TWI480599B - 導光表面結構 - Google Patents

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TWI480599B
TWI480599B TW097127054A TW97127054A TWI480599B TW I480599 B TWI480599 B TW I480599B TW 097127054 A TW097127054 A TW 097127054A TW 97127054 A TW97127054 A TW 97127054A TW I480599 B TWI480599 B TW I480599B
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Guenther Walze
Gunther Stollwerck
Wilfried Haese
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Bayer Materialscience Ag
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Description

導光表面結構
本發明之領域係有關應用於導光之多層、表面結構的固體板。該光線之導引一般係藉由一透明塑膠材料以及選擇性地以一層或多層覆蓋層而產生。
在平面顯示器之所謂的背光單元(backlight units,BLUs)的擴散板(diffuser plates)之使用上，其中一項重要的要素便是須令整個系統具有極高且均勻的亮度，可使得平面螢幕上的影像亮度愈高愈好。以下，將描述一背光單元(導光系統)之結構的原理。一般而言，其係由一外罩以及不定數目的高壓管狀燈管所組成，其中該外罩之大小係依據該背光單元之尺寸決定，而稱為冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamps,CCFL)的高壓管狀燈管通常係彼此平行排列的。該外罩的內部配置有一白擴散反光表面(white diffusely light-reflecting surface)。在不同情況下，只要不影響該基本結構則其它的光源(LEDs)亦可被採用，於本照明系統中，該擴散板係具有1mm至3mm的厚度，較佳情況下，該厚度可為1.5mm至2mm的厚度。於該擴散板中，具有以下功能的一組薄膜設置於其中：前向(forward direction)重新分配及聚焦該光線，以擴散膜(diffuser films)均化(homogenisation)，並以稜鏡結構膜(prismatically structured films)，例如所謂的增亮膜(brightness enhancing films)，來前向重新分配及聚焦該光線，除了稜鏡膜(prism film)，也經常使用另外的擴散膜以避免莫瑞效應(Moire effects)，或是一反射偏光板，例如雙重增亮膜(dual brightness enhancement films,DBEF)以及線性偏光器。該線性偏光膜係直接位於被安置於頂部之液晶顯示器的正下方。
具有不同光散射添加物的聚碳酸酯(polycarbonate)之光散射半透明製品，以及藉此所製成的模型部件皆為先前技術所習知。
因此，例如歐洲專利說明書EP-A 634 445所揭露的光散射合成物，其包含了基於丙稀酸乙烯(vinyl-acrylate)以核-殼形態學(core/shell morphology)與二氧化鈦(TiO2)所化合而成的聚合物粒子。
於美國專利說明書US2004/0066645中，描述了光散射聚碳酸酯薄膜於平面螢幕的使用。在此，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚烷基三烷氧基矽氧烷(polyalkyl trialkoxysiloxanes)，以及這些成份的混合物係作為光散射顏料。
於德國專利說明書DE10 2005 039 413中揭露了一種PC擴散板，其具有0.01%至20%的散射顏料。
然而，這些所有的擴散板具有50%至70%的穿透性，而不包含添加物的聚碳酸酯具有90%的光穿透性。穿透性對於可達成的明亮度具有決定性的影響。
為了評估提供給液晶顯示器平面螢幕之背光單元的光散射板的合適性，尤其，需考量到整個系統的明亮度，換言之，即包含了該組薄膜的整個背光單元，而不僅只是該擴散板本身。擴散板於最大明亮度中，其應具有愈高愈好的光線分佈均勻性。以上兩項特質皆為所追求的目標，但在傳統的擴散板中，該兩者通常係為相互衝突的特質。
