CN117250792A - 一种扩散板、背光光源和显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扩散板、背光光源和显示器，所述扩散板包括用于光线入射的光面，所述光面具有至少一个的异形处，所述异形处为所述扩散板的光面上的凸起，所述凸起用于使照射到异形处的光线扩散。可以看出，本发明通过在扩散板光面设置凸起的异形处，使得发光器件照射在扩散板异形处的光线更好的发散开来，实现低成本的方式改善现有扩散板的均匀性，得到成本较低、均匀性较高的扩散板，以使得应用了该扩散器的背光器件的背光效果过度更加均匀，得到具有更好效果的背光光源。

Description

一种扩散板、背光光源和显示器

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，尤其涉及的是一种扩散板、背光光源和显示器。

背景技术

现有技术中，对于TV显示器的设计方法种类繁多，以背光方案进行区分，大致分为直下式背光方案和侧入式背光方案，直下式背光方案即将背光源放置在屏幕的背后，直接照射屏幕，侧入式背光方案即背光放置在屏幕的侧面，背光光源照射导光板后，点亮整个屏幕的背面，从而让整个屏幕都亮起来。

对于直下式背光方案，又能细分为普通直下式，多分区与mini背光等方案，其中，普通直下式对比于其余更多背光源的方案，具有较高的成本优势。出于成本控制的考虑，现有技术诞生了一种极简的背光方案，即单灯条背光方案。该方案在市场上尚未得到广泛的应用，主要原因就是这种低成本光学方案的光学视效在实际使用中比较难以调整，显示器的尺寸越大，主观视效越难以调整。

为此，现有技术提出了采用更优异的发泡扩散板方案来对单灯条背光方案进行设计，但是该种发泡扩散板比传统的扩散板在成本上没有优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种扩散板、背光光源和显示器，旨在解决现有技术不存在成本较低、均匀性较好的扩散板的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供一种扩散板，所述扩散板包括用于光线入射的光面，所述光面具有至少一个的异形处，所述异形处为所述扩散板的光面上的凸起，所述凸起用于使照射到异形处的光线扩散。

可选地，所述异形处为长条状的凸起。

可选地，所述异形处的横截面为圆弧形。

可选地，若所述光面包括多个所述异形处时，所述异形处沿所述扩散板均匀分布。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种背光光源，包括发光器件和如上所述的扩散板，所述发光器件和所述异形处一一对应，所述发光器件与对应的异形处正向设置。

可选地，所述发光器件为灯条，所述异形处为长条状的凸起，所述异形处的宽度根据灯条的光照分层在光面上的位置与灯条中轴线在光面上的投影的直线距离确定。

可选地，所述异形处的宽度具体是灯条的光照产生的亮带宽度。

可选地，所述异形处的厚度根据发光器件在异形处宽度边缘的光照强度、发光器件在异形处中轴线的光照强度和使背光光源无肉眼可见的分界线的期望过渡比例值确定。

可选地，所述异形处的厚度Δd根据下式决定：

式中，Q为发光器件在异形处中轴线的光照强度，Q_θ为发光器件在异形处宽度边缘的光照强度，P为期望过渡比例值。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种显示器，所述显示器包括如上所述的背光光源。

本发明采用上述技术方案具有以下效果：

本发明的扩散板通过在扩散板光面设置凸起的异形处，使得发光器件照射在扩散板异形处的光线更好的发散开来，实现低成本的方式改善现有扩散板的均匀性，得到成本较低、均匀性较高的扩散板，以使得应用了该扩散器的背光器件的背光效果过度更加均匀，得到具有更好效果的背光光源。

附图说明

图1是本发明较佳实施例中反射式透镜和反射板的简化原理图；

图2是本发明较佳实施例中灯条的光照曲线图；

图3是本发明较佳实施例中背光光源的侧视结构图；

图4是本发明较佳实施例中背光光源的正视结构图。

附图标号：

1、扩散板；11、异形处；2、反射式透镜；3、反射板；4、灯条。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明的实施例一公开一种扩散板1，其应用在背光光源之中，其光面具有凸起的异形处11，以让异形处11区域的光更好的发散开，通过异形处11改善扩散板1的均匀性，实现成本较低，且均匀性较好的扩散板1，以匹配单灯条4的背光方案设计。

其中，背光光源是位于液晶显示器背后的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块视觉效果。

扩散板1是通过化学或物理的手段，利用光线在行径途中遇到两个折射率相异的介质时，发生折射、反射与散射的物理现象，通过在聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸(PMMA)、丙烯酸(MMA)等基材基础中添加无机或有机光扩散剂、或者通过基材表面的微特征结构的阵列排列人为调整光线、使光线发生不同方向的折射、反射、与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散射以此产生光学扩散的效果。

