光線改向薄膜及薄膜系統的制作方法

專利名稱：光線改向薄膜及薄膜系統的制作方法
技術領域：
本發明是關于光線改向薄膜及薄膜系統，用于改向自一光源之光線而朝向垂直于薄膜的平面之一方向(背景技術光線改向薄膜是薄的透明或半透明光學薄膜或基板，其重新分布通過薄膜的光線，使退出薄膜的光線的分布是指向更為垂直于薄膜的表面。迄今，光線改向薄膜是設有棱鏡狀溝槽、透鏡狀溝槽、或角錐部分在薄膜的光線退出(exit)表面，其改變退出薄膜的光線在薄膜/空氣接口的角 度，且致使行進垂直于溝槽的折射表面之一平面的入射光 線分布的分量為重新分布于更垂直于薄膜的表面之一方 向。該光線改向薄膜是應用于例如液晶顯示器，其應用于 膝上型計算機、文書處理器、航空顯示器、手機、個人數 字助理(PDA)與類似的地方，以使得顯示器為更明亮。薄膜的光線進入(entrance)表面是通常具有一透明或 無光澤(matte)涂層(finish)，視所期望的視覺外觀而定。 一無光澤涂層是產生較為柔和的影像而不明亮，歸因于無 光澤或擴散表面所引起的額外的散射與造成的光損失。迄今，大多數的應用是運用相對于彼此旋轉之二個具 有溝槽的薄膜層，以使于各別的薄膜層的溝槽是在90度而 相對于彼此。針對于這個理由是在于具有溝槽的光線改 向薄膜是僅重新分布行進垂直于溝槽的折射表面之 一 平面
的入射光線分布之分量，使之朝向垂直于薄膜表面之方向。因此，為了改向光線為朝向于二維的薄膜表面之法線，相關于彼此而旋轉90度的二個具有溝槽的薄膜層是必要的，一個薄膜層是改向行進垂直于其溝槽之方向的一平面之光線，而且另一個薄膜層是改向行進垂直于其溝槽之方向的一平面之光線。過去己經企圖產生單一層的光線改向薄膜，其將改向沿著彼此為90度之二個不同軸而行進的入射光線分布之分量。達成此舉之一個常用方式是提供具有延伸垂直于彼此的二組溝槽之單一層的薄膜，而造成改向于該二個方向所行進的光線之一種金字塔結構。然而，該種薄膜是產生較低許多的亮度(相較于彼此旋轉90度之各者具有單個溝槽架構的二個薄膜層而言)，因為由于單一層薄膜的第二組的溝槽移除了第 一 組的溝槽之區域，實質降低可利用以改向光線的表面積達50%在各個行進方向。此外，迄今光線改向薄膜的溝槽是已經構成，使得所有的溝槽為于相同的角度而接觸于薄膜的表面，大多為45 度。此設計是假設來自光源的光線之一固定、擴散角度分 布，光源是諸如 一 朗伯(lambertian)源、運用一印制或 蝕刻技術以取出光線之一背光面板、或在重度擴散器之后 方的一背光面板。所有的光線改向表面均以相同的角度而 接觸于薄膜之 一 種光線改向薄膜是未最佳化于 一 光源，后 者具有對于在光源的上方的不同區域之 一 非均勻方向分 量。舉例而言， 一現代高效率邊緣照明的背光件(運用溝槽 或微光學表面以取出光線)在其平均的角度，是變化于白該光源之不同距離處，而需要于光線改向表面與薄膜平面之間的一不同角度以最佳改向光線為朝向薄膜之法線。因此，就存在對于 一 種光線改向薄膜的需要，其可產生較柔和的影像而免除關聯于薄膜的光線輸入側的一無光澤或擴散涂層之亮度減小。此外，就存在對于單 一 層的薄膜的需要，其可改向于平行于 一 溝槽式薄膜的折射表面之平面所行進的光線之 一 部分，該薄膜是相較于運用棱鏡或透鏡溝槽之單一層的薄膜而較明亮。另外，具有針對于一種光線改向薄膜之需要，其可補償針對于存在對于特定光源而在光源的上方的不同位置處的光線的不同角度分布，該光源諸如運用以照明液晶顯示器的之背光件。此外，具有針對于 一 種光線改向薄膜系統的需要，其中該薄膜是匹配或調整至 一 背光件或其它光源的光線輸出分布以復位方位或改向自背光件的較多的入射光線在一期望的視角之內。發明內容本發明是關于光線改向薄膜及光線改向薄膜系統，其 將由一背光件或其它光源所發射之較多的光線改向朝向更 垂直于薄膜之平面的一方向，且本發明關于光線改向薄膜， 其產生較為柔和的影像而無關聯在具有光線進入表面的無 光澤或擴散涂層之薄膜的亮度減小，而有提高的功效。薄膜之光線退出表面是具有良好界定形狀的離散個別光學組件之一圖案(pattern),用于折射入射光線分布，以
使退出薄膜的光線分布是在更為垂直于薄膜的表面的方
向此等個別光學組件是由于薄膜的退出表面之凹陷部或
突出部而形成，且包括一或多個傾斜表面，用于折射入射
光線為朝向垂直于退出表面的一方向。舉例而此等傾
斜表面是可包括平坦與彎曲表面之一組合， 其改向光線于
期望的視角之內。此外，該等表面之曲度、或個別光學
組件之彎曲面積對平坦面積的比值、以及彎曲與平坦表面
的周邊形狀系可變化，以特制該等薄膜之光線輸出分布，
以定制運用該等薄膜之顯示裝置的視角。此外，該，^r表面
的曲度、或個別光學組件的彎曲面積對平坦面積的比值是
可變化，以改向行進平行于棱鏡或透鏡溝槽式薄膜之溝T曰
的平面之或多或少的光線。此外，個別光學組件之尺寸與群集數目、以及個別光學組件的該等表面之曲度是可選
取以產生或多或少的擴散輸出，或是隨機化來自光源之
輸入光線分布，以產生較為柔和的更為擴散的光線輸出分
布，而且維持輸出分布于垂直于薄膜之方向的一指定角度
區域之內。
薄膜之光線進入表面是具有一光學覆層(coating)，諸 如 一抗反射覆層、 一反射極化器、 一遲延(retardation) 覆層、 一 極化循環覆層、或 一 極化器。此外， 一 無光澤或 擴散紋理系可設置于光線進入表面，視所期望的視覺外觀 而定。 一無光澤的涂層是產生較為柔和的影像，但是其較 不明亮。
薄膜可為由單或多個材料或材料層所構成，且可具有
不同的折射率之諸個區域或諸層。此外，微粒是可添加至 該等薄膜，以產生一期望的光學效應。
在該等薄膜的退出表面的個別光學組件是可隨機化，
以使免除其與 一 液晶顯示器的圖素(Pixel)間隔的任何干 涉(interference)。此隨機化是可包括該等光學組件之尺 寸、形狀、位置、深度、方位、角度、或密度。此是免除 對于擴散層之需求，以消除波紋(moii^)與類似的效應。此 隨機化及/或設置彎曲表面于個別光學組件是亦可為運用 以分解該背光件之影像。再者，個別光學組件之至少一些 者是可配置于群組(grouping)而為跨于薄膜之退出表面， 而在各個群組的該等光學組件之至少有部分是具有一不同 的尺寸或形狀特征，其對于跨于薄膜而變化之各個群組而 集體產生 一 平均的尺寸或形狀特征，以得到超過針對于任 何單 一 個光學組件的匹配容許偏差(tolerance)之平均的
特征值，且消除關于一液晶顯示器的圖素間隔之波紋與干
涉效應。此外，個別光學組件之至少有部分是可相對于彼
此而方位為于不同的角度，以定制該等薄膜將光線復位方
位及改向為沿著二個不同軸之能力。
個別光學組件之光線改向表面與該等薄膜之光線退出
表面所作成的角度亦可變化為跨于 一 液晶顯示器之顯示區
域，以特制該等薄膜之光線改向功能以針對跨于光源的表
面為不均勻之一光線輸出分布。
光線改向薄膜之個別光學組件亦合意為彼此重迭于
交錯(staggered)、 互鎖(interlocked)、 及/或相交
(intersect ing)的配置，以建立具有優越的表面區域覆蓋
之 一 種光學結構。再者，個別光學組件可配置于群組，個
別光學組件的有部分是方位為沿著 一 軸而它個別光學組
件是方位為沿著另一軸。此外，在各個群組之個別光學組
件的方位是可變化。再者，光線改向薄膜之個別光學組件
的尺寸、形狀、位置及,/或方位是可變化，以考量由光源
所發射的光線之分布的變化。
光線改向薄膜之光學組件的性質與圖案是亦可定制，
以針對發出不同光線分布之不同型式的光源而最佳化該等
光線改向薄膜，舉例而言單一燈泡膝上型計算機者用一
種圖案、雙燈泡平板顯示器用另一種圖案、等等c
再者，提出光線改向薄膜系統，其中，光線改向薄膜
的個別光學組件的方位、尺寸、位置及/或形狀是特制，以
針對于一背光件或其它光源之光線輸出分布，以復位方位
或改向來自該背光件的入射光線之更多者于期望的視角之
內。此外,該背光件是可包括準直光線為沿著一軸之個別
的光學變形(deformity)，且光線改向薄膜系可包括準直光 線為沿著垂直于該 一 軸的另 一 軸之個別光學組件。
為了達成前述與相關目的，本發明是包含更完整描述 于下文且特定指出于申請專利范圍之特點，以下的說明與 隨附的圖式是詳細陳述本發明之某些說明性質的實施例， 然而，這些內容是指示本發明之理念可運用的種種方式中 的少數者。


第1圖是根據本發明之一種形式的光線改向薄膜系統 之示意側視第2圖是第1圖之背光與光線改向薄膜系統的一部分 之放大片段側視第3與4圖是本發明之其它形式的光線改向薄膜系統 之示意側視第5至20圖是示意立體圖或平面圖，顯示于本發明之 光線改向薄膜的個別光學組件之不同圖案；
