CN110361808A - 导光板及其制作方法、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种导光板及其制作方法、背光模组及显示装置，该导光板包括：光入射面、光反射面和光出射面；光反射面与光出射面相对设置，光入射面分别与光反射面和光出射面相接；光反射面包括第一棱镜结构阵列，第一棱镜结构阵列包括沿第一方向依次排布的多个第一棱镜，第一方向垂直于光入射面，第一棱镜结构阵列被配置为使从光入射面射入的光线射向光出射面；光出射面包括第二柱面结构阵列，第二柱面结构阵列包括沿第二方向并列排布的多个第二柱面结构，第二方向垂直于第一方向且包括第一方向和第二方向的第一平面垂直于光入射面。该导光板可以收缩从光出射面射出的光线的发光角度，从而提升出射光线的中心亮度以实现增亮的功能。

Description

导光板及其制作方法、背光模组及显示装置
技术领域
本公开的实施例涉及一种导光板及其制作方法、背光模组及显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展，超薄化的显示装置已被越来越广泛地应用于例如教育、医疗、娱乐等多种不同的领域。目前，随着显示装置朝着超薄化的方向快速发展，集成多种光学功能或具有新型功能的极简化背光模组成为了主要的研究方向之一。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种导光板，包括：光入射面、光反射面和光出射面，其中，所述光反射面与所述光出射面相对设置，所述光入射面分别与所述光反射面和所述光出射面相接；所述光反射面包括第一棱镜结构阵列，所述第一棱镜结构阵列包括沿第一方向依次排布的多个第一棱镜，所述第一方向垂直于所述光入射面，所述第一棱镜结构阵列被配置为使从所述光入射面射入的光线射向所述光出射面；所述光出射面包括第二柱面结构阵列，所述第二柱面结构阵列包括沿第二方向并列排布的多个第二柱面结构，所述第二方向垂直于所述第一方向且包括所述第一方向和所述第二方向的第一平面垂直于所述光入射面。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述第二柱面结构被配置为使射向所述光出射面的光线从所述光出射面均匀射出，且在垂直于所述第一方向的第二平面内，使从所述光出射面射出的光线的方向趋近于第三方向，所述第三方向垂直于所述第一平面。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述第二柱面结构的垂直于所述第一方向的截面的轮廓形状为凸起的自由曲线，所述自由曲线的凸起方向为远离所述光反射面的方向。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述自由曲线包括第一曲线部分和第二曲线部分，所述第一曲线部分位于所述自由曲线的中间位置，所述第二曲线部分分别位于所述第一曲线部分的两侧，所述第一曲线部分为凸曲线部分且凸起方向为远离所述光反射面的方向，所述第二曲线部分为凹曲线部分。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述多个第二柱面结构沿所述第二方向连续排布，相邻的所述第二柱面结构的第二曲线部分彼此直接相接。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述自由曲线的函数表达式为：其中，c为曲率，k为圆锥系数，α1和α2分别为一次项和二次项的系数。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述第一棱镜结构阵列被配置为使从所述光入射面射入的光线在第三平面内沿趋近于所述第三方向的方向射向所述光出射面，所述第三平面垂直于所述第二方向。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述第一棱镜为棱柱形且包括至少一个被从所述光入射面射入的光线照射的倾斜表面，所述倾斜表面朝向所述光入射面。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述第一棱镜为三棱柱形且包括第一棱柱表面和第二棱柱表面，所述第一棱柱表面和所述第二棱柱表面彼此相交，所述第一棱柱表面与所述第一平面的第一夹角为80-90°，所述第二棱柱表面与所述第一平面的第二夹角为35-40°且为朝向所述光入射面的所述倾斜表面，所述第一棱柱表面与所述第一平面的相交线与所述光入射面之间的距离小于所述第二棱柱表面与所述第一平面的相交线与所述光入射面之间的距离。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述多个第一棱镜从所述光入射面沿所述第一方向间隔排布，且随着远离所述光入射面的距离增加，相邻的所述第一棱镜之间的间隔距离逐渐减小。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，相邻的所述第一棱镜之间的间隔距离根据贝塞尔函数设置。
