專利名稱：棱鏡片及采用該棱鏡片的背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棱鏡片及釆用該棱鏡片的背光模組。
背景技術(shù)：
隨著顯示技術(shù)的迅速發(fā)展，液晶顯示裝置已被廣泛應(yīng)用于 各種信息、通訊及消費性產(chǎn)品中。由于液晶顯示裝置的液晶顯 示面板中液晶本身不具發(fā)光特性，因而，為調(diào)整液晶顯示裝置 的顯示亮度，需給液晶顯示裝置的液晶顯示面板提供一面光源 裝置，如背光模組，用于向液晶顯示面板提供亮度充分且分布 均勻的光束。
請參閱圖1,是一種現(xiàn)有技術(shù)背光模組的側(cè)面示意圖。該背
光模組10包括一線性光源11、 一導(dǎo)光板13、 一反射片15、 一 第一擴(kuò)散片17、 一棱鏡片18及一第二擴(kuò)散片19。
該導(dǎo)光板13包括一入光面131、一底面132及一出光面133， 該入光面131分別與該底面132及該出光面133相鄰設(shè)置，該 底面132與該出光面133相對設(shè)置。
該線性光源11是 一 冷陰極熒光管，其靠近該導(dǎo)光板13的 入光面13 1設(shè)置。
該反射片15靠近該導(dǎo)光板13的底面132設(shè)置，其用以反 射自該導(dǎo)光板13底面132泄出的光線。
該第一擴(kuò)散片17、該棱鏡片18及該第二擴(kuò)散片19依次層 疊設(shè)置在該導(dǎo)光板13的出光面133—側(cè)，并且每兩個相鄰光學(xué) 膜片之間保持 一 定間隙。該第 一 擴(kuò)散片17、該棱鏡片1 8及該第 二擴(kuò)散片19均采用透明樹脂材料加工而成。該第一擴(kuò)散片17 及該第二擴(kuò)散片19使光束透過其自身的擴(kuò)散涂層產(chǎn)生漫射，提 高光強(qiáng)分布均勻度。
該棱鏡片18是用以修正透過該第一擴(kuò)散片17的光束擴(kuò)散
角度，其靠近該第二擴(kuò)散片19 一側(cè)表面設(shè)置有多個具集光作用 的三角形棱鏡結(jié)構(gòu)1 8 1 ,通過該棱鏡片1 8的三角形棱鏡結(jié)構(gòu)181 對光的折射與反射來達(dá)到凝集光束的作用，使得光束穿過該棱 鏡片18后向該三角形棱鏡結(jié)構(gòu)181的頂角方向凝聚，獲得光傳 輸方向指向性強(qiáng)的背光模組10。
當(dāng)該背光模組10工作時，該線性光源11產(chǎn)生光束，并經(jīng) 該導(dǎo)光板13導(dǎo)引及該反射片15反射后，部分光束自該導(dǎo)光板 13的出光面133出射，接著依次通過該第一擴(kuò)散片17、該棱鏡 片18及該第二擴(kuò)散片19,形成光強(qiáng)分布均勻且光束指向性強(qiáng)的 面光源裝置，繼而提供光束至液晶面板(圖未示)顯示圖像。其中 當(dāng)光束穿過該棱鏡片1 8的傳輸路徑如圖2所示。
光束經(jīng)過該第一擴(kuò)散片17的漫射作用后，光束行進(jìn)方向趨 于雜亂，所以光束沿各個方向射入該棱鏡片18。取其中六條光 束Rl、 R2、 R3、 R4 、 R5及R6為例，在該三角形棱鏡結(jié)構(gòu) 181與空氣接觸界面，每條光束與該棱鏡片18表面所夾角度也 均不相同，其分別為01、 02、 93、 04、 65及06,取該棱鏡片18
相較于空氣的臨界角為e,貝'J ei 、 e2及e3<e， e4、 es及e6>e。
因為該棱鏡片1 8本身是采用透明樹脂材料加工而成，所以該棱 鏡片18的折射率大于空氣折射率。根據(jù)光折射定率，光束R1、 R2及R3經(jīng)位于該棱鏡片1 8表面的棱鏡結(jié)構(gòu)1 8 1折射后射向該 第二擴(kuò)散片19，獲得光束R1'、 R2，及R3，，且該光束R1'、 R2， 及R3，的出射角度更加集中；而光束R4 、 R5及R6在該棱鏡結(jié) 構(gòu)181表面因滿足全反射條件而發(fā)生全反射，獲得光束R4'、 R5， 及R6'，且該光束R4，、 R5，及R6，被反射回該第 一擴(kuò)散片17。
由此可見，在該導(dǎo)光板13的出光面133—側(cè)層疊設(shè)置該第 一擴(kuò)散片17、該棱鏡片18及該第二擴(kuò)散片19，通過該兩個擴(kuò) 散片17、 19使得該背光模組10的光強(qiáng)分布均勻，同時通過該 棱鏡片18的集光特性提高該背光模組10發(fā)出光束的光傳輸方 向的指向性。
