CN103018818A - 导光装置、背光模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导光装置、背光模组及显示装置；导光装置包括平板形导光区，包括平行的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面之间的距离是平板形导光区的厚度；双楔形导光区厚度较小的一侧的厚度与平板形导光区的厚度相同，且双楔形导光区厚度较小的一侧与平板形导光区相连，双楔形导光区厚度较大的一侧与平板形导光区的第一表面和第二表面之间分别形成第一楔形面和第二楔形面；从双楔形导光区厚度较大的一侧进入导光装置的光线，从导光装置射向空气的每次反射都是全反射。背光模组，包括上述导光装置。显示装置，包括上述背光模组。本发明降低了破坏导光装置全反射的可能性，也就是降低了背光模组漏光而影响显示装置的视觉效果的可能性。

Description

导光装置、背光模组及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种导光装置、背光模组及显示装置。

背景技术

显示装置包括显示模块和为显示模块提供光源的背光模组，背光模组的发光效果直接影响到显示装置的视觉效果。

导光板的主要功能是将光线导向设计者所需要的方向，它是背光模组，尤其是侧入式背光模组最为重要、技术含量最高的部件。侧入式背光模组包括光源和导光装置，光源发出的光线从导光装置的一侧进入，导光装置要求进入其内的光线从导光装置射向空气的每次反射都是全反射；即尽可能减少因不满足全反射条件发生折射，因为折射会产生漏光，即产生光损，漏光会影响显示装置的视觉效果。另外，显示装置对背光源的发光亮度要求也很高，但高亮度也使得背光源耗电量居高不下。因此，在保证导光装置不漏光或漏光很少的前提下，提高光源发出的光线进入导光装置的光线的量，能够减少背光源的耗电量。

为了提高光源发出的光线进入导光装置的光线的量，现有的导光装置不是完整的平板形，而是如图1所示，包括平板形导光区和单面楔形导光区，单面楔形导光区厚度较大的一端的厚度大于平板形导光区的厚度，单面楔形导光区的下表面与平板形导光区的下表面在同一平面上。平板形导光区的厚度用h'表示，单面楔形导光区厚度较大的一端的厚度用H'表示，单面楔形导光区厚度较大的一端到厚度较小的一端的距离用L'表示，单面楔形导光区的上表面与平板形导光区的上表面之间朝向单面楔形导光区的夹角用γ'表示。

显示装置发展的趋势是窄边框化，对应到现有的导光装置，就是要求L'越来越小。如图1所示，在H'-h'保持不变的条件下，L'越小，γ'越大；γ'越大，光线在单面楔形发生的反射不是全反射的几率越大；这样就会导致因折射而产生漏光，漏光会影响显示装置的视觉效果。因此，现有的导光装置已经不能满足显示装置窄边框化发展的趋势了。

发明内容

本发明提供了一种导光装置，背光模组及显示装置，大大降低了破坏导光装置全反射的可能性，也就是降低了由于折射产生背光源漏光而影响平板显示装置的视觉效果的可能性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种导光装置，包括平板形导光区，所述平板形导光区包括平行的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面之间的距离是平板形导光区的厚度；还包括：

双楔形导光区，所述双楔形导光区厚度较小的一侧的厚度与平板形导光区的厚度相同，且所述双楔形导光区厚度较小的一侧与平板形导光区相连，所述双楔形导光区厚度较大的一侧与平板形导光区的第一表面和第二表面之间分别形成第一楔形面和第二楔形面；

从所述双楔形导光区厚度较大的一侧进入所述导光装置的光线，从所述导光装置射向空气的每次反射都是全反射。

优选地，所述第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角等于所述第二楔形面与第二表面之间朝向双楔形导光区的夹角。

优选地，所述第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角用γ表示，

其中，

C表示光线从所述导光装置射向空气发生全反射的临界角，n表示所述导光装置材料的折射率。

优选地，所述平板形导光区的第一表面和第二表面之间的厚度用h表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧的厚度用H表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离用L表示，