如日本專利說明書JP2006/284697或是美國專利說明書US2006/10262666所描述的以表面結構進行均化，具其有高穿透性的優點並因而具有高明亮度。在此關聯下簡單桶狀(barrel-shaped)或是稜鏡狀脊(prism-shaped ridge)，或是其組合可形成該結構的基本類型，而某些情況中包含諸如凹陷(indentation)的小變化；數學上，這些結構通常可以橢圓截面作表示，而在此則通常稱為凸鏡狀透鏡結構(lenticular structure)。然而，可達成的均勻性受到限制且少於傳統擴散板可達到的均勻性。該結構擴展了該燈管的直接影像。無需透過理論，即使該些燈管的位置保持不變，但光線密度的最大值已被擴展。一最小值存在於該些燈管之間。對於大的燈管間隙以及只有少數燈管之處，這將導致非均勻的影像。為了達成高要求之背光單元結構(較大的燈管間隙，小的整體高度)的充份均勻性，通常會提出複雜且昂貴的多層結構。
中國專利說明書CN1924620描述了包含散射添加物之塑膠材料中的一導光結構，而該塑膠材料由截稜鏡所構成。這些結構被指明用以形成該燈管的三幅清晰影像，且亦以該結構額外使用的散射添加物加以擴展，以藉此獲得一均勻性的背光。然而在此安排下，被使用的散射添加物妨礙了該結構的導光作用，使得最終無法達成均勻性的背光。
在美國專利說明書US2007047260與US2006250819中，描述了用於背光單元之散射板上的CPC(複合拋物面聚焦器)。然而，這些並非呈直線形(linearly)的排列，而是以圓形(circular)、四角形(tetragonal)或多邊形(polygonal)作排列。而且，該CPC僅用於增加該明亮度而非複數個冷陰極螢光燈管的光線均化。
本發明係提出一種包含有一前側邊以及一後側邊的平面模型製品，其特徵在於，該前側邊包含一導光結構，該導光結構係由一鏡片區域以及一凸狀的CPC區域所形成。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該導光結構實質上係平移不變(translation invariant)的。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該鏡片區域以及該CPC區域係相同的、相關的，或獨立的。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該個別的鏡片區域以及CPC區域係可以藉由獨立的參數組合所表示。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該CPC區域的決定是藉由：
a)根據Fresnel的方程式(Fresnel’s equations)以定義接受角計算媒介θ1 與θ2 的孔徑角；
b)根據方程式以該媒介θ1 的該孔徑角建構該拋物線分支P1 ，並以該媒介θ2 的該孔徑角建構該拋物線分支P2 ：
其中，θ1,2 係左方(θ1 )與右方(θ2 )拋物線媒介中的孔徑角，x係X座標，而y1,2 係左方(y1 )與右方(y2 )拋物線的Y座標；
c)計算拋物線分支的終點F1 、F2 以及E1 、E2 ；
d)以該媒介θ1 的該孔徑角旋轉該拋物線分支P1 ，以該媒介θ2 的該孔徑角旋轉該拋物線分支P2 ，並沿著該X軸平移(translation)該拋物線分支P2 ；
e)在非對稱變化θ1 ≠θ2 的情況下，選擇性地以該終點E1 與E2 所定義的傾斜表面決定傾斜度；
f)以步驟a)至e)中所建構的幾何形態，決定在空氣中的有效接受角；
g)比較該有效的接受角與該定義的接受角，若誤差大於0.001%，則以更正的接受角取代步驟a)中該定義的接受角重複步驟a)至步驟f)，其中該更正的接受角不等於該定義的接受角，且被挑選的該更正的接受角可使得步驟f)中該有效的接受角符合該定義的接受角；以及