例如，在本公开至少一个实施例提供的导光板中，所述导光板一体成型。
例如，本公开至少一个实施例提供的导光板还包括反射层，其中，所述反射层位于所述光反射面远离所述光出射面的一侧。
本公开至少一个实施例还提供一种背光模组，包括本公开任一实施例所述的导光板和位于所述导光板的光入射面一侧的光源。
本公开至少一个实施例还提供一种显示装置，包括显示面板和位于所述显示面板的入光侧的本公开任一实施例所述的背光模组。
本公开至少一个实施例还提供一种本公开任一实施例所述的导光板的制作方法，包括：在所述导光板的光反射面形成所述第一棱镜结构阵列，以及在所述导光板的光出射面形成所述第二柱面结构阵列。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为本公开一些实施例提供的一种导光板的立体结构的示意图；
图2为图1所示的导光板垂直于第二方向R2的截面的示意图；
图3为图2中所示的第一棱镜的一种具体示例的截面结构示意图；
图4为图1所示的导光板垂直于第一方向R1的截面的示意图；
图5A为图4中所示的第二柱面结构的一种具体示例的截面轮廓形状的示意图；
图5B为对应图5A所示的第二柱面结构的截面轮廓形状的函数曲线图；
图5C为利用图5B所示的函数曲线拟合形成的第二柱面结构对光线作用的示意图；
图6为一种网点型导光板的出射光线的发光角度及亮度分布的示意图；
图7A为经图1所示的导光板的第一棱镜结构阵列导向后的光线的发光角度及亮度分布的示意图；
图7B为从图1所示的导光板的光出射面射出的光线的发光角度及亮度分布的示意图；
图8为一种普通导光板点亮对应于显示面板的局部显示区域的部分的效果示意图；
图9A-9C为图1所示的导光板点亮对应于显示面板的不同局部显示区域的部分的效果示意图；
图10为本公开一些实施例提供的另一种导光板的立体结构的示意图；
图11为本公开一些实施例提供的再一种导光板的立体结构的示意图；
图12为本公开一些实施例提供的一种背光模组的结构示意图；
图13为本公开一些实施例提供的一种显示装置的结构示意图；以及
图14为本公开一些实施例提供的一种导光板的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
在设计集成多种光学功能或具有新型功能的背光模组的过程中，背光模组中的导光板需要集成例如导光、匀光和增亮等多种功能。目前，在制备集成多种功能的导光板时，通常利用胶水将多种包括不同膜材的功能性光学层粘合在一起以形成复合膜结构，但是复合膜结构往往会导致导光板的设计难度和加工难度增加，使导光板的制备工艺需要满足较高的加工精度要求，进而使导光板的制备成本大大增加，难以实现大规模地批量生产。此外，由于材料和工艺的限制，由多种膜材形成的复合膜导光板的结构及功能往往较为单一，难以实现实际所需的不同技术效果或满足不同的实际应用需求。
本公开至少一个实施例提供一种导光板，该导光板通过光反射面和光出射面的配合设计，可以对从光入射面射入导光板内的光线进行导向，并且还可以从不同方向对导光板的出射光线的发光角度进行收缩，从而提升导光板的出射光线的中心亮度以使导光板实现增亮的功能，提高包括该导光板的背光模组的出光亮度和均匀性，从而提升包括该导光板的显示装置的显示画面的对比度，进而为用户提供更优质的画面显示效果。
下面，将参考附图详细地说明本公开的一些实施例。应当注意的是，不同的附图中相同的附图标记将用于指代已描述的相同的元件。
本公开至少一个实施例提供一种导光板，包括：光入射面、光反射面和光出射面。光反射面与光出射面相对设置，光入射面分别与光反射面和光出射面相接。光反射面包括第一棱镜结构阵列，第一棱镜结构阵列包括沿第一方向依次排布的多个第一棱镜，第一方向垂直于光入射面，第一棱镜结构阵列被配置为使从光入射面射入的光线射向光出射面。光出射面包括第二柱面结构阵列，第二柱面结构阵列包括沿第二方向并列排布的多个第二柱面结构，第二方向垂直于第一方向且包括第一方向和第二方向的第一平面垂直于光入射面。
图1为本公开一些实施例提供的一种导光板的立体结构的示意图。例如，如图1所示，导光板10包括：光入射面101、光反射面102和光出射面103。光反射面102与光出射面103相对设置，光入射面101分别与光反射面102和光出射面103相接；光入射面101供来自光源的光射入导光板10内，光反射面102对入射到光反射面102上的光进行反射，光出射面103允许射入到导光板10内的光出射。光反射面102包括第一棱镜结构阵列，第一棱镜结构阵列包括沿第一方向R1依次排布的多个第一棱镜110，第一方向R1垂直于光入射面101，第一棱镜结构阵列被配置为使从光入射面101射入的光线射向光出射面103。光出射面103包括第二柱面结构阵列，第二柱面结构阵列包括沿第二方向R2并列排布的多个第二柱面结构120，第二方向R2垂直于第一方向R1且包括第一方向R1和第二方向R2的第一平面垂直于光入射面101。
