CN102072433A - 背光模组及其光学板 - Google Patents

Abstract

一种光学板，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。第一表面上形成有多个微结构。微结构在第一表面上的轮廓线围成一个橄榄形，以橄榄形的长轴与短轴分别为X轴及Y轴建立X-Y-Z三维直角坐标系，则轮廓线上任一点的y坐标值及x座标值满足如下关系：

其中，S、y₀、A、x_c、w₁、w₂、w₃及θ均为常数，该第二表面为平面。本发明还提供了使用该光学板的背光模组。

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、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上方还设置有一光学板10与一上扩散片14。如图2所示，光学板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。光学板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可对从光学板10出射的光线作进一步扩散。

然而，光线在光学板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；并且在光学板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，降低出光亮度。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种出光亮度较高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。光源位于该框架内，光学板位于该光源上方。光学板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。第一表面上形成有多个微结构。微结构在第一表面上的轮廓线围成一个橄榄形，以橄榄形的长轴与短轴分别为X轴及Y轴建立X-Y-Z三维直角坐标系，则轮廓线上任一点的y坐标值及x座标值满足如下关系：

$y=S\×(y_0+A\×\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c+\frac{w_1}{2})}{w_2}\right)}\×(1-\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c-\frac{w_1}{2})}{w_3}\right)})),$

该凸起在X-Z面上的投影为一条脊线与X轴围成的封闭图形，其中该脊线上任意一点的z坐标值及x坐标值满足如下关系：

其中，S、y₀、A、x_c、w₁、w₂、w₃及θ均为常数，其范围分别为-13.549＜y₀＜-9.549，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，45o＜(＜175o，0.1＜S＜3，该第二表面为平面。

一种光学板，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。第一表面上形成有多个微结构。微结构在第一表面上的轮廓线围成一个橄榄形，以橄榄形的长轴与短轴分别为X轴及Y轴建立X-Y-Z三维直角坐标系，则轮廓线上任一点的y坐标值及x座标值满足如下关系：

$y=S\×(y_0+A\×\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c+\frac{w_1}{2})}{w_2}\right)}\×(1-\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c-\frac{w_1}{2})}{w_3}\right)})),$

该凸起在X-Z面上的投影为一条脊线与X轴围成的封闭图形，其中该脊线上任意一点的z坐标值及x坐标值满足如下关系：

其中，S、y₀、A、x_c、w₁、w₂、w₃及θ均为常数，其范围分别为-13.549＜y₀＜-9.549，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，45o＜(＜175o，0.1＜S＜3，该第二表面为平面。

上述光学板可以使入射其中的光线发生折射、反射及衍射，进而发生特定的扩散，形成一个均匀的出光面。第一表面上的凸起结构还可以收敛出射光线的出光角度，增强出光亮度。

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所示背光模组的光学板的立体图。

图3是本发明较佳实施方式光学板的立体示意图。

图4是图3所示光学板的凸起的立体示意图。

图5是图3所示光学板的凸起在Y-Z平面上的截面图。

图6是图3所示光学板的凸起在X-Z平面上的投影图。

图7是图3所示光学板的凸起在X-Y平面上的截面图。

图8是采用图3所示光学板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。

请参见图3，所示为本发明较佳实施例一的光学板20，其具有第一表面201及与第一表面201相对的第二表面203。其中，第一表面201上形成有多个阵列排布的多个微结构2011。本实施方式中，微结构2011为从第一表面201上向外延伸的凸起，第二表面203为平面。

光学板20由透明材料制成。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。

请参阅图4至图7，微结构2011由底面2012及两个侧面2013围成，两个侧面2013相交在微结构2011的顶部形成一条脊线2014。底面2012大致为橄榄形，其为微结构2011在第一表面201上的两条轮廓线2015围成，底面2012具有一个长轴2016及一个短轴2017。以长轴2016为X轴，短轴2017为Y轴，长轴2016与短轴的交点为原点建立三维直角坐标系，Z轴的方向指向微结构2011的延伸方向，则微结构2011自身相对于X-Z平面及Y-Z平面均为对称图形。在上述三维直角坐标系内，轮廓线2015的轨迹可用如下方程描述：

$y=S\×(y_0+A\×\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c+\frac{w_1}{2})}{w_2}\right)}\×(1-\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c-\frac{w_1}{2})}{w_3}\right)})).$

上述方程式中，y为轮廓线2015上任一点在Y轴上的坐标值，x为该点在X轴上的坐标值。其余为常数，其中，x及各常数的优选范围如下：-13.549＜y₀＜-9.549，-213.5＜x＜213.5，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，0.1＜S＜3。

由于微结构2011关于X-Z轴对称，故脊线2014在X-Z平面内延伸，脊线2014在X-Z平面上的投影即为自身。微结构2011被任意平行Y-Z平面的平面所截的截面为三角形(图5)，将该三角形的顶角记为θ，则对于微结构2011脊线2014上任意一点的Z轴坐标值z与其Y轴座标值y有如下关系：

