路进行光源的设计调控，但与冷阴极灯管相比，其单价高，存在色温问题，这些都是极待解决的课题。目前利用单颗光学帽与阵列的方式可以达到局部混光效果，扩散设计多半是以传统的扩散厚板来进行，如何使LED光源分布更均匀、降低LED使用颗数、减少背光模块的厚度、利用有效的微光学结构膜片、均匀分散点光源是本发明的重要出发点。

一般而言，传统的直下式光源扩散目前最常见的处理方式是采用扩散板(膜)，以雾化扩散的方式将光源均匀分散，这种方式存在一些问题。由于采用混成雾化厚板将导致辉度降低和光源被材料吸收损耗，混成粒子扩散采用散射的方式，扩散的角度不大也无法控制。另一种方式是采取柱型镜阵列结构，利用微结构几何光学的原理，以膜片就可达到较高的辉度和可控制的扩散角度，配合一片扩散膜或雾化处理面就可以达到均匀化的效果。一般制作柱型镜的方式不外乎采用机械加工、热融法或其它复合方式来成型，柱型镜阵列间的间隙处理、机械强度与复制性也是很重要的。针对如何运用特殊的光学设计与简化的制造过程制作出无间隙、高机械强度及高结构复制性的高分子微结构光学膜片的问题，本发明的发明人曾在专利申请号为CN 94133325和CN 94133326的两份发明专利申请中披露了以特殊的光罩制造出连续波纹状微结构阵列的方法和所制造出的微结构阵列。

所述两份专利申请披露了利用激光拖拉法并结合光罩图形设计制造出供制造微透镜使用的模具的方案。如图1A所示，激光束B经由光罩5照射至基材10上，同时将光罩5朝L1的方向拖拉，如此，激光束可在基材10上刻写出沟槽12。所述两个技术方案主要是控制激光能量束在基材上不同位置的蚀刻量，以造成灰阶渐增效果而产生三维结构。其中，激光拖拉可控制的参数包括拖拉速度、激光能量、及重复频率等，此部分最主要影响整体结构的深度，例如拖拉速度愈快、激光能量愈小或激光重复频率愈小使得单位时间内的蚀刻量愈小，造成结构的整体深度较浅；反之，则较深。另一方面，光罩图形是影响三维结构轮廓最主要的控制因素，如图1B所示，在光罩M30上形成凹凸状的图形M3，然后通过激光束的照射在基材上形成凹凸状交错排列的第一微透镜202以及第二微透镜204，借助于光罩图形M3中央与两侧开口面积的不同，造成两个不同位置蚀刻量的差异，进而产生不同的深度。在所述两种方案中，主要利用了不同长短轴椭圆形或圆形的光罩图形矩阵组合，其中，椭圆形光罩长短轴比例愈大，造成蚀刻量差异愈大，而形成曲率较小的椭圆曲线，若选用圆形光罩则形成近似圆形的曲面。

图2A示出了将图1B所示的光扩散用的微透镜结构200与扩散膜50配合使用的情况，图2B是借助于微透镜结构200所扩散的光的照度分布图，图中的长条状区域表示光线汇聚处。

发明内容

背景技术中所提到的微透镜结构可使光线一维扩散，本发明的目的在于提供一种光扩散结构，其可以达到使光二维扩散的效果。此外，本发明还将提供一种光扩散结构的形成方法。

为实现所述目的，本发明一优选实施方式的光扩散模块包括一扩散板以及一光扩散结构，扩散板具有一第一面，光扩散结构形成于第一面上。光扩散结构包括：多个突起部以及多个凹陷部，所述突起部沿第一方向以及第二方向排列成一个二堆的阵列，所述凹陷部沿第一方向以及第二方向排列成一个二维的阵列。每一突起部相邻于多个凹陷部，每一凹陷部相邻于多个突起部，所述突起部、凹陷部以及突起部与凹陷部的相邻处的曲率皆不为零。