CN101477223A - 光学板及其制造方法和具有该光学板的液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有提高的光散射能力的光学板、一种制造该光学板的方法和一种具有该光学板的液晶显示器。光学板包括基体材料层和透镜部分，透镜部分具有形成在基体材料层的一个表面上的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形，其中，漫射部分形成在每个单元透镜中。可以减少光漫射剂的量并可以降低光漫射剂的成本，可以提高透光率，可以在不出现亮线的情况下提高光均匀性，并且提高了将要观看到的光的强度，从而增强了亮度。

Description

光学板及其制造方法和具有该光学板的液晶显示器

技术领域

本公开在于提供一种光学板、一种制造该光学板的方法和一种具有该光学板的液晶显示器，更具体地讲，涉及一种具有提高的光散射能力的光学板、一种制造该光学板的方法和一种具有该光学板的液晶显示器。

背景技术

由于广泛用作平板显示器的液晶显示器(LCD)是不会自发光的无源发光装置，所以将背光组件作为光源附于LCD面板的后表面，从而实现图像。因此，LCD的质量取决于背光组件的结构而受影响。

根据光源相对于显示表面的位置，将背光组件分为侧光式(edge type)或直下式(direct type)。在侧光式背光组件中，灯位于显示表面的一侧，因而需要用于将线性光转换成面光的导光板。另一方面，在直下式背光组件中，灯直接位于显示表面的下方，因而不需要导光板。在这些背光组件中，直下式背光组件的光效率高、结构简单并且显示表面的大小不受限制，因此，直下式背光组件广泛地用于大尺寸LCD。

直下式背光组件包括：多个灯，安装在显示表面的下面；反射板，用来将从灯发射的光反射到显示表面，以防止损失光；漫射板和漫射片，在灯上方漫射光，以均匀地发光。

然而，由于直下式背光组件具有布置在平面上的灯，所以在LCD面板上现出灯的形状(即，亮线)，因此，应当将LCD面板和灯之间的间隙保持到一定程度。然而，存在着厚度方面的限制，导致在整个LCD面板上亮度不均匀。即，由于在直下式背光组件中，多个灯位于显示表面的下方，所以漫射板的被定位成与灯垂直的后表面的光强度与漫射板的位于灯之间的后表面的光强度不同，这样导致亮度不均匀。

发明内容

本发明的实施例提供了一种光学板、一种制造该光学板的方法和一种具有该光学板的LCD，其中，提高了光散射能力，从而防止了出现亮线并且增强了亮度且提高了均匀性；缩短了灯与LCD面板之间的间隙，从而减小了厚度。

根据本发明的一方面，提供了一种光学板，该光学板包括：基体材料层；透镜部分，具有形成在基体材料层的一个表面上的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形，其中，漫射部分形成在每个单元透镜中。

漫射部分可以是单元透镜的高度的大约20％或更少，漫射部分的最大厚度可以是单元透镜的高度的大约20％或更少，或者，漫射部分可以形成在连接交点的假想的线上方的区域中，所述交点是单元透镜的表面与相对于单元透镜的中心从中心线偏离大约±15度的线相交的点。

漫射部分可以在单元透镜的表面下或在单元透镜的表面上形成为新月形状。另外，漫射部分与单元透镜的界面可以具有椭圆的一个端部的形状。

单元透镜可以具有椭圆的一个端部的形状，椭圆的长半径可以是椭圆的短半径的大约1.4倍至大约1.85倍。另外，漫射部分或基体材料层可以包含从包括以下物质的组中选择的至少一种光漫射剂：聚硅氧烷类交联颗粒、丙烯酰类交联颗粒、苯乙烯类交联颗粒、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物类交联颗粒、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、氧化钛、滑石和玻璃珠。

光漫射剂的重量可以是漫射部分的重量的大约4％或更少。可选择地，光漫射剂的体积可以是漫射部分的体积的大约2％或更少。

单元透镜的高度可以为大约50μm至大约140μm。单元透镜的跨距可以为大约150μm至大约250μm。光学板的厚度可以为大约0.8mm至大约1.6mm。

在漫射部分的横截面中，从第一点到单元透镜的外径的第二点延伸的延伸线与从第一点到单元透镜的外径的第三点延伸的延伸线之间的角度可以为大约90度至大约108度，其中，所述第一点是单元透镜的最高点，漫射部分可以形成在连接所述第二点和所述第三点的延伸线的上方，连接第一点、第二点和第三点的延伸线可以限定等腰三角形。

第四点可以位于等腰三角形中的第一点的下方，从第四点向第二点和第三点延伸的延伸线可为曲线，漫射部分可以形成在连接第二点、第四点和第三点的延伸线的上方。

光学板还可以包括形成在基体材料层的一个表面上的至少一个膜层。膜层可以设置在基体材料层的另一表面上，随机压花部分可以形成在膜层上。随机压花部分的平均粗糙度可以为大约2至大约3.5。

从单元透镜的外径的点到单元透镜的最高点的距离可以大于从外径的这个点到漫射部分的最低点的距离。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造光学板的方法，所述方法包括以下步骤：设置包括透镜部分的光学板，所述透镜部分具有在基体材料层的一个表面上形成的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形；在光学板上形成漫射部分。

可以通过铸造方法、注射成型方法、挤出方法和共挤出方法中的任何一种来形成光学板。可以通过丝网印刷方法将光漫射剂涂敷到光学板上来形成漫射部分。所述方法还可以包括在基体材料层上形成至少一个膜层。可以通过丝网印刷方法间断地涂敷光漫射剂。

