CN101122703B - 光学板及采用该光学板的背光模组 - Google Patents

光学板及采用该光学板的背光模组 Download PDF

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Abstract

一种光学板，其包括一透明基板及一扩散层，该透明基板包括一出光面以及一与该出光面相对的连接面，该透明基板于该连接面形成有多个点状凹槽，该多个点状凹槽呈阵列排布，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该扩散层包括有透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材的第一散射粒子以及第二散射粒子，该第一散射粒子的折射率为1.4至1.7，该第二散射粒子的折射率为大于等于2.0。采用该光学板的背光模组具有厚度薄的特点。

Description

光学板及采用该光学板的背光模组 
技术领域
本发明关于一种应用于液晶显示装置的光学板，及采用该光学板的背光模组。 
背景技术
近年来，液晶显示器由于其轻、薄、小与耗电低等特点，得到了广泛应用。由于液晶显示面板本身不具备发光特性，因此需背光模组为其提供背光源，来实现液晶显示面板的显示功能。 
请参阅图1，其是现有背光模组10的分解示意图。该背光模组10包括一棱镜片12、一扩散片13、一扩散板14、多个光源15及一反射板11，该光源15、扩散板14、扩散片13及棱镜片12依次设置于该反射板11上方。其中，扩散板14厚度较厚，以便提供必要的结构强度来支撑其上方的扩散片13与棱镜片12；其内一般含有甲基丙烯酸甲酯作为扩散粒子，用于使光线发生初步扩散。该扩散片13上包括一透明基片132及一设置于该透明基片132的油墨层131，该油墨层131用于进一步细扩散光线。该棱镜片12具有V形微棱镜结构121，用于提高面光源亮度。工作时，由多个光源15产生的光线进入扩散板14后被初步扩散；尔后再经过扩散片13来进行进一步的细扩散，以使得出射光线更均匀；光线经过扩散片13被均匀扩散后，其继续进入该棱镜片12，在棱镜片12的V形微棱镜结构121的作用下使出射光线发生一定程度的聚集作用，以提高整个面光源的亮度。 
上述背光模组扩散板14位于光源15正上方的部分距离光源15较近，对应区域内光强度较强；而位于光源15四周的扩散板14部分距离光源15较远，对应区域内光强度较弱；又因为该扩散板14为一厚度均一的平板，扩散粒子于该扩散板14中均匀分散。而且该扩散片13厚度较薄，对应油墨层的厚度也均匀分布，光线经过该扩散板14及扩散片13后仍容易呈现明暗区域，形成光源15亮影。为了避免光源15亮影的出现，该扩散板14需要设置较厚的厚度或增加扩散板14与光源15之间的距离，从而增加了背光模组的厚度。此外，外加的扩散片13也增加了背光模组10的厚度，并相应增加制造成本。 
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种具有较佳光学均匀性，并可满足组装薄型化背光模组要求的光学板及采用该光学板的背光模组。 
一种光学板，其包括一透明基板及一扩散层，该透明基板包括一出光面以及一与该出光面相对的连接面，该透明基板于该连接面形成有多个点状凹槽，该多个点状凹槽呈阵列排布，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该扩散层包括有透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材的第一散射粒子以及第二散射粒子，该第一散射粒子的折射率为1.4至1.7，该第二散射粒子的折射率为大于等于2.0。 
一背光模组，其包括一反射板、多个光源及一光学板，该反射板与该光学板相对设置，该光学板包括一透明基板及一扩散层，该透明基板包括一出光面以及一与该出光面相对的连接面，该透明基板于该连接面形成有多个点状凹槽，该多个点状凹槽呈阵列排布，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该扩散层包括有透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材的第一散射粒子以及第二散射粒子，该第一散射粒子的折射率为1.4至1.7，该第二散射粒子的折射率为大于等于2.0，该多个点光源设置于该反射板并朝向该光学板，该多个点光源分别与该多个凹槽相对应。 
相较于现有技术，该光学板于透明基板的连接面形成多个点状凹槽，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该凹槽使得该扩散层具有不同的厚度。该光源设置于该反射板并分别与该多个凹槽相对应，位于光源正上方的光学板部分与光源的距离最小，对应区域内光强度最大，由光源正上方朝向其四周的方向，距离越远，光强度越小。由于光强度最强区域对应扩散层最厚部分，光强度较弱区域对应扩散层较薄部分，两者相互补偿使得进入透明基板的光线在各个区域内的强度趋于一致，不需要增加光学板厚度或增加光学板与光源之间的距离即可避免了光源亮影的出现。而且，该扩散层同时具有扩散片功能，避免采用外加的扩散片而导致背光模组厚度增加。因此，该光学板具有较佳出光均匀性，并可满足组装薄型化背光模组的要求。 
