CN101349772B - 背光模组及其光学板 - Google Patents

Abstract

一种光学板，其包括至少一个光学板单元，该光学板单元包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面形成有多个圆锥凸起或台状凸起，该第二表面形成有形成有一个散射层，且该第一表面和第二表面中至少一表面开设有至少一个光源容纳部。本发明还提供一种采用上述光学板的背光模组，该背光模组具有出光均匀的优点。

Description

背光模组及其光学板

技术领域

本发明涉及一种背光模组及其光学板，尤其涉及一种用于液晶显示的背光模组及其光学板。

背景技术

由于液晶显示器面板的液晶本身不具发光特性，因而为达到显示效果需给液晶显示器面板提供一面光源装置，如背光模组。背光模组的作用是向液晶显示器面板供应亮度充分且分布均匀的面光源。

请参见图1，所示为一种现有的背光模组100，其包括框架101、反射板102、扩散板103、棱镜片104及至少一个发光二极管105。框架101包括一底板1011及多个从该底板1011边缘向其同一侧垂直延伸的侧壁1013。底板1011与多个侧壁1013共同形成一腔体1015。发光二极管105包括出光部1051与基部1053，基部1053与电路板(未标示)相连并固定于底板1011。扩散板103与棱镜片104依次设置于多个侧壁1013顶部。反射板102为一个小框体结构，其可配置于框架101内部。反射板102的底部开设有与发光二极管105相对应的通孔(图未标)，发光二极管105的出光部1051穿过相应通孔。发光二极管105的基部1053顶持该反射板102。

工作时，发光二极管105产生的光线被反射板102反射进入扩散板103，在扩散板103中被均匀扩散后光线继续进入棱镜片104，在棱镜片104的作用下，出射光线发生一定程度的聚集，使得背光模组在特定视角范围内的亮度提高。

然而，由于发光二极管105为点光源，其到达扩散板103上各处的距离大小不相等，位于发光二极管105正上方的扩散板103单位区域所接受光较多，位于发光极管105四周的扩散板103单位区域所接受光较少，因此容易在发光二极管105正上方的区域形成亮区，而在其上方的四周区域形成暗区，影响背光模组100的出光均匀性。为此，通常需在发光二极管105的上方设置反射片106，以控制发光二极管105正上方的出光量。发光二极管105与反射片106的搭配设计，可一定程度上减弱发光二极管105正上方的亮区，但是背光模组100仍然存在出光不均的缺点。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种出光均匀的背光模组及其光学板。

一种光学板，其包括至少一个光学板单元，该光学板单元包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面形成有多个圆锥凸起或台状凸起，该第二表面形成有一个散射层，且该第一表面和第二表面中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，所述散射层为多个以光源容纳部为中心的圆环形凸起或多边形封闭式凸起或球面凸起。

一种背光模组，其包括框架、扩散板、至少一个侧光式点光源及光学板；该框架包括底板及多个从该底板边缘延伸的相互连接的侧壁，该多个侧壁与该底板形成一个腔体；具有出光部的该至少一个侧光式点光源固定于底板；该扩散板封盖该腔体；该光学板设置于该腔体内，其包括至少一个光学板单元，该光学板单元包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面形成有多个圆锥凸起或台状凸起，该第二表面形成有一个散射层，且该第一表面和第二表面中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，所述散射层为多个以光源容纳部为中心的圆环形凸起或多边形封闭式凸起或球面凸起。

上述背光模组的光学板的光学板单元包括光源容纳部与出光面上的多个圆锥凸起或台状凸起以及底面上的散射层，点光源的出光部容纳在光源容纳部，从点光源发出的光线通过光源容纳部的内侧壁直接进入光学板内部。由于圆锥凸起或台状凸起具有变化的表面结构，使得光线在光学板内传输至圆锥凸起或台状凸起时，部分原来在未设有圆锥凸起或台状凸起的光学板内全反射传播的光线可被圆锥凸起或台状凸起调节后直接朝向扩散板方向折射出射，从而增加光线的出射量。进一步地，由于光学板的底面设置有散射层，部分原来在未设有散射层的光学板内全反射传播的光线可被其调节后从底面出射，在框架的辅助作用下，此部分光线多次折射后朝向扩散板出射。因此背光模组的光学利用率也将进一步提高。更进一步地，点光源所发射的光线大部分于光学板内向四周传播，点光源被转变成面光源，从而可缩小混光距离，即可缩小扩散板与光学板之间的距离，因此采用该光学板的背光模组具有厚度小的优点。

