CN101666461B - 背光模块的棱镜片 - Google Patents

Abstract

一种背光模块的棱镜片，其包括基底及多个微结构单元。基底具有侧边，侧边具有延伸方向。多个微结构单元接合于基底的表面上，并且其接合于基底的表面的接合面具有不同的延伸方向及延伸长度。这些接合面的延伸方向及延伸长度组合而形成合向量，合向量的方向与基底的侧边的延伸方向之间形成夹角，夹角的角度范围介于负45度至正45度之间。

Description

背光模块的棱镜片

技术领域

本发明涉及一种背光模块的棱镜片，尤其涉及一种能减轻光学干涉现象的棱镜片。

背景技术

应用于液晶显示器中的背光模块包含多张不同种类的光学膜片，其中主要的光学膜片之一为棱镜片，又称为增亮膜或集光片。

参照图1，其为一种现有棱镜片100a的示意图。现有棱镜片100a具有多个线性微结构120a位于其表面，用于聚集光线，增加背光模块的亮度。

图2显示现有棱镜片100a的制作过程。先于母片100上制作出微结构120，再对母片100进行裁切。每一母片100可被裁切出多个现有棱镜片100a。图2的每一实线框代表现有棱镜片100a的边缘，实线条纹代表棱线位置。实线框的长边与母片100上的微结构120的延伸方向平行。因此，利用此裁切方式所制成的现有棱镜片100a，其表面上的线性微结构120a与其长边平行。

由于现有棱镜片100a的线性微结构120a与液晶面板(未图示)的像素皆为规则性的排列，所以当现有棱镜片100a与液晶面板重叠地组装时，若现有棱镜片100a的线性微结构120a的延伸方向与液晶面板的像素的排列方向一致，并且液晶面板的单一像素尺寸与现有棱镜片100a的多个线性微结构120a彼此间的间距搭配不当，则在视觉上容易看到光学干涉条纹，称为像素莫尔(pixel moire)现象。当光学干涉发生时，液晶显示器的画面呈现出明显的带状条纹而导致色彩异常，无法被消费者所接受。

参照图3，一般来说，处理光学干涉的方法是在生产棱镜片时刻意将裁切设备旋转一特定角度α，再裁切母片100。以此方式所制成的棱镜片100b的侧边与线性微结构120b斜交。如此一来，当棱镜片100b与液晶面板重叠地组装时，棱镜片100b的线性微结构120b的延伸方向与液晶面板的像素的排列方向亦呈斜交，较难产生光学干涉条纹。

然而，比较图2及图3，若欲产出相同片数的棱镜片100a及棱镜片100b，则图3所示的裁切方式需要较大的母片100的总面积，并且会大幅增加母片100的边角料的浪费，直接造成棱镜片100b的生产者的有效产出面积下降，不利于生产成本的控制。

发明内容

本发明的一实施例在于提供一种背光模块的棱镜片，用于将光学干涉条纹模糊化。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例为一种背光模块的棱镜片，其包括基底及多个微结构单元。基底具有侧边，侧边具有延伸方向。多个微结构单元接合于基底的表面上，并且其接合于基底的表面的接合面具有不同的延伸方向及延伸长度。这些接合面的延伸方向及延伸长度组合而形成合向量S，合向量S的方向与基底的侧边的延伸方向之间形成夹角θ，夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间，且S＝1/2(3cos2θ-1)。其中每一所述微结构单元为长条状的棱镜，所述长条状的棱镜具有棱线及底面，所述底面为所述接合面，所述棱镜的所述底面接合于所述基底的表面上，所述棱线与所述底面之间具有至少一棱线高度，所述底面的延伸长度的范围介于10至10000μm之间，所述棱线高度的范围介于0至100μm之间，其中所述多个微结构单元在尺寸及方向上具有不规则性且零散排布。