附图说明
图1是现有背光模组示意图。 
图2是本发明背光模组较佳实施例一的剖面示意图。 
图3是图2所示光学板除去扩散层的立体示意图。 
图4是本发明光学板较佳实施例一的立体示意图。 
图5是图4所示光学板沿线V-V线的截面示意图。 
图6是本发明光学板较佳实施例二的截面示意图。 
图7是本发明光学板较佳实施例三的截面示意图。 
图8是本发明光学板较佳实施例四的截面示意图。 
具体实施方式
下面将结合附图及多个实施例对本发明的光学板，以及采用该光学板的背光模组进一步详细说明。 
请一并参阅图2与图3，本发明较佳实施例一提供一背光模组30，其包括一反射板31、多个光源35及一光学板32。该光学板32包括一透明基板321及一扩散层322。该透明基板321包括一出光面3213及一与该出光面3213相对的连接面3211，该连接面3211形成有多个阵列排布的点状凹槽3215。该扩散层322附着于该连接面3211并填充该多个凹槽3215。该反射板31与该光学板32相对设置，该多个点光源35设置于该反射板31，并朝向该光学板32的扩散层322，向其照射光线。该多个点光源35与该多个凹槽3215一一对应。 
该透明基板321为一方形板，其厚度T介于1.0毫米至6.0毫米之间。该透明基板321可采用包括聚碳酸酯树脂、亚克力树脂、聚苯乙烯树脂或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂(Copolymer Of Methylmethacrylate and Styrene，MS)中的一种或一种以上的混合物。 
每个点状凹槽3215可设计成轴对称结构，且其轴中心具有最大的深度。而且，每个点状凹槽3215的深度沿中心轴所在的中部向其四周相应递减。本实施例中，每个点状凹槽3215经过其中心轴的断面为一等腰梯形。该凹槽3215使得该扩散层322的厚度随着凹槽3215断面的形状变化而变化，对应凹槽3215中心的扩散层322部分厚度最大，由凹槽3215中部向四周的方向，扩散层322厚度逐渐变小。 
为达到较佳的光学效果，该凹槽3215的最大深度H限定在该透明基板321的厚度T的30％内，并依据该光学板32与点光源35之间的距离的大小作相应的变化。依据该光学板32于背光模组30中的实际情况，凹槽3215的最大宽度W及相邻两凹槽3215之间的距离视两相邻点光源35间的距离而定，但是，相邻两凹槽3215之间的距离应与对应两相邻点光源35之间的 距离相同，且凹槽3215的最大宽度W不得大于对应两相邻点光源35之间的距离。 
该扩散层322包括透明树脂基材3221、以及掺杂于该透明树脂基材3221的第一散射粒子3223及第二散射粒子3225。该透明树脂基材3221是由一种清漆固化而成，其用于将各散射粒子分散并排布于透明基板321的表面3211。该清漆可采用包括丙烯酸树脂、丙烯酸氨基树脂或环氧树脂中的一种或一种以上的混合物。该第二散射粒子3225相较于该第一散射粒子3223具有较高的折射率，该第一散射粒子3223的折射率介于1.4至1.7之间，该第二散射粒子3225的折射率大于2.0，本实施例优选2.0至2.8的折射率范围。该第一散射粒子3223相较第二散射粒子3225具有较大的粒径，该第一散射粒子3223的粒径限定在1微米至500微米之间，该第二散射粒子3225的粒径限定在0.01微米至1微米之间。 
该第一散射粒子3223可将大部分的光线扩散均匀，其作用可类似于现有技术中的扩散板中扩散粒子的作用。该第二散射粒子3225处于该第一散射粒子3223之间，具有辅助该第一散射粒子3223分散均匀的作用，因此其可使该第一散射粒子3223均匀扩散光线的功能增强。另外，该第二散射粒子3225由于具有较大的折射率，而易于具有部分的衍射与反射功能；通过该第二散射粒子3225的部分衍射与反射功能，可使光强较强处的光线被进一步散射而细扩散，继而使得该光学板30更具有避免亮影的产生的作用。 
该第一散射粒子3223可为聚苯乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒、苯乙烯-丙烯腈共聚物颗粒、聚丙烯颗粒、二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、玻璃微珠或石英粉颗粒中的一种或一种以上的混合物。该第二散射粒子3225可为二氧化钛颗粒、硫酸钡颗粒、硫化锌颗粒、氧化锌颗粒、氧化锑颗粒或碳酸钙颗粒中的一种或一种以上的混合物。 
此外，为达到较佳的光学效果，该扩散层322最小厚度t应当限定于该透明基板321厚度T的15％内，该第一散射粒子3223于扩散层322中的重量百分比为第二散射粒子3225于扩散层322中的重量百分比的5至100倍，该第一散射粒子3223与第二散射粒子3225于整个扩散层322的重量百分比为10％至95％。 