优选地，所述平板形导光区的第一表面和第二表面之间的厚度用h表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧的厚度用H表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离用L表示，

优选地，n=1.59。

优选地，所述导光装置是聚甲基丙烯酸脂或聚碳纤维材料制成的导光装置。

一种背光模组，包括任一所述的导光装置。

优选地，还包括光源，所述光源发出的光线射向所述导光装置的双楔形导光区厚度较大的一侧。

本发明还提供以下技术方案：

一种显示装置，包括任一所述的背光模组。

本发明提供的导光装置，背光模组及显示装置，通过导光装置的双楔形导光区的第一楔形面和第二楔形面上下两个面进行从双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧厚度降低的过渡，减小了第一楔形面相对于第一表面的倾斜程度，第二楔形面相对于第二表面的倾斜程度，从而大大降低了破坏导光装置全反射的可能性，也就是降低了由于折射产生背光源漏光而影响平板显示装置的视觉效果的可能性。

附图说明

图1为现有的导光装置的横截面的局部示意图；

图2为本发明的导光装置的横截面的局部示意图。

主要元件附图标记说明：

100平板形导光区，110第一表面，120第二表面，

200双楔形导光区，210第一楔形面，220第二楔形面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的第一个实施例的导光装置，如图2所示，包括：

平板形导光区100，所述平板形导光区100包括平行的第一表面110和第二表面120，所述第一表面110和第二表面120之间的距离是平板形导光区100的厚度；

双楔形导光区200，所述双楔形导光区厚度较小的一侧的厚度与平板形导光区100的厚度相同，且所述双楔形导光区厚度较小的一侧与平板形导光区100相连，所述双楔形导光区厚度较大的一侧与平板形导光区的第一表面110和第二表面120之间分别形成第一楔形面210和第二楔形面220；

从所述双楔形导光区厚度较大的一侧进入所述导光装置的光线，从所述导光装置射向空气的每次反射都是全反射。

本实施例的导光装置，通过双楔形导光区的第一楔形面和第二楔形面上下两个面进行从双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧厚度降低的过渡，减小了第一楔形面相对于第一表面的倾斜程度，第二楔形面相对于第二表面的倾斜程度，从而大大降低了破坏全反射的可能性，也就是降低了由于折射产生漏光而影响包括本实施例的导光装置的平板显示装置的视觉效果的可能性。

作为本发明的第二个实施例，本实施例在第一个实施例的基础上，对导光装置进行进一步阐述：

如图2所示，所述第一楔形面210与第一表面110之间朝向双楔形导光区200的夹角等于所述第二楔形面220与第二表面120之间朝向双楔形导光区200的夹角。这样的双楔形导光区从第一楔形面和第二楔形面上下两个面均匀地进行从双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧厚度降低的过渡，同时加工简便。

作为本发明的第三个实施例，本实施例在第二个实施例的基础上，对第一楔形面与第一表面之间朝向楔形导光区的夹角进一步进行阐述：

所述第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角用γ表示，

其中，

C表示光线从所述导光装置射向空气发生全反射的临界角，n表示所述导光装置材料的折射率。对第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角γ进行了明确地限定以保证从双楔形导光区厚度较大的一侧进入所述导光装置的光线，从所述导光装置射向空气的每次反射都是全反射。

进一步地，所述平板形导光区的第一表面和第二表面之间的厚度用h表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧的厚度用H表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离用L表示，

进一步地， $\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}}(1-{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&gamma;})<L<\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}}.$

下面具体介绍一下本实施例的导光装置的γ和L取值范围的推理过程及本实施例的导光装置与现有的导光装置相比的技术效果：

本实施例的导光装置材料的折射率用n表示，光线从导光装置射向空气发生全反射的临界角用C表示，

即光线从本实施例的导光装置射向空气的入射角大于C时，会发生全反射。

本实施例的导光装置，如图2所示，双楔形导光区厚度较大的一侧是导光装置的入光侧；

光线入射到本实施例的导光装置入光侧的入射角用θ₁表示，进入本实施例的导光装置的光线的折射角用θ₂表示：

根据折射定律 $\frac{{\sin \mathrm{\&theta;}}_1}{{\sin \mathrm{\&theta;}}_2}=n,$ 即 ${\sin \mathrm{\&theta;}}_2=\frac{{\sin \mathrm{\&theta;}}_1}{n},$ 则 ${\mathrm{\&theta;}}_2=\arcsin \frac{{\sin \mathrm{\&theta;}}_1}{n}.$

