CN101206280A - 导光板及使用该导光板的背光模组 - Google Patents
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Abstract
导光板及使用该导光板的背光模组，属于液晶显示领域。为了有效解决使用LED作为背光源不易得到均匀发光亮度的问题，本发明公开了一种导光板，包括入光面、与该入光面相对的出光面以及连接入光面和出光面的侧面，入光面和出光面上都具有一个凹槽结构，入光面的凹槽结构和出光面的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体后形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽，出光面的凹槽结构称为第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽的旋转轴经过导光板入光面和出光面的中心。本发明还公开了使用上述导光板的背光模组。本发明提出的导光板的出光面发光亮度均匀，使用几个导光板的组合的背光模组既可以用作小尺寸的液晶显示装置，也能用在大尺寸的液晶显示装置中。
Description
技术领域
本发明涉及一种导光板以及使用此导光板的背光模组，属于液晶显示领域。
背景技术
随着信息时代的到来，液晶显示器(LCD)的发展突飞猛进，处在平板显示领域的主导地位。液晶显示装置具有轻薄、省电、低辐射等优点，随着液晶面板尺寸越做越大、产品规格越来越好，市场范围得以不断扩大。背光模组是液晶显示***的重要组成部分，其性能直接决定液晶显示器的亮度、颜色、功耗等主要指标。近年来液晶显示装置在功能上及外观上的要求越来越高，对背光模组的性能要求也越高，其中，导光板和光学膜片组是背光模组最主要的技术成本所在。
背光模组主要由光源、导光板、反射板、扩散膜、棱镜膜以及偏振膜组成。背光模组的光源主要采用侧光式和直下式。导光板主要功能是使光束从导光板的出光面均匀出射，反射板相对该导光板的底面设置，以将从导光板底面出射的光束再次反射入该导光板内，提高光束的利用率，之后再经过扩散膜片使导光板射出的光线扩散与偏向，最后再经过棱镜膜片，调整光线发散角度，进而提高液晶显示器面板的亮度与均匀性。
目前在背光模组使用的光源中，主要是冷阴极荧光灯(CCFL)，但这种光源具有功耗较高、受温度影响大、驱动电压相对较高、灯玻管易碎及汞污染等问题；而作为光源的发光二极管(LED)则具有低功耗、驱动电压较低、工作性能几乎不受温度影响、长寿命、坚固及无汞污染等长处。与CCFL背光源相比，LED背光的色彩重现度(Color Reproduction)可以达到National Television System Committee(NTSC)标准的105％。而一般CCFL灯管，仅能提供NTSC标准的72％。因而采用LED背光源，LCD器件色彩更加鲜艳。然而，与CCFL背光相比，LED背光更多地用于3.5英寸或更小尺寸的PDA、手机以及类似的装置上。而且，发光二极管的出射光具具有一定的发散角度，当其直接射入背光模组的导光板时，使得导光板入光面一侧易出现光学暗区，且与发光二极管相对的位置易出现光柱，不易获得较佳的入光均匀度。现有的背光源技术中，有采用单独的反射器使得LED经过反射器后发出的光是平行光，使用平行光进入导光板，但此结构复杂。
有鉴于此，有必要提供一种发光亮度均匀，能适用于大小尺寸的基于LED背光源的背光模组。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种新的导光板结构以及使用此导光板的背光模组，有效解决使用LED作为背光源不易得到均匀发光亮度的问题。
本发明提供了一种导光板，包括入光面、与该入光面相对的出光面以及连接所述入光面和出光面的侧面，其特征在于，该导光板的入光面上布有散射结构，所述入光面和出光面上都具有一个凹槽结构，入光面的凹槽结构和出光面的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体后形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽，出光面的凹槽结构称为第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的旋转轴经过导光板入光面和出光面的中心。
在本发明中，所述第二凹槽的表面还可涂有反射材料。
在本发明中，所述第一凹槽可以是在导光板入光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
在本发明中，所述第二凹槽可以是在导光板出光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
本发明还提供了一种背光模组，包括导光板、设在导光板的入光面正下方的光源、与导光板的入光面相对应设置的反射板，以及依次设在导光板出光侧的扩散膜片、棱镜膜片和偏振膜片；其特征在于，所述导光板包括入光面、与该入光面相对的出光面以及连接所述入光面和出光面的侧面，所述入光面上布有散射结构，所述入光面和出光面上都具有一个凹槽结构，入光面的凹槽结构和出光面的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体后形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽，出光面的凹槽结构称为第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的旋转轴经过导光板入光面和出光面的中心。
