CN108873149A - 一种导光板、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导光板、背光模组及显示装置。所述导光板包括：导光板本体和形成于所述导光板本体的入光面一侧的多个凸起结构；相邻两所述凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各所述凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角。本发明能够增加各发光元件的水平发光角，各发光元件发出的光线射入导光板后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。

Description

一种导光板、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种导光板、背光模组及显示装置。
背景技术
液晶模组作为显示器件，已广泛用于手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机、车载显示以及液晶电视等电子产品中。液晶模组主要是由液晶面板和背光模组组合而成，其中背光模组的主要功能在于为液晶面板提供均匀、高亮度的发光体，基本原理为将常用的线型或者点发光体，透过有效光机构转化为高亮度与分布均匀的面发光体组件，使得液晶面板能正常显示影像。
一种典型的侧入式背光模组，是将单颗LED(Light Emitting Diode，发光二极管)看做点光源，将多颗LED单排排列看做线光源，将线光源组装与液晶显示屏的一侧，采用导光板加反射片即可将线光源经折射、全反射以及反射变化为比较均匀的面光源。目前，典型的导光板入光面为平面，在导光板与LED进行组装时，导光板的入光面与LED灯珠之间需要预留合理的距离，目前常用的距离为0.1至0.4mm。研究表明，当间距为0.4mm时，光线利用率仅为65％，随着该间距的减小，光线利用率会相应增加，但是，会造成hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良风险加大。
发明内容
本发明提供一种导光板、背光模组及显示装置，以解决现有技术中导光板的入光面与LED灯珠之间距离为0.4mm时，光线利用率低，而随着间距减小，会造成hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良风险加大的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种导光板，包括：导光板本体和形成于所述导光板本体的入光面一侧的多个凸起结构；相邻两所述凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各所述凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角。
优选地，所述坡度角处于90°～120°之间。
优选地，在相邻两个所述凸起结构之间的所述入光面呈向所述导光板本体外部凸出的圆弧形结构。
优选地，所述凸起结构为类梯形结构，所述类梯形结构的宽度由靠近所述入光面的一端至远离所述入光面的一端逐渐减少。
优选地，所述导光板是由聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅改性聚醚胶和玻璃中的至少一种制成的。
为了解决上述问题，本发明还公开了一种背光模组，包括上述任一项所述的导光板和与所述导光板的入光面正对的灯条；其中，在所述灯条正对所述入光面的一侧设置有多个发光元件。
优选地，依据各所述发光元件所在的发光面设定与各所述发光元件正对的圆弧形结构的表面弧度。
优选地，所述入光面、各所述凸起结构的两侧壁表面、所述圆弧形结构的表面均与所述灯条之间保留有预留间隙。
优选地，各所述凸起结构远离所述入光面的一端与所述灯条接触，以对各所述发光元件限位。
为了解决上述问题，本发明还公开了一种显示装置，包括上述任一项所述的背光模组。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明实施例提供了一种导光板、背光模组及显示装置，通过在导光板本体的入光面一侧设置多个凸起结构，在相邻两凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角，本发明实施例可以隔断相邻的发光元件，并且由于各凸起结构的两侧壁形成有大于90°的坡度角，从而可以增加各发光元件的水平发光角，各发光元件发出的光线射入导光板后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的一种导光板的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种光线折射原理示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种坡度角为90°的背光模组的结构示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种背光模组的水平截面结构示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种背光模组水平截面光线路径示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种导光板的结构示意图，该导光板可以包括导光板本体1和形成于导光板本体1的入光面一侧的多个凸起结构2(图中仅示出了一个凸起结构)。
