TWI385443B - 背光模組及其稜鏡片 - Google Patents

Description

背光模組及其稜鏡片

本發明涉及一種背光模組及其稜鏡片，尤其涉及一種用於液晶顯示之背光模組及其稜鏡片。

請參閱圖1，所示為一種習知直下式背光模組100，其包括框架11、設置於框架11內部之複數光源12、依次設置於光源12上方並蓋住框架11之一擴散板13及一稜鏡片10。其中，擴散板13內一般含有用以擴散光線之散射粒子。稜鏡片10包括一用以接收光束之入光面101、與入光面101相對之出光面103以及形成於出光面103之複數長條形V型凸起105。

使用時，由複數光源12產生之光線進入擴散板13被均勻擴散後，其繼續進入稜鏡片10，於稜鏡片10之長條形V型凸起105之作用下使出射光線發生一定程度之聚集，從而提高背光模組100於特定視角範圍內之亮度。

請一併參閱圖2與圖3，光線經擴散板13擴散後變得均勻，惟，也使散射後之光線入射稜鏡片10之角度變得較為雜亂。此雜亂光線進入稜鏡片10後於V型凸起105界面出射，部分出射光線(如a1、a2)會沿靠近豎直之方向(即與Y軸相平行之方向)聚集，此部分出射光線可提升背光模組100之正面出射亮度；惟有部分出射光線(如a3、a4)於V型凸起105界面朝靠近水平方向(X軸方向)出射，此部分出射光線未能有效利用；另，仍有部分光線(如a5、a6)於V型凸起105界面發生折射後又重新進入稜鏡片10 ，此過程中光能損失較大。此外，稜鏡片10之複數V型凸起105平行排佈，其對光線之聚集作用主要發生於與V型凸起105之延伸方向相垂直之平面；而對與V型凸起105之延伸方向相平行之平面之光線無聚集作用，使該部分光線未能有效利用。

鑒於上述狀況，有必要提供一種可提高光線有效利用率、出光亮度高之背光模組及其稜鏡片。

一種稜鏡片，該稜鏡片由一透明本體構成，該透明本體包括第一表面及與該第一表面相對之第二表面。該第一表面具有複數圓台狀凹槽，該第二表面具有複數三稜錐凹槽。

一種背光模組，其包括光源、擴散板及稜鏡片，該擴散板及稜鏡片依次設於該光源之上方，該稜鏡片由一透明本體構成，該透明本體包括第一表面及與該第一表面相對之第二表面。該第一表面具有複數圓台狀凹槽，該第二表面具有複數三稜錐凹槽。

上述稜鏡片之第一表面具有複數圓台狀凹槽、第二表面具有複數三稜錐凹槽，由於第一表面上之圓台狀凹槽具有變化之曲面結構，第二表面上之複數三稜錐凹槽具有傾斜表面結構，該變化之曲面結構與傾斜表面結構相配合而協同作用於射入該稜鏡片之光線，故可使使用該稜鏡片之背光模組提高出射光亮度以及更有效之利用光線。

下面將結合附圖及實施例對本發明之背光模組及其稜鏡片作進一步之詳細說明。

請參閱圖4，所示為本發明較佳實施例一之背光模組200，其包括稜鏡片20和依次設置於稜鏡片20一側之擴散板21、複數光源22及用於容納複數光源22之框架23。稜鏡片20與擴散板21蓋住框架23。光源22發出之光線直接或藉由框架23之反射進入擴散板21，於擴散板21內擴散後進入稜鏡片20進行聚集。

請參閱圖5至圖6，稜鏡片20由一透明本體構成，該透明本體包括第一表面201及與第一表面201相對之第二表面203。第一表面201具有複數圓台狀凹槽202，第二表面203具有複數三稜錐凹槽204。

請再參閱圖4與圖5，第一表面201面向擴散板23，其上之圓台狀凹槽202用於收斂射入稜鏡片20之光線。複數圓台狀凹槽202呈規則陣列排佈。相鄰圓台狀凹槽202之中心間距P₁滿足以下關係式：0.025毫米P₁ 1.5毫米。圓台狀凹槽202之圓台上底面最大半徑R滿足以下關係式：P₁/4 R P₁。即當相鄰圓台狀凹槽202之中心間距P為0.025毫米至1.5毫米時，每一圓台狀凹槽202之最大半徑R可為0.06毫米至1.5毫米。每一圓台狀凹槽202之內側面與中心線之夾角θ滿足以下關係式：30° θ 75°。本實施例中，圓台狀凹槽202之最大半徑R等於P₁/2。

