CN1869738A - 导光元件和其制备方法，以及其背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导光元件和其制备方法，以及采用该导光元件的背光模组。该导光元件其包括一导光板和一框架，该导光板包括一入射面，一与该入射面相连的出射面，一与该出射面相对应的反射面，和除该入射面外的三侧面，该框架与该导光板三侧面接合成一体。本发明的导光元件利用双色注射成型制造技术一体成型，能消除导光板与框架之间的间隙，从而减少光量能损耗且改善其边界光学不良现象。本发明还提供一种采用该导光元件的背光模组，其具有材料成本低、组装速度快和机械强度高的优点。

Description

导光元件和其制备方法，以及其背光模组
【技术领域】
本发明涉及一种导光元件和其制备方法，以及其背光模组。
【背景技术】
带有侧光照明背光模组的液晶显示器，由于体积小、重量轻、并且亮度均匀，因此在笔记本电脑、车载显示器、手机等领域有着广泛地应用。背光模组是一个能够将分散点光源或者线光源转化成均匀平面光源的光学机构。由于液晶显示器为非发光性的显示装置，需要通过背光模组才能产生显示的功能。背光模组性能的好坏，往往会直接影响液晶显示器的显像品质，因此，背光模组成为液晶显示器中最重要的元件。
如图1和图2所示，目前现有技术的背光模组1包括一导光板10，若干与该导光板10相靠近的点光源12，若干设置在该导光板上方的若干光学膜片(图未示)，和一框架14，用于固持及容纳该导光板10、点光源12和该光学膜片。背光模组的传统工艺是将该导光板10与该框架14分别制成后，再进行组装作业，所以，一般该导光板10与该框架14进行简易组装时，该导光板10与该框架14之间将会产生一微小组合间隙16。所以，该导光板10与该框架14的边界上将产生漏光，从而导致边界上有辉线与暗线产生和光能量损耗等光学不良现象。
目前，为减少导光板与框架的边界光学不良现象的影响，业界一般采用的以下几种技术手段：
(1)反射片贴合设计：将高反射式贴片贴于导光板与框架的接合处，用于减少光能量的损耗，但是往往因为反射光能量控制不易，造成边界仍有辉线与暗线产生。另外，框架也可采用高反射塑胶材料制成，也能达到减少光能量的损耗的效果，但是其同样于边界处产生辉线与暗线。
(2)在靠近框架的导光板边缘处作光学修正设计：主要是将导光板反射面边缘处的光学网点密度作增减动作，以改善边界辉线与暗线的光学问题，但是往往组装间隙仍会造成光学与视效上的不对称性。或于靠近框架的导光板出射面的边缘处贴上一片低反射式光学膜片作为减光与遮光作用，但是该设计将增加组装工时与成本。
(3)扩散片设计：在扩散片上印刷图案，减少框架与导光板亮度的对比度，但是，该设计仍有光能量损耗的缺点，而且提高背光模组的材料成本。
综上所述，现有的背光模组经过上述几种技术手段仍不能经济的，有效的减少导光板与框架的边界上有辉线与暗线产生和光能量损耗等光学不良现象。
有鉴于此，有必要提供一种简单且经济地减少导光板与框架的边界上有辉线与暗线产生和光能量损耗的导光元件和其制备方法，以及采用该导光元件的背光模组实为必要。
【发明内容】
下面将以若干实施例说明一种简单且经济地减少导光板与框架的边界上有辉线与暗线产生和光能量损耗的导光元件和其制备方法，以及采用该导光元件的背光模组。
为实现上述内容，提供一种导光元件，其包括：
一导光板，其包括一入射面，一与该入射面相连的出射面，一与该出射面相对应的反射面，和除该入射面外的三侧面；
和一框架，该框架与该导光板三侧面接合成一体。
优选的，该导光板三侧面中部分侧面或全部侧面形成若干周期排列的微结构，该框架与该微结构接合成一体。
优选的，该导光板包括透明树脂材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和其改性材料。
优选的，该框架包括高反射系数的有色树脂材料和其改性材料。
以及，提供一种导光元件的制备方法，该导光元件包括一导光板和一与该导光板相配合的框架，其特征在于该导光板与该框架为双色注射成型技术制备。
以及，提供一种背光模组，其包括：
一光源；