作为本发明的一种改进，所述反射板是直接镀在导光板入光面上的反射膜。
作为本发明的一种改进，所述反射板和导光板的入光面间隔一段距离相对设置。
本发明提出的导光板的出光面发光亮度均匀，出射光区域的形状和导光板出光面的形状相同。使用几个导光板的组合的背光模组既可以用作小尺寸的液晶显示装置，也能用在大尺寸的液晶显示装置中。
附图说明
图1为本发明第一个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图2为本发明第二个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图3为本发明第三个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图4为本发明第四个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图5为本发明第五个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图6为本发明第六个实施例所述的导光板的剖面示意图。
图7为本发明第七个实施例所述的背光模组的剖面示意图。
图8为本发明第八个实施例所述的背光模组的剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种导光板，以及使用此导光板的背光模组。导光板主要的用途为导引光线方向，并使导光板的输出光线均匀分布。本发明所述的背光模组可供液晶显示装置使用，也可供计算机键盘、行动电话按键、广告牌及其它需要平面光源的装置使用。进一步而言，本发明还包含使用此导光板的液晶显示装置。此处所言的液晶显示装置泛指使用液晶面板的显示装置，包含家用的液晶电视、计算机、手机及数字相机的液晶显示屏等。
以下将结合附图及实施例对本发明所述的导光板和背光模组进行具体说明。
参阅图1，本发明的第一个实施例提供了一种导光板130，包括入光面131，与入光面131相对的出光面132，以及连接所述入光面131和所述出光面132的侧面(图未标示)，入光面131上布有散射结构135，入光面131和出光面上132都具有一个凹槽结构，入光面131的凹槽结构和出光面132的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽134，出光面的凹槽结构称为第二凹槽133，第一凹槽134和第二凹槽133的旋转轴经过导光板入光面131和出光面132的中心。第二凹槽133的表面还可涂有反射材料，该反射材料可根据需要选择反射性能，用以不同程度的增加第二凹槽133对光线的反射效果，
如图1所示，导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个由三角形绕导光板的中心轴旋转而形成的旋转体和在入光面131挖去一个半球体后所形成的结构。所述出光面132上的第二凹槽133具有与上述所挖去的立体相对应的表面形状，所述入光面131上的第一凹槽134具有与上述所挖去的立体相对应的表面形状。
图2显示第二个实施例所述的导光板与第一个实施例的不同之处在于两个凹槽的形状不同：导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个由三角形绕导光板的中心轴旋转而形成的旋转体和在入光面131挖去一个由三角形绕导光板的中心轴旋转形成所形成的旋转体后形成的结构。
图3显示第三个实施例所述的导光板与第一个实施例的不同之处在于两个凹槽的形状不同：导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个由三角形绕导光板的中心轴旋转而形成的旋转体和在入光面131挖去一个由任意曲线绕导光板的中心轴旋转形成的旋转体后形成的结构。
图4显示第四个实施例所述的导光板与第一个实施例的不同之处在于两个凹槽的形状不同：导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个由三角形绕导光板的中心轴旋转而形成的旋转体和在入光面131挖去一个由梯形绕导光板的中心轴旋转形成所形成的旋转体后形成的结构。
图5显示第五个实施例所述的导光板与第一个实施例的不同之处在于两个凹槽的形状不同：导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个由半圆形绕导光板的中心轴旋转而形成的旋转体和在入光面131挖去一个由半圆绕导光板的中心轴旋转形成所形成的旋转体后形成的结构。
图6显示第六个实施例所述的导光板与第一个实施例的不同之处在于两个凹槽的形状不同：导光板130是在长方体型或正方体型透光板的出光面132上挖去一个以导光板的中心轴为旋转轴的半球体和在入光面131挖去一个由任意曲线绕导光板的中心轴旋转形成所形成的旋转体后形成的结构。
