CN101349835B - 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，该第一表面形成有多个封闭式V型凸起，该第二表面形成多个微凸起，每个微凸起由两个以上圆锥台堆叠而成，每个微凸起与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，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。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11、反射板12、扩散板13、棱镜片14及一个发光二极管15。框架11包括一个长方形底板111及四个从该底板111边缘向其同一侧垂直延伸的侧壁113。底板111与四个侧壁113共同形成一腔体115。发光二极管15包括出光部151与基部153，基部153与电路板(未标示)相连并固定于底板111。扩散板13与棱镜片14依次设置于多个侧壁113顶部。反射板12为一个小框体结构，其可配置于框架11内部。反射板12的底部开设有与发光二极管15相对应的通孔(未标示)，发光二极管15的出光部151穿过相应通孔。发光二极管15的基部153顶持该反射板12。
工作时，发光二极管15产生的光线被反射板12反射进入扩散板13，在扩散板13中被均匀扩散后光线继续进入棱镜片14，在棱镜片14的作用下，出射光线发生一定程度的聚集，使背光模组100在特定视角范围内的亮度提高。
然而，由于发光二极管15为点光源，其到达扩散板13上各处的距离大小不相等，位于发光二极管15正上方的扩散板13单位区域所接受光较多，位于发光极管15四周的扩散板13单位区域所接受光较少，因此容易在发光二极管15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15的上方设置反射片17，以控制发光二极管15正上方的出光量。发光二极管15与反射片17的搭配设计，可一定程度上减弱发光二极管15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封闭式V型凸起，该第二表面形成多个微凸起，每个微凸起由两个以上圆锥台堆叠而成，每个微凸起与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，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。
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；该至少一个具有出光部的点光源固定于该底板；该扩散板封盖该腔体；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，该第一表面形成有多个封闭式V型凸起；该第二表面形成多个微凸起，每个微凸起由两个以上圆锥台堆叠而成，每个微凸起与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，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的光学板单元包括光源容纳部与第一表面上的多个封闭式V型凸起以及第二表面形成多个微凸起，点光源的出光部容纳在光源容纳部。当第二表面面向扩散板时，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。由于第二表面的微凸起具有变化的表面结构，使得光线在光学板内传输至微凸起时，部分原来在未设有微凸起的光学板内全反射传播的光线可被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，由于光学板的第一表面设置有封闭式V型凸起，部分原来在未设有封闭式V型凸起的光学板内全反射传播的光线可被其调节后从第一表面出射，然后此部分光线可通过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。同理，当第一表面面向扩散板时，通过封闭式V型凸起与微凸起的作用，背光模组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，在光学板的作用下，点光源被转变成面光源。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视图。
图2是本发明较佳实施例一的背光模组的剖视图。
图3是图2所示背光模组的光学板的立体图。
图4是图3所示光学板另一视角的立体图。
图5是图3所示光学板沿V-V线的剖视图。
图6是本发明较佳实施例二的光学板的剖视图。
图7是本发明较佳实施例三的光学板的剖视图。
图8是本发明较佳实施例四的光学板的俯视图。
图9是本发明较佳实施例五的光学板的俯视图。
图10是本发明较佳实施例六的光学板的俯视图。
图11是本发明较佳实施例七的光学板的剖视图。
图12是本发明较佳实施例八的光学板的立体图。