附图说明

图1是一种现有的背光模组的剖面示意图。

图2是本发明较佳实施例一的背光模组的剖面示意图。

图3是图2所示背光模组的光学板的立体图。

图4是图3所示光学板沿IV-IV线的剖面示意图。

图5是图3所示光学板另一视角的立体图。

图6是本发明较佳实施例二的光学板的剖面示意图。

图7是本发明较佳实施例三的光学板的圆锥凸起或台状凸起在出光面的分布示意图。

图8是本发明较佳实施例四的光学板的圆锥凸起或台状凸起在出光面的分布示意图。

图9至图14为本发明光学板的散射层在底面的分布示意图。

具体实施例

下面将结合附图及实施例对本发明的背光模组及其光学板作进一步的详细说明。

请参见图2，所示为本发明较佳实施例一的背光模组200，其包括一个框架21、一个反射板22、一个扩散板23、一个侧光式点光源25、及一块光学板20。框架21包括一块长方形底板211及四个从底板211边缘向其同一侧垂直延伸并相互连接的侧壁213。四个侧壁213与底板211共同形成一个腔体217。扩散板23设置于多个侧壁213顶部，用于盖住腔体217。腔体217用于收容点光源25、反射板22及光学板20等元件。从点光源25发出的光线于腔体217内充分混合后可经过扩散板23出射。

请同时参见图3至图5，光学板20为矩形透明板，其包括一个出光面202、一个与该出光面202相对的底面203。底面203中央开设有光源容纳部204。本实施例中，该光源容纳部204为从底面203贯穿至出光面202的通孔。出光面202形成有位于光源容纳部204四周的多个台状凸起205，该底面203形成有一个散射层206。

本实施例中，台状凸起205是由两个圆锥台堆叠而成的凸起结构。该多个台状凸起205呈规则的阵列式排布。请参见图4，台状凸起205的最大半径R可为0.01mm≤R≤2mm，台状凸起205的高度H可为0.01mm≤H≤3mm，其中顶端圆锥台的锥度大于0度且小于或等于60度，底端圆锥台的锥度大于或等于顶端圆锥台的锥度。需要说明的是：台状凸起205的结构并不限于两个圆锥台堆叠而成的凸起结构，也可为多个圆锥台堆叠而成的凸起结构或单个圆锥台凸起等。当台状凸起205是由多个圆锥台堆叠而成的凸起结构时，该堆叠式圆锥台凸起的各个锥度从下至上依次递减。可以理解，该出光面202上形成的也可是多个圆锥凸起。

该散射层206包括多个等水平宽度的圆环状凸起2061，该多个圆环状凸2061起以光源容纳部204为中心等间距设置。该散射层206是由扩散油墨固化而成，其包括透明树脂和均匀掺杂在透明树脂中的散射粒子。透明树脂为扩散油墨中的清漆固化而成，优选丙烯酸树脂清漆。散射粒子以一定比例掺入扩散油墨中，其可选自以下的一种或多种粒子：二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和玻璃微珠等。

请再参阅图2，侧光式点光源25优选为侧光式发光二极管，其包括一个基部253，一个固定于基部253上方的出光部251与一个设置于出光部251顶端的反射片255。点光源25通过电路板26连接于底板211。光学板20设置在腔体217内，其出光面202面向扩散板23。点光源25的出光部251容纳于光学板20的光源容纳部204内。反射板22开设一个对应于点光源25的通孔(未标示)。该反射板设置在光学板20底面203的下方，点光源25的出光部251穿过该反射板22上的通孔。

