CN101620342B - 背光模组及其光学板 - Google Patents

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Abstract

一种背光模组，其包括框架、光源及光学板，该光源位于该框架内，该光学板位于该光源上方，该光学板由透明本体构成，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该透明本体的第一表面具有多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起，该多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行，第二表面具有多个长条状弧形凹槽，且该长条状弧形凹槽的延伸方向与长条状弧形凸起的延伸方向相交。本发明还提供了该背光模组所采用的光学板。上述背光模组具有提高光线有效利用率、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
请参见图1，所示为一种现有的直下式背光模组100，其包括框架11与设置在该框架11内部的多个光源12、及设置在光源12上方并盖住框架11的扩散板13。
使用时，由多个光源12产生的光线进入扩散板13后可被扩散。然而，在经扩散板13扩散后，光线从扩散板13的出射角度变得较为杂乱，使得其在特定视角范围内的亮度不高；并且由于光源12朝其正上方传输的光线较多，扩散板13还是常常难以直接将来自光源12光线扩散均匀，使得从扩散板13出射的光线容易产生光源残影，即出现光强强弱不同的区域。
为提高背光模组100在特定视角范围内的亮度，以及避免光源残影的产生，从而提高背光模组100出射光的均匀性，通常在扩散板13上方还设置有一棱镜片10与一上扩散片14。请同时参阅图2，棱镜片10包括透明基板101及形成于透明基板101上的棱镜层103。棱镜层103上具有多个长条形V型凸起105。棱镜片10的长条形V型凸起105可使出射光线发生一定程度的聚集，从而提高背光模组100在特定视角范围内的亮度。上扩散片14可对从棱镜片10出射的光线作进一步扩散。
然而，光线在棱镜片10与上扩散片14中传输时，部分光线会被吸收而造成光线损失；并且在棱镜片10与上扩散片14之间有空气层，其会增加光线在传输过程中的界面数量，增加光线传输的界面损失，降低光线利用率。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种可提高光线有效利用率、出光均匀的背光模组及其光学板。
一种背光模组，其包括框架、光源及光学板，该光源位于该框架内，该光学板位于该光源上方，该光学板由透明本体构成，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该透明本体的第一表面具有多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起，每个V形凸起的顶角θ大于或等于80度而小于或等于100度。每个V形凸起与透明本体相交线之间的距离D大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米。每个V形凸起的高度H1大于或等于0.01毫米小于或等于3毫米。每个弧形凸起与透明本体相交线之间的距离L大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米。每个弧形凸起的曲率半径R大于或等于1/4的距离L小于或等于两倍的距离L。每个弧形凸起的高度H2大于或等于0.01毫米小于或等于弧形凸起的曲率半径R。该多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行，第二表面具有多个长条状弧形凹槽。所述弧形凹槽的间距p大于或等于0.025毫米而小于或等于1.5毫米。所述弧形凹槽的曲率半径r大于或等于1/4的间距p而小于或等于两倍的间距p。所述弧形凹槽的高度h大于或等于0.01毫米而小于或等于曲率半径r。且该长条状弧形凹槽的延伸方向与长条状弧形凸起的延伸方向相交。
一种光学板，其由透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该透明本体的第一表面具有多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起，每个V形凸起的顶角θ大于或等于80度而小于或等于100度，每个V形凸起与透明本体相交线之间的距离D大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，每个V形凸起的高度H1大于或等于0.01毫米小于或等于3毫米，每个弧形凸起与透明本体相交线之间的距离L大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米，每个弧形凸起的曲率半径R大于或等于1/4的距离L小于或等于两倍的距离L，每个弧形凸起的高度H2大于或等于0.01毫米小于或等于弧形凸起的曲率半径R，该多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行，第二表面具有多个长条状弧形凹槽，所述弧形凹槽的间距p大于或等于0.025毫米而小于或等于1.5毫米，所述弧形凹槽的曲率半径r大于或等于1/4的间距p而小于或等于两倍的间距p，所述弧形凹槽的高度h大于或等于0.01毫米而小于或等于曲率半径r，且该长条状弧形凹槽的延伸方向与长条状弧形凸起的延伸方向相交。
相对于现有技术，上述背光模组中的光学板由于在第二表面上形成有多个长条状弧形凹槽使进入光学板中的光线进行一定程度的扩散，而且在第一表面上形成有交错排布的长条状V形凸起及长条状弧形凸起，可对射出光学板的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，以使出射光线发生进一步扩散并向特定的视角范围内聚集，从而形成亮度均匀的面光源。因此，采用该光学板的背光模组无需使用扩散片，从而避免因采用扩散片而产生的界面损失，提升光线利用率。