在相邻两凸起结构2之间具有可容纳发光元件3的间距，且各凸起结构2的两侧壁与入光面所在的平面形成有大于90°坡度角，各发光元件3发出的光线射入导光板本体1的入光面后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。
在本发明的一种优选实施例中，坡度角处于90°～120°之间，而对于坡度角的角度范围选取将在下述实施例中进行详细描述，本发明实施例在此不再加以赘述。
在本发明的另一种优选实施例中，在相邻两个凸起结构2之间的入光面呈向导光板本体1外部凸出的圆弧形结构(图中未示出)，该圆弧形结构可以增加入射光的全反射率，改善爆灯不良，提高光线利用率，降低成本。
在本发明的另一种优选实施例中，凸起结构2可以为类梯形结构，该类梯形结构的宽度由靠近入光面的一端至远离入光面的一端逐渐减少，从而可以使类梯形结构的两侧壁表面与导光板本体1的入光面所在平面形成大于90°的坡度角，进而各发光元件3发出的光线射入导光板本体1的入光面后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。
在本发明的另一优选实施例中，导光板是由聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅改性聚醚胶和玻璃等材质中的至少一种材质制成的，上述材质的折射率均大于空气的折射率，因而，各发光元件3发出的光线射入导光板入光面之后，管线入射面发现方向会发生偏移，使光线入射角增大，进而可以增加全反射光线。
本发明实施例提供的导光板，通过在导光板本体的入光面一侧设置多个凸起结构，在相邻两凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角，本发明实施例可以隔断相邻的发光元件，并且由于各凸起结构的两侧壁形成有大于90°的坡度角，从而可以增大各发光元件的水平发光角，各发光元件发出的光线射入导光板后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。
实施例二
参照图2，示出了本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图，如图2所示，背光模组可以包括上述实施例一种任一项所述的导光板和灯条4，灯条4与导光板的入光面正对设置，在灯条4正对导光板本体1入光面的一侧设置有多个发光元件3。
其中，导光板可以包括导光板本体1和多个凸起结构2，各凸起结构2的两侧壁与导光板本体1的入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角，且坡度角是小于120度的，接下来以下述方式对本发明实施例选取的坡度角范围进行说明。
参照图3，示出了本发明实施例提供的一种光线折射原理示意图，如图2所示，n1表示空气的折射率，n2表示导光板的折射率，θ1表示光线入射角度，θ2表示光线经折射后的入射角度，依据折射定律可以得：n1*Sinθ1＝n2*Sinθ2 (1)。
在本发明实施例中，以坡度角分别为90°和120°两种临界条件进行测试。
以图2为例，当坡度角为120°时，则发光元件3的最大发光角度与凸起结构2相互垂直，依据上述公式(1)：n1*Sinθ1＝n2*Sinθ2可知，发光元件3发出的光线不发生折射，即Δθ＝0°。
参照图4，示出了本发明实施例提供的一种坡度角为90°的背光模组的结构示意图，如图4所示，6表示水平发光角增大面，在坡度角为90°时，依据上述公式(1)：n1*Sinθ1＝n2*Sinθ2可知，入光线θ1＝30°，θ2＝19.6°，折射角度Δθ＝θ1-θ2＝10.4°。
依据上述两种临界条件可推论得到，若90°＜坡度角＜120°，设导光板的折射率为1.49(大于空气的折射率)，则：
n1*Sinθ1＝n2*Sinθ2 (1)
n1＝1，n2＝1.49 (2)
0＜θ1＜30°，0＜θ2＜19.6° (3)
Δθ＝θ1-θ2 (4)
依据上述公式(1)、(2)、(3)、(4)可以得到，折射角度Δθ的值域为(0，10.4°)。
并且，依据上述两种临界条件可知，若坡度角＜90°，坡度角越小，则θ1越大，推出Δθ越大，光线折射角度越大，散光效果越好，而在坡度角＜90°时，需要考虑灯条的pitch值，即发光元件3之间的间距，发光元件3之间的间距由显示装置的尺寸和所需要的画面亮度，及发光元件3的个数、电流、电压以及功耗共同决定，常用合理范围为1mm～4mm之间，该值越大，hotspot风险越大，考虑导光板需要0.6～1mm的移动间隙量，当发光元件3之间的间距大于2mm时可优先考虑将突出角度设置为大于90°。
若坡度角＞120°，则最大角光线发生折射后角度变小，存在加重灯条侧hotspot的风险。
因此，在本发明实施例中，优先考虑的坡度角范围为90°～120°。
在本发明的一种优选实施例中，依据各发光元件3所在的发光面可以设定与各发光元件3正对的圆弧形结构(图中未示出)的表面弧度。
该圆弧形结构的最高点不与各发光元件3接触，圆弧形结构的半径计算需要考虑发光元件3的发热量，以及导光板膨胀量和尺寸公差，通常各发光元件3的发光面与导光板入光面的合理间距为0.1～0.4mm之间，该值越大，光的利用效率越低，该间距越小，光线利用率会相应增加，同时hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良风险加大。因此，若圆弧形结构的表面弧度到发光元件3表面最小间距为a，最大间距为A，导光板厚度为L，则圆弧形结构的半径R计算如下：
R2＝(R-(A-a))2+(H/2)2 (4)
tan(α/2)＝(H-h)/2A (5)
若已知灯条垂直发光角α和垂直发光长度h，最小间距a以及最大间距A，则可推理可得
R＝(A-a)/2+[2Atan(α/2)+h)2/[8*(A-a)] (6)
