CN109709723A - 导光板、背光模组和显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导光板、背光模组和显示面板。导光板包括多个导光层，多个导光层沿预设方向依次层叠设置，多个导光层的折射率都大于空气折射率，且多个导光层中至少有两个导光层的折射率不同，使得光线在导光层之间发生折射，增加了光线在导光板中光程，有效的改善了导光板靠近侧光源位置处的偏色问题，且不同入射角度的光线和不同波长的光线有大致相同的光程，所有的光线在导光板中扩散均匀，最终出射的光线更均匀。

Description

导光板、背光模组和显示面板

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种导光板，还涉及包括该导光板的背光模组和显示面板。

背景技术

在液晶显示领域，液晶屏的显示效果和背光源模组结构存在很大关系，因此背光模组结构优化设计尤为重要。导光板是背光模组的关键元件，用于将线光源转变为面光源并发光均匀，是显示面板中必不可少的组成部分。对于侧入射背光模组，容易出现均匀性及色偏问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导光板、背光模组和显示面板，解决现有导光板出光不均匀和色偏的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种导光板，包括：

多个导光层，所述多个导光层沿预设方向依次层叠设置，所述多个导光层的折射率都大于空气折射率，且所述多个导光层中至少有两个导光层的折射率不同。

在本发明的一种示例性实施例中，所述多个导光层的折射率沿所述预设方向递增或递减；或，

所述导光层的数量至少为三个，且包括基准导光层，其余所述导光层分布于所述基准导光层的两侧，位于所述基准导光层同一侧的各所述导光层的折射率向远离所述基准导光层的方向递减或递增；递增时，所述基准导光层的折射率小于其余所述导光层的折射率，递减时，所述基准导光层的折射率大于其余所述导光层的折射率。

3、根据上述任意一项所述的导光板，位于所述基准导光层两侧的导光层的数量相同，且位于所述基准导光层两侧对称位置的两所述导光层的折射率相等。

在本发明的一种示例性实施例中，相邻的两个所述导光层的折射率差值绝对值不大于0.3。

在本发明的一种示例性实施例中，每一所述导光层的材料包括导光材料，折射率不同的所述导光层的导光材料相同，且折射率不同的所述导光层还包括光扩散剂，折射率不同的不同导光层中的光扩散剂含量不同；或

每一所述导光层的材料包括导光材料，折射率不同的所述导光层的导光材料不同。

在本发明的一种示例性实施例中，所述导光材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或热塑性树脂，所述光扩散剂为二氧化钛、五氧化二钽、氧化锌中的一种或多种。

在本发明的一种示例性实施例中，所述导光板还包括：

导光网点，设置于所述多个导光层中位于最外侧的一所述导光层的外侧面；

衍射光栅，设置于所述多个导光层中最外侧的一所述导光层的外侧面，且所述衍射光栅和所述导光网点位于不同的导光层。

在本发明的一种示例性实施例中，所述光栅结构包括多个第一光栅条纹和多个第二光栅条纹，所述多个第一光栅条纹相互平行，且均沿第一方向延伸，所述多个第二光栅条纹相互平行，且均沿第二方向延伸，所述第一方向和第二方向不同，且所述多个第一光栅条纹与所述多个第二光栅条纹交叉。

根据本发明的另一个方面，提供一种背光模组，包括：

上述任意一项所述的导光板。

根据本发明的再一个方面，提供一种显示面板，包括上述任意一项所述的背光模组。

本发明的导光板为多层结构，多个导光层的折射率都大于空气折射率，且多个导光层中至少有两个导光层的折射率不同，使得光线在导光层之间发生折射，使光路发生偏转，与直线传播相比，增加了光线在导光板中光程，一方面，使得位于侧光源位置处光线色散减少，有效的改善了导光板靠近侧光源位置处的偏色问题；另一方面，不同入射角度的光线和不同波长的光线有大致相同的光程，从而使不同角度入射光及不同波长光线在导光板中扩散均匀，最终出射的光线更均匀。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的导光板的结构示意图；

图2为本发明的导光板第一种结构和光路示意图；

图3为本发明的导光板第二种结构和光路示意图；

图4为本发明的导光板第三种结构和光路示意图；

图5为本发明的导光板第四种结构和光路示意图；

图6为本发明的导光板带衍射光栅的结构示意图；

图7为衍射光栅的结构示意图；

图8为本发明的背光模组的结构示意图。

图中1、导光板；2、导光层；3、导光网点；4、衍射光栅；5、侧光源；6、反射板；7、光学膜片；21、基准导光层。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

