CN108267810A - 一种导光板、背光模组及显示设备 - Google Patents

一种导光板、背光模组及显示设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导光板、背光模组及显示设备，涉及液晶显示技术领域。本发明提供的导光板，包括板体，所述板体的侧面为入光面，所述板体内靠近顶面或底面处设置有扩散粒子。该导光板通过其内部的扩散粒子代替传统导光板表面的网点，破坏导光板内部的全反射，从而保证光线由导光板射出。扩散粒子可以与板体一体成型，减小了导光板的工艺流程，有利于降低导光板的支座成本，且扩散粒子设置于板体的内部，可以避免出现传统导光板中因网点的磨损等原因而引发的视效问题，有利于提高背光模组的可靠性和稳定性，提高用户的使用体验。

Description

一种导光板、背光模组及显示设备
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种导光板、背光模组及显示设备。
背景技术
显示设备是一种可输出图像或感触信息的设备。常见的显示设备由手机、电脑、显示器、电视、广告机等。传统的显示设备一般包括显示面板和背光模组。由于显示面板本身不能主动发光，因此需要背光模组为显示面板提供均匀的发光面。背光模组一般分为侧入式背光模组和直下式背光模组。侧入式背光模组包括光源以及依次叠放的背板、反射片、导光板、光学膜片、中框，导光板的侧面为入光面，顶面为出光面，光源与入光面相对设置。光源一般采用冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或LED灯条，由于CCFL和LED灯条均为线光源，因此背光模组的主要功能就是将线光源转换为面光源。
在背光模组中，将线光源转换为面光源的主要器件为导光板。光源发出的光由入光面进入导光板的内部，经导光板的出光面射出。若导光板的顶面和顶面均为光滑的平面，进入导光板内部的光线将发生全反射，导致光线无法由出光面射出，因此传统的导光板的底面需要印刷油墨网点，破坏导光板内部的全反射，以便光线由出光面射出。通过调整油墨网点的配比、尺寸及间距还可以得到均匀的面光源。
然而传统的导光板加工过程中，需要将平板板材制成并裁切后，再进行网点制作，工艺流程增加，成本也相应增加。且随着显示设备超薄超窄等设计理念的提出，对背光模组中各器件的信赖性要求也越来越高。在产品开发过程中，由于网点位于导光板的外部，经常出现因网点而导致的视效问题，例如网点被刮伤或擦掉导致的白斑、网点与发射片吸附、因网点造成的显示器亮度不均匀、因光源散热瓶颈导致网点变形而引起的视效问题等，大大降低了背光模组的质量。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种导光板，减少导光板的工艺流程，有利于降低导光板的制作成本，同时有效防止因网点而引发的视效问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种导光板，包括板体，所述板体的侧面为入光面，所述板体内靠近顶面和/或底面处设置有扩散粒子。
其中，所述扩散粒子距顶面或底面的距离不大于0.2mm。
其中，所述扩散粒子包括气泡、有机粒子、无机粒子中的一种或多种。
其中，当所述扩散粒子为有机粒子和/或无机粒子时，所述扩散粒子的熔点大于160℃。
其中，当所述扩散粒子的粒径相同时，所述扩散粒子的分布密度与所述扩散粒子距远光侧的距离满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为所述扩散粒子距远光侧的距离，y为扩散粒子的分布密度，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数。
其中，当所述扩散粒子的分布密度相同时，所述扩散粒子的粒径与所述扩散粒子距远光侧的距离满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为所述扩散粒子距远光侧的距离，y为扩散粒子的粒径，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数。
其中，所述扩散粒子的粒径为1μm-100μm。
其中，相邻所述扩散粒子的间距为10μm-500μm。
本发明的另一个目的在于提出一种背光模组，该背光模组的成本低，能够有效防止因网点而引发的视效问题，提高背光模组的可靠性和稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种背光模组，包括如上述的导光板。
本发明的再一个目的在于提出一种显示设备，该显示设备的成本低，能够降低出现视效问题的风险，显示效果好，有利于提高用户的使用体验。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种显示设备，包括上述的背光模组。
有益效果：本发明提供了一种导光板、背光模组及显示设备。本发明提供的导光板，包括板体，所述板体的侧面为入光面，所述板体内靠近顶面或底面处设置有扩散粒子。该导光板通过其内部的扩散粒子代替传统导光板表面的网点，破坏导光板内部的全反射，从而保证光线由导光板射出。扩散粒子可以与板体一体成型，减小了导光板的工艺流程，有利于降低导光板的支座成本，且扩散粒子设置于板体的内部，可以避免出现传统导光板中因网点的磨损等原因而引发的视效问题，有利于提高背光模组的可靠性和稳定性，提高用户的使用体验。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的显示设备的***图；
图2是本发明实施例1提供的导光板的主视图一；
图3为图2中所述导光板的俯视图；
图4是本发明实施例1提供的导光板的主视图二；