进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第一次反射的入射角用α₁表示：

则α₁=90°-θ₂-γ；

进入本实施例的导光装置的光线与第二楔形面第一次反射的入射角用β₁表示：

则β₁=α₁-2γ=90°-θ₂-3γ；

进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射发生在双楔形导光区与平板形导光区的交界处，与第一楔形面第二次反射的入射角用α₂表示：

则α₂=β₁-γ=90°-θ₂-4γ；至此，进入本实施例的导光装置的光线进入平板形导光区，以后每次反射的入射角都不再发生变化。

因为θ₁从大于0°变化到90°的过程中，sinθ₁逐渐变大，则θ₂逐渐变大；可推出θ₁从大于0°变化到90°的过程中，α₁，β₁和α₂逐渐变小。

这样，如果θ₁取极限值90°时，α₁，β₁和α₂中最小的α₂等于临界角C。而实际上θ₁只能取大于0°小于90°，在此范围内α₁，β₁和α₂中最小的α₂一定大于临界角C进入本实施例的导光装置内的光线发生反射之处全部是全反射。

θ₁取极限值，即θ_1max＝90°，此时 ${\mathrm{\&theta;}}_{2\max }=\arcsin \frac{{\sin \mathrm{\&theta;}}_{1\max }}{n}=\arcsin \frac{1}{n}=C,$ α_2max=90°-θ_2max-4γ_max=90°-C-4γ_max=C，可推出4γ_max=90°-2C，

即

当n=1.59时，C=39°，

此时，如果进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射在双楔形导光区与平板形导光区的交界处或平板形导光区，α₂=β₁-γ=90°-θ₂-4γ=39°；以后每次反射的入射角都不再发生变化；

如果进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射发生在双楔形导光区α₂=β₁-2γ=90°-θ₂-5γ=36°，会发生漏光现象；

实际上θ₁小于90°，所以

综上所述，进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射发生在双楔形导光区会导致漏光现象；进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射发生在平板形导光区时，以后每次反射的入射角都不再发生变化，不会发生漏光现象。

当n=1.59，γ的取值在

范围内的一个值时，如果进入本实施例的导光装置的光线与第一楔形面第二次反射在双楔形导光区与平板形导光区的交界处时，L的取值最大；

$\mathrm{tg\&gamma;}=\frac{H-h}{{2L}_{\max }},$ 可推出 $L_{\max }=\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}};$

即当L小于L_max时，光线进入本实施例的导光装置发生全反射，不会产生漏光现象；当L大于L_max时，光线进入本实施例的导光装置不会发生全反射，会产生漏光现象。

同理，可推出现有的导光装置γ′和L′的取值范围：

当n=1.59时，γ′的取值在γ′<45°-C范围内的一个值时，如果进入现有的导光装置的光线与单面楔形面第二次反射在单面楔形导光区与平板形导光区的交界处时，L′的取值最大；

${\mathrm{tg\&gamma;}}^{\&prime;}=\frac{H^{\&prime;}-h^{\&prime;}}{L_{\max }^{\&prime;}},$ 可推出 $L_{\max }^{\&prime;}=\frac{H^{\&prime;}-h^{\&prime;}}{{\mathrm{tg\&gamma;}}^{\&prime;}}$

即当L′小于L′_max时，光线进入现有的导光装置发生全反射，不会产生漏光现象；当L′大于L′_max时，光线进入现有的导光装置会产生漏光现象。

在现有的导光装置的γ′=2γ，H′-h′=H-h时，

$L_{\max }^{\&prime;}=\frac{H^{\&prime;}-h^{\&prime;}}{{\mathrm{tg\&gamma;}}^{\&prime;}}=\frac{H-h}{\mathrm{tg}2\mathrm{\&gamma;}}=\frac{H-h}{\frac{2\mathrm{tg\&gamma;}}{1-{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&gamma;}}}=\frac{(H-h)(1-{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&gamma;})}{2\mathrm{tg\&gamma;}}=L_{\max }(1-{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&gamma;});$

