CN101625483A - 背光模组及其扩散板 - Google Patents

Abstract

一种背光模组，其包括框架、光源及扩散板。光源位于该框架内，扩散板位于该光源上方。扩散板包括一本体，该本体由分散有散射粒子的透明材料制成，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。第一表面具有多个相互平行的长条状弧形凹槽，第二表面具有多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽，其中每个四棱锥凹槽由四个相邻的三棱锥凹槽所包围。本发明还提供了该背光模组所采用的扩散板。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

背光模组及其扩散板

技术领域

本发明涉及一种背光模组及其扩散板，尤其涉及一种用于液晶显示的背光模组及其扩散板。

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。如图2所示，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形凸起105。棱镜片10的长条形V形凸起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扩散板。

一种背光模组，其包括框架、光源及扩散板。光源位于该框架内，扩散板位于该光源上方。扩散板包括一本体，该本体由分散有散射粒子的透明材料制成，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。第一表面具有多个相互平行的长条状弧形凹槽，第二表面具有多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽，其中每个四棱锥凹槽由四个相邻的三棱锥凹槽所包围。

一种扩散板，其包括一本体。该本体由分散有散射粒子的透明材料制成，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。本体的第一表面具有多个相互平行的长条状弧形凹槽，本体的第二表面具有多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽，其中每个四棱锥凹槽由四个相邻的三棱锥凹槽所包围。

上述背光模组中的扩散板由于第一表面上的长条状弧形凹槽的与第二表面上的多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽相互交错构成变化的曲面结构，其有利于让射入扩散板的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，进而可使从扩散板出射的光线在一特定的视角范围聚集。与此同时，第一表面长条状弧形凹槽、第二表面的三棱锥凹槽及四棱锥凹槽与散射粒子协同作用，还可使光线发生扩散，以减弱甚至避免光源残影，提高背光模组的出光均匀性，避免了采用上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扩散板的立体示意图。

图4是图3所示扩散板的沿IV-IV线的剖面示意图。

图5是图3所示扩散板的光强测试图。

图6是本发明较佳实施例二的扩散板的剖面示意图。

图7是本发明较佳实施例三的扩散板的第一表面示意图。

图8是本发明较佳实施例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扩散板作进一步的详细说明。

请参见图3及图4，所示为本发明较佳实施例一的扩散板20，其包括一本体，该本体具有第一表面201及与第一表面201相对的第二表面203。

本体由分散有散射粒子202的透明材料制成。该透明材料为聚甲基丙烯酸甲酯、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混合物。本体还包括分散于该透明材料中的散射粒子202。散射粒子202为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒和丙烯酸树脂微粒中的一种或其组合，其可使照射于其上的光线发生散射而扩散。可以理解，通过调整透明材料与散射粒子202的组成，可调整扩散板20的透光率，但将扩散板20的透光率控制在80％以上为较佳选择。

本体第一表面201具有多个相互平行的长条状弧形凹槽2011；第二表面203具有多个三棱锥形凹槽2031与四棱锥形凹槽2033，其中每一个四棱锥凹槽2033均由相邻的四个三棱锥凹槽2031所包围。本实施例中，第一表面201上的长条状弧形凹槽2011的垂直截面为半圆弧形。将相邻两个弧形凹槽2011的中心间距记为P，半径记为R；将长条状弧形凹槽202的深度记为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，0.006毫米≤H≤R。换而言之相邻两个弧形凹槽2011的中心间距P可为0.025毫米至1.5毫米，半径R可为0.006毫米至3毫米，长条状弧形凹槽2011的深度H可为0.006毫米至3毫米。