图5为图4中所述导光板的俯视图。
图6是本发明实施例1提供的出光效率与扩散粒子分布深度的关系曲线；
图7是本发明实施例1提供的扩散粒子距远光侧的距离与扩散粒子的分布密度的关系曲线一；
图8是本发明实施例1提供的扩散粒子距远光侧的距离与扩散粒子的分布密度的关系曲线二；
其中：
1、灯源；2、背板；3、反射片；4、导光板；41、扩散粒子；5、光学膜片；6、中框；7、显示面板；8、前框。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种显示设备，如图1所示，其包括侧入式的背光模组和显示面板7。背光模组包括光源以及依次叠放的背板2、反射片3、导光板4、光学膜片5和中框6。光源可以为CCFL或LED灯条，光源与导光板4的入光面相对设置。导光板4的侧面为入光面，导光板4可以为双侧入光，也可以为单侧入光。导光板4的顶面为出光面。中框6与背板2固定，从而将反射片3、导光板4和光学膜片5固定。显示面板7设置于中框6上，显示面板7上设置有前框8，通过前框8将显示面板7与背光模组固定，从而形成显示设备的显示组件。
为了解决传统的显示设备中因导光板4上的网点而引起的视效问题，如图3-图5所示，本实施例中改进了导光板4的结构，通过扩散粒子41代替传统导光板4上的网点。具体地，导光板4包括板体，板体的侧面为入光面，顶面为出光面。板体的内部在靠近底面的位置处设置有扩散粒子41，扩散粒子41可以破坏光线在板体内部的全反射，从而使光线由导光板4射出形成面光源。扩散粒子41可以在板体注塑成型的过程中添加如板体内部，由于扩散粒子41在板体的内部，相比传统导光板4上的网点，扩散粒子41不会出现磨损或蹭掉的问题，也不容易因光源散热瓶颈而受热变形，从而保证了导光板4的质量以及背光模组的稳定性和可靠性，避免显示设备出现因网点而引起的视效问题，有利于提高用户的使用体验。
当然，在其他实施例中，扩散粒子41也可以设置板体内部靠近顶面的区域，或是在板体内部靠近顶面和靠近底面的位置均设置有扩散粒子41，其具体设置可以根据实际情况进行调整。
本实施例中扩散粒子41可以为BaSO4、CaCO3、TiO2、SiO2等无机粒子，也可以为聚酰胺纤维制成的无机粒子，扩散粒子41还可以为微小的气泡，或是无机粒子、有机粒子和起泡中的两种以上，只要能够破坏导光板4内部光线的全反射即可。
由于扩散粒子41需要和板体一起注塑成型，因此当扩散粒子41为有机粒子或无机粒子时，扩散粒子41的熔点要求大于160℃，防止在制作导光板4的过程中有机粒子熔解。
为了使光线经过导光板4后能够得到均匀的面光源，经过不断地实验和模拟调整得知，可以根据调整扩散粒子41的粒径大小以及分布密度得到均匀的面光源。
具体地，靠近板体底面的扩散粒子41距底面的距离影响导光板4整体的出光效率，即导光板4的出光效率与扩散粒子41在板体内的深度有关。经研究分析，如图6所示，可知导光板4的出光效率随扩散粒子41距顶面或底面的距离的增大而减小。当扩散粒子41分布深度在0.2mm以内时，导光板4的出光效率在90％以上，出光效率较佳，因此扩散粒子41距底面的距离最好不大于0.2mm。本实施例中优选扩散粒子41与底面之间的距离为0.1mm，此时导光板4的出光效率较高，且导光板4的制作难度较低。在其他实施例中，扩散粒子41距底面的距离也可根据实际情况选取，例如选取为0.05mm、0.07mm、0.09mm、0.11mm、0.13mm、0.15mm、0.17mm、0.19mm等。
由于导光板4的入光面与光源相对设置，因此导光板4靠近入光面的区域光线较强，而远离入光侧的区域光线较弱。为提高导光板4出光面形成面光源的均匀性，应使光线尽量向远离入光面的一侧传递后由导光板4的出光面射出。因此，在保证扩散粒子41的粒径一致的前提下，扩散粒子41的分布密度应沿远离入光面的方向逐渐增大，使得靠近入光面一侧光线的全反射破坏程度相对较弱，远离入光面一侧光线的全反射破坏程度相对较强，从而平衡导光板4的出光面射出的光线强度，以提高面光源的均匀性。
根据上述原理，扩散粒子41在粒径相同的前提下，扩散粒子41的密度应随与入光面距离的增大而增大，为此在模拟获取密度分布函数的过程中，选取幂函数的形式，具体地，扩散粒子41的分布密度与扩散粒子41距远光侧的距离可以满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为扩散粒子41距远光侧的距离，远光侧是指远离导光板4的一侧，如图3所示，当导光板4为单侧入光时，远光侧为与导光板4的入光面相对的侧面；如图5所示，当导光板4为双侧入光，且两个入光面相对设置时，远光侧为位于两个入光侧中间的中心平面。y为扩散粒子41的分布密度，其含义为单位面积内扩散粒子41所占的面积。a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数，可以根据导光板4的实际尺寸和性能要求进行调整，以保证扩散粒子41的密度均匀过渡。例如当显示设备为32寸时，对应的函数如下所示
y＝-4.7×10-8x6+1.4×10-6x5-1.3×10-5x4-5.6×10-5x3+0.0025x2-0.0227x+0.1630
此时扩散粒子41的分布密度与扩散粒子41距远光侧的距离的关系曲线如图7所示，可知随着扩散粒子41与靠近的入光面的距离的增大，扩散粒子41的分布密度逐渐增大，即靠近入光面的区域扩散粒子41分布较稀疏，远离入光面的区域扩散粒子41分布较密集，从而保证导光板4的面光源的均匀性；当显示设备为55寸时，对应的函数如下所示
y＝-7.08×10-17x6+3.6×10-14x5+3.8×10-13x4-2.9×10-9x3+1.2×10-6x2-0.0005x+0.1626
此时扩散粒子41的分布密度与扩散粒子41距远光侧的距离的关系曲线如图8所示。按该函数调整扩散粒子41的浓度，可以保证导光板4的出光均匀性。