第5a至5n圖是于光線改向薄膜的個別光學組件可能 采取的不同幾何形狀之示意立體第21圖是一種光線改向薄膜之示意立體圖，具有面對
薄膜 一 角隅之 一 彎曲圖案而延伸為跨于薄膜之光學溝槽； 第22圖是 一 種光線改向薄膜之俯視平面圖，具有延伸
跨于薄膜且面對薄膜之 一 個邊緣的 一 中點之光學溝槽的一
圖案，其隨著自該一個邊緣的距離為增大而減小曲度；
第23圖是第22圖之光線改向薄膜的端視圖，如自其
左端來看；
第24圖是第22圖之光線改向薄膜的側視第25與26圖是一種背光/發光面板組件之一表面區域 的放大示意片段平面圖，顯示形成于背光件的一表面之種 種形式的光學變形；
第27與28圖分別為通過第25與26圖之光學變形的 一者之放大縱向截面；
第29與30圖是通過形成于一背光件的一表面上或之
中的其它形式的光學變形之放大示意縱向截面；
第31至39圖是背光件表面區域之放大示意立體圖， 含有其它良好界定形狀的個別光學變形之種種圖案；
第40圖是通過形成于一背光件的一表面上或之中的另 一個形式的光學變形之放大示意縱向截面；
第41與42圖是背光件表面區域之放大示意俯視平面 圖，含有形狀為類似于第37與38圖所示之光學變形，其 沿著表面區域之長度與寬度而配置于復數個直列；
第43與44圖是背光件表面區域之放大示意俯視平面 圖，含有形狀亦為類似于第37與38圖所示之光學變形， 其沿著表面區域之長度而配置于錯開的諸列；
第45與46圖是背光件表面區域之放大示意俯視平面 圖，含有于表面區域之不同尺寸的光學變形之一種隨機或 可變的圖案 ，
第47圖是一背光件表面區域之放大示意立體圖，顯示 沿著表面區域之長度，隨著光學變形與光線輸入表面之距 離增大或是光線之強度減小，光學變形之尺寸系增大；
第48與49圖是示意立體圖，顯示沿著一背光件表面 區域之長度與寬度的光學變形之不同角度方位；
第50與51圖是放大立體圖，示意顯示發射自一聚焦 光源之范例的光線系如何由 一 背光件表面區域之良好界定 形狀的不同個別光學變形所反射或折射；
第52與54圖是于一種光學改向薄膜之一光學透明基 板的表面上或之中的良好界定形狀的二個個別光學組件之
放大示意平面圖，各個光學組件系具有共同形成一脊部之 一平坦表面與一彎曲表面，且該等光學組件系沿著光學組 件之彎曲表面的不同部分而彼此相交；
第53與55圖是分別為第52與54圖之光學組件的示 意立體第56圖是放大立體圖，示意顯示一種光學改向薄膜之 一光學透明基板的表面上或之中的個別光學組件，其具有 二個彎曲的側邊或表面之 一 不對稱形狀；
第57圖是示意平面圖，顯示二個彼此相交之第56圖 的光學組件；
第58圖是第57圖之光學組件的示意立體第59圖是一種光學改向薄膜之一光學透明基板上或之 中的表面之良好界定形狀之個別非可互鎖的光學組件之一 圖案的一部分之放大示意片段平面圖，非可互鎖的光學組 件系配置使得因此占有之基板表面之覆蓋為最大而未彼此 相交；
第60與61圖是類似于第59圖之一種光學改向薄膜之 一光學透明基板的表面上或之中之良好界定形狀之個別非 可互鎖的光學組件之圖案的部分者之放大示意片段平面 圖，但是其顯示非可互鎖的光學組件彼此相交于不同量， 以增大由非可互鎖的光學組件所占有之基板表面之覆蓋
第62至64圖是附接或裝配至不同的可互鎖幾何形狀 之非可互鎖的光學組件之放大示意平面圖； 第65圖是非可互鎖的楔形光學組件之一個形式的非隨 機化圖案之放大平面圖；第66圖是非可互鎖的楔形光學組件之 一 個形式的隨機 化圖案之放大平面圖；第67圖是放大示意立體圖，顯示于一種光線改向薄膜 之一表面上或之中的光學組件之一徑向圖案；第68圖是僅有二個表面之 一 種光線改向薄膜的個別光 學組件之放大示意立體圖，二個表面系一平坦或平面表面 與 一 彎曲表面，其共同形成 一 獨特的脊部；第69圖是具有多對表面之一種光線改向薄膜的另一個 別光學組件之放大示意立體圖，多對的表面系共同形成復 數個獨特的脊部；第70圖是類似于第68圖所示者的個別光學組件形狀 之放大示意立體圖，除了第70圖之光學組件系在該二個表 面共同形成處具有 一 非獨特的圓形脊部；第71圖亦為類似于第69圖所示者的個別光學組件形狀之放大示意立體圖，除了第71圖之光學組件系員有一非獨特的脊部以及一平坦、圓形、彎曲或者是歪曲的峰部，其降低光學組件之峰部深度或高度；第72與73圖分別為第70與71圖的個別光學組件形狀之進一步放大示意立體圖，顯示該等光學組件之種種尺寸的特征；第74至78圖是本發明之另外其它形式的光線改向薄膜系統之示意側視圖；及
第79與80圖是本發明之另外其它形式的光線改向薄 膜系統之示意立體圖。主要組件符號說明1:光線改向薄膜系統2:光線改向薄膜5:光學組件6:光線退出表面7:光線進入表面8:透明薄膜或基板10:平坦表面12:彎曲表面13:圓錐形14:半球或圓頂形狀15、 16:彎曲表面17:平坦表面18:金字塔形狀19:三角形的側邊20:平坦的傾斜側邊22:傾斜平坦側邊23:圓形或彎曲末端或側邊24:圓形或彎曲頂部25:光學覆層26:光源30:光學擴散層
32:群組 35:光學溝槽 40:背部反射器 41:巻50:光學變形 51:突出部52:背光件表面區域(面板表面區域) 53:凹陷部54、 59、 64、 67、 73:反射性/折射性表面 55:相交邊緣56、 68:周圍邊緣部分57、 60、 65、 69、 74: 端壁58、 58' 、 63、 66、 71、 72:光線引出變形 61、 6 2、 70、 7 5:偵ij壁76、 77、 78、 80、 85: 變形 79:平坦表面 81:凹陷部 82:群集86、 87:歹廿90:光線91:光線過渡區域 92:發光面板構件 93:面板構件之一側 94:面板構件之另一側95:面板構件之輸入邊緣 96:基板之一表面 97:脊部98:成對的光學組件 99:錯開的諸列 100:未圖案化區域(面積) 101-103:基礎形狀 105:非隨機化圖案 106:隨機化圖案 110:非獨特的脊部段 112:圓形的脊部段 113:脊部峰部 115:光線改向薄 116:發光表面 117:光線進入表 117':光線退出 118:冷陰極螢光 119:發光二極管120、 122:光線改向薄膜系統(基板) 125:背光件 126:光源(數組) 127:冷陰極螢光燈128、 130:支座129:發光二極管膜系統 面表面燈BL:背光件(面板構件) D:顯示器 I、 I，夾角 R:光線 T:穿透反射器具體實施方式
第1與2圖是示意顯示根據本發明之一種形式的光線 改向薄膜系統1 ，包括 一 光線改向薄膜2 ，其重新分布由一背光件BL或其它光源所發出之較多的光線而朝向較為垂直 于薄膜的表面之一方向。薄膜2是可運用以重新分布來自 幾乎任何光源之光線于期望的視角之內，用于照明例如一 顯示器D (諸如液晶顯示器)，運用于膝上型計算機、文 書處理器、航空顯示器、手機、個人數字助理(PDA)、與類 似者，使得顯示器更明亮。液晶顯示器可為任何的型式者， 包括如示意顯示于第1與2圖之 一 種透射性 (transraissive)液晶顯示器、如示意顯示于第3圖之一種 反射性(reflective)液晶顯示器、以及如示意顯示于第4 圖之一種穿透反射性(trans fleet ive)液晶顯示器。在第3圖所示之反射性液晶顯示器D是包括鄰近于背 側之一背部反射器40，用于反射進入該顯示器之周圍的光 線而離開顯示器以提高該顯示器之亮度。本發明之光線改 向薄膜2是置放為鄰近于該反射性液晶顯示器之頂部，以 將周圍的光線(或來自一前端光源的光線)改向至顯示器而 朝向其更為垂直于薄膜之平面的一方向，而在由背部反射
器的反射退出在一期望的視角以提高該顯示器之亮度。光 線改向薄膜2可為附接、層迭、或者是固定于液晶顯示器 之頂部。在第4圖所示之穿透反射性液晶顯示器D是包括置放 于顯示器與 一 背光件 BL之間的 一 穿透反射器 (transflector) T,用于反射進入顯示器之前端光線為退 出顯示器以提高于一明亮環境之顯示器的亮度，且用于輸 送來自該背光件的光線通過該穿透反射器而退出顯示器以 照明于 一 黑暗環境之顯示器。于此實施例，光線改向薄膜2 是可置放為鄰近于顯示器之頂部或為鄰近于顯示器之底部 或二者，如示意顯示于第4圖，用于改向或重新分布周圍的光線及/或來自背光件的光線為更垂直于薄膜之平面，使得光線輸出分布為更令人接受以行進通過顯示器而提咼該顯示器之亮度。光線改向薄膜2是包含 一 薄的透明薄膜或基板8 ，員有良好界定形狀之離散個別的光學組件5之一圖案于薄膜之光線退出表面6 ，用于折射入射的光線分布，以使退出薄膜的光線分布變為更為垂直于薄膜之表面的一方向。個別的光學組件5之各個部分是具有小于該薄膜之寬度與長度許多倍之一寬度與長度，且可借著于薄膜之退出表面的凹陷部或突出部而形成。此等個別的光學組件5是包括至少 一 個傾斜表面，用于折射入射的光線為朝向垂直于光線退出表面之方向。第5圖是顯示于一薄膜2之個別 的光學組件5之一圖案。此等光學組件是可采取諸多不同