导光板10通过光反射面102上的第一棱镜结构阵列对从光入射面101射入的光线进行导向以使光线射向光出射面103，从而使导光板10的入射光线的发光角度得到收缩；并且，导光板10通过光出射面103上的第二柱面结构阵列的曲面设计对射向光出射面103的光线的发光角度进行收缩，使从光出射面103射出的光线的出射角度减小，从而使导光板10的出射光线的发光角度得到收缩，进而提升了导光板10的出射光线的中心亮度。同时，由于多个第一棱镜110的排布方向(即第一方向R1)与多个第二柱面结构120的排布方向(即第二方向R2)彼此垂直，因此第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列可以分别从不同方向对导光板10的出射光线的发光角度进行收缩，从而进一步提升导光板10的出射光线的中心亮度以使导光板10实现增亮的功能，提升包括导光板10的显示装置的显示画面的对比度，进而为用户提供更优质的画面显示效果。
需要说明的是，在图1所示的本实施例中，第一棱镜110为三棱柱形，而在本公开的其他一些实施例中，第一棱镜还可以为四棱柱形、五棱柱形或其他棱柱形状等，本公开的实施例对此不作限制。
需要说明的是，在图1所示的本实施例中，第一棱镜结构阵列包括的第一棱镜110的个数以及第二柱面结构阵列包括的第二柱面结构120的个数均仅为示例性说明。根据不同的实际需要，第一棱镜结构阵列还可以仅包括一个第一棱镜110或者包括依次排布的2个、3个、4个、6个或更多个第一棱镜110，第二柱面结构阵列还可以仅包括一个第二柱面结构120或者包括并列排布的2个、3个、4个、5个、7个或更多个第二柱面结构120，本公开实施例对第一棱镜110和第二柱面结构120的数量均不作限制。
下面以图1所示的导光板10为例，分别结合导光板10垂直于不同方向的截面对第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列的结构及功能进行具体说明。
例如，在图1所示的本实施例中，包括第一方向R1和第二方向R2的平面为第一平面，第三方向R3垂直于该第一平面，即第一方向R1、第二方向R2和第三方向R3彼此垂直。以下以包括第二方向R2和第三方向R3的平面为第二平面(即垂直于第一方向R1的平面)，且以包括第一方向R1和第三方向R3的平面为第三平面(即垂直于第二方向R2的平面)为例进行说明。
图2为图1所示的导光板垂直于第二方向R2的截面的示意图，也即导光板10沿图1中所示的A-A’线的平行于第三平面的剖面的示意图。
例如，结合图1和图2所示，第一棱镜110为三棱柱形且包括第一棱柱表面111和第二棱柱表面112，第一棱柱表面111和第二棱柱表面112彼此相交。第一棱柱表面111为背向光入射面101的倾斜表面且与第一平面的第一夹角β1为80-90°，第二棱柱表面112为朝向光入射面101的倾斜表面且与第一平面的第二夹角β2为35-40°。第一棱柱表面111与第一平面的相交线与光入射面101之间的距离小于第二棱柱表面112与第一平面的相交线与光入射面101之间的距离，即第二棱柱表面112与第一平面的相交线位于第一棱柱表面111与第一平面的相交线远离光入射面101的一侧。
例如，当来自光源且在一定角度范围内的光线从光入射面101射入导光板10内后，光线在导光板10内进行全反射传输以传输至导光板10内的不同位置处。当光线照射到第一棱镜110的第二棱柱表面112上时，由于第二棱柱表面112倾斜朝向光入射面101，被第二棱柱表面112反射后的光线射向光出射面103，使光线在导光板10内的全反射路径被改变。
例如，在本公开的一些实施例中，通过调整第二棱柱表面112与第一平面之间的第二夹角β2的大小可以使被第二棱柱表面112反射后的光线沿趋近于第三方向R3的方向射向光出射面103，即近似准直地射向光出射面103。因此，射向光出射面103的光线可以沿近似准直的方向从光出射面103射出，从而使导光板10的出射光线在包括第一方向R1和第三方向R3的第三平面内的发光角度得到收缩，进而提升导光板10的出射光线的中心亮度。
例如，在本实施例中，第二棱柱表面112与第一平面之间的第二夹角β2可以设置在35-40°之间，以使被第二棱柱表面112反射后的光线可以沿趋近于第三方向R3的方向射向光出射面103。相应地，第一棱柱表面111与第一平面之间的第一夹角β1可以设置在80-90°之间，以使从光入射面101射入的光线可以照射到第二棱柱表面112上，进而实现对导光板10内的光线的导向。
例如，第一棱镜110的宽度可以为0.2mm，即每个第一棱镜110的第一棱柱表面111与第一平面的相交线与第二棱柱表面112与第一平面的相交线之间的距离为0.2mm。
例如，在第一棱镜110的宽度为0.2mm的情形，第一棱镜110垂直于第二方向R2的截面结构可以如图3所示。例如，如图3所示，结合第一夹角β1和第二夹角β2的取值范围，第一棱柱表面111在第三平面内的正投影的长度可以小于0.2mm，即小于第一棱镜110的宽度；第二棱柱表面112在第三平面内的正投影的长度可以大于0.2mm，即大于第一棱镜110的宽度。
