專利名稱：導光板和背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導光板和采用該導光板的背光模組。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示器面板中的液晶本身不具發(fā)光特性，所以，為達到顯示效果，需要給液晶顯示器面板提供一面光源裝置，如背光模組，其功能在于向液晶顯示器面板供應輝度充分而且分布均勻的面光源。
現(xiàn)有技術(shù)背光模組主要由光源、導光板、反射板、擴散板和棱鏡板組成。其中，該光源可設(shè)置于導光板一側(cè)或兩相對側(cè)并將光線發(fā)射至該導光板。該導光板的作用在于引導光線傳輸方向，使光線由導光板的出光面均勻出射。因為光源發(fā)出的光線是從導光板側(cè)面進入，所以導光板靠近光源的部分較亮，而遠離光源的部分較暗，因此，為增加導光板的出光效率和均勻度，通常在導光板的一面設(shè)置V形槽或配置光擴散網(wǎng)點。當光線傳輸至V形槽或光擴散網(wǎng)點時，光線將發(fā)生反射和散射，并向各個不同方向傳輸，最終由導光板的出光面射出。利用各種疏密、大小不同的V形槽或光擴散網(wǎng)點，可以使導光板發(fā)光均勻。
一種具有底面網(wǎng)點分布的現(xiàn)有技術(shù)背光模組如圖1和圖2所示，其揭露于1994年11月8日公告的美國專利第5,363,294號。該專利揭示的背光模組包括一導光板22、一線光源21、一擴散板27和兩反射板25、29。該導光板22包括一光入射面223、光出射面221、端面224和底面222，該線光源21位于該導光板22光入射面223一側(cè)，該反射板29設(shè)置于該端面224一側(cè)，該擴散板27相對該光出射面221設(shè)置，該反射板25相對該底面222設(shè)置。其中，為有效利用線光源21所發(fā)出的光線而設(shè)置一反射燈罩28環(huán)繞該線光源21。該導光板22底面設(shè)置許多呈行列狀排布的網(wǎng)點26。
請參閱圖2，是該網(wǎng)點26在該導光板22底面222的分布示意圖。該網(wǎng)點26沿和線光源21軸向平行的方向排成多列，且每一列中網(wǎng)點26的大小相同。該網(wǎng)點26沿和線光源21軸向垂直的方向排成多行，且每一行中網(wǎng)點26的大小不同，其中，靠近線光源21的網(wǎng)點26最小，隨著和線光源21之間距離的增大，該網(wǎng)點26呈線性關(guān)系逐漸變大。由于線光源21所發(fā)出光線的強度隨著傳輸距離的增加而降低，而且導光板22遠離線光源21的一端面貼有反射板29(如圖1所示)，該反射板29對投射在其上光線的反射，造成該導光板22內(nèi)光線強度并非在遠離線光源21的端面224達到最小，其最小光線強度所處位置介于光入射面223和端面224之間且靠近該端面224。該網(wǎng)點26的尺寸在該導光板22內(nèi)光線強度最小處達到最大，并隨之以恒定大小分布至該導光板22遠離線光源21的端面224。
該導光板22可基本解決靠近線光源21的部分發(fā)光較亮，而遠離線光源21部分發(fā)光較暗的技術(shù)問題，但是，由于該導光板22端面224設(shè)置有反射板29，其將入射其上的光線反射回導光板22內(nèi)，導致該導光板22端面224附近的實際光線強度并非是恒定大小分布，而是最靠近端面224處光線強度比稍遠離端面224的部份大，此稱為邊界反射效應，所以該網(wǎng)點26在端面224附近的恒定大小分布不能使該導光板22出光均勻。同樣，導光板22側(cè)面225附近也存在邊界反射效應問題，列向排列的網(wǎng)點26的恒定大小分布也不能使該導光板22出光均勻。
另外，由于線光源21發(fā)出的光線在導光板22內(nèi)傳輸過程中，通常在導光板22光出射面221和底面222之間多次反射，其在導光板22從光源21到端面224附近部份的實際光線強度并非是線性關(guān)系變化。由于線光源21具有一定長度，導光板22靠近線光源21中心的部分接受的光線比靠近線光源21兩端的部分多，并且，線光源21兩端靠近電極部分的亮度比中間低，導致導光板22靠近線光源21兩端部分的發(fā)光亮度比靠近線光源21中心部分的發(fā)光亮度低，因此，該網(wǎng)點26在該導光板22底面的分布仍難以實現(xiàn)整個導光板22出光度的完全均勻一致。
此外，當線光源21替換成點光源如多個發(fā)光二極管(LightEmitting Diode)(圖未示)時，由于該多個發(fā)光二極管排成一列，導光板22靠近該多個發(fā)光二極管行列中心的部份接受的光線較靠近該多個發(fā)光二極管行列二端的部份多，致使導光板22靠近該多個發(fā)光二極管行列二端的部份(除側(cè)面225附近外)發(fā)光亮度比靠近該多個發(fā)光二極管行列中心的部份發(fā)光亮度低，且導光板22鄰近各發(fā)光二極管部份的發(fā)光亮度比各發(fā)光二極管之間的部份高，從而影響該導光板的光學性能。
