CN102023329A - 一种增光片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增光片，其包括一个入光面及一个出光面，其中，在所述出光面上设置有呈阵列排列的三棱镜柱圆环。本发明提供的增光片，针对现有的增光片存在一部分光无法被有效利用从而造成损耗的问题，进而通过改变在增光片出光面上的三棱镜的形状和排布，达到提高光利用率的目的。在本发明中，通过在所述增光片的出光面上设置呈阵列排列的三棱镜柱圆环的方法，其能有效提高光的利用率，从而提高背光模组在特定角度范围内出射光的强度，进而使得观察者能够观看到更好的显示效果。

Description

一种增光片

技术领域

本发明属于液晶领域，尤其涉及液晶显示器的背光模组所应用到的增光片。

背景技术

液晶显示屏被广泛应用于个人数字助理、笔记型电脑、数字相机、移动电话、液晶电视等电子产品中，由于液晶显示屏本身不发光，要借助背光模组才能产生显示功能。

背光模组一般是由发光源、导光板、下扩散板、下增光片、上增光片、上扩散板和遮光黑白胶等组成，请参阅图1，现有技术中的背光模组的结构剖面示意图，该背光模块10包括反射板11、导光板12，在导光板12的侧面包括背光光源13，在导光板12上方依次包括下扩散板141’、下增光片151’、上增光片152’及上扩散板142’。其中，扩散板14内一般含有甲基丙烯酸甲酯微粒，该甲基丙烯酸甲酯微粒作为扩射粒子用于使光线发生扩散，增光片具有“V”形微棱镜结构，用于提高背光模组特定视角范围内的亮度。使用时，由侧光光源13产生的光线通过导光板12进入下扩散板141’被均匀扩散后，其继续进入下增光片151’、上增光片152’，由增光片射出的出射光发生一定程度上的聚集作用，从而提高背光模组在特定视角范围内的亮度。

请参阅图2，为现有技术中的增光片的结构示意图，增光片15’是由数个纵向平行排列的三角形的棱镜柱153’及基材154’所组成。棱镜柱153’结合于基材154’的一侧边，每一棱镜柱153’的高度、宽度相同，且棱镜柱153’的棱线高度不变，走向为直线棱线两侧的斜面相对称。

请参阅图3以及图4，是现有技术中的增光片的光强分布示意图以及增光片的光路图，增光片中的光线可分为四个区域：

a区域：能透过增光片，且方向有所抬升，达到了增光效果；

b区域：会产生全反射，因此光不能透过增光片，而又被折射回来重复利用；

c区域：光经过相邻的棱镜结构被折射向导光板并被重复利用，整体达到增光的目的；

d区域：大角度的光，光的方向不能被抬升，故基本上这部分光被损耗掉了；

由图3以及图4可以看出，光线31以及光线32能够被增光片15’合理利用，使得该已知结构的增光片对光有一定的汇聚作用，有效控制了光的消耗，但大角度光线33无法被有效利用，且其占了入射光光强5％左右的比例，由此造成了光利用率一定程度上的下降。

发明内容

本发明为解决现有技术中增光片对大角度光线的利用率不够高的技术问题，提供一种新的增光片。

本发明的技术方案为：一种增光片，包括基材，所述基材包括一个入光面及一个出光面，其中，在所述出光面上设置有呈阵列排列的三棱镜柱圆环。

进一步地，单个所述三棱镜柱圆环包括至少两根呈同心布置的三棱镜柱，单个所述三棱镜柱具有第一侧面、第二侧面以及棱线，所述第一侧面、第二侧面分别由该棱线的两侧延伸相同的距离至出光面，且每一单独的三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离依次由所述三棱镜柱圆环的中心向外递增。

本发明提供的增光片，针对现有的增光片存在一部分光无法被有效利用从而造成损耗的问题，进而通过改变在增光片表面的三棱镜的形状和排布，达到提高光利用率的目的。在本发明中，通过在所述增光片的出光面上设置呈阵列排列的三棱镜柱圆环的方法，并且在单个的该三棱镜柱圆环中，由其中心向外设置有至少两根同心布置的且其高度依次递增的三棱镜柱，由于其能够有效回收大角度光，从而其能有效提高光的利用率，进而提高背光模组在特定角度范围内出射光的强度，使得观察者能够观看到更好的显示效果。

本发明的具体的特征及优点将通过具体实施方式和说明书附图进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术中的背光模组的结构剖面示意图；

图2是现有技术中的增光片的结构示意图；

图3是现有技术中的增光片的光强分布示意图；

图4是现有技术中的增光片的光路图；

图5是本发明提供的增光片一种实施例的立体结构示意图；

图6是本发明提供的增光片一种实施例的平面结构示意图；

图7是本发明提供的增光片一种实施例的三棱镜柱圆环结构示意图；

图8是本发明提供的增光片一种实施例的三棱镜柱圆环剖面结构示意图及光路图；

图9是本发明提供的增光片一种实施例与现有技术的增光片的亮度值(NIT)-视角角度值对照示意图；

图10是本发明提供的增光片一种实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图5以及图6，是本发明提供的增光片一种实施例的立体结构示意图以及平面结构示意图。本发明提供的增光片15，针对现有的增光片15’存在一部分大角度光无法被有效利用从而造成损耗的问题，旨在通过改变增光片15表面的三棱镜的形状，达到提高光利用率从而减少光的损耗的目的。