然而，在該背光模組10中，同時使用該第一擴(kuò)散片17及 該棱鏡片18,因為經(jīng)該第一擴(kuò)散片17的漫射作用后，光束行進(jìn)
方向趨于雜亂，且該棱鏡片18與該第二擴(kuò)散片19之間存在間 隙，所以當(dāng)部分沿大于該棱鏡片18臨界角e的入射角射向該棱 鏡片18與空氣接觸界面時，則該部分光束會因為在該棱鏡結(jié)構(gòu) 181與該空氣接觸的界面滿足全反射條件而被反射，使得該部分 光束不能沿該導(dǎo)光板13的出光面133方向出射，造成光能損耗， 也就是說在通過該棱鏡片18凝集光束，提高其指向性同時， 該棱鏡片18因為全反射而降低該棱鏡片18的光透過率，所以 對于整個背光模組10而言，該背光模組10的整體發(fā)光亮度明 顯降低。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)棱鏡片光能損耗量大且光透過率低的問 題，有必要提供一種減少光能損耗且光透過率高的棱鏡片。
為解決現(xiàn)有技術(shù)背光模組光能損耗量大且發(fā)光亮度低的問 題，有必要提供一種減少光能損耗且發(fā)光亮度高的背光模組。
一種棱鏡片，其包括一表面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的第一折 射層及一設(shè)置在該多個集光結(jié)構(gòu)表面的第二折射層，其中該第 一折射層的光折射率大于該第二折射層的光折射率。
一種棱鏡片，其包括一凝集光束功能的第一折射層及一具 增加光透過功能的第二折射層，其中該第 一 折射層與該第二折 射層壓合設(shè)置。
一種背光模組，其包括 一 導(dǎo)光板及 一 棱鏡片，該棱鏡片包 括一表面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的第一折射層及一設(shè)置在該多個 集光結(jié)構(gòu)表面的第二折射層，其中該棱鏡片的第一折射層靠近 該導(dǎo)光板設(shè)置，且該第一折射層的光折射率大于該第二折射層 的光折射率。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該棱鏡片中，將兩個光折射率不同的 第一折射層及第二折射層壓合設(shè)置在一起，通過存在于該第一 折射層表面的集光結(jié)構(gòu)使得該第一折射層具有集光功效，光束 經(jīng)過該第 一 折射層后朝該集光結(jié)構(gòu)指向方向凝聚，獲得傳輸方 向指向性佳的光束。同時該第 一 折射層的光折射率大于該第二
折射層的光折射率，增大該第 一 折射層相較于該第二折射層的 全反射臨界角，增加折射出該棱鏡片的光束數(shù)量，減少發(fā)生全 反射的光束數(shù)量，使得更多的光束能夠折射出該棱鏡片，提高 該棱鏡片的光透過率，減少光能損耗。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該棱鏡片中，將 一 具凝集光束功能的 第一折射層與一具增加光透過功能的第二折射層疊合設(shè)置，通 過該第 一 折射層的集光功能，使得經(jīng)過該棱鏡片的光束具較佳 光束傳輸方向指向性，同時通過該第二折射層的增加光透過功 能，使得更多的光束折射出該棱鏡片，減少因發(fā)生全反射而造 成光能損耗，有效提高該棱鏡片的光透過率。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該背光模組中，增加第二折射層在該 棱鏡片的第 一 折射層表面，將該集光結(jié)構(gòu)夾設(shè)在該兩個折射層 之間，通過該第 一 折射層配合該集光結(jié)構(gòu)修正自該導(dǎo)光板射出 光束傳輸方向，使得光束傳輸方向獲得較佳的指向性。另外， 該第一折射層的光折射率大于該第二折射層的光折射率，增大 該第一折射層相較于該第二折射層的全反射臨界角，增加折射 出該棱鏡片的光束數(shù)量，減少發(fā)生全反射的光束數(shù)量，增加該 棱鏡片的光透過率，從而提高整個背光模組的發(fā)光亮度。
圖1是 一 種現(xiàn)有技術(shù)背光模組側(cè)面示意圖
圖2是光束在圖1所示棱鏡片內(nèi)傳輸路徑示意圖o
圖3是本發(fā)明背光模組第一實施方式的側(cè)面示意圖
圖4是圖3所示棱鏡片的側(cè)面局部》文大示意圖