一导光元件，其包括一导光板和一框架，该导光板包括一靠近该光源的入射面，一与该入射面相连的出射面，一与该出射面相对应的反射面，和除该入射面外的三侧面，该框架与该导光板三侧面接合成一体。
与现有技术相比较，本实施例的导光元件利用双色注射成型制造技术一体成型，使得导光元件中的导光板与框架之间的间隙被消除，从而减少光量能损耗。并且在导光板与框架的接合处设计各种光学散射微结构，使得导光板与框架之间边界光学不良现象得到有效改善。另外，由于导光元件为一体成型技术制备，所以可同时降低背光模组材料成本与增加背光模组的组装速度，以及增加背光模组的机械强度。
【附图说明】
图1是现有技术背光模组的结构示意图。
图2是图1沿II-II直线的截面示意图。
图3是第一实施例的导光元件及其背光模组的结构示意图。
图4图3IV-IV部分的放大示意图。
图5图3沿V-V直线的截面示意图。
图6是第二实施例导光元件的截面示意图。
图7是第三实施例导光元件的截面示意图。
图8是第四实施例导光元件的截面示意图。
图9是第五实施例导光元件的截面示意图。
图10是第六实施例导光元件的截面示意图。
图11是第七实施例导光元件的截面示意图。
图12是第八实施例背光模组的截面示意图。
图13是图12沿XIII-XIII直线的截面示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和多个实施例对本发明的导光元件和采用该导光元件的背光模组作进一步的详细说明。
请一起参阅图3、图4和图5，本发明第一实施例提供一导光元件34，其包括一导光板342，该导光板342包括一入射面3422，一与该入射面3422相连的出射面3424，一与该出射面3424相对应的反射面(图未示)，和除该入射面3422外的三侧面3426；以及一框架344，该框架344与该导光板三侧面3426接合成一体。
其中，本实施例该导光板342选用透明聚碳酸酯材料，该框架344选用具有高反射系数的白色聚碳酸酯。该导光元件34是采用双色注射成型技术一体成型制备。
双色注射成型有两种方法：第一种是使用两副模具，在两台普通注射机分别注射成型，先注射成型嵌件，再注射另一种色泽的材料进行包封的成型方法。第二种是使用同一副模具，在具有两个注射***的双色注射机上将不同品种或不同色泽的材料同时或先后注射入模具内的成型方法。本实施例的导光元件34采用第二种双色注射成型方法。
由于该导光元件34采用双色注射成型技术制备，所以可保证其中的导光板342和框架344之间没有间隙，从而减少光能量损耗；而且由于该框架344具有高反射性，光束在导光板342和框架344之间可进行有效的反射，而提高光能量利用率。
可以选择的是，本发明导光元件中的导光板包括透明树脂材料，如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和其改性材料等，或者进一步的，当导光板采用聚碳酸酯基体材料时可添加聚甲基丙烯酸甲酯粒子，反之当导光板采用聚甲基丙烯酸甲酯基体材料时可添加聚碳酸酯粒子。本发明导光元件中的框架包括具有高反射系数的有色树脂材料和其改性材料，如白色聚碳酸酯、白色聚甲基丙烯酸甲酯等。上述改性材料为上述基体中掺杂若干发光粒子，该发光粒子包括二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)。导光板和框架可采用不同的树脂材料，但为使导光板和框架的结合强度更好，通常选用不同颜色的同一种树脂材料进行双色注射成型。
如图3、图4和图5所示，本实施例的导光元件34与若干LED光源32结合可组装成一背光模组30。该若干LED光源32靠近导光元件34的导光板入射面3422。另外，为进一步提高该背光模组30的光学性能，还可在该导光板342的反射面3428下方设置反射片36，在导光板342的出射面3424上方依次设置扩散片37和增光片38等光学膜片。为使该导光元件34达到容纳上述反射片36、扩散片37和增光片38的效果，该导光元件34中的框架344可沿导光板342上下方向做适当的厚度延伸。
为进一步解决本发明导光元件的导光板与框架之间由于反射光能量控制不易，造成边界仍有辉线与暗线产生，本发明还可于导光元件中的导光板和框架的部分接合处形成相互配合的各种微结构。