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包括一个长方形底板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215。扩散板23设置于多个侧壁213顶部，用于封盖腔体215。腔体215可收容点光源25、反射板22及光学板20等元件。从点光源25发出的光线于腔内215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2012、一个与该出光面2012相对的底面2013。底面2013中央开设有光源容纳部2014。光源容纳部2014为从底面2013贯穿至出光面2012的通孔。出光面2012形成有位于光源容纳部2014四周的多个微凸起2015，该微凸起2015为圆锥台形凸起。底面2013形成多个封闭式V型凸起2016，每一个封闭式V型凸起2016由四个凸边围成矩形状，且多个封闭式V型凸起2016均以光源容纳部2014为中心，其相应凸边相互平行。
本实施例中，多个微凸起2015呈规则阵列排布，其最大处直径D的较佳取值范围为0.02毫米至4毫米。微凸起2015的高度H的较佳取值范围为0.01毫米至3毫米，其锥度S较佳取值范围为大于或等于0度且小于等于60度。多个封闭式V型凸起2016可间隔排布，也可为紧密连接排布。封闭式V型凸起2016底面之宽度d1较佳取值范围为0.05毫米至0.5毫米。封闭式V型凸起2016的截面为三角形，该三角形的顶角至其底边的垂线将顶角分为两个半顶角，靠近光源容纳部2014之半顶角为θ1，远离光源容纳部2014之半顶角为θ2。θ1的较佳取值范围为0至30度，θ2的较佳取值范围为15至60度。光学板20的厚度优选0.5毫米至5毫米，相较于现技术的导光板，具有重量较轻的优点。
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与一个固定于基部253上方的出光部251。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215内，其出光面2012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2014内。反射板22开设有与点光源25对应的通孔221。该反射板22设置在光学板20底面2013的下方，点光源25的出光部251穿过该通孔221。
点光源25从出光部251发出的光线通过光源容纳部2014的内侧壁直接进入光学板20内部。由于微凸起2015具有变化的表面结构，使得光线在光学板20内传输至微凸起2015时，部分原来在未设有微凸起2015的光学板20内全反射传播的光线可被微凸起2015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的的底面2013设置有封闭式V型凸起2016，部分原来在未设有封闭式V型凸起2016的光学板20内全反射传播的光线可被其调节后从底面2013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。点光源25正上方的区域将避免出现亮点，此设计为缩小扩散板23与光学板20之间的距离成为可能，从而减小背光模组200的厚度。
可以理解，点光源25的发光部251上方还可设置反射片27。该反射片27可使得点光源25直接正面出射至扩散板23的光线被反射片27减弱，因此可避免在点光源25的正上方的出现亮点，进一步提高背光模组200的出光均匀性。可以理解，还可于点光源25的发光部251上直接设置反射片或反射层以替代反射片27，同样可达到较佳的光学效果。
可以理解，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，本实施例的反射板22可省略，尤其当框架21为高反射材料制成或底板211涂覆高反射涂层时。
请参阅图6，本发明较佳实施例二提供一种光学板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：开设于光学板30的底面3013的光源容纳部3014为盲孔。并且，盲孔底部可直接涂覆高反射涂层，这样，光学板30应用于背光模组时，点光源的发光部可直接设置于光源容纳部3014，无需额外设置反射片即可达到较佳的光学效果。
请参阅图7，本发明较佳实施例三提供一种光学板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的封闭式V型凸起的顶角被圆角化，从而形成圆角R。相邻两个封闭式V型凸起4016间的间距为d2，圆角R圆角半径的取值范围优选为大于0且小于或等于0.55倍的d2。被圆角化的封闭式V型凸起可使出射光束的出射角度的变化趋于缓和，使采用光学板40的背光模组的出光均匀性提高。
请参见图8，本发明较佳实施例四提供一种光学板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的出光面5012上的多个微凸起5015为随机排布，该随机排布便于微凸起5015的制备。
可以理解，光学板50上的微凸起5015的排布方式还可为阵列排布、阵列间隔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。
请参阅图9，本发明较佳实施例五提供一种光学板60。该光学板60与较佳实施例一的光学板20相似，其不同在于：光学板60为一个正八边形，多个微凸起6015以光源容纳部6014为中心对称且呈环状分布。
