CN101339262A - 棱镜片及采用该棱镜片的背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棱镜片及采用该棱镜片的背光模组。该棱镜片包括一表面设置有多个集光结构的第一折射层及一设置在该多个集光结构表面的第二折射层，其中该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率。在该棱镜片中，因为该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率，所以增大光束在该第一折射层及该第二折射层相接触界面的全反射临界角，增加折射出该棱镜片的光束数量，减少因全反射而发生反射的光束数量，进而提高该棱镜片的光透过率。当背光模组采用该棱镜片，有效减少因满足全反射导致光能损耗，提高整个背光模组的发光亮度。

Description

棱镜片及采用该棱镜片的背光模组

技术领域

本发明涉及一种棱镜片及采用该棱镜片的背光模组。

背景技术

随着显示技术的迅速发展，液晶显示装置已被广泛应用于各种信息、通讯及消费性产品中。由于液晶显示装置的液晶显示面板中液晶本身不具发光特性，因而，为调整液晶显示装置的显示亮度，需给液晶显示装置的液晶显示面板提供一面光源装置，如背光模组，用于向液晶显示面板提供亮度充分且分布均匀的光束。

请参阅图1，是一种现有技术背光模组的侧面示意图。该背光模组10包括一线性光源11、一导光板13、一反射片15、一第一扩散片17、一棱镜片18及一第二扩散片19。

该导光板13包括一入光面131、一底面132及一出光面133，该入光面131分别与该底面132及该出光面133相邻设置，该底面132与该出光面133相对设置。

该线性光源11是一冷阴极荧光管，其靠近该导光板13的入光面131设置。

该反射片15靠近该导光板13的底面132设置，其用以反射自该导光板13底面132泄出的光线。

该第一扩散片17、该棱镜片18及该第二扩散片19依次层叠设置在该导光板13的出光面133一侧，并且每两个相邻光学膜片之间保持一定间隙。该第一扩散片17、该棱镜片18及该第二扩散片19均采用透明树脂材料加工而成。该第一扩散片17及该第二扩散片19使光束透过其自身的扩散涂层产生漫射，提高光强分布均匀度。

该棱镜片18是用以修正透过该第一扩散片17的光束扩散角度，其靠近该第二扩散片19一侧表面设置有多个具集光作用的三角形棱镜结构181，通过该棱镜片18的三角形棱镜结构181对光的折射与反射来达到凝集光束的作用，使得光束穿过该棱镜片18后向该三角形棱镜结构181的顶角方向凝聚，获得光传输方向指向性强的背光模组10。

当该背光模组10工作时，该线性光源11产生光束，并经该导光板13导引及该反射片15反射后，部分光束自该导光板13的出光面133出射，接着依次通过该第一扩散片17、该棱镜片18及该第二扩散片19，形成光强分布均匀且光束指向性强的面光源装置，继而提供光束至液晶面板(图未示)显示图像。其中当光束穿过该棱镜片18的传输路径如图2所示。

光束经过该第一扩散片17的漫射作用后，光束行进方向趋于杂乱，所以光束沿各个方向射入该棱镜片18。取其中六条光束R1、R2、R3、R4、R5及R6为例，在该三角形棱镜结构181与空气接触界面，每条光束与该棱镜片18表面所夹角度也均不相同，其分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5及θ6，取该棱镜片18相较于空气的临界角为θ，则θ1、θ2及θ3＜θ，θ4、θ5及θ6＞θ。因为该棱镜片18本身是采用透明树脂材料加工而成，所以该棱镜片18的折射率大于空气折射率。根据光折射定率，光束R1、R2及R3经位于该棱镜片18表面的棱镜结构181折射后射向该第二扩散片19，获得光束R1’、R2’及R3’，且该光束R1’、R2’及R3’的出射角度更加集中；而光束R4、R5及R6在该棱镜结构181表面因满足全反射条件而发生全反射，获得光束R4’、R5’及R6’，且该光束R4’、R5’及R6’被反射回该第一扩散片17。

由此可见，在该导光板13的出光面133一侧层叠设置该第一扩散片17、该棱镜片18及该第二扩散片19，通过该两个扩散片17、19使得该背光模组10的光强分布均匀，同时通过该棱镜片18的集光特性提高该背光模组10发出光束的光传输方向的指向性。

