專利名稱：線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)光結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種兼具有集光與光擴散的效 果，并可增加調(diào)光結(jié)構(gòu)集光性的線性非球面的調(diào)光結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
液晶面板本身無法發(fā)出光線，其需要藉由背光模組來提供顯示器的光 源，一般而言，大尺寸液晶顯示器的背光源主要是采用直下式，而直下式背 光源可以藉由燈管的增加，或使用調(diào)光結(jié)構(gòu)(如棱鏡片)來達到大尺寸液晶 顯示器的亮度要求。
請參閱中國臺灣專利公告第M266466號，名稱為"增加亮度的光擴散板 的結(jié)構(gòu)"，其中揭露出現(xiàn)有習(xí)知的直下式背光模組的結(jié)構(gòu)，其包含一第一棱 鏡片、 一第二棱鏡片與一光擴散膜等。在目前在背光模組中，常見的增亮 技術(shù)是搭配一片或兩片不同方向的棱鏡片，其原理是利用棱鏡的折射率以 及棱鏡角度將入射光線折射后，通過鋸齒狀的光出射面控制其射出角度，讓 原先經(jīng)由擴散板而擴散開來的光線再度集中，并減少光耗損率，而達到增 加亮度的目的。棱鏡片一般是用PET聚酯或聚碳酸脂材料制成75~ 230卿 的薄片，在薄片的表面形成間距為24 110Mrn，頂角為90~ 110度的長條狀 棱鏡陣列，因其光學(xué)結(jié)構(gòu)以及折射率，而具有聚光的作用。當(dāng)使用一片直 角形狀的棱鏡片時，則正面亮度可改善1.6倍以上，若使用兩片呈垂直排 列的棱鏡片，則正面亮度可改善2倍以上，然而其頂角為90~110度的結(jié) 構(gòu)則僅具有增光功能，需要再額外搭配一片光擴散膜，且其頂角極容易在 制造時被碰觸而導(dǎo)致?lián)p毀，造成其成本較高、優(yōu)良率偏低。
請再參閱美國已公告專利US6280063號，其揭露出了一種亮度增強結(jié) 構(gòu)，透明基片上具有一第一主表面，其包括一系列圓頂?shù)木€性棱柱；以及具 有許多光散射突起的第二主表面。所述圓頂可用弦寬(chord width)、橫截 面底部寬(pitch width)和曲率半徑來加以定義，其中弦寬約等于橫截面底 部間寬的20-40%，曲率半徑約等于橫截面底部間寬的20-50%,在其中一個 較好的實例中，第二主表面與基片連成一體，即所述突起呈由基片材料制 成隆起狀；在另一個實例中，第二表面由一層在基片上的樹脂所形成，當(dāng)?shù)?二主表面是由單獨的樹脂層形成時，所述的突起可以呈分散在樹脂層中的 顆粒狀，或者可以與樹脂層本身連成一體(即呈由樹脂制成的隆起狀)。然 而，橫截面中在圓頂兩邊是呈一直線狀與底部相連，即該線性棱柱并非一連
續(xù)的弧線，除了圓頂之外，兩側(cè)為一平直的側(cè)邊，在實際模擬測試之下，中心
增益僅約為1.45倍。
而在美國已公告專利US5592332,則揭露出 一種球面結(jié)構(gòu)的棱鏡片 (lenticular lens),其中心增益也僅能達到1. 39倍左右。
其它的相關(guān)專利還可參閱中國臺灣專利公告第M291542號，以及美國已 公告專利第5175030、 5183597、 6277471號，皆對增亮、擴散技術(shù)有進一步 的描述。
由此可見，上述現(xiàn)有的調(diào)光結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便 與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫 不費盡心思來謀求解決之道，但是長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完 成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急 欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，實屬當(dāng) 前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的調(diào)光結(jié)構(gòu)存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品 設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以 研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，能夠改進一般現(xiàn)有 的調(diào)光結(jié)構(gòu)，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復(fù)試作 樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于，克服現(xiàn)有的調(diào)光結(jié)構(gòu)存在的缺陷，而提供一種 新型的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其具有較佳的集光 特性，以及較現(xiàn)有習(xí)知結(jié)構(gòu)更高的中心增益，更加適于實用。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，所要解 決的技術(shù)問題是使其兼具有增光以及光擴散的效果，從而更加適于實用。
本發(fā)明的還一目的在于，提供一種新型的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，所要解 決的技術(shù)問題是使其可以增加調(diào)光結(jié)構(gòu)的制作優(yōu)良率，從而更加適于產(chǎn)業(yè) 應(yīng)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，是在一基片上設(shè)有一光入射面與 一光出射面，該光出射面，具有復(fù)數(shù)朝一方向延伸的折光部，與該折光部 延伸方向相交的橫斷面下，其頂端形狀為一具有曲率的第一弧形，該第一弧 形的曲率半徑是介于該折光部底部寬度的1-10°/。之間，且該折光部的兩側(cè)邊 則分別為 一與該第 一弧形無段差相連且曲率半徑為連續(xù)變化的第二弧形。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。 前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的第一弧形的曲率半徑介于1 U m至30 u m之間。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的第一弧形的曲率半徑等于
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部分別自其底部至
