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，因此其需要借助直下式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包括框架10、一个反射板12、多个LED发光二极管点光源14、一个扩散板16及多个光学片18。该多个LED发光二极管点光源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设置于LED发光二极管点光源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15、17。
使用时，由多个LED发光二极管点光源14产生的光线经过第一扩散空间15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17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。然而，从LED发光二极管点光源14发出的光线虽经过多次扩散，但仍很难避免发光二极管点光源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15，17的高度，或者增加LED发光二极管点光源14的排布密度。然而，如果增加框架10的深度将减少出射光的亮度，如果增加LED发光二极管点光源14的排布密度，则会增加消耗功率，提高成本。而增加框架10的深度将使直下式背光模组100的厚度较大，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较低且厚度较薄的直下式背光模组。
一种直下式背光模组，其包括一个框架、多个发光二极管、一个扩散板和一个第一光学板。多个发光二极管设置于框架底板上。第一光学板设置于该发光二极管上方，扩散板设置于第一光学板上方。第一光学板包括入光面及与该入光面相对的出光面。第一光学板的入光面靠近发光二极管。第一光学板还包括形成于入光面的沿至少两个不同方向延伸的多个V形脊结构，该沿不同方向延伸的V形脊结构相互交错。
上述直下式背光模组，在发光二极管与扩散板之间设置一个第一光学板，且第一光学板入光面形成有沿至少两个不同方向延伸并相互交错的多个V形脊结构。发光二极管出射的光线其中一部分在第一光学板的入光面发生全反射，该被全反射的光线被框架内壁反射并进行扩散。入射光线进入第一光学板之后，在入光面和出光面进行两次折射，使得从发光二极管发出的光线经第一光学板之后向两侧扩散，出射光线的照射区域向四周拓展形成具有较大面积的面光源。从而，即使采用较少数量的发光二极管或较浅深度的框架仍可形成均匀面光源，满足较低成本和薄型化设计的要求。
【附图说明】
图1是一种直下式背光模组的剖面示意图。
图2是本发明实施例一的直下式背光模组的剖面示意图。
图3是图2所示直下式背光模组的第一光学板的立体图。
图4是图2所示直下式背光模组的第二光学板的立体图。
图5是图4所示第二光学板V-V方向的剖视图。
图6是图4所示第二光学板VII-VII方向的剖视图。
图7是本发明实施例二的直下式背光模组的第一光学板的立体图。
【具体实施方式】
下面将结合附图及具体实施例对本发明的直下式背光模组作进一步的详细说明。
图2所示为本发明实施例一的直下式背光模组200，其包括具有一开口端的框架21、设置于框架21底板上的多个发光二极管22、一个扩散板24、一个第一光学板23以及一个第二光学板25。扩散板24和第二光学板25依次设置于框架21的开口端。第一光学板23设置于发光二极管22上方并与发光二极管22相靠近。第一光学板23与扩散板24之间间隔一定距离，形成一个扩散空间26。
框架21可由表面具有高反射率的金属或塑料制成，也可以在其内壁涂布具有高反射率的涂层，以使光线在框架21内能够完全反射。框架21还具有支撑结构用于承载和支撑发光二极管22、扩散板24、第一光学板23以及第二光学板25。
请参见图3，第一光学板23由透明材料制成，其包括入光面231及与入光面231相对的出光面232，其中，出光面232为平面。第一光学板23在入光面231形成多个沿第一方向X1延伸的V形脊结构234a、多个沿第二方向X2延伸的V形脊结构234b、多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构234c及多个沿第四方向X4延伸的V形脊结构234d。上述V形脊结构相互交错。其中，沿第二方向X2延伸的V形脊结构234b与沿第四方向X4延伸的V形脊结构234d皆通过沿第一方向X1延伸的V形脊结构234a与沿第三方向X3延伸的V形脊结构234c之间的交点。四个方向X1、X2、X3及X4中相邻两个方向之间的夹角为45度，V形脊结构的顶角可为80度至100度，同方向上相邻V形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形脊结构之间地中心距离分别D1、D2、D3与D4，D1=D3=2D2=2D4.]]>上述沿四个方向X1、X2、X3及X4延伸的多个V形脊结构相互交错形成多个相互连接的具有共同连接点的三棱锥凹槽234。具有共同连接点的三棱锥凹槽234的相互连接的侧壁形成四角星形236，且多个四角星形236呈矩形阵列排布。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第一光学板23的增光率及出光视角。
第一光学板23的总体厚度T可为0.4毫米至4毫米。第一光学板23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234相应的凸起结构，以便使第一光学板23可在单次注塑过程中成型。
请再次参见图2，扩散板24为一平板，其由分散有散射粒子242的透明材料组成，散射粒子242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。可以理解，通过调整散射粒子242与构成扩散板24透明本体的材料之间的比例可以调节扩散板24的透光率，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至图6，第二光学板25由透明材料制成，其包括一入光面251和与入光面251相对的出光面252。第二光学板25的出光面252形成有多个交替排布且相互平行的长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258。第二光学板25的入光面251形成有多个相互平行的长条状弧形凹槽259。该多个长条状V型凸起256或长条状弧形凸起258的延伸方向与多个长条状弧形凹槽259的延伸方向相交。本实施例中，该多个长条状V型凸起256或长条状弧形凸起258的延伸方向与多个长条状弧形凹槽259的延伸方向相互垂直。该长条状弧形凸起258的垂直截面为半圆弧形，该长条状弧形凹槽259的垂直截面为半圆弧形。可以理解，长条状弧形凸起258与长条状弧形凹槽259的垂直截面还可为椭圆弧形。通过入光面251射入第二光学板25的光线可发生特定的折射、反射与衍射等光学作用。其中，长条状弧形凹槽259用于收敛下方扩散板24出射光的辐射角度，长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258将光线在出光面252进行二次集光。
