一光学基片（１１０），其包括： 包括一棱形体结构（１１６）的一表面（１１２），所述表面特征在于：横截面具有以下等式描述的弯曲棱面： ｚ＝＊＊＊＋ｄｒ↑［２］＋ｅｒ↑［４］＋ｆｒ↑［６］ 其中ｚ是所述棱形体（１１６）的棱面的表面（１１２）距离一直线的垂直偏差，其中所述直线从一第一参考点开始，终止于一第二参考点，所述多项式的系数在以下大致的范围内：－２０＜ｃ＜２０，－１０＜ｄ＜１０，－１０＜ｅ＜１０，－１０＜ｆ＜１０以及－１＜ｋ，ｋ小于或等于零，并且其中ｒ是距离光轴的距离或径向坐标。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及增亮膜，具体而言，涉及具有弯曲棱面(facet)棱形体结构和增大的棱形体峰角(peak angle)以及折射率的一种增亮膜。
技术介绍
在背光计算机显示器或者其它系统中，光学膜通常被用来对光进行引导。例如，在背光显示器中，增亮膜利用棱形结构来沿视轴(viewing axis)(即，垂直于显示器的轴线，或“轴上”)对光进行引导。这增加了显示器用户观看到的光的亮度，并使得系统能够使用更少的功率来生成希望水平的轴上照度。用于对光进行偏转的膜还可以用在各种各样的其它光学设计中，例如用于投影显示器、交通信号以及照明标志。背光显示器和系统使用堆叠的多层膜，这些膜被布置成使得其棱形结构彼此垂直，并且被夹在被称为散射片的光学膜之间。散射片具有非常不规则的表面。目前的商品增亮膜的使用会导致离轴大约40到50度之间的亮度急剧减小。在超出该减小范围的角度上，在亮度角分布上存在旁瓣。这些旁瓣可能导致能量浪费，因为它们在很多液晶显示器(LCD)设备的希望的视角规定之外。由于旁瓣使得光会到达非计划中的观看者，所以它在保密性应用中也是不希望出现的。因此，在现有技术中一直并确实存在对能够抑制亮度角分布中的旁瓣的增亮膜的需要。
技术实现思路
在第一实施例中，本专利技术构造了一种光学基片的表面的结构形状，减小了某些离轴角度上的、从光学基片表面离开的散射光的亮度，其代价是视轴附近测量到的峰值亮度略微减小。最终，整体上增加了有用照度。这样的光学基片包括一表面，该表面特征在于至少一个棱形体的横截面具有弯曲侧壁或棱面。在第二实施例种，本专利技术构造了高折射率棱形结构与改进的棱形体几何形状的一个组合。当棱形体结构的折射率增大至增亮膜中常用材料的折射率以上的一个值，同时使得峰角增大至90度以上时，在例如LCD背光显示设备中，亮度性能得到满足或者被超出。附图说明图1是背光显示设备的横截面图。图2是光学基片的透视图，该光学基片的一个表面的特征在于其具有有着弯曲侧壁或棱面的横截面。图3是光学基片的第一横截面图，该光学基片的一个表面的特征在于其具有有着弯曲侧壁或棱面的横截面。图4是光学基片的第二横截面图，该光学基片的一个表面的特征在于其具有有着弯曲侧壁或棱面的横截面。图5是作为光学基片水平视角的函数的亮度的图解，该光学基片的一个表面的特征在于第一其具有直角棱形体的横截面，第二其具有图3中的弯曲侧壁或棱面，第三其具有图4中的弯曲侧壁或棱面。图6是一复合角度的棱形体以及图3和4所示的弯曲侧壁或棱面的几何参数的横截面图，该几何参数被描述为多项式函数的一个片段。图7是设置成交叉构造的两个光学基片的透视图，其中棱形结构被设置成相对于彼此成一角度(例如，90度)。图8是交叉光学基片的中央照度的分布图，该中央照度是棱形体峰角和基片折射率的函数。图9是交叉光学基片的远场水平照度的图解，该远场水平照度是水平视角的函数。图10是交叉光学基片的远场竖直照度的图解，该远场竖直照度是竖直视角的函数。图11是交叉光学基片的远场水平照度的图解，该远场水平照度是水平视角的函数。图12是交叉光学基片的远场竖直照度的图解，该远场竖直照度是竖直视角的函数。具体实施例方式图1中示出了背光显示设备100的横截面图。背光显示设备100包括用于产生光104的光源102。光导106通过全内反射(TIR)来沿其引导光104。光导106包含了使得光104逃逸出光导106的破坏性特征。