TWI396623B - 稜鏡片及其製造方法 - Google Patents

Description

稜鏡片及其製造方法

本發明涉及一種稜鏡片及其製造方法。

請參見圖1，所示為一種採用習知稜鏡片之液晶顯示裝置100。液晶顯示裝置100包括框架11與設於該框架11內部之複數光源12、依次設置於光源12上方並蓋住框架11之一擴散板13、一稜鏡片10及一液晶面板15。其中，擴散板13內一般含有散射粒子，用以擴散光線。如圖2所示，稜鏡片10包括透明基板101、形成於透明基板101上之透鏡層103。透鏡層103上具有複數長條形V型凸起105。每一長條形凸起105從稜鏡片之一側邊向另一側邊延伸，且複數長條形凸起105連續並排排列。該透鏡層103一般係藉由於透明基板101上塗佈紫外線固化樹脂並加以光照固化形成。

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，於稜鏡片10之長條形凸起105之作用下使出射光線發生一定程度之聚集，從而提高液晶顯示裝置100於特定視角範圍內之亮度。

然而，由於複數長條形凸起105連續並排排列，使用時，該複數長條形凸起105之連續並排排列容易與液晶面板15圖元 之排佈相重疊，而使得液晶顯示裝置100容易發生疊紋干涉(Moiré Patterns)，從而影響液晶顯示裝置100之顯示效果。

為避免疊紋干涉現象之發生，通常會於該稜鏡片10與液晶面板15之間設置一上擴散片14。上擴散片14亦具有擴散光之作用，光線經過上擴散片14進一步散射後，可避免液晶顯示裝置100顯示時疊紋干涉現象之產生。然而，光線於上擴散片14中傳輸時，部分光線會被上擴散片14吸收而造成部分光線損失；且上擴散片14之使用還將增加光線於傳輸過程中之介面數量，從而增加光線傳輸之介面損失，故上擴散片14之使用會減少光線之利用率，使液晶顯示裝置100之顯示亮度降低。

鑒於上述狀況，有必要提供一種具有亮度高且可避免疊紋干涉之稜鏡片及其製造方法。

一種稜鏡片之製造方法，其包括：提供一旋轉切削模仁之成型面之旋轉切削裝置，該旋轉切削裝置包括一可軸向旋轉之刀刃及與該刀刃相對之位移控制單元，該位移控制單元用以控制模仁至刀刃之相對位移；刀刃切削模仁之成型面以形成複數長條狀凹槽，且於形成其中至少一長條狀凹槽之過程中，位移控制單元使模仁至刀刃之相對位移週期變化，這樣，該至少一長條狀凹槽之深度與寬度隨著其延伸方向週期變化；及採用該模仁成型稜鏡片。

一種稜鏡片，其由一透明本體構成，該透明本體表面形成有複數長條狀凸起，每一長條狀凸起沿延伸方向高度的變化軌跡為波浪形連續曲線，每一長條狀凸起具有自透明本體延伸形成的二相對側面，位於同一橫截面下靠近透明本體的二側面的距離大於遠離透明本體的距離，該二側面沿延伸方向為凸凹設置的波浪形連續曲面。

相較於習知技術，上述稜鏡片之透明本體表面具有複數長條狀凸起，至少一長條狀凸起之高度與寬度隨著其延伸方向週期變化。故複數長條狀凸起不易形成與液晶面板圖元之陣列排佈相重疊之情況，從而避免疊紋干涉之產生。且，因為採用該稜鏡片之液晶顯示裝置具有可避免疊紋干涉之優點，無需設置防止疊紋干涉產生之上擴散片，從而避免設置上擴散片而產生之光損失，故，採用該稜鏡片之液晶顯示裝置具有亮度高之優點。

200‧‧‧液晶顯示裝置

20、30‧‧‧稜鏡片

201‧‧‧第一表面

203‧‧‧第二表面

205、305‧‧‧長條狀凸起

21‧‧‧框架

22‧‧‧光源

23‧‧‧擴散板

25‧‧‧液晶面板

33‧‧‧旋轉切削裝置

331‧‧‧刀刃

333、433‧‧‧位移控制單元

3331‧‧‧凸輪

4331‧‧‧壓電材料模組

4332‧‧‧訊號產生模組

3333、4333‧‧‧工作台

35‧‧‧模仁

351‧‧‧成型面

3511‧‧‧長條狀凹槽

圖1係一種採用習知之稜鏡片之液晶顯示裝置剖面示意圖。

圖2係圖1所示液晶顯示裝置之稜鏡片之立體圖。

圖3係採用本發明較佳實施例一之稜鏡片之液晶顯示裝置剖面示意圖。

圖4係圖3所示液晶顯示裝置之稜鏡片之立體圖。

圖5係圖4所示稜鏡片沿V-V線之剖面示意圖。

圖6係本發明較佳實施例二之稜鏡片之立體圖。

圖7係製造成型稜鏡片所用模仁之旋轉切削裝置較佳實施例一之示意圖。

圖8係採用圖7所示旋轉切削裝置製造出之模仁示意圖。

圖9係圖8所示之模仁沿IX-IX線之剖面。

圖10係製造成型稜鏡片所用模仁之旋轉切削裝置較佳實施例二之示意圖。

下面將結合附圖及複數實施例對本發明稜鏡片及其製造方法做進一步詳細說明。

請參見圖3，所示為採用本發明較佳實施例一之稜鏡片20之液晶顯示裝置200。該液晶顯示裝置200包括一框架21與設置於該框架21內部之複數光源22、依次設置於光源22上方並蓋住框架21之一擴散板23、一稜鏡片20及一液晶面板25。