圖5是光束在圖4所示棱鏡片內(nèi)傳輸路徑示意圖
圖6是本發(fā)明背光模組第二實施方式的立體示意圖
圖7是圖6所示第一棱鏡片的局部》文大示意圖
圖8是圖6所示第二棱鏡片的局部放大示意圖
具體實施例方式
請參閱圖3 ，是本發(fā)明背光模組第 一 實施方式的側(cè)面示意
圖。該背光模組20包括兩個線性光源21、 一導(dǎo)光板22、 一第 一擴(kuò)散片24、 一棱鏡片25、 一第二擴(kuò)散片26及一反射片27。
該導(dǎo)光板22是 一 釆用壓克力樹脂制得的矩形平板，其包括 兩個入光面221、一底面222及一出光面223。該兩個入光面221 分別是該導(dǎo)光板22的兩個相對側(cè)面。該入光面221分別與該底 面222及該出光面223相鄰設(shè)置，該底面222與該出光面223 相對設(shè)置。
該線性光源2 1是 一 長條柱狀光源，其可以為冷陰極熒光管、 熱陰極熒光管等。該兩個線性光源21相互平行設(shè)置，且分別對 應(yīng)靠近該導(dǎo)光板21的兩個入光面221。
該第一擴(kuò)散片24、該棱鏡片25及該第二擴(kuò)散片26依次層 疊設(shè)置，且該第 一擴(kuò)散片24靠近該導(dǎo)光板22的出光面223 — 側(cè)。其中該第一擴(kuò)散片24及該第二擴(kuò)散片26是在樹脂擴(kuò)散膜 基材中加入多個散射粒子而制得，通過該散射粒子與該擴(kuò)散基 膜的折射率不同，使得光束在經(jīng)過該擴(kuò)散粒子時不斷的發(fā)生折 射、反射與散射的現(xiàn)象，實現(xiàn)光學(xué)擴(kuò)散的效果，提高光束經(jīng)過 該兩個擴(kuò)散片24、 26后的光強(qiáng)分布均勻度。
該反射片27是一具反射功能的光學(xué)膜片，其相對該導(dǎo)光板 22的底面222設(shè)置。
該棱鏡片25夾于該第 一 擴(kuò)散片24及該第二擴(kuò)散片26之間， 其結(jié)構(gòu)如圖4所示。該棱鏡片25包括一第一折射層251及一第 二折射層252。在該第 一折射層251 —側(cè)表面設(shè)置有多個集光結(jié) 構(gòu)253，使得該第 一折射層251具集光功能。同樣在該第二折射 層252 —側(cè)表面同樣設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)253，使得該第 一折射 層251與該第二折射層252嚙合在一起，并壓合為一體，且該 第一折射層251的集光結(jié)構(gòu)253表面與該第二折射層253的集 光結(jié)構(gòu)253表面互相接觸，即該第一折射層251與該第二折 射層252之間不存在容納空氣的間隙。該棱鏡片25通過光的折 射與反射來達(dá)到凝集光線、提高該背光模組20的正面發(fā)光亮度。
設(shè)置在該第一折射層251及該第二折射層252表面的多個 集光結(jié)構(gòu)253是由多個具集旋光性能的三棱柱體平行排布，其
截面呈連續(xù)鋸齒狀。每一集光結(jié)構(gòu)253包括兩個相交設(shè)置的斜 面，該兩個斜面所成夾角為90度。該第 一折射層251的光折射 率大于該第二折射層252的光折射率，該第二折射層252的光 折射率大于空氣折射率，使得該第二折射層252具較高光透過 率，即該第二折射層252能夠保證更多的光束穿過該棱鏡片 25，增加光線在該棱鏡片25內(nèi)的透過率。該第一折射層251及 該第二折射層 252是采用多元酯(polyester)或聚碳酸酯 (polycarbonate)為材料。
當(dāng)該背光模組20工作時，該線性光源21發(fā)光產(chǎn)生光束， 并經(jīng)該導(dǎo)光板22導(dǎo)引及該反射片27反射后，大部分光束自該 導(dǎo)光板22的出光面223出射，接著依次穿過該第一擴(kuò)散片24、 該棱鏡片25及該第二擴(kuò)散片26,繼而形成一面光源裝置。其中 當(dāng)光束穿過該棱鏡片25的傳輸路徑如圖5所示。
