側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模組。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，液晶顯示技術(shù)由于其產(chǎn)品體積輕薄，占用空間小，輻射小等優(yōu)點，逐漸替 代了傳統(tǒng)的陰極射線管顯示技術(shù)，占據(jù)了平板顯示產(chǎn)品的主流。液晶顯示器并非主動發(fā)光 型顯示裝置，需要背光模組為其提供照明，圖像才能得以顯示。背光模組的作用是將點光源 或者線光源發(fā)出的光通過導(dǎo)光板形成液晶顯示所需的面光源，它不僅決定了液晶顯示器的 光效率、均勻性及顏色特性，而且是背光模組薄型化的關(guān)鍵。
[0003] 按照發(fā)光源的排布位置可以把背光模組分為側(cè)入式和直下式兩種。隨著電子元 器件的微型化，側(cè)入式背光模組在提升空間利用率為主題的應(yīng)用背景下成為研宄重點。如 圖1所示，側(cè)入式背光模組是將發(fā)光源11設(shè)置在導(dǎo)光板一側(cè)，其光學(xué)部件由發(fā)光源11、導(dǎo)光 板13、反射板14、下擴散片15、增亮片16和上擴散片17構(gòu)成。側(cè)入式背光模組中，發(fā)光源 11是線光源或者由點光源串聯(lián)組成的線光源，發(fā)光源11直接置于導(dǎo)光板的入光端面131， 將光耦合入導(dǎo)光板形成全反射，當(dāng)光線被導(dǎo)光板底部的散射網(wǎng)點19散射后，將依次經(jīng)過下 擴散片15、增亮片16和上擴散片17后照明液晶面板18。通過這種方式，背光模組能夠一 定程度上實現(xiàn)液晶顯示的薄型化設(shè)計。然而，如果要進(jìn)一步薄型化導(dǎo)光板，為了盡可能多地 耦合光能以提高利用率，就必須要采用截面寬度111小于導(dǎo)光板厚度133的發(fā)光源，否則發(fā) 光源的光能將有部分不能進(jìn)入到導(dǎo)光板中，不僅造成了能量利用率低下，而且會出現(xiàn)漏光 現(xiàn)象影響對比度。發(fā)光源的截面寬度111不能隨著導(dǎo)光板的薄型化要求無限變小，那樣總 光通量就無法達(dá)到要求，因此根本上來說，側(cè)入式導(dǎo)光板的進(jìn)一步薄型化實際是受到了發(fā) 光源截面寬度111的制約，即，在保證光效率和對比度的前提下，導(dǎo)光板的厚度133必須要 比發(fā)光源截面寬度111大。為解決這一問題，本發(fā)明提出了一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模 塊，它可以解決導(dǎo)光板厚度受制于發(fā)光源截面寬度的問題，不僅提升了光能利用率，降低了 系統(tǒng)功耗，而且能夠有效縮減導(dǎo)光板及背光模組的厚度，從根本上實現(xiàn)液晶顯示背光模組 的薄型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模 組，以解決側(cè)入式導(dǎo)光板厚度受制于發(fā)光源截面寬度的問題，及由此出現(xiàn)的發(fā)光源截面寬 度大于側(cè)入式導(dǎo)光板入射端面時光能利用率低的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模塊，其 特征在于：包括一發(fā)光源、一集光器和一散射罩； 所述發(fā)光源位于所述側(cè)入式導(dǎo)光板的一側(cè)，與側(cè)入式導(dǎo)光板入射端面非直接耦合； 所述集光器沿著光傳播方向位于所述發(fā)光源和所述側(cè)入式導(dǎo)光板之間，將所述發(fā)光源 發(fā)出的光束收集、縮束并會聚； 所述散射罩包設(shè)在所述發(fā)光源和集光器外側(cè)，所述散射罩內(nèi)表面涂布一光學(xué)擴散層， 所述光學(xué)擴散層含有隨機分布的散射顆粒，用于二次收集光耦合過程損失的光能，所述散 射罩設(shè)置有一出射端口與所述側(cè)入式導(dǎo)光板入射端面對接。
[0006] 在本發(fā)明一實施例中，所述發(fā)光源為線光源或由點光源串聯(lián)而成的線光源，所述 發(fā)光源的橫截面寬度大于所述側(cè)入式導(dǎo)光板的厚度，發(fā)光源發(fā)光面的法線方向與側(cè)入式導(dǎo) 光板的入光端面的法線方向非平行。