同樣，采用上述配合點光源的導光板的背光模組發(fā)光均勻度也較低。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)導光板和背光模組采用點光源作為光源時發(fā)光不均勻的缺陷，本發(fā)明提供一種采用點光源具有較高發(fā)光均勻度的導光板和背光模組。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一導光板，該導光板包括一第一表面、一和該第一表面相對的第二表面、多個邊側(cè)面和多個擴散單元。其中，該第二表面是光出射面，該擴散單元設(shè)置在該第一表面，該多個邊側(cè)面至少有一個為光入射面，而其它邊側(cè)面則為光反射側(cè)面。各擴散單元在該第一表面的投影面積，和其與該多個邊側(cè)面內(nèi)或外的至少一坐標點集合中各坐標點、和該各坐標點在該光反射側(cè)面上形成的鏡像坐標點的距離倒數(shù)平方和成正比。
本發(fā)明同時提供一種背光模組，該背光模組包括至少一點光源和一上述導光板。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明導光板底面的網(wǎng)點在該底面的投影面積和光出射面對應區(qū)域的光線導出強度成正比關(guān)系，可使該配合發(fā)光二極管等點光源的導光板和采用該導光板的背光模組發(fā)光均勻。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)背光模組的側(cè)視圖。
圖2是圖1所示導光板底面的網(wǎng)點分布示意圖。
圖3是本發(fā)明導光板第一實施方式的側(cè)視圖。
圖4是圖3所示導光板底面的網(wǎng)點分布示意圖。
圖5是圖4所示坐標點集合和其在該導光板光反射側(cè)面的鏡像坐標點集合示意圖。
圖6是采用本發(fā)明導光板第一實施方式的背光模組的示意圖。
圖7是本發(fā)明導光板第二實施方式的側(cè)視圖。
圖8是圖7所示導光板底面的網(wǎng)點分布的示意圖。
圖9是本發(fā)明導光板第三實施方式的側(cè)視圖。
具體實施方式
請一起參閱圖3和圖4，是本發(fā)明導光板第一實施方式的側(cè)視圖和底面的網(wǎng)點分布示意圖。該導光板32包括一光入射面323、一光出射面321、多個光反射面324、一底面322和多個分布于底面322的光擴散網(wǎng)點36。其中，該導光板32是一矩形平板，該光出射面321和底面322是相對設(shè)置。
該導光板32是以透明材料如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚乙烯樹脂或玻璃等制成。該光入射面323接收來自光源(圖未示)的光線，并將其導入該導光板32內(nèi)。該光出射面321將光線導出該導光板32。該光反射面324將射至其上的光線反射回導光板32從由該光出射面321出射，以防止光線從該光反射面324出射而造成損失。光反射面324和底面322可以貼附反射板，也可以采用反射膜直接鍍于其上，以使在導光板32內(nèi)傳輸?shù)墓饩€充分反射，最終從光出射面321出射。
該網(wǎng)點36設(shè)置于該導光板32底面322上，其向底面322外突出。該網(wǎng)點36是用來提高該導光板32的出光均勻度，其也可是其它光擴散單元，如棱鏡結(jié)構(gòu)等。該網(wǎng)點36可通過印刷或射出成型的方法制作。該網(wǎng)點36是圓球面體，其在導光板32底面322的投影是圓形，當然，該網(wǎng)點36也可為橢圓體、多面體、圓錐體或削去尖端的錐形臺等，其在底面322的投影也相應可以是橢圓形或多邊形。該網(wǎng)點36呈現(xiàn)行列形狀分布在該導光板32的底面322上，其中，沿和光入射面323平行的方向(圖中標示為Y)以均勻間距設(shè)置多列網(wǎng)點36，沿和光入射面323垂直的方向(圖中標示為X)以均勻間距設(shè)置多行網(wǎng)點36。為進一步增強網(wǎng)點36對光線的作用，和光入射面323平行而且相鄰的奇數(shù)列和偶數(shù)列網(wǎng)點36也可以分別錯開半行距離而呈現(xiàn)交錯式分布，當然，該網(wǎng)點36也可以以其它方式規(guī)則排列。
