CN103513321A - 导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法，所述导光板包括沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的至少两层导光层，所述相邻叠置的至少两层导光层的折射率沿着光的出射方向依次减小。所述背光模组包括上述的导光板、光源及发射装置。所述导光板的制造方法为：形成一第一导光层；在所述第一导光层的一个表面进行滚压，形成多个具有聚光作用的微结构；在所述形成有微结构的表面上采用涂覆的方式形成一折射率小于第一导光层的第二导光层。本发明的优点在于，从光出射表面出射的光线折射角变小，出射光线向光线垂直出射的方向聚拢，达到汇聚光线的目的，也使得入射到液晶屏的有效背光光强度增大。

Description

导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法

技术领域

本发明涉及背光模组技术领域，尤其涉及一种导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法。

背景技术

液晶面板属于非自发光型显示面板，故需要背光模组提供光源。背光模组依照光源入射位置的不同分为侧入光式和直下式。侧入光式背光模组其光源设置在导光板的一侧，其优点在于，一是可使用较少颗的LED晶粒，节省成本，二是能够打造比较轻薄的机身，让TV液晶面板的后方不需要配置LED模块，而是放置在侧边，可减少屏幕整体的厚度，打造出较直下式LED背光液晶电视更薄的机种来。

图1所示为现有技术中侧入光式背光模组使用的导光板的截面结构示意简图。参见图1所示，导光板10包括光反射表面101、光出射表面102及光入射表面103。所述光出射表面102与光反射表面101相对设置，所述光入射表面103为导光板10的一个侧面。图1中示意性地表示出一束光线在导光板中传播的光路图，入射光从光入射表面103入射到导光板10，经过导光板的光反射表面101反射后，光线从光出射表面102出射。这样的导光板设计存在缺点，光线从光出射表面102出射的折射角很大，导致光出射表面102出射后呈发散趋势，一部分光从液晶屏的边缘射出，没有传播向液晶屏，从而能够有效地被液晶屏利用的有效背光光强度小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种导光板，包括光出射表面，底面及光入射表面，所述光出射表面与底面相对设置，所述光入射表面为导光板的一个侧面，所述导光板还包括沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的至少两层导光层，所述相邻叠置的至少两层导光层的折射率沿着光的出射方向依次减小。

优选地，所述相邻叠置的至少两层导光层中任意两层导光层的接触面包括有多个微结构，所述微结构用于汇聚入射到接触面的光线。

优选地，所述微结构具有朝向光出射方向的凸起。

优选地，所述微结构呈棱镜状。

优选地，所述棱镜状的微结构为柱状棱镜。

优选地，所述微结构呈凸透镜状。

优选地，所述相邻叠置的至少两层导光层包括相邻叠置的第一导光层和第二导光层，所述第一导光层靠近底面而所述第二导光层靠近光出射表面，所述第一导光层的折射率大于第二导光层的折射率，第一导光层和第二导光层的接触面设置有聚光作用的微结构。

优选地，所述导光板还包括第三导光层，所述第三导光层沿与光出射表面垂直的方向与第二导光层相邻叠置，所述第二导光层的折射率大于第三导光层的折射率，第二导光层和第三导光层的接触面设置有聚光作用的微结构。