沿光导106的下表面设置的反射基片108将从光导106的下表面逃逸的所有光104反射穿过光导106并反射向光学基片110。至少一个光学基片110可以接收来自光导106的光104。光学基片110包括由棱形结构116(图2、3和4)界定的一三维表面112。光学基片110可以被设置成一者位于另一者之上，并具有如图7中看到的其中棱形结构116被设置成相对于另一者成一角度(例如，90度)的交叉构造。棱形体116具有预定的峰角α、高度h、长度1以及节距(pitch)p，并且棱形表面112中的一个或者两个在其峰角α、高度h、长度1以及节距p上可以是随机的。此外，基片110的一个或者两个侧面可以具有棱形体116。图2、3和4中，在本专利技术的第一实施例中，包括表面112的棱形体116的侧壁或者棱面132是弯曲的。该弯曲可以描述为一段抛物线，或者更一般化地描述为由以下垂度等式(sag equation)给出的多项式表面z=cr21+1-(1+k)c2r2+dr2+re4+fr6+r]]>的更高次项 (1)其中z是棱形体116的侧壁或棱面132距离参考直线128的垂直偏差(或“垂度”)，其以微米为单位，其中直线128从棱形体的底部处的第一参考点(b)开始，终止于靠近棱形体的顶点的第二参考点(a)(参见图6)；c-1是棱面的曲率半径。这里，多项式的系数可以具有以下大致的范围-20＜c＜20，-10＜d＜10，-10＜e＜10，-10＜f＜10以及-1＜k或小于或等于零，其中r是距离光轴的距离或径向坐标，以微米为单位。应该注意到，c2r2大于或等于零并小于或等于1。具有适当选择的系数的r的奇次项(例如，r1、r3、r5、r7等)也可以如等式1中一样被使用。偶次以及奇次项的更高次项具有适当选择的系数。除了开始的r2项以外的项可以写作 线性段124、126或者其它对等式1所描述的多项式的近似可以象在图6中看到的那样被使用。线性段124、126得到一复合角度的棱形体，其具有处于θ角的第一棱面126和处于β角的第二棱面124。从图6中可以最好地理解，棱形体116的弯曲侧壁或棱面132的弯曲可以是凸形的或者凹形的。图6中，棱形体的侧棱面设置成形成一个或者多个分别与棱形体的底部相对界定出β角和θ角的复合棱面124、126。图2、3和4中示出了棱形体116在宽度w上的示例横截面。图5是作为光学基片水平视角的函数的亮度的图解，该光学基片的一个表面的特征在于第一其具有直角棱形体的横截面118，第二其具有图3中的弯曲侧壁或棱面122，第三其具有图4中的弯曲侧壁或棱面120。如图5中可以看到的，对于直角、直边的棱形体118，亮度在大约+/-50度的水平视角处表现出显著的旁瓣128、130。这些旁瓣在图3和4的弯曲棱面的棱形体中都没有出现。但是，弯曲棱形体的整体亮度有略微的减小。通过对比图5中的曲线122和曲线120可以看出，对于光学基片中大约1.6的折射率，侧壁的弯曲越深，整体亮度的减小越大。同时，如图5所示，随着棱面的弯曲越发偏离90度棱形体的直壁，主瓣越宽，并且中央照度(central luminance)和旁瓣越低。在第二实施例中，光学基片110的相对较高的折射率与改进的棱形体几何形状相结合，得到了增强的亮度。具体而言，图8示出了交叉光学基片的以百分数计的中央照度的分布图，该中央照度是棱形体峰角和基片折射率的函数，其中折射率1.6和峰角90度被认为是100％。通过将峰角增大至100度，并将光学基片的折射率大体增大至大于约1.65，尤其是在大约1.7和1.8之间，照度至少为102％。图9示出了交叉光学基片的远场水平照度的图解，该照度是水平视角的函数。图9中，在150处示出了基于1.65的折射率和90度的棱形体峰角的现有技术中的照度曲线。图9中可以看到本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：尤金·奥尔克扎克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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