CN101520522A - 一体化增亮扩散片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化增亮扩散片，包括一本体，本体上相对设置有入光面和出光面，其特征在于：所述入光面内设有由复数个低深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比在0.01～0.1之间；所述出光面内设有由复数个高深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比大于0.25；所述低深宽比微透镜阵列与所述高深宽比微透镜阵列的填充系数不小于60％。本发明将低深宽比微透镜阵列和高深宽比微透镜阵列分别设置于本体的入光面、出光面内，通过两者的有机结合，可有效提高增益率和光能利用率，实现兼具扩散增亮复合功能的整合光学膜片，由此降低背光模组的生产成本，减小其成品厚度，简化制作程序。

Description

一体化增亮扩散片
技术领域
本发明涉及一种光学膜片，具体涉及一种一体化增亮扩散片，用于液晶显示器背光模组内。
背景技术
背光模组是液晶显示器的关键零件组，由于液晶本身并不发光，背光模组的功能就是为液晶显示面板提供亮度充足、分布均匀的面光源。根据光源配置和发光方式的不同，背光模组主要有侧光式和直下式两种。下面以侧光式背光模组为例，进行简要说明：
请参阅图1所示，常见的侧光式背光模组1包括一冷阴极光源10、一导光板11、一光学膜片组12和一反射板13，其中光学膜片组12由一下扩散片121、一第一棱镜片122、一第二棱镜片123和一上扩散片124组成。背光模组中各组件由下到上的叠放次序依次为反射板13、导光板11、下扩散片121、第一棱镜片122、第二棱镜片123、上扩散片124。
光源10的光线射入导光板11后，经由导光板11底面网点的引导入射至光学膜片组12。光线先经下扩散片121的扩散和均光，然后依次通过第一棱镜片122和第二棱镜片123以修正光线方向、提高正面辉度，最后再由上扩散片124稍微扩散，以模糊经棱镜片后产生的亮纹，这样便产生出亮度充足、分布均匀的面光源，供给液晶显示板使用。
然而，上述背光模组属于单一膜片、单一功能的多膜片架构，这种组合结构使得背光模组的制作程序繁琐，厚度较大。另外，传统的扩散片主要是在扩散膜基材中加入化学颗粒作为散射粒子，使光线在经过扩散层时不断的在两个折射率相异的介质中发生折射、反射与散射，以此产生光学扩散的效果。但，这种方式将不可避免的存在扩散离子对光的吸收，造成光能利用率偏低。同时，光学膜片中的棱镜片为3M专利垄断，价格较为昂贵。以上这些都导致背光模组在成本上一直居高不下。
近年来迫于液晶显示器价格不断下降的压力和液晶显示器轻量化、薄型化的主流趋势下，复合化、一体化以及特殊化的新型式整合光学膜片必成为未来光学膜片发展趋势。
发明内容
本发明目的是提供一种一体化增亮扩散片，通过对结构的改进，使扩散片兼具扩散和增亮作用，可有效提高光能利用率，降低产品成本，减小背光模组的厚度，适应液晶显示器的发展需要。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一体化增亮扩散片，包括一本体，本体上相对设置有入光面和出光面，所述入光面内设有由复数个低深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比在0.01～0.1之间；所述出光面内设有由复数个高深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比大于0.25；所述低深宽比微透镜阵列与所述高深宽比微透镜阵列的填充系数不小于60％。
上述技术方案中，所述本体为一体化结构，通常为薄片状，制作材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)；所述填充系数是指微透镜阵列占整个表面的面积的百分比；所述入光面用以接受光线，而所述出光面位于与入光面相对的另一侧本体上，入光面内设置有由复数个低深宽比微透镜构成的微透镜阵列，所述微透镜阵列用以改变入射至所述入光面光线的传播方向；出光面内设置有由复数个高深宽比微透镜构成的微透镜阵列，所述微透镜阵列用以提高穿过所述入光面光线的辉度角。一方面，通过将低深宽比微透镜阵列和高深宽比微透镜阵列的有机结合，可有效提高本体的增益率和光能利用率；而另一方面，通过利用单元尺寸小、集成度高的微透镜阵列表面的微凹凸结构来实现其对光的扩散，此类型的光线扩散完全基于基材自身表面的微凹凸结构，不存在传统扩散片中扩散粒子对光的吸收，较传统扩散片能有效的提高光能利用率。由此，本体获得了兼具扩散与增亮的效果，在被运用于背光模组内时，可代替原有多层叠合的复合光学膜片结构，从而避免使用价格昂贵的棱镜片，降低产品成本，单层结构制作等程序简单，厚度减小，从而可适应于现代液晶显示器的需要。
上述技术方案中，所述低深宽比微透镜与所述高深宽比微透镜均为折射型凸透镜。
上述技术方案中，所述入光面内低深宽比微透镜与所述出光面内高深宽比微透镜的孔径大小均不大于100um。
优选的技术方案是，所述低深宽比微透镜的深宽比在0.01～0.05之间；所述入光面内低深宽比微透镜与所述出光面内高深宽比微透镜的孔径大小相等；组成所述入光面内微透镜阵列的各个低深宽比微透镜与组成所述出光面内微透镜阵列的各个高深宽比微透镜在位置上逐一对齐。
上述技术方案中，所述低深宽比微透镜与所述高深宽比微透镜可为方形透镜、圆形透镜或六角形透镜中的一种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明在本体的入光面内设置由复数个低深宽比的微透镜构成的微透镜阵列，用以改入射至所述入光面光线的传播方向，入光面的相对面的出光面内设置由复数个高深宽比的微透镜构成的微透镜阵列，用以提高穿过所述入光面光线的辉度角，通过两者的有机结合，可有效提高本体的增益率和光能利用率；同时利用本体表面微凹凸结构来实现对光的扩散，代替以往的扩散粒子，可有效的提高光能利用率，由此兼具扩散和增亮作用；