請再參閱圖4與圖6，第二表面203背向擴散板23，其上之三稜錐凹槽204用於使從稜鏡片20出射之光線發生聚集作 用。複數三稜錐凹槽204呈規則陣列緊密排佈，相互連接之六個三稜錐凹槽側邊及其側壁形成六角星狀。複數三稜錐凹槽204可為複數沿第一方向延伸之V形凸起、複數沿第二方向延伸之V形凸起以及複數沿第三方向延伸之V形凸起交錯圍成。該V形凸起之頂角可為50°至120°。在第一、第二或第三方向上，相鄰之三稜錐凹槽204之中心間距為0.025毫米至1毫米。藉由調整該夾角及三稜錐凹槽204之長寬比，可調整稜鏡片20之增光率及出光視角。

稜鏡片20之總體厚度可為0.5毫米至3毫米。稜鏡片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之一種或一種以上之材料注塑成型而成。製備過程中需在模具上設置與圓台狀凹槽202以及三稜錐凹槽204相應之凸起結構，以便使稜鏡片20可在單次注塑過程中成型。

框架21可由具有高反射率之金屬或塑膠製成，或塗佈有高反射率塗層之金屬或塑膠製成。

光源22可為線光源或點光源，例如發光二極體與冷陰極螢光燈。

光源22發出之光線直接進入或藉由框架21之反射作用進入擴散板23，在擴散板23之作用下，光線發生均勻擴散然後進入稜鏡片20。由於第一表面201上之複數圓台狀凹槽202具有變化之曲面結構，第二表面203之複數三稜錐凹槽204具有傾斜表面結構，該變化之曲面結構與傾斜表面結構相配合而協同作用於入射稜鏡片20之光線，因此 易於使使用稜鏡片20之背光模組200提高出射光亮度以及更有效之利用光線。

具體在本實施例中，當光線從第一表面201進入稜鏡片20時，由於第一表面201存在複數圓台狀凹槽202，圓台狀凹槽202傾斜之表面結構使得光線向垂直於稜鏡片20之方向發生一定程度之收斂；當光線從第二表面203出射時，由於第二表面203存在複數三稜錐凹槽204，三稜錐凹槽204傾斜之表面結構使得出射光線向垂直於稜鏡片20之方向進一步聚集，從而可較大程度之提高背光模組200之出光亮度。與此同時，由於第一表面201在光線進入稜鏡片20時，將大部分光線收斂至靠近垂直於稜鏡片20之方向，故當光線從第二表面203出射時，與稜鏡片20相平行方向出射之光線較少，從而減少了再次返回稜鏡片20之光線而使更多之光線被有效利用。

進一步，由於第二表面203之相互連接之六個三稜錐凹槽204及其相互連接之側壁構成一個六角星形凸起，該六角星形凸起具有複數相互連接側壁，其可在相互之間成120°之三個面上使光線聚集，從而充分利用各個方向之光線以更進一步提高背光模組200之正面出射光亮度。

另，稜鏡片20係採用注塑成型方式一體成型，而傳統之稜鏡片係採用在透明板上塗覆樹脂膜形成微結構之方法成型，兩者相比，稜鏡片20更易實現快速量產及降低成本；而且在使用時，稜鏡片20內不存在光線界面損失，具有更高之光線利用率。此外，傳統方法在透明板上塗覆樹脂膜形成微結構，由於塗覆之樹脂膜與透明板結合 力一般較低且樹脂膜本身難以形成高強度，因此容易導致微結構被刮傷、壓損；而採用注塑成型方式成型之稜鏡片20，其上圓台狀凹槽202及三稜錐凹槽204與稜鏡片20之其他部分一起形成，可使得圓台狀凹槽202及三稜錐凹槽204具有較高之結構強度，同時還能提升圓台狀凹槽202及三稜錐凹槽204與稜鏡片20之其他部分之結合力，因此可避免或減少圓台狀凹槽202及三稜錐凹槽204在使用中被損壞之危險。

可以理解，第二表面203也可用於面向擴散板23，而使第一表面201背向擴散板23。

請參閱圖7，所示為本發明較佳實施例二之稜鏡片30。稜鏡片30與實施例一之稜鏡片20相似，其不同在於：第一表面301之圓台狀凹槽302呈陣列狀緊密交錯排佈。

可以理解，上述稜鏡片中三稜錐凹槽之六角星形狀陣列排佈方向與稜鏡片側邊所形成之夾角為0°至90°。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士，於援依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