的形狀。舉例而言，第5a圖是顯示 一 非棱鏡的光學組件5 ，其總共具有二個表面10、 12，其二者均為傾斜。在第；圖所示的一個表面10是平面或平坦，而另一個表面12是彎曲。再者，一個表面10、 12是彼此相交且亦相交于該薄膜之表面。或者，個別的光學組件之二個表面10、 12可為彎曲，如為示意顯示于第5b圖。或者，光學組件5是可各僅具有 一 個彎曲及傾斜且相交于薄膜之表面。第5c圖是顯示形狀為一圓錐形13之個該種光學組件5，而第5d圖是顯示具有半球或圓頂形狀14之另一個該種光學組件。此外，該種光學組件可具有超 過 一 個的傾斜表面相交于薄膜。第5e圖是顯示總共具有三個表面之一種光學組件5， 其均為相交于薄膜且為彼此相交。二個表面15與16是彎 曲，而第三個表面17是平坦。第5f圖是顯示形狀為金字塔18之一種光學組件5，其具有彼此相交且相交于薄膜之四個三角形的側邊19。金字 塔18之側邊19可均為相同的尺寸且形狀如于第5f圖所示， 或者，金字塔18之側邊19是可拉長，故該等側邊是具有 如于第5g圖所顯示之不同的周邊形狀。此外，光學組件5 是可具有任何數目之平坦的傾斜側邊。第5h圖是顯示具有 四個平坦的傾斜側邊20之一種光學組件5，而第5i圖是顯 示具有八個平坦的傾斜側邊20之 一 種光學組件5 。個別的光學組件5亦可具有超過一個彎曲表面與超過 一個平坦的傾斜表面，其均相交于薄膜。第5 j圖是顯示具
有 一 對相對相交的傾斜平坦側邊22與相對圓形或彎曲末端 或側邊23。再者，傾斜平坦側邊22與彎曲末端或側邊23 系可具有不同角度的斜率，如于第5k與51圖所示。再者， 光學組件5是可具有至少 一 個彎曲表面并未相交于該薄膜。 一個該種光學組件5是顯示于第5m圖，其包括 一 對相對傾 斜平坦側邊22、相對圓形或彎曲末端或側邊23與 一 圓形或 彎曲的頂部24 ，其相交該等相對傾斜側邊與相對圓形末端。 再者，光學組件5是可沿著其長度彎曲，如于第5n圖所示。 此外，光學組件5之至少一些表面可為光學平滑，或具有 一紋理、覆層、或施加其它表面處理，以產生特定的光學 效應及/或特制該光線改向薄膜之光學性質以適合于 一 特 定應用。提供平坦與彎曲的表面之 一 組合于個別的光學組件5 ， 相較于一溝槽式的薄膜而言，可改向或重新分布一較大的 視角。此外，表面之曲度、或個別光學組件的彎曲面積對 于平坦面積之比值是可變化，以適合薄膜之光線輸出分布， 以定制運用關聯于薄膜之 一 顯示裝置的觀視面積。薄膜2之光線進入表面7是可具有一光學覆層25 (參閱第2圖)，諸如 一 抗反射覆層、 一 反射極化器、 一 遲延 覆層、 一 極化循環覆層、或 一 極化器。此外， 一 無光澤或 擴散紋理系可設置于光線進入表面7 ，視所期望的視覺外觀 而定。 一無光澤的涂層系產生較柔和的影像，但是其較不 明亮。本發明之個別光學組件5的平坦與彎曲表面的組合 是可構成以改向撞擊于其上的一些光線于不同的方向，以
產生 一 較為柔和的影像而無需于薄膜的進入表面之 一 額外 的擴散或無光澤涂層。光線改向薄膜2之個別光學組件5亦合意為彼此重迭于一交錯、互鎖、及/或相交的配置，而建立具有優越的表面區域覆蓋之一種光學結構。舉例而言，第6、 7、 13與15 圖是顯示光學組件5為交錯于彼此；第8至10圖是顯示光 學組件5為彼此相交；而第11與12圖是顯示光學組件5 為彼此互鎖。再者，光線改向薄膜2之光學組件5的傾斜角度、密 度、位置、方位、高度或深度、形狀、及/或尺寸是可匹配 于或調整至一背光件BL或其它光源之特定的光線輸出分 布，以考量由該背光件所發射的光線之分布的變化，以重 新分布由該背光件所發射的光線之更多者于 一 期望的視 角。舉例而言，光學組件5的傾斜表面(例如表面10、 12) 與光線改向薄膜2的表面所作成之角度系可隨著背光件BL 自 一光源26之距離為增大而變化，以考量該背光件隨著自 光源之距離為增大而發射光線R于不同角度之方式，如為 示意顯示于第2圖。此外，背光件BL本身是可設計為于較低的角度發射較多的光線，以提高由該背光件所發射的光 線量，且仰賴于光線改向薄膜2以重新分布所發射的光線 之更多者于一期望的視角。以此方式，光線改向薄膜2之 個別光學組件5是可選擇以連同背光件之光學變形一起運 作，以產生自該系統之一最佳化的輸出光線角度分布。第2、 5與9圖是顯示均為相同高度或深度之個別光學
組件5的不同圖案，而第7、 8、 10、 13與14圖是顯示不 同形狀、尺寸與高度或深度之個別光學組件5的不同圖案。個別的光學組件5亦可為隨機化于薄膜2 ，如示意顯示 于第16與17圖，使免除與一液晶顯示器的圖素間隔的干 涉。此是免除對于第l與2圖所示的光學擴散層30之需求， 以消除波紋與類似的效應。再者，個別的光學組件5之至 少一些者系可配置為跨于薄膜之群組32，于各個群組的光 學組件5之至少有部分是具有一不同的尺寸或形狀特征， 其針對跨于薄膜而變化之群組的各者而一起產生一平均的 尺寸或形狀特征，如為示意顯示于第7、 13、與15圖，以 得到超過匹配容許偏差之特征值，以消除關于液晶顯示器 圖素間隔之波紋與干涉效應。舉例而言，在各個群組32的 光學組件5之至少有部分是可具有一不同的深度或高 其針對跨于薄膜而變化之各個群組而集體產生 一 平均 度或高度特征。此外，在各個群組的光學組件之至少 分是可具有 一 不同的傾斜角，其針對跨于薄膜而變化 個群組而集體產生一平均的傾斜角。再者，于各個群 個別光學組件之至少 一 個傾斜表面系具有 一 不同的寬 長度，其集體產生一平均的寬度或長度特征于跨于薄 變化之各個群組。當個別的光學組件5是包括平坦表面10、彎曲表面12 之一組合，彎曲表面12之曲度、或個別的光學組件之彎曲 面積對于平坦面積之比值、以及彎曲表面與平坦表面之周 邊形狀是可變化，以適合該薄膜之光線輸出分布。此外，
彎曲表面之曲度、或個別的光學組件之彎曲面積對于平坦 面積之比值是可變化，以改向行進平行于 一 棱鏡或透鏡溝 槽式薄膜之溝槽的一平面之或多或少的光線，而部分或完 全取代對于 一 第二層之光線改向薄膜的需要。此外，個別 的光學組件之至少 一 些是可標定方位于相對于彼此之不同的角度，如示意顯示于第13與16圖，以重新分布由一光 源所發射之更多的光線為沿著二個不同軸于更為垂直于薄 膜之表面的一方向，而部分或完全取代對于一第二層之光線改向薄膜的需要。然而，將為理解的是各具有個別光學組件5之相同或不同圖案于其上之二層的該光線改向薄膜，是可置放于 一 光源與觀視區域之間，而此二層彼此旋轉90度(或大于0度而小于90度之其它的角度)，使得于 各自的薄膜層之個別的光學組件重新分布由 一 光源所發射 且行進于不同平面方向之更多的光線于更為垂直于各自的 薄膜之表面的一方向。此外，光線改向薄膜2是可具有光學組件5之 一 圖案， 其變化于薄膜之不同位置，如為示意顯示于第15圖，以重 新分布自 一 背光件或其它的光源之不同位置的光線輸出分 布，以重新分布來自不同位置之光線輸出分布而朝向垂直 于薄膜之 一 方向。再者，光線改向薄膜之光學組件的性質與圖案可為定 制，以針對發射不同光線分布之不同型式的光源而最佳化 光線改向薄膜，舉例而言 一個圖案是針對于單一燈泡膝 上型計算機者，另 一 個圖案是針對于雙燈泡平板顯示器，
第17圖是顯示配置于自薄膜2的外側邊緣而朝向中心 之 一 輻射狀圖案的光學組件5 ，以重新分布 一 背光件BL之 光線輸出分布，背光件BL系接收來自沿著該背光件之所有 四個側向邊緣的冷陰極螢光燈26之光線。第18圖是顯示配置跨于薄膜2之斜角的群組32之一 圖案的光學組件5 ，其為特制以重新分布 一 背光件BL之光 線輸出分布，背光件BL是接收來自沿著該背光件之 一 個輸 入邊緣的一個冷陰極螢光燈26或復數個發光二極管26之 光線。第19圖是顯示配置于面對薄膜2的一角隅之一輻射式圖案的光學組件5，以重新分布一背光件BL之光線輸出分布，背光件BL系由 一 發光二極管26所照明于角隅。第20圖是顯示配置于面對于薄膜2之一個輸入邊緣中點之一輻射式圖案的光學組件5 ，以重新分布 一 背光件BL之光線輸出分布，北 冃光件BL是由單一個發光二極管26所照明于背光件之個輸入邊緣的 一 中點。第21圖是顯示一種光線改向薄膜2，具有面對薄膜角 隅之一彎曲圖案而延伸跨于薄膜之光學溝槽35，以重新分 布由一發光二極管26所照明于角隅之一背光件BL的光線 輸出分布；而第22至24圖是顯示一種光線改向薄膜2，具 有延伸跨于薄膜且面對沿著薄膜之 一 個邊緣中點之光學溝 槽35的一圖案，其是隨著自該一個邊緣的距離增大而減小 曲度，以重新分布由位于背光件之 一 個輸入邊緣的中點之