上述图1至图6所示的实施例仅为实施本发明的范例。也就是说，第一凹槽134可以由在长方体型或正方体型透光板130的出光面132上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕导光板的中心轴转而形成的旋转体后形成。第二凹槽133可以由在长方体型或正方体型透光板130的出光面132上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕导光板的中心轴转而形成的旋转体后形成。导光板130的第一凹槽和第二凹槽结构可以相同，也可以不相同。
所述导光板130的入光面131上布有散射结构135，例如散射网点，用以将到达散射结构135的光线均匀化。导光板130的出光面132的第二凹槽133的表面还可有反射材料，该反射材料可根据需要选择反射率，用以不同程度的增加第二凹槽133对光线的反射效果，这样从导光板110出射的光线的分布也会相应被调整，从而背光模组100可以达到所需亮度均匀性的发光效果。
参阅图7，本发明的第七个实施例提供了一种背光模组100，包括导光板130、设在导光板130的入光面正下方的光源110、与导光板130的入光面相对应设置的反射板120，以及依次设在导光板130出光侧的扩散膜片140、棱镜膜片150和偏振膜片160。
光源110可以是单颗LED芯片，也可以是由R、G、B三基色LED芯片装配而成的光源。当光源110发出光线时，部分不能直接进入导光板130的光线会经反射板120反射，最后进入导光板130。在较佳实施例中，反射板120的反射效率接近100％。
反射板120设置在导光板130下方，中间开有一孔放置光源110，保证光源发出的光线都能进入导光板130内部。
所述导光板130采用本发明的上述结构，即导光板130，包括入光面131，与入光面131相对的出光面132，以及连接所述入光面131和所述出光面132的侧面(图未标示)，入光面131上布有散射结构135，入光面131和出光面上132都具有一个凹槽结构，入光面131的凹槽结构和出光面132的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽134，出光面的凹槽结构称为第二凹槽133，第一凹槽134和第二凹槽133的旋转轴经过导光板入光面131和出光面132的中心。具体地说，第一凹槽134可以是在导光板入光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。第二凹槽133可以是在导光板出光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。也就是说，当所挖去的立体为圆柱体或圆台体时，所形成的凹槽结构包括一个底面和一个侧面。所述底面可为平面，所述侧面可以为圆锥面、圆柱面或曲面。当所挖去的旋转体为圆锥体或半球体时，所形成的凹槽结构的表面为一个曲面，该曲面为圆锥面或球面。
第七个实施例所述的背光模组100使用的导光板130的结构与图1中显示的导光板相同，第二凹槽133的表面为圆锥面，第一凹槽134的表面为球面，并且第一凹槽133和第二凹槽134的旋转轴经过导光板130入光面和出光面的中心。可以理解，第二凹槽133的表面为圆锥面时，锥角的大小和圆锥面的半径都是可以变化的。作为替换，第二凹槽133的表面也可以是球面；第一凹槽134的表面也可以为锥面。
所述导光板130的入光面131布有散射结构135，例如散射网点，用以将到达散射结构135的光线均匀化。导光板130的出光面132的第二凹槽133的表面可以设置反射材料，用以增强凹槽结构133的反射功效。
所述反射板120和导光板130的入光面131相对设置，可以和导光板130结合在一起，也可以和导光板130间隔一段距离相对设置。本例中，反射板120的第一底面121和导光板130的入光面131相结合，反射板120也可以是一层高反射膜。
扩散膜片140，棱镜膜片150，以及偏振膜片160依次设置在导光板130的出光侧，如图7所示，从导光板130出射的光经过扩散膜片140后，光线发生扩散和偏向；然后经过棱镜膜片150，光线的发散角变小；最后经过偏振模片160变成偏振光，这样便将导光板130射出的光线进一步分散化、均匀化。扩散膜片140，棱镜膜片150，以及偏振膜片160均为现有技术中背光模组结构中所常用的元件。
此实施例的背光模组100在工作过程中，光源110发出的光线大部分直接通过导光板130的入光面131的凹槽结构134进入导光板130，另一部分光线经反射板120反射后进入导光板130的入光面131，从而进入导光板130内部。进入导光板130的光一部分直接经过出光面132上第二凹槽133的***区域被导引出导光板130；一部分光在导光板130内发生全反射后到达入光面131上第一凹槽134的表面，经第一凹槽134反射后再到达出光面132被导引出导光板130；一部分到达出光面132的第二凹槽133的表面，经第二凹槽133的表面反射后到达导光板130的入光面131，具体为到达入光面131上第一凹槽134区域的***区域， 再经该***区域反射到出光面132上第二凹槽133的***区域，这样光线最终从出光面132上第二凹槽133的***区域被导引出导光板130。
因此，由于导光板130出光面132表面第二凹槽133的设置，导光板130出光面132与光源110相对应的区域的光线分布会被削弱，出光面132与光源110相对应的区域的***区域(也就是出光面132上第二凹槽133的***区域)的光线分布会相应增加，这样从导光板110的出光面132出射的光线整体上分布比较均匀，从而背光模组100具有较为均一的发光亮度；同时，由于导光板入光面131上第一凹槽134的设置，导光板130内的光线经过第一凹槽134表面反射或折射后改变光路，使得出射光区域的形状与导光板出光面的形状相同。
