专利名称：线性非球面调光结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调光结构，特别是涉及一种兼具有集光与光扩散的效 果，并可增加调光结构集光性的线性非球面的调光结构。
背景技术：
液晶面板本身无法发出光线，其需要藉由背光模组来提供显示器的光 源，一般而言，大尺寸液晶显示器的背光源主要是采用直下式，而直下式背 光源可以藉由灯管的增加，或使用调光结构(如棱镜片)来达到大尺寸液晶 显示器的亮度要求。
请参阅中国台湾专利公告第M266466号，名称为"增加亮度的光扩散板 的结构"，其中揭露出现有习知的直下式背光模组的结构，其包含一第一棱 镜片、 一第二棱镜片与一光扩散膜等。在目前在背光模组中，常见的增亮 技术是搭配一片或两片不同方向的棱镜片，其原理是利用棱镜的折射率以 及棱镜角度将入射光线折射后，通过锯齿状的光出射面控制其射出角度，让 原先经由扩散板而扩散开来的光线再度集中，并减少光耗损率，而达到增 加亮度的目的。棱镜片一般是用PET聚酯或聚碳酸脂材料制成75~ 230卿 的薄片，在薄片的表面形成间距为24 110Mrn，顶角为90~ 110度的长条状 棱镜阵列，因其光学结构以及折射率，而具有聚光的作用。当使用一片直 角形状的棱镜片时，则正面亮度可改善1.6倍以上，若使用两片呈垂直排 列的棱镜片，则正面亮度可改善2倍以上，然而其顶角为90~110度的结 构则仅具有增光功能，需要再额外搭配一片光扩散膜，且其顶角极容易在 制造时被碰触而导致损毁，造成其成本较高、优良率偏低。
请再参阅美国已公告专利US6280063号，其揭露出了一种亮度增强结 构，透明基片上具有一第一主表面，其包括一系列圓顶的线性棱柱；以及具 有许多光散射突起的第二主表面。所述圓顶可用弦宽(chord width)、横截 面底部宽(pitch width)和曲率半径来加以定义，其中弦宽约等于横截面底 部间宽的20-40%，曲率半径约等于横截面底部间宽的20-50%,在其中一个 较好的实例中，第二主表面与基片连成一体，即所述突起呈由基片材料制 成隆起状；在另一个实例中，第二表面由一层在基片上的树脂所形成，当第 二主表面是由单独的树脂层形成时，所述的突起可以呈分散在树脂层中的 颗粒状，或者可以与树脂层本身连成一体(即呈由树脂制成的隆起状)。然 而，横截面中在圓顶两边是呈一直线状与底部相连，即该线性棱柱并非一连
续的弧线，除了圆顶之外，两侧为一平直的侧边，在实际模拟测试之下，中心
增益仅约为1.45倍。
而在美国已公告专利US5592332,则揭露出 一种球面结构的棱镜片 (lenticular lens),其中心增益也仅能达到1. 39倍左右。
其它的相关专利还可参阅中国台湾专利公告第M291542号，以及美国已 公告专利第5175030、 5183597、 6277471号，皆对增亮、扩散技术有进一步 的描述。
由此可见，上述现有的调光结构在结构与使用上，显然仍存在有不便 与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫 不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完 成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急 欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的线性非球面调光结构，实属当 前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的调光结构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品 设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以 研究创新，以期创设一种新型的线性非球面调光结构，能够改进一般现有 的调光结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作 样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于，克服现有的调光结构存在的缺陷，而提供一种 新型的线性非球面调光结构，所要解决的技术问题是使其具有较佳的集光 特性，以及较现有习知结构更高的中心增益，更加适于实用。
本发明的另一目的在于，提供一种新型的线性非球面调光结构，所要解 决的技术问题是使其兼具有增光以及光扩散的效果，从而更加适于实用。
本发明的还一目的在于，提供一种新型的线性非球面调光结构，所要解 决的技术问题是使其可以增加调光结构的制作优良率，从而更加适于产业 应用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种线性非球面调光结构，是在一基片上设有一光入射面与 一光出射面，该光出射面，具有复数朝一方向延伸的折光部，与该折光部 延伸方向相交的横断面下，其顶端形状为一具有曲率的第一弧形，该第一弧 形的曲率半径是介于该折光部底部宽度的1-10°/。之间，且该折光部的两侧边 则分别为 一与该第 一弧形无段差相连且曲率半径为连续变化的第二弧形。 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的线性非球面调光结构，其中所述的第一弧形的曲率半径介于1 U m至30 u m之间。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的第一弧形的曲率半径等于
前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部分别自其底部至
