专利名称：直下式背光模组的制作方法
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l， 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14、 一个扩散板16及多个光学片18。该多个LED发光二极管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14发出的光线虽经过多次扩散，但仍很难避免发光二极管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14的排布密度。然而，如果增加框架的深度将减少出射光的亮度，如果增加LED发光二极管14的排布密度，则会增加消耗功率，提高成本，从而导致直下式背光模组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，有必要提供一种出射光线均匀性较佳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、 一个第一光学板和一个第二光学板。多个发光二极管设置于该框架底板上，扩散板设置于发光二极管上方，第二光学板设置于扩散板与发光二极管之间，第一光学板设置于扩散板上方。第一光学板包括一个入光面及与该入光面相对的出光面，第一光学板的出光面形成有多个光学微结构。第二光学板包括一个入光面及与该入光面相对的出光面，该第二光学板的出光面为平面，该第二光学板的入光面靠近发光二极管。该第二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，通过在靠近发光二极管上方位置设置一个入光面具有相互交错的V形脊结构的第二光学板以及一个扩散板，使得发光二极管正出射的光线经过第二光学板反射和折射以及扩散板的扩散后，向发光二极管两侧扩散，可使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。此外，通过形成于第一光学板出光面的光学微结构进行集光，可提高出射光线的正面亮度。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性较佳的面光源，满足较低成本和薄型化设计的要求。
图l是一种直下式背光模组的剖面示意图。
图2是本发明直下式背光模组实施例一的剖面示意图。
图3是图2直下式背光模组的第二光学板的立体图。
图4是图2直下式背光模组的第一光学板的立体图。
图5是本发明实施例二的第二光学板的立体图。
图6是本发明实施例三的第一光学板的立体图。
图7是图6所示第一光学板VII-VII方向的剖视图。
图8是图6所示第一光学板VIII-VIII方向的剖视图。
具体实施例方式
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。请参见图2，本发明实施例一的直下式背光模组200包括一个框架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25以及一个第二光学板23。第一光学板25盖设于框架21的开口端。扩散板24设于发光二极管22上方。第二光学板23设于发光二极管22和扩散板24之间。第一光学板25和扩散板24间隔一定的距离，从而形成一个扩散空间26。
框架21可由表面具有高反射率的金属或塑料制成，也可以在框架21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还具有用于承载和支撑发光二极管22、扩散板24、第一光学板25以及第二光学板23的支撑结构。
请参见图3，第二光学板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。该出光面232为平面。第二光学板23在入光面231形成有多个沿第一方向X工延伸的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。上述多个V形脊结构相互交错。四个方向Xh X2、 X3及X4中，相邻两方向之间的夹角为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。四个方向Xh X2、 X3及X4上 相邻V形凸起之间的中心距离分别Dh D2、 D3与D4， DfD^力Df力D4。沿四个方向X^ 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。
第二光学板23的总体厚度T可为0. 4毫米至4毫米。第二光学板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四棱锥凹槽234相应的凸起结构，以便使第二光学板 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的透明材料制成，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，第一光学板25由透明材料制成，其包括一个入光面251和与入光面251相对 的出光面252，其中，入光面251为平面。第一光学板25的出光面252形成有多个光学微结构 ，该多个光学微结构由沿第一方向Xi延伸的V形脊结构254a、多个沿第二方向X2延伸的V形脊 结构254b、多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构254c及多个沿第四方向X4延伸的V形脊结构 254d交错形成。沿第二方向X2延伸的V形脊结构254b与沿第四方向X4延伸的V形脊结构254d皆 通过沿第一方向Xi延伸的V形脊结构254a与沿第三方向X3延伸的V形脊结构254c之间的交点。 四个方向Xi、 X2、 X3及X4中相邻两方向之间的夹角为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。四个方向Xh X2、 X3及 X4相邻V形脊结构之间的中心距离分别Dh D2、 D3与D4， DfD^力Df力D4。上述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255，具有共同连接点的三棱锥 凹槽255相互连接的侧壁形成四角星形256，且多个四角星形256呈矩形阵列排布。