使用时，点光源35分别设置于点状凹槽3215正下方且点光源35中心轴线与点状凹槽3215中心轴线重合，即多个点光源35分别与该多个凹槽3215相对应。位于点光源35正上方的光学板30部分与点光源35的距离最 小，对应区域内光强度最大，由点光源35正上方朝向四周的方向，距离越远，光强度越小。往点光源35正上方出射的部分光线经过经过扩散层322的最厚部分，往点光源35四周的方向出射的部分光线经过扩散层322的较薄的部分。由于光强度较强区域对应扩散层322部分的最厚部分，光强度较弱区域对应扩散层322的较薄的部分，两者相互补偿使得进入透明基板321的光线的各个区域内的强度趋于一致，从而达到均匀出射的目的，以避免点光源35亮影的出现，从而可大大缩小点光源35与该光学板32之间的距离。 
该点光源35为一发光二极体。本发明也可采用其他点光源。光学板30于背光模组使用过程中，点光源35发出可见光时，不可避免地会同时发出一些紫外线，该紫外线作为点光源能源转换的一部分，造成整个背光模组的能效降低，而且，射出的紫外线对液晶显示的使用者也造成不必要的伤害。因此，为了消除该紫外线影响，该扩散层322中还可加入荧光粉粒子3227，该荧光粉粒子3227于扩散层322中的重量百分比为第一散射粒子3223于扩散层322中的重量百分比的0.1％以下，其可用以吸光线中的紫外线并转化为可见光，以提高背光模组能效转换的同时，避免紫外线对使用者造成伤害。 
请一并参阅图4与图5，本发明光学板较佳实施例一提供一光学板40，其与本发明背光模组实施例一中的光学板32结构相似，其不同在于：该透明基板421的出光面4213上形成有多个大小及形状相同的球面微棱镜423，该球面微棱镜423为一半球状，且半球的底面位于透明基板421上。该球面微棱镜423以阵列的方式排布于该透明基板421表面，两球面微棱镜423之间形成一定的空间间隙，且每一球面微棱镜423所在球的直径Φ介于10微米至500微米之间。该球面微棱镜423对来自其底面的光线具有一定的聚集作用，其可将经过多个球面微棱镜423对光线进行一定聚集后再出射，达到在该光学板40一定的正面范围内均匀出射的目的。 
这样，该光学板40使用于背光模组时，从点光源发出的光线进入光学板40，通过该光学板40的扩散层422将光线扩散均匀后，该光线便直接进入基板421，经过在基板421内的短暂直线传输，该光线又直接进入该球面微棱镜423而发生聚集作用。如此，光线从入射光学板40至出射，其间光线无需再经过空气层，从而让光线发生界面损耗的界面数量减少，因此易于使光线能量损失降低，提高光线的利用率。另外，该光学板40将现有技术的扩散板、扩散片以及棱镜片的功能复合于一起，缩小了现有技术中扩散板、扩散片以及棱镜片共同占用的空间，因此更易于满足产品轻、薄、短、小的 市场发展需求。 
请参阅图6，本发明光学板较佳实施例二提供一光学板50，其与本发明光学板较佳实施例一的光学板40结构相似，其不同在于：该光学板50的球面微棱镜523为小于半球的部分球状，且相邻两球面微棱镜523靠近透明基板521的边缘部分相互交合于一起，即相邻两球面微棱镜523的两几何中心点之间的距离小于两个球面微棱镜523所在球的半径之和。 
可以理解的是，球面微棱镜可以更换为小于半球的其他部分球状，如半球的一半等。其中任意两个球面微棱镜可以形状相同，大小相同；或形状相同，大小不同；也可以形状不同。所述形状相同即两者均为规则半球状或半球的一半等结构形状，所述大小相同是指对应球面微棱镜所在球的半径大小相同；所述大小不同是指对应球面微棱镜所在球的半径大小不同；所述形状不同即一球面微棱镜为一规则半球状而另一球面微棱镜为一半球的一半。球面微棱镜也可以随机排列的方式排布于透明基板表面。而且，球面微棱镜也可更换为具有聚光功能的V型棱柱等其它微棱镜结构。 
请参阅图7，本发明光学板较佳实施例三提供一光学板60，其与本发明光学板较佳实施例一的光学板40结构相似，其不同在于：每个点状凹槽6215经过其中心轴的断面为一部分圆形。 
请参阅图8，本发明光学板较佳实施例四提供一光学板70，其与本发明光学板较佳实施例一的光学板40结构相似，其不同在于：每个点状凹槽7215经过其中心轴的断面为一三角形。 
可以理解，本发明实施例提供的凹槽中，每个点状凹槽经过其中心轴的断面包括了三角形、等腰梯形及部分圆形等形状，其并不作为对本发明的限制，其他如普通梯形、多边形以及由三角形、等腰梯形及部分圆形等构成的组合也应该包含于本发明之中。 
本发明的光学板，通过在透明基板的连接面形成多个点状凹槽，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该凹槽使得该扩散层具有不同的厚度。使用时，点光源设置于该点状凹槽正下方且点光源中心轴线与点状凹槽中心轴线重合，位于点光源正上方的光学板部分与点光源的距离最小，对应区域内光强度最大，由点光源正上方朝向其四周的方向，距离越远，光强度越小。往点光源正上方出射的部分光线，经过扩散层的最厚的部分，往点光源四周的方向出射的部分光线经过扩散层的较薄的部分。由于光强度最强区域对应扩散层最厚部分，光强度较弱区域对应扩散层较薄部分，两者相互补 偿使得进入透明基板的光线在各个区域内的强度趋于一致，从而达到均匀出射的目的。该光学板用于背光模组时，可大大缩小点光源与该光学板之间的距离，同时也不必增加光学板厚度即可避免点光源亮影的出现。而且，该扩散层同时具有扩散片功能，避免采用外加的扩散片而导致背光模组厚度增加。因此，采用该光学板的背光模组具有厚度薄的特点。 

