專利名稱：導(dǎo)光板及背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板和背光模組，尤其涉及一種應(yīng)用于液晶顯示領(lǐng)域的側(cè)置式的導(dǎo)光板和背光模組。
背景技術(shù)：
隨著液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)在電視、顯示器、筆記本電腦、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，用于液晶顯示照明的背光模組的需求量與日俱增，同時(shí)電子產(chǎn)品對液晶顯示照明裝置的要求也不斷提高。高亮度、輕薄化、集成化、低成本、低能耗、高壽命等成為背光模組的發(fā)展方向。側(cè)置式背光模組是背光模組中應(yīng)用較為廣泛的一種。所謂側(cè)置式背光模組是指將光源放置于導(dǎo)光板的側(cè)面，光束由側(cè)面耦合入導(dǎo)光板，在導(dǎo)光板內(nèi)不斷向前傳播。通過在導(dǎo)光板反射面設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)，破壞光學(xué)全反射，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板出光面均勻發(fā)光，照亮液晶面板。
請參閱圖7，目前現(xiàn)有技術(shù)的背光模組70，包括光源710、導(dǎo)光板730與反射板720、擴(kuò)散片740以及棱鏡片750等光學(xué)膜片。其中，導(dǎo)光板730一般由聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等透明材料制成。反射片720是將未被散射的光束再導(dǎo)入導(dǎo)光板730中。擴(kuò)散片740使光束形成漫射而均勻擴(kuò)散，消除導(dǎo)光板上微結(jié)構(gòu)形成的亮區(qū)。棱鏡片750起到會聚光束，提高亮度的作用。
該背光模組70一般采用冷陰極熒光管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)做光源710。其中，小尺寸背光模組多用一個(gè)或者數(shù)個(gè)發(fā)光二極管做光源；大尺寸背光模組多用冷陰極熒光管做光源。在以冷陰極熒光管為光源的背光模組中，導(dǎo)光板的作用是將線光源(冷陰極熒光管可以被看作是線光源)轉(zhuǎn)換成面光源。而對于以發(fā)光二極管為光源的背光模組來講，導(dǎo)光板的作用是將一個(gè)或者數(shù)個(gè)點(diǎn)光源(發(fā)光二極管可以被看作是點(diǎn)光源)轉(zhuǎn)換成面光源。相比冷陰極熒光管，發(fā)光二極管具有壽命長，色彩艷麗，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于冷陰極熒光管中含有汞，所以在環(huán)境保護(hù)方面，發(fā)光二極管也具有顯著優(yōu)點(diǎn)。所以，隨著技術(shù)的發(fā)展，使用發(fā)光二極管作為側(cè)置式背光模組光源將成為一種趨勢。
請參閱圖8，在以發(fā)光二極管做光源的背光模組中，受光源本身光發(fā)散角的限制，導(dǎo)光板靠近發(fā)光二極管的區(qū)域容易出現(xiàn)光柱亮區(qū)82，以及導(dǎo)光板相對應(yīng)于發(fā)光二極管之間的部分容易出現(xiàn)陰影區(qū)84。此現(xiàn)象稱為“光柱”現(xiàn)象，其大大降低導(dǎo)光板的發(fā)光均勻性。
請一并參閱圖9和圖10，為了提高導(dǎo)光板發(fā)光均勻性，現(xiàn)有技術(shù)采用于導(dǎo)光板入射面92形成鋸齒棱鏡結(jié)構(gòu)94，或者于導(dǎo)光板入射面96形成錐形等切槽結(jié)構(gòu)98等。入射光束通過上述結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生折射擴(kuò)束，在一定程度上可以消除光柱現(xiàn)象，但是，上述結(jié)構(gòu)也將導(dǎo)致部分光能被反射，不能進(jìn)入導(dǎo)光板內(nèi)，導(dǎo)致光能量減少。
請參閱圖11，其為入射光束進(jìn)入鋸齒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射擴(kuò)束的示意圖。根據(jù)菲涅爾公式及幾何關(guān)系，可以得到偏折角β的表達(dá)式β=90-α2-arcsin(sin(90-α2)n),]]>其中n為導(dǎo)光板材料的折射率?？梢姡劢铅掠邢?對于PMMA材質(zhì)的導(dǎo)光板，其最大偏折角小于50度)，所以上述結(jié)構(gòu)不能從根本上消除陰影區(qū)。