根据本发明的又一方面，提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器包括：背光组件，包括设置在光源上方的光学板，所述光学板具有基体材料层和透镜部分，所述透镜部分具有在基体材料层的一个表面上形成的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形，其中，漫射部分形成在每个单元透镜中；LCD面板，设置在背光组件的光出射侧，以显示图像。

附图说明

图1A至图1E是根据本发明的几个实施例的光学板的剖视图。

图2A至图2D是示出了根据本发明实施例的光学板的单元透镜的视图。

图3A至图3H是示出了根据本发明实施例的光学板的单元透镜的修改的视图。

图4是根据本发明另一实施例的光学板的透视图。

图5是示出了根据本发明实施例的光学板和传统的光学板中的光路对比的视图。

图6是示意性地示出了根据本发明实施例的背光组件的透视图。

图7是示意性地示出了根据图6的修改的背光组件的透视图。

图8是示意性地示出了根据本发明实施例的液晶显示器的透视图。

图9是沿着图8中的A-A线截取的液晶显示器的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。为了举例说明的目的，以及为了使本领域技术人员充分地理解本发明的范围，提供这些实施例。在所有的附图中，相同的标号用来指相同的元件。

图1A至图1E是根据本发明的几个实施例的光学板的剖视图。

这些视图中的每个是示意图，在所述示意图中，为了便于说明，夸大了每一部分的尺寸和形状。

参照图1A，根据本发明第一实施例的光学板100包括基体材料(basematerial)层110和透镜部分120，透镜部分120具有多个形成在基体材料层110的一个表面上的凸形的单元透镜121。漫射部分形成在每个单元透镜121中。光学板100的厚度可以为大约0.8mm至大约1.6mm。

基体材料层110可以由诸如热塑性树脂的透光树脂或不透明树脂形成。还可以在基体材料层110中添加用于保持光学板的机械和光学稳定性的添加剂。例如，添加剂可以包括选自于包括以下物质的组中的至少一种：紫外吸收剂、红外吸收剂、抗氧化剂、电磁屏蔽材料、热稳定剂、选择性波长吸收剂、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、荧光增白剂和抗静电剂。基体材料层110可以是光学板100的总厚度的大约80％至大约99.9％。基体材料层110的透光的热塑性树脂可以是从包括以下物质的组中选择的至少一种：丙烯酰类树脂(acryl-based resin)、苯乙烯类树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、聚碳酸酯类树脂和烯烃类树脂。透光的热塑性树脂可以包括以下物质中的任何一种：聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯树脂(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、多芳基化合物(PAR)、聚砜树脂(PSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫(PPS)、聚酰亚胺树脂(PI)、聚醚-醚-酮(PEEK)、聚氨酯树脂(PUR)、聚氯乙烯(PVC)、甲基戊烯聚合物(PMP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅树脂(SI)、丙烯酰类树脂和氟树脂。

透镜部分120沿z方向形成在基体材料层110的顶部上。透镜部分120具有稠密地聚集在基体材料层110的顶表面上的多个单元透镜121，每个单元透镜121形成为豆状，即，凸形。漫射部分设置在每个单元透镜121的上部中。光漫射剂123可以分布在漫射部分中。透镜部分120包括漫射部分和光漫射剂123没有分布的区域。各个单元透镜121可以布置成沿y方向延伸的线的形式，或者可以布置成不连续的规则的点或不规则的点的形式。

光漫射剂123分布在漫射部分中，从而散射穿过基体材料层110的透镜部分120的光，具体地讲，散射穿过透镜部分120的漫射部分的光。光漫射剂123可以是从包括以下物质的组中选择的至少一种：聚硅氧烷类交联颗粒、丙烯酰类交联颗粒、苯乙烯类交联颗粒、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS)类交联颗粒、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、氧化钛、滑石和玻璃珠。用于高透射率和高漫射率的光漫射剂123可以是聚硅氧烷类交联颗粒、丙烯酰类交联颗粒、苯乙烯类交联颗粒、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS)类交联颗粒、碳酸钙或滑石。光漫射剂123的折射率为大约1.40至大约2.40。可以单独使用上述材料中的每种，或者可以一起使用上述材料中的多种。光漫射剂123的平均粒径可以为大约1μm至大约50μm。

参照图1B，根据本发明另一实施例的光学板100包括：基体材料层110，光漫射剂111分布在基体材料层110中；透镜部分120，具有形成在基体材料层110的一个表面上的多个单元透镜121，其中，每个单元透镜121呈凸形。漫射部分设置在每个单元透镜121的上部中。

在本发明的该实施例中，光学板100具有光漫射剂111分布在基体材料层110中的结构。分布在基体材料层110中的光漫射剂111散射穿过基体材料层110的光，并且可以是从包括以下物质的组中选择的至少一种：聚硅氧烷类交联颗粒、丙烯酰类交联颗粒、苯乙烯类交联颗粒、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物类交联颗粒、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、氧化钛、滑石和玻璃珠。可选择地，光漫射剂111可以与分布在漫射部分中的光漫射剂123相同。应该清楚的是，光漫射剂111可以与光漫射剂123不同。例如，可以在基体材料层110中使用用于提高光散射能力的光漫射剂111，可以选择与基体材料层110的光漫射剂111不同的单独的光漫射剂123来控制光泽水平。

根据图1的实施例的光学板100和根据图2的实施例的光学板100中的每个可以是含有上述透光热塑性树脂的单层板，或者可以是用于高功能性的多层板，即，在基体材料层110的至少一个表面上层叠后面将描述的膜层的多层板。