一發光二極管26所照明于邊緣之一背光件BL的光線輸出 分布。當光線改向薄膜2上是具有沿著該薄膜之長度而變化 的光學組件5之一圖案40， 一巻41之薄膜2是可設置為上 面具有光學組件之一重復圖案，如為示意顯示于第15圖， 以允許該圖案選擇最適合 一 特定應用的面積以沖切(diecut)白該巻之薄膜。背光件BL是如序f期望而可實質為平坦、或彎曲，或為單層或多層，且可具有不同厚度與形狀。再者北 ， 冃光可為可撓性或剛性，且為由種種的化合物所作成。再者背光件可為空心而填充以液體、氣體，或為實心，且可有孔或脊部(ridge)。此外，光源26可為任何適合的型式，舉例而言，其包括 一電弧燈、 一白熱燈(其亦可為彩色、濾光或涂色)、 一透鏡端燈泡、 一線燈、 一鹵素燈、 一發光二極管(LED)、 來自一 LED之一芯片、 一氖燈泡、 一冷陰極螢光燈、輸送 自 一 遠程源之 一 光纖燈管、 一 雷射或雷射二極管、或是任 何適用的光源。此外，光源26可為多色的LED、或多色的 輻射源之一組合，以提供一期望的色彩或白色光線輸出分 布。舉例而言，諸如不同色彩(例如紅色、藍色、綠色) 的LED之復數個色彩的燈或是具有多色芯片之單一個LED 系可運用，以借著變化各個各別色彩光線之強度而產生白 光或任何其它色彩的光線輸出分布。光學變形之一圖案是可如所期望而設置于一背光件BL
之 一 或二個側邊上，或是于背光件之 一 或二個側邊的 一 或 多個選擇區域上。如為運用于本文，術語"光學變形"是 指于一表面之形狀或幾何形狀的任何變化及/或覆層或是 表面處理，其致使 一 部分的光線發射自該背光件。此等變 形可以種種方式而制造，舉例而言，由提供一涂敷的圖案、蝕刻的圖案、一加工的圖案、 一 印制的圖案、 一 熱壓的圖案、或模制的圖案或類似者于背光件之選擇的區域。舉例而曰，油墨或印制圖案可由墊印制、篩網印制、噴黑 歪、 執轉移薄膜處理或類似者而施加。變形亦可印制于一薄層之薄膜，用以施加該變形至背光件。此薄層或薄膜系可成為背光件之 一 永久部分，例如由附接或者是定位該薄層或薄膜于北 冃光件之 一 或二側，以產生 一 期望的效應。憑借改變于背光件之一個或多個區域上或之中的變形之密度、不透明度、半透明度、形狀、深度、色彩、面積、折射率、或型式，可控制背光件之光線輸出。變形是可運用以控制白該背光件之一發光區域的光線輸出之百分率。舉例而曰，較少及/或較小尺寸的變形是可置放于想要較少的光線輸出之表面區域。反之，較大百分比及/或較大的變形系可置放于期望較大光線輸出之背光件的表面區域。改變于背光件之不同區域的變形之百分比及/或尺寸 系必要，用以提供實質均勻的光線輸出分布。舉例而言， 行進通過背光件的光線之量于較接近光源之區域相較于更 遠移出自光源之其它區域而言通常較大。變形之圖案是可 運用以針對背光件之內的光線變異而調整，舉例而言，隨
著白該光源之增大的距離而提供較密集之變形，因而造成白該背光件之較為均勻的光線輸出分布變形是亦可運用以控制自該背光件之輸出射線角度分布，以適用于 一 特定應用。舉例而言，若該背光件是運用以背光照射一液晶顯示器，若變形(或一光線改向薄膜2是運用組合于該背光件)是指引由該背光件所發射的光線于預定的射線角度，以使其以低損失而通過液晶顯示器，則光線輸出是將更為有效率。另外，光學變形之圖案是可運用以針對歸因于背光件的光線引出之光線輸出變巳 幵而調整光學變形之圖案可印制于背光件表面區域，而利用范圍為自光滑(glossy)至不透明(opaque)或二者之廣泛的涂料、油墨、覆層、環氧樹脂或類似者，且可運用半色調(half-tone)分離技術以改變該變形的覆蓋率。再者，光學 變形之圖案可為多層或變化于折射率。光學變形之印制圖案系可變化于形狀，諸如點狀、方形、鉆石形、橢圓形、星形、隨機的形狀、與此相類似。 此外，合意上運用每英吋為六十行或更細微之印制圖案。 此是使得于印制圖案之變形或形狀于 一 特定應用下幾乎不 可見于人眼，因而免除梯度或條紋線之偵測，后者為普遍 于利用較大的組件之光線引出圖案。另外，變形是可沿著 背光件之長度及/或寬度而改變于形狀及/或尺寸。此外， 變形之一隨機置放圖案是可利用為遍及于背光件之長度及 /或寬度。變形是可具有無特定角度之形狀或圖案，以降低波紋或其它的干涉效應。產生此等隨機(random)圖案之方
法的實例是印制一圖案之形狀，其運用隨機(stochast i c)印制圖案技術、頻率調變半色調圖案、或隨機點半色調。甚者，變形可為加色，用以實施背光件之色彩修正。變形之色彩亦可變化為遍及于背光件，舉例而曰，以提供針對相同或不同的光線輸出區域之不同色彩。附加于或代替光學變形之圖案，包括棱鏡或透鏡狀溝槽或交叉溝槽、或運用更復雜的形狀于 一 模制圖案之種種形狀的凹陷部或升高表面之它的光學變形，可為模制、蝕刻、壓印、執 "、 成形、熱壓或類似者至背光件之一或多個表面區域中或之上。棱鏡或透鏡狀表面、凹陷部或升咼表面系將致使一部分的光線接觸，因而為發射白該背光件。此外，棱鏡、凹陷部或其它表面之角度可變化以指引光線于不同的方向，以產生一期望的光線輸出分布或效應。再者，反射性或折射性表面是可有無特定角度之形狀或圖案，以降低波紋或其它的干涉效應。一背部反射器40是可附接或定位于背光件BL之 一 側， 如為示意顯示于第1與2圖，以改善背光件之光線輸出效 率，其借著反射發射自該側的光線為返回通過背光件以供 發射通過相對側。另外，光學變形50之一圖案是可設置于 背光件之一側或二側，如為示意顯示于第1與2圖，以改 變光線之路徑，使得超過內部臨界角度且光線之一部分是 發射自背光件之 一 側或二側。第25至28圖是顯示光學變形50，其可為于各自的背 光件表面區域52之個別的突出部51或于該等表面區域之
個別的凹陷部53 。于各個情形，此等光學變形50之各者是 具有一良好界定的形狀，包括一反射性或折射性表面54， 其是相交各自的背光件表面區域52于一個邊緣55，且具有 遍及于其長度之一致的斜率，用于更為精確控制各個變形 之光線發射。沿著各個反射性/折射性表面54之一周圍邊 緣部分56是各個變形50之一端壁57，其相較于反射性/ 折射性表面54與面板表面區域52之間的夾角I'而言，是 以一較大的夾角I而相交各自的面板表面區域52 (參閱第 27與28圖)，以使得于該面板表面區域之端壁的投射表面 區域為最小。此舉是允許更多的變形50置放于面板表面區 域，相較于若端壁57的投射表面區域為實質相同或大于反 射性/折射性表面54的投射表面區域所能做到。于第25與26圖，反射性/折射性表面54與關聯的端 壁57之周圍邊緣部分56是在橫向方向彎曲。此外，在第 27和28圖，變形50之端壁57是顯示延伸為實質垂直于該 等變形之反射性/折射性表面54。或者，該等端壁57是可 延伸為實質垂直于面板表面區域52，如為示意顯示于第29 與30圖。此是實質免除于面板表面區域52上有端壁57的 任何投射表面區域，由此，在面板表面區域之變形的密度 是可更為提高。光學變形亦可為其它良好界定的形狀，以得到來自一 面板表面區域之一期望的光線輸出分布。第31圖是顯示于 一面板表面區域52之個別的光線引出變形58，其各個是包 括一概括平坦、矩形的反射性/折射性表面59、與遍及其長
度與寬度為一致斜率之關聯的端壁60、與概括為平坦的側 壁61。或者，變形58'是可具有圓形或彎曲的側壁62，如 為示意顯示于第32圖。第33圖是顯示于一面板表面區域52之個別的光線引 出變形63，其各者是包括一平坦、傾斜三角形的反射性/ 折射性表面64與關聯之平坦、概括為三角形的側壁或端壁 65。第34圖是顯示個別的光線引出變形66，其各個是包括 一平坦、傾斜的反射性/折射性表面67且具有斜角的周圍 邊緣部分68及關聯之斜角的端壁69與側壁70。第35圖是顯示個別的光線引出變形71，其是概括為錐 形，而第36圖是顯示個別的光線引出變形72，其各個是包 括 一 圓形的反射性/折射性表面73 、圓形的端壁74與圓形 或彎曲的側壁75(全混合在一起)。此等額外的表面是將反 射或折射撞擊其上之其它光線于不同方向上，以散布光線 為跨于背光件/面板構件BL而提供自該面板構件所發射的 光線之更為均勻分布。不論個別的光線引出變形之反射性/折射性表面、端壁 與側壁之特定形狀為何，該等變形系亦可包括平坦表面， 其以對于面板表面區域52呈平行間隔的關系而相交該等反 射性/折射性表面與端壁及/或側壁。第37至39圖是顯示 變形76、 77與78，其形式為于一面板表面區域之個別的突 出部而分別具有類似于第31、 32與35圖所示之彼等的代 表形狀，除了各個變形系由對于面板表面區域52呈平行間 隔關系的一平坦表面79所相交。同理，第40圖是顯示多
