CN104656183B - 导光板组件和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种导光板组件。该导光板组件包括导光板和耦合膜，耦合膜被接合到导光板，所述耦合膜包括：板状部；和多个棱镜部，所述多个棱镜部形成在板状部上。其中，每个棱镜部具有平面状的顶面，所述顶面与导光板的出光面接合，并且每个棱镜部具有被构造成将入射光通过全反射朝向耦合膜的出光面反射的反射侧面。本发明还公开了一种包括上述导光板组件的显示装置。

Description

导光板组件和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，并且尤其是涉及一种导光板组件以及包括这种导光板组件的显示装置。
背景技术
目前的液晶显示器基本均采用背光照明，而背光照明主要包括侧光式背光照明、直下式背光照明和混合式背光照明三种。目前，采用侧光式背光照明方式的液晶显示器占据着绝大部分市场，其原因在于采用侧光式背光照明结构的液晶显示器的成本最低，并且有利于液晶显示面板的轻薄化。但是侧光式背光照明通常具有分光效果差的缺陷，特别是在LED灯是线偏振光灯的情况，这时，主要依赖于导光板自身的分光效果。
常用的导光板有散射点式导光板(如图1所示)和折射微槽式导光板(如图2)。
图1示出了散射点式导光板的示意性的光路图。如图所示，散射点式导光板3内通常分散布置多个散射点，当光源1发出的光线照射到散射点时，光线将朝向各个方向散射，部分光线经由反射板2返回导光板3后再次通过散射点散射，散射后的光线从导光板的上表面射出，从而提供背光照明。
图2示出了折射微槽式导光板的示意性的光路图。如图所示，折射微槽式导光板3’的下表面上通常设置多道微型沟槽，并且该沟槽被构造成当光线照射在沟槽的侧壁上时将发生部分的折射和反射，折射后被照射到反光板2的光线被反射回导光板3’后，再次经折射变向后从导光板3’的上表面射出，从而提供背光照明。
然而，对于散射点式导光板而言，散射点会使入射光沿不同的方向散射。被散射的光波将经历不同的相位变化、向不同的方向传播，因此，散射后的光线将不可避免地发生去极化现象。对于折射微槽式导光板而言，其偏振效率虽然比散射点式导光板略高，但也存在光路分离、光线传播的Y-Z平面仍有偏振旋转效应，导致了一定程度的去极化的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的导光板组件，其能够至少部分地解决上文所述的现有技术的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种导光板组件。该导光板组件包括导光板和耦合膜，耦合膜被接合到导光板，并且耦合膜包括板状部和多个棱镜部，所述多个棱镜部形成在板状部上。其中，每个棱镜部具有平面状的顶面，所述顶面与导光板的出光面接合，并且每个棱镜部具有被构造成将入射光通过全反射朝向耦合膜的出光面反射的反射侧面。
根据本发明的一个示例性实施例，所述多个棱镜部中的各个棱镜部在所述板状部上的延伸方向彼此平行。
根据本发明的另一示例性实施例，每个棱镜部的与所述延伸方向垂直的横截面具有四边形形状。
根据本发明的另一示例性实施例，所述横截面具有平行四边形的形状。
根据本发明的另一示例性实施例，所述导光板和所述耦合膜分别由折射率相同或相近的材料形成，并且相邻的棱镜部之间的空间填充空气或真空。
根据本发明的另一示例性实施例，形成所述导光板和所述耦合膜的材料的折射率均大于或等于1.4。
根据本发明的另一示例性实施例，形成所述导光板和所述耦合膜的材料的折射率均接近1.5。
根据本发明的另一示例性实施例，每个棱镜部的所述反射侧面被构造成朝向导光板的入光侧倾斜。
根据本发明的另一示例性实施例，所述多个棱镜部的反射侧面的倾斜程度从导光板的入光侧开始依次减小。
根据本发明的另一示例性实施例，所述耦合膜包括四个棱镜部，第一棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为40°至50°，第二棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为55°至65°，第三棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为70°至80°，第四棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为85°至90°。
根据本发明的另一示例性实施例，第一棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为45°，第二棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为60°，第三棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为75°，第四棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为90°。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括上文所述的导光板组件。
通过采用本发明的导光板组件，能够增加光的利用率，增加显示屏的亮度，提高背光照明的均匀度。通过采用本发明的导光板组件，使得传统的导光板不再需要额外的增亮膜以及复杂的纳米光栅材料。
此外，通过采用本发明的导光板组件，能够通过全反射作用避免光在传播过程中的去极化。与传统的散射点式导光板相比，能够避免光的去极化现象。同时，与传统的折射微槽式导光板相比，能够提供更加复杂多样的光路，从而使背光照明的亮度更加均匀。