光束經(jīng)該第一擴(kuò)散片24后，通過該第一擴(kuò)散片24的光學(xué) 擴(kuò)散作用使得其傳輸方向趨于雜亂，所以光束沿各個方向射入 該棱鏡片25。取其中六條光束Ll、 L2、 L3、 L4、 L5及L6為例， 每條光束與該棱鏡片25的集光結(jié)構(gòu)253表面所夾角度也不相 同，其分別為al、 a2、 a3、 a4、 a5及a6,取該第 一折射層251 相較于該第二折射層252的全反射臨界角為a，該第二折射層 252相較于空氣的全反射臨界角為e。因為該棱鏡片25本身是 采用樹脂材料加工而成，且該第一折射層251的光折射率大于 該第二折射層252的光折射率，該第二折射層252的光折射率 大于空氣的折射率，所以該第一折射層251相對該第二折射層 252的全反射臨界角a增大，且a>&，即al 、 a2及a3<9<a， 9<94、 05及e6<a。根據(jù)光折射定率，在該折射層251與該第二折射層 252所接觸的界面，該光束Ll、 L2及L3經(jīng)第 一折射層251表 面的棱鏡結(jié)構(gòu)253折射后進(jìn)入該第二折射層252。該光束R4 、 R5及R6在該棱鏡結(jié)構(gòu)253表面不滿足全反射條件而發(fā)生折射， 同樣折射進(jìn)入該第二折射層252。
同樣，因為該第二折射層252的光折射率介于該第一折射 層251及空氣折射率之間，所以在該第二折射層252與空氣相接觸界面，該第二折射層252相較于空氣的全反射臨界同樣對 應(yīng)增大，所以該光束L1、 L2、 L3、 L4、 L5及L6均不滿足全反 射而折射出該第二折射層252進(jìn)入空氣，獲得光束Ll'、 L2'、 L3'、 L4'、 L5，及L6'，且該光束L1'、 L2 ，及L3 ，相較于該光束 Ll、 L2及L3，其傳輸方向更加集中；該光束L4'、 L5，及L6，相 較于該光束L4、 L5及L6，其傳輸方向同樣更加集中。
在該背光模組20中，通過位于該兩個折射層251、 252之 間的集光結(jié)構(gòu)253，使得該棱鏡片25具集光特性，保證該背光 模組20產(chǎn)生的光束具較佳指向性。同時設(shè)定該第一折射層251 的光折射率大于該第二折射層252的光折射率，使得當(dāng)光束自 該第一折射層251射入該第二折射層252時，增大該兩個折射 層251、 252所形成界面的全反射臨界角，保證更多的光束折射 出該棱鏡片25，而減少因滿足全反射使得光束不能沿該導(dǎo)光板 22的出光面方向射出，即增大該棱鏡片25的光束透過率，提 高該背光模組20的發(fā)光亮度。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該背光模組20的棱鏡片25中增加該 第二折射層252，利用該第二折射層252的光折射率介于空氣的 光折射率與第一折射層251的光折射率之間的特征，增大位于 該第一折射層與該二折射層間252接觸界面的全反射臨界角， 減少因為滿足全反射而被反射回該棱鏡片25的光束數(shù)量，保證 更多的光束沿該導(dǎo)光板22出光面223方向出射，從而減少因反 射而造成的光能損耗，提高該背光模組20整體發(fā)光亮度。
當(dāng)然，在該背光模組20中，因為不同樹脂材料其全反射臨 界角的大小也不同，根據(jù)材料的不同，可以設(shè)定組成該集光結(jié) 構(gòu)253的兩個斜面所成夾角為介于80度至140度之間的某一值， 從而盡可能擴(kuò)大該棱鏡片25的出光效率，提高整個背光模組20 的發(fā)光亮度。
再請參閱圖6,是本發(fā)明背光模組第二實施方式的立體示意 圖。該背光模組40包括一線性光源41、 一導(dǎo)光板42、 一第一 擴(kuò)散片44、 一第一棱鏡片45、 一第二棱鏡片48、 一第二擴(kuò)散片
46及一反射片47。
該導(dǎo)光板42包括一入光面421 、 一底面422及一 出光面423， 該入光面42是該導(dǎo)光板42的 一 側(cè)面，該入光面421分別與該 底面422及該出光面423相鄰設(shè)置，該底面422與該出光面423 相對設(shè)置。
該線性光源41靠近該導(dǎo)光板42的入光面421設(shè)置，該反 射片靠近該底面422設(shè)置，該第 一擴(kuò)散片44、該第 一棱鏡片45、 該第二棱鏡片48及該第二擴(kuò)散片46依次層疊設(shè)置在該導(dǎo)光板 42的出光面423 —側(cè)，且該第 一擴(kuò)散片44靠近該出光面423。
