专利名称：增强棱镜膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器中背光源的光学结构膜，特别是一种增强棱镜膜。
背景技术：
目前，液晶显示器中的背光源均设置有光学结构膜，光学结构膜起到 增强亮度和 扩大视角等作用。图11为现有技术背光源的光学结构膜的结构示意图，为一种边缘照明结 构形式。如图11所示，背光源的光学结构膜主要包括导光板10、扩散膜20和棱镜膜30，位 于光学结构膜侧面的光源40提供照明光线50，照明光线50通过导光板10改变光线方向， 从导光板10出射的光线进入棱镜膜30后，棱镜膜30通过光折射和全反射，使从棱镜膜30 射出的光线集中于一个较小的角度内，起到增加亮度的作用。目前，现有技术的棱镜膜的结构是沿相同方向依次排列的长条形棱镜，长条形棱 镜的截面为等腰直角三角形。实际应用表明，现有技术这种结构形式的棱镜膜存在轴向方 向视角较小问题。这是由于在长条形棱镜的轴向方向，现有技术的棱镜膜是直线形，仅能引 导某一个固定方向的照明光线，使照明光线从棱镜膜的法线方向射出，而对其它方向光线 的引导作用较差，而且当棱镜膜内的光线以超过全反射角入射到长条形棱镜的上表面时， 光线发生全反射，使光线不能射出。因此，当视角较大时，现有技术棱镜膜轴向方向的亮度 下降非常快，几乎下降到原来的20%左右，对观看效果影响相当大。虽然现有技术通过细化 棱镜尺寸、复合结构搭配等手段不断改善视角问题，但都没有获得较好的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强棱镜膜，有效解决现有技术棱镜膜轴向方向视角较 小等技术缺陷。为了实现上述目的，本发明提供了一种增强棱镜膜，包括数个沿第一方向延伸的 柱形体，所述数个柱形体沿第二方向对接，形成具有从两个方向起聚光作用的出光面。所述柱形体包括数个依次连接的第一锥台和第二锥台，每个第一锥台的锥底与相 邻第二锥台的锥底对接，每个第一锥台的锥顶与相邻第二锥台的锥顶对接，形成一种类似 螺纹结构的柱形体。进一步地，所述第一锥台或第二锥台的锥底的宽度为50 μ m 100 μ m， 锥顶的宽度为20μπι 60μπι。所述第一锥台或第二锥台的高度为IOym 50μπι。所述 第一锥台或第二锥台的锥底与母线之间的夹角为30° 60°。每个类似螺纹结构的柱形体上的第一锥台与相邻柱形体上的第二锥台对接，形成 一种相邻的类似螺纹结构的柱形体相互啮合的平面体。在上述技术方案基础上，沿所述第一方向，所述出光面的截面为依次连接的数个 三角形，沿所述第二方向，所述出光面的截面为依次连接的数个弧形。进一步地，所述弧形 为半圆形、半椭圆形、圆冠形或椭圆冠形。在上述技术方案基础上，所述第一锥台和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹 角5，且0° ( δ彡45°，或-45°彡δ彡0°。或对于相邻的两个柱形体，一个柱形体中第一锥台和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹角3 1，且0° ^ δ1<45°，另一个柱 形体中第一锥台和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹角δ 2，且-45° < δ2<0°。本发明提出了一种增强棱镜膜，其出光面是由沿第一方向延伸的数个弧形和沿第 二方向延伸的数个三角形构成的三维表面，有效解决了现有技术棱镜膜视角较小的技术缺 陷。与现有技术相比，由于增强棱镜膜沿第二方向的上表面形状为弧线形，因此本发明增 强棱镜膜不仅没有出现士45°视角附近的死区，而且在士45°视角附近亮度缓慢下降，到 士60°视角附近还能保证较高的亮度，具有良好的聚光作用，且起到了扩大视角的作用。此 夕卜，由于增强棱镜膜的出光面是一种不连续的曲面结构，整个出光面由数个微出光结构组 成，反映到宏观上是一种随机分布，可有效避免出射光的光干涉现象。
