CN101551477A - 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球面凹槽，该第二表面具有多个三棱锥凹槽，其中有四个三棱锥凹槽具有共同连接点且该四个三棱锥凹槽围成一平行四边形外形。上述棱镜片具有提高光线有效利用率、出光均匀的优点。

Description

棱镜片
技术领域
本发明涉及一种棱镜片，尤其涉及一种用于背光模组的棱镜片。
背景技术
请参见图1与图2，所示为一种现有的直下式背光模组100，其包括框架11与设置在该框架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内一般含有散射粒子，用以扩散光线。棱镜片10包括透明基板101、形成于透明基板101上的棱镜层103。棱镜层103上具有多个长条形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。
然而，在背光模组100中，虽然有扩散板13对光线的扩散作用，但由于光源12朝其正上方传输的光线较多，扩散板13还是常常难以对光线扩散均匀，从而使得从棱镜片10出射的光线容易产生光源残影，即出现光强强弱不同的区域。
为避免光源残影的产生从而提高背光模组100出射光的均匀性，通常在棱镜片10的上方还需设置一上扩散片14。然而，光线在上扩散片14中传输时，部分光线会被上扩散片14吸收而造成部分光线损失；并且上扩散片14的使用还将增加光线在传输过程中的界面数量，从而增加光线传输的界面损失，因此上扩散片14的使用会减少光线的利用率，使背光模组100的出光亮度降低。
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、出光均匀的棱镜片。
一种棱镜片，其由透明本体构成。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球面凹槽，该第二表面具有多个三棱锥凹槽，其中有四个三棱锥凹槽具有共同连接点且该四个三棱锥凹槽围成一平行四边形外形。
上述棱镜片中，由于第一表面的多个球面凹槽具有变化的曲面结构，该变化的曲面结构与第二表面的具有特定排布的三棱锥凹槽的倾斜表面结构相配合，让射入棱镜片的光线可发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，从而可使从棱镜片出射的光线发生特定的扩散，以减弱甚至避免光源残影，提高背光模组的出光均匀性，进而避免采用上扩散片而产生的界面损失，提升光线利用率。
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是本发明较佳实施例一的棱镜片的立体示意图。
图4是图3所示棱镜片的沿IV-IV线的剖视图。
图5是图3所示棱镜片的另一视角的立体图。
图6是图2所示棱镜片的光强测试图。
图7是图3所示棱镜片的光强测试图。
图8是本发明较佳实施例二的棱镜片的俯视图。
图9是本发明较佳实施例三的棱镜片的剖视图。
具体实施例
下面将结合附图及实施例对本发明的棱镜片作进一步的详细说明。
请参见图3至图5，所示为本发明较佳实施例一的棱镜片20，其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具有多个球面凹槽202，第二表面203具有多个三棱锥凹槽204。其中有四个三棱锥凹槽204具有共同连接点且这四个三棱锥凹槽204围成一矩形外形。
第一表面201的多个球面凹槽202呈矩形阵列排布。球面凹槽202中球面的半径为0.01毫米至3毫米，相邻两个球面凹槽202的中心间距为0.025毫米至1.5毫米，每个球面凹槽202的最大深度为0.01毫米至3毫米。
第二表面203的多个三棱锥凹槽204之间紧密相连，其中还有四个相互连接的三棱锥凹槽204及其相互连接的侧壁形成四角星形206。多个四角星形206之间呈阵列排布。多个三棱锥凹槽204可由多个沿第一方向X1延伸的V形凸起、多个沿第二方向X2延伸的V形凸起、多个沿第三方向X3延伸的V形凸起及多个沿第四方向X4延伸的V形凸起交错形成，且沿第二方向X2延伸的V形凸起与沿第四方向X4延伸的V形凸起皆通过沿第一方向X1延伸的V形凸起与沿第三方向X3延伸的V形凸起之间的交点。其中该四个方向X1、X2、X3及X4相邻两方向之间的夹角为45度，该V形凸起的顶角θ可为80度至100度，同方向上相邻V形凸起之间的中心距离可为0.025毫米至1毫米。本实施例中，四个方向X1、X2、X3及X4相邻V形凸起之间的中心距离分别D1、D2、D3与D4， D 1 = D 3 = 2 D 2 = 2 D 4 . 此外，需要说明的是通过调整顶角θ的大小，可在一定程上调整棱镜片20的增光率及出光视角。
棱镜片20的总体厚度T可为0.4毫米至4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球面凹槽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。