然而，在该背光模组10中，同时使用该第一扩散片17及该棱镜片18，因为经该第一扩散片17的漫射作用后，光束行进方向趋于杂乱，且该棱镜片18与该第二扩散片19之间存在间隙，所以当部分沿大于该棱镜片18临界角θ的入射角射向该棱镜片18与空气接触界面时，则该部分光束会因为在该棱镜结构181与该空气接触的界面满足全反射条件而被反射，使得该部分光束不能沿该导光板13的出光面133方向出射，造成光能损耗，也就是说：在通过该棱镜片18凝集光束，提高其指向性同时，该棱镜片18因为全反射而降低该棱镜片18的光透过率，所以对于整个背光模组10而言，该背光模组10的整体发光亮度明显降低。

发明内容

为解决现有技术棱镜片光能损耗量大且光透过率低的问题，有必要提供一种减少光能损耗且光透过率高的棱镜片。

为解决现有技术背光模组光能损耗量大且发光亮度低的问题，有必要提供一种减少光能损耗且发光亮度高的背光模组。

一种棱镜片，其包括一表面设置有多个集光结构的第一折射层及一设置在该多个集光结构表面的第二折射层，其中该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率。

一种棱镜片，其包括一凝集光束功能的第一折射层及一具增加光透过功能的第二折射层，其中该第一折射层与该第二折射层压合设置。

一种背光模组，其包括一导光板及一棱镜片，该棱镜片包括一表面设置有多个集光结构的第一折射层及一设置在该多个集光结构表面的第二折射层，其中该棱镜片的第一折射层靠近该导光板设置，且该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率。

相较于现有技术，在该棱镜片中，将两个光折射率不同的第一折射层及第二折射层压合设置在一起，通过存在于该第一折射层表面的集光结构使得该第一折射层具有集光功效，光束经过该第一折射层后朝该集光结构指向方向凝聚，获得传输方向指向性佳的光束。同时该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率，增大该第一折射层相较于该第二折射层的全反射临界角，增加折射出该棱镜片的光束数量，减少发生全反射的光束数量，使得更多的光束能够折射出该棱镜片，提高该棱镜片的光透过率，减少光能损耗。

相较于现有技术，在该棱镜片中，将一具凝集光束功能的第一折射层与一具增加光透过功能的第二折射层叠合设置，通过该第一折射层的集光功能，使得经过该棱镜片的光束具较佳光束传输方向指向性，同时通过该第二折射层的增加光透过功能，使得更多的光束折射出该棱镜片，减少因发生全反射而造成光能损耗，有效提高该棱镜片的光透过率。

相较于现有技术，在该背光模组中，增加第二折射层在该棱镜片的第一折射层表面，将该集光结构夹设在该两个折射层之间，通过该第一折射层配合该集光结构修正自该导光板射出光束传输方向，使得光束传输方向获得较佳的指向性。另外，该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率，增大该第一折射层相较于该第二折射层的全反射临界角，增加折射出该棱镜片的光束数量，减少发生全反射的光束数量，增加该棱镜片的光透过率，从而提高整个背光模组的发光亮度。

附图说明

图1是一种现有技术背光模组侧面示意图。

图2是光束在图1所示棱镜片内传输路径示意图。

图3是本发明背光模组第一实施方式的侧面示意图。

图4是图3所示棱镜片的侧面局部放大示意图。

图5是光束在图4所示棱镜片内传输路径示意图。

图6是本发明背光模组第二实施方式的立体示意图。

图7是图6所示第一棱镜片的局部放大示意图。

图8是图6所示第二棱镜片的局部放大示意图。

具体实施方式

请参阅图3，是本发明背光模组第一实施方式的侧面示意图。该背光模组20包括两个线性光源21、一导光板22、一第一扩散片24、一棱镜片25、一第二扩散片26及一反射片27。

该导光板22是一采用压克力树脂制得的矩形平板，其包括两个入光面221、一底面222及一出光面223。该两个入光面221分别是该导光板22的两个相对侧面。该入光面221分别与该底面222及该出光面223相邻设置，该底面222与该出光面223相对设置。