請參閱圖5，是圖4所示坐標點集合37和其在該導光板32光反射側(cè)面324的鏡像坐標點集合37’示意圖。由于該光反射側(cè)面324是鏡面，故該坐標點集合37以三個光反射側(cè)面324為鏡面而在導光板32外部形成三個鏡像坐標點集合37’。網(wǎng)點36在該底面322上的投影面積和該光入射面323內(nèi)或外的至少一坐標點集合37中各坐標點有關(guān)，還和該坐標點集合37中各坐標點在該光反射側(cè)面324上形成的鏡像坐標點37’有關(guān)，其具體關(guān)系為該網(wǎng)點36在該底面322上的投影面積，和其與該多個光反射側(cè)面324內(nèi)或外的至少一坐標點集合37中各坐標點、及該各坐標點在該光反射側(cè)面324上形成的鏡像坐標點37’的距離倒數(shù)平方和成正比。各網(wǎng)點36的半徑大小R滿足公式R=r0+kΣh=1w-mΣj=1mΣi=1nifh1(X-Xhji)2+(Y-Yhji)2+Σj=1mΣi=1nj1(X-Xji)2+(Y-Yji)2]]>其中，(X，Y)、(Xji，Yji)和(Xhji，Yhji)屬于一直角坐標系，(X，Y)是網(wǎng)點36的坐標，(Xii，Yii)是對應坐標點集合37中各坐標點的坐標，(Xhji，Yhji)是對應坐標點集合37中各坐標點在該光反射側(cè)面324的鏡像坐標點37’中各坐標點的坐標，w為導光板32全部光入射面323和光反射側(cè)面324數(shù)目的總和，m是光入射面323的數(shù)目，則光反射側(cè)面324的數(shù)目為w-m，假設(shè)每一光入射面323僅有一坐標點集合37，nj是對應光入射面323一側(cè)坐標點集合37中坐標點的數(shù)目，對于本實施例，m為1，w為4，所以光反射側(cè)面324的數(shù)目為3，nj即是n1，數(shù)值為3，fh為對應光反射側(cè)面324的反射率，i和j為自然數(shù)，h為整數(shù)，r0和k為常數(shù)，對應于不同結(jié)構(gòu)和尺寸的導光板，不同的坐標點集合37和其中的坐標點數(shù)量和位置有不同的k值和r0值。
本發(fā)明導光板32用于背光模組時，如在其底面322沒有設(shè)置網(wǎng)點36，其內(nèi)光線導出強度從光入射面323到光反射側(cè)面324附近部份(C區(qū))離光入射面323越遠越弱，光入射面323和反射側(cè)面324之間的導光板32部份(B區(qū))發(fā)光相對C區(qū)較弱，但是，由于導光板32光反射側(cè)面324附近存在邊界反射效應，該導光板32光反射側(cè)面324附近(A區(qū))的實際光線強度比稍遠離該光反射側(cè)面324處(B區(qū))強度大，這樣，當在該導光板32的底面322設(shè)置依據(jù)本發(fā)明而分布的網(wǎng)點36時，由于網(wǎng)點36在該底面322上的投影面積和光出射面321對應區(qū)域的光線導出強度成正比關(guān)系，因而可實現(xiàn)該導光板32的整體均勻出光。
請參照圖6，是采用本發(fā)明導光板的背光模組一實施方式的示意圖。該背光模組包括導光板32和設(shè)置在其側(cè)面的光源31，如多個發(fā)光二極管，該導光板32底面322設(shè)置有反射板或反射膜(圖未示)。光線自光源31射出，進入導光板32后一部分光在底面322的網(wǎng)點36上進行散射和反射，射至底面322的光線被該底面322設(shè)置的反射板或反射膜反射回導光板32內(nèi)，從而可以實現(xiàn)該背光模組整體均勻發(fā)光。
本發(fā)明導光板的第二實施方式如圖7和圖8所示。該導光板42包括兩光入射面423、一光出射面421、光反射面424、一底面422和底面422上的網(wǎng)點46。其中，該導光板42是一矩形平板，該光出射面421和底面422是相對設(shè)置。該實施方式和第一實施方式基本相同，不同之處在于第二實施方式的光入射面423為兩個，當然，光入射面423也可以多于兩個。該兩光入射面423附近都有坐標點集合47，其數(shù)目總計為6，當然，也可以是其它數(shù)值，而且，該網(wǎng)點46在該底面422的投影面積排布取決于該坐標點集合47數(shù)目和各坐標點集合47與該網(wǎng)點46的距離。
本實施方式導光板42用于背光模組時，如果在其底面422沒有設(shè)置網(wǎng)點46，則其內(nèi)光線導出強度從光入射面423到光反射側(cè)面424附近部份離光入射面423越遠越弱，光入射面423和光反射側(cè)面424之間的導光板42部份發(fā)光相對較弱。但是，由于導光板42光反射側(cè)面424附近存在邊界反射效應，該導光板42光反射側(cè)面424附近的實際光線強度較稍遠離該光反射側(cè)面424處強度大，而在該導光板42底面422設(shè)置依據(jù)本發(fā)明分布的網(wǎng)點46時，由于網(wǎng)點46在該底面422的投影面積和光出射面421對應區(qū)域的光線導出強度成正比關(guān)系，因而可以實現(xiàn)該導光板42整體均勻發(fā)光。