顶端具有一高度，且该高度为介于5pm至50um之间。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部的高度为相同。 前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部的高度为不相同。 前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部是呈平行并排朝
同一方向延4申。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部在该光出射面上 是具有一弯曲的延伸轨迹。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部与该基片是相连 成一体。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的复数折光部与该基片之间具 有一介面分隔。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的折光部底部宽度是介于20 um 至100tim之间。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的折光部底部宽度等于50 u m。 前述的线性非球面调光结构，其中所述的第二弧形上的各点是定义自
其中，P等于I、y2， X、 Y、 Z分别为空间的三轴，R是该第一弧形的曲 率半径，s为圆锥系数(conic constant), 4 4。分别为立体表面系数。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的圓锥系数(conic constant) s<-l，且该第一弧形、第二弧形为一双曲线结构。
前述的线性非球面调光结构，其中所述的圓锥系数(conic constant) 6。
前述的线性非球面调光结构，在该横断面下，Y=0， 4 ~4。=0。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方 案，本发明线性非球面调光结构至少具有下列优点
1、 藉由上述技术方案，本发明调光结构兼具有集光与光扩散的效果，并 可增加调光结构的集光性，具有达到中心增益1.51倍以上的表现，非常适 于实用。
2、 本发明具有较佳的集光特性，以及较现有习知的结构具有更高的中
方程式:
心增益，较现有技术表现更为优良，更加适于实用。
3、本发明的折光部的顶端是为第一弧形，侧边为第二弧形的非球面结 构，更具有光扩散的效果，且顶端的第一弧形更能确保在制造时不容易碰 损，可以增加调光结构的制作良品率，达到较佳的优良率，更加适于产业应 用。
综上所述，本发明新颖的线性非球面调光结构，具有上述诸多优点及 实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著 的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的调光结构具有增进的突 出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进 步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附
图，详细iJt明如下。
图l是本发明较佳实施例的构造示意图。
图2是本发明较佳实施例的侧视示意图。
图3是本发明另 一较佳实施例的侧视示意图。
图4是本发明另一较佳实施例的俯视示意图。
图5是本发明的模拟实验图。
图6是本发明的较佳实施例的平面座标图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的线性非球面调光结构 其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1所示，是本发明较佳实施例的结构示意图，本发明为一种 线性非球面调光结构，其是在一基片IO上具有一光入射面20与一光出射 面30，该光出射面30具有复数朝同一方向延伸的折光部40,其中该复数 折光部40与该基片IO可为一体不可分离的相同材质，或者折光部40与该 基片IO为不同的材质，即该复数折光部40与该基片IO之间具有一介面存 在。
请参阅图2所示，是本发明较佳实施例的侧面示意图，与该折光部40延 伸方向相交的横断面，其顶端形状为一具有曲率的第一弧形41，该第一弧 形41的曲率半径43是介于该折光部40底部宽度44的1-10%之间，在实际
尺寸上来说，第一弧形41的曲率半径43是介于lum至30pm之间，可以 从中选择任意的数值(例如5um)，或任意区间内的数值来制作，而该折光 部40的底部宽度44是介于20um至100um之间(例如为50um)。
该第一弧形41的两侧则分别为一与该第一弧形41呈无段差相连，且曲 率半径为连续变化的第二弧形42,其中该复数折光部40分别自其底部至顶 部具有一高度，且该高度可介于5um至50um之间，在本实施例中，该复 数折光部40的高度是为相同，而该基片IO上的复数折光部40其高度亦可 以为不相同而呈上、下起伏状，如图3所示，是本发明另一较佳实施例的 侧视示意图，该复数折光部40、 40a、 40b自其底部至顶部分别具有不同的 高度，然而，顶端形状为具有曲率的第一弧形41、 41a、 41b,两侧的第二 弧形42、 42a、 42b为无段差相连，且曲率为连续变化则如同前述。
请参阅图4所示，是本发明另一较佳实施例的俯视示意图，在之前的 实施例中，基片10上的复数折光部40概呈平行并排且朝同一方向延伸，在 本实施例中，该复数折光部40是在基10a的延伸方向上，更具有一弯曲 的延伸轨迹而呈左右弯曲，可以有效消除显示器上波紋(Moire)的产生，而
具有勾光的效果。
承上所述，本发明提供了一种线性非球面调光结构，其具有较佳的集 光特性，以及较现有习知结构更高的中心增益，在实际的模拟试验中，请参 阅图5所示，本发明所代表的实验曲线1,具有可达到中心增益1. 51倍以 上的表现，其较美国已公告专利US6280063号中心增益1. 45左右的表现更 为优良，且本发明的折光部40的顶端为第一弧形41,侧边为第二弧形42 的非球面结构，更具有光扩散的效果，且顶端的第一弧形41亦能够确保在 制作时不容易碰损，而具有高优良率的表现。