Claims (11)

1.一种光学板，其包括一透明基板及一扩散层，该透明基板包括一出光面以及一与该出光面相对的连接面，其特征在于：该透明基板于该连接面形成有多个点状凹槽，该多个点状凹槽呈阵列排布，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该扩散层包括有透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材的第一散射粒子以及第二散射粒子，该第一散射粒子的折射率为1.4至1.7，该第二散射粒子的折射率为大于等于2.0。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：每个凹槽的轴中心具有最大的深度且其深度由中部向四周的相应逐渐减小。
3.如权利要求2所述的光学板，其特征在于：每一点状凹槽经过其中心轴的断面为三角形、梯形和部分圆形中至少一种。
4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该透明树脂基材的重量百分含量为5％至90％，该第一散射粒子与第二散射粒子的重量百分含量之和为10％至95％，该第一散射粒子与第二散射粒子重量百分含量之比为5至100。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该第一散射粒子为聚苯乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒、苯乙烯-丙烯腈共聚物颗粒、聚丙烯颗粒、二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、玻璃微珠、玻璃微珠或石英粉颗粒中的一种或一种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该第二散射粒子为二氧化钛颗粒、硫酸钡颗粒、硫化锌颗粒、氧化锌颗粒、氧化锑颗粒或碳酸钙颗粒中的一种或一种以上的混合物。
7.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该扩散层还包括多个分散掺杂于该透明树脂基材的荧光粉粒子。
8.如权利要求7所述的光学板，其特征在于：该多个荧光粉粒子于扩散层中的重量百分比为第一散射粒子于扩散层中的重量百分比的0.1％以下。
9.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该透明基板还包括多个形成于该透明基板出光面的微棱镜结构，该微棱镜结构阵列排布。
10.如权利要求9所述的光学板，其特征在于：该微棱镜结构包括球面微棱镜和V型棱柱。
11.一背光模组，其包括一反射板、多个光源及一光学板，该反射板与该光学板相对设置，该光学板包括一透明基板及一扩散层，该透明基板包括一出光面以及一与该出光面相对的连接面，其特征在于：该透明基板于该连接面形成有多个点状凹槽，该多个点状凹槽呈阵列排布，该扩散层附着于该连接面并填充该多个凹槽，该扩散层包括有透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材的第一散射粒子以及第二散射粒子，该第一散射粒子的折射率为1.4至1.7，该第二散射粒子的折射率为大于等于2.0，该多个点光源设置于该反射板并朝向该光学板，该多个点光源分别与该多个凹槽相对应。
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