頂端具有一高度，且該高度為介于5pm至50um之間。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部的高度為相同。 前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部的高度為不相同。 前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部是呈平行并排朝
同一方向延4申。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部在該光出射面上 是具有一彎曲的延伸軌跡。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部與該基片是相連 成一體。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的復(fù)數(shù)折光部與該基片之間具 有一介面分隔。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的折光部底部寬度是介于20 um 至100tim之間。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的折光部底部寬度等于50 u m。 前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的第二弧形上的各點是定義自
其中，P等于I、y2， X、 Y、 Z分別為空間的三軸，R是該第一弧形的曲 率半徑，s為圓錐系數(shù)(conic constant), 4 4。分別為立體表面系數(shù)。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的圓錐系數(shù)(conic constant) s<-l，且該第一弧形、第二弧形為一雙曲線結(jié)構(gòu)。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其中所述的圓錐系數(shù)(conic constant) 6。
前述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，在該橫斷面下，Y=0， 4 ~4。=0。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方 案，本發(fā)明線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)至少具有下列優(yōu)點
1、 藉由上述技術(shù)方案，本發(fā)明調(diào)光結(jié)構(gòu)兼具有集光與光擴散的效果，并 可增加調(diào)光結(jié)構(gòu)的集光性，具有達到中心增益1.51倍以上的表現(xiàn)，非常適 于實用。
2、 本發(fā)明具有較佳的集光特性，以及較現(xiàn)有習(xí)知的結(jié)構(gòu)具有更高的中
方程式:
心增益，較現(xiàn)有技術(shù)表現(xiàn)更為優(yōu)良，更加適于實用。
3、本發(fā)明的折光部的頂端是為第一弧形，側(cè)邊為第二弧形的非球面結(jié) 構(gòu)，更具有光擴散的效果，且頂端的第一弧形更能確保在制造時不容易碰 損，可以增加調(diào)光結(jié)構(gòu)的制作良品率，達到較佳的優(yōu)良率，更加適于產(chǎn)業(yè)應(yīng) 用。
綜上所述，本發(fā)明新穎的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，具有上述諸多優(yōu)點及 實用價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有顯著 的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的調(diào)光結(jié)構(gòu)具有增進的突 出功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進 步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附
圖，詳細iJt明如下。


圖l是本發(fā)明較佳實施例的構(gòu)造示意圖。
圖2是本發(fā)明較佳實施例的側(cè)視示意圖。
圖3是本發(fā)明另 一較佳實施例的側(cè)視示意圖。
圖4是本發(fā)明另一較佳實施例的俯視示意圖。
圖5是本發(fā)明的模擬實驗圖。
圖6是本發(fā)明的較佳實施例的平面座標(biāo)圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu) 其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖1所示，是本發(fā)明較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明為一種 線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其是在一基片IO上具有一光入射面20與一光出射 面30，該光出射面30具有復(fù)數(shù)朝同一方向延伸的折光部40,其中該復(fù)數(shù) 折光部40與該基片IO可為一體不可分離的相同材質(zhì)，或者折光部40與該 基片IO為不同的材質(zhì)，即該復(fù)數(shù)折光部40與該基片IO之間具有一介面存 在。
請參閱圖2所示，是本發(fā)明較佳實施例的側(cè)面示意圖，與該折光部40延 伸方向相交的橫斷面，其頂端形狀為一具有曲率的第一弧形41，該第一弧 形41的曲率半徑43是介于該折光部40底部寬度44的1-10%之間，在實際
尺寸上來說，第一弧形41的曲率半徑43是介于lum至30pm之間，可以 從中選擇任意的數(shù)值(例如5um)，或任意區(qū)間內(nèi)的數(shù)值來制作，而該折光 部40的底部寬度44是介于20um至100um之間(例如為50um)。
該第一弧形41的兩側(cè)則分別為一與該第一弧形41呈無段差相連，且曲 率半徑為連續(xù)變化的第二弧形42,其中該復(fù)數(shù)折光部40分別自其底部至頂 部具有一高度，且該高度可介于5um至50um之間，在本實施例中，該復(fù) 數(shù)折光部40的高度是為相同，而該基片IO上的復(fù)數(shù)折光部40其高度亦可 以為不相同而呈上、下起伏狀，如圖3所示，是本發(fā)明另一較佳實施例的 側(cè)視示意圖，該復(fù)數(shù)折光部40、 40a、 40b自其底部至頂部分別具有不同的 高度，然而，頂端形狀為具有曲率的第一弧形41、 41a、 41b,兩側(cè)的第二 弧形42、 42a、 42b為無段差相連，且曲率為連續(xù)變化則如同前述。
請參閱圖4所示，是本發(fā)明另一較佳實施例的俯視示意圖，在之前的 實施例中，基片10上的復(fù)數(shù)折光部40概呈平行并排且朝同一方向延伸，在 本實施例中，該復(fù)數(shù)折光部40是在基10a的延伸方向上，更具有一彎曲 的延伸軌跡而呈左右彎曲，可以有效消除顯示器上波紋(Moire)的產(chǎn)生，而