h)當達成該有效的接受角與該定義的接受角之誤差為0.001%或更小時，縮短該拋物線在y方向上至該縮短因子所定義的程度。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該定義的接受角θ1 係介於5°與60°之間，而該定義的接受角θ2 係介於5°與60°之間。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，步驟h)中的該縮短係為一簡單的切截。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，步驟h)中的該縮短係為沿著y軸的一幾何形態壓縮由該縮短因子決定的一因子。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於θ1 =θ2 。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該鏡片係為一橢圓。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該整個周期係介於10μm與1mm的範圍之間，較佳情況下則係介於30μm與500μm的範圍之間，特佳地則係介於50μm與300μm的範圍之間。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該CPC區域包含一連續多項式閉合性(polynomial closure)，例如：一n階多項式，尤其是一4階多項式，其可於終點F1 與F2 之處連續微分。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該CPC區域包含一連續多項式閉合性。此意謂CPC區域的終點F1 與F2 之間的結構可以利用一多項式函數作描述。本多項式函數之另一態樣，是其係為一n值等於或小於32的n階多項式。該多項式函數亦可能係為一4階多項式，其可於終點F1 與F2 之處連續微分。
本發明之另一態樣，該終點F1 與F2 之間的結構可由一拋物線、雙曲線、圓函數、正弦函數或是直線所描繪。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，當該鏡片區域的輪廓係為一鏡片，則該多項式係為一n階多項式，當該鏡片區域的輪廓係為一圓形，則該多項式係為一橢圓，當該鏡片區域的輪廓係為一扁長狀圓形(compressed circle)則該多項式係為一n階多項式。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該區域與該上述描述的幾何形態之差異少於5%，或至少少於10%。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於，該結構至少覆蓋該前側邊的該表面的80%、90%、95%或100%。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該模形製品包含具有一散射效應之一表面結構於該後側邊。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該模形製品包含一UV吸收層(UV-absorbing layer)於該後側邊。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該模形製品於該平移不變方向上，包含一過度調變(overmodulated)結構以實現一額外的散射效應。
本發明之另一態樣，係提出一種平面模型製品，其特徵在於該模型製品包含一透明熱可塑性材料，例如：聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)以及修飾聚苯乙烯(modified polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或是聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)，或其混合物，特別是聚碳酸酯。該模型製品較佳情況下係具有>85%的穿透性，特別是90%。
本發明之另一態樣，係該平面模型製品也許可藉由擠壓(extrusion)所生產。
本發明之另一態樣，係提出以下的用途：此一平面模型製品作為擴散板或是用於一擴散板上的擴散膜，一包含此一平面模型製品的擴散板，以及包含此一平面模型製品或是此一擴散板的背光單元。
而本發明之另一態樣，係可將上述任一態樣進行組合後使用。
因此，揭露了一種增強的導光表面結構。改進之益處將由圖式以及較佳實施例之記述所呈現。
本文中所使用的術語”前側邊”與”後側邊”係表示在平面模型製品上兩個相對側邊的大面積表面。在預期的使用中，該後側邊係朝向該光源，而該前側邊則背向該光源。
在本文中所使用的術語”凸狀的CPC(convex CPC)區域”意謂該CPC較廣側邊係朝向該後側邊。