具体而言，由于光在行进过程中，当通过的介质发生变化时，与介质交界面大于一定的夹角的光线会发生反射，与介质交界面低于一定的夹角的光线会发生折射，光扩散板通过混入材质之中的光扩散机剂，使光线在内部发生多次反射与折射，实现光的散射效果，从而使得通过扩散板1的光线产生散射效果，使出射的光线柔和均匀，且能照射更大的面积。

光扩散剂是利用高分子聚合技术，通过交联、接枝官能团等手段开发的微球类产品，其添加到聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸、丙烯酸等基材中,通过上述原理增加光的散射和透射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个背光光源发出更加柔和，美观的舒适效果。

光扩散剂又分为无机光扩散剂和有机光扩散剂，其中无机光扩散机的材质主要有纳米硫酸钡、碳酸钙和二氧化硅等，但无机扩散剂本质上是透光性较低的实心微球，大部分光线无法通过无机光扩散剂，只有少量光线能通过，会影响扩散板1的透光性，本实施例中，由于对于背光光源的亮度具有较高的需求，实际选用的具有更好透光性能的有机光扩散剂，有机光扩散剂主要包含多种有机树脂，其具有较高的透光性能，通过基材与有机光扩散剂之间的材质差异，使光线在光扩散板内发生多次折射，光线多次折射后，通过基材的光线变得光亮柔和，且由于有机光扩散剂的透光性能较好，因此对扩散板1的透光率影响也较小，能得到较为明亮的背光光源以供显示器屏幕所用。

除此之外，扩散板1还可以通过特殊的设计和加工来控制光线的传播方向和角度。例如，可以使用不同形状和密度的纹理来实现光线的散射和扩散，即通过改变扩散板1表面的纹理，使光线在进入或出射时扩散板1时发生折射，从而使光线能够更广泛地出射，以提高背光的均匀性和效果。或是通过在扩散板表面产生斜面，使具有一定出射角度的光线才能顺利出射，以控制出射光线的角度在设定的范围。

扩散板1分为光面和麻面，光面为光线的入射面，麻面为光线的出射面，所述异形处11位于用于光线入射的光面上。

具体而言，在实际研究过程中，低成本光学方案主要存在着灯条4上方较亮，存在亮带区域，在此基础上，亮带区域的边缘存在着肉眼可见的明暗交界处的问题。

例如对于单灯条4方案，背光的灯条4正上方或周边(透镜周围)总会存在一条灯上亮带，并且在调整灯上透镜的型号来改善光的角度时，也较难会有较大的改善。

基于低成本的背光方案设计，出于控制背光的成本，通常从减少灯条的数量进行考虑，因此低成本的背光方案中灯的数量上一般较少，极致情况下只需要一条灯条4，而灯条4的数量越少，对于光的扩散的面积和扩散的均匀性要求也就更高，因此，本实施例中为了使光能更好的散开，通过采用反射式透镜方案改善灯条4散发的光照，具体如图1所示，反射式透镜方案包括灯条4上方的反射式透镜2和灯条4下方的反射板3，灯条4散发的光，部分经反射式透镜2反射后散开射向扩散板1，部分经反射式透镜2反射后射向反射板3，反射板3将经反射式透镜2反射的光进行二次反射射向扩散板1，灯条4的光经反射式透镜2和反射板3后，散布的更加均匀，具有更好的光照效果。

此外，反射板3还起到回收扩散板1反射回来的光线的作用，即对于部分在扩散板1中发生反射的光线，将在反射板3上在此发生反射重新射向扩散板1，从而反射板3降低光线在扩散板1中的损失，增强背光光源整体的亮度，取得更好的背光照明效果。

本实施例中，经反射式透镜2和反射板3改善后的灯条4光照曲线如图2所示，通过对图2的光照曲线观察可以发现，其在距离为x_t处，会有视觉上的光照分层，即距离为x_t处将产生背光的亮带与暗带的明显分界线，x_t的具体数值由灯条的具体光照情况决定，其中，距离为扩散板1上的观察点与灯条4中轴线在灯条4法线垂直面上的投影的直线距离。

因此，请参照图3所示，本实施例的扩散板1朝向灯条4的一面正对着灯条4处具有长条状凸起的异形处11，其宽度Δl＝2x_t，即异形处11的宽度与灯条产生的亮带的宽度一致，以使灯条亮带区域的光线扩散更加均匀，使背光效果的过度更加自然，消除现有的扩散板应用在单灯条背光光源时，会产生明显的明暗交界处的问题，在不止一个灯条的应用场景中，也能通过单个灯条的明暗交界处，使多个灯条产生的背光融合的更加自然，起到更好的背光效果。

