CN101126822B - 光学板及采用该光学板的背光模组 - Google Patents

光学板及采用该光学板的背光模组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学板及采用该光学板的背光模组，该光学板包括一透明基板，该透明基板包括一入光面以及一与该入光面相对的出光面，该入光面形成有多个长条状凹槽及填充于该多个长条状凹槽的扩散层，该扩散层包括透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材中的第一散射粒子与第二散射粒子，所述第一散射粒子的折射率范围为1.4至1.7，所述第二散射粒子的折射率大于2。该光学板用于背光模组时，其上的长条状凹槽相对光源设置，扩散层填充于其中，可使光学板上邻近光源区域的光线充分发散，从而避免光学板上出现亮度过大的区域。

Description

光学板及采用该光学板的背光模组
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示装置的光学板及采用该光学板的直下式背光模组。
背景技术
由于液晶显示装置面板的液晶面板本身不具发光特性，因而，为达到良好的显示效果，需给液晶显示装置面板提供一面光源装置，如背光模组，其功能在于向液晶显示装置面板供应亮度充分并且分布均匀的面光源。
依背光源的位置不同，背光模组一般可分为侧光式和直下式两种。侧光式背光模组的光源设置于背光组件的侧面，其具有轻、薄及耗电低等优点，广泛应用于中小尺寸的液晶显示装置，如PDA、手机等。直下式背光模组的光源设置于液晶显示面板的正下方，其具有较高的亮度，多用于监视器及液晶电视等大型显示设备。
请参阅图1，一种现有的直下式背光模组10，其包括多个CCFL灯源11，一反射板12，一扩散板13，一扩散片14及一棱镜片15。该多个CCFL灯源11置于反射板12上，该扩散板13、扩散片14、棱镜片15依次叠合于反射板12的上方。扩散板13一般由聚碳酸脂制成的透明基板131及散布于该透明基板131中具有散射作用的甲基丙烯酸甲酯颗粒132构成，其用于将从CCFL灯源11出射的光线发散，并具有支撑其它光学膜片的功能。扩散片14一般通过在高透光性的膜片141上涂布一层油墨142制成，其可将光线进一步散射，从而提高该直下式背光模组的出光均匀性。棱镜片15通过于其表面设置微三棱镜结构151，使原本散乱的光线集中至正前方约70度的范围内出射，可提升直下式背光模组10特定视角范围内的亮度。
然而，当该直下式背光模组10的扩散板13与CCFL灯源11的距离较近时，扩散板13上邻近CCFL灯源11区域的光强要大于远离CCFL灯源11区域的光强，此时，远离CCFL灯源11区域的光线仍可充分散射，但扩散板13上邻近CCFL灯源11区域的光线不能充分散射，将导致扩散板13上邻近CCFL灯源11的区域亮度过高，从而造成背光模组10的光学均匀性不佳。为了提高光学均匀性，该扩散板13可通过增加其厚度，或增加该扩散板13与CCFL灯源之间的距离，但这样将使整个直下式背光模组10的厚度增大。
另外，尽管该扩散板13，扩散片14及棱镜片15之间相互紧密接触，但其相互之间的界面仍有较细微的空气阻隔层，光线在该扩散板13，扩散片14及棱镜片15之间进行传播时光线于各个界面容易发生界面反射，从而容易造成光能量消耗与损失，使光能量的利用率降低。
发明内容
鉴于以上内容，提供一种具有较佳光学均匀性以及较佳光能量利用率，并可满足组装薄型化背光模组要求的光学板及采用该光学板的背光模组实为必要。
一种光学板，其包括一透明基板，该透明基板包括一入光面以及一与该入光面相对的出光面，该入光面形成有多个长条状凹槽及填充于该多个长条状凹槽的扩散层，该扩散层包括透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材中的第一散射粒子与第二散射粒子，所述第一散射粒子的折射率范围为1.4至1.7，所述第二散射粒子的折射率大于2。
一种直下式背光模组，其包括一反射板；多个设置于反射板上的光源；一设置于反射板上方的光学板，该光学板包括一透明基板，该透明基板包括一与反射板相对的入光面以及一与该入光面相对的出光面，该入光面形成有与该多个光源相对应的多个长条状凹槽及填充于该多个长条状凹槽的扩散层，该扩散层包括透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材中的第一散射粒子与第二散射粒子，所述第一散射粒子的折射率范围为1.4至1.7，所述第二散射粒子的折射率大于2。
与现有技术相比，所述光学板的长条状凹槽相对光源设置，扩散层填充于其中，当光学板与光源相距较近时，该扩散层也可将光学板上邻近光源的光强较大区域的光线充分发散，且还可通过扩散层厚度的变化，对光强有差异的区域实行不同程度的散射，从而避免光学板上出现亮度过高的区域，同时实现使用该光学板的直下式背光模组的薄型化，另外，由于该光学板内设置有扩散层，且具有足够的结构强度，因此其可取代现有直下式背光模组中的扩散板及扩散片，起到散射光线，提高直下式背光模组出光均匀性的作用。由于其将现有技术的多个光学板整合在一起，减少了光线需穿透的光学界面，从而减少了光线在通过该光学板时界面反射的能量损失，从而提高该背光模组的光能利用率。
附图说明
图1是现有直下式背光模组的剖面示意图。
图2是本发明光学板具体实施方式的立体示意图。
图3是图2所示光学板沿III-III线的剖面示意图。
图4是图3所述局部IV的放大示意图。
图5是图2所示光学板去除扩散层后的透明基板的立体示意图。
图6是图2所示光学板的扩散层中第一散射粒子对光线进行散射的光路示意图。
图7是图2所示光学板的扩散层中第二散射粒子对光线进行反射与衍射的光路示意图。