再請一并參閱圖7及圖8，其中圖7是圖6所示第一棱鏡片 45的局部放大示意圖，圖8是圖6所示第二棱鏡片48的局部放 大示意圖。該第一棱鏡片45包括一第一折射層451及一第二折 射層452,且該第一折射層451光折射率大于該第二折射層452 的光折射率。在該第一折射層451及該第二折射層452表面設(shè) 置有多個呈柱體的集光結(jié)構(gòu)453,該集光結(jié)構(gòu)453的截面呈半圓 形。該第二棱鏡片48同樣包括第 一折射層481及一第二折射層 482，且該第一折射層481光折射率大于該第二折射層482的光 折射率。在該第 一 折射層481及該第二折射層482表面均設(shè)置 有多個截面呈半圓形柱體的集光結(jié)構(gòu)483。且位于該第一棱鏡片 45的集光結(jié)構(gòu)453與位于該第二棱鏡片48的集光結(jié)構(gòu)453的排 布方向互相垂直。
在該背光模組40中，通過該第 一 棱鏡片45配合該第二棱 鏡片48,使得經(jīng)過該第 一擴(kuò)散片42的光束依次穿過該第一棱鏡 片45及該第二棱鏡片48，在正交的方向凝集光線，獲得光利用 率高，且正面亮度充分的面光源裝置。
權(quán)利要求
1.一種棱鏡片，其包括一表面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的第一折射層，其特征在于該棱鏡片還包括一設(shè)置在該多個集光結(jié)構(gòu)表面的第二折射層，該第一折射層的光折射率大于該第二折射層的光折射率。
2. 如權(quán)利要求1所述的棱鏡片，其特征在于該第一折射層與該 第二折射層彼此貼合設(shè)置。
3. 如權(quán)利要求1所述的棱鏡片，其特征在于該第二折射層與該 第一折射層是一體的。
4. 如權(quán)利要求1所述的棱鏡片，其特征在于該集光結(jié)構(gòu)是截面 呈三角形的棱柱，每一集光結(jié)構(gòu)包括兩個相交設(shè)置的斜面，該兩 個斜面所成夾角介于80度至140度之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的棱鏡片，其特征在于該集光結(jié)構(gòu)是截面 呈半圓形的棱柱。
6. —種棱鏡片，其包括一具凝集光功能的第一折射層，其特征 在于該棱鏡片還包括一具增加光透過功能的第二折射層，該第一 折射層與該第二折射層壓合設(shè)置。
7. 如權(quán)利要求6所述的棱鏡片，其特征在于該第一折射層與該 第二折射層相接觸界面呈連續(xù)鋸齒狀排布。
8. 如權(quán)利要求6所述的棱鏡片，其特征在于該第一折射層是表 面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的透明樹脂層，該集光結(jié)構(gòu)夾于該第一折 射層與該第二折射層之間。
9. 一種背光模組，其包括一導(dǎo)光板及一棱鏡片，該棱鏡片包 括一表面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的第一折射層，其特征在于該棱鏡 片還包括一設(shè)置在該多個集光結(jié)構(gòu)表面的第二折射層，該棱鏡片 的第一折射層靠近該導(dǎo)光板設(shè)置，且該第一折射層的光折射率大 于該第二折射的的光折射率。
10. 如權(quán)利要求9所述的背光模組，其特征在于該背光模組還包 括另一棱鏡片，其中該兩個棱鏡片疊合設(shè)置，且其集光方向互相 垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種棱鏡片及采用該棱鏡片的背光模組。該棱鏡片包括一表面設(shè)置有多個集光結(jié)構(gòu)的第一折射層及一設(shè)置在該多個集光結(jié)構(gòu)表面的第二折射層，其中該第一折射層的光折射率大于該第二折射層的光折射率。在該棱鏡片中，因為該第一折射層的光折射率大于該第二折射層的光折射率，所以增大光束在該第一折射層及該第二折射層相接觸界面的全反射臨界角，增加折射出該棱鏡片的光束數(shù)量，減少因全反射而發(fā)生反射的光束數(shù)量，進(jìn)而提高該棱鏡片的光透過率。當(dāng)背光模組采用該棱鏡片，有效減少因滿足全反射導(dǎo)致光能損耗，提高整個背光模組的發(fā)光亮度。
文檔編號G02B5/04GK101339262SQ20071007638
公開日2009年1月7日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者周明泉, 游川倍 申請人:群康科技(深圳)有限公司;群創(chuàng)光電股份有限公司