请参阅图6所示，是本发明较佳实施例的平面座标图，如图所示第一 弧形、第二弧形41、 42上所包含的各点是定义自"非球面曲率方程 式，，(Aspheric curvature formula):
其中，P等于I、y2， X、 Y、 Z分别为空间的三轴，R是该第一弧形41 的曲率半径，s为圆锥系数(conic constant),在s〉-l的情形下，该第一 弧形、第二弧形41、 42为一椭圓形(ellipse )轨迹；在^=-1下，该第一 弧形、第二弧形41、 42则为一抛物线(parabola)轨迹；而在本发明 中，"-l，且该第一、第二弧形41、 42为一双曲线(hyperbola)结构；j广《 则分别为立体表面系数，在本实施例的橫断面 T，Y=0, 4~4o=0，R=0-005腿，"—1.6， H点的X轴座标-O. 05國，套入方程
8
式中求得H点的z轴座标^ 0. 0568mm，藉此，可以定义出第一弧形、第二弧 形41、 42上各点所组成的轨迹。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1、一种线性非球面调光结构，是在一基片(10)上设有一光入射面(20)与一光出射面(30)，其特征在于该光出射面(30)，具有复数朝一方向延伸的折光部(40)，与该折光部(40)延伸方向相交的横断面下，其顶端形状为一具有曲率的第一弧形(41)，该第一弧形(41)的曲率半径(43)是介于该折光部(40)底部宽度(44)的1-10％之间，且该折光部(40)的两侧边则分别为一与该第一弧形(41)无段差相连且曲率半径为连续变化的第二弧形(42)。
2、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的第一弧形(41)的曲率半径(43)介于lum至30um之间。
3、 根据权利要求2所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的第 一弧形(41)的曲率半径(43)等于5 u m。
4、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(40)分别自其底部至顶端具有一高度，且该高度为介于5 u m 至50p m之间。
5、 根据权利要求4所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(4 0)的高度为相同。
6、 根据权利要求4所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(40)的高度为不相同。
7、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(4 0)是呈平行并排朝同 一方向延伸。
8、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(40)在该光出射面(30)上是具有一弯曲的延伸轨迹。
9、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(40)与该基片(IO)是相连成一体。
10、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的复数折光部(4 0)与该基片(10)之间具有一介面分隔。
11、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的折光部(40)底部宽度(44)是介于20um至100um之间。
12、 根据权利要求1所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所述 的折光部(40)底部宽度(44)等于50 u m。
13、 根据权利要求1至12任一权利要求所述的线性非球面调光结 构，其特征在于其中所述的第二弧形(42)上的各点是定义自方程式<formula>formula see original document page 3</formula>其中，^等于x2 + r2， x、 Y、 Z分别为空间的三轴，R是该第一弧形(41) 的曲率半径(43)， s为圆锥系数(conic constant) ， 4 j,。分别为立体表面 系数。
14、 根据权利要求13所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所 述的圓锥系数(conic constant) "-1，且该第一弧形、第二弧形(41) 、 (42) 为一双曲线结构。
15、 根据权利要求14所述的线性非球面调光结构，其特征在于其中所 述的圓4,系H(conic constant) f =_1. 6。
16、 根据权利要求13所述的线性非球面调光结构，其特征在于在该橫 断面下，Y=0， 4 4。=0。
全文摘要
本发明是有关于一种线性非球面调光结构，是在一基片上设有一光入射面与一光出射面，该光出射面具有复数朝一方向延伸的折光部，与该折光部延伸方向相交的横断面下，其顶端形状为一具有曲率的第一弧形，该第一弧形的曲率半径是介于该折光部底部宽度的1-10％之间，且该折光部的两侧边则分别为一与该第一弧形呈无段差相连，且曲率半径为连续变化的第二弧形。藉此，该调光结构兼具有集光与光扩散的效果，并可增加调光结构的集光性，达到中心增益1.51倍以上的表现，且其顶端为一弧形，更能确保在制造时不容易碰损，而可达到较佳的优良率。
文档编号G02B5/00GK101178449SQ20061015287
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月6日 优先权日2006年11月6日
发明者王志龙 申请人:台唐工业股份有限公司