[发明专利]具多重非球面表面结构的扩散板

说明书

技术领域

本发明涉及一种具多重非球面表面结构的扩散板，特别指利用板体及至少一非球面微结构，使扩散板达到高透光率、高辉度、提升扩散能力及光线均匀化的优点。

背景技术

一般应用于液晶显示器的扩散板，其使用目的是使液晶显示器的冷阴极灯管(CCFL)所发出的光线能均匀扩散，并借此得到一均匀的面光源。请参阅图1及图2所示，其所述的扩散板使用的方法大部分有两种：其一，在扩散板1’内参杂扩散粒子11’，使光线借由扩散粒子11’达到反射、折射及散射的光学效果；其二，在扩散板1’内参杂扩散粒子11’，并于其顶部表面形成半球面的折射结构2’，借由扩散粒子11’及半球面的折射结构2’使光线更为均匀扩散。而所述的两种方法为后者的均匀扩散效果较好，也因此普遍应用在光电业界。

请参阅图3，图标为一曲线图，是未使用扩散板的A曲线，与使用前述两种方法的B曲线，此曲线为评价一个背光模块的相对辉度与位置关系所常用的辉度分布曲线图，代表由背光模块沿着垂直灯管方向的纵向剖面来测量其辉度的分布，由此图可以看出背光板的均匀性与辉度表现。在图3中横坐标为背光模块的绝对坐标位置，而纵坐标为经归一化(Normalization)后的相对辉度。当所述A曲线与B曲线相对辉度相比较时可发现，未使用扩散板时(裸灯时)，A曲线在不同位置(横坐标)的相对辉度(纵坐标)高低落差相当的大，A曲线代表当我们眼睛直视背光模块不同位置时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，所以几乎所有直下式(Direct)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，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(Diffuser Plate)与扩散膜片(Diffuser Film)来改善不均匀光源或灯管所造成的MURA缺陷。请再参考B曲线的结果，此曲线代表使用前两种常见工艺方法所制作的扩散板的辉度分布曲线，B曲线的相对辉度变的相当平稳，且得到一相当好的辉度均匀分布，这也是扩散板最重要的功用，能将背光板的辉度均匀度明显提升，但是由于能量守恒与光学设计尚未最佳化，相对的，原本最高的辉度值会下降许多，但大体上在灯管正上方位置的辉度都是比任意两灯管中间上方的辉度值来的高。尤其，目前为提高在市场上的竞争力与降低成本的考虑下，皆已减少背光模块内的灯管的使用数量，(例如32时LCD TV背光模块原采用16支冷阴极灯管，现已缩减为12支)，如此一来，使原本液晶显示器的辉度与均匀度更向下降低，进而降低消费者选购液晶显示器的意愿。现今显示器的背光模块为了降低成本而将灯管数量减少时，这造成灯管与灯管间的相对距离变的更大，于是这种辉度亮暗不均的MURA现象将会更加的严重。所以直下式背光模块除了加了扩散板外必须再加上扩散膜片后才能再将背光模块的辉度分布变的更均匀，所以一般直下式背光模块都利用一片扩散板和两片扩散膜片来降低MURA缺陷。而前述工艺所制造的半球面(或称为半柱状(LENTICULAR))折射结构的均匀扩散效果虽然有所提升，使用半球面是由于半球面结构设计与加工较简单，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，若继续使用传统只添加扩散粒子或是柱状微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，将会遇到当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。

因此，如何开发一种得以解决上述现有技术各种缺点的扩散板，借以发展出提高辉度的实用性发明，实为目前亟欲解决的课题。

发明内容

有鉴于以上所述现有技术缺点，本发明的主要目的是提供一种具多重非球面表面结构的扩散板。

为达上述目的，本发明提供一种具多重非球面表面结构的扩散板，包含有一板体及至少一非球面微结构：