本發(fā)明涉及平板顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種準(zhǔn)直背光技術(shù)。

背景技術(shù)：

在平板顯示領(lǐng)域，背光源是液晶平板顯示器的重要組成部分，用來為液晶顯示器提供平面光源。在現(xiàn)有技術(shù)中背光源由光源，導(dǎo)光板，反射片，擴(kuò)散片和棱鏡片構(gòu)成，光源入射到導(dǎo)光板中，通過全內(nèi)反射(tir)在光波導(dǎo)中不斷反射，光波導(dǎo)的下表面上通過絲印或雕刻一系列均勻分布的網(wǎng)點，當(dāng)光傳輸?shù)竭@些網(wǎng)點時，全內(nèi)反射的條件被破壞，光得以垂直從導(dǎo)光板射出，經(jīng)過擴(kuò)散片使背光亮度均勻，棱鏡片用于將光線約束至一個較小的發(fā)散角度，以提高背光源的出光亮度。

采用傳統(tǒng)技術(shù)方案的背光源，因為采用凸點或凹點散射導(dǎo)光板中的光線，破壞全反射條件，從導(dǎo)光板出射的光具有較大的發(fā)散角度，難以獲得準(zhǔn)直度高的面光源，棱鏡片對背光出射光線的發(fā)散角度的收斂作用有限，通常可以將背光出射光線收斂在70度左右。對于一些要求高亮度，高準(zhǔn)直度面光源的特殊應(yīng)用達(dá)不到要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)，其特征在于包括光源陣列，光線準(zhǔn)直部件和導(dǎo)光板。所述光源陣列包含若干led光源，所述光線準(zhǔn)直部件包含導(dǎo)光管陣列，導(dǎo)光管陣列由若干導(dǎo)光管組成，導(dǎo)光管具有相對設(shè)置的兩個表面，入射面和出射面，導(dǎo)光管入射面接收來自光源的光線，經(jīng)過導(dǎo)光管傳輸?shù)墓饩€通過導(dǎo)光管出射面射出，導(dǎo)光管出射面的面積大于導(dǎo)光管入射面的面積。由光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)守恒定律可知，π*ain*(sinθin)²＝π*aout*(sinθout)²,其中ain，θin為導(dǎo)光管入射面面積和入射光發(fā)散角，aout，θout為導(dǎo)光管出射面面積和出射光發(fā)散角，因為aout>ain,所以θout<θin。led光源出射的光線的發(fā)散角通常在120度左右，導(dǎo)光管可以有效的將led發(fā)出的光準(zhǔn)直到很小的角度范圍。從導(dǎo)光管陣列出射的光線入射到導(dǎo)光板中，所述導(dǎo)光板為平板或者楔形板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)光板的一個表面上包含若干微結(jié)構(gòu)單元，若干微結(jié)構(gòu)單元具有相同的結(jié)構(gòu)，微結(jié)構(gòu)包含至少兩個表面，其中一個表面改變導(dǎo)光板中的光線的傳播方向，使光線偏折一定角度后射出導(dǎo)管板。

所述導(dǎo)光管陣列中的導(dǎo)光管四周表面涂布有反射層，所述導(dǎo)光管可以為圓形，方錐形等各種形狀。導(dǎo)光管可以為實芯結(jié)構(gòu)，也可以為空芯結(jié)構(gòu)。導(dǎo)光管的長度為l1,導(dǎo)光管入射面對角線長度為l2,滿足關(guān)系式l1≥3*l2，導(dǎo)光管出射面對角線長度為l3，滿足關(guān)系式l3≥2*l2。所述導(dǎo)光管陣列為一維陣列，導(dǎo)光管陣列中的導(dǎo)光管為等間距排列。

所述導(dǎo)光板包含若干微結(jié)構(gòu)單元的表面涂覆有反射層。導(dǎo)管板為楔形板結(jié)構(gòu)，具有相對設(shè)置的兩個表面，第一表面和第二表面，第一表面和第二表面之間存在一定的夾角。第一表面用于出射經(jīng)過導(dǎo)光板的光線，第一表面是全內(nèi)反射tir表面，滿足全反射條件的光線通過第一表面在導(dǎo)光板內(nèi)反射。第二表面包括多個線性棱鏡，多個線性棱鏡具有相同的結(jié)構(gòu)和尺寸，多個線性棱鏡排列方式為周期性密排。每個線性棱鏡特征包括第一琢面和第二琢面，其中所述第一琢面與第一表面為平行設(shè)置，是全內(nèi)反射tir表面，光線通過第一琢面在導(dǎo)光板內(nèi)反射傳播，第二琢面與第一表面之間存在一定夾角，光線在第二琢面反射后改變光線的傳播方向，通過第一表面出射。