在本文中所使用的表達”平移不變”，意謂該結構在一方向上，不會呈現或至少沒顯著大或額外的變化於該表面，而垂直於其的方向上，則具有縱向波峰或波谷的形式，即山脊型(ridge-type)結構。
在本文中所使用的表達”過度調變”，意謂該結構沿著該平移不變方向上，即該山脊結構上，具有一額外的變化，該變化與橫向於該山脊結構的變化係相互獨立的。在數學性術語中，該有效表面結構以一個獨立於此山脊結構而且進一步稱之為過調製的結構，形成一附加物於該山脊結構上。此過度調變結構可能係為一正弦函數，一隨機散射函數，或任何函數。
在本文中所使用的表達”鏡片區域”，意謂該導光結構中可以藉由鏡型函數作數學性描述的部份。
在本文中所使用的表達”CPC區域”，意謂該導光結構中可以藉由CPC函數作數學性描述的部份。
在本文中所使用的表達”相同的”，意謂所有的鏡片區域具有一相同的形狀而且所有的CPC區域亦具有一相同的形狀，換言之，可以利用相同的參數作描述。
如本文所使用的表達”相關的”，意謂相鄰的鏡片區域或CPC區域具有一形狀，雖然其可能係為不相同的，然而可藉由各自相鄰區域作預測，換言之，即相依於後者。此表達描述了具有完全不同形狀，但卻呈週期性變化的結構。
如本文所使用的表達”獨立的”，意謂相鄰的鏡片區域或CPC區域具有一形狀，其描述參數係完全彼此獨立的。在此情況中，每一該個別的結構可具有一不同的形狀。
於下文中所描述的導光結構也可稱之為高級複合拋物面聚焦器(advanced compound parabolic concentrator，ACPC)。
該CPC區域沿循傳統介電CPC區域(dielectric CPC)的設計，兩者之差異在於其包含連續多項式閉合性(continuous polynomial closure)。傳統上，介電CPC區域係用作為聚焦器系統，且相對於更為熟知的金屬CPC，其係基於全內反射(total internal reflection)的光學原理。在此，對於該CPC的數學測定形式，決定參數有兩個：在此，一般皆使用接受角以及縮短因子。CPC(第三圖)，係採用上述公式根據以下程序所建構。所描述的程序係一個內隱式最佳化問題(implicit optimisation problem)：
1.根據Fresnel的方程式(Fresnel’s equations)以定義接受角之方式計算媒介θ1 與θ2 (31及32)的孔徑角；
2.根據該方程式以在該媒介θ1 的該孔徑角建構該拋物線分支P1 ，並以該媒介θ2 的該孔徑角建構該拋物線分支P2 ：
其中，θ1,2 係左方(θ1 )與右方(θ2 )拋物線媒介中的孔徑角，x係X座標，而y1,2 係左方(y1 )與右方(y2 )拋物線的Y座標；
3.分析計算拋物線分支的終點F1 、F2 以及E1 、E2 (25,26,45,46)；
4.以該媒介θ1 的該孔徑角旋轉該拋物線分支P1 ，以該媒介θ2 的該孔徑角旋轉該拋物線分支P2 ，並沿著該X軸平移(translation)該拋物線分支P2 ；
5.在非對稱變化θ1 ≠θ2 (31與32)的情況下，以該終點E1 與E2 所定義的傾斜表面其傾斜度現被決定；
6.從該結構決定在空氣中的有效接受角；
7.與需要的接受角進行比較。若一致性太低，則以匹配的接受角從前述第1點重覆此程序；
8.若具有充足的準確性，則在y方向上縮短--即簡單的切截一該拋物線，以符合該縮短因子決定的程度(36)，且縮短後具有該新的終點E1 與E2 (27與28)；以及
9.以一n階多項式取代終點F1 與F2 (27及28)所界定的邊界，該n階多項式其以連續微分方式(continuously differentiable manner)聯合(join)。
在目前的情況下，CPC係以有別於原始功能的不同手段作使用。假如一CPC被調適，使得其接受角θ1 與θ2 (第三圖)位於兩個燈管間的區域，以及該擴散板上光線入射角的正下方，則於此自由定義點(freelydefinable point)上可獲得光線密度的增加。以此手段定義的CPC，可決定第一圖中介於點25與27之間的區域以及點26與28之間的區域。該CPC亦可對稱地提供相同的孔徑角θ1 =θ2 ，或是非對稱地提供不同的孔徑角θ1 ≠θ2 。
第一圖中點25與26之間的多項式區域係為一連續適性式函數(continuously adapted function)。其可能係為一n階多項式、一圓截面、一橢圓、一正弦函數、一拋物線、一鏡面或是一直線。較佳為一n階多項式。尤其，特別較佳為可於點26與25之處連續微分的4階多項式。
