CN101393282B - 背光模组及其棱镜片 - Google Patents
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Abstract
一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面具有多个长条状弧形凹槽，该透明本体的第二表面具有多个微凹槽，每个微凹槽包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小，其中每个该微凹槽的中心位于与该微凹槽相邻的两个长条状弧形凹槽顶点之间。本发明还提供一种采用上述棱镜片的背光模组，该背光模组具有提高光线有效利用率、出光亮度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种背光模组及其棱镜片，尤其涉及一种用于液晶显示的背光模组及其棱镜片。
背景技术
请参见图1，所示为一种现有的直下式背光模组100，其包括框架11、设置在框架11内部的多个光源12、依次设置在光源12上方并盖住框架11的一个扩散板13及一个棱镜片10。其中，扩散板13内一般含有用以扩散光线的散射粒子。棱镜片10包括一用以接收光束的入光面101、与入光面101相对的出光面103以及形成于出光面103的多个长条形V型凸起105。
使用时，由多个光源12产生的光线进入扩散板13被均匀扩散后，其继续进入棱镜片10，在棱镜片10的长条形V型凸起105的作用下使出射光线发生一定程度的聚集，从而提高背光模组100在特定视角范围内的亮度。
请一并参阅图2与图3，光线在经扩散板13扩散后变得均匀，但也使散射后的光线入射棱镜片10的角度变得较为杂乱。此杂乱光线进入棱镜片10后于V型凸起105界面出射，部分出射光线(如a1、a2)会沿靠近竖直的方向(即与Y轴相平行的方向)聚集，此部分出射光线可提升背光模组100的正面出射亮度；但是，有部分出射光线(如a3、a4)于V型凸起105界面朝靠近水平方向(X轴方向)出射，此部分出射光线未能有效利用；另外，仍有部分光线(如a5、a6)于V型凸起105界面发生折射后又重新进入棱镜片10，此过程中光能损失较大。此外，棱镜片10的多个V型凸起105平行排布，其对光线的聚集作用主要发生在与V型凸起105的延伸方向相垂直的平面；而对与V型凸起105的延伸方向相平行的平面的光线无聚集作用，使该部分光线未能有效利用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种可提高光线有效利用率、出光亮度高的背光模组及其棱镜片。
一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面具有多个长条状弧形凹槽，该透明本体的第二表面具有多个微凹槽，每个微凹槽包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小，其中每个该微凹槽的中心位于与该微凹槽相邻的两个长条状弧形凹槽顶点之间。
一种背光模组，其包括光源、扩散板及棱镜片，该扩散板及棱镜片依次设于该光源的上方，该棱镜片由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面具有多个长条状弧形凹槽，该透明本体的第二表面具有多个微凹槽，每个微凹槽包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小，其中每个该微凹槽的中心位于与该微凹槽相邻的两个长条状弧形凹槽顶点之间。
上述棱镜片的第一表面具有多个长条状弧形凹槽、第二表面具有多个微凹槽，由于该第一表面上的多个长条状弧形凹槽具有变化的曲面结构，第二表面的多个微凹槽具有倾斜表面结构，该变化的曲面结构与倾斜表面结构相配合而协同作用于射入该棱镜片的光线，因此可使使用该棱镜片的背光模组提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
附图说明
图1是一种现有的背光模组的剖面示意图。
图2是图1所示背光模组的棱镜片的立体图。
图3是图2所示棱镜片沿III-III剖开的光线出射示意图。
图4是本发明较佳实施例一的背光模组的剖面示意图。
图5是图4所示背光模组的棱镜片的立体图。
图6是图5所示棱镜片沿VI-VI的剖面图。
图7是图5所示棱镜片沿VII-VII的剖面图。
图8是本发明较佳实施例二的棱镜片的立体图。
图9是本发明较佳实施例三的棱镜片的俯视图。
图10是本发明较佳实施例四的棱镜片的立体图。
图11是本发明较佳实施例五的棱镜片的剖面示意图。
具体实施例
下面将结合附图及实施例对本发明的背光模组及其棱镜片作进一步的详细说明。
请参见图4，所示为本发明较佳实施例一的背光模组200，其包括棱镜片20和依次设置于棱镜片20一侧的扩散板23、多个光源22及用于容纳多个光源22的框架21，棱镜片20和扩散板23盖住框架21，光源22发出的光线直接或通过框架21反射进入扩散板23，在扩散板23内扩散后进入棱镜片20进行聚集。
请参见图5至图7，棱镜片20由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面201及与第一表面201相对的第二表面203。第一表面201具有多个长条状弧形凹槽202，第二表面203具有多个微凹槽204。
第一表面201面向扩散板23，其上的多个长条状弧形凹槽202相互平行，用于收敛射入棱镜片20的光线。长条状弧形凹槽202可为长条状圆弧形或椭圆弧形，本实施例中，长条状弧形凹槽202为圆弧形，将长条状弧形凹槽202中圆弧的半径记为R，相邻长条状弧形凹槽202的中心的间距记为P，每一长条状弧形凹槽202的最大深度记为H，则R、P以及H满足以下关系式：0.025毫米≤P≤1.5毫米，0.01毫米≤R≤2P，0.01毫米≤H≤R。
第二表面203背向扩散板23，其上的微凹槽204用于使从棱镜片20出射的光线发生聚集作用。多个微凹槽204呈规则阵列紧密排布。每个微凹槽204包括四个相互连接的内侧面，即微凹槽204为四棱锥形。微凹槽204的内侧面为两两相对的四个等腰三角形，其中一两相对的等腰三角形之间的夹角与另一两相对的等腰三角形之间的夹角可以相同或不同，但最好都在60度至120度的范围内。在水平方向上，相邻微凹槽204之间的中心距离P1满足以下关系式：0.025毫米≤P1≤1毫米；在竖直方向上，相邻微凹槽204之间的中心距离P2满足以下关系式：0.025毫米≤P2≤1毫米。通过调整该夹角的角度及微凹槽204的长宽比，可调整棱镜片20的增光率及出光视角。
棱镜片20的总体厚度可为0.5毫米至3毫米。棱镜片20可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。制备过程中需在模具上设置与长条状弧形凹槽202以及微凹槽204相应的凸起结构，以使棱镜片20可在单次注塑过程中成型。