相关技术中，导光板为单层结构，其折射率为一固定值，对于侧光源的背光模组，白色光线从导光板一侧射入导光板后，沿直线在导光板中传播，光程较短，在靠近侧光源的位置处，不同波长的光线出射时容易发生色散，导致发生偏色的问题，例如靠近光源的部位发蓝，远离光源的部位发黄。

如图1所示，本发明实施方式的一种导光板1，包括多个导光层2，多个导光层2沿预设方向依次层叠设置，多个导光层2的折射率都大于空气折射率，且多个导光层2中至少有两个导光层的折射率不同。

本发明的导光板1适合用于将侧光源转化成面光源，光线由端侧射入导光板，由于导光板材料与空气层的折射率之差，光线由于全反射原理在导光板1的上下两面反复产生镜面反射，同时向前推进。当光线碰到设置在导光板1下表面的导光网点3时发生随机散射，然后从导光板1的上表面射出，成为亮度分布均匀的面光源。

在本发明中，由于导光板的多个导光层2的折射率不同，光线在导光层2之间发生折射，使光路发生偏转，与直线传播相比，增加了光线在导光板1中的光程，使得位于侧光源位置处光线色散减少，有效的改善了导光板1靠近侧光源位置处的偏色问题。另一方面，不同入射角度的光线和不同波长的光线有大致相同的光程，从而使不同角度入射光及不同波长光线在导光板1中扩散均匀，最终出射的光线更均匀。

下面对本发明实施方式的导光板进行详细说明：

本发明所述的多个导光层2，包括两个导光层2及两个以上导光层2，可以为偶数层，也可以为奇数层。在多层结构中，折射率变化的目的在于延长光线在导光板中的传播路线，即光程。只要至少有两个导光层2的折射率不同即可以改变光线传播路径。因此，可以只有一部分导光层2折射率不同，也可以所有的导光层2折射率均不同。另外，折射率可以按照一定规律进行变化，也可以任意进行变化。无论折射率如何变化，位于最外侧和空气相邻的导光层2都需要满足全反射条件。需要注意的是，每一个导光层2的折射率是固定不变的。

由于本发明的导光板为多层结构，因此导光网点2设置于多个导光层中位于最外侧的一导光层2的外侧面，即如1图所示的最下层导光层2底面。导光网点的制作可以是印刷式，也可以是非印刷式。

导光板整体形状可以是平板状，也可以是其他形状。相应的，导光层2的形状也可以是平板状，或其他形状。导光层2之间可以通过热压的方式压成一体，也可以通过光学胶粘成一体，例如，光学胶可以为紫外光胶粘剂等。

在第一种示例性实施方式中，多个导光层2的折射率沿预设方向递增。参照图2，当预设方向为向上时，导光层2的折射率可以由下至上递增。当预设方向为向下时，导光层2的折射率的变化与向上同理。递增时，折射率的变化可以等间距变化，也可以以任意间距变化。该结构时，导光层2的数量至少为两个。当光线由侧面进入导光板1时，在导光板1内部形成如图2所示的波浪线形状(图中实线)，其光程大于直线光路的光程(图中虚线)，有效延长了入射光光程，使不同波长或不同角度的光线的光程接近，减少了色散的发生。

在第二种示例性实施方式中，多个导光层2的折射率沿预设方向递减。参照图3，当预设方向为向上时，导光层2的折射率也可以由下至上递减。当预设方向为向下时，导光层2的折射率的变化与向上同理。递减时，折射率的变化可以等间距变化，也可以以任意间距变化。该结构时，导光层2的数量至少为两个。当光线由侧面进入导光板1时，在导光板1内部形成如图3所示的波浪线形状(图中实线)，其光程大于直线光路的光程(图中虚线)，有效延长了入射光光程，使不同波长或不同角度的光线的光程接近，减少了色散的发生。