於點25與26之間的多項式，結合於點29與27之間的鏡片區域，可決定直接在燈管正上方區域最大限度的高度與寬度。於一平面表面上的一個小空間區域之情形下明亮度相當高，但其衰減也極快速。此區域中鏡片的散射效應導致此最大限度的擴張並同時減弱。藉由該區域的曲率，可控制此擴張。於此例中，決定參數即為散射鏡片的標準焦距長。鏡片可根據下列公式作計算：一正弦函數、一n階多項式、一拋物線、一雙曲線、一橢圓、一圓形、一圓弧、一直線。較佳為一橢圓。
最後的建構參數，係局部區域24以及局部區域21、22與23之總合，兩者之間的比值。藉由此比值，在燈管以及其正上方之間的最大限度可產生一相同的明亮度水準。依據被使用於該多項式區域之一函數，該鏡片區域必須使用一對應的函數。建議採用的組合如下表所示：
將該最大限度放大三倍，相較於傳統凸鏡狀透鏡結構的放大兩倍，於相同系統中其均化效應係不相等比例地變的較大。另外，該些最大限度的位置以及它們的寬度，與密度最大值皆可以個別地彼此符合。因此，該結構亦可合適於重要的背光單元裝配(例如較少的燈管，較薄的裝配)。
該結構可利用少量參數的方式精確且數學性地加以描述，而且可以匹配各自背光單元的設計。在此方式中，一個非常均勻的背光且同時具有高明亮度水準係有可能的。此外，對比於基於容積散射(volume scattering)的傳統系統，該效應獨立於該平板的厚度，在建造上提供了額外程度的自由性。
該CPC、該多項式以及該鏡片區域的結構亦可以其它數學的函數做為近似，但需以明亮度均勻性作為交換代價。在此，可以個別的直線截面、n階多項式，或習知本技藝人士所熟知的其它函數來做為近似。
於一個被減少冷陰極螢光燈管數態樣背光單元中(於42吋LCD電視中，依照應用以4、12、14、16個冷陰極螢光燈管，取代原有的20或22個。)，該導光結構以一擴散板致使光線可以均勻的分佈，使得明亮度的差異可被最小化且當該電視使用時不會被人眼感知。電視明亮度差異的偵測限制，已描述於Semi D31-1102規範中(燈管色不均)。
在某些情況中，一個於該前側邊以及/或是後側邊具有散射作用的額外表面結構，會更加強此效應。
光線分佈均化效應可藉由額外加上散射粒子而更為加強。正常下，諸如ACPC(高級複合拋物面聚焦器)結構的導光結構之作用，可利用小散射粒子的散射效應作加強，使得只有該些散射粒子的散射維持單一效應(single effect)。此外，令人訝異的是當該些散射粒子具有低濃度時，光線的均化卻被大幅地加強。
該些散射粒子可以係聚合物粒子或是無機粒子。大量的不同物質可適用為散射粒子，例如無機或有機材料。且這些亦可呈現為液態、固態或是氣態形式。
無機物質的例子包含鹽類化合物(salt-like compounds)諸如：二氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、硫化鋅(zinc sulphide)、硫酸鋇(barium sulfate)等等，但也包含非晶材料(amorphous materials)諸如無機玻璃(inorganic glasses)。
有機物質的例子包含：聚碳酸酯(polyacrylates)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylates)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)以及聚烷基三烷氧基矽氧烷(polyalkyltrialkoxysiloxanes)該散射粒子可以係具有核-殼形態學(core/shell morphology)的丙稀酸基聚合物粒子(acrylate-based polymeric particles)。在此，上述皆係為舉例應用，且於歐洲專利EP-A 634 445中具有較佳地揭露。
氣態物質的例子如惰性氣體(inert gases)像是氮(nitrogen)、鈍氣體(noble gases)，但也包含空氣或是二氧化碳(carbon dioxide)。在聚合物熔體(polymer melt)中，該些物質於壓力下”酸解(dissolved)”，且例如以擠壓方式處理成為模型製品。然後於該些模型製品冷卻/壓力鬆馳時便形成氣泡。
這些散射粒子更可以具有廣泛不同的幾何形態，其變化從球形到晶體狀的幾何形狀皆可。也有可能是過渡形狀(Transitional shapes)。此外，對這些散射粒子而言，其可能具有不同的折射率(refractive indices)於其橫截面上，例如因為散射粒子的塗覆(coating)所導致，或是核-殼形態學(core/shell morphologies)所導致。