本体第二表面203的多个三棱锥凹槽2031与多个四棱锥凹槽2033分别呈阵列交错排布。该多个三棱锥凹槽2031与多个四棱锥凹槽2033由多个相互平行的第一长条状V形脊结构2035、多个相互平行的第二长条状V形脊结构2036及多个相互平行的第三长条状V形脊结构2037交错形成。其中第一长条状V形脊结构2035与第二长条状V形脊结构2036相交，第三长条状V形脊结构2037间隔通过第一长条状V形脊结构2035与第二长条状V形脊结构2036之间的相交处。该第一、第二、第三长条状V形脊结构的顶角为50至120度。本实施例中，该相邻两第一长条状V形脊结构2035的间距与相邻两第二长条状V形脊结构2036的中心间距相同。第一长条状V形脊结构与第二长条状V形脊结构垂直相交且第三长条状V形脊结构2037通过第一长条状V形脊结构2035与第二长条状V形脊结构2036的交点。此时，第一长条状V形脊结构2035的延伸方向X₁与第二长条状V形脊结构的延伸方向X₂交角为90度，第三长条状V形脊结构2037的延伸方向X₃与第一长条状V形脊结构2035的延伸方向X₁、该第三长条状V形脊结构的延伸方向X₃与第二长条状V形脊结构2036延伸方向X₂的交角均为45度。第一长条状V形脊结构2035、第二长条状V形脊结构2036及第长条状三V形脊结构2037阵列形状相同且其顶角均为60度。为了避免光线经过扩散板20时产生衍射条纹，可将扩散板20上下表面的结构交错设置，如使第一表面201的弧形凹槽2011的延伸方向与第一、第二及第三长条状V形脊结构阵列中任意一阵列的延伸方向垂直，可使扩散板20效果更佳。

使用时，扩散板20的第一表面201作为入光面，第二表面203作为出光面。其中，第一表面201上的弧形凹槽2011可以扩散入射光，使其更加均匀，本体内的散射粒子202则可以使入射光进一步扩散，而第二表面203的三棱锥凹槽2031与四棱锥凹槽2033对从扩散板20出射的光线具有聚集作用。通过调整第二表面203上的第一长条状V形脊结构阵列2035、第二长条状V形脊结构阵列2036及第三长条状V形脊结构阵列2037的顶角角度，可调整扩散板20的增光率及出光视角。

扩散板20的总体厚度可为0.4毫米至4毫米。制备过程中需在模具模仁的上下表面上分别设置有与第一表面201凹槽结构及第二表面203凹槽结构相对应的凸起结构，将透明材料(聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等)熔融并与散射粒子202混合均匀后注入模具模腔内，然后冷却成型即可制得所述的扩散板20。

由于扩散板20采用注塑成型的方式一体成型，其表面的长条状弧形凹槽2011、三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033和扩散板20的其他部分一起形成，因此可使得弧形凹槽2011、三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033具有较高的结构强度，同时还能提升弧形凹槽2011、三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033和扩散板20其他部分的结合力，从而可避免或减少弧形凹槽2011、三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033在使用中被损坏的危险。

为进一步验证扩散板20可对入射其中的光线起特定的扩散作用，特别以一个发光二极管作为光源进行测试，其结果如图5所示。可以看到，由一个发光二极管发出的光线经扩散板20后被扩散成多个线状光源。由此可见，扩散板20具有较强的扩散效果。

请参阅图6，所示为本发明较佳实施例二的扩散板30。扩散板30与较佳实施例一的扩散板20相似，其本体内分散有散射粒子302，其第一表面301具有多个相互平行的长条状弧形凹槽3011，第二表面303具有多个相互连接的三棱锥形凹槽(图未示)与四棱锥形凹槽3033，其中每一个四棱锥凹槽3033均由相邻的三个三棱锥凹槽所包围。其不同在于：第一表面301的长条状弧形凹槽3011的垂直截面为椭圆。

为进一步防止光经过本发明的扩散板时衍射条纹的发生，该扩散板第一表面的多个弧形凹槽还可以弯曲延伸。请参阅图7，所示为本发明较佳实施例三的扩散板40的第一表面401。扩散板40的第二表面(图未示)与较佳实施例一的扩散板20的第二表面203相同，扩散板40的第一表面401具有多个相互平行的长条状弧形凹槽4011。其不同在于：第一表面401的多个弧形凹槽4011呈同心圆阵列排布。当然，弧形凹槽4011还可以其他曲线阵列排布。多个弧形凹槽4011弯曲延伸可使扩散板40上下表面形成交错的结构，进而防止光经过扩散板40时衍射条纹的发生。