优选地，相邻导光层材料中大的折射率与小的折射率之比为K，K满足的关系为：160%≥K＞100%。

优选地，120%≥K＞100%。

优选地，所述导光板的底面设置有网点单元，用于反射入射到底面的光线。

优选地，所述网点单元沿远离光入射表面的方向上由疏到密或由小到大分布。

一种背光模组，包括

上述任一所述的导光板；

光源，产生入射所述导光板的光入射表面的光线；

反射装置，设置于所述导光板朝向底面的一侧。

所述反射装置邻近所述导光板的底面设置。

所述反射装置包括设置在导光板底面上并与导光板底面直接接触的反射层。

一种导光板的制造方法，包括如下步骤：

（1）形成一第一导光层；

（2）在所述第一导光层的一个表面进行滚压，在所述表面上形成多个具有聚光作用的微结构；

（3）在所述形成有多个微结构的表面上采用涂覆的方式形成一折射率小于第一导光层的第二导光层。

进一步还包括如下步骤：

（4）在所述第二导光层的与第一导光层接触面相对的一面上进行滚压，形成多个具有聚光作用的微结构；

（5）在所述形成有多个微结构的表面上采用涂覆的方式形成一折射率小于第二导光层的第三导光层。

进一步，所述“形成多个具有聚光作用的微结构”的步骤为：滚压形成具有朝向光出射方向的凸起的微结构。

进一步包括如下步骤：

提供一表面形成有网点单元的反射板；在反射板形成有网点单元的表面形成第一导光层。

进一步包括如下步骤：

在形成导光板后在底面形成一网点单元，用于反射入射到底面的光线。

所述网点单元在沿远离光入射面的方向上由疏到密或由小到大分布。

进一步包括如下步骤：

在邻近导光板底面设置反射装置或在导光板底面镀反射层，用于反射从导光板折射出的光线。

本发明的优点在于，导光板由多个折射率沿光出射方向依次减小的不同的导光层上下叠置组成，这样的导光板设计使得从光出射表面出射的光线出射点向导光板中部靠拢，达到汇聚光线的目的，也使得入射到液晶屏的有效背光光强度增大。优选地，在任意相邻的两个导光层的接触面具有微结构，所述微结构能够使从光出射表面出射的光线折射角度减小，使光线向光线垂直出射的方向汇聚，从而进一步使入射到液晶屏的有效背光光强度增大。

附图说明

图1所示为现有技术中导光板的截面结构示意简图；

图2所示为本发明导光板的第一实施方式的立体结构示意图；

图3所示为光出射表面与底面不平行设置的导光板的结构示意图；

图4A~图4C所示为本发明相邻导光层接触面的结构示意图；

图5所示为本发明导光板的第二实施方式的立体结构示意图；

图6A所示为本发明一个实施方式的导光板的光路图；

图6B所示为本发明另一个实施方式的导光板的光路图；

图7所示为本发明背光模组的一个实施方式的结构示意图；

图8所示为本发明导光板的制造方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的导光板、使用该导光板的背光模组及该导光板的制造方法的具体实施方式做详细说明。

图2所示为本发明导光板的第一实施方式的立体结构示意图，图2仅示意性地表示出本发明导光板的结构和连接关系，并不代表本发明导光板的实际结构。参见图2所示，导光板20包括光出射表面202、底面201及光入射表面203。所述光出射表面202为导光板20的一个表面，其允许导光板20内的光线从该表面出射。所述光出射表面202与底面201相对设置，在本实施方式中，光出射表面202与底面201相对平行设置，使得导光板20为平板，在本发明的其它实施方式中，光出射表面202与底面201可以相对但是不平行设置，如图3所示，使得导光板20为楔形板。所述光入射表面203为导光板20的一个侧面，其允许光源的光线从该表面入射进入导光板20。

所述导光板20还包括沿与光出射表面202垂直方向相邻叠置的两个导光层，分别为第一导光层204和第二导光层205，所述第一导光层204靠近底面201，所述第二导光层205靠近光出射表面202。第一导光层204的折射率大于第二导光层205的折射率，使得从光出射表面202出射的光线的出射点向导光板20中部靠拢，达到汇聚光线的目的，也使得入射到液晶屏的有效背光光强度增大。设相邻导光层材料中大的折射率与小的折射率之比为K，在本实施方式中即为第一导光层204与第二导光层205的折射率之比为K，则K满足的关系为：160%≥K＞100%，较优的，120%≥K＞100%。在本实施方式中，第一导光层204使用的材料为但不限于聚醚酰亚胺（Ultem），其折射率为1.65812；第二导光层205使用的材料为但不限于苯乙烯共聚物（Tyril），其折射率为1.57277。