参照图1C，根据本发明另一实施例的光学板100包括：第一膜层130，形成在基体材料层110的一个表面上；透镜部分120，具有形成在第一膜层130上的多个单元透镜121。每个单元透镜121沿着透镜部分120的一个表面的方向呈凸形，透镜部分120的这个表面和透镜部分120的与基体材料层110接触的另一表面相对。漫射部分设置在单元透镜121的上部中。

第一膜层130可以形成在基体材料层110的任意一个表面上，并可由透光树脂(该透光树脂是与基体材料层110的材料相同的材料)形成。应该清楚的是，第一膜层130不限于此，而是可以由与基体材料层110的材料不同的材料的透光树脂形成。例如，可以使用耐热温度高的树脂作为基体材料层110，而可以使用耐热温度低但膜成形性优良的树脂作为第一膜层130。可选择地，可以使用高吸收性树脂作为第一膜层130，而可以使用低吸收性树脂或高强度树脂作为基体材料层110。即，树脂的各种组合都是可以的。与基体材料层110一样，可以向该实施例的第一膜层130添加从包括以下物质的组中选择的至少一种：紫外吸收剂、红外吸收剂、抗氧化剂、电磁屏蔽材料、热稳定剂、选择性波长吸收剂、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、荧光增白剂和抗静电剂。第一膜层130的形成方式可以是：第一膜层130的厚度为光学板100的总厚度的大约0.01％至大约10％。应该清楚的是，可以将第一膜层130形成为具有单层结构或者具有各种功能的多层结构。另外，可以将第一膜层130层叠在基体材料层110的一个表面上或者基体材料层110的两个表面上，这将在后面进行描述，层叠的层的数量可以根据基体材料层110的表面而变化。

此外，透镜部分120沿z方向形成在第一膜层130的顶部上，更具体地讲，沿透镜部分120的与接触基体材料层110的一个表面相对的另一表面的方向形成在第一膜层130的顶部上。透镜部分120包括稠密地聚集在第一膜层130的顶表面上的多个单元透镜121，每个单元透镜121形成为豆状，即，凸形。另外，漫射部分设置在每个单元透镜121的上部中。光漫射剂123可以分布在漫射部分中。各个单元透镜121可以布置成沿y方向延伸的线的形式，或者可以布置成不连续的规则的点或不规则的点的形式。

参照图1D，根据本发明另一实施例的光学板100包括：第一膜层130，形成在基体材料层110的一个表面上，光漫射剂111分布在基体材料层110中；透镜部分120，具有形成在第一膜层130上的多个单元透镜121。每个单元透镜121沿透镜部分120的一个表面的方向呈凸形，透镜部分120的这个表面和透镜部分120的与基体材料层110接触的另一表面相对。漫射部分设置在每个单元透镜121的上部中。

参照图1E，根据本发明另一实施例的光学板100包括：第一膜层130，形成在基体材料层110的一个表面上；透镜部分，具有形成在第一膜层130上的多个单元透镜121。每个单元透镜121沿透镜部分120的一个表面的方向呈凸形，透镜部分120的这个表面和透镜部分120的与基体材料层110的一个表面接触的另一表面相对。漫射部分设置在每个单元透镜121的上部中。可以在基体材料层110的另一表面上形成第二膜层140。

第二膜层140可以形成在基体材料层110的另一表面上，第二膜层140的组分和特性可以与第一膜层130的组分和特性相同或相似。第二膜层140也可以与第一膜层130一样包含光漫射剂。该光漫射剂可以与光漫射剂111或光漫射剂123相同或不同。可以在第二膜层140的一个表面上形成随机压花部分(random embossed portion)141，第二膜层140的这个表面和第二膜层140的与基体材料层110接触的另一表面相对。

随机压花部分141不规则地分布在第二膜层140的另一表面上。当通过支撑件(未示出)等来支撑光学板100时，使用随机压花部分141来减小对支撑件的物理接触阻抗，即，减少由于与支撑件接触而造成的对光学板100的损坏。第二膜层140上的随机压花部分141的平均粗糙度可以为大约2至大约3.5。如果随机压花部分141的平均粗糙度超过3.5，则由于过度粗糙条件导致散射大量的入射光，由此会降低光效率。如果随机压花部分141的平均粗糙度低于2，则当光学板100与支撑件接触时，光学板100会受到损坏。随机压花部分141可以与第二膜层140一体地形成，或者随机压花部分141可以粘附到第二膜层140。如果考虑光学板100的光学特征，则随机压花部分141与第二膜层140一体地形成。可以通过压印方法或挤出方法将随机压花部分141与第二膜层140一体地形成。

在图1A和图1C描述的结构中，由于光漫射剂123没有分布在基体材料层110中，而只是分布在透镜部分120中，所以与传统的结构相比，能够减少使用的光漫射剂123的量。在光漫射剂123分布在基体材料层110中的传统结构中，光漫射剂的成本一般为光学板100的总成本的大约10％至大约15％。然而，当应用如图1A所示的结构时，可以降低光漫射剂123的成本。虽然与一般基体材料层的为大约85％至大约92％的透光率相比，光漫射剂123分布在其内的基体材料层110的透光率下降到大约50％至大约60％，但是这种透光率的下降可以通过这样一种结构来得以改善，即，在该结构中，光漫射剂123不是分布在基体材料层110中，而只是分布在透镜部分120的部分中。

在图1B、图1D和图1E描述的结构中，光漫射剂分布在基体材料层110和透镜部分120中，从而可以提高光散射能力。如后面将描述的，这种光散射能力的提高将能够减少光源的数量、要使用的光学板的数量以及光源与光学板100之间的间隙。