请参阅图6，本发明第二实施例提供一导光元件40，其结构与第一实施例的导光元件34相似，其不同在于：在导光板42三侧面形成若干周期排列的V型微结构422，而且该框架44与该V型微结构422相紧密接合。本实施例中导光板42的V型微结构422包括V型凸起和V型凹槽。
上述结构不仅可通过控制上述V型微结构的排列密度以控制光束被均匀反射而减少边界处产生辉线与暗线，而且能加强该导光板42和框架44的结合强度。
可以理解的是，在本发明导光元件中的导光板的三侧面中部分侧面或全部侧面形成与框架相配合的微结构并不限于V型微结构，该微结构还可以包括半圆形微结构，顶角为钝角的V型微结构等等。
为加强导光元件的整体机械强度，本发明导光元件中的导光板三侧面中部分侧面或全部三侧面可适当伸入框架主体，且该导光板三侧面伸入框架主体并形成***端，其包括矩形凸块、三角形凸块和弧形凸块。
请参阅图7，本发明第三实施例提供一导光元件50，其结构与第一实施例相似，其不同在于：每个导光板52的侧面伸入框架54主体形成一***端，并与该框架接合成一体。该***端为矩形凸块，其包括沿出射面524延伸的延伸面524′和沿反射面525延伸的延伸面525′，以及连接该延伸面524′和525′的侧面526，该侧面526与该延伸面524′和525′相垂直。
请参阅图8，本发明第四实施例提供一导光元件60，其结构与第三实施例相似，其不同在于：每个导光板62侧面伸入框架64主体形成的***端为三角形凸块，其包括沿出射面624延伸的延伸面624′、沿反射面625延伸的延伸面625′、连接该延伸面624′的侧面626和连接延伸面625′的侧面627。该两侧面626、627相交形成一从导光板62一侧突出的三角形凸起。
请参阅图9，本发明第五实施例提供一导光元件70，其结构与第三实施例相似，其不同在于每个导光板72侧面伸入框架74主体形成的***端为弧形凸块，其包括沿出射面724延伸的延伸面724′、沿反射面725延伸的延伸面725′，以及连接该延伸面724′和725′的弧形面726。
请参阅图10，本发明第六实施例提供一导光元件80，其结构与第三实施例相似，导光板82伸入框架84主体的***端为矩形凸块，其包括沿出射面824延伸的延伸面824′和沿反射面825延伸的延伸面825′，以及连接该延伸面824′和825′的垂直侧面826。其不同在于：还在导光板82的延伸面824′和925′处形成周期排列的V型微结构828，而且该框架84与该V型微结构828相紧密接合。
请参阅图11，本发明第七实施例提供一导光元件90，其结构与第六实施例相似，其不同在于还在导光板92的侧面926形成V型微结构928，框架94与出射面延伸部924′、反射面延伸部925′和侧面926的V型微结构928相紧密接合。
可以理解的是，本发明第三实施例至第七实施例所述的导光元件中，导光板伸入框架的***端为矩形、三角形或弧形凸块，其部分侧面或全部侧面均可形成适当的微结构，用于提高光散色效果。该微结构包括V型微结构、半圆形微结构、顶角为钝角的V型微结构等。另外，该***端并不限于矩形、三角形和弧形，只要其能满足提高散色能力及较易制备即可。
本发明第一实施例至第七实施例中的导光元件中，导光板入射面由于需靠近光源，所以导光元件的框架未与导光板入射面紧密连接。为进一步提高框架的整体机械强度，本发明的背光模组还可以在入射面上下侧形成两框架侧边，并与导光板两侧面的框架侧边相连接。
请一起参阅图12和图13，本发明第八实施例提供一采用本发明导光元件的背光模组100，其包括：若干LED光源101；一导光元件103，其包括一导光板102和一框架104，该导光板包括一靠近该LED光源101的入射面1022。该导光元件103结构与第一实施例相似，其不同在于：该导光元件103还包括在入射面1022上下侧形成两框架侧边1044、1042，并连接导光板入射面左右两侧的框架侧边1046、1048。框架两侧边1044、1042之间用于设置若干LED光源101。可以理解的是，本实施例的导光板入射面1022可适当部分伸入该两框架侧边1044、1042，只要其满足伸入该两框架侧边1044、1042的部分不影响入射面的接受光束能力，此结构可增加背光模组的机械强度。