继续参考图2所示，作为一种优选的实施方式，为了更好地汇聚光线，进一步，在本实施方式中第一导光层204与第二导光层205的接触面206包括有多个微结构，所述微结构用于汇聚入射到接触面206的光线，所述的微结构具有朝向光出射方向的凸起，所述凸起可以为弧状凸起也可以为锥状凸起，这样的凸起设计可以有效地达到聚光的目的。图4A所示为本发明第一实施方式的第一导光层与第二导光层接触面的结构示意图，参见图4A所示，在本实施方式中，所述接触面206包含有多个棱镜状的微结构，其中，所述的棱镜状的微结构为柱状棱镜，其具有朝向光出射方向的凸起。当然，在本发明的其它实施方式中，所述接触面206也可以包含多个其它形状的微结构，比如，接触面206包含有多个凸透镜状的微结构（如图4B所示）、接触面206包含有多个锥形凸起状的微结构（如图4C所示）。当然，还可以有很多其它微结构的形状，该微结构具有朝向光出射方向的凸起，能够使光线汇聚。

继续参考图2所示，进一步，在本实施方式中，在导光板20的底面201还设置有网点单元207，所示网点单元207用于反射入射到底面201的光线，从而改变光线原有的传播路径，使得反射的光线以多个不同的反射角向光出射表面202方向传播。所述网点单元207沿远离光入射表面203的方向上由疏到密或由小到大分布。由于从导光板20的接近光源的一端光强较强，远离光源的一端光强较弱，这会使得从导光板20的光出射表面202输出的光不均匀，采用上述的疏密不同或大小不同的网点单元207，通过网点单元207的反射，使得底面201上每一区域都能将同样多的入射光向光出射表面202传播。

在本实施方式中，这样的导光板设计使得从光出射表面出射的光线出射点向导光板中部靠拢，达到汇聚光线的目的，也使得入射到液晶屏的有效背光光强度增大。优选地，在任意相邻的两个导光层的接触面具有微结构，所述微结构能够使从光出射表面出射的光线折射角度减小，使光线向光线垂直出射的方向汇聚，从而进一步使入射到液晶屏的有效背光光强度增大，能够满足人们对从导光板出射的光线强度需求。

本发明导光板并不限于仅由导光板第一实施方式中的两层导光层组成，也可以由沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的多层导光层组成，比如三层、四层、五层等。只要满足导光层折射率沿着光出射方向依次减小即可，当然，优选地，任意相邻的两层导光层的接触面包含有多个微结构，用于汇聚入射到接触面的光线。在选取导光层的材料时，除遵循上述原则外，本发明导光板的光出射表面所在的导光层的折射率应尽可能接近空气的折射率，这样使得在光出射表面光线不会由于折射角度较大而发生角度的偏离，能够进一步达到汇聚光线的目的。在本发明的一个实施方式中导光层的最小折射率不小于1.414。在本发明导光板的第二实施方式中，导光板由沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的三层导光层组成。

图5所示为本发明导光板的第二实施方式的立体结构示意图。参见图5所示，与本发明导光板的第一实施方式相比，导光板20还包括第三导光层208，所述第三导光层208沿与光出射表面202垂直的方向与第二导光层205相邻叠置，所述第二导光层205的折射率大于第三导光层208的折射率，且第二导光层205与第三导光层208的接触面209包括有多个微结构，所述微结构用于汇聚入射到接触面209的光线，所述的微结构具有朝向光出射方向的凸起，所述凸起可以为弧状凸起也可以为锥状凸起，这样的凸起设计可以有效地达到聚光的目的。在本实施方式中，所述微结构可以但不限于为与第一导光层204与第二导光层205的接触面206的微结构相同的结构。