可以利用制造热塑性树脂的方法(例如，铸造方法、注射成型方法、挤出方法或共挤出方法)来制造根据本发明实施例的光学板100。

铸造方法是这样一种成型方法，即，在该成型方法中，在一对模中，通常是在玻璃板之间或不锈钢板之间使热塑性树脂聚合并固化成板状。挤出方法是这样一种成型方法，即，在该成型方法中，在挤出机中加热热塑性树脂并使热塑性树脂熔化，从具有片状套筒的模(即，压模(die))挤出，然后插在磨辊之间，从而形成板的形状。注射成型方法是这样一种方法，即，在该方法中，使诸如热塑性树脂的材料成型，熔化热塑性树脂，并利用活塞将熔化的树脂注射到模中，从而形成期望的物体。共挤出方法是一种形成多层板的简单方法，在该方法中，将热塑性树脂层叠并利用多个挤出机从用于叠置多个熔融树脂流(molten resin stream)的叠模(例如供料块模(feed-blockdie)或多流道模(multi-manifold die))挤出，然后插在磨辊之间，从而形成板的形状。应该清楚的是，可以通过层叠工艺、涂覆工艺或喷涂工艺在通过上面提到的方法制造的树脂板上形成膜。

图2A至图2D是示出了根据本发明实施例的光学板的单元透镜的视图。图2A至图2D示出了图1的透镜部分120的单元透镜121，在这些图中，为了便于说明，加入了任意的假想线。

参照图2A，在透镜部分120中，单元透镜121形成为椭圆形，光漫射剂123分布在单元透镜121的上部中，从而形成漫射部分。单元透镜121的长半径可以是单元透镜121的短半径的大约1.4倍至大约1.85倍。如果长半径不到短半径的1.4倍，则单元透镜121形成为近圆形，因此，可能发生比期望的光漫射要少的光漫射。如果长半径超过短半径的1.85倍，则单元透镜121中的光路变长，因此，会降低光效率，并且还会发生光损失。然而，长半径与短半径之比不限于此。即，可以通过其他与光相关的构件的组合来修改该比值。例如，单元透镜121的高度h可以为大约50μm至大约140μm。如果单元透镜121的高度h低于50μm，则穿过单元透镜121的光的光路对于光而言会太短而不能被充分地漫射。如果单元透镜121的高度h超过140μm，则光路变长，因此，会降低光效率，并且还会发生光损失。单元透镜121的跨距(pitch)p可以为大约150μm至大约250μm。如果单元透镜121的跨距p低于150m，则由于尺寸小而导致难以在单元透镜121的期望部分中形成光漫射剂123。如果单元透镜121的跨距p超过250μm，则由于跨距p过大而会导致光效率降低。

在光漫射剂123分布的漫射部分下方存在非漫射部分122。非漫射部分122与基体材料层110(图1A和图1B)或第一膜层130(图1C至图IE)一体地形成，并且非漫射部分122的特性与基体材料层110(图1A和图1B)或第一膜层130(图1C至图1E)的特性相同。非漫射部分基本上从基体材料层110(图1A和图1B)或第一膜层130(图1C至图1E)延伸。这里，光沿着z方向入射在单元透镜121上并从单元透镜121出射。

漫射部分中的光漫射剂123的重量可以是漫射部分的重量的大约4％或更少。光漫射剂123的体积可以是漫射部分的体积的大约2％或更少。如果光漫射剂123的重量超过漫射部分的重量的4％或者光漫射剂123的体积超过漫射部分的体积的2％，则由于光漫射剂123的过度分布而会导致光辐射效率降低。

参照图2B，其内分布有光漫射剂123的漫射部分可以形成在连接交点A和交点B的假想的AB线上方的区域中，所述交点A和交点B为单元透镜121的表面与相对于单元透镜121的中心O从中心线OC偏移大约±15度的线相交的点。由于沿单元透镜121的内表面的方向入射的光的角度，使得在没有光漫射剂的假想的AB线的下方的区域中发生漫射，所以不需要另外的光漫射剂。另一方面，如果光漫射剂123设置在这样的区域中，则会降低光效率。

参照图2C，相对于单元透镜121的高度a，其内分布有光漫射剂123的漫射部分沿着z方向具有高度b。高度b为高度a的大约20％或更少，即b/a≤0.2。例如，如果单元透镜121的凸形部分的高度a为100μm，则高度b可以为15μm。如果高度a为83μm，则高度b可以为15μm。

参照图2D，其内分布有光漫射剂123的漫射部分可以形成在弧的外表面上，即，可以形成在交点A和交点B之间的AB弧的外表面上，所述交点A和交点B为单元透镜121的表面与相对于单元透镜121的中心O从中心线OC偏移大约±15度的线相交的点。通过将光漫射剂123分布在单独的介质中，然后将光漫射剂123涂敷到单元透镜121的表面，可以形成如上所述的漫射部分。漫射部分可以沿着y方向连续地或间断地在单元透镜121的表面上形成，并且可以利用其上形成有图案的掩模通过丝网印刷方法或局部浸渍方法来形成。在这里，丝网印刷方法是一种使用孔的刻模(engraving)方法。具体地讲，在按照期望的图案做出模板(stencil)之后，然后将丝(silk)放置在模板上，推动光漫射剂，使得光漫射剂可以漏到丝网外。这里，仅仅将光漫射剂粘在具有孔的模板部分上。以这种方式，在光学板上形成漫射部分。局部浸渍方法是这样一种方法，即，该方法中，仅将单元透镜121的上部的以预定高度或更大的高度突出为凸形的这部分浸渍在液体中，从而浸渍从凸形的顶点延伸的预定部分，即，浸渍AB弧的表面。与在图2A至图2C中所描述的形成漫射部分的方法相比，这种方法在成本和良率方面可能更为有效。

