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1，一种背光模组100，其包括框架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间隔设置于LED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19、20。扩散板16由含有散射粒子的树脂材料制成。该多个光学片18包括棱镜片、扩散片或折射偏振膜。
使用时，由多个LED点光源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。
然而从LED点光源14发出的光线虽经过多次扩散，但仍很难避免点光源14光源残影的产生，即形成中心亮度高而周围较暗的区域。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，并会导致背光模组100的厚度较大，难以满足薄型化设计的要求。假如相应增加点光源的话，会增加消耗功率。
【发明内容】
鉴于上述状况，有必要提供一种出射光线均匀性较佳且厚度较薄的背光模组。
一种直下式背光模组，其包括框架、设置于框架底部的多个发光二极管、依次间隔设置于该多个发光二极管上方的第一光学板及第二光学板。第一光学板和第二光学板均为一个透明本体。第一光学板包括形成于第一光学板入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽及形成于第一光学板出光面的多个相互平行的长条状弧形凸起。第二光学板包括形成于第二光学板入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽及形成于该第二光学板出光面的多个相互平行的长条状弧形凸起。
上述的直下式背光模组中的发光二极管发射出的光线经过空间扩散后进入第一光学板，由于第一光学板的入光面形成有多个弧形凹槽，出光面形成有多个弧形凸起，其可将点光源扩散成面光源并使光线向特定视角范围内聚集，提升背光模组的正面出光率和出光均匀性；接着从第一光学板出射的光线再经过空间扩散后进入第二光学板，由于第二光学板入光面形成有弧形凹槽，出光面形成有弧形凸起，使从第二光学板出射的光线发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，从而将光线进一步面光源化的同时将光线扩散均匀，避免了光源残影的产生。同时，光线自发光二极管射出到入射至第二光学板的过程中，经过了两次空间扩散作用且由于光学板的微结构增加扩散光程，从而达到较好扩散效果，进而可实现该直下式背光模组的薄型化设计。
【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3所示第一光学板沿IV-IV方向的剖面示意图。
图5是图3所示第一光学板沿V-V方向的剖面示意图。
图6是图3所示第二光学板的立体图。
图7是图6所示第二光学板的沿VII-VII方向的剖面示意图。
图8是本发明实施例二的第二光学板的立体图。
【具体实施方式】
下面将结合附图及实施例对本发明的直下式背光模组200作进一步详细说明。
请参见图2，所示为本发明实施例一的直下式背光模组200，其包括框架21、多个发光二极管23、第一光学板24、第二光学板25及多个光学片26。其中多个发光二极管23设置于框架21底部，第一光学板24和第二光学板25依次间隔设置于发光二极管23上方，从而将框架21分割成第一和第二扩散空间27、28，多个光学片26设置于第二光学板25上方。
框架21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。
请参阅图3至图5，第一光学板24由一个透明本体构成，其包括入光面241及形成于入光面241的多个相互平行的长条状弧形凹槽242，与入光面241相对的出光面243及形成于出光面243上的多个交替排布且相互平行的长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245。多个长条状V型凸起244和长条状弧形凸起245的延伸方向与多个长条状弧形凹槽242的延伸方向相交。本实施例中，多个长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245的延伸方向与多个长条状弧形凹槽242的延伸方向相互垂直，长条状弧形凸起244地垂直截面为半圆弧形，长条状弧形凹槽242的垂直截面为半圆弧形。
将长条状V型凸起244的宽度记为D1，顶角记为θ，高度记为H1；则D1、θ、H1满足如下关系式：0.025毫米≤D1≤1毫米，80度≤θ≤100度，0.01毫米≤H1≤3毫米。将长条状弧形凸起205的宽度记为L1，半径记为R1，高度记为H2，则L1、R1、H2满足如下关系式：0.025毫米≤L1≤1.5毫米，L1/4≤R1≤2L1，0.01毫米≤H2≤R1。通过调节D1、θ、H1、L1、R1、及H2的数值，可调整长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245的形状，从而调节第一光学板24的增光率及出光视角。
将相邻两个长条状弧形凹槽242的间距记为P1，半径计为r1，高度记为h1，则P1、r1及h1满足如下关系式：0.025毫米≤P1≤1.5毫米，P1/4≤r1≤2P1，0.01毫米≤h1≤r1。通过调节P1、r1及h1的数值，可调整长条状弧形凹槽242的表面曲率及间距，从而调节对多个长条状弧形凹槽242对入射光的扩散效果。
请参见图6与图7，第二光学板25由一个透明本体构成，其包括入光面251及形成于入光面251的多个长条状弧形凹槽252，与入光面251相对的出光面253及形成于出光面253的多个长条状弧形凸起254。出光面253上的多个长条状弧形凸起254的延伸方向与发光二极管23排列的轴向方向平行，且其与入光面251上的多个长条状弧形凹槽252的延伸方向正交。可以理解，出光面253上多个长条状弧形凸起254的延伸方向与入光面251上的多个长条状凹槽252的延伸方向相交也能达到近似的效果。
