CN101308225B - 背光模组及其光学板 - Google Patents

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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。第一表面形成有多个圆锥状微凸起，第二表面形成多个球面凹槽，且该第一表面和第二表面其中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，该圆锥状微凸起为锥度从下至上依次递减的堆叠式圆锥台凸起。本发明还提供一种采用上述光学板的背光模组。上述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1017。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(未标示)，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。第一表面形成多个圆锥状微凸起；第二表面形成多个球面凹槽，且该第一表面和第二表面其中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，该圆锥状微凸起为锥度从下至上依次递减的堆叠式圆锥台凸起。
一种背光模组，其包括框架、扩散板、至少一个点光源及光学板；框架包括底板及多个侧壁，该多个侧壁与该底板形成一个腔体；扩散板封盖该腔体；至少一个具有出光部的点光源设置于该底板；光学板设置于该腔体内，该光学板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，该第一表面形成多个圆锥状微凸起；该圆锥状微凸起为锥度从下至上依次递减的堆叠式圆锥台凸起，该第二表面形成多个球面凹槽，且该第一表面和第二表面其中至少一表面开设有光源容纳部；该点光源的出光部相应设置于该光源容纳部内。
上述背光模组的光学板之光学板单元包括光源容纳部与设于其第一表面上的多个圆锥状微凸起以及设于其第二表面上的多个球面凹槽，点光源的出光部容纳在光源容纳部内。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。由于圆锥状微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状微凸起时，部分原来在未设有圆锥状微凸起的光学板内全反射传播的光线可被圆锥状微凸起调节后朝向扩散板方向折射出射，从而增加出射光线。进一步地，由于光学板的第二表面形成多个球面凹槽，部分原来在未形成球面凹槽的光学板内全反射传播的光线可被其调节后从第二表面出射，在框架的反射作用下，此部分光线经多次折射后朝向扩散板方向出射。从而在提高背光模组的光学利用率的同时避免在点光源上方或四周的区域产生暗区或亮区，提高背光模组的出光均匀性。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，从而缩小了混光距离，即缩小了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结构示意图。
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线的剖视图。
图5是图4所示光学板的局部V的放大图。
图6是图3所示光学板另一视角的立体图。
图7是本发明较佳实施例二的光学板的剖面图。
图8是本发明较佳实施例三的光学板的俯视图。
图9是本发明较佳实施例四的光学板的俯视图。
图10是本发明较佳实施例五的光学板的分解立体图。
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，用于封盖腔体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6，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。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形成位于光源容纳部204四周的多个圆锥状微凸起205。底面203形成多个球面凹槽206。
本实施例中，圆锥状微凸起205是由两个圆锥台堆叠而成的凸起结构。该多个圆锥状微凸起205呈规则的阵列式排布。参见图4及图5，圆锥状微凸起205的最大半径R可为0.01mm≤R≤2mm，圆锥状微凸起205的高度H可为0.01mm≤H≤3mm，其中最顶端圆锥台的锥度S1可为0°＜S1≤60°，最底端圆锥台的锥度S2可为S1≤S2＜90°。需要说明的是：圆锥状微凸起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、圆锥状凸起或圆锥台凸起等。当圆锥状微凸起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。
本实施例中，球面凹槽206呈规则的阵列式排布，球面凹槽206的球面半径R1可为0.01mm≤R1≤2mm，球面凹槽206的深度H1可为0.01mm≤H1≤2mm。
请再参见图2，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顶端的反射元件255。点光源25通过电路板(未标示)固定于底板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22设置在光学板20底面203的下方，点光源25的出光部251穿过该通孔(未标示)。