图1为本发明增强棱镜膜第一实施例的结构示意图；图2为图1中A-A向剖视图；图3为图1中B-B向剖视图；图4为本发明增强棱镜膜第一实施例第二方向聚光作用的原理图；图5为本发明增强棱镜膜第一实施例第二方向聚光作用的效果图；图6为本发明增强棱镜膜第一实施例第一方向聚光作用的原理图；图7为本发明增强棱镜膜第一实施例第一方向聚光作用的效果图；图8为本发明增强棱镜膜第一实施例的平面图；图9为本发明增强棱镜膜第二实施例的结构示意图；图10为本发明增强棱镜膜第三实施例的结构示意图；图11为现有技术背光源的光学结构膜的结构示意图。附图标记说明1-柱形体；11-第一锥台；12-第二锥台；10-导光板；20-扩散膜；30-棱镜膜；40-光源；50-照明光线。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图1为本发明增强棱镜膜第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例增强 棱镜膜包括数个柱形体1，每个柱形体1由数个第一锥台11和第二锥台12组成，第一锥台 11和第二锥台12依次连接并沿第一方向X延伸，每个第一锥台11的锥底与相邻第二锥台 12的锥底对接，每个第一锥台11的锥顶与相邻第二锥台12的锥顶对接，形成一种类似直螺 纹结构的柱形体。数个柱形体1沿第二方向Y依次对接，每个柱形体1上的第一锥台11与 相邻柱形体1上的第二锥台12对接，形成一种由类似直螺纹结构的柱形体相互啮合的平面 体，本实施例中，第一方向X与第二方向Y垂直，第一锥台11和第二锥台12均为等腰的正 锥台，即锥顶与锥底平行，锥底与两侧母线的夹角相同。这样，沿第一方向X延伸并沿第二 方向Y对接的数个柱形体构成具有三维形状的上表面，形成本发明具有从两个方向起聚光 作用出光面的增强棱镜膜。图2为图1中A-A向剖视图。如图2所示，本发明柱形体1沿第二方向Y的截面形状由位于下方的矩形和位于上方的弧形构成，本实施例的弧形采用半圆形，实 际应用中还 可以采用半椭圆形、圆冠形、椭圆冠形或本领域技术人员惯常采用的曲线形状，还可以采用 由多边形组成的类弧形。因此，本实施例增强棱镜膜沿第二方向Y的截面形状中，下部边为 直线，上部边为依次连接的数个弧形。实际应用中，下部边组成的面作为本实施例增强棱镜 膜的入光面，上部边组成的面作为本实施例增强棱镜膜的出光面。图3为图1中B-B向剖 视图。如图3所示，由于本实施例柱形体1由相对设置的第一锥台11和第二锥台12依次 连接构成，因此本实施例增强棱镜膜沿第一方向X的截面形状中，下部边为直线，上部边为 依次连接的数个三角形。实际应用中，三角形可以有各种结构变形，如三角形的顶角可以设 置成圆弧角等。同样，下部边组成的面作为本实施例增强棱镜膜的入光面，上部边组成的面 作为本实施例增强棱镜膜的出光面。由上述说明可以看出，沿着第一方向X观看，本实施例 增强棱镜膜是由数个上表面为半圆形的柱体依次对接而成，沿着第二方向Y观看，本实施 例增强棱镜膜是由数个上表面为三角形的柱体依次对接而成，因此本实施例增强棱镜膜是 一种将两个方向对接的柱形体结合在一起的平面体，该平面体的出光面(上表面)由沿第 一方向X延伸的数个半圆形柱体和沿第二方向Y延伸的数个三角形柱体构成的三维表面。图4为本发明增强棱镜膜第一实施例第二方向聚光作用的原理图。如图4所示， 在柱形体的两侧，虽然垂直于下表面方向的入射光a在弧形上表面发生全反射，但在柱形 体的中部，垂直于下表面方向的入射光b在弧形上表面发生折射，从弧形上表面射出，同时 与下表面呈a角的入射光c也将通过折射从弧形上表面射出。相对于轴向方向为直线形 的长条形棱镜，现有技术的长条形棱镜把光主要集中向一个方向射出，本发明弧形结构则 汇聚了一定角度内的光，并比较均勻地向各个方向射出。本发明增强棱镜膜的聚光作用同 样是利用光的全反射和折射原理，也就是说各个方向的光入射到弧形面之后，角度大于全 反射角度的光将发生全反射，其余的光都发生折射，比较均勻的向各个方向射出。由于现有 技术的长条形棱镜是完全的平面，所以其方向性较强，本发明增强棱镜膜是连续变化面，在 局部具有聚集作用的同时，其方向性还具有一定的发散功能，因此可以提高视角。图5为本 发明增强棱镜膜第一实施例第二方向聚光作用的效果图。如图5所示，图中横坐标为视角 (度)，纵坐标为亮度(增益的百分比)，其中点画线为不使用棱镜膜时亮度随视角变化情 况，虚线为使用现有技术棱镜膜时亮度随视角变化情况，实线为使用本发明增强棱镜膜时 亮度随视角变化情况。