請參閱圖9，是本發(fā)明導光板第三實施方式的側(cè)視圖。該導光板52包括一光入射面523、一光出射面521、光反射面524、一底面522和底面522上的網(wǎng)點56。其中，該導光板52是一楔形板，該光出射面521和底面522是相對設(shè)置，該網(wǎng)點56在該底面522上的投影面積分布和本發(fā)明第一實施方式相似。
當然，本發(fā)明導光板還可以是其它形狀，如弧形板、彎折板等；該網(wǎng)點也可以設(shè)置于本發(fā)明導光板的光出射面；該網(wǎng)點也可以凹進該底面；該坐標點集合也可以設(shè)置在該導光板的光入射面內(nèi)。
上述導光板用于背光模組時，導光板邊側(cè)面內(nèi)或外的坐標點集合處可以放置點光源，如發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.一種導光板，其包括一第一表面、一與該第一表面相對的第二表面、多個邊側(cè)面及多個擴散單元，該第二表面是光出射面，該多個邊側(cè)面至少有一個為光入射面，其它邊側(cè)面是光反射側(cè)面，該擴散單元設(shè)置于該第一表面，其特征在于各擴散單元在該導光板第一表面的投影面積和其與該多個邊側(cè)面內(nèi)或外的至少一坐標點集合中各坐標點、和該各坐標點集合在該光反射側(cè)面上形成的鏡像坐標點集合中的各坐標點的距離倒數(shù)平方和成正比。
2.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該導光板第一表面上的擴散單元凸出或凹進該底面。
3.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該擴散單元在該導光板第一表面的投影是圓形。
4.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該擴散單元在該導光板第一表面的投影是橢圓形或多邊形。
5.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該擴散單元形狀大致相同。
6.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該擴散單元是矩陣排列。
7.如權(quán)利要求1所述的導光板，其特征在于該第一表面和該擴散單元是一體成型。
8.如權(quán)利要求3所述的導光板，其特征在于該擴散單元在該第一表面的投影的圓形半徑R為R=r0+kΣi=1n∫0Li1(X-(licosθi+xsi))2+(Y-(lisinθi+ysi))2dli]]>其中，(X，Y)、(Xji，Yji)和(Xhji，Xhji)屬于一直角坐標系，(X，Y)是各擴散單元的坐標，(Xji，Yji)是對應坐標點集合中各坐標點的坐標，(Xhji，Yhji)是對應坐標點集合中各坐標點在該光反射側(cè)面的鏡像坐標點中各坐標點的坐標，w為導光板全部光入射面和光反射側(cè)面數(shù)目的總和，m是光入射面的數(shù)目，w-m是光反射側(cè)面的數(shù)目，假設(shè)每一光入射面僅有一坐標點集合，nj是對應光入射面一側(cè)坐標點集合中坐標點的數(shù)目，fh為對應光反射側(cè)面的反射率，I和j為自然數(shù)，h為整數(shù)，r0和k為常數(shù)，對應于不同結(jié)構(gòu)和尺寸的導光板、不同的坐標點集合和其中的坐標點數(shù)量和位置有不同的k值和r0值。
9.一背光模組包括至少一點光源和一導光板，該點光源設(shè)置在該導光板光入射面一側(cè)，其特征在于該導光板是如權(quán)利要求1至9任一項所述的導光板。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種導光板和采用該導光板的背光模組，該導光板包括一第一表面、一與該第一表面相對的第二表面、多個邊側(cè)面和多個擴散單元。其中，該第二表面是光出射面，該擴散單元設(shè)置于該第一表面，該多個邊側(cè)面中至少有一個為光入射面，而其它邊側(cè)面則為光反射側(cè)面。各擴散單元在該第一表面的投影面積，和其與該多個邊側(cè)面內(nèi)或外的至少一坐標點集合中各坐標點、和該各坐標點在該光反射側(cè)面上形成的鏡像坐標點的距離倒數(shù)平方和成正比。該擴散單元可以提高配合線光源的導光板和采用該導光板的背光模組的出光均勻度。
文檔編號G02F1/13GK1510439SQ0214973
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月21日
發(fā)明者蔡坤榮 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司