为进一步提高出射面光源的均匀性，还可以在第一光学板25上方还设置光学片30。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，第二光学板23的入光面231与发光二极管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25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出光面与第一光学板25的入光面251 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25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25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出射的光线直接或经框架21内壁的反射、扩散后进入第二光学板 23。其中，大致朝向发光二极管22正上方出射的光线在第二光学板23的入光面231处首先发 生全反射，之后再经框架21内壁的反射进入第二光学板23。由于第二光学板23材质的折射率 不同于空气的折射率，入射至第二光学板23的光线在入光面231和出光面232处发生折射后向 发光二极管22的两侧出射。经过扩散板24的扩散作用后，光线进入扩散空间26及进行进一步 扩散，从而，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，发光 二极管22上方出现的亮点也得到改善。之后，光线进入第一光学板25进行匀光和聚集，第一 光学板25出光面252的光学微结构可提升光线的正面亮度并形成均匀的面光源。
请参见图5，本发明实施例二的第二光学板43与实施例一的第二光学板23相似，不同之 处在于第二光学板43具有形成于入光面431的多个沿第一方向Xi延伸的V形脊结构433a、多 个沿第二方向X2延伸的V形脊结构433b以及多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构433c。上述V 形脊结构相互交错。沿第三方向X3延伸的V形脊结构433c通过沿第一方向Xi延伸的V形脊结构 433a与沿第二方向X2延伸的V形脊结构433b之间的交点。第一方向Xi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Xh X2的夹角分别为45度和135度。上述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。
图6至图8所示为本发明实施例三的第一光学板45。第一光学板45由透明材料制成，其包 括入光面451及与入光面451相对的出光面452。出光面452具有多个交替排布且相互平行的长 条状V型凸起456及长条状弧形凸起458。入光面451具有多个相互平行的长条状弧形凹槽459 。该多个长条状V型凸起456或长条状弧形凸起458的延伸方向与多个长条状弧形凹槽459的延 伸方向相交。本实施例中，该多个长条状V型凸起456或长条状弧形凸起258的延伸方向与多 个长条状弧形凹槽459的延伸方向相互垂直。该长条状弧形凸起458的垂直截面为半圆弧形， 该长条状弧形凹槽459的垂直截面为半圆弧形。可以理解，长条状弧形凸起458与长条状弧形 凹槽459的垂直截面还可为椭圆弧形。
将长条状V型凸起456的宽度记为D，顶角记为e ，高度记为H^则D、 e 、 ^满足如下关 系式0. 025毫米SD^1毫米，80度^esi00度，0. 01毫米S&S3毫米。将长条状弧形凸起458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 S1.5毫米，L/4^RS2L， 0.01毫米^H2^R。通过调节D、 9、 &、 L、 R、及H2的数值，可调 整长条状V型凸起456及长条状弧形凸起458的形状，从而调节第一光学板45的增光率及出光 视角。
将相邻两个长条状弧形凹槽459的间距记为p，半径计为r，高度记为h，则p、 r及h满足 如下关系式0. 025毫米Sp^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459的表面曲率及间距，从而调节对多个长条状弧形凹槽459对 入射光的扩散效果。
第一光学板45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456和长条状弧形凸起458相应的凹陷结构，以及与长条状弧形凹槽459相应的凸出结构 ，以便使第一光学板45在单次注塑过程中成型。