依据上述公式(4)、(5)、(6)可知，圆弧形结构的半径与发光元件3的发热量，以及导光板膨胀量和尺寸公差相关，而对于表面弧度的具体数值本发明实施例不加以限制。
进一步地，圆弧形结构的表面弧度依据发光元件3的发光面设定，若发光元件3的发光面为120度，优选A为0.35mm，a为0.1mm，h为1.6mm，导光板厚度计算为3.0mm，则R＝4.625mm，此时能够起到聚光线的作用。参照图5，示出了本发明实施例提供的一种背光模组的水平截面结构示意图，如图5所示，表面弧度是与发光元件3发出光线的入射角度和与导光板本体1的入光面之间的入射距离、发光角度以及导光板厚度等相关，而对于表面弧度的具体数值，本发明实施例不加以限制。
在本发明的另一优选实施例中，入光面、各凸起结构2的两侧壁表面、圆弧形结构的表面均与灯条4之间保留有预留间隙。
在本发明的另一优选实施例中，各凸起结构2远离入光面的一端与灯条4接触，以对各发光元件限位。
当然，凸起结构2的高度可以比正对的发光元件3的高度大0.1mm至0.2mm，通过凸起结构2与灯条4接触，以对各发光元件3进行限位。
在实际应用中，本领域技术人员可以采用上述两种方式中的任一种对发光元件3进行限位，也可以采用其它方式对发光元件3进行限位，本发明实施例对此不加以限制。
下面结合图6对本发明实施例所采用结构的优势进行描述。
参照图6，示出了本发明实施例提供的一种背光模组水平截面光线路径示意图，发光元件3的发光角度为α，凸起结构2的坡度角为β，根据光的折射原理，当光线从空气斜射入导光板时，即折射角(折射率大的一方)小于入射角(折射率小的一方)。
本发明实施例所采用的结构具有增大各发光元件3的发光角度的效果，相比于常见的平行于发光元件3的发光面的导光板入光面结构增大的发光角度Δα的具体计算过程如下：
Δα＝(Δθ+Δη)*2 (7)
Δθ＝θ1-θ2 (4)
Δη＝η1-η2 (8)
θ1＝π-α/2-β (9)
η1＝α/2 (10)
n1*Sinθ1＝n2*Sinθ2 (1)
依据上述公式(1)、(4)、(7)、(8)、(9)、(10)推理得知：
Δθ＝π-α/2-β-arcsin[n1/n2*sin(π-α/2-β)]
Δη＝α/2-arcsin[n1/n2*sin(α/2)]
Δα＝2π-2β-2arcsin[n1/n2*sin(π-α/2-β)]+2arcsin[n1/n2*sin(α/2)]
可见，得到Δα是关于β的增函数，而本发明实施例通过将坡度角β设置为大于90°，从而可以增加发光元件3的发光角度，可以极大改善背光模组的hotspot不良和暗角不良。
本发明实施例提供的背光模组，通过在导光板本体的入光面一侧设置多个凸起结构，在相邻两凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角，本发明实施例可以隔断相邻的发光元件，并且由于各凸起结构的两侧壁形成有大于90°的坡度角，从而可以增大各发光元件的水平发光角，各发光元件发出的光线射入导光板后，光线朝入射面法线方向偏移，即入射角增大，进而可以在减少导光板入光面与发光元件之间距离的同时，减小hotspot不良、暗角及灯珠干涉不良的风险。
在本发明的另一实施例中，还公开了一种显示装置，可以包括上述实施例二中任一项所述的背光模组。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种导光板、一种背光模组及一种显示装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种导光板，其特征在于，包括：
导光板本体和形成于所述导光板本体的入光面一侧的多个凸起结构；
相邻两所述凸起结构之间具有可容纳发光元件的间距，且各所述凸起结构的两侧壁与所述入光面所在的平面形成有大于90°的坡度角。
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述坡度角处于90°～120°之间。
3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，在相邻两个所述凸起结构之间的所述入光面呈向所述导光板本体外部凸出的圆弧形结构。
4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述凸起结构为类梯形结构，所述类梯形结构的宽度由靠近所述入光面的一端至远离所述入光面的一端逐渐减少。
5.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板是由聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅改性聚醚胶和玻璃中的至少一种制成的。
6.一种背光模组，其特征在于，包括上述权利要求1-5中任一项所述的导光板和与所述导光板的入光面正对的灯条；其中，在所述灯条正对所述入光面的一侧设置有多个发光元件。
7.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，依据各所述发光元件所在的发光面设定与各所述发光元件正对的圆弧形结构的表面弧度。
8.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述入光面、各所述凸起结构的两侧壁表面、所述圆弧形结构的表面均与所述灯条之间保留有预留间隙。
9.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，各所述凸起结构远离所述入光面的一端与所述灯条接触，以对各所述发光元件限位。
10.一种显示装置，其特征在于，包括上述权利要求6-9中任一项所述的背光模组。
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