由于沿单元透镜121的内表面的方向入射的光的角度，使得在没有光漫射剂的在AB弧之外的区域中发生漫射，所以不需要另外的光漫射剂，因此可以仅仅在弧AB上形成漫射部分。如果在弧AB之外的区域提供光漫射剂123，则会降低光效率。

图3A至图3H是示出了根据本发明实施例的光学板的单元透镜的修改的视图。

参照图3A，在根据本发明实施例的修改中，漫射部分形成在单元透镜121的表面下面。即，光漫射剂123分布在单元透镜121的表面下面。除了光漫射剂123的分布相之外，图3A至图3E中的单元透镜121与图2A至图2D中的单元透镜121基本上具有相同的形状。图3A至图3E中的漫射部分的形状与图2A至图2D中的漫射部分的形状不同。

光漫射剂123沿着单元透镜121的内表面分布在单元透镜121的内表面中。光漫射剂123沿着光发射方向在单元透镜121的中心部分可以分布得较厚，而在单元透镜121的周边部分可以分布得较薄。因为即使没有光漫射剂123，光也根据期望的特性在单元透镜121的周边部分漫射，并且光漫射剂123相对稠密地聚集在单元透镜121的中心部分，从而能够发生光漫射，所以这种构造使得所需的光漫射成为可能。即，漫射部分可以在单元透镜121的表面下面形成为新月形状。然而，如图3B所示，漫射部分可以像参照图2A至图2D所描述的那样不延伸到相对于单元透镜121的中心O从中心线OF以±15度倾斜的线之外的区域。

参照图3C，沿单元透镜121的x方向穿过中心O的基准线OD与DF线之间的角θ可以大于基准线OD与DE线之间的角θ′，即θ>θ′，其中，DF线为从基准线OD与单元透镜121的表面的交点D到沿单元透镜121的z方向穿过中心O的中心线OF与单元透镜121的所述表面的交点F的线，DE线为从基准线OD与漫射部分和单元透镜121的界面的交点D到中心线OF与该界面的交点E的线。在这种情况下，DF线的长度大于DE线的长度。从D点到单元透镜121的最高点(即，F点)的距离大于从D点至E点的距离。在这里，漫射部分的最低点并不总是E点，但是可以建立这种关系，尽管在漫射部分中设置的是任意的最低点。在这种情况下，如上所述，漫射部分可以形成为新月形状，在这种形状中，单元透镜121下方的在中心线OF上的漫射部分最厚，漫射部分沿±x方向变薄。

单元透镜121中的漫射部分的厚度可以是单元透镜121的高度a(OF)的大约20％或更少。即，如图3D所示，漫射部分的在中心线OF上的最厚部分的厚度b(EF)可以是单元透镜121的高度a(OF)的大约20％或更少。在图3D中，漫射部分可以形成为漫射部分沿±x方向变薄的新月形状。

椭圆形状可以用作上述新月形状的示例。即，如图3E或图3F所示，漫射部分可以具有漫射部分与单元透镜121的界面满足椭圆方程的形状。在图3E中，未分布区122和单元透镜121的长半径a2沿z方向布置，而未分布区122和单元透镜121的短半径a1沿x方向布置。在图3F中，未分布区122和单元透镜121的长半径沿x方向布置，而未分布区122和单元透镜121的短半径沿z方向布置。在每一种情况下，漫射部分具有在中心线OF上的漫射部分最厚的形状。在图3E中，椭圆单元透镜121的长半径a2可以是单元透镜121的短半径a1的大约1.4倍至大约1.85倍。如果长半径a2不到短半径a1的1.4倍，则单元透镜121的形状接近圆形，因此，可能发生比期望的光漫射要少的光漫射。如果长半径a2超过短半径a1的1.85倍，则单元透镜121中的光路变长，因此，会降低光效率，并且还会发生光损失。光漫射剂123的中心线对应于单元透镜中的线段EF。相对于基准线OD的倾斜角为α1的延长线与单元透镜121的中心线OF在交点E1相交，相对于基准线OD的倾斜角为α2的延长线与单元透镜121的中心线OF在交点E2相交。例如，如图3E中所描绘的，当α为36度(α1)时，交点落在E1上，而当α为45度(α2)时，交点落在E2上。在这里，角α可以在大约36度至大约45度的范围内。即，线段EF可以比E2F长而比E1F短。如果角α小于36度，则光漫射剂123过度地分布在单元透镜121中，因此造成光散射并增大了光损失。另一方面，如果角α超过45度，则会降低光散射能力。在图3E或图3F的任一结构中，漫射部分与单元透镜121之间的界面具有椭圆形状。然而，如上所述，单元透镜121下方的在中心线OF上的漫射部分可以是最厚的，并且漫射部分可以沿着±x方向而变薄。

参照图3G，在长半径a2是短半径a1的大约1.4倍至大约1.85倍的椭圆形单元透镜121中，光漫射剂123可以形成在与基准线OD平行的底边t1t2上方的区域中。底边t1t2与交点t3构成三角形，其中，该交点t3是在t1点成角γ的延长线与中心线OF(图3E)相交的交点，即单元透镜121的最高点。在这种情况下，该三角形是等腰三角形。即，t1t3线的长度与t2t3线的长度相同。在这里，角γ可以为36度至45度，角t1t3O可以为45度至54度，角t1t3t2可以为90度至108度。如果角γ小于36度，则底边t1t2沿+z方向向上移，从而减少了光漫射剂123分布的区域，因此，将光散射能力降低到不充分的水平。如果角γ大于45度，则底边t1t2沿-z方向向下移，使得光漫射剂123沿-z方向过度地分布，因而导致过度的光散射并增大了光损失。