2.由于上述结构使本体兼具有扩散及增亮作用，从而在被运用到背光模组内时，可代替以往的光学膜片组，一方面简化了背光模组的制作程序，减小了成品厚度；另一方面，无需使用棱镜片，可大大降低生产成本，由此适应现在液晶显示器轻量化、薄型化的需要。
附图说明
图1为常见的侧光式背光模组结构示意图；
图2为本发明实施例1的截面效果示意图；
图3为本发明实施例1的扩散光线效果示意图；
图4为本发明实施例1中高深宽比微透镜阵列增益效果示意图；
图5为本发明实施例1中低深宽比微透镜阵列改善大角度入射光线传播方向的效果示意图；
图6为本发明实施例1中低深宽比微透镜阵列改善小角度入射光线传播提高透过率的效果示意图；
图7为本发明实施例1中六边形微透镜排布结构示意图；
图8为本发明实施例1中微透镜为方形透镜的排布结构示意图；
图9为本发明实施例1中微透镜为圆形透镜的排布结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图2至图9所示，一种一体化增亮扩散片，包括一由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为材料制成的一体化本体，底面为用以接收光线的入光面21，其顶面为出光面22。所述入光面21内设有多个深宽比为0.03、孔径大小为50um的微透镜211构成的微透镜阵列212，该微透镜211为折射型凸透镜；所述出光面22内设有多个深宽比为0.5、孔径大小为50um的微透镜221构成的微透镜阵列222，该微透镜221亦为折射型凸透镜。其中，微透镜211和微透镜221的孔径大小相等，且位置上逐一对齐。微透镜为圆形透镜，其对应排布方式请参阅图7所示，微透镜也可为方形透镜(如图8所示)、六边形透镜(如图9所示)，所述低深宽比微透镜阵列与所述高深宽比微透镜阵列的填充系数为90％。
本实施例中，通过利用单元尺寸小，集成度高的微透镜阵列212和222表面的微凹凸结构来实现其对光的扩散，请参阅图3。此类型的光线扩散完全基于基材自身表面的微凹凸结构，不存在传统扩散片中扩散粒子对光的吸收，较传统扩散片能有效的提高光能利用率。
为了说明所述高深宽比微透镜阵列222的集光增益特性，将它与棱镜片(BEF，Brightness Enhance Film)结构23进行比较，请参阅图4所示。光线从下侧入射，入射光线可分为三类：第一类小角度入射光线41，经过微透镜221折射后成为透射光线411，而在棱镜片23界面此类入射光线则发生全反射成为反射光线412，因此对于小角度入射光，微透镜221较棱镜片23有更高的透过率；第二类入射光线42的入射角增大但仍小于全反射角，此类光线经过微透镜折射后成为的透射光线421向扩散片法向方向集聚，提高了光线的辉度角。但由于微透镜221的表面法线从球冠中央到底部逐渐趋向水平方向，导致入射角逐渐增大，故相比较经过棱镜片折射的透射光线422具有更大的扩散角；第三类入射光线43的入射角大于全反射角，光线经过微透镜221和棱镜片23时均发生全反射，分别成为反射光线431和反射光线432，在背光模组中，这部分光线可被重新利用。通过以上分析可以看到，微透镜221具有类似棱镜片23的集光增益作用。
所述入光面低深宽比微透镜阵列可以实现提高增益率和光能利用率的作用。请参阅图5所示，所述低深宽比微透镜阵列212可以将大角度的入射光线向扩散片的法向方向偏折，改善光线传播方向从而提高增益率。
请参阅图6所示，所述低深宽比微透镜阵列212可以将微透镜边缘的小角度入射光线61偏折，以此减少经过高深宽比微透镜阵列222时的全反射光线，提高光能利用率。
将本实施例先用lighttools软件进行初步验证，模拟算得所述本体的增益率为52.35％，光能利用率为87％。
尽管已示出和描述了本发明的优选实施例，可以设想，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改。

Claims (7)

1.一种一体化增亮扩散片，包括一本体，本体上相对设置有入光面和出光面，其特征在于：所述入光面内设有由复数个低深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比在0.01～0.1之间；所述出光面内设有由复数个高深宽比微透镜构成的微透镜阵列，其深宽比大于0.25；所述低深宽比微透镜阵列与所述高深宽比微透镜阵列的填充系数不小于60％。
2.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：所述低深宽比微透镜与所述高深宽比微透镜均为折射型凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：所述低深宽比微透镜的深宽比在0.01～0.05之间。
4.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：所述入光面内低深宽比微透镜与所述出光面内高深宽比微透镜的孔径大小均不大于100um。
5.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：所述入光面内低深宽比微透镜与所述出光面内高深宽比微透镜的孔径大小相等。
6.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：组成所述入光面内微透镜阵列的各个低深宽比微透镜与组成所述出光面内微透镜阵列的各个高深宽比微透镜在位置上逐一对齐。
7.根据权利要求1所述的一体化增亮扩散片，其特征在于：所述低深宽比微透镜与所述高深宽比微透镜可为方形透镜、圆形透镜或六角形透镜中的一种。
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