附图说明
图1是一种现有的背光模组的剖面示意图。
图2是图1所示背光模组的棱镜片的立体图。
图3是本发明较佳实施例一所示光学板的立体示意图。
图4是图3所示光学板的沿IV-IV线的剖视图。
图5是图3所示光学板的沿V-V线的剖视图。
图6是测试样品1的光强测试图。
图7是测试样品2的光强测试图。
图8是测试样品3的光强测试图。
图9是本发明较佳实施例二的光学板的剖面示意图。
图10是本发明较佳实施例三的光学板的剖面示意图。
图11是本发明较佳实施例四的光学板的仰视图。
图12是本发明较佳实施例五的背光模组的示意图。
具体实施方式
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。
请参阅图3至图5，所示为本发明较佳实施例一的光学板20，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面201及与第一表面201相对的第二表面202。第一表面201具有多个交替排布且相互平行的长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205。第二表面202具有多个相互平行的长条状弧形凹槽206。该多个长条状V形凸起203或长条状弧形凸起205的延伸方向与多个长条状弧形凹槽206的延伸方向相交。本实施例中，该多个长条状V形凸起203或长条状弧形凸起205的延伸方向与多个长条状弧形凹槽206的延伸方向相互垂直；该长条状弧形凸起205的截面轮廓为半圆弧形，该长条状弧形凹槽206的截面为半圆弧形。
将长条状V形凸起203的宽度记为D，顶角记为θ，高度记为H1；则D、θ、H1满足如下关系式：0.025毫米≤D≤1毫米，80度≤θ≤100度，0.01毫米≤H1≤3毫米。将长条状弧形凸起205的宽度记为L，半径记为R，高度记为H2，则L、R、H2满足如下关系式：0.025毫米≤L≤1.5毫米，L/4≤R≤2L，0.01毫米≤H2≤R。通过调节D、θ、H1、L、R、及H2的数值，可调整长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205的形状，从而调节光学板20的增光率及出光视角。
将相邻两个长条状弧形凹槽206的间距记为p，半径计为r，高度记为h，则p、r及h满足如下关系式：0.025毫米≤p≤1.5毫米，p/4≤r≤2p，0.01毫米≤h≤r。通过调节p、r及h的数值，可调整长条状弧形凹槽206的表面曲率及间距，从而调节对多个长条状弧形凹槽206对入射光的扩散效果。
光学板20的总体厚度T可为0.4毫米至4毫米。光学板20可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。制备过程中需在模具上设置与长条状V形凸起203和长条状弧形凸起205相应的凹陷结构，以及与长条状弧形凹槽206的凸出结构，以便使光学板20可在单次注塑过程中成型。
光学板20采用注塑成型的方式一体成型，其上的长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205和光学板20的其他部分一起形成，因此可使得长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205具有较高的结构强度，同时还能提升长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205和光学板20其他部分的结合力，从而可避免或减少长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205在使用中被损坏的危险。
为进一步验证光学板20可对入射其中的光线起特定的扩散作用，特别选取如表1所列的样品进行对比测试，其结果如图6至图8所示。
表1测试样品
  样品号   样品组成
  1   发光二极管
  2   发光二极管+棱镜片10
  3   发光二极管+光学板20
分析图6、图7与图8所示结果可知，发光二极管发出的光为一个中心强度较高的亮点；从棱镜片10中出射的光线会形成两个中心强度较高的亮点；而从光学板20出射的光线则扩散成一个大致为矩形的发光区域。由此可见，光学板20具备将点光源直接转换为均匀分布的面光源的优点。
请参阅图9，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具有相似的结构，其不同在于：第一表面301上的长条状弧形凸起305的截面轮廓为椭圆弧形。当然，长条状弧形凸起305的截面轮廓还可其它平滑曲线形。
请参阅图10，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具有相似的结构，其不同在于：第二表面402上的长条状弧形凹槽406的截面为椭圆弧形。当然，长条状弧形凹槽406的截面还可其它平滑曲线形。
请参阅图11，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具有相似的结构，其不同在于：第二表面502上的多个长条状弧形凹槽506分别沿着多条具有相同曲率的预定曲线延伸。该种光学板50应用于背光模组时，可防止在光学板40上产生叠纹干涉。
请同时参阅图3及图12，所示为本发明较佳实施例五的背光模组200，其包括上述光学板20、框架21及光源22，该光源22位于该框架21内，该光学板20位于该光源22上方并盖住框架21。
框架21可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂布有高反射率涂层的金属或塑料制成。
光源22可为线光源或点光源，例如冷阴极荧光灯与发光二极管，本实施例中为冷阴极荧光灯，该冷阴极荧光灯之间较为紧密排布，且该冷阴极荧光灯的延伸方向与光学板20第二表面202上的长条状弧形凹槽206的延伸方向相同。
