CN106996544B - 棱镜片、背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种棱镜片、背光模组，该背光模组使用该棱镜片，其中棱镜片包含具有出光面的本体，和彼此间隔地形成于该本体的出光面上并且沿相同方向延伸的多个微结构。其中，该出光面具有形成于每两个相邻微结构之间的多个平坦区。定义平行于所述微结构的延伸方向的参考线，所述平坦区的宽度以朝着远离该参考线的方向而渐宽；换言之，所述微结构的排列密度以朝着远离该参考线的方向而渐疏。通过所述微结构对光线的引导的效果，能同时兼顾中央辉度和视角，并且能通过该棱镜片制成背光模组和显示设备。

Description

棱镜片、背光模组
技术领域
本发明涉及一种光学设备，特别是指一种棱镜片、背光模组。
背景技术
参照图1，为公知的背光模组1，包含光源11、用于引导该光源11所发出的光线的导光板12，以及设置于该导光板12前方的第一扩散片13、设置于该第一扩散板13前方的第一棱镜片14，以及设置于该第一棱镜片14前方的第二扩散片15。其中，由于单纯由该导光板12和该第一扩散片13引导光线会使得辉度不佳，因此，该第一棱镜片14具有彼此等距间隔形成在表面上并且以垂直于光线的入射方向延伸的多个第一微结构141，以使光线产生折射，通过改变光线出射的角度而产生聚光效果，并通过该第二扩散片15增加出射光的方向性以提供均匀且中央辉度佳的光场。
参照图2，为了考虑到垂直于光线入射方向的中央辉度，该背光模组1还包含设置于该第一棱镜片14与该第二扩散片15之间的第二棱镜片16。而该第二棱镜片16具有彼此等距间隔形成在表面上并且以平行于光线的入射方向延伸的多个第二微结构161。光线经过所述第二微结构161时，会产生折射而在垂直于光线的入射方向产生聚光效果，会牺牲视角而提高正视辉度。然而，对于设置该第二棱镜片16的该背光模组1，虽然在垂直和平行于光线的入射方向上均缩小视角而提高了辉度，但是在制成显示器时，却也造成了视角变小的问题，因而影响显示器的显示效果。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能同时兼顾画面中央正视辉度以及视角的棱镜片。
于是，本发明的棱镜片包含具有出光面的本体，和彼此间隔地形成于该本体的出光面上并且沿相同方向延伸的多个微结构。其中，该出光面具有形成于每两个相邻微结构之间的多个平坦区。定义平行于所述微结构的延伸方向的参考线，所述平坦区的宽度以朝远离该参考线的方向而渐宽。
于是，本发明的棱镜片包含具有出光面的本体，和彼此间隔地形成于该本体的出光面上并且沿相同方向延伸的多个微结构。定义平行于所述微结构的延伸方向的参考线，所述微结构的排列密度以朝着远离该参考线的方向而渐疏。
当光线通过每一个微结构时，会产生使光线汇聚的效果，因此在设置有所述微结构的位置处能有效地汇聚光线而提高辉度。另外，当光线通过每一个平坦区时，会产生使光线扩散的效果，因此在所述平坦区的位置处，光线会朝向两侧出射而使可视角度变广。本发明的棱镜片的所述微结构的排列密度是以朝着远离该参考线的方向而渐疏，也就是说，所述微结构在靠近该参考线的范围内分布较密，能有效地汇聚光线而提高中央辉度。而所述平坦区的宽度以朝着远离该参考线的方向而渐宽，在越靠近两侧的范围内越能有效地提高可视角度，因此能实现同时兼顾画面中央正视辉度和左右两侧视角的效果。
本发明的另一个目的是提供一种能同时兼顾画面中央正视辉度和视角的背光模组以及显示设备。
本发明的背光模组包含光源、用于以引导该光源所发出的光线的导光板，以及如前文所述的本发明的棱镜片。而本发明的显示设备包含显示面板，以及如前文所述的本发明的背光模组，其中，该显示面板位于该棱镜片的前方。通过本发明的棱镜片能实现同时兼顾画面中央正视辉度和视角的效果，使得本发明的背光模组能提供兼顾中央辉度以及视角的光源，而以该背光模组所制成的本发明的显示设备，则因此能提供兼顾画面中央正视辉度以及视角的显示效果。
本发明的效果在于：通过所述微结构以及所述平坦区的分布配置，能在所述微结构排列较密的中央区域汇聚光线而提高辉度，并在所述平坦区宽度较宽的两侧区域使光线扩散而增加可视角度，实现同时兼顾画面中央正视辉度以及视角的效果。
附图说明
本发明其他的特征及效果，将在参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是立体分解图，说明公知的背光模组；
图2是立体分解图，辅助说明该公知的背光模组；
图3是俯视图，说明本发明棱镜片的实施例；
图4是侧视图，辅助说明该实施例的多个微结构；
图5是示意图，说明光线分别通过其中一个微结构和一个平坦区的情况；
图6是曲线图，说明所述微结构在该实施例两侧与中央的密度变化分布曲线；
图7是曲线图，说明光线通过该实施例后的光场的分布情况；
图8是立体分解图，说明本发明背光模组和显示设备的实施例；