散射粒子對於提供光散射特性給聚碳酸酯係有助益的。該散射粒子的折射率n，較佳為落於該聚碳酸酯折射率的±0.25單位內，更佳地是落於±0.18單位內，最佳情況下是落於±0.12單位內。該散射粒子的折射率n，最好不要趨近於該聚碳酸酯折射率的±0.003單位內，更佳地是不要趨近於±0.01單位內，最佳情況下是不要趨近於±0.05單位內。該折射率的測量係基於ASTM D 542-50標準，以及/或是DIN 53400標準。
一般而言，該些散射粒子平均具有至少0.5微米(micrometres)的粒子直徑，較佳情況下係具有至少2微米，更佳地係具有2到50微米，最佳情況下係具有2到15微米。“平均粒子直徑”可理解為表示算數平均(numerical average)。具有大於2微米直徑的散射粒子，在較佳情況下至少應有90%，而最佳情況下應佔有至少95%的比例。較佳情況下，該些散射粒子係為自由流動粉末(free-flowing powder)。
在一種配製方法中，該散射粒子被包含於該擴散板的基本材料中，其中該光散射結構係形成於該前側邊上，作為一個不具有任何散射粒子的透明塑膠材料的薄層。在另一配製方法中，該散射粒子被施加於該擴散板後側邊的一薄層中。較佳情況下，這些薄層係以共擠壓方式所製造。這些薄層亦可以塗覆方式所製造。
這些散射粒子在基材中的使用濃度係0.001%至0.1%，較佳情況下，係0.01%至0.2%的濃度。於後側邊薄層的這些散射粒子，其使用濃度係0.1%至10%，較佳情況下，係0.5%至5%的濃度。
具有導光ACPC結構的擴散板之製造方法包含擠壓(extrusion)、射出成形(injection moulding)、射出壓縮成形(injection-compression moulding)、熱壓印(hot embossing)、冷壓印(cold embossing)，或高壓成形(high pressure forming)，較佳情況下，係採用擠壓方法。該結構的擠壓係於該些滾輪的其中一個進行雕刻。該結構可藉由以下方式施加於該些滾輪，該些方式包含高精度碾磨(high-precision milling)、雷射處理(laser treatment)、化學建構(chemical structuring)、光蝕刻術(photolithography)，或習知本技藝人士所熟知的其它技術。
該擴散板亦可包含其它層，例如一中間層，並可選擇性地包含其它層於該前側邊以及/或是後側邊上。
基本上，該中間層係用以給予該平板韌性與熱穩定性。當沒有任何層使用於該前側邊的情況下，該結構被刻印入該中間層。基本上，於該前側邊上的該層係用以刻印該結構。該後側邊上的該層係用以保護該中間層，例如抵擋UV射線所造成的發黃。此外，該層亦可具有一額外的散射功能，像是利用一表面結構或加入散射顏料而達成。
該擴散板的厚度係介於0.2mm至5mm之間，較佳情況下係介於1mm至3mm之間，而特佳情況下係介於1mm至1.5mm之間。較佳情況下，該表面區域係介於10cm2至2m2之間。
一擴散膜的厚度係介於50μm至500μm之間
除了在背光單元中的應用，該具有ACPC結構的擴散板也可被使用於大面積光線設置之明亮度的均化中。此外，此類的擴散板與擴散膜也可能被用於以下應用，諸如：作為LED的照明物品、螢光燈(fluorescent lamps)，或是有機發光二極體(OLED’s)。習知本技藝人士當可了解尚有其它諸多可能的應用。
實施例1
在一個被採用的32吋背光單元中，其具有19.8mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為3mm，以及6.1mm的擴散板/燈管間隙。MakrolonOD 2015的擴散板(根據ISO 1133於250℃以及2.16公斤下，具有融體體積率MVR 16.5cm 3 /10min的光學性能聚碳酸酯，根據ISO 11357-t,-2與10℃/min，其玻璃轉移溫度為145℃，根據ISO 306在50N以及50℃/hour或120℃/hour下，具有維卡(VICAT)軟化溫度為145℃，根據ISO489以及方法A，折射率為1.584，根據ISO 13468-2在550nm and 1mm時其光穿透性大於89%，在800nm and 1mm時其光穿透性大於90%，德國利物庫森(Leverkusen)，拜耳材料科技公司)在1mm的厚度中被施用於該背光單元，且具有伴隨以下參數的ACPC結構：接受角：80°，縮短因子：0.05，聚合物：聚碳酸酯，鏡片結構：扁長狀半圓(因子2)，比值：0.2，其中另有一隨機結構位於該平板的後側邊，其具有5°的散射半功率角(scattering half-power angle)。在此結構中，其相對於平均值具有3.7%的明亮度差異。如第五圖中所示的曲線圖。