通过比较可以看出，由于现有技术棱镜膜沿第二方向(即现有技术 长条形棱镜的轴向方向)的上表面形状为直线形，因此现有技术棱镜膜在士45°视角附近 出现死区效果，即在士45°视角附近，亮度下降非常快，在士60°视角时亮度几乎下降到 原来的20%左右。由于本发明增强棱镜膜沿第二方向的上表面形状为弧线形，因此本发明 增强棱镜膜不仅没有出现士45°视角附近的死区，在士45°视角附近，亮度缓慢下降，到 士60°视角附近还能保证较高的亮度。由此可见，本发明增强棱镜膜第二方向具有良好的 聚光作用，且起到了扩大视角的作用。图6为本发明增强棱镜膜第一实施例第一方向聚光作用的原理图。如图6所示，垂 直于下表面方向的入射光a在三角形表面发生全反射，但与下表面呈0角的入射光d在三 角形表面发生折射，从三角形上表面射出。图7为本发明增强棱镜膜第一实施例第一方向 聚光作用的效果图，如图7所示，图中横坐标为视角(度)，纵坐标为亮度，其中点画线为不 使用棱镜膜时亮度随视角变化情况，虚线为使用现有技术棱镜膜时亮度随视角变化情况，实线为使用本发明增强棱镜膜时亮度随视角变化情况。由于沿第一方向，本发明增强棱镜 膜的上表面和现有技术棱镜膜的上表面均为三角形，因此二者的聚光效果基本相同，视角 特性没有变化。进一步的研究结果表明，由于本发明增强棱镜膜的出光面是由沿第一方向延伸的 数个半圆形和沿第二方向延伸的数个三角形构成的三维表面，整个出光面是一种不连续的 曲面结构，即整个出光面由数个微出光结构组成，反映到宏观上是一种随机分布，可以有效 避免出射光的光干涉现象。实际应用中，可以通过设置第一锥台和第二锥台的几何参数调整本发明增强棱镜 膜的聚光效果和视角特性。图8为本发明增强棱镜膜第一实施例的平面图，为图1所示结构 的俯视图。如图8所示，本实施例中，第一锥台11和第二锥台12的形状相同，锥底的宽度 (即锥底直径)D1为50iim lOOiim，锥顶的宽度(即锥顶直径)D2为20 y m 60 y m，锥 台的高度(即锥底与锥底之间距离)HI为10 ym 50 ym，锥底与母线之间形成的夹角
为30° 60°。如将第一锥台11和第二锥台12依次连接组成的柱形体1看作是螺纹结 构时，则螺纹结构的最大直径为Dl，Dl = 50iim lOOiim，最小直径为D2，D2 = 20 y m 60iim，螺距(两个螺纹的中心距离)为H2，且H2 = 2XH1 = 20 y m 100 y m，相邻柱形体 1的螺纹结构相互啮合的啮合角(两个锥台母线之间形成的夹角)为Y2，且Y2 = 2X Yl =60° 120°，优选地，啮合角Y2为90°。图9为本发明增强棱镜膜第二实施例的结构示意图，为图1所示结构的俯视图。如 图9所示，本实施例增强棱镜膜是前述第一实施例的一种扩展结构，主体结构与前述第一 实施例基本相同，包括数个沿第一方向延伸、并沿第二方向依次对接的柱形体1，不同之处 在于，本实施例的第一锥台11和第二锥台12均为斜锥台，锥底与一侧母线的夹角大于锥底 与另一侧母线的夹角，因此当第一锥台11的锥底与相邻第二锥台12的锥底对接、第一锥台 11的锥顶与相邻第二锥台12的锥顶对接时，形成一种类似斜螺纹结构的柱形体。第一锥 台11的锥底或第二锥台12的锥底与第二方向具有夹角6，且S为大于0°，小于或等于 45° (或小于0°，大于或等于-45° )，或第一锥台11的锥顶或第二锥台12的锥顶与第 二方向具有夹角S，且S为大于0°，小于或等于45° (或小于0°，大于或等于-45° )。 本实施例中，第一锥台和第二锥台的形状相同，其结构特点和参数与前述第一实施例相同， 工作原理和效果也相同，不再赘述，需要说明的是，如果将第一锥台和第二锥台依次连接组 成的柱形体1看作是螺纹结构时，夹角S即为螺纹结构的螺纹角。图10为本发明增强棱镜膜第三实施例的结构示意图，为图1所示结构的俯视图。 如图10所示，本实施例增强棱镜膜是前述第一实施例和第二实施例的一种组合结构，主体 结构与前述第一实施例或第二实施例基本相同，包括数个沿第一方向延伸、并沿第二方向 依次对接的柱形体1，不同之处在于，本实施例相邻两个柱形体1的螺纹角不同，一个柱形 体1为直螺纹，相邻的另一个柱形体1为斜螺纹。