在第三种示例性实施方式中，导光层2的数量至少为三个，且包括基准导光层21，其余导光层分布于基准导光层21的两侧，位于基准导光层21同一侧的各导光层的折射率向远离基准导光层21的方向递增。此处的基准导光层21是指折射率最小的导光层，以该导光层的位置为基准，用于方便描述其他导光层的结构。基准导光层21的两侧的导光层数量可以相等，也可以不相等，也就是说，基准导光层21可以位于所有导光层的最中心，也可以不位于最中心。两侧的导光层折射率递增时，可以以等间距进行递增，也可以以任意间距递增。举例而言，参照图4，导光层2共有五层，基准导光层21为最中心的导光层，其折射率小于其他任何导光层。基准导光层21上下两侧各分布有两层导光层，且上侧导光层的折射率由基准导光层21向上逐步增大，下侧导光层的折射率由基准导光层21向下也逐步增大，整个导光板1内部折射率呈中间小两边大的分布。当光线由侧面进入导光板1时，在导光板1内部形成如图4所示的波浪线形状(图中实线)，其光程大于直线光路的光程(图中虚线)，有效延长了入射光光程，使不同波长或不同角度的光线的光程接近，减少了色散的发生。

在第四种示例性实施方式中，导光层2的数量至少为三个，且包括基准导光层21，其余导光层分布于基准导光层21的两侧，位于基准导光层21同一侧的各导光层的折射率向远离基准导光层21的方向递减。此处的基准导光层21是指折射率最大的导光层，以该导光层的位置为基准，用于方便描述其他导光层的结构。基准导光层21的两侧的导光层数量可以相等，也可以不相等，也就是说，基准导光层21可以位于所有导光层的最中心，也可以不位于最中心。两侧的导光层折射率递减时，可以以等间距进行递减，也可以以任意间距递减。举例而言，参照图5，导光层2共有五层，基准导光层21为最中心的导光层，其折射率大于其他四个导光层。基准导光层21上下两侧各分布有两层导光层，且上侧导光层的折射率由基准导光层21向上逐步减小，下侧导光层的折射率由基准导光层21向下也逐步减小，整个导光板1内部折射率呈中间大两边小的分布。当光线由侧面进入导光板1时，在导光板1内部形成如图5所示的波浪线形状(图中实线)，其光程大于直线光路(图中虚线)的光程，有效延长了入射光光程，使不同波长或不同角度的光线的光程接近，减少了色散的发生。

在第三种或第四种实施方式中，位于基准导光层21两侧的导光层的数量相同，且位于基准导光层21两侧对称位置的两导光层的折射率相等，即入射光线的路径最接近正弦曲线，在导光板内部能传播最长的光程，能够最大程度上延长不同入射角度和不同波长的光线。

在其他实施方式中，导光层2的折射率的变化还可以有其他形式，例如，折射率最大或最小的导光层可以不只一层，或者折射率最大或最小的导光层不位于所有导光层的中心，等等，只要至少有两个导光层2的折射率不同，且最外侧导光层满足全反射即可延长光程，实现出光均匀，此处不再一一列举。

由于导光层2之间的折射率有不同，为了防止折射率变化过大，光线在内部导光层之间发生全反射而无法到达底部导光层的导光网点3，影响光线出射，因此，折射率不同的两个导光层2的折射率差值绝对值不大于0.3。

导光层2主要由导光材料组成，不同的导光材料通常具有不同的折射率，因此，在本发明的示例性实施方式中，每一导光层2的导光材料可以不同，通过不同的导光材料直接形成不同折射率的导光层，此时可以直接通过热压或胶粘的方式将不同的导光材料制成的导光层2固定为层叠状的整体结构。导光材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯(MS)或热塑性树脂等。所有导光层2也可以采用同一种导光材料，此时，需要在导光材料中添加适量光扩散剂，以形成需要的折射率。不同导光层2可以通过在同一导光材料中添加不同用量的光扩散剂来改变折射率。光扩散剂可以为二氧化钛、五氧化二钽、氧化锌中的一种或多种，通常以纳米粉体的形式加入导光材料。

在以上示例性实施方式中，具有多个导光层2结构的导光板1还包括衍射光栅4，衍射光栅4也设置于多个导光层中最外侧的一导光层的外侧面，但与导光网点3位于不同的导光层。具体而言，衍射光栅4设置于与导光网点3所在的导光层2相对的另一个最外侧导光层2的外侧面，即如图6所示的最上层导光层2的上表面。光栅条纹4的间距均小于或等于入射光波长，由此才可发生衍射。光通过光栅结构发生衍射及干涉，可形成亮度均匀、颜色分布均匀的出射光。且根据衍射原理，入射光线经衍射后出射角度会发生改变，从而增加了出射光的发散角度，使导光板1的出射光更均匀。