個變形80之一，其形式為于一面板表面區域52之個別的 凹陷部81，各個是由對于面板表面區域52之概括平坦表面 呈平行間隔的關系之 一 平坦表面79而相交。來自面板表面 區域52之光線發射若以小于臨界角度之內部角度而撞擊于 該等平坦表面79之任何光線是將由平坦表面79所內部反 射，而以大于臨界角度之內部角度而撞擊于該等平坦表面 79之任何光線是將由該等平坦表面所發射，而具有最小的 光學不連續性，如為示意顯示于第40圖。當該等變形是在面板表面區域52上之突出部，反射性 /折射性表面是以概括為相反于來自光源26的光線行進通 過面板之一方向且遠離面板之一角度而延伸，如為示意顯 示于第27與29圖。當該等變形在于面板表面區域中之凹 陷部，反射性/折射性表面是以概括相同于來自光源26的 光線行進通過面板構件之方向且進入面板之一角度而延 伸，如為示意顯示于第28與30圖。不論該等變形是否為于面板表面區域52上或之中的突 出部或凹陷部，該等變形之光線反射性/折射性表面的斜率 系可變化，以使撞擊于其上的光線為折射出自發光面板或 是反射返回通過面板，且發射出自該面板之相對側，其可 被蝕刻以擴散所發射的光線，或由一光線改向薄膜2所覆 蓋，以產生一期望的效應。此外，在面板表面區域的光學 變形之圖案可為 一 致或可變，如所期望，以得到自面板表 面區域之一期望的光線輸出分布。第41與42圖是顯示變 形76與77，其形狀類似于第37與38圖所示之彼等，且配
置于沿著一面板表面區域52的長度與寬度之復數個概括為直線均勻間隔分開的諸列，而第43與44圖是顯示配置于 交錯的諸列之該等變形76與77 ，諸列是沿著面板表面區域 之長度而彼此重迭。此外，光學變形之尺寸(包括寬度、長度、與深度或 高度)以及角度方位與位置是可沿著任何給定的面板表面 區域之長度及/或寬度而變化，以得到自該面板表面區域之 一期望的光線輸出分布。第45與46圖是分別顯示形狀類 似于第31與32圖所示彼等之不同尺寸的變形58與58'之 一隨機或可變圖案，其配置于一面板表面區域52之交錯的 諸列；而第47圖是顯示其形狀類似于第38圖所示彼等之 變形77，隨著變形與光源之距離增大或是光線之強度沿著 面板表面區域之長度及/或寬度減小而增大其尺寸。在第45 與46圖所示之變形58與58'系以群集(cluster) 82而配置跨于面板表面，在各個群集之至少一些變形是具有一不 同的形狀或尺寸特征，其是集體產生針對變化跨于面板表 面的各個群集之一平均尺寸或形狀特征。舉例而言，在各 個群集之至少一些變形是可具有一不同的深度或高度或不 同的斜率或方位，其是集體產生一平均的深度或高度特征 或是傾斜表面的 一 平均斜率或方位，其變化跨于面板表面。 同理，于各個群集之至少一些變形系可具有一不同的寬度 或長度，其是集體產生變化跨于面板表面之一平均的寬度 或長度特征。此是允許得到超過機器加工容許偏差之 一 期 望的尺寸或形狀特征，且亦克服波紋與干涉效應。
第48與49圖是示意顯示沿著一面板表面區域52的長 度與寬度之任何期望形狀的光學變形85之不同角度方位。 于第48圖，變形是配置于沿著面板表面區域的長度之直線 的諸列86，但是于各列之變形系方位為面對光源26，使得 所有的變形是實質與發射自光源的光線成一直線。在第49 圖，變形85是類似于第48圖而亦方位為面對光源26。此 外，于第49圖之諸列87的變形是實質徑向對準于光源26 。第50與51圖是示意顯示自插入模造或鑄造于根據本 發明之一種發光面板組件BL的一光線過渡區域91之一聚 焦光源26所發射之范例的光線90 ，它如何反射于行進通過 發光面板構件92之期間直到撞擊于一面板表面區域52上 或之中的良好界定形狀之個別的光線引出變形50、77為止， 致使更多的光線為反射或折射出自該面板構件之 一 側93而 多于另 一 側94 。于第50圖，范例的光線90是顯示為由變 形50之反射性/折射性表面54所反射于概括相同方向，而 輸出通過面板構件的相同側93;而在第51圖，光線90是 顯示光線反射/折射出自該面板構件的相同側93之前，由 變形77之圓形的側壁62散射于面板構件92內的不同方向。根據本發明之良好界定形狀的個別光線引出變形之該種圖 案，是可使透過面板構件之輸入邊緣95所接收的光線之60至70%或更多者為發射自該面板構件的相同側。如先前所論述，光線改向薄膜之個別的光學組件是可彼此重迭于一交錯、互鎖及/或相交的架構，以產生具有增大的表面覆蓋而提高退出光學改向薄膜之光線的軸上增益
之一種光學結構。第52至55圖是顯示于一光學透明基板8 的 一 表面96之二種個別光學組件5 ，其各個僅有 一 個平坦 或平面的表面IO與僅有一個彎曲的表面12，其共同形成一 脊部(ridge) 97。此外，光學組件之彎曲表面1 2是彼此相 交，以提高該等光學組件的平坦表面區域10對于彎曲表面 區域12之相對的百分比，進而提高通過基板的光線之軸上 增益。視光學組件之方位與位置而定，相交的光學組件之 其余的平坦表面區域IO對于其余的彎曲表面區域12之相 對的百分比可大于60%或甚至大于75%。在第52至55圖所示之光學組件5是概括相同的尺寸 與形狀，且其方位為將平坦平面IO面對于相反方向，且僅 有其彎曲表面1 2為彼此相交。此外，在第52與53圖，光 學組件5是在寬度方向為直接對準于彼此；而在第54與55 圖，光學組件是在寬度方向為偏離于彼此。此偏離是允許 光學組件之彎曲表面12的更多者為彼此相交而未相交該等 平坦表面10，使得相交的光學組件之其余的平坦表面區域 IO對于其余的彎曲表面區域12之相對的百分比為最大，以 使得通過基板的光線之軸上增益為最大，而且達成由光學 組件所占有之基板的至少一個表面之實質完整表面覆蓋， 例如大于90%表面覆蓋。第56圖是顯示于一種光線改向薄膜之一光學透明基板 8的一表面96之一光學組件5，其僅具有二個側邊或表面 10與12，其共同形成一脊部97，類似于第52至55圖所示 之光學組件。然而，在第56圖所示之光學組件是具有一不
對稱的形狀。側邊10與12是均顯示為彎曲， 一 個側邊12 系相較于另 一 個側邊10而具有 一 較小的半徑。二個該種光 學組件5是顯示于第57與58圖，且相較于較大半徑表面 10，在較小半徑表面12上兩光學組件5彼此相交至 一 較大 的程度，以減小較小半徑表面12對較大半徑表面10之相 對的百分比，而增大通過基板8的光線之軸上增益。具有可互鎖的幾何形狀之光學組件5亦可定位及置放 以彼此互鎖，以達成由該等光學組件所占有之基板的至少 一個表面之實質完整表面覆蓋而未彼此相交，如示意顯示 于例如第11與12圖。然而，光學組件5之至少一些者是 可具有 一 幾何形狀，其防止至少 一 些光學組件為彼此互鎖， 如同當該等光學組件僅有 一 個平坦表面10與僅有 一 個彎曲 表面12之時，舉例而言，如在第5、 5a、與52至55圖所 示。倘若如此，非可互鎖的光學組件5是仍可定位及置放 以使得由非可互鎖的光學組件所占有之基板的表面之覆蓋 為最大。第59圖是顯示非可互鎖的光學組件5之一個該種配 置，光學組件5是定位及置放為成對98，且各對之光學組 件的平坦表面10為實質鄰接對準于彼此。此外，光學組件 5之諸對98是配置于交錯的諸列99，在各列之各對的光學 組件之彎曲表面12系實質為切線接觸于彼此，且于各列的 光學組件5之彎曲表面12是實質為切線接觸于各個相鄰列 的光學組件之彎曲表面，以達成由光學組件所占有之基板 的表面之極高的覆蓋。
