TWI402538B - 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、設置在框架11內部之複數光源12、依次設置在光源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內一般含有擴散光線之散射粒子，用以擴散光線。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，在稜鏡片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在特定視角範圍內之亮度。

請一併參閱圖2與圖3，光線在經擴散板13擴散後變得均勻，但亦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)會沿靠近豎直方向(Y軸方向)聚集，此部分出射光線可提升背光模組100之正面出射亮度；然而，有部分出射光線(如a3、a4)於V型凸起105界面會沿靠近水平方向(X軸方向)出射，此部分出射光線未能等到有效利用；另外，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 主要發生在與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上的光線無聚集作用，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，其由一透明本體構成，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。該透明本體之第一表面具有複數球面凹槽，該透明本體之第二表面具有複數微凹槽，每一微凹槽包括四依次連接之內側面，每一內側面之水平寬度自第二表面向內逐漸減少。

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。該透明本體之第一表面具有複數球面凹槽，該透明本體之第二表面具有複數微凹槽，每一微凹槽包括四依次連接之內側面，每一內側面之水平寬度自第二表面向內逐漸減少。

上述稜鏡片之第一表面具有複數球面凹槽、第二表面具有複數微凹槽，由於該第一表面上之複數球面凹槽具有變化之曲面結構，第二表面之複數微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入射該稜鏡片之光線，因此可使採用該稜鏡片之背光模組提高出射光亮度以及更有效的利用光線。

200‧‧‧背光模組

20、30、40‧‧‧稜鏡片

201、401‧‧‧第一表面

202、402‧‧‧球面凹槽

203、303‧‧‧第二表面

204、304‧‧‧微凹槽

21‧‧‧框架

22‧‧‧光源

23‧‧‧擴散板

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立體圖。

圖6係圖4所示背光模組之稜鏡片之俯視圖。

圖7係本發明較佳實施例二之稜鏡片之俯視圖。

圖8係本發明較佳實施例三之稜鏡片之仰視圖。

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與依次設置於稜鏡片20一側之擴散板23、複數光源22及用於容納複數光源22之框架21。稜鏡片20與擴散板23蓋住框架21。光源22發出之光線直接或通過框架21反射進入擴散板23，通過擴散板23擴散後進入稜鏡片20進行聚集。

請參閱圖5與圖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具有複數球面凹槽202，第二表面203具有複數微凹槽204。

請再參閱圖4與圖5，第一表面201面向擴散板23，其上之球面凹槽202用於收斂射入稜鏡片20之光線。球面凹槽202之形狀可為半球狀，也可為小於半球之一部分。複數球面凹槽202呈規則陣列排佈。相鄰球面凹槽202之中心之間距P滿足以下關係式：0.025毫米≦P≦1.5毫米，每一球面凹槽202所在球之半徑R滿足以下關係式：P/4≦R≦2P，每一球面凹槽202之最大深度 H滿足以下關係式：0.01毫米≦H≦R；即當相鄰球面凹槽202之中心間距P為0.025毫米至1.5毫米時，每一球面凹槽202所在球之半徑R可為0.01毫米至3毫米，每一球面凹槽202之最大深度H可為0.01毫米至球面凹槽202所在球之半徑。本實施例中，球面凹槽202之深度H為球面凹槽202所在球之半徑R，相鄰兩球面凹槽202之中心間距P等於球面凹槽202所在球之直徑。

請再參閱圖4與圖6，第二表面203背向擴散板23，其上之微凹槽204用於使從稜鏡片20出射之光線發生聚集作用。複數微凹槽204呈規則陣列緊密排佈。每一微凹槽204包括四相互連接之內側面，即微凹槽204為四稜錐形。微凹槽204之內側面為兩兩相對之四等腰三角形，其中一兩相對之等腰三角形之間之夾角與另一兩相對之等腰三角形之間之夾角可以不同，但最好都在60度至120度之範圍內。在水平方向上，相鄰微凹槽204之間之中心距離P₁滿足以下關係式：0.025毫米≦P₁≦1毫米；在豎直方向上，相鄰微凹槽204之間之中心距離P₂滿足以下關係式：0.025毫米≦P₂≦1毫米。通過調整該夾角之角度及微凹槽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球面凹槽202以及微凹槽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，或塗布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通過框架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上之複數球面凹槽202具有變化之曲面結構，第二表面203之複數微凹槽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，因此易於使採用稜鏡片20之背光模組200提高出射光亮度以及更有效的利用光線。