因此，提供一種能消除光柱及光學(xué)暗區(qū)且出光亮度、出光均勻性及光能利用率較高的導(dǎo)光板及使用該導(dǎo)光板的背光模組實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容
以下，將以若干實(shí)施例說明一種導(dǎo)光板及使用該導(dǎo)光板的背光模組，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板入射面的均勻照明，消除背光模組中的“光柱”現(xiàn)象，提高照明均勻性和光能利用率。
一種導(dǎo)光板，其包括一入光面；一與該入光面相連的出光面；及一與該出光面相對的反光面；其中該導(dǎo)光板入光面上設(shè)置有至少一個(gè)突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。
該光擴(kuò)散部包括一光透射面和分布于光透射面兩側(cè)的光反射面。
該光反射面結(jié)構(gòu)形狀包括階梯形、鋸齒形或錐形。
該光反射面為自由曲面。
該反射孔截面形狀包括三角形、圓形、方形、菱形或錐形。
該反射孔的側(cè)面為平面、拋物面或復(fù)合雙曲面。
一種背光模組，其包括一導(dǎo)光板，其包括一入光面，一與該入光面相連的出光面，和一與該出光面相對的反光面；至少一個(gè)光源，其包括一發(fā)光面，該光源設(shè)置于導(dǎo)光板的入光面一側(cè)，且該光源的發(fā)光面正對導(dǎo)光板的入光面，其中，該導(dǎo)光板入光面上對應(yīng)光源設(shè)置有至少一突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。
該光擴(kuò)散部包括一光透射面和分布于光透射面兩側(cè)的光反射面。
該光反射面結(jié)構(gòu)形狀包括階梯形、鋸齒形或錐形。
該光反射面為自由曲面。
該反射孔截面形狀包括三角形、圓形、方形、菱形或錐形。
該反射孔的側(cè)面為平面、拋物面或復(fù)合雙曲面。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的導(dǎo)光板和背光模組采用將至少一光源設(shè)于導(dǎo)光板入射面的一側(cè)并使得該光源的發(fā)光面正對導(dǎo)光板的入射面，通過在導(dǎo)光板對應(yīng)于光源部分設(shè)置光擴(kuò)散部，將光束反射兩次均勻擴(kuò)散到導(dǎo)光板內(nèi)部。上述結(jié)構(gòu)可避免由于光源的發(fā)光面直接面對導(dǎo)光板的入射面而容易產(chǎn)生的光柱現(xiàn)象，以及可避免光源的發(fā)光面背對導(dǎo)光板的入射面而擋住部分反射光束進(jìn)入導(dǎo)光板的入射面，從而產(chǎn)生部分陰影區(qū)。本發(fā)明的導(dǎo)光板和背光模組具有提高發(fā)光均勻性和光能量利用率的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例背光模組立體示意圖。
圖2是圖1背光模組的俯視示意圖。
圖3是圖2背光模組局部III放大示意圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例背光模組俯視示意圖。
圖5是圖4背光模組局部V放大示意圖。
圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例背光模組俯視示意圖。
圖7是第一種現(xiàn)有的側(cè)置式背光模組立體分解示意圖。
圖8是第一種現(xiàn)有的采用LED光源的背光模組的光柱現(xiàn)象示意圖。
圖9是第二種現(xiàn)有的側(cè)置式背光模組的導(dǎo)光板入射面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是第三種現(xiàn)有的側(cè)置式背光模組的導(dǎo)光板入射面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是入射光線進(jìn)入導(dǎo)光板的鋸齒結(jié)構(gòu)入射面的光線折射擴(kuò)束示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和多個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明的背光模組作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請一并參閱圖1至圖3，本發(fā)明第一實(shí)施例(請加R1的說明)提供一種背光模組10，其包括一導(dǎo)光板12，該導(dǎo)光板12包括一入光面120，一與該入光面120相連的出光面122，一與該出光面122相對應(yīng)的反光面124，和與該入光面120相連的兩側(cè)面126、128；多個(gè)正對導(dǎo)光板12的入光面120設(shè)置的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)光源14，每個(gè)光源14包括一發(fā)光面140，該發(fā)光面140與該導(dǎo)光板12的入光面120平行。