一般情况下，γ在10°以内，tgγ<1，L′_max<L_max。

而在γ和H-h确定的情况下，现有的导光装置的γ′=2γ，H′-h′=H-h时，本实施例的导光装置的L与现有的导光装置的L′基本相等；

如图1所示，当现有的导光装置的L′的取值为L′_max<L′<L_max时，光线进入现有的导光装置不可避免的发生漏光现象，即会产生光损；

当本实施例的导光装置的L的取值为L′_max<L<L_max时，光线进入本实施例的导光装置发生全反射，不会产生漏光现象，即不会产生光损。

显示装置，包括但不限于液晶显示装置，发展的趋势是窄边框化，对应到本实施例的导光装置，就是要求双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离L越来越小。

在γ和H-h确定的情况下，现有的导光装置的γ′=2γ，H′-h′=H-h时：

现有的导光装置的L′的取值为L′_max<L′<L_max内的一个值，本实施例的导光装置的L的取值为L′_max<L<L_max内的同一个值时，即现有的导光装置和本实施例的导光装置的边框宽窄相同时，本实施例的导光装置不会产生漏光现象，现有的导光装置会产生漏光现象，因此本实施例的导光装置更能适应显示装置窄边框化发展的趋势。

作为一种可选的方式，所述导光装置是聚甲基丙烯酸脂或聚碳纤维材料制成的导光装置。

本发明的第四个实施例的背光模组，包括上述任一所述的导光装置。

优选地，还包括光源，所述光源发出的光线射向所述导光装置的双楔形导光区厚度较大的一侧。

本发明的第五个实施例的显示装置，包括上述任一种背光模组。所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，简写为OLED）面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种导光装置，包括平板形导光区，所述平板形导光区包括平行的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面之间的距离是平板形导光区的厚度；其特征在于，还包括：

双楔形导光区，所述双楔形导光区厚度较小的一侧的厚度与平板形导光区的厚度相同，且所述双楔形导光区厚度较小的一侧与平板形导光区相连，所述双楔形导光区厚度较大的一侧与平板形导光区的第一表面和第二表面之间分别形成第一楔形面和第二楔形面；

从所述双楔形导光区厚度较大的一侧进入所述导光装置的光线，从所述导光装置射向空气的每次反射都是全反射。

2.根据权利要求1所述的导光装置，其特征在于，所述第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角等于所述第二楔形面与第二表面之间朝向双楔形导光区的夹角。

3.根据权利要求2所述的导光装置，其特征在于，所述第一楔形面与第一表面之间朝向双楔形导光区的夹角用γ表示，

其中，

C表示光线从所述导光装置射向空气发生全反射的临界角，n表示所述导光装置材料的折射率。

4.根据权利要求3所述的导光装置，其特征在于，所述平板形导光区的第一表面和第二表面之间的厚度用h表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧的厚度用H表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离用L表示， $L<\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}}.$

5.根据权利要求3所述的导光装置，其特征在于，所述平板形导光区的第一表面和第二表面之间的厚度用h表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧的厚度用H表示，所述双楔形导光区厚度较大的一侧到厚度较小的一侧的距离用L表示， $\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}}(1-{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&gamma;})<L<\frac{H-h}{2\mathrm{tg\&gamma;}}.$

6.根据权利要求3至5任一所述的导光装置，其特征在于，n=1.59。

7.根据权利要求6所述的导光装置，其特征在于，所述导光装置是聚甲基丙烯酸脂或聚碳纤维材料制成的导光装置。

8.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的导光装置。

9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，还包括光源，所述光源发出的光线射向所述导光装置的双楔形导光区厚度较大的一侧。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求8或9所述的背光模组。

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