图3H示出了图3G的等腰三角形t1t2t3中的点t3被弯曲而形成曲线，点R，该点R位于t3的下方。光漫射剂123可以形成在由单元透镜121的弧t1t3t2与线t1Rt2限定的区域中。如图3H所示，其内分布有光漫射剂123的漫射部分可以是上述新月形状的修改。

图4是根据本发明另一实施例的光学板的透视图。

参照图4，光学板100具有形成在基体材料层110上的透镜部分120，光漫射剂123涂敷到透镜部分120。将光漫射剂123沿±y方向间断地涂敷在透镜部分120的表面上。在图4中，单元透镜121的横截面基本上具有图2D的上述形状。为了形成如图4所示的漫射部分，提供了制备在其上形成有透镜部分120的基体材料层110的步骤以及将光漫射剂123涂敷到透镜部分120的步骤。可以通过挤出成型工艺或注射成型工艺来制造其上形成有透镜部分120的基体材料层110。

涂敷到透镜部分120的光漫射剂123可以沿±y方向间断地涂敷。应该清楚的是，光漫射剂的涂敷不限于此，而是可以沿±y方向连续地涂敷光漫射剂。可以通过丝网印刷方法来形成光漫射剂123。当通过丝网印刷方法来形成光漫射剂123时，可以一次性地在x-y平面的整个区域上方涂敷光漫射剂123，或者可以沿着单元透镜121的跨距在各个单元透镜121上沿±y方向顺序地涂敷光漫射剂123。当通过丝网印刷方法来涂敷光漫射剂123时，可以间断地或连续地涂敷光漫射剂123。可以通过局部浸渍方法代替丝网印刷方法来涂敷光漫射剂123。当通过局部浸渍方法来间断地涂敷光漫射剂123时，可能需要另外的步骤。

图5是示出了根据本发明实施例的光学板和传统的光学板中的光路对比的视图。

参照图5，在传统示例中，从光源31沿z方向发射的光在穿过光学板10的单元透镜12时部分地被漫射。然而，穿过单元透镜12的中心的光透射到单元透镜12的表面，而没有被漫射。即，垂直地入射到单元透镜12的光没有被折射或漫射，而是从单元透镜12沿着光的入射方向z方向出射。在这种情况下，应当设置单独的漫射片15而使从光源31发射的光能够沿着x方向更均匀地漫射。在传统示例中，通常设置三个漫射片15。

在本发明的实施例中，由于沿z方向垂直地入射到单元透镜120的界面的光被光漫射剂123漫射，所以与传统示例相比提高了光散射能力，因此与传统示例相比可以减少漫射片150的数量或省去漫射片150。虽然出于与传统示例进行对比的目的，在图5中示出了两个漫射片150，但是如上所述可以只设置一个漫射片150或者不设置漫射片150。如果在数量上减少了漫射片150或省去了漫射片150，则应该清楚，还能够减小最终成品的整体厚度。

在传统示例中，光源31应当被设置得彼此隔开预定的距离d′，光源31与光学板10之间的距离1′应当被设定成大于或等于预定值。即，如果光源31和光学板10之间的距离1′太短，则来自光源31的光沿z方向的强度在光源正上方的区域中太强，而光沿z方向的强度在沿x方向远离光源31的区域中又太弱，从而会现出光源31的排列，即，亮线。为了解决这个问题，可以通过将光源31与光学板10隔开大于或等于预定距离1′来防止出现亮线。这样的亮线的出现会导致光的均匀性减小。当光源31与光学板10之间的距离1′较远时，应当通过使光源31之间的距离d′变近来防止出现亮线，并且应当增加光源31的数量来补偿由于间隔的距离1′造成的光强度的劣化。

然而，由于在本发明的实施例中，与传统示例相比，从光源310发射的光被漫射得更多，所以可以解决上述问题。即，虽然光源310与光学板100之间的距离1比传统示例中的距离1′短，但是由于光学板100的光散射能力，因此可以改善均匀性而不出现亮线。由于因比传统示例中的距离1′短的距离1而观看到的光强度更为均匀，所以可以增强亮度。此外，由于缩短了光源310与光学板100之间的距离1，所以可以使光源310之间的距离d变长。即，由于因短的间隔距离1使得亮度增强，所以即使光源310之间的距离d比光源31之间的距离d′长，与传统示例相比也不会降低亮度。另外，随着光源310之间的距离d变得更长，与传统示例相比，可以减少成品中的光源310的数量。

在下文中，将描述具有用于显示器的根据上述实施例的光学板的背光组件。

图6是示意性地示出了根据本发明实施例的背光组件的透视图。图7是示意性地示出了根据图6的修改的背光组件的透视图。

参照图6，根据本发明实施例的背光组件包括：光源单元300；光学板100，设置在光源单元300的上方；容纳构件400，用来容纳光源单元300和光学板100。

光源单元300包括多个灯310和灯座320，其中，灯座320设置在各个灯310的两端并用来固定地支撑灯310。可以使用冷阴极荧光灯(CCFL)作为多个灯310。应该清楚的是，本发明的实施例不限于此。即，可以使用所有类型的发射具有红外光以及可见光(即，白光)波段的光的灯作为多个灯310。虽然未示出，但是CCFL包括：玻璃管，在玻璃管中提供有Hg、Ne和Ar的混合气体；正极和负极，设置在玻璃管的两端；磷光体膜，涂敷到玻璃管的内表面。

