CN102620209A - 背光模组及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光模组及液晶显示器，背光模组包括导光板、光源、折射结构，折射结构对应光源；折射结构包括有一第一折射面、第二折射面和第三折射面；第一折射面沿着垂直入光方向呈第一倾斜角度；第二折射面沿着垂直入光方向呈第二倾斜角度，在第一倾斜角度下，折射结构对应的光源射向第一折射面的光线经第一折射面折射后穿过折射结构；在第二倾斜角度下，折射结构对应的光源射向第二折射面的光线经第二折射面折射后穿过折射结构。

Description

背光模组及液晶显示器
【技术领域】
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种背光模组及液晶显示器。
【背景技术】
随着液晶显示屏轻薄化发展的趋势，其所需的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)颗数越来越少。
请参阅图1，在侧入光式LED背光模组中，LED颗数减小，导致LED之间距离P增加。从LED11出射的光线进入导光板12后，由于导光板12密度与空气密度不一样，一般小于空气密度，因此会对光线产生折射作用。
从LED11出射的光线，有一部分垂直进入所述导光板12，该部分垂直入射光线的张角为θair＝90度。该部分光线进入所述导光板12后，张角减小为θLGP＝arcsin(1/nLGP)，显然θLGP＜90°。
而对于集中在垂直入射光线周围的光线而言，θLGP越小，在背光模组的混光距离d不变情况下，将会导致该部分光线集中分布在导光板12中的某一范围内，进而导致导光板12出现亮暗不均(hotspot)现象。
如何解决现有技术中垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线进入导光板后，集中分布在导光板中的某一范围内，使得导光板存在亮暗不均现象的技术问题，是液晶显示技术领域研究的方向之一。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种背光模组，以解决现有技术中由于导光板对入射光线的折射作用，使得导光板存在亮暗不均现象的技术问题。
为解决上述问题，本发明构造了一种背光模组，包括导光板及光源，所述导光板包括入光面，所述光源靠近所述入光面，所述导光板内设置有折射结构，所述折射结构对应所述光源；
所述折射结构包括沿着所述导光板厚度方向设置的第一折射面、第二折射面以及第三折射面，所述第三折射面连接所述第一折射面和第二折射面；所述第一折射面沿着所述光源与所述导光板之间水平垂直于所述入光面的垂直入光方向呈第一倾斜角度；所述第二折射面沿着所述垂直入光方向呈第二倾斜角度，所述第一倾斜角度和所述第二倾斜角度的倾斜方向相反；
在所述第一倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第一折射面的光线经所述第一折射面折射后穿过所述折射结构；在所述第二倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第二折射面的光线经所述第二折射面折射后穿过所述折射结构。
在本发明的背光模组中，所述折射结构包括一中空的镂空结构，所述镂空结构内填充有透明材质，所述透明材质的折射率小于所述导光板的折射率。
在本发明的背光模组中，所述第三折射面相对所述导光板入光面的最大距离小于所述背光模组的混光距离；
所述镂空结构沿着光源与导光板之间的垂直方向具有一折射长度，所述折射长度小于所述背光模组的混光距离。
在本发明的背光模组中，所述第一倾斜角度β1满足以下条件：
β1≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
在本发明的背光模组中，所述第二倾斜角度β2满足以下条件：
β2≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
本发明的另一个目的在于提供一种液晶显示器，以解决现有技术中由于导光板对入射光线的折射作用，使得导光板存在亮暗不均现象的技术问题。
为解决上述问题，本发明构造了一种液晶显示器，所述液晶显示器包括一背光模组，所述背光模组包括导光板及光源，所述导光板包括入光面，所述光源靠近所述入光面，所述导光板内设置有折射结构，所述折射结构对应所述光源；
所述折射结构包括沿着所述导光板厚度方向设置的第一折射面、第二折射面以及第三折射面；所述第三折射面连接所述第一折射面和第二折射面；所述第一折射面沿着所述光源与所述导光板之间水平垂直于所述入光面的垂直入光方向呈第一倾斜角度；所述第二折射面沿着所述入光面的垂直入光方向呈第二倾斜角度，所述第一倾斜角度和所述第二倾斜角度的倾斜方向相反；
在所述第一倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第一折射面的光线经所述第一折射面折射后穿过所述折射结构；在所述第二倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第二折射面的光线经所述第二折射面折射后穿过所述折射结构。
在本发明的液晶显示器中，所述折射结构包括一中空的镂空结构，所述镂空结构内填充有透明材质，所述透明材质的折射率小于所述导光板的折射率。
在本发明的液晶显示器中，所述镂空结构还包括有第三折射面；所述第三折射面相对所述导光板入光面的最大距离小于所述背光模组的混光距离；
所述镂空结构沿着光源与导光板之间的垂直方向具有一折射长度，所述折射长度小于所述背光模组的混光距离。
在本发明的液晶显示器中，所述第一倾斜角度β1满足以下条件：
β1≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
在本发明的液晶显示器中，所述第二倾斜角度β2满足以下条件：
β2≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