所述導(dǎo)光板也可以為平板結(jié)構(gòu)，具有相對平行設(shè)置的兩個表面，第一表面和第二表面。第一表面用于出射經(jīng)過導(dǎo)光板的光線，第一表面是全內(nèi)反射tir表面，滿足全反射條件的光線通過第一表面在導(dǎo)光板內(nèi)反射。第二表面上包含若干微結(jié)構(gòu)單元，若干微結(jié)構(gòu)單元按照光線傳播方向由疏到密排列。

所述導(dǎo)光管陣列和導(dǎo)光板采用注塑工藝等一體成型技術(shù)合并為一個整體，也可以為獨(dú)立的兩部分，膠合在一起。所述光源陣列中的led光源出光面緊貼于導(dǎo)光管陣列中導(dǎo)光管的入射面。

本發(fā)明提出的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)光管陣列用來準(zhǔn)直led光源的出射光，導(dǎo)光管的結(jié)構(gòu)較透鏡組結(jié)構(gòu)組裝更為簡單。導(dǎo)光板用來均勻?qū)Ч夤艹錾涞墓?，同時改變導(dǎo)光管出射光線的傳播方向，使其按照特定的角度射出背光，導(dǎo)光板不改變導(dǎo)光管出射光線的發(fā)散角度。采用這種結(jié)構(gòu)省去了傳統(tǒng)背光的反射片，擴(kuò)散片，棱鏡片等膜片，使得背光結(jié)構(gòu)變的簡單，同時可提高背光亮度，獲得具有高準(zhǔn)直度，高亮度的面光源。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)背光結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的光線準(zhǔn)直部件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的從光線準(zhǔn)直部件中出射光線的光強(qiáng)分布圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的光線在導(dǎo)光板中傳輸示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的從導(dǎo)光板中出射光線的光強(qiáng)分布圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例提供的光線準(zhǔn)直部件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；

具體實施方式

在現(xiàn)有技術(shù)中背光源由光源，導(dǎo)光板，反射片，擴(kuò)散片和棱鏡片構(gòu)成，如圖1所示。采用這種結(jié)構(gòu)，難以產(chǎn)生高準(zhǔn)直度的面光源，使用的膜片較多，光損失大，光效低。采用本發(fā)明所述的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)，可以很好的解決以上問題，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

實施例一

本發(fā)明揭示的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括導(dǎo)光板100，光線準(zhǔn)直部件200和led光源陣列300。光線準(zhǔn)直部件200結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含導(dǎo)光管210陣列。導(dǎo)光管的結(jié)構(gòu)如圖4所示，為方錐形導(dǎo)光管，導(dǎo)光管的入射面為211，出射面為212，四周表面為213，導(dǎo)光管為實體結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為pmma，導(dǎo)光管的四周表面213涂覆有金屬反射層。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,導(dǎo)光管的入射面和出射面均為正方形，導(dǎo)光管入射面的邊長為a1,出射面的邊長為a2,導(dǎo)光管的長度為l，a2＝3*a1,l＝10*a1。led與導(dǎo)光管一一對應(yīng)設(shè)置，led的出光面緊貼在導(dǎo)光管的入射面211。led的發(fā)光半角度為60度，由光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)守恒定律π*ain*(sinθin)²＝π*aout*(sinθout)²可知，led發(fā)出的光經(jīng)過導(dǎo)光管準(zhǔn)直后的發(fā)散角度半寬度約為16度，光強(qiáng)分布如圖5所示。led光源陣列300經(jīng)過光線準(zhǔn)直部件200的光線射入導(dǎo)光板100中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,導(dǎo)管板100為傾斜角度為θ1的楔形體，材質(zhì)為pmma,折射率為1.5，如圖6所示，其包括第一表面101和第二表面102和入射表面103。按照第一表面與水平面x-y平行設(shè)置，入射表面與y-z平面平行，光線準(zhǔn)直部件射出的光線通過導(dǎo)光板100的入射表面103垂直入射到導(dǎo)光板中。導(dǎo)光板上的微結(jié)構(gòu)如圖7所示，導(dǎo)光板100的第一表面101和第二表面102之間的夾角θ1為5度，第二表面102包括多個周期性密排的線性棱鏡，線性棱鏡的周期為p，為200um,每個線性棱鏡包括第一琢面110和第二琢面120，其中所述第一琢面110與第一表面101為平行設(shè)置，第一琢面110與第二表面102的夾角為θ1，是5度，第一琢面是全內(nèi)反射tir表面，第二琢面120與第二表面102之間的夾角為θ2，為25度，第二琢面120與第一表面101的夾角是θ1與θ2之和，為30度。準(zhǔn)直光線在導(dǎo)光板的第一表面和第二表面的第一琢面之間傳播滿足全反射條件，不斷的反射傳播，不改變準(zhǔn)直光束發(fā)散角度。導(dǎo)光板的第二表面的第二琢面與準(zhǔn)直光的傳播方向成30度角，如圖8所示，當(dāng)準(zhǔn)直光束照射到第二琢面上時，光線在第二琢面上發(fā)生全反射，光束的傳播方向改變120度后按照與水平面夾角60度的方向照射到第一表面，此時光線不滿足全反射條件，從導(dǎo)光板的第一表面101射出。如此導(dǎo)管板將準(zhǔn)直帶狀光源轉(zhuǎn)變成與水平面成60度夾角的均勻面光源，導(dǎo)管板出射光的發(fā)散半角約為16度，如圖9所示。因為導(dǎo)光板為楔形形狀，通過合理的設(shè)置，可以使光線在導(dǎo)管板中亮度均勻分布。從而實現(xiàn)了帶有方向性的準(zhǔn)直背光的作用，搭配液晶顯示模組可以用于要求方向單一，亮度高的顯示領(lǐng)域。