点光源25从出光部251发出的光线通过光源容纳部204的内侧壁直接进入光学板20内部。通过改变台状凸起205的形状及夹角θ，可使光线在光学板20内传输至台状凸起205时，部分原来在未设有光学板20的背光模组内全反射传播的光线可被台状凸起205调节后直接沿特定的方向折射出射，例如将部分光线调节至靠近垂直扩散板23方向的正面方向出射，从而增加正面出射的光线，避免在相邻的点光源25之间的上方产生暗区，提高背光模组200的出光均匀性。进一步地，由于光学板20的底面设置有散射层206，部分原来在未设有散射层206的光学板20内全反射传播的光线可被其调节后从底面203出射，在反射板22的辅助作用下，此部分光线多次折射后朝向扩散板23出射。因此背光模组200的光学利用率也将进一步提高。更进一步地，由于采用侧光式点光源25，点光源25所发射的光线大部分于光学板20内向四周传播，因此点光源被转变成面光源，从而缩小了混光距离，即缩小了扩散板23与光学板20之间的距离，减小背光模组200的厚度。

可以理解的是：为使得该背光模组200在特定的视角范围内具有较高的亮度，在扩散板23的上方还可设置一棱镜片24；为使光束于腔体内均匀混光和提高光线利用率，该反射板22可进一步包括多个反射侧壁223。此外，本实施例中的反射片255并非点光源25的必要元件，侧光式点光源25可采用其他减少从其顶部出射光束的设计，如于其顶部涂覆反射层等。

另外，当框架21为高反射材料制成或于底板211的表面涂覆有高反射涂层，以及于该光学板20的底面203及散射层206表面涂覆有高反射涂层时，本实施例背光模组200的反射板22可省略。

请参见图6，所示为本发明较佳实施例二的光学板30。该光学板30与较佳实施例一的光学板20相似，其不同在于光学板30的光源容纳部304为从底面303向光学板30内部凹陷的盲孔。采用光学板30的背光模组可搭配一个未设反射元件的侧光式点光源，或者该反射元件可分开设置于盲孔的顶部。

请参见图7，所示为本发明较佳实施例三的光学板40。该光学板40与较佳实施例一的光学板20相似，其不同在于：光学板40的出光面402上的多个圆锥台凸起405为随机排布，该种随机排布便于台状凸起405的制备。

可以理解，光学板单元上的台状凸起或圆锥凸起的排布方式可为阵列排布、随机排布及相对于光学板单元的中心对称分布等，其中阵列排布和中心对称排布有利于光线在各个方向上均匀分散，而随机排布便于圆锥凸起或台状凸起的制备。

请参见图9，所示为本发明较佳实施例五的光学板50。该光学板50与较佳实施例一的光学板20相似，其不同在于：光学板50为圆形，光学板60的出光面502上的多个圆锥台凸起505大小不一，且该圆锥台凸起505与光源容纳部504距离越远，圆锥台凸起505的最大半径越大。这样，距离光源容纳部504较远区域的圆锥台凸起505可调节相对较多的光线，进一步增加采用光学板50的背光模组的出光均匀性。另外，在多个圆锥台凸起的最大半径相同的情况下，通过调整距离光源容纳部较远区域的圆锥台凸起与距离光源容纳部较近区域的圆锥台凸起的相对密度，可使距离光源容纳部较远的部分区域出射相对较多的光线，以进一步增加背光模组的出光均匀性。当然，设置有多个堆叠式圆锥台凸起或圆锥凸起的光学板也可采用上述设计。

上述实施例中，光学板20，30，40，50都为一整体结构。本发明的大尺寸的光学板可由若干个上述整体结构的光学板单元组合而成，或者于每个光学板单元开设多个光源容纳部而成。光学板20，30，40，50的形状除了为矩形外，还可为多边形或圆形等。

本发明的光学板单元或组合光学板可设置多个光源容纳部，配合该多个光源容纳部，可采用不同颜色的侧光式发光二极管制成白光混光背光模组，或者采用相同颜色的侧光式发光二极管制成特定颜色的背光模组。

需要重点指出的是：本发明光学板也可于底面上形成多个多个圆锥凸起或台状凸起，于出光面相应形成一个散射层。因此，如果将光学板形成有多个多个圆锥凸起或台状凸起的表面定义为第一表面，形成有散射层的表面定义为第二表面，则当光源容纳部为通孔时，本发明光学板的第一表面或第二表面均可作为出光面；当光源容纳部为盲孔时，本发明光学板的第一表面和第二表面中设置盲孔的一表面作为底面，第一表面和第二表面中的另一表面作为出光面。