本发明相对于现有技术，通过在导光板内部设置折射结构，该折射结构对应光源，该折射结构将垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线进行折射，使得该部分光线呈散射效果，避免集中分布在导光板的某一区域，进而避免液晶显示器出现亮暗不均的现象，提高了液晶显示器的画面显示质量。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1为现有技术中背光模组的结构示意图；
图2为本发明中背光模组的较佳实施例结构示意图；
图3为图2中的俯视结构示意图；
图4为图2中的侧视结构示意图；
图5为本发明较佳实施例中的光线折射效果示意图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
请参阅图2，图2为本发明中背光模组的较佳实施例的结构示意图。
所述背光模组包括光源10以及导光板20，所述导光板20包括有入光面21，所述导光板20内设置有折射结构22。所述折射结构22包括有沿着所述导光板20厚度方向C设置第一折射面221、第二折射面222以及第三折射面223，所述第三折射面223连接所述第一折射面221和第二折射面222。
其中，所述折射结构22优选为一中空的镂空结构，并在该镂空结构内填充有透明材质，所述透明材质的折射率小于所述导光板20的折射率，以实现对射向该折射结构22的光线的折射。
上述透明材质优选为甲基聚合物(Methyl pentenecopolymer，PMP)，譬如聚-4-甲基-1戊烯(TPX)，其折射率为1.46；或者聚丙烯酸丁酯(PBA)，其折射率为1.47。在具体实施过程中，还可以掺杂低折射率的纳米粒子以降低填充的透明材质的折射率。
请一并参阅图3，沿着所述光源10与所述导光板20之间水平垂直于所述入光面21的垂直入光方向A，所述第一折射面221具有第一倾斜角β1，在所述第一倾斜角度β1下，所述折射结构22对应的光源20射向该第一折射面221的光线被所述第一折射面221折射后穿过所述折射结构22；所述第二折射面222具有第二倾斜角β2，在所述第二倾斜角度β2下，所述折射结构22对应的光源20射向该第二折射面222的光线被所述第二折射面222折射后穿过所述折射结构22。
其中，所述第一倾斜角β1和第二倾斜角β2的倾斜方向相反，具体说来，所述第一倾斜角β1沿逆时针方向旋转，所述第二倾斜角β2沿顺时针方向旋转。
更具体的，所述第一倾斜角度β1满足以下条件：
β1≤45°-arcsin(1/nLGP)；其中，nLGP为所述导光板的折射率。
在该条件下，所述第一折射面221可对接收到的光线进行折射。其中，该光线来自于所述折射结构22对应的光源10。而且该光线为射向所述折射结构22的垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线，上述光线经所述折射结构22的第一折射面221折射后，呈散射效果并沿着方向A穿过所述折射结构22继续前进，可以避免上述光线在所述导光板20的分布过于集中，进而避免液晶显示器出现亮暗不均的现象。
更具体的，所述第二倾斜角度β2满足以下条件：
β2≤45°-arcsin(1/nLGP)；
在该条件下，所述第二折射面222可对接收到的光线进行折射。其中，该光线来自于所述折射结构22对应的光源10；而且该光线为射向所述折射结构22的垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线，上述光线经所述折射结构22的第二折射面222折射后，穿过所述折射结构22并继续前进，呈散射效果，可以避免上述光线在所述导光板20的分布过于集中，进而避免液晶显示器出现亮暗不均的现象。
在具体实施过程中，所述第三折射面223优选为平面，此时所述折射结构22在所述导光板20的平面方向B为三角形结构(请参阅图3)。当然所述第三折射面223还可以为曲面，譬如圆弧面。
若所述第三折射面223为圆弧面，在所述导光板20的水平面B上，所述圆弧的任一点的切线与方向A的夹角小于所述第一倾斜角β1或者小于所述第二倾斜角β2。譬如，在靠近所述第一折射面221一侧的第三折射面223上的某一点的切线与方向A的夹角小于所述第一倾斜角β1。
请继续参阅图3，在图3中，所述第三折射面223为平面。
其中，所述第三折射面223相对所述导光板20的入光面21的最大距离(图未标示)小于所述背光模组的混光距离d，所述折射结构22沿着方向A具有一折射长度H，所述折射长度H小于所述背光模组的混光距离d，以保证所述折射结构22能够在光线混合之前对光线进行折射。
其中，所述第一折射面221和所述第二折射面222优选为平面，当然也可以为曲面，若为曲面，则在水平方向B，曲面上任一点的切线与方向A的夹角小于所述第一倾斜角β1或者小于所述第二第二倾斜角β1，防止光线反射回所述入光面21，譬如若所述第一折射面221为曲面，则在水平方向B，该曲面的任一点的切线与方向A的夹角小于所述第一倾斜角β1。
请参阅图4，图4为图2所示的背光模组的较佳实施例的侧视结构示意图。
其中，所述折射结构22沿着所述导光板20厚度方向C具有一折射深度D，所述第三折射面223与所述背光模组的混光线Q(即相邻光源的光线交叉点所在的直线)具有一最短距离L，所述折射结构22在所述混光线Q的最小出射张角δ，所述折射深度D、所述最短距离L以及所述最小出射张角δ满足以下公式：
sinδ≤nLGP×sin(atan(L/D))。
所述折射深度D、所述最短距离L以及所述最小出射张角δ满足上述公式，可以有效的防止沿最小出射张角δ方向看到所述折射结构22。
在图4所示的实施例中，所述折射深度D小于所述导光板20的厚度(图未标示)。在具体实施过程中，所述折射深度D还可以等于所述导光板20的厚度，此处不一一列举。其中，所述折射深度D取决于形成所述折射结构22的镂空结构的深度，即在形成镂空结构后，需在该镂空结构内填满透明材质，进而形成所述折射结构22。
请一并参阅图2，多个折射结构22在水平面B等间距排列，相邻折射结构22之间的距离P满足以下公式：
