CN101393286A - 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，其第一表面具有多个圆台状凹槽，第二表面具有多个三棱锥凹槽。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

背光模组及其棱镜片
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。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界面靠近出射，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，其第一表面具有多个圆台状凹槽，第二表面具有多个三棱锥凹槽。
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圆台状凹槽，该透明本体的第二表面具有多个三棱锥凹槽。
上述棱镜片的第一表面具有多个圆台状凹槽、第二表面具有多个三棱锥凹槽。由于该第一表面上的多个圆台状凹槽具有变化的曲面结构，第二表面的多个三棱锥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入射该棱镜片的光线，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剖面上的光线出射示意图。
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仰视图。
图6是图4所示背光模组的棱镜片的立体图。
图7是本发明较佳实施例二的棱镜片的仰视图。
具体实施方式
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21、多个光源22及用于容纳多个光源22的框架23，棱镜片20和扩散板21盖住框架23，光源22发出的光线直接或通过框架23反射进入扩散板21，在扩散板21均匀扩散后进入棱镜片20进行聚集。
请参见图5与图6，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具有多个圆台状凹槽202，第二表面203具有多个三棱锥凹槽204。
请再参见图4与图5，第一表面201面向扩散板23，其上的圆台状凹槽202用于收敛射入棱镜片20的光线。多个圆台状凹槽202呈规则阵列排布。相邻圆台状凹槽202的中心的间距P1满足以下关系式：0.025毫米≤P1≤1.5毫米。圆台状凹槽202的圆台上底面最大半径R满足以下关系式：P1/4≤R≤P1。即当相邻圆台状凹槽202的中心间距P为0.025毫米至1.5毫米时，每一圆台状凹槽202的最大半径R可为0.06毫米至1.5毫米。每一圆台状凹槽202的内侧面与中心线的夹角θ满足以下关系式：30°≤θ≤75°。本实施例中，圆台状凹槽202的最大半径R等于P1/2。
请再参见图4与图6，第二表面203背向扩散板23，其上的三棱锥凹槽204用于使从棱镜片20出射的光线发生聚集作用。多个三棱锥凹槽204呈规则阵列紧密排布，相互连接的六个三棱锥凹槽侧边及其侧壁形成六角星状。多个三棱锥凹槽204可为多个沿第一方向延伸的V形凸起、多个沿第二方向延伸的V形凸起以及多个沿第三方向延伸的V形凸起交错围成。该V形凸起的顶角可为50°至120°。在第一、第二或第三方向上即同方向上，相邻的三棱锥凹槽204之间的中心间距为0.025毫米至1毫米。通过调整该夹角的角度及三棱锥凹槽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圆台状凹槽202以及三棱锥凹槽204相应的凸起结构，以便使棱镜片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。
光源22发出的光线直接进入或通过框架21的反射作用进入扩散板23，在扩散板23的作用下，光线发生均匀扩散然后进入棱镜片20。由于第一表面201上的多个圆台状凹槽202具有变化的曲面结构，第二表面203的多个三棱锥凹槽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存在多个圆台状凹槽202，圆台状凹槽202倾斜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存在多个三棱锥凹槽204，三棱锥凹槽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的相互连接的六个三棱锥凹槽204及其相互连接的侧壁构成一个六角星形凸起，该六角星形凸起具有多个相互连接侧壁，其可在相互之间成120度的三个面上使光线聚集，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，而传统的棱镜片是采用在透明板上涂覆树脂膜形成微结构的方法成型，两者相比，棱镜片20更易实现快速量产及降低成本；而且在使用时，棱镜片20内不存在光线界面损失，具有更高的光线利用率。此外，传统方法在透明板上涂覆树脂膜形成微结构，由于涂覆的树脂膜与透明板结合力一般较低且树脂膜本身难以形成高强度，因此容易导致微结构被刮伤、压损；而采用注塑成型方式成型的棱镜片20，其上圆台状凹槽202及三棱锥凹槽204与棱镜片20的其他部分一起形成，可使得圆台状凹槽202及三棱锥凹槽204具有较高的结构强度，同时还能提升圆台状凹槽202及三棱锥凹槽204与棱镜片20的其他部分的结合力，因此可避免或减少圆台状凹槽202及三棱锥凹槽204在使用中被损坏的危险。
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7，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：第一表面301的圆台状凹槽302呈阵列状紧密交错排布。
可以理解，上述棱镜片中三棱锥凹槽的六角星形状阵列排布方向与棱镜片侧边所形成的夹角为0°至90°。
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. 【权利要求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，其第一表面具有多个圆台状凹槽，第二表面具有多个三棱锥凹槽。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：相邻圆台状凹槽的中心间距为0.025毫米至1.5毫米；每一圆台状凹槽的最大半径为0.06毫米至1.5毫米；每一圆台状凹槽的内侧面与中心线的夹角为30°至75°。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该每个三棱锥凹槽与其周围的三棱锥凹槽之间紧密相连。
  4. 【权利要求4】如权利要求3所述的棱镜片，其特征在于：每六个相互连接的三棱锥凹槽及其相互连接的侧壁形成一个六角星形。
  5. 【权利要求5】如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该多个三棱锥凹槽由多个沿第一方向延伸的V形凸起、多个沿第二方向延伸的V形凸起及多个沿第三方向延伸的V形凸起交错围成，且该第一方向、第二方向及第三方向相互之间的夹角为120°。
  6. 【权利要求6】如权利要求5所述的棱镜片，其特征在于：V形凸起的顶角为50°至120°。
  7. 【权利要求7】如权利要求5所述的棱镜片，其特征在于：同方向相邻V形凸起的中心间距为0.025毫米至1毫米。
  8. 【权利要求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. 【权利要求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. 【权利要求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圆台状凹槽，该透明本体的第二表面具有多个三棱锥凹槽。
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