CN101639588A - 直下式背光模组 - Google Patents

Abstract

一种直下式背光模组，其包括一个框架、多个发光二极管、一个扩散板及一个光学板。多个发光二极管设置在该框架的底板上，扩散板位于该发光二极管上方，光学板间隔设置在该扩散板的上方。扩散板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，扩散板的第二表面靠近发光二极管。光学板包括一个透明本体，透明本体包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，光学板的第二表面靠近发光二极管。扩散板的第二表面与光学板的第一表面均形成有沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，沿不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错。本发明的背光模组的出射光线均匀性较佳，且适用于薄型化设计。

Description

直下式背光模组

技术领域

本发明涉及一种直下式背光模组，尤其涉及一种应用于液晶显示的直下式背光模组。

背景技术

液晶显示装置被广泛应用于个人数位助理、笔记型电脑、数字相机、移动电话、液晶电视等电子产品中。但由于液晶显示装置本身不能发光，因此其需要借助背光模组才能产生显示功能。

请参见图1，一种直下式背光模组100，其包括框架10、一个反射板12、多个发光二极管14、一个扩散板16及多个光学片18。多个发光二极管14设置在框架10的底板上，多个光学片18盖设于框架10的开口处。扩散板16间隔设置于发光二极管14及多个光学片18之间，从而将框架10内分割成第一和第二扩散空间19，20。扩散板16由含有散射粒子的树脂材料制成。多个光学片18包括棱镜片、扩散片或折射偏振膜。

使用时，由多个发光二极管14产生的光线经过第一扩散空间19后进入扩散板16，经过扩散板16扩散后，光线进入第二扩散空间20进行扩散，最后经过多个光学片18的扩散或聚集作用后，在特定视角范围内均匀出射。

从发光二极管14发出的光线虽经过多次扩散，但仍很难避免发光二极管14光源残影的产生。为了尽量减少光源残影的产生，业界通常会增大框架10的深度，即增大第一和第二扩散空间19，20的高度。然而，增加框架的深度将减少出射光的亮度。假如相应增加发光二极管14的数量，会增加生产成本及使用时的消耗功率，而增大框架10的深度将使背光模组100难以满足薄型化设计的要求。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种成本低且厚度较薄的背光模组。

一种直下式背光模组，其包括一个框架、多个发光二极管、一个扩散板及一个光学板。多个发光二极管设置在框架的底板上，扩散板位于发光二极管上方，光学板间隔设置在扩散板的上方。扩散板包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，扩散板的第二表面靠近发光二极管。光学板包括一个透明本体，透明本体包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，光学板的第二表面靠近发光二极管。扩散板的第二表面与光学板的第一表面分别形成有沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，沿不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错。

鉴于上述情况，背光模组的扩散板的第二表面的形成有沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，其可增加了光线在背光模组内的光程，增强光线的空间扩散效果，有利于消除光源残影。同时，光学板的第一表面的微结构可使射入光学板的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，从而使得从光学板出射的光线能形成亮度较均匀的面光源，而不用通过增加发光二极管的数量及框架的深度的方式提升出射光的亮度及均匀度，所以上述背光模组的成本较低，且适用于薄型化设计。

附图说明

图1是一种背光模组的剖面示意图。

图2是本发明实施例一的背光模组的剖面示意图。

图3是图2所示背光模组的的扩散板的立体图。

图4是图2所示背光模组的光学板的立体图。

图5是实施例二的扩散板的立体图。

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作进一步的详细说明。

请参见图2，本发明实施例一的直下式背光模组200包括一个框架22、多个发光二极管24、一个扩散板26、一个光学板28及多个光学片30。多个发光二极管24设置在框架22的底板上。扩散板26设于框架22内并位于多个发光二极管24的上方。光学板28及多个光学片30依次盖设于框架22的开口处。光学板28与扩散板26间隔一定的距离，从而形成一个扩散空间31。

框架22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。

请一并参见图3，扩散板26由分散有散射粒子262的透明材料制成。扩散板26包括第一表面264及与第一表面264相对的第二表面266。第二表面266靠近多个发光二极管24。

