TWI407155B - 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。

請參見圖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內一般含有用以擴散光線之散射粒子，用以擴散光線。稜鏡片10包括一用於接收光束之入光面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介面出射，部分出射光線(如a1、a2)會沿靠近豎直之方向(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，有部分出射光線(如a3、a4)於V型凸起105介面會沿靠近水平方向(X軸方向)出射，此部分出射光線未能得到有效利用；另，仍有部分光線(如a5、a6)於V型凸起105介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之光線無聚集作用，使該部分光線未能有效利用。

鑒於上述內容，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長條狀弧形凹槽，且該長條狀弧形凹槽之深度沿其長度延伸方向隨機變化，該透明本體之第二表面具有複數長條狀弧形凸起，且該長條狀弧形凸起之高度沿其長度延伸方向隨機變化。

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長條狀弧形凹槽，且該長條狀弧形凹槽之深度沿其長度延伸方向隨機變化，該透明本 體之第二表面具有複數長條狀弧形凸起，且該長條狀弧形凸起之高度沿其長度延伸方向隨機變化。

相較於習知技術，上述稜鏡片之第一表面具有複數長條狀弧形凹槽、第二表面具有複數長條狀弧形凸起，由於該第一表面上之複數長條狀弧形凹槽具有變化之表面結構，第二表面之複數長條狀弧形凸起具有變化之表面結構，該長條狀弧形凹槽與長條狀弧形凸起相配合可使射入該稜鏡片之光線在垂直於稜鏡片之方向上發生一定程度收斂，射出該稜鏡片之光線在垂直於稜鏡片之方向進一步聚集。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之利用光線。

100、200‧‧‧背光模組

10、20、40‧‧‧稜鏡片

201、401‧‧‧第一表面

202、402‧‧‧長條狀弧形凹槽

203‧‧‧第二表面

204‧‧‧長條狀弧形凸起

11、21‧‧‧框架

12、22‧‧‧光源

13、23‧‧‧擴散板

105‧‧‧長條形V型凸起

101‧‧‧入光面

103‧‧‧出光面

圖1係一種習知之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5所示稜鏡片沿VI-VI線之剖面圖。

圖7係圖5所示稜鏡片沿VII-VII線之剖面圖。

圖8係本發明較佳實施例二之稜鏡片之剖面圖。

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。

請參見圖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發出之光線直接或藉由框架21反射進入擴散板23，藉由擴散板23擴散後進入稜鏡片20，並由稜鏡片20匯聚出射。

請一併參見圖5至圖7，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具有複數相互平行之長條狀弧形凹槽202，且該長條狀弧形凹槽202之深度在其延伸方向上隨機變化。第二表面203具有複數相互平行之長條狀弧形凸起204，且該長條狀弧形凸起204之高度在其延伸方向上隨機變化。本實施例中，該長條狀弧形凹槽202之深度在其延伸方向上按照波浪線變化，該長條狀弧形凸起204之高度在其延伸方向上按照波浪線變化，且該長條狀弧形凹槽202之延伸方向與長條狀弧形凸起204之延伸方向相互垂直。

稜鏡片20之第一表面201面向擴散板23，其上之長條狀弧形凹槽202用於收斂射入稜鏡片20之光線。長條狀弧形凹槽202沿垂直於其長度延伸方向之截面可為圓弧形或橢圓弧形，本實施例中，長條狀弧形凹槽202沿其深度方向之截面為圓弧形，將長條狀弧形凹槽202對應圓弧之半徑記為R1，相鄰長條狀弧形凹槽202之中心之間距記為P1，則P1、R1滿足以下 關係式：0.025毫米P1 1.5毫米，0.01毫米R1<3毫米。藉由改變長條狀弧形凹槽202之P1、R1，可使複數該長條狀弧形凹槽202為連續分佈或間隔分佈。每一長條狀弧形凹槽202之深度H1之變化範圍為：0.01毫米H1<3毫米。

請再參見圖4與圖7，稜鏡片20之第二表面203背向擴散板23，第二表面203上之長條狀弧形凸起204用於使從稜鏡片20出射之光線發生聚集作用。長條狀弧形凸起204可為長條狀圓弧形或長條狀橢圓弧形，本實施例中，長條狀弧形凸起204為長條狀圓弧形，將長條狀弧形凸起204對應圓弧之半徑記為R2，相鄰長條狀弧形凸起204之中心之間距記為P2，則P2、R2滿足以下關係式：0.025毫米P2 1.5毫米，0.01毫米R2<3毫米。藉由改變長條狀弧形凹槽202之P2、R2，可使複數該長條狀弧形凹槽202為連續分佈或間隔分佈。每個長條狀弧形凸起204之高度H2之變化範圍為：0.01毫米H2<3毫米。