请参见图8，所示为本发明较佳实施例的背光模组200，其包括上述扩散板20、框架21及光源22，该光源22位于该框架21内，该扩散板20位于该光源22上方。

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可为多个线光源或多个点光源，本实施例中为多个线光源，该多个线光源紧密排布，优选该多个线光源为多个冷阴极荧光灯。

上述背光模组200中的扩散板20的第一表面201靠近光源作为入光面而第二表面203远离光源22作为出光面。由于扩散板20本体内分散有散射粒子202，扩散板20本体第一表面201上具有多个长条状弧形凹槽2011，第二表面203具有多个相互连接的三棱锥形凹槽3031与四棱锥形凹槽(图未示)，且从而相互交错构成变化的曲面结构；同时，多个冷阴极荧光灯紧密排布，其发出的光线射入扩散板20的后发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，进而可使从扩散板20出射的光线发生特定的扩散，从而形成亮度较均匀的出射面。其中，第二表面203上的形成三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033的V形脊结构可以收敛光的出射角度，使出射光在特定范围内的亮度增加。另外，第一表面201的弧形凹槽2011与第二表面203的三棱锥凹槽2031及四棱锥凹槽2033交错设置，可以防止光线透过扩散板20后在第二表面203上产生衍射条纹，使背光模组200的效果更佳。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，避免了采用上扩散片而产生的界面损失，提升光线利用率。当然，当光源22为多个点光源时，将该多个点光源紧密排布成阵列，可同样达到使用多个线光源的效果，优选该多个点光源为多个发光二极管。

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的扩散板20和光源22之间增设一第二扩散板，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、光源及扩散板，该光源位于该框架内，该扩散板位于该光源上方，该扩散板包括一本体，该本体由分散有散射粒子的透明材料制成，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：该第一表面具有多个相互平行的长条状弧形凹槽，该第二表面具有多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽，其中每个四棱锥凹槽由四个相邻的三棱锥凹槽所包围。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该光源为多个线光源，且该多个线光源紧密排布。

3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该光源为多个点光源，且该多个点光源紧密排布成阵列。

4.一种扩散板，其包括一本体，该本体由分散有散射粒子的透明材料制成，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：该第一表面具有多个相互平行的长条状弧形凹槽，该第二表面具有多个三棱锥凹槽与四棱锥凹槽，其中每个四棱锥凹槽由四个相邻的三棱锥凹槽所包围。

5.如权利要求4所述的扩散板，其特征在于：该多个三棱锥凹槽与该多个四棱锥凹槽分别呈阵列交错排布，其由多个相互平行的第一长条状V形脊结构、多个相互平行的第二长条状V形脊结构及多个相互平行的第三长条状V形脊结构交错形成，该第一长条状V形脊结构与第二长条状V形脊结构相交，第三长条状V形脊结构间隔通过第一长条状V形脊结构与第二长条状V形脊结构之间的相交处。

6.如权利要求5所述的扩散板，其特征在于：第一表面的弧形凹槽的延伸方向与第一、第二及第三长条状V形脊结构中任意一阵列的延伸方向垂直。

7.如权利要求5所述的扩散板，其特征在于：该第一、第二、第三长条状V形脊结构的顶角为50至120度。

8.如权利要求4所述的扩散板，其特征在于：该多个三棱锥凹槽与该多个四棱锥凹槽分别呈阵列交错排布，该第一表面的多个相互平行的长条状弧形凹槽弯曲延伸。

9.如权利要求4所述的扩散板，其特征在于：该透明本体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、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混合物，该散射粒子为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒和丙烯酸树脂微粒中的一种或其组合。

10.如权利要求4所述的扩散板，其特征在于：该本体第一表面的长条状弧形凹槽的垂直截面为半圆弧形和椭圆中的一种。

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