请参阅图10，本发明较佳实施例六提供一种光学板70。该光学板70与较佳实施例一的光学板60相似，其不同在于：光学板70为圆形，光学板70的出光面7012上的多个微凸起7015大小不一，且微凸起7015距离光源容纳部7014越远，微凸起7015相同高度处的截面半径越大。这样，距离光源容纳部7014较远部分区域的微凸起7015可调节相对较多的光线，进一步增加采用光学板70的背光模组的均匀性。可以理解，在多个微凸起的截面半径相同的情况下，通过调整距离光源容纳部较远部分区域的微凸起与距离光源容纳部较近部分区域的微凸起的相对密度，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均匀性。
请参阅图11，本发明较佳实施例七提供一种光学板80。该光学板80与较佳实施例一的光学板20相似，其不同在于：微凸起8015由两个圆锥台堆叠而成，两个圆锥台的锥度分别为S1与S2，S1的较佳取值范围为大于0度且小于或等于60度，且S1小于或等于S2。
需要说明的是：微凸起8015的形状并不限于圆锥台或两个圆锥台形堆叠而成的凸起，也可为多个圆锥台堆叠而成的凸起(堆叠式圆锥台形凸起)、圆锥形凸起等，当凸起为堆叠式圆锥台形凸起时，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，因此微凸起8015的结构可概括为：每个微凸起8015与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小。
请参阅图12，本发明较佳实施例八提供一种组合光学板90。该组合光学板90包括四个光学板单元92。光学板单元92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92相互紧密排布，形成一个大的矩形组合光学板。每个光学板单元92包括一个出光面9012、一个与该出光面9012相对的底面9013。底面9013开设有一个光源容纳部9014，该光源容纳部9014为从底面9013贯穿至出光面9012的通孔。出光面9012形成有位于该多个光源容纳部9014四周的多个微凸起9015。底面9013形成多个封闭式V型凸起(未标示)。
可以理解，本发明的光学板还可以其他方式组合，如多个光学板单元成型于一体，从而形成一长条形光学板或一较大的正方形光学板。
可以理解，本发明光学板的微凸起和封闭式V型凸起可互换设置于出光面和底面，也就是说，在背光模组中，设置有微凸起的表面可面向扩散板设置，设置有封闭式V型凸起的表面也可面向扩散板设置。综上所述，假设本发明光学板的底面(或出光面)定义为第一表面，与该底面(或出光面)相对的出光面(或底面)定义为第二表面，那么，第一表面形成有多个封闭式V型凸起，第二表面形成有多个微凸起。
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。
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封闭式V型凸起，该第二表面形成多个微凸起，每个微凸起由两个以上圆锥台堆叠而成，每个微凸起与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，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。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：每一个封闭式V型凸起由四个凸边围成矩形状，且该多个封闭式V型凸起均以光源容纳部为中心，其相应凸边相互平行。
3.如权利要求2所述的光学板，其特征在于：每一个封闭式V型凸起的顶角至其底面的垂线将顶角分为两个半顶角，靠近光源容纳部之半顶角的取值范围为0至30度，远离光源容纳部之半顶角的取值范围为15至60度。
4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该光学板的封闭式V型凸起的顶角被圆角化，该圆角半径的取值范围为大于0且小于或等于0.55倍的相邻两封闭式V型凸起的间距。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该多个微凸起大小不一，且微凸起距离光源容纳部越远，其相同高度处的截面半径越大。
6.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。
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，或多个光学板单元成型于一体。
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；该至少一个具有出光部的点光源固定于该底板；该扩散板封盖该腔体；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：该第一表面形成有多个封闭式V型凸起，该第二表面形成有多个微凸起，每个微凸起由两个以上圆锥台堆叠而成，每个微凸起与其底表面平行的截面均为圆形截面，且所述圆形截面的直径沿远离其底表面的方向逐渐减小，各圆锥台的锥度沿着远离其底表面的方向逐渐减小，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，该反射板设有与光源对应的通孔，该反射板设置于该光学板下方，该点光源穿过该反射板相应的通孔。
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