CN101408630A - 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微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第一表面向内逐渐减少，该透明本体的第二表面具有多个球面突起。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
本发明涉及一种棱镜片，尤其涉及一种具有双面微结构的棱镜片及采用该棱镜片的背光模组。
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，用以扩散光线。棱镜片10包括一片透明基板101、与一层形成在该基板101上表面的棱镜层103。该棱镜层103包括多条规则排列的长条形V型凸起105。棱镜片10的基板103靠近扩散板13。目前，业界主要采用于透明基板101涂覆UV-固化树脂形成棱镜层103的方法制备该棱镜片10。
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(Y轴方向)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界面会沿靠近水平方向(X轴方向)出射，此部分出射光线未能等到有效利用；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微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第一表面向内逐渐减少，该透明本体的第二表面具有多个球面突起。
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微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自第一表面向内逐渐减少，该透明本体的第二表面具有多个球面突起。
上述棱镜片的第一表面具有多个微凹槽、第二表面具有多个球面突起，由于该第一表面上的多个微凹槽具有倾斜表面结构，第二表面的多个球面突起具有变化的曲面结构，该变化的倾斜表面结构与曲面结构相配合而协同作用于入射该棱镜片的光线，因此可使采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4所示背光模组的棱镜片的仰视图。
图7是本发明较佳实施例二的棱镜片的仰视图。
图8是本发明较佳实施例三的棱镜片的俯视图。
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和扩散板23、多个光源22及框架21，扩散板23依次设置于棱镜片20一侧的，多个光源22容纳于框架21，棱镜片20和扩散板23盖住框架21。光源22发出的光线直接进入棱镜片20或通过框架21反射进入扩散板23扩散后进入棱镜片20进行聚集。
请一并参见图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具有多个微凹槽202，第二表面203具有多个球面突起204。
第一表面201靠近扩散板23，其上的微凹槽202用于使从棱镜片20出射的光线发生聚集作用。多个微凹槽202呈规则阵列紧密排布。每个微凹槽202包括四个依次连接的内侧面，即微凹槽202为四棱锥形。微凹槽202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不同，但最好都在60度至120度的范围内。在ZZ方向上，相邻微凹槽202之间的中心距离P1满足以下关系式：0.025毫米≤P1≤1毫米；在X方向上，相邻微凹槽202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/或微凹槽202的长宽比，可调整棱镜片20的增光率及/或出光视角。本实施例中，相对的等腰三角形之间的夹角为60度，P1、P2均为0.025毫米。
请再参见图4与图5，第二表面203背向扩散板23，其上的球面突起204用于收敛射入棱镜片20的光线。球面突起204的形状可为半球状，也可为小于半球的一部分。多个球面突起204呈规则阵列排布。相邻球面突起204的中心的间距P满足以下关系式：0.025毫米≤P≤1.5毫米，每一球面突起204所在球的半径R满足以下关系式：P/4≤R≤2P。如图4所示，每一球面突起204的高度H满足以下关系式：0.01毫米≤H≤R；即当相邻球面突起204的中心间距P为0.025毫米至1.5毫米时，每一球面突起204所在球的半径R可为0.01毫米至3毫米，每一球面突起204的最大深度H可为0.01毫米至半径R。本实施例中，球面突起204的高度H为球面突起204所在球的半径R，相邻两球面突起204的中心间距P等于球面突起204所在球的直径。
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微凹槽202以及球面突起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上的多个微凹槽202具有倾斜表面结构，第二表面203的多个球面突起204具有变化的曲面结构，该变化的倾斜表面结构与曲面结构相配合而协同作用于入射棱镜片20的光线，因此易于使采用棱镜片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，由于第一表面存在多个微凹槽202，微凹槽202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。当光线从第二表面203出射时，由于第二表面203存在多个球面突起204，球面突起204逐步变化的表面结构可使得光线在垂直于棱镜片20的方向上发生一定程度收敛。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，所以当光线从第二表面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，由于第一表面201的微凹槽202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，而传统的棱镜片相比，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，其上微凹槽202及球面突起204与棱镜片20的其他部分一起形成，可使得微凹槽202及球面突起204具有较高的结构强度，同时还能提升微凹槽202及球面突起204与棱镜片20的其他部分的结合力，因此可避免或减少微凹槽202及球面突起204在使用中被损坏的危险。
由于棱镜片20是采用注塑成型的方式一次成型制备而成，因此棱镜片20内不存在光线界面损失。此外，由于采用注塑成型方法制备，棱镜片20可实现大尺寸，厚度高，且可使棱镜片20表面的微凹槽202及球面突起204相应具有较高的结构强度，从而可避免或减少在使用中被刮伤、压损的危险。
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的微凹槽302为四棱台形凹槽，多个微凹槽302呈阵列间隔排布，相邻微凹槽302间有间隙。
请参阅图8，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的球面突起404呈阵列状紧密交错排布。
可以理解，上述棱镜片中的球面突起还可为随机排布或相对于棱镜片的中心对称分布等，且在阵列排布中球面突起微凹槽的阵列排布方向还可与棱镜片的侧边形成一锐角。同样的，微凹槽的也可具有与球面突起相类似的排布方式。
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微凹槽，每个微凹槽包括四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内逐渐减少，该透明本体的第二表面具有多个球面突起。
2.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：相邻球面突起的中心间距为0.025毫米至1.5毫米。
3.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：每一球面突起所在球的半径为0.01毫米至3毫米，每一球面突起的最大深度为0.01毫米至该球面突起所在球的半径
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凹槽或四棱台形凹槽。
5.如权利要求1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度至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：该棱镜片的厚度为0.5毫米至3毫米。
8.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该多个微凹槽与该多个球面突起的排布方式为阵列排布与随即排布中的一种。
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微凹槽，每个微凹槽包括四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内逐渐减少，该透明本体的第二表面具有多个球面突起。
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