入光面251的多个长条状弧形凹槽252之间相互平行。每个长条状弧形凹槽252的竖直截面为圆弧形。将长条状弧形凹槽252中圆弧的半径记为r2，相邻长条状弧形凹槽252的中心间距记为P2，每一长条状弧形凹槽252的最大深度记为h2，则r2、P2及h2满足以下关系式：0.025mm≤P2≤1.5mm，P2/4≤r2≤2P2，0.01mm≤h2≤r2；即当相邻两长条状弧形凹槽252之间的中心间距P2为275um时，每一长条状弧形凹槽252的半径r2为137.5um，每一长条状弧形凹槽252的最大深度h2为110um。
出光面253的多个长条状弧形凸起254之间相互平行。每个长条状弧形凸起254的竖直截面为圆弧形。将长条状弧形凸起254中圆弧的半径记为R2，相邻长条状弧形凸起254的中心间距记为L2，每一长条状弧形凸起254的最大深度记为H3，则R2、L2及H3满足以下关系式：0.025mm≤L2≤1.5mm，L2/4≤R2≤2L2，0.01mm≤H3≤R2。同样的，当相邻两长条状弧形凸起254之间的中心间距L2为275um时，每一长条状弧形凸起254的半径R2为137.5um，每一长条状弧形凸起254的最大深度H3为110um。
第一光学板24和第二光学板25的总体厚度T1、T2可为0.4毫米至4毫米。第一光学板24和第二光学板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。制备第一光学板24过程中需在模具上设置与长条状V型凸起244和长条状弧形凸起245相应的凹陷结构，以及与长条状弧形凹槽242相应的凸起结构，以便使第一光学板24可在单次注塑过程中成型。制备第二光学板25过程中需在模具上设置与长条状弧形凹槽252以及长条状弧形凸起254相应的结构，以便使第二光学板25可在单次注塑过程中成型。
第一光学板24采用注塑成型的方式一体成型，其上的长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245和第一光学板24的其他部分一起形成，因此可使得长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245具有较高的结构强度，同时还能提升长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245和第一光学板24其他部分的结合力，从而可避免或减少长条状V型凸起244及长条状弧形凸起245在使用中被损坏的危险。同理，第二光学板25的制备方法和第一光学板24的制备方法一样。
多个光学片26可为扩散片、增光片或反射式偏光片。
本实施例背光模组200中，第一光学板24位于框架21中部并可由支撑架支撑或通过粘接的方式固定于框架21的内侧壁上，第二光学板25盖设于框架21的开口处。当然，二者间的距离可视实际情况作调整，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23的数量成反平方，当发光二极管23的数量较多时，框架21的深度较小，第一光学板24与第二光学板25间隔的距离可设置得小一些，当发光二极管23的数量较少时，框架21的深度较大，第一光学板24与第二光学板25间隔的距离相应地设置得大一些。
使用时，发光二极管23发射出的光线经过第一空间27扩散作用后进入第一光学板24，由于第一光学板24的入光面241形成有相互平行的长条状弧形凹槽242，出光面243形成有特定排布的长条状V型凸起244和长条状弧形突起245的倾斜表面结构，使光线在第一光学板24内发生了特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，将光线扩散成多个面积较大的面光源的同时使光线向特定视角范围内聚集；该多个被扩散成较大面积的面光源经过第二空间28扩散后进入第二光学扳25，由于第二光学板25的入光面251形成有多个长条状弧形凹槽252，出光面253形成有多个长条状弧形突起254的倾斜表面结构，使该多个被扩散的面光源进一步扩散成更大面积的面光源的同时将光线扩散均匀，从而于背光模组200的出光面形成均匀的发光面。
多个光学片26盖设于第二光学板25上，可使出射光线更为柔和、平缓。当然，当发光二极管23之间的间距较小时，多个光学片26可以省略。
由此可见，本发明实施例一的背光模组200的第一光学板24和第二光学板25的间隔设置，使光线得到较佳的空间扩散，有利于减少框架21的深度；第一光学板24和第二光学板25入光面和出光面特殊的表面结构，使光线发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，从而将光线两次面光源化和扩散并向特定视角范围内聚集，从而于背光模组200的出光面形成亮度均匀的光亮面。这样两光学板24、25在背光模组200中的相互搭配，便可减弱甚至避免光源残影，提高背光模组200的出光均匀性，同时可实现背光模组200的薄型化设计。
请参阅图8，所示为本发明实施例二的第二光学板35，第二光学板35与实施例一的第二光学板25相似，其不同在于：第二光学板35进一步包括形成于出光面353的多个相互平行的长条状弧形凸起354及多个相互平行的长条状V型凸起355，且该多个相互平行的长条状弧形凸起354与多个相互平行的长条状V型凸起355相交，从而将长条状弧形凸起354分割成多个半圆柱状凸起，入光面351上形成有多个相互平行的长条状弧形凹槽352，且长条弧形凹槽352与出光面353上的长条状弧形凸起354延伸方向相同。本实施例中，该多个长条状V型凸起355或长条状弧形凸起355的延伸方向与多个长条状弧形凹槽352的延伸方向相互垂直；该长条状弧形凸起354的垂直截面为半圆弧形，该长条状弧形凹槽352的垂直截面为半圆弧形。可以理解，长条状弧形凸起354与长条状弧形凹槽352的垂直截面还可为椭圆弧形。当然，实施例二中的第二光学板35可采用实施例一200中的第一光学板24来代替。
可以理解，本发明的直下式背光模组中的第一光学板的出光面的表面结构和第二光学板出光面的表面结构可相同。此外，第一光学板可设置于第二光学板的位置，第二光学板可设置于第一光学板的位置。
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。