請再一併參見圖4與圖5，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面向擴散板23，第二表面203面向液晶面板25。第二表面203具有複數長條狀凸起205，且每個長條狀凸起205之高度H與寬度W沿長條狀凸起205之延伸方向(X方向)變化。本實施例中，長條狀凸起205之延伸方向(即X方向)與稜鏡片20之其中一側邊平行，可以理解，長條狀凸起205之延伸方向亦可與稜鏡片20之其中一側邊成一定角度。

複數長條狀凸起205之延伸方向相同，每一長條狀凸起205沿 垂直於其延伸方向之截面可為V型或梯形，本實施例中優選為V型，相鄰長條狀凸起205之中心間距P可為0.025毫米至1毫米，且截面之頂角θ為85度至95度。

稜鏡片20之厚度T可為0.4毫米至4毫米。稜鏡片20之材料可為聚甲基丙烯酸甲酯、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。

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。

工作時，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，於擴散板23之作用下，光線發生均勻擴散然後進入稜鏡片20。當光線射至稜鏡片20之第二表面203上之複數長條狀凸起205時，長條狀凸起205可使光線靠近垂直於稜鏡片20之方向聚集並從第二表面203出射，從而提高液晶顯示裝置200之靠近垂直於稜鏡片20之方向之區域之顯示亮度。由於長條狀凸起205之高度H與寬度W沿長條狀凸起205之延伸方向變化，其具有變化表面結構，不存在複數長條狀凸起之排佈與液晶面板圖元之陣列排佈相重疊之情況，從而避免疊紋干涉之產生。且，因為採用該稜鏡片20之液晶顯示裝置200具有可避免疊紋干涉之優點，無需設置防止疊紋干涉產生之上擴散片，從而避免設置上擴散片而產生之光損失，故，採用該稜鏡片20之液晶顯示裝置200具有亮度高之優點。

可以理解，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。

請參見圖6，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，稜鏡片30第二表面具有複數長條狀凸起305，其不同在於：每一長條狀凸起305沿垂直於其延伸方向之截面呈梯形，梯形兩腰之夾角可優選85度至95度。

一種製造稜鏡片20之方法，其包括以下步驟：提供圖7所示旋轉切削裝置33，旋轉切削裝置33可旋轉切削模仁35之成型面351。旋轉切削裝置33包括一可沿Z軸旋轉之刀刃331及與刀刃331相對之位移控制單元333。過刀刃331之中心截面之輪廓為三角形，三角形頂角為85度至95度。位移控制單元333包括一凸輪3331與設置於凸輪3331上之工作台3333，該工作台3333用以承載模仁35。該工作台3333垂直於Z軸，藉由凸輪3331之轉動使模仁35至刀刃331之相對位移週期變化，以製造出圖8與圖9所示之模仁35。

刀刃331切削模仁成型面351以形成複數延伸方向相同之長條狀凹槽3511，相鄰長條狀凹槽3511之間距為0.025毫米至1毫米。於刀刃331切削模仁成型面351形成其中任意一長條狀凹槽3511之過程中，刀刃331沿某一方向M運動，同時，凸輪3331轉動使工作台3333至刀刃331之相對位移週期變化，進而使模仁35至刀刃331之相對位移週期變化，具體為：當凸 輪A點頂持工作台3333時，工作台3333與刀刃331之間之相對位移最短，這樣，刀刃331插入模仁35較深，而刀刃331中心截面之輪廓為三角形且刀刃331不停地作旋轉運動，對應形成之凹槽3511亦較深，且凹槽3511開口較寬；當凸輪B點頂持工作台3333時，工作台3333與刀刃331之間之相對位移最長，這樣，刀刃331插入模仁35較淺，而刀刃331中心截面之輪廓為三角形且刀刃331不停地作旋轉運動，對應形成之凹槽3511亦較淺，且凹槽3511開口較窄。凸輪3331連續地轉動，使工作台3333與刀刃331之間之相對位移不斷地由長至短與由短至長之週期變化，對應形成之凹槽3511亦由深變淺及由淺變深之週期變化，且開口對應亦發生寬與窄之週期變化。

然後，以該模仁35之成型面351作為射出成型模具成型腔之一側璧，向射出成型模具之成型腔內注入並充滿熔融之透明樹脂材料，冷卻形成稜鏡片20。該透明樹脂材料可為聚甲基丙烯酸甲酯、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。