该线性光源21是一长条柱状光源，其可以为冷阴极荧光管、热阴极荧光管等。该两个线性光源21相互平行设置，且分别对应靠近该导光板21的两个入光面221。

该第一扩散片24、该棱镜片25及该第二扩散片26依次层叠设置，且该第一扩散片24靠近该导光板22的出光面223一侧。其中该第一扩散片24及该第二扩散片26是在树脂扩散膜基材中加入多个散射粒子而制得，通过该散射粒子与该扩散基膜的折射率不同，使得光束在经过该扩散粒子时不断的发生折射、反射与散射的现象，实现光学扩散的效果，提高光束经过该两个扩散片24、26后的光强分布均匀度。

该反射片27是一具反射功能的光学膜片，其相对该导光板22的底面222设置。

该棱镜片25夹于该第一扩散片24及该第二扩散片26之间，其结构如图4所示。该棱镜片25包括一第一折射层251及一第二折射层252。在该第一折射层251一侧表面设置有多个集光结构253，使得该第一折射层251具集光功能。同样在该第二折射层252一侧表面同样设置有多个集光结构253，使得该第一折射层251与该第二折射层252啮合在一起，并压合为一体，且该第一折射层251的集光结构253表面与该第二折射层253的集光结构253表面互相接触，即：该第一折射层251与该第二折射层252之间不存在容纳空气的间隙。该棱镜片25通过光的折射与反射来达到凝集光线、提高该背光模组20的正面发光亮度。

设置在该第一折射层251及该第二折射层252表面的多个集光结构253是由多个具集旋光性能的三棱柱体平行排布，其截面呈连续锯齿状。每一集光结构253包括两个相交设置的斜面，该两个斜面所成夹角为90度。该第一折射层251的光折射率大于该第二折射层252的光折射率，该第二折射层252的光折射率大于空气折射率，使得该第二折射层252具较高光透过率，即：该第二折射层252能够保证更多的光束穿过该棱镜片25，增加光线在该棱镜片25内的透过率。该第一折射层251及该第二折射层252是采用多元酯(polyester)或聚碳酸酯(polycarbonate)为材料。

当该背光模组20工作时，该线性光源21发光产生光束，并经该导光板22导引及该反射片27反射后，大部分光束自该导光板22的出光面223出射，接着依次穿过该第一扩散片24、该棱镜片25及该第二扩散片26，继而形成一面光源装置。其中当光束穿过该棱镜片25的传输路径如图5所示。

光束经该第一扩散片24后，通过该第一扩散片24的光学扩散作用使得其传输方向趋于杂乱，所以光束沿各个方向射入该棱镜片25。取其中六条光束L1、L2、L3、L4、L5及L6为例，每条光束与该棱镜片25的集光结构253表面所夹角度也不相同，其分别为α1、α2、α3、α4、α5及α6，取该第一折射层251相较于该第二折射层252的全反射临界角为α，该第二折射层252相较于空气的全反射临界角为θ。因为该棱镜片25本身是采用树脂材料加工而成，且该第一折射层251的光折射率大于该第二折射层252的光折射率，该第二折射层252的光折射率大于空气的折射率，所以该第一折射层251相对该第二折射层252的全反射临界角α增大，且α＞θ，即：α1、α2及α3＜θ＜α，θ＜θ4、θ5及θ6＜α。根据光折射定率，在该折射层251与该第二折射层252所接触的界面，该光束L1、L2及L3经第一折射层251表面的棱镜结构253折射后进入该第二折射层252。该光束R4、R5及R6在该棱镜结构253表面不满足全反射条件而发生折射，同样折射进入该第二折射层252。

同样，因为该第二折射层252的光折射率介于该第一折射层251及空气折射率之间，所以在该第二折射层252与空气相接触界面，该第二折射层252相较于空气的全反射临界同样对应增大，所以该光束L1、L2、L3、L4、L5及L6均不满足全反射而折射出该第二折射层252进入空气，获得光束L1’、L2’、L3’、L4’、L5’及L6’，且该光束L1’、L2’及L3’相较于该光束L1、L2及L3，其传输方向更加集中；该光束L4’、L5’及L6’相较于该光束L4、L5及L6，其传输方向同样更加集中。

在该背光模组20中，通过位于该两个折射层251、252之间的集光结构253，使得该棱镜片25具集光特性，保证该背光模组20产生的光束具较佳指向性。同时设定该第一折射层251的光折射率大于该第二折射层252的光折射率，使得当光束自该第一折射层251射入该第二折射层252时，增大该两个折射层251、252所形成界面的全反射临界角，保证更多的光束折射出该棱镜片25，而减少因满足全反射使得光束不能沿该导光板22的出光面方向射出，即：增大该棱镜片25的光束透过率，提高该背光模组20的发光亮度。