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。由于圆锥状微凸起205具有变化的表面结构，使得光线在光学板20内传输至圆锥状微凸起205时，部分原来在未设有圆锥状微凸起205的光学板20内全反射传播的光线可被圆锥状微凸起205调节后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的底面设置有球面凹槽206，部分原来在未设有球面凹槽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，此部分光线经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。另外，当框架21为高反射材料制成或底部211涂覆高反射涂层时，本实施例的反射板22可省略。
请参见图7，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8，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上的多个圆锥状微凸起405为随机排布，该随机排布便于圆锥状微凸起405的制备。
可以理解，光学板单元上的圆锥状微凸起和球面凹槽的排布方式包括阵列排布、阵列间隔排布、随机排布或相对于光学板单元的中心对称分布等，其中中心对称排布有利于光线在各个方向上均匀分散，而随机排布便于凸起和凹槽的制备。
请参见图9，所示为本发明较佳实施例四的光学板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50的出光面502上的多个圆锥状微凸起505大小不一，且圆锥状微凸起505与光源容纳部504距离越远，圆锥状微凸起505的最大半径越大。这样，距离光源容纳部504较远部分区域的圆锥状微凸起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。在多个圆锥状微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部分区域的圆锥状微凸起与距离光源容纳部较近部分区域的圆锥状微凸起的相对密度，以使距离光源容纳部较远的部分区域出射相对较多的光线，进一步增加背光模组的出光均匀性。
可以理解，上述本发明光学板单元的形状除矩形、圆形之外，还可以为三角形、五边形、正八边形或者其他形状。
请参见图10，所示为本发明较佳实施例五的组合光学板60。该组合光学板60包括四个光学板单元62。光学板单元62与较佳实施例一的光学板20具有相同的结构。四个光学板单元62相互紧密排列，形成一个大的矩形组合光学板。
可以理解，上述本发明光学板单元也可以是开设有多个间隔分布的光源容纳部的长条形光学板单元，多个长条形光学板单元紧密相连，形成一个大的组合光学板。
需要重点指出的是：本发明光学板的圆锥状微凸起和球面凹槽可互换设置于出光面和底面，也就是说，在背光模组中，光源容纳部为通孔的上述光学板的出光面及底面均可朝向扩散板设置。综上所述，假设本发明光学板的出光面(或底面)定义为第一表面，与该出光面(或底面)相对的底面(或出光面)定义为第二表面，那么，第一表面形成有多个圆锥状微凸起，第二表面形成有多个球面凹槽。
可以理解，为提高上述背光模组的亮度或用不同颜色的发光二极管混光形成白光，上述光学板或单个光学板单元的光源容纳部可为多个，以使光学板或光学板单元可对应容纳多个点光源。

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：该第一表面形成多个圆锥状微凸起；该第二表面形成多个球面凹槽，且该第一表面和第二表面其中至少一表面开设有至少一个光源容纳部，该圆锥状微凸起为锥度从下至上依次递减的堆叠式圆锥台凸起。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：每个圆锥状微凸起的最大半径为0.01毫米至2毫米，每个圆锥状微凸起的高度为0.01毫米至3毫米。
3.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：每个球面凹槽的球面半径为0.01毫米至2毫米，每个球面凹槽的深度为0.01毫米至2毫米。
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与盲孔之一。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该多个圆锥状微凸起和球面凹槽呈阵列排布、随机排布或以光源容纳部为中心呈中心对称排布。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该多个圆锥状微凸起大小不一，且圆锥状微凸起与光源容纳部距离越远，圆锥状微凸起的最大半径越大。
7.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该光学板包括多个光学板单元，该多个光学板单元紧密排布。
8.一种背光模组，其包括框架、扩散板、至少一个点光源及光学板；该框架包括底板及多个侧壁，该多个侧壁与该底板形成一个腔体；该扩散板封盖该腔体；该至少一个具有出光部的点光源设置于该底板；该光学板设置于该腔体内，该光学板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：该第一表面形成多个圆锥状微凸起；该圆锥状微凸起为锥度从下至上依次递减的堆叠式圆锥台凸起，该第二表面形成多个球面凹槽，且该第一表面和第二表面其中至少一表面开设有光源容纳部；该点光源的出光部相应设置于该光源容纳部内。
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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