附图说明
图1示出了现有技术的散射点式导光板的示意性的光路图；
图2示出了现有技术的折射微槽式导光板的示意性的光路图；
图3示出了根据本发明一个实施例的导光板组件的结构示意图；
图4示出了图3的导光板组件的耦合膜的结构示意图；
图5示出了图3的导光板组件的示意性的光路图；以及
图6示出了根据本发明一个实施例的显示装置的结构示意图，其包括根据图3的导光板组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。
在对任何实施例进行详细说明之前，应当理解的是，本发明不仅限于下文提出或在附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明可具有其他实施方式或以其他方式实现。
具体实施方式部分中描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域技术人员能够实施和使用本发明。因此，示例性实施例不应当被认为是对本发明的范围的限制。还应注意的是，附图仅是示意性的，而不是按比例绘制的，并且在这些附图中，具有类似结构或功能的元件用相同或类似的附图标记表示。此外，本文中所用的指示方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等，表示在附图中所示的情形，其目的仅仅是为了便于对发明进行描述，而非进行限定。
图3示出了根据本发明一个实施例的导光板组件的结构示意图。如图所示，导光板组件包括导光板31和耦合膜32，耦合膜32被结合到导光板31的上表面。耦合膜32包括板状部和设置在板状部上的彼此间隔的多个棱镜部。优选地，所述多个棱镜部整体地形成在板状部上。
图4示出了耦合膜的结构示意图。耦合膜32包括板状部320和形成在板状部320的下表面上的多个(图中所示为四个)棱镜部321、322、323和324。结合图3和图4可以看出，每个棱镜部321、322、323和324都具有平面状的顶面。耦合膜32通过所述多个棱镜部321、322、323和324的顶面接合到导光板31的上表面(出光面)。所述多个棱镜部321、322、323和324从导光板31的左侧开始依次排列。
在本发明中，为了让每个棱镜部都能够反射一部分光线，使光线从耦合膜的板状部的不同部位射出从而提高导光板组件的出光均匀度，每个棱镜部具有反射侧面，反射侧面被构造成将入射光能够通过全反射朝向耦合膜的出光面反射。这可以例如通过下文中详细说明的具体结构实现。
在一种优选的实施方式中，如图3和4所示，所述多个棱镜部321、322、323和324中的至少一个棱镜部321、322和323的横截面具有朝向导光板31的左侧倾斜的四边形形状，而棱镜部324则可具有矩形的形状。从而每个四边形的两个侧边中的至少一个侧边可以用作所述反射侧面。
在采用侧光式背光照明的情况下，导光板31的左侧可设有光源(见图5)。也就是说，多个棱镜部321、322和323均朝向导光板的入光侧倾斜。需要说明的是，所谓的“棱镜部朝向导光板的入光侧倾斜”指的是棱镜部的端部相对于其连接到板状部的基部朝向导光板的入光侧倾斜。
根据一个示例，所述多个棱镜部中的各个棱镜部在耦合膜的板状部上彼此平行地延伸。这样耦合膜的形状较为简单整齐，便于设计和制作。当然，为了满足不同的背光照明形式的需求，也可以根据具体要求对各个棱镜部进行设计。
优选地，每个棱镜部的横截面都具有平行四边形的形状。在另一个示例中，每个棱镜部的横截面也可以具有梯形形状，并且靠近板状部320的一端的宽度较大。这种设置将方便制造耦合膜。
如图3和4所示，从耦合膜(或导光板)的左侧开始，所述多个棱镜部321、322、323和324朝向导光板入光侧倾斜的程度逐渐减小。在示例性的实施例中，所述多个棱镜部321、322、323和324的横截面均为平行四边形。因此，每个棱镜部的反射侧面朝向导光板的入光侧倾斜的程度逐渐减小。
在一个优选的实施例中，第一棱镜部321的反射侧面与导光板31的上表面(在该实施例中，上表面即导光板31的出光面)之间的夹角的范围为40°至50°，第二棱镜部322的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角的范围为55°至65°，第三棱镜部323的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角的范围为70°至80°，第四棱镜部324的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角的范围为85°至90°。
在进一步优选的实施例中，第一棱镜部321的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角为45°，第二棱镜部322的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角为60°，第三棱镜部323的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角为75°，第四棱镜部324的反射侧面与导光板31的上表面之间的夹角为90°。
应当注意的是，虽然在图中所示的优选实施例中，耦合膜具有四个棱镜部，但实际上可以根据导光板和耦合膜的横向宽度确定设置更多或更少的棱镜部，因而各棱镜部的倾斜角度也可以根据棱镜部的数目而进行相应地变化和调整。特别地，在优选的实施例方式中，相邻棱镜的倾斜角度之差大致相同。
