CN106287579A - 薄型导光单元及背光模组 - Google Patents

Abstract

一种薄型导光单元，包括框架及导光板。该框架形成有凹槽，并包括环绕该凹槽的边框，该边框上开设有连通槽。该导光板承载于该凹槽内，该导光板包括排布于该凹槽内且侧面出光的导光管，及充填于该凹槽内的空隙处的光学胶层，该导光管包括入光耦合端，该入光耦合端通过该连通槽伸出该框架外。本发明还提供一种包括上述薄型导光单元的背光模组。

Description

薄型导光单元及背光模组

技术领域

本发明涉及平面显示技术领域，尤其涉及一种背光模组及薄型导光单元。

背景技术

随着消费性电子产品变得越来越薄，对消费性电子产品内的部件，例如背光模组的尺寸也提出了更高的要求。目前背光模组的导光板一般采用射出成型制作，其厚度超过200微米（um），从而限制了背光模组的尺寸不能进一步缩小。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可解决上述问题的薄型导光单元。

有鉴于此，还有必要提供一种可解决上述问题的背光模组。

一种薄型导光单元，包括框架及导光板。该框架形成有凹槽，并包括环绕该凹槽的边框，该边框上开设有连通槽。该导光板承载于该凹槽内，该导光板包括排布于该凹槽内且侧面出光的导光管，及充填于该凹槽内的空隙处的光学胶层，该导光管包括入光耦合端，该入光耦合端通过该连通槽伸出该框架外。

一种背光模组，包括如上所述的薄型导光单元和光源单元，该光源单元包括电路板、承载于该电路板上的光源，安装于该电路板上的光学件及安装于该光学件上的导光管接收器，该入光耦合端固定于该导光管接收器中，该光学件单独或该光学件和该导光管接收器共同形成有光学耦合结构，以收敛该光源发出的光并将其耦合进该入光耦合端。

本发明采用侧面出光的导光管来形成导光板，相比射出成型的导光板，导光管可以有更细的尺寸，从而使得本发明的导光板具有更薄的厚度。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的背光模组的结构示意图。

图2是图1中的薄型导光单元的结构示意图。

图3是图1中的光源单元的剖视示意图。

图4是图1中的检测单元的剖视示意图。

图5是本发明第二实施方式的薄型导光单元的结构示意图。

图6是本发明第三实施方式的薄型导光单元的结构示意图。

图7是本发明第四实施方式的光源单元的剖视示意图。

图8是本发明第五实施方式的光源单元的剖视示意图。

图9是本发明第六实施方式的光源单元的剖视示意图。

图10是本发明第七实施方式的光源单元的剖视示意图。

主要元件符号说明

背光模组	100
		薄型导光单元	10、101、103
扩散膜	20
		增亮膜	30
光源单元	40、401、403、405、406
		检测单元	60
框架	11、110
		导光板	13
凹槽	111
		边框	112
连通槽	114
		反射侧面	116
导光管	131、1310、1311、1312、1313、1314、1315
		光学胶层	132
入光耦合端	133、1350、1351、1334、1335
		出光耦合端	135
电路板	41、410、411、412
		光源	43、430、431、432
光学件	45、450、75、85
		导光管接收器	47、470、77、87
光学耦合结构	49、490、492
		光孔	451、651、751、851
定位孔	453、4530、753、853
		第一透镜	455
表面	457、459、477、479、657、659、677、679、4770、4790
		安装孔	471、671、4710、771、871
定位柱	473、4730、773、873
		第二透镜	475、4750
光电元件	63
		第二电路板	61
第二光学件	65
		第二导光管接收器	67
第二光学耦合结构	69
		第三透镜	655
第四透镜	675
		底面	4501
反射面	4502
		第一侧面	4503
第二侧面	4504
		第一光孔	4505
第一透镜表面	4506
		第二光孔	4508
第二透镜表面	4509
		透镜	4751
反射孔	491
		光学表面	855
反射体	857

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，为本发明实施方式提供的一种背光模组100，该背光模组100包括依次层叠的薄型导光单元10、扩散膜20、和增亮膜30、以及位于导光板10侧面的光源单元40和检测单元60。

请参阅图2，薄型导光单元10大致呈方形，包括框架11及承载于框架11内的导光板13。该框架11的材料可以是金属、玻璃、或塑胶。框架11上开设有方形的凹槽111以容纳导光板13，该凹槽111的高度小于300微米。该框架11包括环绕凹槽111的边框112，该边框112上开设有穿过该边框112的一个或多个连通槽114。边框112包括面向凹槽111的反射侧面116，其上涂有反射涂料，可将导光板13射向反射侧面116的光反射回导光板13内，以增加导光板13的亮度。