B≥d/tan(arcsin(1/nLGP))；
本实施例中，通过调节所述折射结构22的第一倾斜角β1、第二倾斜角β2，折射长度H以及相对所述光源10的位置，可以有效的避免亮暗不均的现象，进而保证液晶显示器的画面显示质量。
本发明中所述第三折射面223优选为曲面(譬如图2和图3中的圆弧面)，当然也可以为其它形状，譬如平面，此处不一一详述。
图2至图4所示的背光模组的较佳实施例的工作原理为：
请一并参阅图5，从所述光源10出射并进入所述导光板20的光线中，有一部分为垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线，该部分光线的折射角度较小。以所述折射结构22的第二折射面222为例，该部分光线射向所述第二折射面222后，由于第二倾斜角β2≤45°-arcsin(1/nLGP)，且所述折射结构22内填充有折射率小于所述导光板20的折射率的材质，因此该部分光线会被所述第二折射面222折射，折射后穿过所述折射结构22并继续前进。折射后的该部分光线呈散射效果，避免了该部分光线集中在所述导光板20的某一区域，进而避免了出现亮暗不均的显现，保证了液晶显示器的画面显示质量。
本发明还提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括本发明提供的背光模组，鉴于所述背光模组在上文已有详细的描述，此处不再赘述。
本发明通过在导光板内部设置折射结构，该折射结构对应光源，该折射结构将垂直入射光线以及集中在该垂直入射光线周围的光线进行折射，使得该部分光线呈散射效果，避免集中分布在导光板的某一区域，进而避免液晶显示器出现亮暗不均的现象，提高了液晶显示器的画面显示质量。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种背光模组，包括导光板及光源，所述导光板包括入光面，所述光源靠近所述入光面，其特征在于，所述导光板内设置有折射结构，所述折射结构对应所述光源；
所述折射结构包括沿着所述导光板厚度方向设置的第一折射面、第二折射面以及第三折射面，所述第三折射面连接所述第一折射面和第二折射面；所述第一折射面沿着所述光源与所述导光板之间水平垂直于所述入光面的垂直入光方向呈第一倾斜角度；所述第二折射面沿着所述垂直入光方向呈第二倾斜角度，所述第一倾斜角度和所述第二倾斜角度的倾斜方向相反；
在所述第一倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第一折射面的光线经所述第一折射面折射后穿过所述折射结构；在所述第二倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第二折射面的光线经所述第二折射面折射后穿过所述折射结构。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述折射结构包括一中空的镂空结构，所述镂空结构内填充有透明材质，所述透明材质的折射率小于所述导光板的折射率。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第三折射面相对所述导光板入光面的最大距离小于所述背光模组的混光距离；
所述镂空结构沿着光源与导光板之间的垂直方向具有一折射长度，所述折射长度小于所述背光模组的混光距离。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第一倾斜角度β1满足以下条件：
β1≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第二倾斜角度β2满足以下条件：
β2≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
6.一种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括一背光模组，所述背光模组包括导光板及光源，所述导光板包括入光面，所述光源靠近所述入光面，所述导光板内设置有折射结构，所述折射结构对应所述光源；
所述折射结构包括沿着所述导光板厚度方向设置的第一折射面、第二折射面以及第三折射面，所述第三折射面连接所述第一折射面和第二折射面；所述第一折射面沿着所述光源与所述导光板之间水平垂直于所述入光面的垂直入光方向呈第一倾斜角度；所述第二折射面沿着所述垂直入光方向呈第二倾斜角度，所述第一倾斜角度和所述第二倾斜角度的倾斜方向相反；
在所述第一倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第一折射面的光线经所述第一折射面折射后穿过所述折射结构；在所述第二倾斜角度下，所述折射结构对应的光源射向所述第二折射面的光线经所述第二折射面折射后穿过所述折射结构。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述折射结构包括一中空的镂空结构，所述镂空结构内填充有透明材质，所述透明材质的折射率小于所述导光板的折射率。
8.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述第三折射面相对所述导光板入光面的最大距离小于所述背光模组的混光距离；
所述镂空结构沿着光源与导光板之间的垂直方向具有一折射长度，所述折射长度小于所述背光模组的混光距离。
9.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一倾斜角度β1满足以下条件：
β1≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
10.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二倾斜角度β2满足以下条件：
β2≤45°-arcsin(1/nLGP)；
其中，nLGP为所述导光板的折射率。
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