扩散板26的第一表面264为平滑表面。扩散板26在第二表面266形成沿第一方向X₁延伸的多个第一V型脊结构268、沿第二方向X₂延伸的多个第二V型脊结构270、沿第三方向X₃延伸的多个第三V型脊结构272及沿第四方向X₄延伸的多个第四V型脊结构274。上述V型脊结构相互交错。沿第二方向X₂延伸的多个第二V型脊结构270与沿第四方向X₄延伸的多个第四V型脊结构272皆通过沿第一方向X₁延伸的第一V型脊结构268与沿第三方向X₃延伸的第三V型脊结构272之间的交点。其中四个方向X₁、X₂、X₃及X₄相邻两方向之间的夹角为45度。上述所有V型脊结构的竖直截面的顶角的取值范围为80度至100度，同方向上相邻V型脊结构之间的中心距离可为0.025毫米至1毫米。本实施例中，四个方向X₁、X₂、X₃及X₄相邻V型脊结构之间的中心距离分别为D₁、D₂、D₃与D₄，且 $D_1=D_3=\sqrt{2}{D}_2=\sqrt{2}{D}_4.$ 此外，需要说明的是：通过调整顶角的大小，可在一定程度上调整扩散板26的增光率及出光视角。第一、第二、第三、第四V型脊结构268、270、272、274相互交错，而形成多个三棱锥凹槽276，多个三棱锥凹槽276之间紧密相连，其中还有四个相互连接的具有共同连接点的三棱锥凹槽276及其相互连接的侧壁形成四角星形278。多个四角星形278呈阵列排布。

扩散板26的总体厚度可为0.4毫米至4毫米。扩散板26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掺杂散射粒子262后注塑成型而成。散射粒子262可为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒和丙烯酸树脂微粒中的一种或一种以上的混合物。制备过程中需在模具上设置与三棱锥凹槽276相应的凸起结构，以便使扩散板26可在单次注塑过程中成型。可以理解，通过调整散射粒子262与构成透明本体的材料之间的比例可以调节扩散板26的透过率，但将扩散板26的透光率控制在80％以上为较佳选择。

请参见图4，直下式背光模组200的光学板28包括一个透明本体，透明本体包括第一表面282及与第一表面282相对的第二表面284。第二表面284靠近光源，光学板28的第一表面微结构与扩散板26的第二表面微结构完全相同，第一表面282上形成有沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，沿不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错，而形成多个三棱锥凹槽286，第二表面284为平面。

光学板28的总体厚度T可为0.4毫米至4毫米。光学板28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三棱锥凹槽286相应的凸起结构，以便使光学板28可在单次注塑过程中成型。

光学板28采用注塑成型的方式一体成型，其上的三棱锥凹槽286和光学板28的其他部分一起形成，因此可使得三棱锥凹槽286具有较高的结构强度，同时还能提升三棱锥凹槽286和光学板28其他部分的结合力，从而可避免或减少三棱锥凹槽286在使用中被损坏的危险。光学板28的第一表面282作为出光面，其具有将点光源直接转换为均匀分布的面光源的作用。

多个光学片30可为扩散片、增光片或反射式偏光片。

在直下式背光模组200中，扩散板26的第一表面264靠近发光二极管24，其与发光二极管24顶部间的距离为小于或等于3毫米。扩散板26可由支撑架支撑，或通过粘接的方式固定于框架22的内侧壁上。光学板28间隔设置于扩散板26的上方，光学板28的第二表面284靠近发光二极管24。在本实施例中，光学板28与扩散板26之间的间距大于或等于10毫米。当然，二者间的距离可以实际情况作调整，一般地，在出光均匀度相同的情况下，框架22的深度与发光二极管24的数量成反平方，当发光二极管24的数量较多时，框架22的深度较小，光学板28与扩散板26间隔的距离可设置得小一些，当发光二极管24的数量较少时，框架22的深度较大，光学板28与扩散板26间隔的距离相应地设置得大一些。

使用时，可让扩散板26的第二表面266靠近发光二极管作为入光面而第一表面264远离发光二极管作为出光面。由于扩散板26本体内具有散射粒子262，且扩散板26的第二表面266形成有相互交错的多个V型脊结构，射入扩散板26的光线可发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，从而可使从扩散板26出射的光线发生特定的扩散，且光线自扩散板26射出后与第一表面264的夹角较小。这样，光线进入扩散板26与光学板28间的扩散空间31后，经过较长的光程，从而增强光线的空间扩散效果，有利于消除光源残影。接着，光线射入光学板28，光学板28的第一表面282的多个三棱锥状凹槽286可使射入光学板28的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，从而使得从光学板28出射的光线能形成亮度较均匀的面光源，从而可减弱甚至避免光源残影，提高背光模组200的出光均匀性。