第二凹槽133的表面可形成有反射材料，该反射材料可根据需要选择反射性能，用以不同程度的增加第二凹槽133对光线的反射效果，这样从导光板110出射的光线的分布也会相应被调整，从而背光模组100可以达到所需亮度均匀性的发光效果。
所述导光板130的材质可为聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)，或玻璃等其它透明材料。反射板120可以是一层反射膜直接镀在导光板130的入光面131上。
参阅图8，本发明的第八个实施例提供了一种背光模组，其结构与和第七个实施例的背光模组大体相同，其区别在于：第八个实施例提供的背光模组100中，反射板120和导光板130间隔一段距离设置；反射板120中心开有一孔便于放置光源110；导光板130的结构与图3显示的相同，入光面131上第一凹槽234包括一个底面和一个侧面，底面为球形，侧面为圆柱形侧面。
上述实施例的背光模组中，光源在导光板的入光面的正下方，导光板下面设置有反射板，且导光板出光面和入光面均设置有凹槽结构。出光面设置凹槽结构使得光源发出的光线从导光板导出后，导光板出光面与光源相对应的区域的光线分布会被削弱， 同时，导光板出光面与光源相对应的区域的***区域的光线分布会相应增加，这样从导光板出射的光线的总体分布会比较均匀，从而背光模组具有较为均一的发光亮度；入光面设置凹槽结构，可以改变导光板中的光路，使得出射光区域的形状规则，与导光板出光面的形状相同；导光板入光面上还有散射结构，这种微结构分布能使光线散射、折射和反射，进一步提高导光板的出光效率和整个板面的亮度均匀性。通过凹槽结构设计可以使得利用LED光源的导光板亮度均匀；使用几个导光板的组合的背光模组既可以用作小尺寸的液晶显示装置，也能用在大尺寸的液晶显示器中。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种导光板，包括入光面、与该入光面相对的出光面以及连接所述入光面和出光面的侧面，其特征在于，该导光板的入光面上布有散射结构，所述入光面和出光面上都具有一个凹槽结构，入光面的凹槽结构和出光面的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体后形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽，出光面的凹槽结构称为第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的旋转轴经过导光板入光面和出光面的中心。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第二凹槽的表面涂有反射材料。
3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一凹槽是在导光板入光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第二凹槽是在导光板出光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
5.一种背光模组，包括导光板、设在导光板的入光面正下方的光源、与导光板的入光面相对应设置的反射板，以及依次设在导光板出光侧的扩散膜片、棱镜膜片和偏振膜片；其特征在于，所述导光板包括入光面、与该入光面相对的出光面以及连接所述入光面和出光面的侧面，所述入光面上布有散射结构，所述入光面和出光面上都具有一个凹槽结构，入光面的凹槽结构和出光面的凹槽结构是在导光板上挖去一个旋转体后形成的结构，入光面的凹槽结构称为第一凹槽，出光面的凹槽结构称为第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的旋转轴经过导光板入光面和出光面的中心。
6.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述反射板是直接镀在导光板入光面上的反射膜。
7.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述反射板和导光板的入光面间隔一段距离相对设置。
8.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述第二凹槽的表面涂有反射材料。
9.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述第一凹槽是在导光板入光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
10.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述第二凹槽是在导光板出光面上挖去一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕经过导光板入光面和出光面的中心的旋转轴旋转而形成的旋转体后形成的。
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