實施例二

本發(fā)明揭示的準(zhǔn)直背光結(jié)構(gòu)如圖10所示，包括導(dǎo)光板100，光線準(zhǔn)直部件200和led光源陣列300。光線準(zhǔn)直部件200結(jié)構(gòu)如圖11所示，包含導(dǎo)光管210陣列。導(dǎo)光管的結(jié)構(gòu)如圖12所示，為圓錐形導(dǎo)光管，導(dǎo)光管的入射面為211，出射面為212，四周表面為213，導(dǎo)光管為空芯結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為pmma，導(dǎo)光管中的空芯部分四周表面213涂覆有金屬反射層。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,導(dǎo)光管的入射面和出射面均為圓形，導(dǎo)光管入射面的直徑為a1,出射面的直徑為a2,導(dǎo)光管的長度為l，a2＝4*a1,l＝20*a1。led與導(dǎo)光管一一對應(yīng)設(shè)置，led的出光面緊貼在導(dǎo)光管的入射面211。led的發(fā)光半角度為60度，由光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)守恒定律π*ain*(sinθin)²＝π*aout*(sinθout)²可知，led發(fā)出的光經(jīng)過導(dǎo)光管準(zhǔn)直后的發(fā)散角度半寬度約為12.5度。led光源陣列300經(jīng)過光線準(zhǔn)直部件200的光線射入導(dǎo)光板100中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,導(dǎo)管板100為平板結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為pmma,折射率為1.5，如圖13所示，其包括第一表面101和第二表面102和入射表面103。按照第一表面與水平面x-y平行設(shè)置，入射表面與水平面x-y的夾角為α，為60度，光線準(zhǔn)直部件射出的光線通過導(dǎo)光板100的入射表面103入射到導(dǎo)光板中，光線通過入射表面103發(fā)生折射，入射至導(dǎo)光板內(nèi)的光束與第二表面102的夾角為10度。導(dǎo)光板100的第一表面101和第二表面102之間為平行設(shè)置，第二表面102包括多個隨機(jī)排列的線性棱鏡1001，線性棱鏡的周期為100um，每個線性棱鏡1001包括第一琢面110和第二琢面120，其中所述第一琢面110與第二表面102為垂直設(shè)置，第二琢面120與第二表面102之間的夾角為θ，為40度，如圖14所示。第二表面，包括第二琢面上蒸鍍有金屬反射層，用來反射光線。準(zhǔn)直光線在導(dǎo)光板的第一表面和第二表面之間傳播滿足全反射條件，不斷的反射傳播，當(dāng)準(zhǔn)直光束照射到第二琢面上時，光線在第二琢面上發(fā)生反射，光束的傳播方向改變80度后按照與水平面夾角90度的方向照射到第一表面，此時光線不滿足全反射條件，從導(dǎo)光板的第一表面101射出。如此導(dǎo)管板將準(zhǔn)直帶狀光源轉(zhuǎn)變成與水平面成90度夾角的均勻面光源，導(dǎo)管板出射光的發(fā)散半角約為12.5度。導(dǎo)光板第二表面上的若干線性棱鏡1001，按照光線的傳播方向，前疏后密排列，可以使光線在導(dǎo)管板中亮度均勻分布。從而實現(xiàn)了帶有方向性的準(zhǔn)直背光的作用。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。