通过使经过施加在正负极之间的电场而辐射的电子引起Hg的状态跃迁，CCFL发射预定波段的光，磷光体响应由Hg发射的波段内的辐射而发射可见光。光是从基体材料层110沿透镜部分120的方向(即，z方向)发射的。

光学板100包括基体材料层100和形成在基体材料层110上的透镜部分120。光学板100使得从光源单元300发射的可见光(即，白光)能够被在基体材料层110上的透镜部分120的漫射部分中设置的光漫射剂均匀地漫射。光学板100不限于上述结构，可以使用参照图1A至图1E描述的根据本发明实施例的光学板100的结构作为上述结构。

再参照图6，可以设置用来支撑光学板100的支撑件(未示出)，在上面形成有上述的随机压花部分141(未在图6中示出)的第二膜层140(未在图6中示出)设置在光学板100中，从而能够防止因与支撑件的物理接触造成的对光学板100的损坏。此外，当光学板100与大型显示器相对应而尺寸大时，能够有效地应付由于光学板的重量导致的大光学板100的下垂。

如图6所示，光学板100的透镜部分120沿灯310的长度方向(即，沿y方向)形成为线状，从而执行与单个灯310对应的有效的光漫射。然而，透镜部分120不限于此，而是可以沿x方向设置成线状。光学板100能够对线状光源310进行有效的光漫射，从而在整个显示屏幕上实现均匀的亮度并且提高发射的光的效率。

如图7所示，根据本发明实施例的修改的背光组件的光源单元300可以包括：导光板330；灯340，设置在导光板330的一侧；盖单元350，用来将从灯340发射的光反射到导光板330。导光板330是用来将从灯340发射的具有线性光源的光学分布的光转换成具有面光源的光学分布的光的构件。

在下文中，将描述根据本发明实施例的具有背光组件的液晶显示器(LCD)。

图8是示意性地示出了根据本发明实施例的LCD的透视图，图9是沿着图8中的A-A线截取的LCD的剖视图。

参照图8和图9，根据本发明实施例的LCD包括设置在LCD上部的显示组件1000和设置在LCD下部的背光组件2000。

显示组件1000包括LCD面板700、驱动电路单元800(800a和800b)和上容纳构件900。

LCD面板700包括滤色器基底720和薄膜晶体管(TFT)基底710。驱动电路单元800包括：栅极侧印刷电路板(PCB)810a，通过栅极侧柔性PCB820a连接到TFT基底710的栅极线；数据侧PCB810b，通过数据侧柔性PCB820b连接到TFT基底710的数据线。可以根据需要省去栅极侧PCB810a。

上容纳构件900形成为具有平坦部分和从平坦部分垂直弯曲的侧壁部分的矩形框架的形状，用来防止显示组件1000的组件从LCD脱离，并用来保护脆性LCD面板700或背光组件2000免受外部撞击的影响。上容纳构件900的平坦部分支撑LCD面板100的边缘的在平坦部分的下部处的部分，侧壁部分对应地结合到下容纳构件400的侧壁。可以利用强度高、重量轻且变形小的金属来制造上容纳构件900和下容纳构件400。

接着，背光组件2000包括：光源单元300，用来产生光；固定构件500，用来固定地支撑光源单元300；光学板100，设置在固定构件500的上方；光学片150，设置在光学板100的上方；支撑构件600，用来支撑光学板100和光学片150；下容纳构件400，用来容纳光源单元300、固定构件500、光学板100和光学片150。

光源单元300包括以相同的间隔设置的多个灯310和设置在各个灯310的两端的灯座320。在本发明的实施例中，灯310的设置方式是：灯310的长度方向(即，x方向)垂直于下容纳构件400的长度方向(即，y方向)。应该清楚的是，灯310的布置不限于此，灯310的设置方式可以是：灯310的长度方向平行于下容纳构件400的长度方向(即，y方向)。

固定构件500被制造成具有敞口的底部和多个凹部510的框状，其中，所述多个凹部510在固定构件500的一侧用来固定地支撑光源单元300的灯座。因此，固定构件500固定地支撑光源单元300的多个灯310，从而防止灯310摇动并保护灯310免受外部撞击的影响。应该清楚的是，固定构件500不限于上述结构，而是可以被修改成各种形状，以固定地支撑光源单元300的多个灯310。

设置在固定构件500上方的光学板100包括基体材料层110和在基体材料层110的表面上形成为凸形的透镜部分120。

基体材料层110使从光源单元300入射的光能够被引导到LCD面板700的前部，并将光漫射成均匀地分布在大范围内，从而照亮LCD面板700。光是沿透镜部分120的方向(即，沿z方向)发射的。在这里，光学板100不限于上述结构，而是可以使用参照图1A至图1E描述的光学板100的结构作为上述结构。

光学片150可以包括至少一个偏振片、至少一个增亮片和至少一个漫射片。偏振片用于将倾斜地入射在偏振片上的光转换成从偏振片垂直出射的光。增亮片发射与增亮片的透射轴平行的光，并反射垂直于透射轴的光。漫射片用于使入射光能够被漫射并出射为具有面光源的光学分布。因此，光是沿垂直于LCD面板700的方向入射的，从而提高了光效率。光学片150可以设置在光学板100的上方，或者可以沿发光方向(即，z方向)附于光学板100上。在这种情况下，可以减小背光组件2000和LCD的厚度。