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長條狀弧形凹槽202相應之凸起結構，以及與長條狀弧形凸起204相應之凹槽結構，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上之複數長條狀弧形凹槽202具有變化之表面結構，第二表面203之複數長條狀弧形凸起204具有變化之表面結構，該長條狀弧形凹槽202與長條狀弧形凸起204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，由於第一表面存在複數長條狀弧形凹槽202，長條狀弧形凹槽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存在複數長條狀弧形凸起204，長條狀弧形凸起204變化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，由於該複數長條狀弧形凸起204之高度在其延伸方 向上隨機變化，因此當將背光模組200用於液晶顯示裝置中時，該長條狀弧形凸起204之不同部位與液晶面板之距離不一致，即該複數長條狀弧形凸起204不會與液晶面板內之像素陣列相平行，故可避免於液晶面板上產生疊紋干涉。

另，本發明之稜鏡片20係採用注塑成型之方式一體成型，而先前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內不存在光線介面損失，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，故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，其上之長條狀弧形凹槽202、長條狀弧形凸起204與稜鏡片20之其他部分一起形成，可使長條狀弧形凹槽202及長條狀弧形凸起204具有較高之結構強度，同時還能提升長條狀弧形凹槽202及長條狀弧形凸起204與稜鏡片20其他部分之結合力，故可避免或減少長條狀弧形凹槽202及長條狀弧形凸起204在使用中被損壞之危險。

可以理解，稜鏡片20之第二表面203亦可用於面向擴散板23，而使第一表面201背向擴散板23。

請參閱圖8，所示為本發明較佳實施例二之稜鏡片40。稜鏡片40與較佳實施例一之稜鏡片20相似，其不同在於：稜鏡片40之第一表面401上之長條狀弧形凹槽402沿垂直於其長度延 伸方向之截面為橢圓弧形。

可以理解，上述稜鏡片中，長條狀弧形凹槽202之延伸方向與長條狀弧形凸起204之延伸方向亦可相交成一銳角。

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例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

20‧‧‧稜鏡片

202‧‧‧長條狀弧形凹槽

201‧‧‧第一表面

204‧‧‧長條狀弧形凸起

203‧‧‧第二表面

Claims (14)

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長條狀弧形凹槽，且該長條狀弧形凹槽之深度沿其長度延伸方向按照波浪線變化，該透明本體之第二表面具有複數長條狀弧形凸起，且該長條狀弧形凸起之高度沿其長度延伸方向按照波浪線變化，該長條狀弧形凸起為長條狀圓弧形或長條狀橢圓弧形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該長條狀弧形凸起之長度延伸方向與長條狀弧形凹槽之長度延伸方向相互垂直。
3. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該長條狀弧形凹槽沿垂直於其長度延伸方向之截面為圓弧形或橢圓弧形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該長條狀弧形凹槽之深度為大於或等於0.01毫米，並小於3毫米。
5. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中該長條狀弧形凸起之高度為大於或等於0.01毫米，並小於3毫米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中複數長條狀弧形凹槽為連續分佈或間隔分佈。
7. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其中複數長條狀弧形凸起為連續分佈或間隔分佈。
8. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片，其由聚甲基丙烯酸甲 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長條狀弧形凹槽，且該長條狀弧形凹槽之深度沿其長度延伸方向按照波浪線變化，該透明本體之第二表面具有複數長條狀弧形凸起，且該長條狀弧形凸起之高度沿其長度延伸方向按照波浪線變化，該長條狀弧形凸起為長條狀圓弧形或長條狀橢圓弧形。
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，其中該長條狀弧形凸起之長度延伸方向與長條狀弧形凹槽之長度延伸方向相互垂直。
12. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中該長條狀弧形凹槽沿垂直於其長度延伸方向之截面為圓弧形或橢圓弧形。
13. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中複數長條狀弧形凹槽為連續分佈或間隔分佈。
14. 如申請專利範圍第9項所述之背光模組，其中複數長條狀弧形凸起為連續分佈或間隔分佈。