导光板31和耦合膜32由折射率相同或相近的材料制成，以便光线能够比较顺利地从导光板31进入耦合膜32。如果导光板31的材料与耦合膜32的材料之间的折射率差别较大，则可能光在二者的交界面上发生全反射，从而不利于光从导光板31进入耦合膜32。进一步地，相邻的棱镜部之间的空间33填充有空气或真空。由于空气和真空的折射率低，因而，当光照射在空间33与导光板31的交界面上时将可能发生全反射，从而光线会完全返回到导光板31内，并在例如经过反射板2反射之后再次作为光源光加以利用。
在优选的实施方式中，导光板31和耦合膜32被进一步构造成：当光从导光板31的例如左侧射入导光板后并入射到所述空间33与导光板31的交界面上时发生全反射。
为实现这一目的，并使全反射发生的几率提高，导光板31和耦合膜32均应由折射率较高的材料制成。通过本领域公知的全反射计算公式可知，光密介质与光疏介质的折射率之比越大，发生全反射的临界角越小，就越容易发生全反射。因此，在一个示例中，在前述空间33内填充空气或真空的情况下，导光板31和耦合膜32的折射率优选在1.4以上。在更优选的示例中，导光板31和耦合膜32均由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，缩写PMMA)或聚碳酸酯(polycarbonate，缩写PC)制成，这两种材料的折射率均在1.5左右。导光板31与耦合膜32可由相同的材料制成，也可由不同的材料制成。也可以根据实际情况选择适合制造导光板和耦合膜的材料，所述实际情况包括例如耦合膜上的棱镜部的数目、各棱镜部的倾斜角度等因素。
图5示出了图3的导光板组件的示意性的光路图。如图所示，光源1发出的光进入导光板31。由于光源1发出的光沿不同方向进入导光板。根据本发明，由于多个棱镜部321、322、323和324被倾斜设置，提供光从光源经由导光板直接进入耦合膜的棱镜部的可能性，因此，部分光可能直接经由耦合膜32的棱镜部从导光板31进入耦合膜32的棱镜部，并经棱镜部的反射侧面反射后，从耦合膜32的上表面射出。另外部分光可能会在导光板31内经过多次反射，并最终进入耦合膜32的棱镜部中，再经由耦合膜32的上表面射出。
在优选的实施例中，由于所有的光线都可以经由不同的光路进入耦合膜的棱镜部。因此，没有光线被损失。并且，进入耦合膜的棱镜部的光在棱镜部的反射侧面上发生全反射而转为射向耦合膜的出光面，并从耦合膜的出光面射出。全反射与现有技术中采用的散射不同，全反射能够保持光的高偏振效率，消除现有技术中散射点式导光板的光去极化现象。同时，与折射微槽式导光板相比，能够提供更加复杂多样的光路，从而使背光照明的亮度更加均匀。
图6示出了根据本发明一个实施例的显示装置的结构示意图。该显示装置包括背光***、液晶屏5和上起偏器6。背光***包括：光源1(例如，线偏振光灯)，上文所述的导光板组件(包括导光板31和耦合膜32)，和反射板2。
至此，已经通过举例的方式详细地描述了认为本公开的优选实施例，但是本领域的技术人员将认识到：在不背离本公开物的精神的情况下，可以对其进行进一步的修改和变化，并且所有这些修改和变化都应当落入本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种导光板组件，包括：
导光板；和
耦合膜，该耦合膜被接合到导光板，
其特征在于，所述耦合膜包括：
板状部；和
多个棱镜部，所述多个棱镜部形成在板状部上，
其中，多个棱镜部的每个棱镜部具有平面状的顶面，所述顶面与导光板的出光面接合，并且每个棱镜部具有被构造成将从所述顶面入射的入射光通过全反射朝向耦合膜的出光面反射的反射侧面；
其中，多个棱镜部的反射侧面被构造成远离导光板的入光侧倾斜，并且反射侧面的倾斜程度从导光板的入光侧开始依次减小。
2.根据权利要求1所述的导光板组件，其中，所述多个棱镜部中的各个棱镜部在所述板状部上的延伸方向彼此平行。
3.根据权利要求2所述的导光板组件，其中，每个棱镜部的与所述延伸方向垂直的横截面具有四边形形状。
4.根据权利要求3所述的导光板组件，其中，所述横截面具有平行四边形的形状。
5.根据权利要求1所述的导光板组件，其中，所述导光板和所述耦合膜分别由折射率相同或相近的材料形成，并且相邻的棱镜部之间的空间填充空气或真空。
6.根据权利要求5所述的导光板组件，其中，形成所述导光板和所述耦合膜的材料的折射率均大于或等于1.4。
7.根据权利要求6所述的导光板组件，其中，形成所述导光板和所述耦合膜的材料的折射率均接近1.5。
8.根据权利要求1所述的导光板组件，其中，所述耦合膜包括四个棱镜部，第一棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为40°至50°，第二棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为55°至65°，第三棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为70°至80°，第四棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角的范围为85°至90°。
9.根据权利要求8所述的导光板组件，其中，第一棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为45°，第二棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为60°，第三棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为75°，第四棱镜部的反射侧面与导光板的出光面之间的夹角为90°。
10.一种显示装置，包括权利要求1-9中任一项所述的导光板组件。
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