相较于现有技术，在该背光模组20的棱镜片25中增加该第二折射层252，利用该第二折射层252的光折射率介于空气的光折射率与第一折射层251的光折射率之间的特征，增大位于该第一折射层与该二折射层间252接触界面的全反射临界角，减少因为满足全反射而被反射回该棱镜片25的光束数量，保证更多的光束沿该导光板22出光面223方向出射，从而减少因反射而造成的光能损耗，提高该背光模组20整体发光亮度。

当然，在该背光模组20中，因为不同树脂材料其全反射临界角的大小也不同，根据材料的不同，可以设定组成该集光结构253的两个斜面所成夹角为介于80度至140度之间的某一值，从而尽可能扩大该棱镜片25的出光效率，提高整个背光模组20的发光亮度。

再请参阅图6，是本发明背光模组第二实施方式的立体示意图。该背光模组40包括一线性光源41、一导光板42、一第一扩散片44、一第一棱镜片45、一第二棱镜片48、一第二扩散片46及一反射片47。

该导光板42包括一入光面421、一底面422及一出光面423，该入光面42是该导光板42的一侧面，该入光面421分别与该底面422及该出光面423相邻设置，该底面422与该出光面423相对设置。

该线性光源41靠近该导光板42的入光面421设置，该反射片靠近该底面422设置，该第一扩散片44、该第一棱镜片45、该第二棱镜片48及该第二扩散片46依次层叠设置在该导光板42的出光面423一侧，且该第一扩散片44靠近该出光面423。

再请一并参阅图7及图8，其中图7是图6所示第一棱镜片45的局部放大示意图，图8是图6所示第二棱镜片48的局部放大示意图。该第一棱镜片45包括一第一折射层451及一第二折射层452，且该第一折射层451光折射率大于该第二折射层452的光折射率。在该第一折射层451及该第二折射层452表面设置有多个呈柱体的集光结构453，该集光结构453的截面呈半圆形。该第二棱镜片48同样包括第一折射层481及一第二折射层482，且该第一折射层481光折射率大于该第二折射层482的光折射率。在该第一折射层481及该第二折射层482表面均设置有多个截面呈半圆形柱体的集光结构483。且位于该第一棱镜片45的集光结构453与位于该第二棱镜片48的集光结构453的排布方向互相垂直。

在该背光模组40中，通过该第一棱镜片45配合该第二棱镜片48，使得经过该第一扩散片42的光束依次穿过该第一棱镜片45及该第二棱镜片48，在正交的方向凝集光线，获得光利用率高，且正面亮度充分的面光源装置。

Claims (10)

1.一种棱镜片，其包括一表面设置有多个集光结构的第一折射层，其特征在于：该棱镜片还包括一设置在该多个集光结构表面的第二折射层，该第一折射层的光折射率大于该第二折射层的光折射率。

2.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该第一折射层与该第二折射层彼此贴合设置。

3.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该第二折射层与该第一折射层是一体的。

4.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该集光结构是截面呈三角形的棱柱，每一集光结构包括两个相交设置的斜面，该两个斜面所成夹角介于80度至140度之间。

5.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该集光结构是截面呈半圆形的棱柱。

6.一种棱镜片，其包括一具凝集光功能的第一折射层，其特征在于：该棱镜片还包括一具增加光透过功能的第二折射层，该第一折射层与该第二折射层压合设置。

7.如权利要求6所述的棱镜片，其特征在于：该第一折射层与该第二折射层相接触界面呈连续锯齿状排布。

8.如权利要求6所述的棱镜片，其特征在于：该第一折射层是表面设置有多个集光结构的透明树脂层，该集光结构夹于该第一折射层与该第二折射层之间。

9.一种背光模组，其包括一导光板及一棱镜片，该棱镜片包括一表面设置有多个集光结构的第一折射层，其特征在于：该棱镜片还包括一设置在该多个集光结构表面的第二折射层，该棱镜片的第一折射层靠近该导光板设置，且该第一折射层的光折射率大于该第二折射的的光折射率。

10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于：该背光模组还包括另一棱镜片，其中该两个棱镜片叠合设置，且其集光方向互相垂直。

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