导光板13包括排布于凹槽111内的侧面出光的导光管131及充填于凹槽111内的空隙处并包覆导光管131的光学胶层132。导光管131可以为美国康宁公司生产的玻璃散光光纤（light diffusing fiber），也可以是塑胶散光光纤。当导光管131为塑胶散光光纤时，光纤的外表面（侧面）上涂布有散射粒子，且自光纤的入光端沿着光纤的延伸方向，散射粒子的密度逐渐增加，以保证在整个延伸方向上光纤的发光亮度均匀一致。导光管131的端部从连通槽114伸出框架11外并与光源单元40和检测单元60连接。

导光管131在凹槽111内的排布方式可以多种多样，在本实施方式中，导光板13包括多根彼此间隔平行排列的直线状的导光管131，每根导光管131包括一入光耦合端133和一出光耦合端135，入光耦合端133和出光耦合端135分别从连通槽114伸出框架11外。

光学胶层132充填凹槽111并将导光管131的不同部分连接为一体。光学胶层132中可以加入散射粒子或量子点粒子，从而将导光管131发出的光进行混合或使得导光管131发出的光产生二次量子效应，从而使得导光板13均匀出光。

导光管131的直径可根据实际需要而定，在本实施方式中其直径可以低至75微米，加上光学胶层132的厚度，导光板13的最低厚度可以达到125微米左右，相比传统的导光板的厚度大大减少，从而可使得整个背光模组的厚度更薄。

该背光模组100包括多组光源单元40和检测单元60，每组光源单元40和检测单元60对应一根导光管131。在其他实施方式中，当只有一根导光管时，背光模组也可以只包括一个光源单元。

请参考图3，其揭示了与该导光管131的入光耦合端133耦合的一个光源单元40的结构。该光源单元40包括电路板41、承载于电路板41上的光源43及驱动电路（图未示）、光学件45、及导光管接收器47。

光源43可以为发光二极管（LED）或激光二极管（LD）。由于光源的数值孔径一般较大，光源43发出的光很难耦合进直径在250微米以下的光纤，故在本实施方式中，在光学件45和导光管接收器47中共同形成有光学耦合结构49，以收敛光源43发出的光并将光源43发出的光耦合进导光管131。

具体的，光学件45和导光管接收器47以透明材料，例如透明树脂制成。光学件45安装于电路板41上，光学件45上形成有光孔451及定位孔453。光源43位于光孔451中。光学件45还包括形成于光孔451中的第一透镜455。第一透镜455位于光源43发出的光的光路上，包括两个表面457、459。在本实施方式中，表面457、459均为非球面曲面且为凸面。第一透镜455用于汇聚光源43发出的光。

导光管接收器47安装于光学件45上。导光管接收器47上形成有安装孔471，并形成有定位柱473。在本实施方式中，安装孔471的直径小于光孔451的直径。通过定位柱473与定位孔453的配合，从而将导光管接收器47安装于光学件45上，并使得安装孔471与光孔451对准。导光管131的入光耦合端133固定于安装孔471中。在本实施方式中，可以通过点胶的方式，将入光耦合端133固定于安装孔471中。导光管接收器47还包括形成于安装孔471中的第二透镜475。第二透镜475包括两个表面477、479。在本实施方式中，表面477、479均为非球面曲面且为凸面。第二透镜475用于进一步汇聚穿过第一透镜455的光并将其耦合进入光耦合端133。

该第一透镜455、第二透镜475构成该光学耦合结构49。光源43发出的光依次经过第一透镜455、第二透镜475汇聚，从而可被耦合进入光耦合端133。

请参考图4，其揭示了与该导光管131的出光耦合端135耦合的一个检测单元60的结构。该检测单元60与光源单元40相似，不同的是，该检测单元60以光电元件63替代光源单元40中的光源43。在本实施方式中，该光电元件63为光电二极管（PD）。

该检测单元60包括第二电路板61、承载于第二电路板61上的光电元件63及驱动电路（图未示）、第二光学件65、及第二导光管接收器67。

在第二光学件65和第二导光管接收器67中共同形成有第二光学耦合结构69，以将导光管131发出的光耦合进光电元件63。第二光学耦合结构69与光学耦合结构49的结构相同。