第一光学板45采用注塑成型的方式一体成型，其上的长条状V型凸起456及长条状弧形凸 起458和第一光学板45的其他部分一起形成，因此可使得长条状V型凸起456及长条状弧形凸 起458具有较高的结构强度，同时还能提升长条状V型凸起456及长条状弧形凸起458和第一光 学板45其他部分的结合力，从而可避免或减少长条状V型凸起456及长条状弧形凸起458在使 用中被损坏的危险。第一光学板45具有将点光源直接转换为均匀分布的面光源的优点。第一 光学板45的出光面452的长条状V型凸起456可以省略，而仅设置多个相互平行的长条状弧形 凸起458，长条状弧形凸起458的延伸方向与入光面451的多个长条状弧形凹槽459的延伸方向 相互垂直。
可以理解，第二光学板23还可于其入光面形成多个沿第一方向延伸的V形脊结构、多个 沿第二方向延伸的V形脊结构。沿第一方向和第二方向延伸的V形脊结构垂直相交，从而形成 多个四棱锥凹槽，相邻的四棱锥凹槽之间紧密相连并呈矩形阵列排布。
第一光学板25还可于其出光面形成多个沿第一方向延伸的V形脊结构、多个沿第二方向 延伸的V形脊结构以及多个沿第三方向延伸的V形脊结构。其中沿一个方向延伸的多个V形脊 结构通过沿另外两个不同方向延伸并相交的多个V形脊结构之间的交点。从而形成具有集光 作用的光学微结构。
第一光学板25还可于其出光面形成多个沿第一方向延伸的V形脊结构、多个沿第二方向 延伸的V形脊结构，沿上述两个方向延伸的V形脊结构相互垂直相交形成具有集光作用的光学 微结构。
8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。
权利要求
1.一种直下式背光模组，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，该多个发光二极管设置于该框架底板上，该扩散板设置于该发光二极管上方，该第一光学板设置于该扩散板上方，该第一光学板包括一个入光面及与该入光面相对的出光面，其特征在于该第一光学板的出光面形成有多个光学微结构，该直下式背光模组还包括一个第二光学板，该第二光学板设于该扩散板及该多个发光二极管之间，该第二光学板包括一个入光面及与该入光面相对的出光面，该第二光学板的出光面为平面，该第二光学板的入光面靠近发光二极管，该第二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。
2.如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于形成于第二光 学板入光面的该多个V形脊结构沿两个不同的方向延伸，该沿两个不同方向延伸的V形脊结构 垂直相交。
3.如权利要求l所述的直下式背光模组其特征在于形成于第二光 学板入光面的该多个V形脊结构沿三个不同的方向延伸，其中沿一个方向延伸的多个V形脊结 构通过沿另外两个不同方向延伸并相交的多个V形脊结构之间的交点。
4.如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于形成于第二光 学板入光面的该多个V形脊结构沿四个不同的方向延伸，其中沿两个方向延伸的V形脊结构通 过沿另外两个方向延伸的V形脊结构之间的交点。
5.如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于该第一光学板 出光面上的光学微结构包括多个相互平行的长条状弧形凸起，该第一光学板还包括形成于入 光面的多个长条状凹槽，该多个长条状凹槽的延伸方向与该多个长条状弧形凸起的延伸方向 垂直相交。
6.如权利要求5所述的直下式背光模组，其特征在于该第一光学板进一步包括形成于出光面的多个相互平行的长条状v型凸起，该多个长条状v型凸起与该多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行。
7. 如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于该第一光学板 出光面形成的微结构包括沿两个不同的方向延伸的多个V形脊结构，该沿两个不同方向延伸的v形脊结构垂直相交。
8. 如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于该第一光学板 出光面形成的光学微结构包括沿三个不同的方向延伸的多个V形脊结构，该沿三个不同方向延伸的v形脊结构相互交错，沿其中一个方向延伸的多个v形脊结构通过沿另外两个不同方向 延伸的多个v形脊结构之间的交点。
9. 如权利要求l所述的直下式背光模组其特征在于该第一光学板 出光面形成的光学微结构包括沿四个不同的方向延伸的多个V形脊结构，该沿四个不同方向延伸的v形脊结构相互交错，沿其中两个方向延伸的v形脊结构通过沿另外两个方向延伸的v形脊结构之间的交点。
10. 如权利要求l所述的直下式背光模组，其特征在于该第一、第 二光学板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。
全文摘要
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、一个第一光学板和一个第二光学板。发光二极管设置于框架底板上，扩散板设置于发光二极管上方，第二光学板设置于发光二极管与扩散板之间，第一光学板间隔设置于扩散板上方。第一光学板的出光面形成有多个光学微结构。第二光学板的出光面为平面，第二光学板的入光面靠近发光二极管。第二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的出射光线均匀性较佳，且适用于薄型化设计。
文档编号G02F1/13GK101644854SQ20081030334
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者章绍汉 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司