需要说明的是，图3仅为本实施例提供的一种第一棱镜110垂直于第二方向R2的截面结构的示例，本公开的实施例并不仅限于此。例如，第一棱镜110的宽度可以根据实际不同的应用场景而进行设置，第一夹角β1和第二夹角β2的具体数值也可以根据实际不同的需求在上述范围内分别相应调整，进而以确定第一棱镜110的具体结构；并且，在导光板10的不同位置的第一棱镜110的宽度、第一夹角β1和第二夹角β2的具体数值也可以彼此不同。
例如，结合图1和图2所示，多个第一棱镜110从光入射面101沿第一方向R1间隔排布，且随着远离光入射面101的距离增加，相邻的第一棱镜110之间的间隔距离逐渐减小。即，多个第一棱镜110从光入射面101沿第一方向R1由疏至密间隔排布。由此，可以避免由于光线只从导光板10一侧的光入射面101射入而导致导光板10内远离光入射面101的位置处射向光出射面103的光线变少，进而保证了导光板10内沿第一方向R1的不同位置处的光线均可以被均匀地反射至光出射面103，使导光板10沿第一方向R1的各个位置处的出射光线的亮度保持均匀一致，从而提升包括导光板10的显示装置的显示画面的亮度均一性，以实现更好的画面显示效果。
例如，在本公开的一些实施例中，相邻的第一棱镜110之间的间隔距离可以根据贝塞尔函数设置。例如，沿第一方向R1，第一棱镜110与光入射面101之间的距离可以根据如下常微分方程(即贝塞尔方程)进行求解：
其中，λ为对应的贝塞尔函数的阶数。
例如，在上述常微分方程中，在y＝0时求解得到的x的数值即为第一棱镜110与光入射面101之间的距离的大小。
由此，导光板10内沿第一方向R1的各个位置处被反射至光出射面103的光线均保持均匀一致，从而提高了导光板10沿第一方向R1的各个位置处的出射光线的亮度均一性，提升了包括导光板10的显示装置的显示画面的亮度均一性，进而实现了更好的画面显示效果。
需要说明的是，在本公开的其他一些实施例中，相邻的第一棱镜110之间的间隔距离也可以根据其他类型的函数(例如多项式函数、网格函数等)沿第一方向R1进行设置以满足不同的实际需求，或者也可以采用其他适合的方式进行分布优化，本公开实施例对此并不进行限制。
由此，第一棱镜结构阵列可以对从光入射面101射入的光线进行导向，使入射光线按照预定的路径经光反射面102反射后均匀地射向光出射面103，以使导光板10实现导光和匀光的功能，提升包括导光板10的显示装置的显示画面的亮度均一性。例如，第一棱镜结构阵列可以使导向后的光线沿趋近于第三方向R3的方向射向光出射面103，进而进一步从第一方向R1上对射向光出射面103的光线的发光角度进行收缩，使光出射面103射出的光线的发光角度减小，从而提升导光板10的出射光线的中心亮度以使导光板10实现增亮的功能，提升包括导光板10的显示装置的显示画面的对比度。
例如，在本公开的其他一些实施例中，在第一棱镜为四棱柱形、五棱柱形或其他棱柱形状的情形，第一棱镜包括至少一个被从光入射面射入的光线照射且朝向光入射面的倾斜表面，例如如图2中所示的第二棱柱表面112，进而使从光入射面射入的光线经该倾斜表面反射后可以射向光出射面，以实现对从光入射面射入的光线进行导向。相应地，在第一棱镜为四棱柱形、五棱柱形或其他棱柱形状的情形，该倾斜表面的设置位置以及与第一平面之间的夹角大小可以根据第一棱镜的具体结构而进行设置，例如可以调整该倾斜表面与第一平面之间的角度关系以及其他棱柱表面与第一平面之间的角度关系，使经该倾斜表面反射后的光线可以沿趋近于第三方向R3的方向射向光出射面103，进而进一步从第一方向R1上对射向光出射面103的光线的发光角度进行收缩。本公开的实施例对此并不进行限制。
例如，在本公开的一些实施例中，第二柱面结构被配置为使射向光出射面的光线从光出射面均匀射出，且在垂直于第一方向的第二平面内，使从光出射面射出的光线的方向趋近于第三方向，这里，第三方向垂直于第一平面。
图4为图1所示的导光板垂直于第一方向R1的截面的示意图。
例如，如图4所示，第二柱面结构120沿第二方向R2并列排布，第二柱面结构120的垂直于第一方向R1的截面的轮廓形状为凸起的自由曲线，自由曲线的凸起方向为远离光反射面102的方向，例如自由曲线的凸起方向近似于导光板10的光线射出的方向。例如，可以通过将该自由曲线沿第一方向R1拉伸以形成具有曲面的柱状第二柱面结构120。
例如，结合图1和图4所示，射向光出射面103的光线在第二柱面结构120的轮廓表面发生折射，折射后的光线与第三方向R3之间的夹角变小，进而使光出射面103射出的光线的方向可以趋近于第三方向R3，使导光板10的出射光线在包括第二方向R2和第三方向R3的第二平面内的发光角度得到收缩，从而提升导光板10的出射光线的中心亮度。由此，第二柱面结构120通过凸起的自由曲线的截面轮廓从第二方向R2上对从光出射面103射出的光线的发光角度进一步进行收缩，进而与沿第一方向R1依次排布的多个第一棱镜110相互配合，使导光板10的出射光线的发光角度在第一方向R1和第二方向R2上均可以得到收缩，进一步提升导光板10的出射光线的中心亮度以使导光板10实现增亮的功能，提升包括导光板10的显示装置的显示画面的对比度，从而为用户提供更优质的画面显示效果。