当接触面209具有的微结构的形状与接触面206具有微结构的形状相同时，比如均为柱状棱镜，则所述接触面209的柱状棱镜的轴向与接触面206的柱状棱镜的轴向相互垂直，这样可以进一步增强光线的汇聚效果。在本发明其它实施方式中，导光板可以由沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的多层导光层组成，任意相邻的两层导光层的接触面具有微结构，假设所述微结构均为柱状棱镜，则所述相邻接触面的柱状棱镜的轴向可以设置为相互垂直，即微结构的轴向可以不一致，可以根据实际设计的需要决定各个接触面的微结构的轴向如何分布。在本实施方式中，第三导光层208使用的材料为但不限于树脂玻璃（Plexiglass），其折射率为1.49309。

为了更清楚地显示本发明的特点，以一束光线在导光板中的传播为例，详细描述光线在本发明导光板中传播的光路图，当然，光路图仅是在不违背光线传播的基本原理下示意性地表示光线的传播路径。图6A所示为光线在本发明导光板中传播的光路图。，图6A为光线在本发明导光板中传播的另一个光路图。

参见图6A所示，导光板20由沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的三层导光层组成，所述导光层沿光出射方向折射率依次减小。光线从光入射表面203入射到导光板20的第一导光层204中，通过导光板20的底面201反射向光出射表面202的方向，经过接触面206和接触面209的两次折射，光线从光出射表面203出射。将图6A与图1中的光路图相比，同样入射角度的入射光线，通过本发明导光板的传播，光线在光出射表面202的出射点向导光板中部移动，使得背光源中部的光线强度增加，从液晶屏边缘出射的光线变少，从而提高背光源的有效背光光强度。

参见图6B所示，进一步， 在相邻的导光层的接触面设置有多个微结构。光线从光入射表面203入射到导光板20的第一导光层204中，通过导光板20的底面201反射向光出射表面202的方向，经过接触面206的微结构和接触面209的微结构的两次折射，光线从光出射表面203出射。将图6B与图1中的光路图相比，同样入射角度的入射光线，通过本发明导光板的传播，光线出射的折射角度便小，向光垂直出射的方向汇聚。从而较好地防止方向发散，提供背光源的有效背光光强度。将图6A与图6B比较，可以发现，设置有微结构的导光板其光线汇聚效果进一步加强。

本发明还提供一种背光模组，所述背光模组包括上述的导光板、光源及反射装置。图7所示为本发明背光模组的一个实施方式的结构示意图。参见图7所示，背光模组4包括导光板40、光源50、反射装置60。

所述导光板40包括光出射表面401、底面402及光入射表面403。所述光出射表面401为导光板40的一个表面，其允许导光板40内的光线从该表面出射。所述光出射表面401与底面402相对设置，在本实施方式中，光出射表面401与底面402相对平行设置，使得导光板40为平板。所述导光板40还包括沿与光出射表面401垂直方向相邻叠置的两个导光层，分别为第一导光层404和第二导光层405，所述第一导光层404靠近底面402，所述第二导光层405靠近光出射表面401。第一导光层404的折射率大于第二导光层405的折射率，在本实施方式中，第一导光层404使用的材料为但不限于聚醚酰亚胺（Ultem），第二导光层405使用的材料为但不限于苯乙烯共聚物（Tyril）。第一导光层404和第二导光层405的接触面406具有多个微结构，在本实施方式中，所述微结构为多个柱状棱镜。

光源50邻近导光板40的光入射表面403设置，用于产生入射导光板40的光入射表面403的光线。所述光源可以为但不限于一个或多个LED、冷阴极灯。所述反射装置60，设置于所述导光板40朝向底面的一侧，用于将从导光板40出射的光线重新反射回导光板40，使光线向光出射表面401的方向传播。在本实施方式中，所述反射装置60邻近导光板40的底面402设置。在本发明背光模组的其它实施方式中，所述反射装置60可以包括设置在导光板40的底面402上并与导光板40的底面402直接接触的反射层，所述反射层为可以但不限于金属层。