對照實施例1
在一個32吋背光單元中，其具有19.8mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為3mm，以及6.1mm的擴散板/燈管間隙被使用。一個厚度為2mm的MakrolonOD 2015擴散板被施用，且具有5%的散射劑含量(scattering agent content)於該背光單元。在此結構中，其相對於平均值具有7.5%的明亮度差異。如第五圖所示。
實施例2
在一個32吋背光單元中，其具有96mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為15mm，以及18mm的擴散板/燈管間隙被使用。MakrolonOD 2015擴散板被施用於1mm的厚度中，且具有伴隨以下參數的ACPC結構於該背光單元：接受角：80°，縮短因子：0.05，聚合物：聚碳酸酯，鏡片結構：扁長狀半圓(因子4)，比值：0.2，在此結構中，其相對於平均值具有7.7%的明亮度差異。如第六圖所示。
對照實施例2
在一個32吋背光單元中，其具有96mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為15mm，以及18mm的擴散板/燈管間隙被使用。一個厚度為2mm的MakrolonOD 2015擴散板被施用，且具有5%的散射劑含量(scattering agent content)於該背光單元。在此結構中，其相對於平均值具有35%的明亮度差異。如第六圖所示。
如第五圖與第六圖中所示，相對於具有ACPC結構的擴散板，對照實施例中的明亮度具有較為劇烈的重大變化。此外，其平均明亮度係為較高的。
實施例3
在一個32吋背光單元中，其具有52mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為3mm，以及16mm的擴散板/燈管間隙被使用。MakrolonOD 2015擴散板被施用於1.2mm的厚度中，且具有伴隨以下參數的ACPC結構於該背光單元：接受角：40°，縮短因子：0.1，聚合物：聚碳酸酯，鏡片結構：線性，比值：0.07，多項式區域：2階多項式(參見第七圖)。在此結構中，其相對於平均值具有3.7%的明亮度差異。如第九圖所示。
實施例4
在一個32吋背光單元中，其具有26mm的燈管中點間隙(lamp mid-point interspacing)，燈管直徑為3.4mm，以及3.4mm的擴散板/燈管間隙被使用。MakrolonOD 2015擴散板被施用於1.2mm的厚度中，且具有伴隨以下參數的ACPC結構於該背光單元：接受角：8°，縮短因子：0.05，聚合物：聚碳酸酯，鏡片結構：扁長狀半圓(因子2)，比值：0.07，多項式區域：部份性定義9階多項式(sectionally defined ninth order polynomial)(參見第八圖)。在此結構中，其相對於平均值具有2.2%的明亮度差異。如第十圖所示。
實施例3與4顯示如何以精確匹配一背光單元幾何形態的ACPC結構，使得明亮度的變化可以少於4%。
因此，一模型製品已被揭露。以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍中。
1．．．導光散射板
2．．．擴散膜
3．．．稜鏡膜增亮膜
4．．．反射偏光器薄膜雙重增亮膜
5．．．冷陰極螢光燈管
6．．．反射後側邊
7．．．冷陰極螢光燈管間隙
8．．．冷陰極螢光燈管與導光散射板的距離
11．．．導光散射板上的CPC結構
21．．．導光結構的多項式區域
22．．．導光結構的左方CPC區域(拋物線P1 )
23．．．導光結構的右方CPC區域(拋物線P2 )
24．．．導光結構的鏡片區域
25．．．CPC的上終點F1
26．．．CPC的上終點F2
27．．．CPC的下終點E1
28．．．CPC的下終點E2
29．．．鏡片區域的左終點L1
31．．．拋物線P1 的孔徑角θ1
32．．．拋物線P2 的孔徑角θ1
33．．．CPC本體
34．．．X座標
35．．．Y座標
36．．．由該切截因子所決定縮短的CPC本體
37．．．明亮度(背光單元上的垂直圖)
38．．．背光單元上的位置(正交於該燈管)
39．．．未有任何參照於實施例1之方式的燈管明亮度分佈