图8是本发明直下式背光模组具体实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的光学板及采用该光学板的直下式背光模组作进一步的详细说明。
请参阅图2至图5，本发明具体实施例提供一种光学板20，其包括一透明基板21，该透明基板21包括一入光面211以及一与该入光面211相对的出光面212，该入光面211形成有多个条状凹槽213，以及填充该多个条状凹槽的扩散层22。
透明基板21为一方形平板，其由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物中的一种或一种以上的混合物制成。该透明基板21需有较强的结构强度，具体可通过增加该透明基板21的厚度H来实现，例如，其厚度H可为1.5～3毫米。
该多个条状凹槽213分别沿平行于该透明基板21的一侧边延伸，且呈周期间隔分布，每个长条状凹槽213沿垂直于其延伸方向的断面为一轴对称图形，例如，该轴对称图形可为等腰三角形、等腰梯形或弧形，本实施例中的条状凹槽213沿垂直于其延伸方向的断面为等腰梯形。为使该透明基板21的结构强度不被过多削弱，该条状凹槽213的中心深度h与透明基板21的厚度H之比小于0.3。
该扩射层22用于使进入该光学板20的光线扩散均匀。该扩射层22由透明树脂224及散布于该透明树脂224中的第一散射粒子221、第二散射粒子222构成。该透明树脂224可为丙烯酸树脂、丙烯酸氨基树脂及环氧树脂中的一种或一种以上的混合物。
第一散射粒子221的折射率n1一般设定在1.4至1.7之间，例如该第一散射粒子221可为二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、玻璃微珠颗粒及石英粉颗粒中的一种或一种以上的混合物，其直径范围在1微米至50微米之间。请参阅图6，该第一散射粒子221可使入射光线发生多重散射与折射，从而使出射光线均匀化。
第二散射粒子222为不透明颗粒，其折射率n2较第一散射粒子221要大(n2＞2，其优选范围为2至2.8)，例如第二散射粒子222可为由二氧化钛颗粒、硫酸钡颗粒、硫酸锌颗粒、氧化锌颗粒及碳酸钙颗粒中的一种或一种以上的混合物，其直径范围在0.01微米至1微米之间。请参阅图7，经过该第二散射粒子222的光线一部分发生衍射，从而绕过该第二散射粒子222，射向透明基板21，另一部分光线被反射回原入射平面。
在该扩射层22中，该透明树脂224的重量百分含量可为5％～90％；该第一散射粒子221与第二散射粒子222的重量百分含量之和可为10％～95％。另外，该第一散射粒子221与第二散射粒子222重量百分含量之比可为5～100。通过该第二散射粒子222重量的的设置，可设定该光学板20的穿透率。
在该扩散层22中，第一散射粒子221可使光线发生多重散射与折射，该第二散射粒子222处于第一散射粒子221之间，具有促进该第一散射粒子221分散均匀的作用。又，该第二散射粒子222对光线具有反射与衍射作用，使得未能被第一散射粒子221扩散的光线，还可进一步被该第二散射粒子222反射或衍射至不同处，继而再被第一散射粒子221扩散；或光线被反射出扩散层22回至光源方向，再被背光模组中的反射板反射，又一次进入该扩散层22，而通过同样的方式继续被扩散。因此，该具有第一散射粒子221与第二散射粒子222的扩散层22，可易于使入射光均匀扩散。而现有技术中的扩散板由于只具有第一散射粒子，对光线的散射效果远不及本实施例中光学板的散射层，故该厚度较小的散射层22可取代现有技术中组合厚度较大的扩散板及扩散片，对入射光进行均匀扩散。
该扩射层22还包括第三散射粒子223。该第三散射粒子223可为荧光粉颗粒，其可吸收光线中的紫外线并转化为可见光。该第三散射粒子223的总重量与第一散射粒子221的总重量之比小于0.01。
请再参阅图2，该透明基板21的出光面212还形成有多个呈阵列状排布的球面微棱镜23，该球面微棱镜23由射出成型或压缩成型或滚压成型或射出压缩同步成型制成，该球面微棱镜23可间隔一定距离，也可紧密相连。由于球面微棱镜23的设置，从出光面212出射的光线将向出光面212的正前方汇聚，从而使该光学板20进一步整合有棱镜片的功能。可以理解的是，该出光面也可以是形成其它具有聚光作用的微棱镜，例如连续分布的V型微棱柱，同样可使该光学板整合有棱镜片的功能。
本实施例中的光学板20由于在透明基板21的入光面211设置长条状凹槽213，并于该长条状凹槽213中填充有掺杂第一散射粒子221、第二散射粒子222及第三散射粒子223的扩散层22，使得进入该光学板20的光线得以均匀扩散，因此可避免光源于较近的位置照射时，在该光学板20上出现亮度过高的区域，此外，通过在透明基板21的出光面212设置微棱镜23，可使该光学板20进一步具备棱镜片的聚光功能。由于该光学板20将现有技术中的扩散板、扩散片及棱镜片的功能一体化，可实现使用该光学板20的背光模组薄型化，且光线在该光学板20中传输将不会出现界面反射等能量损失，从而可提高光线的利用率。
请参阅图8，本发明还提供一种采用上述光学板20的直下式背光模组30，其包括一反射板31；多个设置于反射板31上的光源32；一设置于反射板31上方的光学板20。
该光学板20的入光面211与反射板31相对，该入光面211上的长条状凹槽213与反射板31上的光源32相对。本实施例中的光源32为CCFL灯源，且每两光源32的距离D要大于长条状凹槽213的宽度d。由于扩散层22填充于该长条状凹槽213中，每个扩散层22也为中间厚、四周薄的结构，这样可缩小正对扩散层22的入射光线与斜射入扩散层22中的光线的光程差，从而使正对长条状凹槽213的入射光线也经过较多的反射与折射，提升从扩散层22出射光线的均匀性。
光线经扩散层22散射后，光线得以均匀化，再经光学板20的球面微棱镜23，可使原本散乱的光线进行会聚后射出，因此，该光学板20可提升直下式背光模组30的出光均匀性及正面亮度。