本发明还提供一种上述的导光板的制造方法，图8所示为本发明导光板的制造方法的流程图，参见图8所示，所述制造方法包括如下步骤： 

S1：形成第一导光层。

在操作温度大于第一导光层的熔点温度的前提下，在一模具上注入融化的第一导光层的材料，对第一导光层材料进行冷却固化并脱模，形成第一导光层，所述模具的形状根据本发明导光板的形状设计。当然，第一导光层的制造方法也可以采用射出成型等本技术领域人员熟知的方法。

S2：在所述第一导光层的一个表面进行滚压，在所述表面形成多个具有聚光作用的微结构。

在所述第一导光层的一个表面采用本领域技术人员熟知的器具或方法，或根据本领域技术人员熟知的方法制备的器具进行滚压，在第一导光层的一个表面形成具有聚光作用的微结构，进一步，滚压形成具有朝向光出射方向的凸起的微结构，所述微结构为棱镜状的凸起，其中，所述的棱镜状凸起为柱状棱镜。当当然，在本发明的其它实施方式中，所述微结构可以呈凸透镜状或锥形凸起状，还可以有很多其它微结构的形状，该微结构具有朝向光出射方向的凸起，能够使光线汇聚。将第一导光层的与所述形成有多个微结构的表面相对的一面作为导光板的底面。

S3：在所述形成有多个微结构的表面采用涂覆的方式形成一折射率小于第一导光层的第二导光层。

在第一导光层的一面形成有多个微结构后，在同一模具中，在温度小于第一导光层的熔点温度大于第二导光层的熔点温度时，采用涂覆的方式在成有多个微结构的表面上涂覆融化的第二导光层材料，对第二导光层材料冷却固化并脱模形成第二导光层。所述第二导光层的折射率小于第一导光层的折射率，且设相邻导光层材料中大的折射率与小的折射率之比为K，在本步骤中即为第一导光层与第二导光层的折射率之比，则K满足的关系为： 160%≥K＞100%，较优的，120%≥K＞100%。导光层的折射率的变化使得从光出射表面出射的光线的出射点向导光板中部移动，达到汇聚光线的目的，也使得有效背光光强度增大。

S4：可选地，采用与形成第二导光层相同的方法，在所述第二导光层的与第一导光层接触面相对的一面上进行滚压，形成多个具有聚光作用的微结构；

S5：步骤S4后，在温度大于第三导光层材料的熔点温度小于第二导光层的熔点温度时，在所述粗糙面上采用涂覆的方式涂覆第三导光层材料，进行冷却固化并脱模形成第三导光层。所述第三导光层的折射率小于第二导光层的折射率。设相邻导光层材料中大的折射率与小的折射率之比为K，在本步骤中即为第二导光层与第一导光层的折射率之比，则K满足的关系为： 160%≥K＞100%，较优的，120%≥K＞100%。

将导光板的与所述导光板的底面相对的一面作为光出射表面，导光板的一个侧面作为光入射表面。所述光出射表面允许导光板内的光线从该表面出射。所述光出射表面与底面可以平行或不平行设置。所述光入射表面允许光源的光线从该表面入射进入导光板。

S6：可选地，在步骤S1之前，提供一表面形成有网点单元的反射板，在反射板形成有网点单元的表面形成第一导光层。或者在形成导光板后，在导光板的底面采用刻蚀或滚压等方法形成网点单元。

所示网点单元用于反射入射到底面的光线，从而改变光线原有的传播路径，使得反射光线以多个不同的反射角向光出射表面方向传播。所述网点单元沿远离光入射表面的方向上由疏到密或由小到大分布。由于从导光板的接近光源的一端光强较强，远离光源的一端光强较弱，这会使得从导光板的光出射表面输出的光不均匀，采用上述的疏密不同或由小到大的网点单元，通过网点单元的反射，使得底面上每一区域都能将同样多的入射光向光出射表面传播。