此外，第二柱面结构120的曲面设计还可以使光线在包括第二方向R2和第三方向R3的第二平面内从光出射面103均匀射出，从而与第一棱镜结构阵列相互配合，使导光板10的出射光线的亮度均匀性进一步得到改善，提高包括导光板10的背光模组的出光亮度和均匀性，从而提升包括导光板10的显示装置的显示画面的亮度均一性，进而为用户提供更优质的画面显示效果。
下面以图5A和图5B中所示的第二柱面结构的截面轮廓形状为例，对第二柱面结构进行具体说明。
图5A为图4中所示的第二柱面结构的一种具体示例的截面轮廓形状的示意图。
例如，结合图4和图5A所示，第二柱面结构120垂直于第一方向R1的截面的轮廓形状为凸起的自由曲线，该自由曲线可以包括第一曲线部分121和第二曲线部分122，第一曲线部分121位于自由曲线的中间位置，第二曲线部分122分别位于第一曲线部分121的两侧。例如，第一曲线部分121为凸曲线部分且凸起方向为远离光反射面102的方向，第二曲线部分122为凹曲线部分。由此，通过将包括第一曲线部分121和第二曲线部分122的自由曲线沿第一方向R1拉伸以形成具有曲面的柱状第二柱面结构120。
例如，相邻的第二柱面结构120的第二曲线部分122彼此直接相接。由于第二曲线部分122为凹曲线部分，例如第二曲线部分122的曲率可以设置为与第一曲线部分121的曲率相反，因而彼此相接的第二曲线部分122可以使两个第二柱面结构120的边缘之间彼此平滑地过渡，以减少两个第二柱面结构120边缘连接处的曲率的突变，进而改善第二柱面结构120的边缘处对光线的发光角度的收缩效果，使第二柱面结构120可以对射向光出射面103的具有较大发光角度的光线的发光角度进行收缩。例如，利用第二柱面结构120可以使发光角度在140°～160°之间的大角度光线的发光角度均得到有效地收缩，进一步，可以使发光角度在150°～160°之间的大角度光线的发光角度均得到有效地收缩，从而进一步提升导光板10的出射光线的中心亮度。
此外，由于相邻的第二柱面结构120之间通过平滑的第二曲线部分122彼此相接，因此，在制备第二柱面结构阵列的过程中，相邻两个第二柱面结构120之间的加工难度和加工误差可以显著降低，进而提高所制备的导光板10的精度，使导光板10的加工难度降低，有利于导光板10的大批量生产及应用。
同时，第一曲线部分121和第二曲线部分122的配合设计还可以使第二柱面结构120在第三方向R3上的尺寸减小，即使第二柱面结构120的高度降低，进而可以使导光板10的厚度减小，使包括导光板10的例如背光模组或显示装置实现超薄化的设计方案。
图5B为对应图5A所示的第二柱面结构的截面轮廓形状的函数曲线图，图5C为利用图5B所示的函数曲线拟合形成的第二柱面结构对光线作用的示意图。
例如，如图5B所示，第二柱面结构120的截面轮廓形状的自由曲线的函数表达式可以为：
其中c为曲率，k为圆锥系数，α1和α2分别为一次项和二次项的系数。
例如，如图5C所示，根据上述函数表达式拟合形成的第二柱面结构120可以从第二方向R2上对射向光出射面103的光线的发光角度进行收缩，同时还可以使光线在包括第二方向R2和第三方向R3的第二平面内沿光出射面103均匀射出。因此，在与第一棱镜结构阵列相互配合的情形下，第二柱面结构阵列可以使导光板10的出射光线的中心亮度得到提升，且使导光板10的出射光线的亮度均匀性得到改善，从而进一步提升包括导光板10的显示装置的显示画面的对比度以及显示画面的亮度均一性，进而为用户提供更优质的画面显示效果。
下面以相比于一种网点型导光板的出射光线的发光角度为例，进一步对本公开实施例提供的包括第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列的导光板的出射光线的发光角度进行说明。
图6为一种网点型导光板的出射光线的发光角度及亮度分布的示意图；图7A为经图1所示的导光板的第一棱镜结构阵列导向后的光线的发光角度及亮度分布的示意图，图7B为从图1所示的导光板的光出射面射出的光线的发光角度及亮度分布的示意图。
例如，如图6所示，用于对比的该网点型导光板的出射光线的发光角度较大且偏离中心视角，因而往往需要设置额外的光学膜材将出射光线的发光角度调整到正视角附近，进而使出光效率大大降低，并且使制备工艺的难度增加。并且，如图6所示，该网点型导光板的出射光线的中心亮度较低，例如最亮点的亮度仅在6000尼特(nit)左右，因而严重影响了利用该网点型导光板的显示装置的显示画面的对比度，为用户提供的画面显示效果较差。
而例如，如图7A所示，在利用图1所示的导光板10进行导光时，第一棱镜结构阵列可以对从光入射面101射入的光线进行导向及匀光，并且从第一方向R1上对射向光出射面103的光线的发光角度进行收缩，进而使射向光出射面103的光线的方向趋近于正视角方向，即导光板10的出射光线的发光角度已处于正视角附近，因而无需再额外设置其他光学膜材或功能层对出射光线的发光角度进行调整，进而使导光板10的结构得到简化，且降低导光板10的制备成本，有利于包括导光板10的背光模组或显示装置实现超薄化的设计方案以及实现大批量的生产及应用。并且，相比于图6所示的网点型导光板，本公开实施例提供的导光板10的第一棱镜结构阵列可以提升射向光出射面103的光线的中心亮度，例如最亮点的亮度可以达到8000尼特(nit)以上，进而提升了利用导光板10的显示装置的显示画面的对比度，为用户提供了更优质的画面显示效果。