該導(dǎo)光板12對應(yīng)于每個(gè)光源14分別突出形成一光擴(kuò)散部16，用于將光源14發(fā)出的光均勻分散傳播到導(dǎo)光板12內(nèi)，該光擴(kuò)散部16包括一正對光源14的光透射面162及分布在該光透射面162兩側(cè)的光反射面164。該光透射面162作為導(dǎo)光板12入光面120的一部分，用于入射光源14發(fā)出的光束。該光反射面164表面結(jié)構(gòu)形狀為階梯形，用于反射導(dǎo)光板12內(nèi)部傳播到光反射面164的光束R1。該光反射面164對稱分布于光透射面162兩側(cè)，且與光透射面162之間成一夾角a1。該光擴(kuò)散部16在導(dǎo)光板12反光面124一側(cè)進(jìn)一步設(shè)置有一反射孔18。該反射孔18的截面形狀為類三角形，該反射孔18的深度小于導(dǎo)光板12的厚度，優(yōu)選為導(dǎo)光板12厚度的一半。該反射孔18包括對稱的兩側(cè)面182分別對應(yīng)于光擴(kuò)散部16的兩光反射面164，用于反射光源14通過光透射部162入射到導(dǎo)光板12內(nèi)部的光束R1。
本實(shí)施例中，光反射面164表面結(jié)構(gòu)形成有一階梯角b1，其大小與夾角a1及反射孔18的側(cè)面182結(jié)構(gòu)相關(guān)，需確保光源14發(fā)出的光束經(jīng)過光透射面162入射到導(dǎo)光板12內(nèi)時(shí)，貼近于反光面124的光束R1會被反射孔18側(cè)面182反射后沿平行于入光面120方向傳播到光反射面164，并被光反射面164再次反射進(jìn)入導(dǎo)光板12內(nèi)部。本實(shí)施例階梯角b1優(yōu)選為60度，夾角a1的大小可為30度60度，優(yōu)選為45度，反射孔18兩側(cè)面182為拋物面。該光反射面164及反射孔18兩側(cè)面182均可實(shí)現(xiàn)光束的全反射。
本實(shí)施例背光模組10在應(yīng)用時(shí)，光源14通過其發(fā)光面140發(fā)出光束，并通過導(dǎo)光板12光擴(kuò)散部16的光透射面162入射到導(dǎo)光板12內(nèi)部，由于反射孔18設(shè)置在導(dǎo)光板12反光面124一側(cè)，且該反射孔18的高度小于導(dǎo)光板12的厚度，入射到導(dǎo)光板12內(nèi)貼近于出光面122的光束不會被反射孔18的側(cè)面182反射而直接傳播到導(dǎo)光板內(nèi)部。受光源14本身光發(fā)散角的限制，導(dǎo)光板12靠近光源14的區(qū)域容易出現(xiàn)光柱亮區(qū)，以及導(dǎo)光板12相對應(yīng)于光源14之間的部分容易出現(xiàn)陰影區(qū)。而貼近反光面124的光束R1，在通過光透射面162入射到導(dǎo)光板12內(nèi)時(shí)，在傳播的過程中會被反射孔18的兩側(cè)面182全反射，然后沿平行于導(dǎo)光板12入光面120的方向傳播到光反射面164，并最終被光反射面164全反射到陰影區(qū)。從光源14發(fā)出的此部分光束R1由于通過兩次全反射，不再受光源14的最大發(fā)散角限制，故可以在較短距離內(nèi)傳播到陰影區(qū)域。因此，本實(shí)施例能將光源14的部分光能從“光柱”區(qū)域通過兩次全反射轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離光源14的“陰影”區(qū)域，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板12的均勻照明，消除現(xiàn)有技術(shù)背光模組中的“光柱”現(xiàn)象，提高照明均勻性和光能利用率。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，本實(shí)施例中反射孔18的深度可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，以便調(diào)節(jié)反射光束所占的比例。另外，通過調(diào)節(jié)光反射面164的階梯角、光反射面164與光透射面162的夾角以及反射孔18側(cè)面182的弧度，可以靈活改變光束被反射的位置，克服現(xiàn)有技術(shù)中光源最大偏折角的限制，可以實(shí)現(xiàn)短距離內(nèi)徹底消除陰影，有利于提高LED背光照明均勻性。