在本示例性实施方式中，衍射光栅4包括多个第一光栅条纹41和多个第二光栅条纹42，多个第一光栅条纹41相互平行，且均沿第一方向延伸，多个第二光栅条纹42相互平行，且均沿第二方向延伸，第一方向和第二方向不同，且多个第一光栅条纹41与多个第二光栅条纹42交叉。举例而言，如图7所示，多个第一光栅条纹41与多个第二光栅条纹42形成网格状的衍射光栅，无论第一衍射条纹还是第二光栅条纹42，各自的条纹间距均小于或等于入射光波长，由此才可在不同方向发生衍射及干涉。光线在经过该光栅条纹时，会在两个方向上都发生衍射和干涉，可形成亮度更均匀、颜色分布更均匀的出射光，与液晶层可配合形成高色域显示，光线的出射角度会有更大的变化，使导光板的出射光更均匀。第一衍射条纹和第二光栅条纹42的夹角可以是直角，此时光线的衍射和干涉效果最好，当然也可以是其他角度。

衍射光栅4可以通过在导光层2表面刻蚀光栅条纹形成，刻蚀的方式可以是激光刻蚀、湿法刻蚀等，本发明不对此进行特殊限定。

本发明实施方式还提供一种背光模组，如图8所示，包括上述导光板1，还包括侧光源5，侧光源5位于导光板1左右的任意一侧。侧光源5可以只包括一个，位于导光板1左右两侧的其中一侧，也可以包括两个，导光板左右两侧分别有一个。除上述结构，该背光模组还可以包括反射片6、光学膜材7等组件。该背光模组可以供应充足的亮度与分布均匀的光源，使显示器能显示高质量影像，也有助于提高显示色域范围。

本发明实施方式还提供一种显示面板，包括上述背光模组。该显示面板可以用于电脑、手机、广告灯箱、灯饰照明等各种液晶显示技术中。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种导光板，其特征在于，包括：

多个导光层，所述多个导光层沿预设方向依次层叠设置，所述多个导光层的折射率都大于空气折射率，且所述多个导光层中至少有两个导光层的折射率不同。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述多个导光层的折射率沿所述预设方向递增或递减；或，

所述导光层的数量至少为三个，且包括基准导光层，其余所述导光层分布于所述基准导光层的两侧，位于所述基准导光层同一侧的各所述导光层的折射率向远离所述基准导光层的方向递减或递增；递增时，所述基准导光层的折射率小于其余所述导光层的折射率，递减时，所述基准导光层的折射率大于其余所述导光层的折射率。

3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，位于所述基准导光层两侧的导光层的数量相同，且位于所述基准导光层两侧对称位置的两所述导光层的折射率相等。

4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，相邻的两个所述导光层的折射率差值绝对值不大于0.3。

5.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，每一所述导光层的材料包括导光材料，折射率不同的所述导光层的导光材料相同，且折射率不同的所述导光层还包括光扩散剂，折射率不同的不同导光层中的光扩散剂含量不同；或

每一所述导光层的材料包括导光材料，折射率不同的所述导光层的导光材料不同。

6.根据权利要求5所述的导光板，其特征在于，所述导光材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或热塑性树脂，所述光扩散剂为二氧化钛、五氧化二钽、氧化锌中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板还包括：

导光网点，设置于所述多个导光层中位于最外侧的一所述导光层的外侧面；

衍射光栅，设置于所述多个导光层中最外侧的一所述导光层的外侧面，且所述衍射光栅和所述导光网点位于不同的导光层。

8.根据权利要求8所述的导光板，其特征在于，所述光栅结构包括多个第一光栅条纹和多个第二光栅条纹，所述多个第一光栅条纹相互平行，且均沿第一方向延伸，所述多个第二光栅条纹相互平行，且均沿第二方向延伸，所述第一方向和第二方向不同，且所述多个第一光栅条纹与所述多个第二光栅条纹交叉。

9.一种背光模组，其特征在于，包括：

权利要求1-8中任一项所述的导光板。

10.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求9所述的背光模组。