例如，如图7B所示，在光线从光出射面103射出时，第二柱面结构阵列从第二方向R2上对光线的发光角度进一步进行收缩，从而使导光板10的出射光线的发光角度在第一方向R1和第二方向R2上均可以得到收缩，进而进一步提升了导光板10的出射光线的中心亮度，例如最亮点的亮度可以达到10000尼特(nit)以上。因此，第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列的配合设计可以使导光板10实现增亮的功能，进而显著提升利用导光板10的显示装置的显示画面的对比度，为用户提供更加优质的画面显示效果。
例如，在第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列相互配合的作用下，利用本公开一些实施例提供的导光板还可以实现显示区域的分区域控光。
下面以在导光板的光入射面一侧设置多个能够分别进行控制的点光源(例如发光二极管)为例(例如参见图12)，对点亮导光板中对应于显示面板(例如液晶显示面板)的一行显示区域的部分以实现局部显示区域的控光进行说明。该多个点光源并排且均匀地布置在导光板的光入射面一侧，例如当一个点光源点亮时，导光板中位于该点光源的光出射方向上的部分被点亮。
图8为一种普通导光板点亮对应于显示面板的局部显示区域的部分的效果示意图。例如，如图8所示，当该导光板一侧的一个点光源开启时，该导光板对应于显示面板对应的至少一行显示区域的部分被点亮，相应地，该至少一行显示区域可以利用经导光板入射的光进行例如显示操作。但是，由于该导光板的出射光线会照射到该至少一行显示区域的相邻行的其他显示区域，因而难以实现单独对被点亮的显示区域的亮暗程度进行控制，使利用该导光板的显示面板无法达到理想的分区域控光的技术效果。此外，由于该导光板提供的出射光线的中心亮度较低并且亮度均匀性较差，还会导致利用该导光板的显示面板的显示画面的对比度和亮度均一性降低，进而使画面的显示效果受到严重影响。
图9A-9C为图1所示的导光板点亮对应于显示面板的不同局部显示区域的部分的效果示意图。
例如，在利用图1所示的导光板10向显示面板提供例如显示用光时，可以通过打开或关闭导光板10的光入射面101一侧的不同位置处的点光源以实现对显示面板的不同局部显示区域的亮暗程度的控制，进而实现显示区域的分区域控光的效果。
例如，如图9A所示，可以通过打开位于光入射面101一侧的中心位置处的点光源以点亮导光板10中对应于显示面板位于中间部分的一行显示区域的部分。相比于图8所示的普通导光板，本公开实施例提供的导光板10可以提升出射光线的中心亮度，进而避免提供的出射光线对目标显示区域以外的其他显示区域造成不利影响，使被点亮的一行显示区域相比于其他未被点亮的显示区域能够有明显的亮暗对比，从而实现对显示面板的不同局部显示区域的亮暗程度的控制，使显示面板实现分区域控光的技术效果。
例如，如图9B和图9C所示，还可以通过打开位于导光板10的光入射面101一侧的其他位置处的点光源以点亮导光板10中对应于显示面板的不同行的显示区域的不同部分。例如，如图9B所示，可以通过打开位于光入射面101一侧的边缘位置处的点光源，以点亮导光板10中对应于位于显示面板的底部的一行显示区域的部分，进而对显示面板位于边缘位置的显示区域的亮暗程度进行控制，以实现显示面板的边缘区域的控光效果。或者，如图9C所示，可以通过打开位于光入射面101一侧的介于边缘位置和中心位置之间的任一点光源，以对显示面板的任一显示区域的亮暗程度进行控制，进而使显示面板实现分区域控光的效果。
例如，在本公开的一些实施例中，导光板10可以一体成型(例如注塑成型)，即在导光板10的光反射面102直接形成第一棱镜结构阵列，且在导光板10的光出射面103直接形成第二柱面结构阵列，进而可以仅使用一种折射率材料而形成导光板10，减少了导光板10所需的光学膜材数量，从而使导光板10的结构得到简化，降低了导光板10的制备成本，有利于包括导光板10的背光模组或显示装置实现超薄化的设计方案以及实现大批量的生产及应用。
例如，一体成型的导光板10无需使用胶水进行粘合，可以通过例如注塑成型工艺形成，或者也可以通过例如刻蚀等更高精度的工艺制作形成，本公开的实施例对此不作限制。由此，可以使导光板10的制备成本和加工难度大大降低，进而有利于导光板10的大批量生产及应用。
例如，在本公开的一些实施例中，导光板10的材料可以包括可塑性材料或其他易加工成型的材料，例如导光板10的材料可以为PMMA(PolymethylMethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、PI(Polyimide，聚酰亚胺)、PES(Polyethersulfone resin，聚醚砜树脂)以及PET材料中的至少一种，本公开的实施例对此不作限制。