综上所述，本发明的导光元件与光源结合可形成背光模组，该光源包括发光二极管(LED)或冷阴极荧光管(CCFL)。为了进一步提高背光模组的光学性能，本发明的导光元件可在导光板出射面、反射面和入射面分别或同时形成各种微结构。
本发明的导光元件利用双色注射成型制造技术一体成型，使得导光元件中的导光板与框架之间的间隙被消除，从而减少光量能损耗。并且在导光板与框架的接合处设计各种光学散射微结构，使得导光板与框架之间边界光学不良现象得到有效改善。另外，由于导光元件为一体成型技术制备，所以可同时降低背光模组材料成本与增加背光模组组装速度，以及增加背光模组的机械强度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种导光元件，其包括：
一导光板，其包括一入射面，一与该入射面相连的出射面，一与该出射面相对应的反射面，和除该入射面外的三侧面；
和一框架，其特征在于该框架与该导光板三侧面接合成一体。
2.如权利要求1所述的导光元件，其特征在于在该导光板三侧面中部分侧面或全部侧面形成若干周期排列的微结构，该框架与该微结构接合成一体。
3.如权利要求1所述的导光元件，其特征在于该导光板三侧面中部分侧面或全部侧面伸入该框架的主体并形成***端，该框架与该***端接合成一体。
4.如权利要求3所述的导光元件，其特征在于该***端包括矩形凸块、三角形凸块和弧形凸块。
5.如权利要求4所述的导光元件，其特征在于该矩形凸块、三角形凸块和弧形凸块部分侧面或全部侧面形成微结构。
6.如权利要求2或5所述的导光元件，其特征在于该微结构包括V型微结构、半圆形微结构和顶角为钝角的V型微结构。
7.如权利要求1所述的导光元件，其特征在于该框架包括三侧边分别与该导光板三侧面接合成一体。
8.如权利要求7所述的导光元件，其特征在于该框架进一步包括在入射面上下侧形成的两框架侧边，其与入射面两侧的框架侧边相连接。
9.如权利要求8所述的导光元件，其特征在于该导光板入射面部分伸入该与入射面左右两侧的框架侧边相连接的两框架侧边。
10.如权利要求1所述的导光元件，其特征在于该导光板包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和其改性材料。
11.如权利要求1所述的导光元件，其特征在于该框架包括高反射系数的有色树脂材料和其改性材料。
12.如权利要求10或11所述的导光元件，其特征在于该改性材料为基体材料中掺杂二氧化钛和/或二氧化硅粒子。
13.如权利要求10所述的导光元件，其特征在于该导光板为聚甲基丙烯酸甲酯基体材料，并添加聚碳酸酯粒子。
14.如权利要求10所述的导光元件，其特征在于该导光板为聚碳酸酯基体材料，并添加聚甲基丙烯酸甲酯粒子。
15.一种导光元件的制备方法，该导光元件包括一导光板和一与该导光板相配合的框架，其特征在于该导光板与该框架为双色注射成型技术制备。
16.一种背光模组，其包括：
一光源；
一导光元件，其包括一导光板和一框架，该导光板包括一靠近该光源的入射面，一与该入射面相连的出射面，一与该出射面相对应的反射面，和除该入射面外的三侧面，其特征在于该框架与该导光板三侧面接合成一体。
17.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于在该导光板三侧面中部分侧面或全部侧面形成若干周期排列的微结构，该框架与该微结构接合成一体。
18.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于该导光板三侧面中部分侧面或全部侧面伸入该框架的主体并形成***端，该框架与该***端接合成一体。
19.如权利要求16所述的背光模组，其特征在于该框架包括三侧边分别与该导光板三侧面接合成一体。
20.如权利要求19所述的背光模组，其特征在于该框架进一步包括在入射面上下侧形成的两框架侧边，其与入射面左右两侧的框架侧边相连接。
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