继续参照图5至图8，本发明提供的增光片15，包括基材152，所述基材152包括一个入光面159及一个出光面158，其中，在所述出光面158上设置有呈阵列排列的三棱镜柱圆环151。在本发明中，所述增光片15所选用的材料必须具有较高的光透过性。所述入光面159用以接收由扩散板14射出来的均匀的光线，在所述出光面158上布置了多个呈阵列排列的三棱镜柱圆环151。

进一步的，参照图7，是本发明提供的增光片15一种实施例的三棱镜柱圆环151结构示意图。单个所述三棱镜柱圆环151包括至少两根呈同心布置的三棱镜柱，单个所述三棱镜柱具有第一侧面100、第二侧面101以及棱线102，所述第一侧面100、第二侧面101分别由该棱线102的两侧延伸相同的距离至出光面158，且每一单独的三棱镜柱的棱线102距所述出光面158的垂直距离依次由所述三棱镜柱圆环151的中心向外递增。如图7所示，每个三棱镜柱圆环151都具有其唯一的中心，且围绕该中心设置有多个同心的圆形的三棱镜柱，且愈靠近该中心的圆形三棱镜柱，其棱线102与出光面158之间的垂直距离越小，由所述中心向外，其对应的原型三棱镜柱的棱线102与出光面158之间的垂直距离依次递增。

进一步的，参照图8，是本发明提供的增光片15一种实施例的三棱镜柱圆环151剖面结构示意图及光路图。所述第一侧面100与第二侧面101形成棱角103，所述棱角的角度范围为80°～100°。优选情况下，所述棱角103的角度为90°。

由以上可知，本发明提供的增光片15，其单个三棱镜柱圆环151包括至少两根呈同心布置的三棱镜柱，当所述三棱镜柱圆环151包括两根呈同心布置的三棱镜柱时，其能够较大幅度的提高增光片15对大角度的出射光的二次回收，从而一定程度上提高光的利用率；当所述三棱镜柱圆环151包括超过三根三棱镜柱时，可以通过适当增大或减小最靠近中心的三棱镜柱的高度及宽度，以使得在保证增光片15的光利用率以及厚度要求的前提下，实现在该单个三棱镜柱圆环151中布置下这些多个呈同心圆排布的三棱镜柱，从而最终实现提高光的利用率以及提升显示装置显示效果的目的。根据本发明提供的增光片15的一种优选实施例，所述三棱镜柱圆环151由内至外依次包括第一三棱镜柱1511、第二三棱镜柱1512以及第三三棱镜柱1513。

其中，所述第二三棱镜柱1512的棱线距所述出光面158的垂直距离H2为第一三棱镜柱1511的棱线距所述出光面158的垂直距离H1的1.2～2倍，所述第三三棱镜柱1513的棱线距所述出光面158的垂直距离H3为第二三棱镜柱1512的棱线距所述出光面158的垂直距离H2的1.2～2倍。优选情况下，所述第二三棱镜柱1512的棱线距所述出光面158的垂直距离H2为第一三棱镜柱1511的棱线距所述出光面158的垂直距离H1的1.5倍，所述第三三棱镜柱1513的棱线距所述出光面158的垂直距离H3为第二三棱镜柱1512的棱线距所述出光面158的垂直距离H2的1.5倍。例如，在实际的应用过程中，所述第一三棱镜柱1511的棱线距所述出光面158的垂直距离H1为8um～20um，所述第二三棱镜柱1512的棱线距所述出光面158的垂直距离H2为9.6um～40um，所述第三三棱镜柱1513的棱线距所述出光面158的垂直距离H3为11.52um～80um。

同样的，由于该三棱镜柱的剖面优选为等腰直角三角形，由此，所述第二三棱镜柱1512的宽度W2为第一三棱镜柱1511宽度W1的1.2～2倍，所述第三三棱镜柱1513的宽度W3为第二三棱镜柱1512宽度W2的1.2～2倍。优选情况下，所述第二三棱镜柱1512的宽度W2为第一三棱镜柱1511宽度W1的1.5倍，所述第三三棱镜柱1513的宽度W3为第二三棱镜柱1512宽度W2的1.5倍。例如，在实际的应用过程之中，所述第一三棱镜柱1511的宽度W1为16um～40um，所述第二三棱镜柱1512宽度W2为19.2um～80um，所述第三三棱镜柱1513的宽度W3为23.04um～160um。