本实施例中，异形处11凸起的截面为圆弧形，圆弧形即弧线与直线构成的封闭图形，包括劣弧、优弧和半圆，本实施例中，异形处11的横截面具体是劣弧。

假定灯条4正上方的光，即扩散板1正对着灯条4中轴线处的光强度为Q，该处的光先经过空气层进行传播入射至扩散板，再经过扩散板1的混光层,最后从扩散板1出射，对于不具有异形处11的边缘非加厚区与具有异形处11的异形区的交界处，即扩散板1的正常平整区域与异形区的交界处，假定灯条4发射至此的光线与灯条4的中轴线夹角为θ，灯条4在该位置的光强度为Q_θ，该处的光先经过空气层传播入射至扩散板，再经过扩散板1混光后从扩散板1出射，由于在视觉上需要光的过渡尽可能的均匀，因此本实施例中根据下式计算异形处11中心厚度Δd：

式中，P表示期望过渡比例值，根据实际需要，取0-1之间的值。

根据三点确定一个圆的原理，即可根据异形处11中心厚度Δd和异形处11宽度Δl计算圆弧的曲率半径，具体而言，根据下式计算圆弧的曲率半径r：

本实施例以55寸单灯条4机型为例，在普通扩散的情况下，采用厚度T为1.0mm的扩散板，此时普通扩散的情况下Q_θ/Q＝0.5，该数值也可理解为普通扩散情况下的均匀性，因此若要提到均匀性60％(即P＝0.6)，因此需要Δd大约为0.2。由于灯条产生的亮带宽度不便，只能通过改变异形处的中心厚度进行调整，根据计算，需要采用异形区中心厚度1.2mm，边缘非加厚区厚度1.0mm的扩散板1，经实际测试，采用该扩散板1，相比全局均为厚度1.0mm的扩散板1，均匀性得到了良好的提升，得到了较好的照明效果，即改善后扩散板的均匀性由普通扩散板1下的0.5提升到了0.6，能够有效的将灯条亮带的光更好的扩散出去，有效的消除了灯条发光导致的明暗交界处。

值得说明的是，本实施例具体是采用了单灯条的背光方案，为了起到更好的背光效果，本实施例的异形处11位于扩散板1的中轴线上，灯条4正对着扩散板1的中轴线，即灯条也位于背光光源整体的中轴线上，以使得经扩散板1散发的光线在背光光源的两端均匀，不会出现一边较亮，另一边较暗的情况，在其他的低成本灯条4背光方案中，灯条4可以为多个，则异形处11也相应灯条4可以为多个，则异形处11和灯条4可沿扩散板1均匀分布以使得整个背光光源的亮度更为均匀，起到良好的背光效果。

实施例二

请参照图3-4，基于上述扩散板1，本发明还提供了一种背光光源，其包括扩散板1和灯条4，所述扩散板1朝向灯条4的一面，正对着灯条4处具有长条形的凸起的异形处11，异形处11的横截面为圆弧形。

其中异形处11的横截面宽度根据灯条4的光照分层在光面上的位置与灯条4中轴线在光面上的投影的直线距离确定，厚度根据发光器件在异形处11宽度边缘的光照强度、发光器件在异形处11中轴线的光照强度和期望过渡比例值确定。

为了增强背光光源的均匀性，还包括反射式透镜2和反射板3，所述反射式透镜2位于灯条4靠近扩散板1的方向，用于反射灯条4所发出的光线，反射板3位于灯条4远离扩散板1的方向，且反射板3与扩散板1平行，用于对反射式透镜2反射的光线进行二次反射，从而反射板3与反射式透镜2配合，使灯条4所发出的光散布的更均匀。