本发明的另一实施例的棱镜片包括基底及多个微结构组。基底具有侧边及多个区域，侧边具有延伸方向。多个微结构组各自配置于基底的不同的区域中。每一微结构组由多个微结构单元所组成。同一微结构组中的所有微结构单元接合于基底的同一区域中，并且同一微结构组中的这些微结构单元的接合于基底的接合面具有不同的延伸方向及延伸长度。同一微结构组中的这些接合面的延伸方向及延伸长度组合而形成合向量S，合向量S的方向与基底的侧边的延伸方向之间形成夹角θ，夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间，且S＝1/2(3cos2θ-1)。其中每一所述微结构单元为长条状的棱镜，所述长条状的棱镜具有棱线及底面，所述底面为所述接合面，所述棱镜的所述底面接合于所述基底的表面上，所述棱线与所述底面之间具有至少一棱线高度，所述底面的延伸长度的范围介于10至10000μm之间，所述棱线高度的范围介于0至100μm之间，其中所述微结构单元在尺寸及方向上具有不规则性且零散排布。

在一优选实施例的棱镜片中，每一微结构组所包含的微结构单元被配置成排列形式，并且这些微结构组的微结构单元的排列形式皆相同。

在一优选实施例中，每一微结构单元包括一棱线及两斜面，两斜面分别自接合面的相对两侧延伸向上，并交会于棱线而形成交角。每一微结构单元的接合面呈三角形、树叶形、长方形或圆形。同一微结构组中的每一微结构单元的两斜面的交角的角度彼此不相同。这些微结构单元还可各自具有圆角化结构，位于棱线处。

上述的棱镜片的多个微结构单元具有不同延伸方向及不同延伸长度，对光学干涉条纹有较佳的减轻效果，并且在裁切母片时不需考虑微结构单元的方向性对光学干涉条纹的影响，而限制裁切角度，故能增加母片面积的利用率。

附图说明

图1为一种现有的棱镜片及其微结构示意图；

图2为一种现有的棱镜片的裁切方法示意图；

图3为一种现有的棱镜片的另一裁切方法示意图；

图4为本发明的一实施例的棱镜片及其微结构单元的示意图；

图5为本发明的一实施例的棱镜片及其微结构组的示意图；

图6为根据本发明的一实施例的棱镜片的微结构单元的示意图；

图7A至图7D为根据本发明的一实施例的棱镜片的微结构单元的立体示意图；

图8A至图8B为根据本发明的一实施例的棱镜片的微结构单元的剖面示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下结合附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参照附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

参照图4，一种背光模块的棱镜片200，其包括基底220及多个微结构单元240a，240b，240c，...。基底220具有侧边222，侧边222提供延伸方向V。多个微结构单元240a，240b，240c，...接合于基底220的表面上，并且这些微结构单元240a，240b，240c，...的接合基底220的表面的接合面具有不同的延伸方向Da，Db，Dc，...及延伸长度La，Lb，Lc，...。这些微结构单元240a，240b，240c，...的接合面的延伸方向Da，Db，Dc，...及延伸长度La，Lb，Lc，...组合而形成合向量S。

合向量S代表本实施例中所有的微结构单元240a，240b，240c，...的整体方向性，可以数学式描述：S＝1/2(3cos2θ-1)，其中「θ」代表合向量S的方向与基底220的侧边222的延伸方向V之间的夹角。在一优选实施例中，夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间，换算成合向量S的值为1＞S＞0.25。在此夹角θ的角度范围内，可使微结构单元240a，240b，240c，...的配置形成不规则的方向性，但不使其排列过于松散，而影响数量上的密度，因此能同时兼顾亮度表现及消除光学干涉的效果。

在本实施例中，棱镜片200上的微结构单元240a，240b，240c，...可由模具压印来制造，模具则以精密加工直接生产。

参照图5，本发明的另一实施例的棱镜片300包括基底320及多个微结构组340。基底320具有侧边322及多个区域324，侧边322提供延伸方向V。多个微结构组340各自配置于基底320的不同的区域324中。每一微结构组340由多个微结构单元340a，340b，340c...所组成。

同一微结构组340中的所有微结构单元340a，340b，340c...接合于基底320的同一区域324中，并且同一微结构组340中的这些微结构单元340a，340b，340c...的接合于基底320的接合面具有不同的延伸方向Da，Db，Dc...及延伸长度La，Lb，Lc...。同一微结构组340中的这些微结构单元340a，340b，340c...的接合面的延伸方向Da，Db，Dc...及延伸长度La，Lb，Lc...组合而形成合向量S。在本实施例中，合向量S代表位于同一区域324的所有的微结构单元340a，340b，340c，...的整体方向性。特别地，合向量S的方向与基底320的侧边322的延伸方向之间形成夹角θ，夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间。