40．．．相較於實施例1的結構明亮度分佈
41．．．實施例1的結構明亮度分佈
42．．．相較於實施例2的結構明亮度分佈
43．．．未有任何參照於實施例2之方式的燈管明亮度分佈
44．．．實施例2的結構明亮度分佈
第一圖係為一導光結構之橫截面圖示。
第二圖係為一導光結構之3-D圖示。
第三圖係為一顯示CPC基本建構之原則的圖。
第四圖係為一背光單元之橫截面圖示。
第五圖顯示實施例1的明亮度分佈。
第六圖顯示實施例2的明亮度分佈。
第七圖係為實施例3中導光結構之橫截面圖示。
第八圖係為實施例4中導光結構之橫截面圖示。
第九圖顯示實施例3的明亮度分佈。
第十圖顯示實施例4的明亮度分佈。
21．．．導光結構的多項式區域
22．．．導光結構的左方CPC區域(拋物線P1 )
23．．．導光結構的右方CPC區域(拋物線P2 )
24．．．導光結構的鏡片區域
25．．．CPC的上終點F1
26．．．CPC的上終點F2
27．．．CPC的下終點E1
28．．．CPC的下終點E2
29．．．鏡片區域的左終點L1

Claims (11)

  1. 一種使用於背光單元之擴散板，其包含有一前側邊以及一後側邊的，其中該前側邊包含一導光結構，該導光結構實質上係平移不變(translation invariant)的；以及一後側邊，其中該後側邊係意指朝向一光源，以及該前側邊係意指背向一光源，其特徵在於該導光結構橫截面係由下列所形成：- 一凸狀的CPC區域係由一第一及一第二拋物線分支建構，其各具有一上終點(25、26)及一下終點(27、28)，其中該等下終點係接近於該後側邊；- 於該CPC區域之該等上終點間形成該CPC區域閉合的一結構，其中該結構可藉由一4階多項式函數描述，其可於該等上終點處連續微分；以及- 一正弦、橢圓、圓或圓弧的形狀鏡片區域，其位於緊靠著其中一個該等下終點(27、28)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的擴散板，其中該擴散板於該平移不變方向上，包含一過度調變結構以實現一額外的散射效應。
  3. 如申請專利範圍第1項的擴散板，其中該擴散板包含聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)以及修飾聚苯乙烯(modified polystyrene)。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的擴散板，其中該擴散板的厚度係介於0.2mm至5mm之間。
  5. 如申請專利範圍第4項的擴散板，其中該擴散板的厚度係介於1mm至1.5mm之間。
  6. 一種使用於背光單元之擴散膜，其包含有一前側邊以及一後側邊的，其中該前側邊包含一導光結構，該導光結構實質上係平移不變(translation invariant)的；以及一後側邊，其中該後側邊係意指朝向一光源，以及該前側邊係意指背向一光源，其特徵在於該導光結構橫截面係由下列所形成：- 一凸狀的CPC區域係由一第一及一第二拋物線分支建構，其各具有一上終點(25、26)及一下終點(27、28)，其中該等下終點係接近於該後側邊；- 於該CPC區域之該等上終點間形成該CPC區域閉合的一結構，其中該結構可藉由一4階多項式函數描述，其可於該等上終點處連續微分；以及- 一正弦、橢圓、圓或圓弧的形狀鏡片區域，其位於緊靠著其中一個該等下終點(27、28)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的擴散膜，其中該擴散膜於該平移不變方向上，包含一過度調變結構以實現一額外的散射效應。
  8. 如申請專利範圍第6項的擴散膜，其中該擴散膜包含聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)以及修飾聚苯乙烯(modified polystyrene)。
  9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項的擴散膜，其中該擴散膜的厚度係介於50μ m至500μ m之間。
  10. 一種背光單元，包含如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的擴散板。
  11. 一種背光單元，包含如申請專利範圍第6至9項中任一項所述的擴散膜。
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