(本發明)

200‧‧‧背光模組

20、30‧‧‧稜鏡片

21‧‧‧框架

22‧‧‧光源

23‧‧‧擴散板

201、301‧‧‧第一表面

202、302‧‧‧圓台狀凹槽

203、303‧‧‧第二表面

204‧‧‧三稜錐凹槽

(習知)

100‧‧‧背光模組

10‧‧‧稜鏡片

11‧‧‧框架

12‧‧‧光源

13‧‧‧擴散板

101‧‧‧入光面

103‧‧‧出光面

105‧‧‧V型凸起

圖1係一種習知背光模組之剖面示意圖。

圖2係圖1所示背光模組之稜鏡片之立體圖。

圖3係圖2所示稜鏡片沿III-III剖開之光線出射示意 圖。

圖4係本發明較佳實施例一之背光模組之剖面示意圖。

圖5係圖4所示背光模組之稜鏡片之仰視圖。

圖6係圖4所示稜鏡片之立體圖。

圖7係本發明較佳實施例二之稜鏡片之仰視圖。

200‧‧‧背光模組

20‧‧‧稜鏡片

21‧‧‧框架

22‧‧‧光源

23‧‧‧擴散板

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧圓台狀凹槽

203‧‧‧第二表面

204‧‧‧三稜錐凹槽

Claims (17)

1. 一種稜鏡片，該稜鏡片由一透明本體構成，該透明本體包括第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其改良在於：該第一表面具有複數圓台狀凹槽，該第二表面具有複數三稜錐凹槽，相鄰圓台狀凹槽之中心間距為0.025毫米至1.5毫米；每一圓台狀凹槽之最大半徑為0.06毫米至1.5毫米；每一圓台狀凹槽之內側面與中心線之夾角為30°至75°。
2. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該每一三稜錐凹槽與其周圍之三稜錐凹槽之間緊密相連。
3. 如申請專利範圍第2項所述之稜鏡片，其中該每六個相互連接之三稜錐凹槽及其相互連接之側壁形成一六角星形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，該複數三稜錐凹槽由複數沿第一方向延伸之V形凸起、複數沿第二方向延伸之V形凸起及複數沿第三方向延伸之V形凸起交錯圍成，且該第一方向、第二方向及第三方向相互之間之夾角為120°。
5. 如申請專利範圍第4項所述之稜鏡片，其中該V形凸起之頂角為50°至120°。
6. 如申請專利範圍第4項所述之稜鏡片，其中同方向相鄰V形凸起之中心間距為0.025毫米至1毫米。
7. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該稜鏡片之厚度為0.5毫米至3毫米。
8. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該複數圓台狀凹槽之排佈方式為規則陣列緊密排佈與陣列狀緊密交錯排 佈中之一種。
9. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該稜鏡片聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材質注塑成型而成。
10. 一種背光模組，其包括光源、擴散板及稜鏡片，該擴散板及稜鏡片依次設於該光源之上方，該稜鏡片由一透明本體構成，該透明本體包括第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其改良在於：該第一表面具有複數圓台狀凹槽，該第二表面具有複數三稜錐凹槽，相鄰圓台狀凹槽之中心間距為0.025毫米至1.5毫米；每一圓台狀凹槽之最大半徑為0.06毫米至1.5毫米；每一圓台狀凹槽之內側面與中心線之夾角為30°至75°。
11. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該稜鏡片之第二表面面向該擴散板。
12. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該複數三稜錐凹槽由複數沿第一方向延伸之V形凸起、複數沿第二方向延伸之V形凸起及複數沿第三方向延伸之V形凸起交錯圍成，且該第一方向、第二方向及第三方向相互之間之夾角為120°。
13. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，其中該V形凸起之頂角為50°至120°。
14. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，其中同方向相鄰V形凸起之中心間距為0.025毫米至1毫米。
15. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該稜鏡片之厚度為0.5毫米至3毫米。
16. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該複數圓台 狀凹槽之排佈方式為規則陣列緊密排佈與陣列狀緊密交錯排佈中之一種。
17. 如申請專利範圍第10項所述之背光模組，其中該稜鏡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之一種或一種以上之材質注塑成型而成。