在一优选实施例的棱镜片300中，每一微结构组340中的多个微结构单元340a，340b，340c，...被配置成如图5所示的排列形式，并且这些微结构组340中的微结构单元340a，340b，340c的排列形式皆相同。例如，图5中的虚线框以内的区域324及虚线框以外的区域的微结构单元340a，340b，340c，...的排列形式相同。因此，在制造更大面积的棱镜片300时，可利用同一模具，将相同的微结构组340重复地压印于基底320的不同区域中。

由于光学干涉是因液晶面板的单一像素尺寸与棱镜片100a的多个线性微结构120a彼此间之间距搭配不当所造成，而本实施例的棱镜片300具有不规则的微结构单元340a，340b，340c，...，利用其接合面的延伸方向Da，Db，Dc...的随机性，以及延伸长度La，Lb，Lc...、宽度或高度的差异性，来消除光学干涉现象。以本发明的实施例的棱镜片200，300搭配液晶面板时，会使干涉条纹会变得不规则且随机发生，整体来看会形成一个模糊的状态，而看不出任何像素莫尔现象。

同时参照图5及图6，在一优选实施例中，每一微结构单元240a，240b，240c可以是长条状的棱镜240，长条状的棱镜240具有棱线242及底面244，底面244即为前述的接合面。长条状的棱镜240的底面244接合于基底220的表面上，并且长条状的棱镜240的底面244具有至少一宽度Wmax，...，W4，W5，W6。棱线242与底面244之间具有至少一棱线高度H，H1，H2，H3，...。在本实施例中，在长条状的棱镜240的底面244的延伸长度L内的不同位置P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6对应于不同的棱线高度H，H1，H2，H3，...，并且对应于不同的宽度Wmax，...，W4，W5，W6。长条状的棱镜240的底面244的延伸长度L的范围介于10至10000μm之间。棱线高度H的范围介于0至100μm之间。底面244的宽度的最大值Wmax的范围介于10至100μm之间。换言之，长条状的棱镜240可以具有细长、粗短、两端尖而中央宽等不同的外形。然而，在其它实施例中，长条状的棱镜240的底面244的延伸长度L内的不同位置P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6亦可对应相同的棱线高度H，H1，H2，H3，...，并且对应相同的宽度Wmax，...，W4，W5，W6。

图6所示的长条状的棱镜240具有树叶形状的底面。然而，参照图7A至图7D，在本发明的其它实施例中，微结构单元的底面可以是三角形、长方形、圆形或不规则的形状。图7A的圆形底面的微结构单元240A为长条状的棱镜240的一变化型，是将长条状的棱镜240的底面244的延伸长度L缩短至大致等于其宽度而形成。图7B所示的微结构单元240B的底面为三角形，且微结构单元240B的一端为三角形侧面，另一端为尖角，其高度不随长度而改变。如图7C的微结构单元240C为图7B的一变化型，其高度随长度而逐渐变小。图7D的微结构单元240D则为一般的三棱柱体，亦可用于本实施例中。

参照图8A，在一优选实施例中，每一长条状的棱镜240包括棱线242、两斜面246，248及底面244，底面244即为前述的接合面，两斜面246，248分别自底面244的相对两侧延伸向上，并交会于棱线242而形成交角A。在上述实施例中，每一微结构单元240a，240b，240c，...，或是同一微结构组340中的每一微结构单元340a，340b，340c，...的两斜面的交角的角度彼此不相同。参照图8B，在一优选实施例中，这些微结构单元240a，240b，240c，...各自具有圆角化结构，位于其棱线处，例如长条状的棱镜240的棱线242A处为圆角化结构，具有圆导角R。在棱镜片200或300的亮度表现方面，可通过微结构单元240a，240b，240c，...或340a，340b，340c，...的数量上的密度及其两斜面的交角的角度来控制。

综上所述，本发明的实施例的棱镜片的特征为其微结构单元不具单一延伸长度及不具单一走向，并且彼此间不等高及不具单一间距，使在大小尺寸及方向上具有不规则性，并可利用微结构单元于棱线处的夹角大小及棱线形状来控制亮度，其优点如下：

