專利名稱：具有衍射光學(xué)元件的背光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光模塊，特別是涉及一種利用衍射光學(xué)元件來(lái)控制擴(kuò)散光源分布和強(qiáng)度的背光模塊。
背景技術(shù)：
目前已知發(fā)光二極管(LED)背光模塊光源擴(kuò)散，主要是在發(fā)光二極管上加上特殊設(shè)計(jì)的透鏡。如美國(guó)專利No.6679621B2 LUMILEDS所公開的背光模塊，其中LUMILEDS背光模塊中的邊射型(edge-emitting)發(fā)光二極管，即是以特殊光學(xué)透鏡裝設(shè)于發(fā)光二極管上，以增強(qiáng)其邊射均勻混光的效果。但這種方法的透鏡曲面受限于制程精度，因而制作難度高，并且透鏡的厚度也較厚，導(dǎo)致大幅增加背光模塊的厚度；另外，在已知的直下式背光模塊中，利用透光板先將光源發(fā)出的光線導(dǎo)向擴(kuò)散片，再通過(guò)擴(kuò)散片將光源均勻擴(kuò)散至液晶面板。如此一來(lái)，由于透光板本身的透光性不足，且同時(shí)需考慮均勻擴(kuò)散的問(wèn)題，因此在多層板配置下，無(wú)法減少整體背光模塊的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種背光模塊，具有衍射光學(xué)元件(Diffraction Optical Element，DOE)，用于解決上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明提供一種背光模塊，包括一光源，以及一衍射光學(xué)元件。其中，衍射光學(xué)元件設(shè)置于光源上方，通過(guò)適當(dāng)?shù)南辔慌渲?，該衍射光學(xué)元件即可調(diào)制由光源所發(fā)出的光波的波前，以控制光的方向與分布。
本發(fā)明所述的背光模塊中，所述光源為發(fā)光二極管、螢光燈管、激光二極管或其他光源。
本發(fā)明所述的背光模塊中，所述衍射光學(xué)元件為穿透式、反射式衍射光學(xué)元件或折衍射式復(fù)合光學(xué)元件。
本發(fā)明所述的背光模塊中，所述衍射光學(xué)元件為塑膠、玻璃、金屬或其他適合的材料。
本發(fā)明所述的背光模塊中，所述衍射光學(xué)元件使用射出成型、滾壓、平壓機(jī)械加工方式制成。
本發(fā)明提供的背光模塊，由于衍射光學(xué)元件本身不需要幾何形狀來(lái)屈折光線，所以不必有一定厚度，并且在設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件之初，即已考慮到亮度均勻化與最大化，因此可以達(dá)到輕薄短小的目的。再者，衍射元件功能不易受應(yīng)力影響，所以無(wú)須復(fù)雜的制程，可以減少制作成本。


圖1a表示本發(fā)明第一實(shí)施例背光模塊的示意圖；圖1b表示本發(fā)明第二實(shí)施例背光模塊的示意圖；圖2表示本發(fā)明的物平面波前函數(shù)的轉(zhuǎn)換流程圖；圖3表示本發(fā)明第一實(shí)施例中像平面的示意圖；圖4表示本發(fā)明第一實(shí)施例中物平面的示意圖；圖5表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的制作步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖做詳細(xì)說(shuō)明。
首先請(qǐng)參閱圖1a。圖1a表示本發(fā)明背光模塊第一實(shí)施例的示意圖。在該實(shí)施例中，本發(fā)明背光模塊為直下式背光模塊100，包括一液晶面板(圖中未顯示)、一光源111、一反射板113，以及一衍射光學(xué)元件112。由于其余元件并非本發(fā)明的主要特征，因而并未全部列出。其中，衍射光學(xué)元件112設(shè)置于光源111的上方，通過(guò)適當(dāng)?shù)南辔慌渲茫撗苌涔鈱W(xué)元件112即可調(diào)制由光源111所發(fā)射出的光波的波前，進(jìn)而控制光的方向與分布，形成所需的像平面A(如圖3所示)。另外，光源111為發(fā)光二極管。本實(shí)施例應(yīng)用反射式衍射光學(xué)元件，用以反射光源的光線以形成所需的像平面A，請(qǐng)一并參閱圖3及圖4。圖3顯示的是設(shè)定像平面A為排除零階衍射光(zero-order diffraction light)之后的光源分布，依據(jù)此波前函數(shù)(phase function)，通過(guò)圖2所示的傅里葉逆變換(Inverse Fourier Transform，IFT)函數(shù)計(jì)算，即可得出物平面所對(duì)應(yīng)的相位分布函數(shù)，如圖4所示。接著再依此相位分布函數(shù)制作出所需的衍射光學(xué)元件112。本發(fā)明第一實(shí)施例的架構(gòu)，為反射式光源擴(kuò)散方式，發(fā)光二極管光源111經(jīng)衍射光學(xué)元件112調(diào)制波前后，反射光源的分布將如圖3所示。該空心圓的光源分布設(shè)計(jì)除避免光線反射至光源111，造成元件發(fā)熱外，還使背光模塊光源擴(kuò)散元件的厚度得以降低。至于衍射光學(xué)元件112的具體制作方法，將在后面說(shuō)明。