实际应用中，本实施例还可以扩展成多个 相应的技术方案，如相邻两个柱形体的螺纹角相反，例如，一个柱形体的螺纹角S为45°， 相邻的另一个柱形体的螺纹角S为-45°，通过相邻两个柱形体的不同对接方式可以进一 步扩大视角范围，获得较好的光学效果。实际应用中，本发明增强棱镜膜可以通过模具在基材表面积压形成，由于工艺简 单，生产工序少，因此本发明增强棱镜膜可以在生产中快速实现，具有广阔的应用前景。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种增强棱镜膜，其特征在于，包括数个沿第一方向延伸的柱形体，所述数个柱形体沿第二方向对接，形成具有从两个方向起聚光作用的出光面。
2.根据权利要求1所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述柱形体包括数个依次连接的 第一锥台和第二锥台，每个第一锥台的锥底与相邻第二锥台的锥底对接，每个第一锥台的 锥顶与相邻第二锥台的锥顶对接，形成一种类似螺纹结构的柱形体。
3.根据权利要求2所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述第一锥台或第二锥台的锥底 的宽度为50 μ m 100 μ m,锥顶的宽度为20 μ m 60 μ m。
4.根据权利要求2所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述第一锥台或第二锥台的高度 为 10 μ m 50 μ m0
5.根据权利要求2所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述第一锥台或第二锥台的锥底 与母线之间的夹角为30° 60°。
6.根据权利要求2所述的增强棱镜膜，其特征在于，每个类似螺纹结构的柱形体上的 第一锥台与相邻柱形体上的第二锥台对接，形成一种相邻的类似螺纹结构的柱形体相互啮 合的平面体。
7.根据权利要求1 6中任一权利要求所述的增强棱镜膜，其特征在于，沿所述第一方 向，所述出光面的截面为依次连接的数个三角形，沿所述第二方向，所述出光面的截面为依 次连接的数个弧形。
8.根据权利要求7所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述弧形为半圆形、半椭圆形、圆 冠形或椭圆冠形。
9.根据权利要求2 6中任一权利要求所述的增强棱镜膜，其特征在于，所述第一锥台 和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹角3，且0°彡δ彡45°，或-45°≤δ≤0°。
10.根据权利要求2 6中任一权利要求所述的增强棱镜膜，其特征在于，对于相邻 的两个柱形体，一个柱形体中第一锥台和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹角δ 1，且 0° < δ1<45°，另一个柱形体中第一锥台和第二锥台的锥底与所述第二方向具有夹角 δ 2，且-45° 彡 δ 2 ^ 0°。
全文摘要
本发明涉及一种增强棱镜膜，包括数个沿第一方向延伸的柱形体，数个柱形体沿第二方向对接，形成具有从两个方向起聚光作用的出光面。柱形体包括数个依次连接的第一锥台和第二锥台，每个第一锥台的锥底与相邻第二锥台的锥底对接，每个第一锥台的锥顶与相邻第二锥台的锥顶对接，形成一种类似螺纹结构的柱形体。每个类似螺纹结构的柱形体上的第一锥台与相邻柱形体上的第二锥台对接，形成一种相邻的类似螺纹结构的柱形体相互啮合的平面体。本发明出光面是数个弧形和数个三角形构成的三维表面，有效解决了现有技术棱镜膜视角较小的技术缺陷，不仅没有出现±45°视角附近的死区，而且亮度缓慢下降，具有良好的聚光作用，起到了扩大视角的作用。
文档编号G02F1/13357GK101825736SQ200910079139
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者张奇, 欧盛佳 申请人:北京京东方光电科技有限公司