当棱镜片20用于背光模组时，可让第一表面201靠近光源而第二表面203远离光源。由于第一表面201上的多个球面凹槽202具有变化的曲面结构，其与第二表面具有特定排布的三棱锥凹槽204的倾斜表面结构相配合，让射入棱镜片20的光线可发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，从而可使从棱镜片20出射的光线发生特定的扩散，以减弱甚至避免光源残影，提高背光模组的出光均匀性，进而避免采用上扩散片而产生的界面损失，提升光线利用率。
为进一步验证棱镜片20可对入射其中的光线起特定的扩散作用，特别选取如表1所列的样品进行对比测试，其结果如图6与图7所示。
表1测试样品
  样品号   样品组成
  1   发光二极管+棱镜片10
  2   发光二极管+棱镜片20
此外，由于棱镜片20第二表面203的三棱锥凹槽204由分别沿四个方向X1、X2、X3及X4的V形凸起所形成，因此从第二表面203出射的光线可在四个分别与X1、X2、X3及X4方向相垂直的的平面上使光线聚集，从而充分利用各个方向的光线以提高背光模组的正面出射光亮度。进一步，棱镜片20是采用注塑成型的方式一体成型，因此其上的球面凹槽202及三棱锥凹槽204和棱镜片20的其他部分一起形成，可使得凹陷的球面凹槽202及三棱锥凹槽204具有较高的结构强度，同时还能提升凹陷的球面凹槽202及三棱锥凹槽204和棱镜片20其他部分的结合力，因此可避免或减少凹陷的球面凹槽202及三棱锥凹槽204在使用中被损坏的危险。
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，第二表面303具有多个三棱锥凹槽304。其中有四个三棱锥凹槽304具有共同连接点且这四个三棱锥凹槽204围成一矩形外形。其不同点在于：沿第二方向X2延伸的V形凸起与沿第四方向X4延伸的V形凸起周期性的间隔通过沿第一方向X1延伸的V形凸起与沿第三方向X3延伸的V形凸起之间的交点；并且四个方向X1、X2、X3及X4上的相邻V形凸起之间的中心距离满足以下关系式： 2 D 1 = 2 D 3 = D 2 = D 4 .
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，第二表面403具有多个三棱锥凹槽404。其不同在于：交错围成三棱锥凹槽404的V形凸起的顶部被平面化。V形凸起的顶部被平面化容易避免在注塑成型过程中，V形凸起的顶部被损坏。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。例如，棱镜片的第一表面，球面凹槽202可设置为开口面向第一表面201的凸球面，且该球面还可设置为椭球面和球面凹槽的竖直截面为正弦曲线的球面；球面凹槽可排布成蜂巢式阵列，也可随机排布。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球面凹槽，该第二表面具有多个三棱锥凹槽，其中有四个三棱锥凹槽具有共同连接点且该四个三棱锥凹槽围成一平行四边形外形。
2.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、多个沿第三方向延伸的V形凸起及多个沿第四方向延伸的V形凸起交错形成，且其中两个方向延伸的V形凸起通过沿另外两个方向延伸的V形凸起之间的交点。
3.如权利要求2所述的棱镜片，其特征在于：该第一方向、第二方向、第三方向及第四方向相邻两方向之间的夹角为45度。
4.如权利要求2所述的棱镜片，其特征在于：该V形凸起的顶角为80度至100度。
5.如权利要求2所述的棱镜片，其特征在于：至少部分V形凸起的顶部被平面化。
6.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、多个沿第三方向延伸的V形凸起及多个沿第四方向延伸的V形凸起交错形成，且其中两个方向延伸的V形凸起周期间隔通过沿另外两个方向延伸的V形凸起之间的交点。
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T为0.4毫米至4毫米。
8.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：球面凹槽半径为0.01毫米至3毫米，相邻两个球面凹槽的中心间距为0.025毫米至1.5毫米。
9.如权利要求8所述的棱镜片，其特征在于：该球面凹槽的最大深度为0.01毫米至3毫米。
10.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。
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