Claims (12)

1.一种光学板，其包括一透明基板，该透明基板包括一入光面以及一与该入光面相对的出光面，其特征在于：该光学板还包括多个形成于该入光面的长条状凹槽及填充于该多个长条状凹槽的扩散层，该扩散层包括透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材中的第一散射粒子与第二散射粒子，所述第一散射粒子的折射率范围为1.4至1.7，所述第二散射粒子的折射率大于2。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述多个长条状凹槽分别沿平行于该透明基板的一侧边延伸，且呈周期间隔分布。
3.如权利要求2所述的光学板，其特征在于：所述每个长条状凹槽沿垂直于其延伸方向的断面为等腰三角形或等腰梯形或弧形。
4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述透明树脂为丙烯酸树脂、丙烯酸氨基树脂、环氧树脂中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述第一散射粒子为聚苯乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒、苯乙烯-丙烯腈共聚物颗粒、聚丙烯颗粒、二氧化硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、玻璃微珠颗粒、石英粉颗粒中的一种或一种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述第二散射粒子为二氧化钛颗粒、氧化锑颗粒、硫酸钡颗粒、硫酸锌颗粒、氧化锌颗粒、碳酸钙颗粒中的一种或一种以上的混合物。
7.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述第一散射粒子的粒径大于所述第二散射粒子的粒径，该第一散射粒子的粒径为1至50微米，该第二散射粒子的粒径为0.01至1微米。
8.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述透明树脂中还掺杂有第三散射粒子，该第三散射粒子为荧光粉颗粒。
9.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该光学板还包括多个形成于该出光面的微棱镜。
10.如权利要求9所述的光学板，其特征在于：该微棱镜为球面微棱镜或V型微棱柱。
11.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：所述透明基板的制成材料为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物中的一种或一种以上的混合物。
12.一种直下式背光模组，其包括一反射板及一设置于反射板上方的光学板，多个排布于该反射板及光学板之间的光源，该光学板包括一透明基板，该透明基板包括一与反射板相对的入光面以及一与该入光面相对的出光面，其特征在于：该光学板还包括多个形成于该入光面与该多个光源相对的长条状凹槽及填充于该多个长条状凹槽的扩散层，该扩散层包括透明树脂基材，以及掺杂于该透明树脂基材中的第一散射粒子与第二散射粒子，所述第一散射粒子的折射率范围为1.4至1.7，所述第二散射粒子的折射率大于2。
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