框架21可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂布有高反射率涂层的金属或塑料制成。
光源22可为线光源或点光源，例如发光二极管与冷阴极荧光灯。
由于第一表面201上的多个长条状弧形凹槽202具有变化的曲面结构，第二表面203的多个微凹槽204具有倾斜表面结构，该变化的曲面结构与倾斜表面结构相配合而协同作用于入射棱镜片20的光线，因此易于使使用棱镜片20的背光模组200提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
具体在本实施例中，当光线从第一表面201进入棱镜片20时，由于第一表面201存在多个长条状弧形凹槽202，长条状弧形凹槽202逐步变化的表面结构使得光线向垂直于棱镜片20的方向发生一定程度的收敛；当光线从第二表面203出射时，由于第二表面203存在多个微凹槽204，微凹槽204倾斜的表面结构使得出射光线向垂直于棱镜片20的方向进一步聚集，从而可较大程度的提高背光模组200的出光亮度。与此同时，由于第一表面201在光线进入棱镜片20时，将大部分光线收敛至靠近垂直于棱镜片20的方向，故当光线从第二表面203出射时，与棱镜片20相平行方向出射的光线较少，从而减少了再次返回棱镜片20的光线而使更多的光线被有效利用。
进一步，由于第二表面203的微凹槽204为四棱锥形，其具有四个相连接的内侧面，因此无论是在X-Y平面还是在Z-Y平面上，出射光线都可被有效聚集，从而充分利用各个方向的光线以更进一步提高背光模组200的正面出射光亮度。
另外，本发明的棱镜片20是采用注塑成型的方式一体成型，传统的棱镜片是采用在透明板上涂覆树脂膜成型微结构的方法二次成型，二者相比，本发明的棱镜片20内不存在光线界面损失，具有更高的光线利用率；而且本发明的棱镜片20可以一次性制备而成，更易实现快速量产及降低成本。此外，传统方法在透明板上涂覆树脂膜成型微结构，由于树脂膜形成于透明板，且棱镜片的厚度较薄，因此棱镜片强度较低，容易翘曲变形，而本发明采用注塑成型方式与棱镜片20一体成型的长条状弧形凹槽202及微凹槽204，长条状弧形凹槽202及微凹槽204与棱镜片本体为整体结构，且厚度相对较厚，具有较高的结构强度，可避免或减少在使用中出现翘曲变形的危险。
可以理解，第二表面203也可用于面向扩散板23，而使第一表面201背向扩散板23。
请参阅图8，所示为本发明较佳实施例二的棱镜片30。棱镜片30与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第二表面303的微凹槽304为四棱台形，且多个微凹槽304间隔排布。
请参阅图9，所示为本发明较佳实施例三的棱镜片40。棱镜片40与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第二表面403的微凹槽404为四棱台形，且四棱台形凹槽其中两相对内侧面的面积大于另外两相对内侧面的面积。
请参阅图10，所示为本发明较佳实施例四的棱镜片50。棱镜片50与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第二表面503的微凹槽504为三棱锥形。
请参阅图11，所示为本发明较佳实施例五的棱镜片60。棱镜片60与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面601的长条状弧形凹槽602为椭圆弧形。
可以理解，上述棱镜片中，第二表面上的微凹槽的形状并不限于四棱锥形、四棱台形与三棱锥形，其也可为三棱台形或其他多棱锥形/多棱台形等，即微凹槽的结构可概括为包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小。长条状弧形凹槽的延伸方向以及在阵列排布中微凹槽的排布方向还可与棱镜片的侧边形成0至90度的夹角。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该透明本体的第一表面具有多个长条状弧形凹槽，该透明本体的第二表面具有多个微凹槽，每个微凹槽包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小，其中每个该微凹槽的中心位于与该微凹槽相邻的两个长条状弧形凹槽顶点之间。
2.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：长条状弧形凹槽为圆弧形，且多个长条状弧形凹槽相互平行，相邻长条状弧形凹槽的中心间距记为P，每一长条状弧形凹槽的圆弧的半径记为R，每一长条状弧形凹槽的最大深度记为H，则P、R以及H满足下列关系式：0.025毫米≤P≤1.5毫米，0.01毫米≤R≤2P，0.01毫米≤H≤R。
3.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：长条状弧形凹槽为椭圆弧形。
4.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该微凹槽为四棱锥形或四棱台形。
5.如权利要求4所述的棱镜片，其特征在于：每个微凹槽的两相对内侧面的夹角为60至120度。
6.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：相邻微凹槽的中心间距为0.025毫米至1毫米。
7.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该多个微凹槽的排布方式为阵列排布与随机排布中的一种。
8.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该棱镜片的厚度为0.5毫米至3毫米。
9.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该棱镜片由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。
10.一种背光模组，其包括光源、扩散板及棱镜片，该扩散板及棱镜片依次设于该光源的上方，该棱镜片由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该透明本体的第一表面具有多个长条状弧形凹槽，该透明本体的第二表面具有多个微凹槽，每个微凹槽包括至少三个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第二表面向棱镜片内逐渐减小，其中每个该微凹槽的中心位于与该微凹槽相邻的两个长条状弧形凹槽顶点之间。
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