本實(shí)施例背光模組10可進(jìn)一步采用在導(dǎo)光板12反光面124或出光面122形成多個(gè)微結(jié)構(gòu)(圖未示)，用于控制光出射方向，該微結(jié)構(gòu)可包括三角形長條形狀、半圓形長條形狀或網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)等。本實(shí)施例的背光模組10還可進(jìn)一步包括一設(shè)置于反光面124下方的反射片(圖未示)，用于提高光出射率；或者進(jìn)一步包括一設(shè)置于出光面122上方的擴(kuò)散片(圖未示)，用于提高光出射均勻性。本實(shí)施例的背光模組10的導(dǎo)光板12可采用平板型或楔型，該導(dǎo)光板12可由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等合成樹脂材料制成。
請一并參閱圖4和圖5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種背光模組20，其包括一導(dǎo)光板22和設(shè)置在導(dǎo)光板22一側(cè)的多個(gè)發(fā)光二極管光源24，該導(dǎo)光板22對應(yīng)于每個(gè)光源24分別突出形成一光擴(kuò)散部26，用于將光源24發(fā)出的光均勻分散傳播到導(dǎo)光板22內(nèi)，該光擴(kuò)散部26包括一正對光源24的光透射面262及分布在該光透射面262兩側(cè)的光反射面264，該光擴(kuò)散部26進(jìn)一步設(shè)置有一反射孔28。該背光模組20的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相似，其不同在于該反射孔28的截面形狀為菱形，該反射孔28的兩側(cè)面282為平面，用于反射從光擴(kuò)散部26的光透射面262入射的光束R2。該光擴(kuò)散部26的光反射面264的表面形狀為階梯形，其階梯角b2優(yōu)選為120度。該側(cè)面282與光反射面264均可實(shí)現(xiàn)光束的全反射。
請參閱圖6，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種背光模組30，其包括一導(dǎo)光板32和設(shè)置在導(dǎo)光板32一側(cè)的多個(gè)發(fā)光二極管34，該導(dǎo)光板32對應(yīng)于每個(gè)光源34分別突出形成一光擴(kuò)散部36，用于將光源34發(fā)出的光均勻分散傳播到導(dǎo)光板32內(nèi)，該光擴(kuò)散部36包括一正對光源34的光透射面362及分布在該光透射面362兩側(cè)的光反射面364，該光擴(kuò)散部36進(jìn)一步設(shè)置有一反射孔38。該背光模組30的結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例相似，其不同在于該反射孔38的截面形狀為圓形，該光擴(kuò)散部36的光反射面364的表面形狀為自由曲面，該光反射面364與反射孔38均可實(shí)現(xiàn)光束的全反射，用于將光源34發(fā)出的光束均勻擴(kuò)散到導(dǎo)光板32內(nèi)部。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明背光模組中反射孔的形狀、反射孔側(cè)面形狀及光擴(kuò)散部的光反射面結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要組合變化，僅需確保從光源發(fā)射出來的部分光束被反射孔側(cè)面反射后沿平行于入光面方向傳播到光擴(kuò)散部的光反射面，并被光反射面反射后傳播到導(dǎo)光板內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板入射面的均勻照明。反射孔的截面形狀可為三角形、菱形、圓形或其他形狀，如方形、橢圓形、錐形等。反射孔用于反射光束的側(cè)面可以為平面和拋物面，也可為其它類型的曲面，如復(fù)合雙曲面等。光擴(kuò)散部的光反射面的結(jié)構(gòu)可為階梯形結(jié)構(gòu)、自由曲面、鋸齒微結(jié)構(gòu)或錐形微結(jié)構(gòu)等。另外，本發(fā)明反射孔側(cè)面及光反射面還可通過鍍銀或鍍鋁等金屬材料薄膜來實(shí)現(xiàn)光束的全反射。