因為于第59圖所示的配置之非可互鎖的光學組件5是未相交，于光學組件之間是保留一些未圖案化區域100。未 圖案化區域100之百分比是可借著特制光學組件5之配置 而指定。舉例而言，未圖案化的表面區域之量是可隨著減 小寬度方向及/或長度方向之光學組件5的間隔而降低，以 致使光學組件5為相交。或者，未圖案化區域100之量是 可由增大寬度方向及/或長度方向之光學組件的間隔而提 高。此未圖案化區域100可為光學平滑，或具有一紋理 (texture)、覆層、或是施加的其它表面處理，以針對于一 特別應用而產生 一 特定的光學效應及/或特制該光線改向 薄膜之光學性質。此未圖案化區域100為可運用之一種方 式是提供正常將需要多個光學薄膜之結合的功能性。舉例 而言，當相較于具有光學組件5之實質完整的表面覆蓋之 另 一 種光線改向薄膜而言，若 一 個薄膜之未圖案化區域是 具有 一 光線擴散紋理，該個薄膜之光線輸出分布系將較為 柔和且該個薄膜之視角將增大，而該個薄膜之軸上的增益 是將稍微減小。該個薄膜之此架構是將提供 一 光線改向薄 膜及 一 擴散薄膜之性質于單 一 個薄膜。再者，光學組件5之至少有部分是可由至少二個不同 形狀之非可互鎖的光學組件所組成，其方位及置放以使得 由光學組件所占有的基板之表面的有部分的覆蓋為最大而 未彼此相交，舉例而言，如在第8與14圖所示。或者是， 非可互鎖的光學組件5之至少一些是亦可為定位以彼此相 交至一或大或小的程度，以進一步增大由非可互鎖的光學
組件所占有的基板之表面覆蓋量，如示意顯示在第60圖， 故由非可互鎖的光學組件所占有的表面部分之覆蓋是實質為完整(例如完整為大于90%)。此外，非可互鎖的光學組 件5之至少一些者是可定位為(相較于光學組件之平坦表面 10上而言)在彎曲表面12上彼此相交至 一 較大的程度，如 為示意顯示于第61圖，以進一步增大該等相交之非可互鎖 的光學組件之平坦表面區域對于彎曲表面區域之相對的百 分比，進而增大通過該基板的光線之軸上的增益。構成非可互鎖的光學組件之此等圖案的 一 種方式是附 接或裝配各個非可互鎖的光學組件于 一 可互鎖的幾何形狀 者，其可圖案化于具有實質完整的表面覆蓋之一個二維格 構(lattice)，而可互鎖的幾何形狀是該格構之基礎形狀。 第62至64圖是顯示三種幾何結構。借著選取一適當的基 礎形狀，光學組件是可隨著期望而作成相交或不相交。舉 例而言，若非可互鎖的光學組件5是實質為完全容納于如 第62圖所示的基礎形狀101之內，該等光學組件之一圖案 是將實質為不相交。反之，若該非可互鎖的光學組件5之 實際邊界是延伸超過如于第63或64圖所示的基礎形狀102 或103 ，該等光學組件之 一 圖案是將相交。第59至61圖是分別顯示由第62至64圖所示的基礎 形狀101-103而造成之非可互鎖的楔(wedge)形光學組件5 之不同圖案的實例。 一 光線改向薄膜是由非可互鎖的光學 組件之給定圖案的百分率表面覆蓋亦可易于決定自該基礎 形狀。舉例而言，于第62圖所示的基礎形狀101，非可互
鎖的光學組件于基礎形狀101面積的投射面積比是約為91%。因此，圖案為如于第59圖所顯示之非可互鎖的光學 組件而占有之一光線改向薄膜的表面之百分率覆蓋是亦約 為91%。再者，為了降低波紋與其它的干涉效應， 一 隨機干擾 (perturbation)是可引入至于該二維格構之內的非可互鎖 光學組件之置放或位置。為了防止由此隨機化處理所引起 之額外的未圖案化區域之產生，將引入隨機化的各個方向 之格構間隔是由大于或約等于 一 給定方向之期望隨機化的 量所壓縮。此是等效于針對給定的非可互鎖光學組件來選 取 一 適當的較小基礎形狀(相較于若不存在隨機化而將為 運用者而言)。舉例而言，選取于第63圖所示之基礎形狀102,針對 以第63圖所示之初始的基礎形狀而隨機化于寬度與長度方 向之 一 圖案的 一 隨機化版本， 一 旦識別 一 適當壓縮的起始 圖案，則非可互鎖光學組件之至少 一 些的位置是由期望隨 機化之各個方向的 一 隨機量而移位。隨機量可自 一 預定組 的可接受位移而隨機選取，或可為完全隨機。在各個情形， 在一給定方向之隨機位移量(與格構壓縮量一致)是可設定 一上限，以避免不合意的圖案化效應以及避免引入額外的 非圖案化區域。第65與66圖是分別顯示由此處理所造成 之非可互鎖的脊形組件5的一非隨機化圖案105與一隨機 化圖案106之一個實例。若額外的非圖案化區域系非為關 注議題或是合意于 一 給定的應用，則格構間隔之壓縮是無須進行。除了可借著實質完整的表面覆蓋而圖案化于一個二維 格構之單一個基礎組件，亦可運用超過一個基礎組件以產 生更為復雜的格構。再者，具有少于實質完整的表面覆蓋 之復雜的格構結構亦可運用。再者，光學組件5之一輻射狀圖案是可設置于一光線改向薄膜2之一光學透明基板8的一表面96上或之中，而 光學組件是彼此重迭及相交，如為示意顯示于第67圖。理想而言，光學組件5之表面10、 12是共同形成獨特、 非圓形的脊部97，如為示意顯示于例如第68與69圖，以 使得退出該光線改向薄膜的光線之軸上增益為最大。然而， 視其運用以制造光線改向薄膜之制程而定，脊部97是可具 有一或多個非獨特(non-distinct)的脊部段110，其可如示 意顯示于第70與72圖之112而為圓形，但是其更可能為 具有平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲(misshaped)的脊部峰 部113，如示意顯示于第71與73圖，此歸因于光學組件形 狀之不完整的復制或形成。歸因于光學組件的脊部之不完 整的復制或形成，是可允許脊部97之此圓形或脊部峰部之 平坦或圓形的部分，以運用薄膜作為一亮度增強薄膜。然 而，總側壁表面積(即側邊或側壁10、 12之表面積的總 和)對于光學組件的側邊或側壁與圓形的脊部段112或平 坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部113之總面積和 之比值系應為等于或大于90%，如為由下式所決定
<formula>formula see original document page 47</formula>其中-Ai第i個側壁10、 12之表面積，及 B尸第j個圓形的脊部截面112或平坦、圓形、彎曲、 或者是歪曲的脊部峰部113之表面積， nM則壁10、 12之數目，n^圓形的脊部截面112或平坦、圓形、彎曲、或者是 歪曲的脊部峰部113之數目。或者是，若光學組件脊部峰部為完整復制而存在之總 側壁表面積減去其因為圓形的脊部截面112或平坦、圓形、 彎曲、或者是歪曲的脊部峰部113而不存在之總側壁表面 積，相對于若光學組件脊部峰部為完整復制而將存在之總 側壁表面積，是應為等于或大于90%，如由下式所決定b)<formula>formula see original document page 47</formula>,=1其中-af第i個側壁10、 12之表面積，若脊部97為完整形成或復制，及尸因為第j個圓形的脊部截面112或平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部11 3而不存在之側壁表面積，n二側壁10、12之數目，若脊部97為完整形成或復帝U，111=圓形的脊部截面112或平坦、圓形、彎曲、或者是
歪曲的脊部峰部113之數目。特定而言，對于具有平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部113之楔形的光學組件5，如為顯示于例如第 73圖，上述的式(b)之應用是提供以下所述者，當中運用給 定于第73圖之幾何定義。若是光學組件脊部峰部為完整復 制而將存在之總側壁表面積(即于第68圖之側壁10、 12 的表面積之總和)是給定為c) <formula>formula see original document page 48</formula>而因為平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部113而不存在之總側壁表面積是給定為d) <formula>formula see original document page 48</formula>其中<formula>formula see original document page 48</formula>R—彎曲側邊12之曲率半徑，D二光學組件5之峰部深度或高度，9 =平坦側邊10對于基板8的表面96之內角，及^=平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部113之寬度(例如不存在的峰部寬度)，當自上方且垂直于基板而視之，如于第73圖所看出。代入式(c)與(d)至上式(b)，則得到下式 <formula>formula see original document page 48</formula>其若滿足是指該光線改向薄膜是可運用作為 一 亮度增強薄膜。若脊部峰部113系相較于此而更為平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲，該薄膜對于大多數的應用而言可能不