图10为本公开一些实施例提供的另一种导光板的立体结构的示意图。例如，如图10所示，导光板20还可以包括反射层230。反射层230与光反射面202直接接触且位于光反射面202远离光出射面203的一侧，即位于光反射面202背离导光板20的光线的出射方向的一侧，进而可以对从光反射面202折射出去的光线回收利用，以提高导光板20的光效利用率。
例如，反射层230可以采用高反射率的材料，反射层230的材料可以为银、铝或其他材料，且通过例如镀覆的方法形成于光反射面202上，进而可以在提高导光板20的光效利用率的基础上使导光板20一体成型，简化导光板20的结构设计，降低导光板20的制备成本。
例如，如图10所示，反射层230可以包括与第一棱镜结构阵列相同的结构轮廓，例如包括与第一棱镜210相同的轮廓形状，进而以实现与光反射面202之间的直接接触。
需要说明的是，导光板20除反射层230以外的其他结构及功能与图1中所示的导光板10大体相同，在此不再赘述。
图11为本公开一些实施例提供的再一种导光板的立体结构的示意图。例如，如图11所示，导光板30可以根据例如包括导光板30的显示装置的显示需求，设置多组第二柱面结构阵列。例如，每组第二柱面结构阵列可以分别包括沿第二方向R2并列排布的至少一个第二柱面结构321和至少一个第二柱面结构322，第二柱面结构321的宽度不同于第二柱面结构322的宽度。
例如，在本公开的其他一些实施例中，第二柱面结构321和第二柱面结构322还可以交错排列；或者，在本公开的其他一些实施例中，第二柱面结构321和第二柱面结构322在第三方向R3上的高度也可以不同，本公开的实施例对此不作限制。
需要说明的是，导光板30的其他结构及功能与图1中所示的导光板10大体相同，在此不再赘述。
本公开至少一个实施例还提供一种背光模组，包括本公开任一实施例所述的导光板和位于该导光板的光入射面一侧的光源。
图12为本公开一些实施例提供的一种背光模组的结构示意图。例如，如图12所示，该背光模组50为侧入式背光模组，包括图1所示的导光板10和位于该导光板10的光入射面101一侧的光源510。例如，光源510发出的光线从光入射面101射入导光板10且经导光板10导向后从光出射面103射出。
例如，光源510可以包括点光源或线光源等，点光源例如为LED(Light EmittingDiode，发光二极管)，线光源例如为冷阴极荧光灯(CCFL)，本公开的实施例对此不作限制。
例如，侧入式背光模组的设计可以使背光模组50以及包括背光模组50的显示装置的整体厚度变薄，进而使背光模组50在集成例如导光、匀光和增亮等多种光学功能的同时实现超薄化的设计效果。例如，背光模组50可以用作例如手机或平板电脑等中小尺寸的显示装置的背光，也可以用作例如液晶电视等大尺寸的显示装置的背光，本公开的实施例对此不作限制。
例如，背光模组50还可以包括增亮膜，例如该增亮膜可以设置在导光板10的光出射面103一侧，进而与导光板10相互配合，进一步减小背光模组50提供的出射光线的发光角度，进而提升出射光线的中心亮度以实现增亮的效果。
背光模组50的其他技术效果以及实现原理与本公开实施例提供的导光板(例如导光板10、导光板20或导光板30)基本相同，在此不再赘述
本公开至少一个实施例还提供一种显示装置，包括显示面板和位于该显示面板的入光侧的本公开任一实施例所述的背光模组。
图13为本公开一些实施例提供的一种显示装置的结构示意图。例如，如图13所示，显示装置60可以包括显示面板610和图12中所示的背光模组50，背光模组50位于显示面板610的入光侧，进而为显示面板610提供例如显示用光。
例如，显示面板610可以为液晶显示面板、电子纸显示面板或其他类型的具有显示功能的面板等，本公开的实施例对此不作限制。
显示装置60的技术效果以及实现原理与本公开实施例提供的背光模组(例如背光模组50)或本公开实施例提供的导光板(例如导光板10、导光板20或导光板30)基本相同，在此不再赘述。
例如，显示装置60可以为液晶面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，本公开的实施例对此不作限制。
本公开至少一个实施例还提供一种本公开任一实施例所述的导光板的制作方法。
图14为本公开一些实施例提供的一种导光板的制作方法的流程图。例如，如图14所示，该导光板的制作方法包括以下步骤。
步骤S100：在导光板的光反射面形成第一棱镜结构阵列。
步骤S200：在导光板的光出射面形成第二柱面结构阵列。
下面结合图1所示的导光板10对本公开一些实施例提供的导光板的制作方法进行说明。
例如，如图1所示的导光板10的制作方法包括以下步骤。
步骤S110：在导光板10的光反射面102形成第一棱镜结构阵列。
步骤S120：在导光板10的光出射面103形成第二柱面结构阵列。
例如，第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列可以通过注塑成型或刻蚀工艺等分别形成在导光板10的光反射面102和光出射面103上。