可以理解的是，本發(fā)明采用多光源的實(shí)施例中，可根據(jù)實(shí)際需要及器件發(fā)展小型化要求在導(dǎo)光板入光面一例只設(shè)置一個(gè)光源，并對應(yīng)光源設(shè)置一個(gè)光擴(kuò)散部即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板入射面的均勻照明，消除現(xiàn)有技術(shù)背光模組中的“光柱”現(xiàn)象，提高照明均勻性和光能利用率。
綜上所述，本發(fā)明的背光模組采用將至少一光源設(shè)于導(dǎo)光板入射面的一側(cè)并使得該光源的發(fā)光面正對導(dǎo)光板的入射面，通過在導(dǎo)光板對應(yīng)于光源部分設(shè)置光擴(kuò)散部，將光束反射兩次均勻擴(kuò)散到導(dǎo)光板內(nèi)部。上述結(jié)構(gòu)可避免由于光源的發(fā)光面直接面對導(dǎo)光板的入射面而容易產(chǎn)生的光柱現(xiàn)象，以及可避免光源的發(fā)光面背對導(dǎo)光板的入射面而擋住部分反射光束進(jìn)入導(dǎo)光板的入射面，從而產(chǎn)生部分陰影區(qū)。本發(fā)明的背光模組具有提高發(fā)光均勻性和光能量利用率的優(yōu)點(diǎn)。
可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思做出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，其包括一入光面；一與該入光面相連的出光面；及一與該出光面相對的反光面；其特征在于該導(dǎo)光板入光面上設(shè)置有至少一個(gè)突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于，該光擴(kuò)散部包括一光透射面和分布于光擴(kuò)散面兩側(cè)的光反射面。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于，該光反射面結(jié)構(gòu)形狀包括階梯形、鋸齒形或錐形。
4.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于，該光反射面為自由曲面。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于，該反射孔截面形狀為三角形、圓形、方形、菱形或錐形。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光板，其特征在于，該反射孔的側(cè)面為平面、拋物面或復(fù)合雙曲面。
7.一種背光模組，其包括一導(dǎo)光板，其包括一入光面，一與該入光面相連的出光面，和一與該出光面相對的反光面；至少一個(gè)光源，其包括一發(fā)光面，該光源設(shè)置于導(dǎo)光板的入光面一側(cè)，且該光源的發(fā)光面正對導(dǎo)光板的入光面，其特征在于，該導(dǎo)光板入光面上對應(yīng)光源設(shè)置有至少一突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。
8.如權(quán)利要求7所述的背光模組，其特征在于，該光擴(kuò)散部包括一光透射面和分布于光擴(kuò)散面兩側(cè)的光反射面。
9.如權(quán)利要求8所述的背光模組，其特征在于，該光反射面結(jié)構(gòu)形狀為階梯形、鋸齒形或錐形。
10.如權(quán)利要求8所述的背光模組，其特征在于，該光反射面為自由曲面。
11.如權(quán)利要求7所述的背光模組，其特征在于，該反射孔截面形狀為三角形、圓形、方形、菱形或錐形。
12.如權(quán)利要求11所述的背光模組，其特征在于，該反射孔的側(cè)面為平面、拋物面或復(fù)合雙曲面。
全文摘要
一種導(dǎo)光板，其包括一入光面；一與該入光面相連的出光面；及一與該出光面相對的反光面；其中該導(dǎo)光板入光面上設(shè)置有至少一個(gè)突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。本發(fā)明還提供一種背光模組，其包括一導(dǎo)光板，其包括一入光面，一與該入光面相連的出光面，和一與該出光面相對的反光面；至少一個(gè)光源，其包括一發(fā)光面，該光源設(shè)置于導(dǎo)光板的入光面一側(cè)，且該光源的發(fā)光面正對導(dǎo)光板的入光面，其中，該導(dǎo)光板入光面上對應(yīng)光源設(shè)置有至少一突出的光擴(kuò)散部，該光擴(kuò)散部在導(dǎo)光板反光面一側(cè)形成有一反射孔。
文檔編號G02F1/13GK101078795SQ20061006074
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者楊興朋, 嚴(yán)瑛白, 金國藩 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司