[0007] 在本發(fā)明一實施例中，所述集光器包含至少一個自由曲面，所述曲面為非均勻有 理B樣條曲面，其表達(dá)式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于；包括一發(fā)光源、一集光器和一散射 罩； 所述發(fā)光源位于所述側(cè)入式導(dǎo)光板的一側(cè)，與側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面非直接禪合； 所述集光器沿著光傳播方向位于所述發(fā)光源和所述側(cè)入式導(dǎo)光板之間，將所述發(fā)光源 發(fā)出的光束收集、縮束并會聚； 所述散射罩包設(shè)在所述發(fā)光源和集光器外側(cè)，所述散射罩內(nèi)表面涂布一光學(xué)擴散層， 所述光學(xué)擴散層含有隨機分布的散射顆粒，用于二次收集光禪合過程損失的光能，所述散 射罩設(shè)置有一出射端口與所述側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面對接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述發(fā)光源為線 光源或由點光源串聯(lián)而成的線光源，所述發(fā)光源的橫截面寬度大于所述側(cè)入式導(dǎo)光板的厚 度，發(fā)光源發(fā)光面的法線方向與側(cè)入式導(dǎo)光板的入光端面的法線方向非平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器包含 至少一個自由曲面，所述曲面為非均勻有理B樣條曲面，其表達(dá)式如下：
式中：為控制頂點，為權(quán)因子，^分別為^次和/次規(guī)范B樣條基 函數(shù)，由下述節(jié)點向量定義：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述自由曲面具 有自身非旋轉(zhuǎn)對稱性，所述自由曲面相對發(fā)光源發(fā)光面的法線中屯、也不具有對稱性，所述 自由曲面近發(fā)光源一側(cè)的曲面輪廓線的切線的水平角大于所述自由曲面近側(cè)入式導(dǎo)光板 的曲面輪廓線的切線的水平角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述自由曲面平 行于側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面的最大截面面積小于所述自由曲面平行于發(fā)光源發(fā)光面的最 大截面面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器還包 含一微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)為多個連續(xù)排布的棱鏡峰，所述棱鏡峰對發(fā)光源發(fā)光面的夾角為 20°至40°，用于對發(fā)光源發(fā)出的光束進(jìn)行進(jìn)一步縮束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：還包含一自由曲 面透鏡，所述自由曲面透鏡位于所述發(fā)光源和所述集光器之間，用于對發(fā)光源發(fā)出的光束 進(jìn)行進(jìn)一步縮束。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器的出 射光于側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面會聚處的光斑尺寸小于所述側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面尺寸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊，其特征在于：所述散射罩內(nèi)表 面設(shè)置有限位凸臺，用于固定所述發(fā)光源和集光器。
10. -種使用如權(quán)利要求1-9任一項所述的側(cè)入式導(dǎo)光板的光禪合模塊的背光模組， 其特征在于；包括一側(cè)入式導(dǎo)光板和一光禪合模塊，所述光禪合模塊的出射光經(jīng)側(cè)入式導(dǎo) 光板形成平面光源出射，所述背光模組用于手提裝置、液晶電腦顯示裝置、液晶電視及檢測 裝置的背光照明。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種側(cè)入式導(dǎo)光板的光耦合模塊，包括一發(fā)光源、一集光器和一散射罩；所述發(fā)光源位于所述側(cè)入式導(dǎo)光板的一側(cè)，與側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面非直接耦合；所述集光器沿著光傳播方向位于發(fā)光源和側(cè)入式導(dǎo)光板之間，將所述發(fā)光源發(fā)出的光束收集、縮束并會聚；所述散射罩包設(shè)在所述發(fā)光源和集光器外側(cè)，進(jìn)行限位，散射罩內(nèi)表面涂布一光學(xué)擴散層，用于二次收集光耦合過程損失的光能，所述散射罩設(shè)置有一出射端口與側(cè)入式導(dǎo)光板入光端面對接，還涉及使用該模塊的背光模組。本發(fā)明解決了導(dǎo)光板厚度受制于發(fā)光源截面寬度的問題，不僅能提升光能利用率，降低系統(tǒng)功耗，實現(xiàn)背光模組的薄型化，還能獨立于背光模組獨立裝卸，方便維護(hù)，節(jié)約成本。
【IPC分類】G02B6-00, G02F1-13357
【公開號】CN104793282
【申請?zhí)枴緾N201510196272
【發(fā)明人】陳恩果, 郭太良, 林志賢, 葉蕓, 林金堂, 徐勝, 郭明勇
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月23日