具有勾光的效果。
承上所述，本發(fā)明提供了一種線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其具有較佳的集 光特性，以及較現(xiàn)有習(xí)知結(jié)構(gòu)更高的中心增益，在實際的模擬試驗中，請參 閱圖5所示，本發(fā)明所代表的實驗曲線1,具有可達到中心增益1. 51倍以 上的表現(xiàn)，其較美國已公告專利US6280063號中心增益1. 45左右的表現(xiàn)更 為優(yōu)良，且本發(fā)明的折光部40的頂端為第一弧形41,側(cè)邊為第二弧形42 的非球面結(jié)構(gòu)，更具有光擴散的效果，且頂端的第一弧形41亦能夠確保在 制作時不容易碰損，而具有高優(yōu)良率的表現(xiàn)。
請參閱圖6所示，是本發(fā)明較佳實施例的平面座標(biāo)圖，如圖所示第一 弧形、第二弧形41、 42上所包含的各點是定義自"非球面曲率方程 式，，(Aspheric curvature formula):
其中，P等于I、y2， X、 Y、 Z分別為空間的三軸，R是該第一弧形41 的曲率半徑，s為圓錐系數(shù)(conic constant),在s〉-l的情形下，該第一 弧形、第二弧形41、 42為一橢圓形(ellipse )軌跡；在^=-1下，該第一 弧形、第二弧形41、 42則為一拋物線(parabola)軌跡；而在本發(fā)明 中，"-l，且該第一、第二弧形41、 42為一雙曲線(hyperbola)結(jié)構(gòu)；j廣《 則分別為立體表面系數(shù)，在本實施例的橫斷面 T，Y=0, 4~4o=0，R=0-005腿，"—1.6， H點的X軸座標(biāo)-O. 05國，套入方程
8
式中求得H點的z軸座標(biāo)^ 0. 0568mm，藉此，可以定義出第一弧形、第二弧 形41、 42上各點所組成的軌跡。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，是在一基片(10)上設(shè)有一光入射面(20)與一光出射面(30)，其特征在于該光出射面(30)，具有復(fù)數(shù)朝一方向延伸的折光部(40)，與該折光部(40)延伸方向相交的橫斷面下，其頂端形狀為一具有曲率的第一弧形(41)，該第一弧形(41)的曲率半徑(43)是介于該折光部(40)底部寬度(44)的1-10％之間，且該折光部(40)的兩側(cè)邊則分別為一與該第一弧形(41)無段差相連且曲率半徑為連續(xù)變化的第二弧形(42)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的第一弧形(41)的曲率半徑(43)介于lum至30um之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的第 一弧形(41)的曲率半徑(43)等于5 u m。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(40)分別自其底部至頂端具有一高度，且該高度為介于5 u m 至50p m之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(4 0)的高度為相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(40)的高度為不相同。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(4 0)是呈平行并排朝同 一方向延伸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(40)在該光出射面(30)上是具有一彎曲的延伸軌跡。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(40)與該基片(IO)是相連成一體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的復(fù)數(shù)折光部(4 0)與該基片(10)之間具有一介面分隔。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的折光部(40)底部寬度(44)是介于20um至100um之間。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述 的折光部(40)底部寬度(44)等于50 u m。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1至12任一權(quán)利要求所述的線性非球面調(diào)光結(jié) 構(gòu)，其特征在于其中所述的第二弧形(42)上的各點是定義自方程式<formula>formula see original document page 3</formula>其中，^等于x2 + r2， x、 Y、 Z分別為空間的三軸，R是該第一弧形(41) 的曲率半徑(43)， s為圓錐系數(shù)(conic constant) ， 4 j,。分別為立體表面 系數(shù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所 述的圓錐系數(shù)(conic constant) "-1，且該第一弧形、第二弧形(41) 、 (42) 為一雙曲線結(jié)構(gòu)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所 述的圓4,系H(conic constant) f =_1. 6。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，其特征在于在該橫 斷面下，Y=0， 4 4。=0。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種線性非球面調(diào)光結(jié)構(gòu)，是在一基片上設(shè)有一光入射面與一光出射面，該光出射面具有復(fù)數(shù)朝一方向延伸的折光部，與該折光部延伸方向相交的橫斷面下，其頂端形狀為一具有曲率的第一弧形，該第一弧形的曲率半徑是介于該折光部底部寬度的1-10％之間，且該折光部的兩側(cè)邊則分別為一與該第一弧形呈無段差相連，且曲率半徑為連續(xù)變化的第二弧形。藉此，該調(diào)光結(jié)構(gòu)兼具有集光與光擴散的效果，并可增加調(diào)光結(jié)構(gòu)的集光性，達到中心增益1.51倍以上的表現(xiàn)，且其頂端為一弧形，更能確保在制造時不容易碰損，而可達到較佳的優(yōu)良率。
文檔編號G02B5/00GK101178449SQ20061015287
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日
發(fā)明者王志龍 申請人:臺唐工業(yè)股份有限公司