上式即为脊线2014上任意一点的Z坐标与X坐标的关系，即脊线2014在X-Z平面投影的曲线轨迹(图6)。

其中，上式中x及各常数的优选范围如下：-13.549＜y₀＜-9.549，-213.5＜x＜213.5，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，45o＜(＜175o，0.1＜S＜3。

微结构2011的顶部至少部分平面化，或者弧形化，以增强光学板20的整体强度。此时，脊线2014在X-Z平面上的投影满足上述脊线2014的轨迹方程。

光学板20上的微结构2011可以采用与透明材料附加形成在第一表面201，也可以在母模刻设相应的凹槽，通过注塑一体成型。

使用时，光学板20的第二表面203靠近光源作为入光面，而第一表面201远离光源作为出光面，光源发出的光从第二表面203进入后，在微结构2011内发生特定的折射、衍射与全反射，收敛光线的出光角度，使出光亮度增加。

当然，微结构2011在Y-Z两端的脊线2014相对于X轴的倾斜角度也可以不相同，使微结构2011相对于Y-Z平面呈非对称形状。

微结构2011的结构不限于凸起，其也可以为相同形状的、自第一表面201向光学板200内部延伸的凹槽。此时，微结构2011在第一表面201上的轮廓线与其为凸起时相同，微结构2011的脊线2014将位于第一表面201下方，Z轴指向第二表面203。微结构2011为凹槽时，光学板200的效果与微结构2011为凸起时效果基本相同。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。

框架21可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂附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中的光学板20的第二表面203面向22光源作为入光面而第一表面201远离光源22作为出光面。多个冷阴极荧光灯紧密排布，其发出的光线射入光学板20的后发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，进而可使从光学板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，第一表面201上的微结构2011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。由此可见，上述背光模组200可提高背光模组的出光均匀性，增强出光亮度。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。

为进一步验证光学板20的效果，在背光模组100及背光模组200的出光面上各取九个测试点在相同的光源下做出光亮度对比测试，测试结果如下表。

表1对比测试表(亮度单位：cd/m²)

从上表可以看出，在每一测试点上，背光模组200的出光亮度都比背光模组100的出光亮度大，亮度提高至少14％，效果明显。

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，该光学板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第二表面面向光源，其特征在于：该第一表面上形成有多个微结构，该多个微结构在第一表面上的轮廓线围成一个橄榄形，以该橄榄形的长轴与短轴分别为X轴及Y轴建立X-Y-Z三维直角坐标系，轮廓线该微结构沿Z轴方向延伸，则该轮廓线上任一点的y坐标值及x座标值满足如下关系：

$y=S\×(y_0+A\×\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c+\frac{w_1}{2})}{w_2}\right)}\×(1-\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c-\frac{w_1}{2})}{w_3}\right)})),$

该微结构在X-Z面上的投影为一条脊线与X轴围成的封闭图形，其中该脊线上任意一点的z坐标值及x坐标值满足如下关系：

其中，S、y₀、A、x_c、w₁、w₂、w₃及θ均为常数，其范围分别为-13.549＜y₀＜-9.549，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，45°＜θ＜175°，0.1＜S＜3，该第二表面为平面。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该微结构为从第一表面向外凸出延伸的凸起，该微结构在第一表面的轮廓即为该凸起的底面。

3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该微结构为从第一表面向光学板内延伸的凹槽。

4.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。

5.一种光学板，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：该第一表面上形成有多个微结构，该多个微结构在第一表面上的轮廓轮廓线的轮廓线围成一个橄榄形，以该橄榄形的长轴与短轴分别为X轴及Y轴建立X-Y-Z三维直角坐标系，该微结构沿Z轴方向延伸，则该轮廓线上任一点的y坐标值及x座标值满足如下关系：

$y=S\×(y_0+A\×\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c+\frac{w_1}{2})}{w_2}\right)}\×(1-\frac{1}{1+\exp \left(\frac{-(x-x_c-\frac{w_1}{2})}{w_3}\right)})),$

该微结构在X-Z面上的投影为一条脊线与X轴围成的封闭图形，其中该脊线上任意一点的z坐标值及x坐标值满足如下关系：

其中，S、y₀、A、x_c、w₁、w₂、w₃及θ均为常数，其范围分别为-13.549＜y₀＜-9.549，-1.0＜x_c＜1.0，62.754＜A＜72.754，45.72＜w₁＜280.2，8.01＜w₂＜53.03，8.01＜w₃＜53.03，45°＜θ＜175°，0.1＜S＜3，该第二表面为平面。

6.如权利要求5所述的光学板，其特征在于：该微结构为从第一表面向外凸出延伸的凸起，该微结构在第一表面的轮廓即为该凸起的底面。

7.如权利要求5所述的光学板，其特征在于：该微结构为从第一表面向光学板内延伸的凹槽。

8.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：该微结构被任意平行Y-Z平面的平面所截的截面为等腰三角形。

9.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：至少部分微结构顶部被平面化。

10.如权利要求6所述的光学板，其特征在于：至少部分微结构顶部被圆角化。

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