1.使用上不会与液晶面板之间产生像素莫尔现象。

2.在需要两片棱镜片迭加使用的状况下，亦不会与液晶面板之间产生像素莫尔现象。

3.对光学干涉条纹有较佳的减轻效果，并且在裁切母片时不需考虑微结构单元的方向性对光学干涉条纹的影响，而限制裁切角度，故能增加母片面积的利用率，进而节省成本。

但是以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及说明书所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (15)

1.一种背光模块的棱镜片，包括：

基底，具有侧边，所述侧边具有延伸方向；以及

多个微结构单元，接合于所述基底的表面上，并且所述微结构单元的接合所述基底的接合面具有不同的延伸方向及延伸长度，所述接合面的延伸方向及延伸长度组合而形成合向量S，所述合向量S的方向与所述基底的所述侧边的所述延伸方向之间形成夹角θ，所述夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间，且S＝1/2(3cos2θ-1)，

其中每一所述微结构单元为长条状的棱镜，所述长条状的棱镜具有棱线及底面，所述底面为所述接合面，所述棱线与所述底面之间具有至少一棱线高度，所述底面的延伸长度的范围介于10至10000μm之间，所述棱线高度的范围介于0至100μm之间，

其中所述多个微结构单元在尺寸及方向上具有不规则性且零散排布。

2.如权利要求1所述的背光模块的棱镜片，其中所述长条状的棱镜的所述底面具有至少一宽度。

3.如权利要求2所述的背光模块的棱镜片，其中所述长条状的棱镜的所述底面的所述至少一宽度具有最大值，所述最大值的范围介于10至100μm之间。

4.如权利要求1所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构单元还包括一棱线及两斜面，所述两斜面分别自所述接合面的相对两侧延伸向上，并交会于所述棱线而形成交角。

5.如权利要求4所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构单元的所述接合面呈三角形、树叶形、长方形或圆形。

6.如权利要求4所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构单元的所述两斜面的所述交角的角度彼此不相同。

7.如权利要求4所述的背光模块的棱镜片，其中所述微结构单元各自具有圆角化结构，位于所述棱线处。

8.一种背光模块的棱镜片，包括：

基底，具有侧边及多个区域，所述侧边具有延伸方向；以及

多个微结构组，各自配置于所述基底的不同的所述区域中，每一所述微结构组由多个微结构单元所组成，同一所述微结构组中的所述微结构单元接合于所述基底的同一所述区域中，并且同一所述微结构组中的所述微结构单元的接合所述基底的接合面具有不同的延伸方向及延伸长度，同一所述微结构组中的所述接合面的延伸方向及延伸长度组合而形成合向量S，所述合向量S的方向与所述基底的所述侧边的所述延伸方向之间形成夹角θ，所述夹角θ的角度范围介于负45度至正45度之间，且S＝1/2(3cos2θ-1)，其中每一所述微结构单元为长条状的棱镜，所述长条状的棱镜具有棱线及底面，所述底面为所述接合面，所述棱镜的所述底面接合于所述基底的表面上，所述棱线与所述底面之间具有至少一棱线高度，所述底面的延伸长度的范围介于10至10000μm之间，所述棱线高度的范围介于0至100μm之间，

其中所述多个微结构单元在尺寸及方向上具有不规则性且零散排布。

9.如权利要求8所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构组中的所述微结构单元被配置成排列形式，其中所述微结构组的所述微结构单元的排列形式皆相同。

10.如权利要求8所述的背光模块的棱镜片，其中所述长条状的棱镜的所述底面具有至少一宽度。

11.如权利要求10所述的背光模块的棱镜片，其中所述长条状的棱镜的所述底面的所述至少一宽度具有最大值，所述最大值的范围介于10至100μm之间。

12.如权利要求8所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构单元包括一棱线及两斜面，所述两斜面分别自所述接合面的相对两侧延伸向上，并交会于所述棱线而形成交角。

13.如权利要求12所述的背光模块的棱镜片，其中每一所述微结构单元的所述接合面呈三角形、树叶形、长方形或圆形。

14.如权利要求12所述的背光模块的棱镜片，其中同一所述微结构组中的每一所述微结构单元的所述两斜面的所述交角的角度彼此不相同。

15.如权利要求12所述的背光模块的棱镜片，其中所述微结构单元各自具有圆角化结构，位于所述棱线处。

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