具体的，第二光学件65安装于第二电路板61上，第二光学件65上形成有光孔651。光电元件63位于光孔651中。第二光学件65还包括形成于光孔651中的第三透镜655。第三透镜655包括两个均为非球面曲面且为凸面的表面657、659。

第二导光管接收器67安装于第二光学件65上。第二导光管接收器67上形成有安装孔671。导光管131的出光耦合端135固定于安装孔671中。第二导光管接收器67还包括形成于安装孔671中的第四透镜675。第四透镜675包括两个均为非球面曲面且为凸面的表面677、679。

该第三透镜655、第四透镜675构成该第二光学耦合结构69。出光耦合端135发出的光依次经过第四透镜675、第三透镜655，从而可被耦合进光电元件63，光电元件63将光强转化为对应的电信号，从而可检测出出光耦合端135的光的强度，并据而调整光源43发光的亮度，从而调整导光板13的亮度。

在其他实施方式中，也可以没有上述检测单元60。此时，对应的，导光管131也不包括上述出光耦合端135。此时，导光管131的入光耦合端133伸出框架11外，而与入光耦合端133相对的另一端位于框架11内。

请参考图5，其揭示了本发明第二实施方式的薄型导光单元101，该薄型导光单元101与薄型导光单元10基本类似，其不同之处在于，该薄型导光单元101的导光管1310只有一根，该导光管1310呈螺旋状分布于框架110内。该导光管1310包括伸出框架110的入光耦合端1350，与入光耦合端1350相对的另一端位于框架110内。

请参考图6，其揭示了本发明第三实施方式的薄型导光单元103，该薄型导光单元103与薄型导光单元101基本类似，其不同之处在于，该薄型导光单元103的导光管1311呈波浪状分布。

请参考图7，其揭示了本发明第四实施方式的光源单元401，光源单元401与光源单元40基本类似，不同之处在于光源单元401的第二透镜4750的形状不同。该第二透镜4750包括表面4770、4790，其中表面4770为非球面曲面且为凸面，表面4790为平面且与导光管1312的入光耦合端1351接触。

请参考图8，其揭示了本发明第五实施方式的光源单元403，光源单元403包括电路板410、承载于电路板410上的光源430及驱动电路（图未示）、光学件450、及导光管接收器470。

光学件450包括一底面4501、一相对底面4501倾斜且相对的反射面4502、及两与反射面4502倾斜且相对的第一侧面4503、第二侧面4504。其中，第一侧面4503相对第二侧面4504向远离反射面4502的方向凸出，第一侧面4503和第二侧面4504均相对底面4501垂直，且底面4501与反射面4502之间的夹角为45度。

底面4501上形成有第一光孔4505，第一光孔4505的顶部为凸起的第一透镜表面4506，第一透镜表面4506为非球面曲面。电路板410安装于底面4501上，光源430位于第一光孔4505中且与第一透镜表面4506相对。

第二侧面4504上形成有定位孔4530，第一侧面4503上形成有第二光孔4508，第二光孔4508的顶部为凸起的第二透镜表面4509，第二透镜表面4509为非球面曲面。

导光管接收器470包括与定位孔4530配合的定位柱4730，通过上述配合，导光管接收器470安装于光学件450上。导光板接收器470还包括与第二光孔4508对准的安装孔4710，安装孔4710中形成有两个表面都是非球面曲面的透镜4751，安装孔4710中安装有导光管1313。

该光学件450、第二透镜4751构成光学耦合结构490。光源430发出的光依次经过第一透镜表面4506、反射面4502、第二透镜表面4509、透镜4751汇聚，从而可被耦合进导光管1313。

请参考图9，其揭示了本发明第六实施方式的光源单元405，该光源单元405包括电路板411、承载于电路板411上的光源431及驱动电路（图未示）、光学件75、及导光管接收器77。

光学件75安装于电路板411上，光学件75上形成有光孔751及定位孔753。光源431位于光孔751中。

导光管接收器77安装于光学件75上。导光管接收器77上形成有安装孔771，并形成有定位柱773。通过定位柱773与定位孔753的配合，从而将导光管接收器77安装于光学件75上，并使得安装孔771与光孔751对准。导光管1314的入光耦合端1334固定于安装孔771中。

该安装孔771、光孔751共同形成一截头圆锥孔，该截头圆锥孔的内壁上涂有反射材料，从而形成一反射孔491，该反射孔491即为该光源单元405的光学耦合结构。该反射孔491的直径从该光源431到该导光管1314逐渐变小。光源431发出的光经过该反射孔491的反射，从而可被耦合进入光耦合端1334。