適用于作為 一 亮度增強薄膜，因為光學組件形狀系可能不 具有足夠的側壁表面積以得到充分的軸上增益。第74至78圖是顯示根據本發明之其它的光線改向薄 膜系統115，其概括為類似于第l與2圖所顯示之光線改向 薄膜系統1 。然而，代替如第1與2圖所顯示之具有實質固 定厚度之背光件BL，第74至78圖是圖標的是背光件BL 是可概括為楔形，其發光表面116是隨著自光源26的距離 增大而沿著其長度為朝內漸縮。此外，背光件BL是可設計 以使得光線R于極淺角度而退出自背光件。因為此舉，個 別光學組件5之不同的圖案是可置放于光線進入表面117 上或之中，如于第74與75圖所示，且若為期望，則可置 放于光線改向薄膜2之光線進入表面117以及光線退出表 面117'上或之中，如于第76圖所示，而用于旋轉接收自 背光件BL的光線R，且致使光線為于一可接受的角度內而 指向于關聯的顯示器D (例如其可為液晶顯示器)，使由 背光件所發射的光線系將以低損失而通過顯示器。此外， 二個光線改向薄膜2可以彼此重迭的關系而置放于背光件 BL與關聯的顯示器D之間，其中光學組件5之不同圖案為 于一個薄膜之光線進入表面117上或之中，且于另一個薄 膜之光線退出表面117，上或之中(如于第77圖所示)，或 是于二個薄膜之光線進入表面117上(如于第78圖所示)。 于第74與76至78圖所示之光源26系一冷陰極螢光燈118， 而于第75圖所示之光源26是一發光二極管119。第79與80圖是顯示根據本發明之另外其它的光線改向薄膜系統120與122，其亦概括類似于第1與2圖所示之 光線改向薄膜系統1。然而，在第79與80圖所示的光線改 向薄膜或基板120與122系覆蓋于LCD TV背光件或其它的 背光件125，其可由光源數組126所組成，用于改向及塑形 通過顯示器(未顯示)之來自該等背光件的光線R之分布。 在第79圖，光源126系包含一數組之冷陰極螢光燈127， 其適合安裝于一盤箱或類似型式的支座128;而于第80圖，光源126系包含一數組之發光二極管129，其適合安裝于——■為:箱或類似型式的支座130。各個發光二極管是可具有用于產生彩色或白光之多個彩色芯片。根據前文，將為明顯的是本發明之光線改向薄膜是重新分布由 一 背光件或其它的光源所發射之光線的更多為朝向更為垂直于薄膜之平面的一方向。此外，本發明之光線改向薄膜與背光件是可特制或彼此調整，以提供種系統， 其中，光線改向薄膜之個別的光學組件是連同于北 冃光件之光學變形而 一 起運作產生來自該系統之 一 最佳化的輸出光線角度分布。雖然本發明已經關于某些實施例而顯示及描述，明顯的是熟悉此技藝之人士于詳讀及了解本說明書時而將思及等效的變更與修改。尤其是，關于由上述的構件所實行的種種功能，運用描述該等構件之術語(包括任何論及一"機構(means)")是意圖為對應(除非另作指明)于實行所 述構件之指定功能的任何構件(例如其為功能等效)，即 使非結構等效于實行于本文所述之本發明的范例實施例之
功能的已揭示構件。此外，盡管本發明之 一 個特定特征是可能已經關于僅有 一 個實施例而揭示，該特征可結合其它實施例之 一 或多個其它特征，而如可為期望及有利于任何 給定或特定的應用。
權利要求
1.一種光線改向薄膜，包含一薄的光學透明基板，其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一圖案，該等光學組件系具有至少一個平坦表面與至少一個彎曲表面，且該等光學組件相對于該基板之長度與寬度而言相當小，而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，其中，該等光學組件之至少一些者系彼此相交。
2.如申請專利范圍第1項之薄膜，其中，相較于該等光學組件之平坦表面上而言，該等光學組件之至少一些者于該彎曲表面上系彼此相交至 一 較大的程度，以增大該等光學組件之平坦表面積對彎曲表面積之相對百分比，以增大通過該基板的光線之軸上的增益。
3.如申請專利范圍第2項之薄膜，其中，彼此相交之該等光學組件之其余的平坦表面積對其余的彎曲表面積之相對百分比系大于60%。
4.如申請專利范圍第2項之薄膜，其中，彼此相交之該等光學組件之其余的平坦表面積對其余的彎曲表面積之相對百分比系大于75%。
5.如申請專利范圍第1項之薄膜，其中，該等光學組件之至少 一 些者系僅于該等光學組件之彎曲表面上彼此相 交，以增大該等光學組件之平坦表面積對彎曲表面積之相對百分比，以增大通過該基板的光線之軸上的增益。
6. 如申請專利范圍第1項之薄膜，其中，通過該基板的 光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
7. 如申請專利范圍第1項之薄膜，其中，通過該基板的 光線之預定角度分布系具有垂直于該基板之一峰值角度分 布。
8.如申請專利范圍第1項之薄膜，其中，于該等表面之 至少 一 者上的光學組件之位置或置放系隨機化。
9.一種光線改向薄膜，包含-一薄的光學透明基板，其有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少者系具有良好界定形狀的個別光學組件之 一 圖案，該等光學組件系具有至少二個彎曲表面，該等光學組件之彎曲表面的一者系相較于另一個彎曲表面而言具有一較小的半徑，該等光學組件相對于該基板之長度與寬度而言相當小， 而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，其中， 相較于該等光學組件的一個彎曲表面上而言，該等光 件之至少一些者于另一個彎曲表面上系彼此相交至一 的程度，以減小該等光學組件之 一 個彎曲表面對另一 曲表面之相對百分比，以增大通過該基板的光線之軸 增益。
10.如申請專利范圍第9項之薄膜，其中，通過該 的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
11 .如申請專利范圍第9項之薄膜，其中，通過該基板的光線之預定角度分布系具有垂直于該基板之一峰值角度 分布。
12. —種光線改向薄膜，包含 一薄的光學透明基板， 其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線 進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少 一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一圖案，該等 光學組件系具有至少二個傾斜表面，且該等光學組件相對 于該基板之長度與寬度而言相當小，而以一預定角度分布 來重新分布通過該基板的光線，其中，該等光學組件之至 少一些者系彼此相交，以達成該基板的該等表面之至少一 者為實質完整的表面覆蓋于光學組件之該圖案內。
13. 如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，該等傾斜表面之至少 一 者系平坦，而該等傾斜表面之至少另 一 者系彎 曲。
14，如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，該表面覆蓋 系大于90%。
15. 如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，該等光學組 件之至少一些者亦為彼此互鎖，以達成該基板的該等表面 之至少一者為實質完整的表面覆蓋于光學組件之該圖案 內。
16. 如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，于該等表面 之至少 一 者的光學組件之位置或置放系隨機化。
17. 如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，通過該基板 的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
18. 如申請專利范圍第12項之薄膜，其中，通過該基板 的光線之預定角度分布系具有垂直于該基板之一峰值角度 分布。