更具體地，當光線從第一表面201進入稜鏡片20時，由於第一表面存在複數球面凹槽202，球面凹槽202逐步變化之表面結構可使得光線在垂直於稜鏡片20之方向上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存在複數微凹槽204，微凹槽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202出射時，與稜鏡片20相平行方向出射之光線較少，從而減少再次返回稜鏡片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之微凹槽204為四稜錐形，其具有四依次相連之內側面，因此無論係在X-Y平面還係在Z-Y平面上，出射光線都可被有效聚集，從而充分利用各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，本發明之稜鏡片20係採用注塑成型之方式一體成型，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，其上球面凹槽202及微凹槽204與稜鏡片20之其他部分一起形成，可使得球面凹槽202及微凹槽204具有較高之結構強度，同時還能提升球面凹槽202及微凹槽204與稜鏡片20之其他部分之結合力，因此可避免或減少球面凹槽202及微凹槽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：第二表面303之微凹槽304為四稜臺形凹槽，複數微凹槽304呈陣列間隔排佈，相鄰微凹槽304間有間隙。

請參閱圖8，所示為本發明較佳實施例三之稜鏡片40。稜鏡片40與實施例一之稜鏡片20相似，其不同在於：第一表面401之球面凹槽402呈陣列狀緊密交錯排佈。

可以理解，上述稜鏡片中之球面凹槽還可為隨機排佈或相對於稜鏡片之中心對稱分佈等，且在陣列排佈中微凹槽之陣列排佈方向還可與稜鏡片之側邊形成一銳角。同樣之，微凹槽之也可具有與球面凹槽相類似之排佈方式。

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。

200‧‧‧背光模組

204‧‧‧微凹槽

20‧‧‧稜鏡片

21‧‧‧框架

201‧‧‧第一表面

22‧‧‧光源

202‧‧‧球面凹槽

23‧‧‧擴散板

203‧‧‧第二表面

Claims (16)

1. 一種稜鏡片，其由一透明本體構成，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：該透明本體之第一表面具有複數球面凹槽，該透明本體之第二表面具有複數微凹槽，每一微凹槽包括四依次連接之內側面，每一內側面之水平寬度自該第二表面向內逐漸減少。
2. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中相鄰球面凹槽之中心間距為0.025毫米至1.5毫米，每一球面凹槽所在球之半徑為0.01毫米至3毫米，每一球面凹槽之最大深度為0.01毫米至該球面凹槽所在球之半徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該微凹槽為四稜錐形凹槽或四稜臺形凹槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述之稜鏡片，其中每一微凹槽之兩相對內側面之夾角為60度至120度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中相鄰微凹槽之中心間距為0.025毫米至1毫米。
6. 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。
7. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該複數球面凹槽與該複數微凹槽之排佈方式為陣列排佈與隨機排佈中之一種。
8. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，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料注塑成型而成。
9. 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：該透明本體之第一表面具有複數球面凹槽，該透明本體之第二表面具有複數微凹槽，每一微凹槽包括四依次連接之內側面，每一內側面之水平寬度自該第二表面向內逐漸減少。
10. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該稜鏡片之第一表面面向該擴散板。
11. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中相鄰球面凹槽之中心間距為0.025毫米至1.5毫米，每一球面凹槽所在球之半徑為0.01毫米至3毫米，每一球面凹槽之最大深度為0.01毫米至該球面凹槽所在球之半徑。
12. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該微凹槽為四稜錐形凹槽或四稜臺形凹槽。
13. 如申請專利範圍第12項所述之背光模組，其中每一微凹槽之兩相對內側面之夾角為60度至120度。
14. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中相鄰微凹槽之中心間距為0.025毫米至1毫米。
15. 如申請專利範圍第9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9項所述之背光模組，其中該複數球面凹槽與該複數微凹槽之排佈方式為陣列排佈與隨機排佈中之一種。