多个光学片30盖设于光学板28上，可使出射光线更为柔和、平缓。当然，当发光二极管24之间的间距较小时，多个光学片30可以省略。

由此可见，本发明的直下式背光模组200的扩散板26对光线有一定的扩散作用，其表面的微结构可有效增加光线在直下式背光模组200内的光程，使光线得到较佳的空间扩散，有利于减少框架22的深度，然后，光学板28使出射光线发生进一步扩散并向特定的视角范围内聚集，从而形成亮度高且均匀性较好的面光源。这样，便可减弱甚至避免光源残影，而不用通过增加发光二极管24的数量及框架22的深度的方式提升出射光的亮度及均匀度，所以直下式背光模组200的成本较低，且适用于薄型化设计。

请参见图5，所示为本发明实施例二的扩散板46。扩散板46与扩散板26具有相似的结构，其不同在于：第二表面466形成有沿三个不同方向延伸的多个长条状V型脊结构，沿不同方向延伸的多个长条状V型脊结构相互交错。其中沿一个方向延伸的多个V型脊结构通过另外沿两个不同方向延伸并相交的多个V型脊结构之间的交点。多个长条状V型脊结构的顶角为50至120度。与扩散板26类似，扩散板46可使出射的光线发生特定的扩散，光线自扩散板46射出后与第一表面464的夹角较小。这样，光线在框架22内经过较长的光程，有利于增强空间扩散效果。

在实施例二中，扩散板46的第二表面466还可形成有沿两个不同方向延伸的多个长条状V型脊结构，沿不同方向延伸的多个长条状V型脊结构相互交错。

光学板28的表面微结构也可与扩散板的表面微结构完全相同，即光学板的第一表面上形成有沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错。在制备时，光学板28中不掺杂散射粒子。在直下式背光模组200中，扩散板上具有微结构的表面为入光面，光学板上具有微结构的表面为出光面。

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)

1.一种直下式背光模组，其包括一个框架、多个发光二极管、一个扩散板及一个光学板，该多个发光二极管设置在该框架的底板上，该扩散板位于该发光二极管上方，该光学板间隔设置在该扩散板的上方，该扩散板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该扩散板的第二表面靠近发光二极管，该光学板包括一个透明本体，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，该光学板的第二表面靠近发光二极管，其特征在于：该扩散板还包括形成于第二表面的沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，该沿不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错；该光学板还包括形成于第一表面的沿至少两个不同方向延伸的多个V型脊结构，该沿不同方向延伸的多个V型脊结构相互交错。

2.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该扩散板的第二表面与该多个发光二极管顶部间的距离为小于或等于3毫米，该光学板与该扩散板之间的间距大于或等于10毫米。

3.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该扩散板的第二表面的多个V型脊结构沿两个不同的方向延伸，该两个不同延伸方向的多个V型脊结构相交。

4.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该扩散板的第二表面的多个V型脊结构沿三个不同的方向延伸，其中沿一个方向延伸的多个V型脊结构通过另外沿两个不同方向延伸并相交的多个V型脊结构之间的交点。

5.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该扩散板的第二表面的多个V型脊结构沿四个不同的方向延伸，其中沿两个方向延伸的V型脊结构通过沿另外两个方向延伸的V型脊结构之间的交点。

6.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该光学板的第一表面的多个V型脊结构沿两个不同的方向延伸，该沿两个不同延伸方向的多个V型脊结构相交。

7.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该光学板的第一表面的多个V型脊结构沿三个不同的方向延伸，其中沿一个方向延伸的多个V型脊结构通过另外沿两个不同方向延伸并相交的多个V型脊结构之间的交点。

8.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该形成于该光学板的第一表面的多个V型脊结构沿四个不同的方向延伸，其中沿两个方向延伸的V型脊结构通过沿另外两个方向延伸的V型脊结构之间的交点。

9.如权利要求8所述的直下式背光模组，其特征在于：该四个不同的延伸方向中，相邻两延伸方向之间的夹角为45度。

10.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：该扩散板由分散有散射粒子的透明材料制成，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。

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