上述实施例中光学板20，30，40，50的散射层在底面上的分布还可以有以下变换设计以进一步提高光学板的光学均匀性。

如图9所示，该散射层包括多个圆环状凸起6061，该多个圆环状凸起6061均以光源容纳部604为中心等间距设置，且越远离光源容纳部604，该圆环状凸起的径向宽度越大。

如图10所示，该散射层包括多个矩形封闭式凸起7061，该多个矩形封闭式凸起7061以光源容纳部704为中心设置，且相邻矩形封闭式凸起7061的间距相等，但越远离光源容纳部604，该矩形封闭式凸起7061的凸边的宽度越大。

如图11所示，该散射层包括多个圆环状凸起8061，该多个圆环状凸起8061的径向宽度相等，且均以光源容纳部804为中心间隔设置，但越远离光源容纳部804，相邻圆环状凸起8061的间距越小。

如图12所示，该散射层包括多个矩形封闭式凸起9061，该多个矩形封闭式凸起9061均以光源容纳部904为中心间隔设置，且该多个矩形封闭式凸起9061的相应凸边的宽度相等，但越远离光源容纳部904，相邻矩形封闭式凸起9061的间距越小。

如图13所示，该散射层包括多个球面凸起1061，该多个球面凸起1061以光源容纳部1004为中心沿着圆环形轨道间隔设置，且越远离光源容纳部1004，球面凸起1061的直径越大面积也越大。

如图14所示，该散射层1106包括多个相同大小的球面凸起1161，该多个球面凸起1161均以光源容纳部1104为中心沿着圆环形轨道间隔设置，且越远离光源容纳部1104，球面凸起的排布密度越大。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种光学板，其包括至少一个光学板单元，该光学板单元包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该第一表面形成有多个圆锥凸起或台状凸起，该第二表面形成有一个散射层，且该第一表面和第二表面中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，所述散射层为多个以光源容纳部为中心的圆环形凸起或多边形封闭式凸起或球面凸起。

2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该台状凸起为圆锥台凸起或堆叠式圆锥台凸起且该堆叠式圆锥台凸起的锥度从下至上依次递减。

3.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该多个圆锥凸起或台状凸起在第一表面上阵列排布或随机排布。

4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该光源容纳部为通孔，该光学板的第一表面或第二表面均可作为出光面。

5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该光源容纳部为盲孔，则该光学板的第一表面和第二表面中设置盲孔的一个表面作为底面。

6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述散射层由透明树脂中掺入散射粒子制成；该散射粒子选自以下的一种或多种粒子：二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和玻璃微珠。

7.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述散射层包括以下设计：多个等径向宽度的圆环状凸起均以光源容纳部为中心等间距设置；多个圆环状凸起均以光源容纳部为中心等间距设置，且越远离光源容纳部，该圆环状凸起的径向宽度越大；多个等径向宽度的圆环状凸起均以光源容纳部为中心间隔设置，且越远离光源容纳部，相邻圆环状凸起的间距越小；多个矩形封闭式凸起均以光源容纳部为中心设置，且相邻矩形封闭式凸起的间相等，但越远离光源容纳部，矩形封闭式凸起的凸边的宽度越大；多个矩形封闭式凸起均以光源容纳部为中心设置，且相邻矩形封闭式凸起的相应凸边的宽度相等，但越远离光源容纳部，相邻矩形封闭式凸起的间距越小；多个球面凸起均沿着圆环形轨道间隔分布，且越远离光源容纳部，该球面凸起的直径越大面积也越大；多个相同大小的球面凸起沿着圆环形轨道间隔分布，且越远离光源容纳部，该球面凸起的排布密度越大。

8.一种背光模组，其包括框架、扩散板、至少一个侧光式点光源及光学板；该框架包括底板及多个从该底板边缘延伸的相互连接的侧壁，该多个侧壁与该底板形成一个腔体；具有出光部的该至少一个侧光式点光源固定于底板；该扩散板封盖该腔体；该光学板设置于该腔体内，其包括至少一个光学板单元，该光学板单元包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该第一表面形成有多个圆锥凸起或台状凸起，该第二表面形成有一个散射层，且该第一表面和第二表面中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，所述散射层为多个以光源容纳部为中心的圆环形凸起或多边形封闭式凸起或球面凸起。

9.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于：该背光模组还包括一反射板，该反射板设有至少一通孔，该反射板设置于该光学板下方，该点光源相应穿过该通孔。

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