S7：可选地，在邻近导光板底面设置反射装置或在导光板底面镀反射层，用于反射从导光板折射出的光线。所述反射装置可以用于将从导光板出射的光线重新反射回导光板，使光线向光出射表面的方向传播。所述反射装置或反射层可以为但不限于金属层。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种导光板，包括光出射表面，底面及光入射表面，所述光出射表面与底面相对设置，所述光入射表面为导光板的一个侧面，其特征在于，所述导光板还包括沿与光出射表面垂直的方向相邻叠置的至少两层导光层，所述相邻叠置的至少两层导光层的折射率沿着光的出射方向依次减小。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述相邻叠置的至少两层导光层中任意两层导光层的接触面包括有多个微结构，所述微结构用于汇聚入射到接触面的光线。

3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述微结构具有朝向光出射方向的凸起。

4.如权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述微结构呈棱镜状。

5.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，所述棱镜状的微结构为柱状棱镜。

6.如权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述微结构呈凸透镜状。

7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述相邻叠置的至少两层导光层包括相邻叠置的第一导光层和第二导光层，所述第一导光层靠近底面而所述第二导光层靠近光出射表面，所述第一导光层的折射率大于第二导光层的折射率，第一导光层和第二导光层的接触面设置有聚光作用的微结构。

8.如权利要求7所述的导光板，其特征在于，所述导光板还包括第三导光层，所述第三导光层沿与光出射表面垂直的方向与第二导光层相邻叠置，所述第二导光层的折射率大于第三导光层的折射率，第二导光层和第三导光层的接触面设置有聚光作用的微结构。

9.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，相邻导光层材料中大的折射率与小的折射率之比为K，K满足的关系为：160%≥K＞100%。

10.如权利要求9所述的导光板，其特征在于， 120%≥K＞100%。

11.如权利要求1或2所述的导光板，其特征在于，所述导光板的底面设置有网点单元，用于反射入射至该处的光线，使光线射至出射出光面时，不会反射回来。

12.如权利要求11所述的导光板，其特征在于，所述网点单元沿远离光入射表面的方向上由疏到密或由小到大分布。

13.一种背光模组，包括 权利要求1-12任一项所述的导光板； 光源，产生入射所述导光板的光入射表面的光线； 反射装置，设置于所述导光板朝向底面的一侧。

14.如权利要求13所述的背光模组，其特征在于，所述反射装置邻近所述导光板的底面设置。

15.如权利要求13所述的背光模组，其特征在于，所述反射装置包括设置在导光板底面上并与导光板底面直接接触的反射层。

16.一种导光板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： （1）形成一第一导光层； （2）在所述第一导光层的一个表面进行滚压，在所述表面上形成多个具有聚光作用的微结构； （3）在所述形成有多个微结构的表面上采用涂覆的方式形成一折射率小于第一导光层的第二导光层。

17.如权利要求16所述的导光板的制造方法，其特征在于，进一步还包括如下步骤： （4）在所述第二导光层的与第一导光层接触面相对的一面上进行滚压，形成多个具有聚光作用的微结构； （5）在所述形成有多个微结构的表面上采用涂覆的方式形成一折射率小于第二导光层的第三导光层。

18.如权利要求16或17所述的导光板的制造方法，其特征在于，所述“形成多个具有聚光作用的微结构”的步骤为：滚压形成具有朝向光出射方向的凸起的微结构。

19.如权利要求16或17所述的导光板的制造方法，其特征在于，进一步包括如下步骤： 提供一表面形成有网点单元的反射板； 在反射板形成有网点单元的表面形成第一导光层。

20.如权利要求16或17所述的导光板的制造方法，其特征在于，进一步包括如下步骤： 在形成导光板后在底面形成一网点单元，用于改变入射到底面的光线的光线方向。

21.如权利要求20所述的导光板的制造方法，其特征在于，所述网点单元在沿远离光入射面的方向上由疏到密或由小到大分布。

22.如权利要求16或17所述的导光板的制造方法，其特征在于，进一步包括如下步骤： 在邻近导光板底面设置反射装置或在导光板底面镀反射层，用于反射从导光板折射出的光线。

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