将长条状V型凸起256的宽度记为D，顶角记为θ，高度记为H1；则D、θ、H1满足如下关系式：0.025毫米≤D≤1毫米，80度≤θ≤100度，0.01毫米≤H1≤3毫米。将长条状弧形凸起258的宽度记为L，半径记为R，高度记为H2，则L、R、H2满足如下关系式：0.025毫米≤L≤1.5毫米，L/4≤R≤2L，0.01毫米≤H2≤R。通过调节D、θ、H1、L、R、及H2的数值，可调整长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258的形状，从而调节第二光学板25的增光率及出光视角。
将相邻两个长条状弧形凹槽259的间距记为p，半径记为r，高度记为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，0.01毫米≤h≤r。通过调节p、r及h的数值，可调整长条状弧形凹槽259的表面曲率及间距，从而调节长条状弧形凹槽259对入射光的扩散效果。
第二光学板25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长条状V型凸起256和长条状弧形凸起258相应的凹陷结构，以及与长条状弧形凹槽259相应的凸出结构，以便使第二光学板25在单次注塑过程中成型。
第二光学板25采用注塑成型的方式一体成型，其上的长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258和光学板25的其他部分一起形成，因此可使得长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258具有较高的结构强度，同时还能提升长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258与第二光学板25其他部分的结合力，从而可避免或减少长条状V型凸起256及长条状弧形凸起258在使用中被损坏的危险。第二光学板25具有将点发光二极管直接转换为均匀分布的面光源的优点。第二光学板25的出光面252的长条状V型凸起256可以省略，而仅设置多个相互平行的长条状弧形凸起258，长条状弧形凸起258的延伸方向与出光面252的多个长条状弧形凹槽259的延伸方向相互垂直。
为进一步提升面光源的均匀性，在第二光学板25上方还可以设置两个或者多个光学片30，并以位于最上方的光学片30的出光面作为背光模组20的出光面。光学片30可以为光扩散片、增光片或者反射式偏光片。
在直下式背光模组200中，第一光学板23的入光面231与该多个发光二极管22顶部相靠近，两者之间的距离小于或等于3毫米。扩散板24与第一光学板23在垂直方向具有一预设高度，其高度的范围大于或等于10毫米。在本实施例中，扩散板24入光面与第一光学板23的出光面232之间的垂直距离为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21的深度与发光二极管22的数量成反平方比。当发光二极管22的数量较多时，框架21的深度较小，第一光学板23与扩散板24间隔的距离可设置得小一些。当发光二极管22的数量较少时，框架21的深度较大，第一光学板23与扩散板24间隔的距离相应地设置得大一些。
使用时，发光二极管22发出的光线直接或经框架21内壁的反射后进入第一光学板23中。其中，大致朝向发光二极管22正上方出射的光线在入光面232处发生全反射，之后再经框架21内壁的反射、扩散进入第一光学板23。由于第一光学板23材质的折射率不同于空气的折射率，入射至第一光学板23的光线在入光面231和出光面232处发生折射，使发光二极管22的照射区域向四周拓展形成具有较大面积的面光源。此外，光线在第一光学板23出光面232处发生的折射还会将光线向扩散板24方向导正以提升光线的正面亮度，发光二极管22上方出现的亮点也得到改善。经扩散空间26扩散之后的光线进入扩散板24进行进一步扩散，之后再由第二光学板25进行匀光和聚集，最后通过光学片30，在位于最上层的光学片30出光面形成均匀的面光源。
可以理解，第二光学板25也可以省略，仅通过第一光学板23和扩散板24的光学作用使多个发光二极管22发出的光线形成均匀的面光源。
图7为本发明实施例二的第一光学板43，其与实施例一的第一光学板23相似，由透明材料制成，其包括入光面431及与该入光面431相对的出光面432，不同之处在于：该第一光学板43的入光面431形成有由多个沿第一方向X1延伸的V形脊结构434a、多个沿第二方向X2延伸的V形脊结构434b以及多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构434c。上述多个V形脊结构相互交错。其中，沿第三方向X3延伸的V形脊结构434c通过沿第一方向X1延伸的V形脊结构434a与沿第二方向X2延伸的V形脊结构434b之间的交点。第一方向X1与第二方向X2之间的夹角为90度，第三方向X3与第一、第二方向X1、X2的夹角分别为45度和135度。三个方向X1、X2、X3的V形脊结构相互交错形成相互连接的三棱锥形凹槽435与四棱锥形凹槽436，其中每一个四棱锥凹槽436由相邻的四个三棱锥凹槽435所包围。第一光学板43可使出射的光线发生特定的扩散，光线自第一光学板43射出后与出光面432的夹角较小。这样，光线在框架21内经过较长的光程，有利于增强空间扩散效果。
可以理解，在本发明中，第一光学板的入光面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，该沿不同方向延伸的多个长条状V型脊结构垂直相交。
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。