图9是示意图，说明水平棱镜片和本发明棱镜片对光线所产生的影响；
图10是示意图，辅助说明该背光模组和该显示设备的实施例的导光板；
图11是曲线图，说明该导光板的导光结构的密度变化；以及
图12是曲线图，说明所述微结构的间距变化。
具体实施方式
参照图3与图4，本发明棱镜片2的实施例包含具有出光面211的本体21，以及彼此间隔形成于该本体21的出光面211上并且沿相同方向延伸的多个微结构22。该实施例具有第一区域201，以及分别位于该第一区域201两侧的两个第二区域202，其中，位于该第一区域201中的微结构22的排列密度大于位于所述第二区域202中的微结构22的排列密度。优选地，位于该第一区域201中的微结构22互相连接，位于所述第二区域202中的微结构22互相间隔。
该出光面211具有形成于每两个相邻微结构22之间的多个平坦区212。定义平行于所述微结构22的延伸方向的参考线L，该参考线L通过该本体21的中点。所述平坦区212的宽度是以朝着远离该参考线L的方向而渐宽的，而所述微结构22的排列密度是以朝着远离该参考线L的方向而渐疏的，并且每一微结构22的长度是沿着该参考线L延伸，该长度与该棱镜片2的本体21沿着该参考线L所延伸的长度相等。
结合图4参照图5，当光线通过每一个微结构22时，每一个微结构22与空气之间的界面所呈的角度会使得光线产生朝向中央折射的现象。如图6所示，就所述微结构22的密度而言，靠近中央的密度较大而相对两侧的位置处的密度则较小，因此在靠近中央的位置的光线更容易受到所述微结构22的影响，而相对两侧的位置的光线受到所述微结构22的影响程度则相对较低。
结合图4与图6参照图7，图7中的Y轴采用光强度的任意单位(arbitrary unit，a.u.)。如曲线C1所示，在该第一区域201中，所述微结构22的排列密度较大，能有效地通过所述微结构22使光线朝向正视角行进，提高靠近中央位置的光强度，由此改变光场分布而提高辉度，特别在所述微结构22彼此相互连接的情况下，更能有效提高中央辉度。另外，如曲线C2所示，在每一个第二区域202中，当光线通过每一个平坦区212时，由于该平坦区212与空气的界面实质呈水平状，光线会因折射角大于入射角的关系而向外发散，相较于接触所述微结构22而言，则不会使光线产生朝向正视方向折射的现象，因此在所述平坦区212逐渐变宽的所述第二区域202中，远离中央的两侧部分，会由于通过所述微结构22的光线变少，光线能量则不会朝向正视角集中，而保有大角度可视角。
该实施例的所述微结构22的排列密度是以朝着远离该参考线L的方向而渐疏，即，所述微结构22在越靠近该参考线L的范围内分布越密，甚至在该第一区域201中的所述微结构22是彼此相互连接的，这能有效汇聚光线而提高辉度。而所述平坦区212的宽度在所述第二区域202中以朝着远离该参考线L的方向而渐宽，在越靠近两侧的所述第二区域202的范围内能有效提高可视角度。配合所述微结构22以及所述平坦区212的位置分布，就能达成同时兼顾辉度以及视角的效果。
参照图8，图8是本发明背光模组及显示设备的实施例，该背光模组的实施例包含光源3、用于引导该光源3所发出的光线的导光板4、设置于该导光板4的前方的本发明的棱镜片2、设置于本发明的棱镜片2与该导光板4之间的水平棱镜片5，以及分别设置于本发明的棱镜片2和该水平棱镜片5上下的两个扩散片6。其中，该光源3朝向该导光板4的一个侧边41，而该棱镜片2是垂直棱镜片，该棱镜片2的所述微结构22的延伸方向垂直于该侧边41的延伸方向。该水平棱镜片5具有沿该侧边41的延伸方向延伸并且彼此相互连接的多个水平微结构51。
结合图8参照图9，该光源3所发出的光线通过该导光板4，并通过扩散片6时，由于该光源3自该导光板4的该侧边41入射，因此，在代表垂直于该侧边的方向的光强度分布曲线V明显会呈现朝向该光源3的一侧的光强度较强的情况，而代表平行于该侧边的方向的光强度分布曲线H则呈现平均分散的情况。但是，在增加了该水平棱镜片5之后，通过这些水平微结构51能使垂直于该侧边的方向的光线朝向正视角偏折，由此将呈现的光场分布朝向正视角集中。而经过该水平棱镜片5的光线又通过本发明的棱镜片2时，由代表平行于该侧边的方向的光强度分布曲线H可知，呈现平均分散的光场也会朝向正视角集中，因此，有效提高该背光模组的中央辉度，同时又能兼顾视角。
参照图10与图11，该导光板4具有多个导光结构400，如图11所示的X轴可为任意的距离单位，而Y轴则是以百分比(％)表示该多个导光结构400的密度，该多个导光结构400的密度从邻近该光源3的位置朝向远离该光源3的位置以沿着第一轴线Y的方向而增加。当光线通过每一个导光结构400时，光线会因通过所述导光结构400而较容易朝向该棱镜片2出光，因此当该多个导光结构400的分布密度以远离该光源3的方向而增加时，越远离该光源3的位置才越容易使光线朝向该棱镜片2出光，避免光线集中于较靠近该光源3的位置出光，能确保光线的均匀分布。