例如，在通过刻蚀工艺形成第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列时，可以先注塑形成例如立方体形状或其他适合形状的导光板结构，然后再通过刻刀雕刻或撞针撞击在光反射面102和光出射面103上分别形成第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列。
例如，在通过注塑工艺形成第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列时，可以先通过刻刀雕刻、刮刀刮削或撞针撞击出带有第一棱镜110或第二柱面结构120的模具，再分别利用该模具通过注塑工艺分别形成第一棱镜结构阵列和第二柱面结构阵列，进而以形成导光板10。
本公开实施例提供的导光板的制作方法可以使导光板10一体成型，并且该制作方法操作较为简单、易于加工且制备成本较低，从而利用该制作方法有利于导光板10实现大批量地生产及应用。
需要说明的是，在本公开其他一些实施例提供的导光板的制作方法中，第一棱镜结构阵列及第二柱面结构阵列还可以通过其他适合的方法形成，本公开的实施例对此不作限制。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，则该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种导光板，包括：光入射面、光反射面和光出射面，
其中，所述光反射面与所述光出射面相对设置，所述光入射面分别与所述光反射面和所述光出射面相接；
所述光反射面包括第一棱镜结构阵列，所述第一棱镜结构阵列包括沿第一方向依次排布的多个第一棱镜，所述第一方向垂直于所述光入射面，
所述第一棱镜结构阵列被配置为使从所述光入射面射入的光线射向所述光出射面；
所述光出射面包括第二柱面结构阵列，所述第二柱面结构阵列包括沿第二方向并列排布的多个第二柱面结构，
所述第二方向垂直于所述第一方向且包括所述第一方向和所述第二方向的第一平面垂直于所述光入射面。
2.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述第二柱面结构被配置为使射向所述光出射面的光线从所述光出射面均匀射出，且在垂直于所述第一方向的第二平面内，使从所述光出射面射出的光线的方向趋近于第三方向，
所述第三方向垂直于所述第一平面。
3.根据权利要求2所述的导光板，其中，所述第二柱面结构的垂直于所述第一方向的截面的轮廓形状为凸起的自由曲线，所述自由曲线的凸起方向为远离所述光反射面的方向。
4.根据权利要求3所述的导光板，其中，所述自由曲线包括第一曲线部分和第二曲线部分，
所述第一曲线部分位于所述自由曲线的中间位置，所述第二曲线部分分别位于所述第一曲线部分的两侧，
所述第一曲线部分为凸曲线部分且凸起方向为远离所述光反射面的方向，所述第二曲线部分为凹曲线部分。
5.根据权利要求4所述的导光板，其中，所述多个第二柱面结构沿所述第二方向连续排布，相邻的所述第二柱面结构的第二曲线部分彼此直接相接。
6.根据权利要求3所述的导光板，其中，所述自由曲线的函数表达式为：
其中，c为曲率，k为圆锥系数，α1和α2分别为一次项和二次项的系数。
7.根据权利要求1-6任一所述的导光板，其中，所述第一棱镜结构阵列被配置为使从所述光入射面射入的光线在第三平面内沿趋近于所述第三方向的方向射向所述光出射面，
所述第三平面垂直于所述第二方向。
8.根据权利要求1-6任一所述的导光板，其中，所述第一棱镜为棱柱形且包括至少一个被从所述光入射面射入的光线照射的倾斜表面，所述倾斜表面朝向所述光入射面。
9.根据权利要求8所述的导光板，其中，所述第一棱镜为三棱柱形且包括第一棱柱表面和第二棱柱表面，
所述第一棱柱表面和所述第二棱柱表面彼此相交，
所述第一棱柱表面与所述第一平面的第一夹角为80-90°，所述第二棱柱表面与所述第一平面的第二夹角为35-40°且为朝向所述光入射面的所述倾斜表面，
所述第一棱柱表面与所述第一平面的相交线与所述光入射面之间的距离小于所述第二棱柱表面与所述第一平面的相交线与所述光入射面之间的距离。
10.根据权利要求1-6任一所述的导光板，其中，所述多个第一棱镜从所述光入射面沿所述第一方向间隔排布，且随着远离所述光入射面的距离增加，相邻的所述第一棱镜之间的间隔距离逐渐减小。
11.根据权利要求10所述的导光板，其中，相邻的所述第一棱镜之间的间隔距离根据贝塞尔函数设置。
12.根据权利要求1-6任一所述的导光板，其中，所述导光板一体成型。
13.根据权利要求1-6任一所述的导光板，还包括反射层，
其中，所述反射层位于所述光反射面远离所述光出射面的一侧。
14.一种背光模组，包括如权利要求1所述的导光板和位于所述导光板的光入射面一侧的光源。
15.一种显示装置，包括显示面板和位于所述显示面板的入光侧的如权利要求14所述的背光模组。
16.一种如权利要求1所述的导光板的制作方法，包括：
在所述导光板的光反射面形成所述第一棱镜结构阵列，以及
在所述导光板的光出射面形成所述第二柱面结构阵列。
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