为了降低导光板4的加工难度并保证导光板4面光源的均匀性，相邻的扩散粒子41之间的间距可以为10μm-500μm，例如可以选取为10μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm。具体地，可以根据扩散粒子41的浓度确定，相邻扩散粒子41之间的间距由靠近入光面的一侧向导光板4中心逐渐增大。
本实施例中扩散粒子41的粒径可以为1μm-100μm，例如可以选取为1μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm。扩散粒子41的粒径可以根据实际情况选取。
本实施例中导光板4内的扩散粒子41可以在板体注塑成型的过程中添加，并根据需要控制扩散粒子41的分布密度以及间距。具体地，导光板4一般采用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或聚苯乙烯系塑料(General Purpose Polystyrene，PC)作为基材。在制作本实施例提供的导光板4时，首先向模具中倒入掺杂有一定浓度扩散粒子41的基材熔融材料，之后将纯基材的熔融材料倒入模具中，使得冷却成型后导光板4内部靠近底面的位置存在扩散粒子41。通过控制倒入模具中掺杂有扩散粒子41的材料的多少控制扩散颗粒距离板材底面的距离，并且通过熔融材料内掺杂的扩散粒子41的浓度控制导光板4内扩散粒子41的浓度变化。
本实施例中，导光板4还可以为楔形导光板4。具体地，板体的顶面为平面，底面为斜面，且靠近入光面一侧板体的厚度较大。导光板4的出光面可以为平面，也可以设置有凸起等微结构，从而得到更好的面光源。
实施例2
本实施例提供了一种显示设备，其结构与实施例1中的结构大致相同，与实施例1中不同的是，本实施例中导光板4内各处扩散粒子41的分布密度相同，即扩散粒子41均匀分布，为使导光板4得到均匀的面光源效果，本实施例导光板4内的扩散粒子41的粒径大小是变化的。具体地，为使靠近入光面一侧光线的全反射破坏程度相对较弱，远离入光面一侧光线的全反射破坏程度相对较强，从而平衡导光板4的出光面射出的光线强度，扩散粒子41沿远离入光面的方向上粒径应逐渐增大，从而提高导光板4的出光均匀性。
本实施例中扩散粒子41的粒径与扩散粒子41距靠近的入光面的距离可以满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为扩散粒子41距靠近的入光面的距离，y为扩散粒子41的粒径，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数，可以根据导光板4的实际尺寸和性能要求进行调整。上述函数与实施例1中扩散粒子41的分布密度函数相同，可知沿远离入光面的方向，扩散粒子41的粒径尺寸逐渐增大，从而可以使导光板4形成均匀发光的面光源。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种导光板，其特征在于，包括板体，所述板体的侧面为入光面，所述板体内靠近顶面和/或底面处设置有扩散粒子(41)。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述扩散粒子(41)距顶面或底面的距离不大于0.2mm。
3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述扩散粒子(41)包括气泡、有机粒子、无机粒子中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的导光板，其特征在于，当所述扩散粒子(41)为有机粒子和/或无机粒子时，所述扩散粒子(41)的熔点大于160℃。
5.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，当所述扩散粒子(41)的粒径相同时，所述扩散粒子(41)的分布密度与所述扩散粒子(41)距远光侧的距离满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为所述扩散粒子(41)距远光侧的距离，y为扩散粒子(41)的分布密度，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数。
6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，当所述扩散粒子(41)的分布密度相同时，所述扩散粒子(41)的粒径与所述扩散粒子(41)距远光侧的距离满足如下函数：
y＝ax10+bx9+cx8+dx7+ex6+fx5+gx4+hx3+ix2+jx+k
其中，x为所述扩散粒子(41)距远光侧的距离，y为扩散粒子(41)的粒径，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k均为常数。
7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述扩散粒子(41)的粒径为1μm-100μm。
8.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，相邻所述扩散粒子(41)的间距为10μm-500μm。
9.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的导光板(4)。
10.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的背光模组。
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