再請(qǐng)參閱圖1b。圖1b表示本發(fā)明背光模塊第二實(shí)施例的示意圖。如圖所示，本發(fā)明背光模塊為直下式背光模塊200，包括一液晶面板(圖中未顯示)、一光源211、一反射板213，以及一衍射光學(xué)元件212。其中，光源211為發(fā)光二極管。在本實(shí)施例中，衍射光學(xué)元件212為穿透式衍射光學(xué)元件，但也可以是反射式衍射光學(xué)元件或折衍射式復(fù)合光學(xué)元件，視使用者的需要而定，其用來(lái)將穿透衍射光學(xué)元件212的光線，形成所需的像平面。例如，為使面板表面亮度均勻，均勻化的平面光源分布極為重要，所以與前述第一實(shí)施例步驟相同，先預(yù)設(shè)一光源均勻分布的像平面波前函數(shù)，再通過(guò)圖2所示的傅里葉逆變換函數(shù)計(jì)算，即可得出物平面所對(duì)應(yīng)的相位分布函數(shù)，然后再依此相位分布函數(shù)制作出所需的衍射光學(xué)元件212，即可達(dá)到將光源均勻擴(kuò)散的目的。至于衍射光學(xué)元件212的具體制作方法，將在后面說(shuō)明。
事實(shí)上，本發(fā)明的衍射光學(xué)元件，還可應(yīng)用于邊射型背光模塊，將光源所發(fā)出的光線先利用本發(fā)明的反射式衍射元件進(jìn)行反射動(dòng)作，以形成所需的光源分布，再放射至液晶面板上，即取代現(xiàn)有的邊射型背光模塊中反射板的功能，并達(dá)到光線運(yùn)用最佳化的效果。
接著請(qǐng)參考圖5。圖5所示為本發(fā)明所述的衍射光學(xué)元件的制作步驟流程圖。其制作步驟如下步驟S1，在像平面上設(shè)定光源分布，即對(duì)于背光模塊針對(duì)系統(tǒng)所需擴(kuò)散光源形狀、均勻度與亮度分布進(jìn)行模擬，然后再以傅里葉逆變換來(lái)計(jì)算物平面的波前函數(shù)，經(jīng)反復(fù)計(jì)算，可求出最后的波前函數(shù)，此波前函數(shù)即前述衍射光學(xué)元件的相位分布函數(shù)；步驟S2，將衍射光學(xué)元件的相位編碼轉(zhuǎn)換為光刻制程所需的掩膜版，再應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)先以黃光光刻或電子束光刻在硅晶片或玻璃基板上制作出光刻膠結(jié)構(gòu)，并蝕刻出所需結(jié)構(gòu)；步驟S3，利用硅晶片或玻璃基板為原型并以電鑄翻模技術(shù)制作出金屬模仁；最后，即步驟S4，利用該模仁進(jìn)行大量生產(chǎn)機(jī)械加工技術(shù)的步驟，如射出成型、滾壓、平壓等來(lái)完成衍射光學(xué)元件的制作。衍射光學(xué)元件可為塑膠、金屬或其他適合的材料，視使用者的需要而定。
綜上所述，本發(fā)明提供一種背光模塊，其中所應(yīng)用的衍射光學(xué)元件，除了能提供可程序化與最佳化的光源分布之外，還可進(jìn)而真正達(dá)到使面板亮度均勻化、最大化的功能。
雖然本發(fā)明已通過(guò)較佳實(shí)施例說(shuō)明如上，但該較佳實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)有能力對(duì)該較佳實(shí)施例做出各種更改和補(bǔ)充，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號(hào)的簡(jiǎn)單說(shuō)明如下100直下式背光模塊211光源111光源 212衍射光學(xué)元件112衍射光學(xué)元件 213反射板113反射板A像平面200直下式背光模塊
權(quán)利要求
1.一種背光模塊，其特征在于包括一光源；以及一衍射光學(xué)元件，設(shè)置于該光源的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述光源為發(fā)光二極管、螢光燈管、激光二極管或其他光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述衍射光學(xué)元件為穿透式、反射式衍射光學(xué)元件或折衍射式復(fù)合光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述衍射光學(xué)元件具有調(diào)制光線相位分布及方向的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述衍射光學(xué)元件由塑膠、玻璃材料或金屬材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述衍射光學(xué)元件使用射出成型、滾壓、平壓機(jī)械加工方式制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有衍射光學(xué)元件的背光模塊，包括一光源，以及一衍射光學(xué)元件。其中，衍射光學(xué)元件設(shè)置于光源的上方，通過(guò)適當(dāng)?shù)南辔慌渲?，該衍射光學(xué)元件即可調(diào)制由光源所發(fā)出的光波的波前，以控制光的方向與分布。本發(fā)明提供的背光模塊，由于衍射光學(xué)元件本身不需要幾何形狀來(lái)屈折光線，所以不必有一定厚度，并且在設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件之初，即已考慮到亮度均勻化與最大化，因此可以達(dá)到輕薄短小的目的。再者，衍射元件功能不易受應(yīng)力影響，所以無(wú)須復(fù)雜的制程，可以減少制作成本。
文檔編號(hào)G02B5/00GK1800939SQ20041010294
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者呂英宗, 黎邦, 伍清欽, 曲昌盛 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院