製作該模仁35時，只需於普通旋轉切削裝置上增加一位移控制單元333即可，無需要對設備進行特別設計。故，該方法操作簡單，成本低。

另，傳統之稜鏡片係採用於透明板上塗覆樹脂膜成型微結構之方法二次成型，二者相比，本發明之稜鏡片20內不存在光線介面損失，具有更高之光線利用率；且本發明之稜鏡片20 可以一次性製造而成，更易實現快速量產及降低成本。此外，傳統方法於透明板上塗覆樹脂膜成型微結構，由於樹脂膜形成於透明基板，兩者之厚度較薄，稜鏡片強度較低，容易翹曲變形，而本發明採用射出成型方式與稜鏡片20一體成型之長條狀凸起205，長條狀凸起205與稜鏡片本體為整體結構，且厚度相對較厚，具有較高之結構強度，可避免或減少於使用中出現翹曲變形之危險。

可以理解，刀刃頂端於垂直於刀刃軸線方向之投影輪廓還可為弧形或梯形。與之相應，對應形成之稜鏡片中，沿垂直於凸起延伸方向之截面為弧形或梯形。當刀刃頂端於垂直於刀刃軸線方向之投影輪廓為梯形時，梯形兩腰之夾角可為85度至95度。

可以理解，位移控制單元333還可更換為其他形式。例如，如圖10所示，位移控制單元433包括一壓電材料模組4331、一激發該壓電材料模組4331之訊號產生模組4332與一設置於該壓電材料模組4331上之工作台4333。壓電材料模組4331支撐工作台4333，訊號產生模組4332產生訊號激發壓電材料模組4331，以使壓電材料模組4331體積發生變化，從而使工作台4333至刀刃之相對位移發生變化。當產生訊號為週期訊號時，工作台4333至刀刃之相對位移週期變化，進而使模仁至刀刃之相對位移週期變化。可以理解，訊號產生模組4332產生之訊號亦可為非週期訊號，這樣，對應模仁上之長條狀凹槽之深度與寬度隨著其延伸方為非週期變化，採用該模具成 型稜鏡片之長條狀凸起之高度與寬度隨著其延伸方向亦為非週期變化。

可以理解，模仁上之複數長條狀凹槽亦可為部份或僅其中一條長條狀凹槽之深度與寬度隨著其延伸方變化。

可以理解，成型稜鏡片20之方式除可為射出成型外，還可為熱壓成型等方式。熱壓成型之具體方式為：提供一透明樹脂基板，將上述模仁35加熱，然後模仁35之成型面331壓於透明樹脂基板上，即可形成上述稜鏡片20。

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。

20‧‧‧稜鏡片

201‧‧‧第一表面

203‧‧‧第二表面

205‧‧‧長條狀凸起

Claims (12)

1. 一種稜鏡片之製造方法，其包括：提供一旋轉切削模仁之成型面之旋轉切削裝置，該旋轉切削裝置包括一可軸向旋轉之刀刃及與該刀刃相對之位移控制單元，該位移控制單元用以控制模仁至刀刃之相對位移；刀刃切削模仁之成型面以形成複數長條狀凹槽，且於形成其中至少一長條狀凹槽之過程中，位移控制單元使模仁至刀刃之相對位移週期變化，以達該至少一長條狀凹槽之深度與寬度隨著其延伸方向週期變化；及採用該模仁成型稜鏡片。
2. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中該位移控制單元包括至少一凸輪。
3. 如申請專利範圍第2項所述之稜鏡片之製造方法，其中該位移控制單元包括設置於凸輪上之工作台，該工作台用以承載模仁。
4. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中該位移控制單元包括一壓電材料模組與一激發該壓電材料模組之訊號產生模組。
5. 如申請專利範圍第4項所述之稜鏡片之製造方法，其中該位移控制單元包括設置於壓電材料模組上之工作台，該工作台用以承載模仁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中刀刃頂端於垂直於刀刃軸線方向之投影輪廓為三角形、弧形及梯 形中之一種。
7. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中刀刃頂端於垂直於刀刃軸線方向之投影輪廓為三角形，三角形頂角為85度至95度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中刀刃頂端於垂直於刀刃軸線方向之投影輪廓為梯形，梯形兩腰之夾角為85度至95度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中該長條狀凹槽之延伸方向相同，相鄰長條狀凹槽之間距為0.025毫米至1毫米。
10. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡片之製造方法，其中成型該稜鏡片之方式為射出成型。
11. 一種稜鏡片，其由一透明本體構成，該透明本體表面形成有複數長條狀凸起，其改良在於：每一長條狀凸起沿延伸方向高度的變化軌跡為波浪形連續曲線，每一長條狀凸起具有自透明本體延伸形成的二相對側面，位於同一橫截面下靠近透明本體的二側面的距離大於遠離透明本體的距離，該二側面沿延伸方向為凸凹設置的波浪形連續曲面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之稜鏡片，其中該稜鏡片之厚度為0.4毫米至4毫米。