上述背光模组200中的光学板20的第二表面202靠近光源而第一表面201远离光源22。由于该背光模组200中的多个冷阴极荧光灯紧密排布，且该多个冷阴极荧光灯的延伸方向和光学板20第二表面202上的长条状弧形凹槽206的延伸方向相同，因而有利于让射入光学板20的光线发生一定程度的扩散，然后经第一表面201上的交错排布的长条状V形凸起203及长条状弧形凸起205，对射出光学板20的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，以使出射光线发生进一步扩散并向特定的视角范围内聚集，从而形成亮度均匀的面光源。由此可见，上述背光模组200可以减弱甚至避免光源残影，提高背光模组的出光均匀性，避免了采用现有背光模组采用扩散片而产生的界面损失，提升光线利用率。当然，当光源22为点光源时，将点光源紧密排布成阵列，可同样达到使用线光源的效果。
可以理解，当光源22之间的间距较大时，可于本发明的背光模组200的光学板20和光源22之间增设一个扩散板，从而可进一步将光线扩散均匀，提升整个背光模组的出光均匀性。
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 (10)

1.一种背光模组，其包括框架、光源及光学板，该光源位于该框架内，该光学板位于该光源上方，该光学板由透明本体构成，其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：该透明本体的第一表面具有多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起，每个V形凸起的顶角θ大于或等于80度而小于或等于100度，每个V形凸起与透明本体相交线之间的距离D大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，每个V形凸起的高度H1大于或等于0.01毫米小于或等于3毫米，每个弧形凸起与透明本体相交线之间的距离L大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米，每个弧形凸起的曲率半径R大于或等于1/4的距离L小于或等于两倍的距离L，每个弧形凸起的高度H2大于或等于0.01毫米小于或等于弧形凸起的曲率半径R，该多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行，第二表面具有多个长条状弧形凹槽，所述弧形凹槽的间距p大于或等于0.025毫米而小于或等于1.5毫米，所述弧形凹槽的曲率半径r大于或等于1/4的间距p而小于或等于两倍的间距p，所述弧形凹槽的高度h大于或等于0.01毫米而小于或等于曲率半径r，且该长条状弧形凹槽的延伸方向与长条状弧形凸起的延伸方向相交。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该背光模组进一步包括一个扩散板，该扩散板设置于该光源和该光学板之间。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该光源为点光源，且紧密排布成阵列。
4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该光源为线光源，且该线光源的延伸方向和光学板第二表面的长条状弧形凹槽的延伸方向相同。
5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该第一表面上的长条状弧形凸起的延伸方向和第二表面上的长条状弧形凹槽的延伸方向相互垂直。
6.一种光学板，其由透明本体构成，该透明本体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：该透明本体的第一表面具有多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起，每个V形凸起的顶角θ大于或等于80度而小于或等于100度，每个V形凸起与透明本体相交线之间的距离D大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，每个V形凸起的高度H1大于或等于0.01毫米小于或等于3毫米，每个弧形凸起与透明本体相交线之间的距离L大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米，每个弧形凸起的曲率半径R大于或等于1/4的距离L小于或等于两倍的距离L，每个弧形凸起的高度H2大于或等于0.01毫米小于或等于弧形凸起的曲率半径R，该多个长条状V形凸起及多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行，第二表面具有多个长条状弧形凹槽，所述弧形凹槽的间距p大于或等于0.025毫米而小于或等于1.5毫米，所述弧形凹槽的曲率半径r大于或等于1/4的间距p而小于或等于两倍的间距p，所述弧形凹槽的高度h大于或等于0.01毫米而小于或等于曲率半径r，且该长条状弧形凹槽的延伸方向与长条状弧形凸起的延伸方向相交。
7.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：该第一表面上的长条状弧形凸起的延伸方向和第二表面上的长条状弧形凹槽的延伸方向相互垂直。
8.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：该长条状弧形凹槽的截面为圆弧形或椭圆弧形。
9.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：该长条状弧形凸起的截面轮廓为圆弧形或椭圆弧形。
10.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：该长条状弧形凹槽沿直线或曲线延伸。
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