19. 一種光線改向薄膜，包含一其具有一光線進入表面與一相對的光 進入表面系用于接收來自一光源之光 一者系具有良好界定形狀的個別光學 光學組件系具有至少二個傾斜表面， 于該基板之長度與寬度而言相當小， 來重新分布通過該基板的光線，其中 案內，該基板的一個表面之區域的至 被該等光學組件所完整覆蓋之一區域 圖案化。
20. 如申請專利范圍第19項之薄膜，其中，系選取未圖 案化區域之百分比，以配合一特定應用。
21. 如申請專利范圍第19項之薄膜，其中，未圖案化的 區域系具有以下一或多者 一光學平滑涂層、 一表面處理、 一紋理、或一覆層。
22. 如申請專利范圍第19項之薄膜，其中，于該等表面 之至少 一 者的光學組件之位置或置放系隨機化。
23. 如申請專利范圍第19項之薄膜，其中，通過該基板 的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
24. 如申請專利范圍第19項之薄膜，其中，通過該基板 的光線之預定角度分布系具有垂直于該基板之一峰值角度，的光學透明基板，線退出表面，該光線線，該等表面之至少組件之 一 圖案，該等且該等光學組件相對而以一預定角度分布于光學組件之該圖少些部分系具有未，而留下該區域為未 分布。
25.—'種'光線改向薄膜，包含 一薄的光學透明基板，其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自 一光源之光線，該等表面之至少一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一圖案，該等光學組件系相對于該基板之長度與寬度而曰相當小，而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，該等光學組件之至少一些者系非可互鎖的光學組件，其具有幾何形狀乃防止該等非可互鎖的光學組件彼此互鎖，該等非可互鎖的光學組件系定位及置放，以產生該基板的該等表面之至少一者的部分為期望覆蓋于非可互鎖的光學組件之該圖案內。
26.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，于非可互鎖 的光學組件之該圖案內之該等表面之至少一者的部分之覆 蓋系實質完整。
27.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，非可互鎖的 光學組件之該圖案系由至少二個不同形狀的光學組件所組 成。
28.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，該等非可互鎖的光學組件之至少一些者系定位以彼此相交，藉以增大于非可互鎖的光學組件之該圖案內之該基板的表面之覆生 皿
29.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，該等非可互鎖的光學組件系具有至少一個彎曲表面與至少一個平坦表權利要求書第6/9頁面，且該等非可互鎖的光學組件之至少 一 些者系定位以彼 此相交，藉以增大于非可互鎖的光學組件之該圖案內之該基板的表面之覆蓋量。
30.如申請專利范圍第29項之薄膜，其中，相較于該平坦表面上而言，該等非可互鎖的光學組件之至少一些者系定位以于該彎曲表面上彼此相交至 一 較大的程度，以增大該等非可互鎖的光學組件之平坦表面積對彎曲表面積之相對百分比，以增大通過該基板的光線之軸上的增益。
31.如申請專利范圍第30項之薄膜，其中，該表面覆芏系大于90%。
32.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，光學組件之該圖案系于該基板之光線退出表面。
33.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，光學組件之該圖案系于該基板之光線進入表面。
34.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，通過該基板的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之-一方向。
35.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，通過該基板的光線系具有垂直于該基板之 一 峰值角度分布'
36. 如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，系選取于非 可互鎖的光學組件之該圖案內的表面之未覆蓋區域的百分 比，以配合 一 特定應用。
37. 如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，于非可互鎖 的光學組件之該圖案內的表面之未覆蓋區域系具有以下--或多者 一光學平滑涂層、 一表面處理、 一紋理、或一覆層。
38.如申請專利范圍第25項之薄膜，其中，于該等表面之至少 一 者的非可互鎖的光學組件之位置或置放系隨機 化。
39.一種光線改向薄膜，包含薄的光學透明基板>其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一 圖案，且該等光學組件相對于該基板之長度與寬度而言相當小，而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，該等光學組件之至少 一 些者系具有至少二個側邊或表面，共同形成一脊部，該脊部系具有非獨特或歪曲之至少一個截面其中>0.9'=1 戶l 其中Af第i個側邊之表面積，B廣第j個非獨特的脊部截面之表面積， n-側邊之數目， m^非獨特的脊部截面之數目。
40. 如申請專利范圍第39項之薄膜，其中，通過該基板 的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
41. 一種光線改向薄膜，包含 一薄的光學透明基板， 其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一圖案且該等光學組件相對于該基板之長度與寬度而曰相當小，而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，該等光學組件之至少 一 些者系具有至少二個側邊或表面，苴 z 、共同形成一脊部，該脊部系具有非獨特或歪曲之至少一個截面，其中-其中a產第i個側邊之表面積，若脊部為完整形成或復制， 0」=因為第j個非獨特的脊部截面而不存在之側邊表面積，11 =側邊之數目，若脊部為完整形成或復制， m^非獨特的脊部截面之數目。
42.如申請專利范圍第4 1項之薄膜，其中，通過該基板的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之--方向。
43.一種光線改向薄膜，包含 一薄的光學透明基板，其具有一光線進入表面與一相對的光線退出表面，該光線進入表面系用于接收來自一光源之光線，該等表面之至少一者系具有良好界定形狀的個別光學組件之一圖案，且該等光學組件相對于該基板之長度與寬度而言相當小而以一預定角度分布來重新分布通過該基板的光線，該等光學組件系僅有二個側邊或表面，一 個側邊為平坦而另一個側邊為彎曲，該二個側邊系共同形成 一 脊部，該脊部系具有一平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的峰部，其中 <formula>formula see original document page 10</formula>11=彎曲側邊之曲率半徑，0 =光學組件之峰部深度或高度，e=平坦側邊對于基板表面之內角，及 y二平坦、圓形、彎曲、或者是歪曲的脊部峰部之寬度， 此乃當自上方且垂直于基板而視之。
44.如申請專利范圍第43項之薄膜，其中，通過該基板的光線之預定角度分布系于更垂直于該基板之一方向。
全文摘要
本發明涉及一種光線改向薄膜及薄膜系統，是具有可彼此相交及/或互鎖的個別光學組件之一圖案，以達成由光學組件所占有之表面的至少一個的實質完整表面覆蓋；光學組件之至少有部分是可具有至少一個平坦表面與至少一個彎曲表面，相較于平坦表面上而言，其于彎曲表面上彼此相交至一較大的程度，以增大相交的光學組件之平坦表面積對彎曲表面積之相對百分比，以增大通過薄膜的光線之軸上的增益。
文檔編號F21V8/00GK101164006SQ200580040648
公開日2008年4月16日 申請日期2005年9月28日 優先權日2004年9月30日
發明者提摩西·A·麥考卡棱, 杰弗瑞·R·派克 申請人:上海向隆電子科技有限公司