其中，反射式透镜2包括反射部与折射部，反射部和折射部的横截面均为由多个等腰梯形叠放构成的形状结构，反射部的梯形上底朝向灯条4，折射部的下底朝向灯条4，由于光线的照射至反射部时与反射部的斜面的入射夹角与光线在反射部产生反射后与反射部的斜面的反射夹角一致，因此对于同样角度的光线，可以通过在光线照射到的位置设置不同斜率的反射部斜面，以改变该位置的光线照射到反射部时，与反射部的斜面之间的入射夹角，从而改变光线反射后的方向，同理，光照射到折射部时与折射部斜面的夹角，与光穿过折射部出射时与折射部斜面的夹角，二者之间呈比例关系，比例系数与折射部的介质和出射后通过的介质有关，由于本实施例中，在反射式透镜与扩散板1之间不存在其他介质，光出射后直接通过空气层照射到扩散板1，因此本实施例中，比例系数仅与反射部的介质有关，在反射部介质不边的情况下，可以通过改变反射部斜面的斜率，改变光线通过折射部的斜面时，与折射部之间的夹角，以改变光通过后的方向，可以看出，本发明可以通过不同斜率的侧面使灯条4所发出的光经在不同的位置产生不同角度的反射与折射，以通过在设计时改变反射部和折射部的斜面斜率改变光通过反射式透镜后的方向，从而使灯条4所发出的光均匀的扩散开来，以增强背光光源的背光效果。

请参照图3所示，灯条4包括灯板和沿灯板长度方向均匀分布的多个灯珠，其中，本实施例中的灯珠具体是发光二极管(LED)，发光二极管作为灯珠是现有背光光源的主流技术，其相较冷阴极二极管(CCFl)、电致发光片(EL)等，具有高亮度、低功耗、小体积、高寿命和低发热等优点。在可选实施例中，可进一步采用有机发光二极管(OLED)和微发光二极管(Micro LED)做为灯珠，其中，有机发光二极管相较于普通的二极管，相对具有更高的价格，但可以实现更高的对比度和色彩饱和度，而微发光二极管作为新兴技术，尚未在市场上得到大规模的应用，其具有高亮度、高对比度和高刷新率等优点。

本实施例所述的背光光源主要应用于显示器中，由于液晶显示器为被动发光元件，显示屏本身并不发光，而是由背光光源进行照亮，其发出的光线照射到液晶面板上时，光线会先通过下偏振片向上透出，不同的液晶面板这个时候会按照自己的机理将光线转变偏振方向，接下来光线接触到彩色滤光片产生颜色，最后入射到上偏振片，在被液晶转变偏振方向后，有部分光线可以出射，有部分会被吸收，从而产生图像。

在其他可选实施例中，背光光源还可以应用在其他需要背光照明的场景，例如固定的广告位置夜间照明使用。

实施例三

本发明还提供了一种显示屏，所述显示屏包括如上所述的背光光源。

本实施例的所述显示屏可以应用在多种具有较大屏幕的电子产品中，例如个人计算机、电视机、广告机等产品中。

综上所述，本发明通过在扩散板1光面设置凸起的异形处11，使得发光器件照射在扩散板1异形处11的光线更好的发散开来，实现低成本的方式改善现有扩散板1的均匀性，得到成本较低、均匀性较高的扩散板1，以使得应用了该扩散器1的背光器件的背光效果过度更加均匀，得到具有更好效果的背光光源。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者终端中还存在另外的相同要素。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种扩散板，其特征在于，所述扩散板包括用于光线入射的光面，所述光面具有至少一个的异形处，所述异形处为所述扩散板的光面上的凸起，所述凸起用于使照射到异形处的光线扩散。

2.根据权利要求1所述的一种扩散板，其特征在于，所述异形处为长条状的凸起。

3.根据权利要求2所述的一种扩散板，其特征在于，所述异形处的横截面为圆弧形。

4.根据权利要求2所述的一种扩散板，其特征在于，若所述光面包括多个所述异形处时，所述异形处沿所述扩散板均匀分布。

5.一种背光光源，其特征在于，包括发光器件和如权利要求1-4任一项所述的扩散板，所述发光器件和所述异形处一一对应，所述发光器件与对应的异形处正向设置。

6.根据权利要求5所述的一种背光光源，其特征在于，所述发光器件为灯条，所述异形处为长条状的凸起，所述异形处的宽度根据灯条的光照分层在光面上的位置与灯条中轴线在光面上的投影的直线距离确定。

7.根据权利要求6所述的一种背光光源，其特征在于，所述异形处的宽度具体是灯条的光照产生的亮带宽度。

8.根据权利要求5所述的一种背光光源，其特征在于，所述异形处的厚度根据发光器件在异形处宽度边缘的光照强度、发光器件在异形处中轴线的光照强度和使背光光源无肉眼可见的分界线的期望过渡比例值确定。

9.根据权利要求8所述的一种背光光源，其特征在于，所述异形处的厚度Δd根据下式决定：

式中，Q为发光器件在异形处中轴线的光照强度，Q_θ为发光器件在异形处宽度边缘的光照强度，P为期望过渡比例值。

10.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括权利要求5-9任一项所述的背光光源。