结合图12参照图10，图12所示的X轴与Y轴可为任意的距离单位，以表示每两个微结构22的间距随着距离的变化。在本实施例中，该棱镜片2的该多个微结构22的密度是从该参考线L朝向远离该参考线L以沿着第二轴线X而减少，且该第一轴线Y与该第二轴线X相交。其中，所述微结构22的间距沿该第二轴线X的方向的分布情况如图12所示。详细地说，该棱镜片2的该多个微结构22的间距是从该参考线L朝向远离该参考线L以沿着该第二轴线X而增加的。通过设计该棱镜片2的多个微结构22的分布而使光线通过该棱镜片2时，能呈现发光面中央的辉度较强且在该第二轴线X方向上远离中央的两侧视角较广的光场。
重新参照图8，本发明的显示设备的实施例包含显示面板7及本发明的背光模组。其中，该显示面板7位于本发明的棱镜片2的前方，以利用本发明的背光模组所产生的光线来显示影像。
值得说明的是，本发明的背光模组的实施例的该水平棱镜片5具有沿该侧边41的延伸方向延伸并且彼此相互连接的多个水平微结构51。当使用者观看本发明的显示设备时，大多是采取以所述光源3为底侧的设置方向，也就是说，该侧边41及所述水平微结构51的延伸方向即为使用者的左右方向。就一般使用者观看本发明的显示设备的要求而言，针对上下方向的可视角度的需求较少，因此该水平棱镜片5的所述水平微结构51用于汇聚原本将朝上下两侧扩散的光线，由此提高辉度。然而，就一般用户对于左右方向的可视角度的要求而言，例如电视或是大尺寸显示设备，则必须尽可能增加左右方向的可视角度，使本发明的显示设备在供位于各种不同角度的观看者观看时都能提供良好的显示效果。因此，本发明的显示设备通过本发明的棱镜片2，能利用沿垂直于该侧边41的方向延伸的所述微结构22以及所述平坦区212，就使用者观看时的左右方向，达到提高中央正视辉度的同时扩大视角的效果，确实能符合一般使用者对于辉度以及可视角度的要求。
综上所述，通过所述微结构22以及所述平坦区212的分布配置，能在中央区域汇聚光线而提高辉度，并在两侧区域使光线扩散而增加可视角度，达到兼顾画面中央正视辉度的同时扩大视角的效果，以提供良好的显示效果，因此确实能达到本发明的目的。
所有上述内容仅为本发明之实施例而已，不应当以此限定本发明的实施范围，所有根据本发明的权利要求范围和专利说明书内容作出的简单的等效变化与修改，都仍然属于本发明专利包括的范围内。
【符号说明】
2 棱镜片 5 水平棱镜片
201 第一区域 51 水平微结构
202 第二区域 6 扩散片
21 本体 7 示面板
211 出光面 C1 曲线
212 平坦区 C2 曲线
22 微结构 H 光强度分布曲线
3 光源 V 光强度分布曲线
4 导光板 L 参考线
400 导光结构 Y 第一轴线
41 侧边 X 第二轴线

Claims (6)

1.一种背光模组，包含光源、用于引导所述光源所发出的光线的导光板和棱镜片，所述棱镜片包含具有入光面和出光面的本体，和彼此间隔地形成于所述本体的所述出光面上并且沿相同方向延伸的多个微结构，所述入光面和所述出光面相对，所述出光面具有形成于每两个相邻所述微结构之间的多个平坦区，定义平行于所述微结构的延伸方向的参考线，所述参考线通过所述本体的中点，所述平坦区的宽度以朝着远离所述参考线的方向而渐宽，其中，所述棱镜片设置于所述导光板的前方，所述光源朝向所述导光板的一个侧边，所述棱镜片的所述微结构的延伸方向垂直于所述侧边的延伸方向。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其中，每一个所述微结构的长度沿着所述参考线延伸，并且等于所述棱镜片的所述本体沿着所述参考线延伸的长度。
3.根据权利要求1所述的背光模组，所述微结构的密度排列以朝着远离所述参考线的方向而渐疏。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其中，所述棱镜片具有第一区域，和分别位于所述第一区域的两侧的两个第二区域，其中，位于所述第一区域中的微结构的排列密度大于位于所述第二区域中的微结构的排列密度。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其中，位于所述第一区域中的微结构互相连接，位于所述第二区域中的微结构互相间隔。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其中，所述导光板具有多个导光结构，所述多个导光结构的密度从邻近所述光源的位置朝着远离所述光源的位置沿着第一轴线而增加，所述棱镜片的所述多个微结构的密度从所述参考线朝向远离所述参考线沿着第二轴线而减小，并且所述第一轴线与所述第二轴线相交。
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