请继续参照图8，并对照图4，从第一三棱镜柱1511中射出的大角度光线406没有被全部浪费掉，而是有一部分直接射入到与其相邻的第二三棱镜柱1512中后产生折射，并经过反射板后再次射入该增光片15，并且，根据本发明提供的该增光片15，若从所述第一三棱镜柱1511中射出的大角度光406无法射入第二三棱镜柱1512中以使其产生折射，所述大角度光406还可以部分射入所述第三三棱镜柱1513中，光线经其折射后同样可以被再次利用。同样，从第二三棱镜柱1512中射出来的大角度光406可以同样被相邻的三棱镜柱折射回反光板以致重新被利用，依次类推，使得之前图3中所示的d区域中的部分大角度光线能够被回收再利用，从而提高了入射光的利用率。

请参照图9，是本发明提供的增光片15一种实施例与现有技术的增光片15’的亮度值(NIT)-视角角度值对照示意图，所述NIT(尼特)为亮度的单位，1nit＝1坎德拉/平方米[cd/m²]。其中曲线4O7为已知增光片15’的亮度值-视角角度值分布曲线，曲线408为本发明提供的一个实施例的增光片15的亮度值-视角角度值分布曲线，由曲线407和408比较可知，本发明的提供的增光片15较现有技术中的增光片15’在±40°的视角范围内具有更高的亮度值，因此本发明提供的增光片15较现有的增光片15’具有较高的光增益值。从而一定程度上有效提高了光的利用率，进而使得观察者能够观看到更好的显示效果。除此之外，相对于现有技术中采用两层增光片15’以实现聚光的技术，本发明提供的增光片15只需要提供一层，便可以实现良好的聚光效果，因此，在一定程度上降低了成本。

依据本发明提供的该增光片15，由于在具体的应用过程中，所述三棱镜柱圆环151结构需要被切割，在其被切割时，由于在切割面保持了三棱镜柱的形状结构，其仍然能够达到聚光的效果，因此，本发明提供的该增光片15的聚光效果不会因为生产过程中的切割而受到影响。

并且，在具体的实施过程中，参照图10，为防止在制作、搬运或使用的过程中对本发明的增光片15的光学结构面造成损伤，一般使得距离所述三棱镜柱圆环151的中心最远的三棱镜柱具有弧形轮廓1020，在具体的实施过程中，其弧形轮廓1020的曲率半径r小于或等于8um，优选情况下，所述弧形轮廓1020的曲率半径r等于6um。

在本发明中，技术人员不难理解，所述基材152的材料选择会使得所述三棱镜柱圆环151的具体结构发生变化，例如所述第一三棱镜柱1511、第二三棱镜柱1512以及第三三棱镜柱1513的到所述出光面158之间的距离的比值发生变化。在具体的应用过程中，所述基材152可以选择丙烯酸树脂、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等等。并且，对于所述基材152的折射率的规定也是尽量选用折射率较大的材料，例如，在本发明中提供的实施例中，所述基材152优先选用为折射率大于1.5的材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增光片，包括基材，所述基材包括一个入光面及一个出光面，其特征在于，在所述出光面上设置有呈阵列排列的三棱镜柱圆环。

2.如权利要求1所述的增光片，其特征在于，单个所述三棱镜柱圆环包括至少两根呈同心布置的三棱镜柱，单个所述三棱镜柱具有第一侧面、第二侧面以及棱线，所述第一侧面、第二侧面分别由该棱线的两侧延伸相同的距离至出光面，且每一单独的三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离依次由所述三棱镜柱圆环的中心向外递增。

3.如权利要求2所述的增光片，其特征在于，所述第一侧面与第二侧面形成棱角，所述棱角的角度范围为80°～100°。

4.如权利要求3所述的增光片，其特征在于，所述棱角的角度为90°。

5.如权利要求4所述的增光片，其特征在于，所述三棱镜柱圆环由内至外依次包括第一三棱镜柱、第二三棱镜柱以及第三三棱镜柱。

6.如权利要求5所述的增光片，其特征在于，所述第二三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离为第一三棱镜柱距所述出光面的垂直距离的1.2～2倍，所述第三三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离为第二三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离的1.2～2倍。

7.如权利要求6所述的增光片，其特征在于，所述第二三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离为第一三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离的1.5倍，所述第三三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离为第二三棱镜柱的棱线距所述出光面的垂直距离的1.5倍。

8.如权利要求5所述的增光片，其特征在于，所述第二三棱镜柱的宽度为第一三棱镜柱宽度的1.2～2倍，所述第三三棱镜柱的宽度为第二三棱镜柱宽度的1.2～2倍。

9.如权利要求8所述的增光片，其特征在于，所述第二三棱镜柱的宽度为第一三棱镜柱宽度的1.5倍，所述第三三棱镜柱的宽度为第二三棱镜柱宽度的1.5倍。

10.如权利要求2所述的增光片，其特征在于，距离所述三棱镜柱圆环的中心最远的三棱镜柱，其第一侧面与第二侧面相交并形成弧形轮廓。

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