光学板100不限于以上的描述，而是还可以包括具有诸如红外吸收的功能的涂覆层。光学片150可以附于光学板100上。

支撑构件600被制造成矩形框架的形状，并支撑光学板100和光学片150。支撑构件600还支撑设置在其顶部的LCD面板。

下容纳构件400形成为矩形六面体的形状，从而在下容纳构件400的内部限定具有预定深度的容纳空间。多个灯固定构件410设置在下容纳构件400中，用来支撑光源单元300的灯310，从而防止灯310的下垂和因外部撞击造成的损坏。在上文中，多个固定构件410可以支撑每个灯310。可以在下容纳构件400的底表面上设置反射板(未示出)。

如上所述，根据本发明的实施例，由于光漫射剂不是被包含在基体材料中，而是被分布在透镜部分中，所以可以减少光漫射剂的量并降低光漫射剂的成本，并且可以提高透光率。

此外，可以通过减少光源的数量、减少使用的光学片的数量并缩短光源与光学板之间的距离来减小成品的整体厚度。

此外，可以在不出现亮线的情况下来提高光均匀性，并且提高了光的强度，从而增强了亮度。

此外，当光学板对应于大显示器也尺寸大时，能够有效地应付由于光学板的重量导致的大光学板的下垂。

具体地讲，对具有线性光源的光学分布的光发生有效的光漫射，从而在整个显示屏幕上实现了均匀的亮度并且提高了发射的光的效率。

虽然已经结合附图示出并描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员应该明白，在不脱离由权利要求限定的本发明的技术精神的情况下，可以对本发明的实施例做出各种修改和改变。

在整个说明书中，术语“漫射部分”是指单元透镜上分布有光漫射剂的区域。为了将漫射部分与没有分布光漫射剂的区域区分开，对未分布区加入了单独的标号122。因此，虽然实践中与本申请的附图不一样，光漫射剂甚至分布到不必要的区域中，但是这样的光漫射剂没有脱离本发明的技术精神。

Claims (22)

1、一种光学板，包括：

基体材料层；

透镜部分，具有形成在基体材料层的一个表面上的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形，

其中，漫射部分形成在每个单元透镜中。

2、如权利要求1所述的光学板，其中，漫射部分的高度是单元透镜的高度的20％或更少，漫射部分的最大厚度是单元透镜的高度的20％或更少，或者，漫射部分形成在连接交点的假想的线上方的区域中，所述交点是单元透镜的表面与相对于单元透镜的中心从中心线偏离±15度的线相交的点。

3、如权利要求1所述的光学板，其中，漫射部分在单元透镜的表面下或在单元透镜的表面上形成为新月形状。

4、如权利要求1所述的光学板，其中，漫射部分与单元透镜的界面具有椭圆的一个端部的形状。

5、如权利要求4所述的光学板，其中，单元透镜具有椭圆的一个端部的形状，椭圆的长半径是椭圆的短半径的1.4倍至1.85倍。

6、如权利要求1所述的光学板，其中，漫射部分或基体材料层包含从包括以下物质的组中选择的至少一种光漫射剂：聚硅氧烷类交联颗粒、丙烯酰类交联颗粒、苯乙烯类交联颗粒、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物类交联颗粒、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、氧化钛、滑石和玻璃珠。

7、如权利要求6所述的光学板，其中，光漫射剂的重量是漫射部分的重量的4％或更少。

8、如权利要求6所述的光学板，其中，光漫射剂的体积是漫射部分的体积的2％或更少。

9、如权利要求1所述的光学板，其中，单元透镜的高度为50μm至140μm。

10、如权利要求1所述的光学板，其中，单元透镜的跨距为150μm至250μm。

11、如权利要求1所述的光学板，其中，光学板的厚度为0.8mm至1.6mm。

12、如权利要求1所述的光学板，其中，在漫射部分的横截面中，从第一点到单元透镜的外径的第二点延伸的延伸线与从第一点到单元透镜的外径的第三点延伸的延伸线之间的角度为90度至108度，其中，所述第一点是单元透镜的最高点，漫射部分形成在连接所述第二点和所述第三点的延伸线的上方，连接第一点、第二点和第三点的延伸线限定等腰三角形。

13、如权利要求12所述的光学板，其中，第四点位于等腰三角形中的第一点的下方，从第四点向第二点和第三点延伸的延伸线为曲线，漫射部分形成在连接第二点、第四点和第三点的延伸线的上方。

14、如权利要求1所述的光学板，还包括形成在基体材料层的一个表面上的至少一个膜层。

15、如权利要求14所述的光学板，其中，所述膜层设置在基体材料层的另一个表面上，随机压花部分形成在所述膜层上。

16、如权利要求15所述的光学板，其中，随机压花部分的平均粗糙度为2至3.5。

17、如权利要求1所述的光学板，其中，从单元透镜的外径的点到单元透镜的最高点的距离大于从外径的这个点到漫射部分的最低点的距离。

18、一种制造光学板的方法，所述方法包括以下步骤：

设置包括透镜部分的光学板，所述透镜部分具有在基体材料层的一个表面上形成的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形；

在光学板上形成漫射部分。

19、如权利要求18所述的方法，其中，通过铸造方法、注射成型方法、挤出方法和共挤出方法中的任何一种来形成光学板。

20、如权利要求18所述的方法，其中，通过丝网印刷方法将光漫射剂涂敷到光学板上来形成漫射部分。

21、如权利要求20所述的方法，其中，通过丝网印刷方法间断地涂敷光漫射剂。

22、一种液晶显示器，包括：

背光组件，包括设置在光源上方的光学板，所述光学板具有基体材料层和透镜部分，所述透镜部分具有在基体材料层的一个表面上形成的多个单元透镜，每个单元透镜呈凸形，其中，漫射部分形成在每个单元透镜中；

液晶显示器面板，设置在背光组件的光出射侧，以显示图像。

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