请参考图10，其揭示了本发明第七实施方式的光源单元406，该光源单元406包括电路板412、承载于电路板412上的光源432及驱动电路（图未示）、光学件85、及导光管接收器87。

光学件85安装于电路板412上，光学件85上形成有光孔851及定位孔853。光源432位于光孔851中。光孔851的顶端形成有面向光源432凸起的光学表面855，该光学表面855为非球面曲面。光学件85还包括与光学表面855相对且凸起的截头圆锥状的反射体857，自邻近该光学表面855的一端向远离该光学表面855的一端，该反射体857的直径逐渐变小。该反射体857的外表面上涂有反射材料。反射体857与光孔851同轴。

导光管接收器87安装于光学件85上。导光管接收器87上形成有安装孔871，并形成有定位柱873。安装孔871面向光学件85的一端的形状为与反射体857相同的截头圆锥状。通过定位柱873与定位孔853的配合，从而将导光管接收器87安装于光学件85上，并使得安装孔871与光孔851对准，反射体857伸入安装孔871内。导光管1315的入光耦合端1335固定于安装孔871中。

本实施方式与其他实施方式不同的是，该光学件85的光学表面855和反射体857构成了光学耦合结构492，该光学耦合结构492并不包括导光管接收器87内的结构。光源432发出的光依次经过该光学表面855折射和反射体857反射后进入入光耦合端1335。

可以理解的是，上面描述的各种光源单元的结构也可以应用到检测单元，只需将光源替换为光电元件，并进行相应的电路替换即可。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄型导光单元，其特征在于，包括：

框架，该框架形成有凹槽，并包括环绕该凹槽的边框，该边框上开设有连通槽；及

承载于该凹槽内的导光板，该导光板包括排布于该凹槽内且侧面出光的导光管，及充填于该凹槽内的空隙处的光学胶层，该导光管包括入光耦合端，该入光耦合端通过该连通槽伸出该框架外。

2.如权利要求1所述的薄型导光单元，其特征在于：该导光管在该凹槽内的排布方式包括以下方式中的至少一种：多根直线状的该导光管彼此间隔平行排布、单根导光管的螺旋状排布、或单根导光管的波浪状排布。

3.如权利要求1所述的薄型导光单元，其特征在于：该边框包括面向该凹槽的反射侧面。

4.一种背光模组，其特征在于，包括：

如权利要求1~3中任一项所述的薄型导光单元；及

光源单元，该光源单元包括电路板、承载于该电路板上的光源，安装于该电路板上的光学件及安装于该光学件上的导光管接收器，该入光耦合端固定于该导光管接收器中，该光学件单独或该光学件和该导光管接收器共同形成有光学耦合结构，以收敛该光源发出的光并将其耦合进该入光耦合端。

5.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该光学耦合结构包括形成于该光学件上的第一透镜和形成于该导光管接收器上的第二透镜，该第一透镜和该第二透镜包括至少三个形状为非球面曲面的表面，该光源发出的光依次经过该第一透镜、该第二透镜后进入该入光耦合端。

6.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该光学耦合结构包括位于该光学件上的第一透镜表面、反射面和第二透镜表面、及位于该导光管接收器上的透镜，该第一透镜表面、反射面、第二透镜表面和该透镜沿自该光源发出的光的光路依次排列。

7.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该光学耦合结构包括由该光学件和该导光管接收器共同形成的反射孔，该反射孔呈截头圆锥型且该反射孔的直径从该光源到该入光耦合端逐渐变小，该反射孔的壁上涂有反射材料。

8.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该光学耦合结构形成于该光学件上，包括面向该光源凸起的光学表面和与该光学表面相对的截头圆锥状的反射体，该反射体的直径自邻近该光学表面的一端向远离该光学表面的一端逐渐变小，该光源发出的光经过该光学表面折射和该反射体反射后进入该入光耦合端。

9.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该导光管还包括出光耦合端，该出光耦合端通过该连通槽伸出该框架外；该背光模组还包括检测单元，该检测单元包括第二电路板、承载于该第二电路板上的光电元件，安装于该第二电路板上的第二光学件及安装于该第二光学件上的第二导光管接收器，该入光耦合端固定于该第二导光管接收器中，该第二光学件单独或该第二光学件和该第二导光管接收器共同形成有第二光学耦合结构，以将该出光耦合端传递的光耦合到该光电元件，该光电元件检测该光的强度并据以调整该光源的发光强度。

10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于：该第二光学耦合结构和该光学耦合结构的结构相同。