CN110858040A - 一种背光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光源。所述背光源包括：光源；导光板，所述导光板具有相邻的入光面和出光面，所述入光面位于靠近所述光源的一侧；反射片，所述反射片位于所述导光板的背离所述出光面的一侧；光学各向异性膜，所述光学各向异性膜位于所述导光板的靠近所述出光面的一侧，所述光学各向异性膜采用光学各向异性材料形成，靠近所述导光板的一侧为光滑平面，背离所述导光板的一侧的表面设置有与所述入光面平行排列的多个微棱镜结构；扩散片，所述扩散片位于所述光学各向异性膜的具有多个微棱镜结构的一侧。本发明提高背光源横向和纵向的正向出光，结构简单，成本低，提高背光源的光利用率。

Description

一种背光源

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种背光源。

背景技术

现有的导光板大多通过在下表面增加网点和在上表面设置V形槽结构来破坏光线的全反射从而实现出光，这类导光板通过改变下表面网点的大小、深度以及排列方式可以较好地实现出光的均匀性。但此类导光板出射光线的纵向角度比较窄而且均为大角度光。因此，从导光板出射的光线会经过一层扩散片将光线向各个方向打散，使其横/纵向出光角度变广并且对称，然后再经过两层相互垂直的增亮膜(BEF膜)，增亮膜将大角度光转化成小角度光后一次出射，其中有一半的光线会反射回导光板，其经过下表面的反射片后再次反射至增亮膜，多次循环，最终将横/纵向出光角度均控制在(-35°，35°)的范围内，实现均匀小角度出光。BEF膜的折射率变高可以将出光角度收得更窄，而现在常用的BEF膜一般采用胶水制作，胶水的折射率≤1.62，经常使用的是1.575的折射率，不能实现高折射率。而液晶是一种高折射率材料，折射率可达1.8甚至更高，完全弥补了胶水折射率低的缺点。因此，有必要提出了一种由液晶形成的光学各向异性膜来实现背光源的小角度出光。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种背光源，采用光学各向异性膜搭配扩散片的结构，提高背光源横向和纵向的正向出光，结构简单，成本低，提高背光源的光利用率。

本发明采用以下技术方案：

一种背光源，所述背光源包括：光源；导光板，所述导光板具有相邻的入光面和出光面，所述入光面位于靠近所述光源的一侧；反射片，所述反射片位于所述导光板的背离所述出光面的一侧；光学各向异性膜，所述光学各向异性膜位于所述导光板的靠近所述出光面的一侧，所述光学各向异性膜采用光学各向异性材料形成，靠近所述导光板的一侧为光滑平面，背离所述导光板的一侧的表面设置有与所述入光面平行排列的多个微棱镜结构；扩散片，所述扩散片位于所述光学各向异性膜的具有多个微棱镜结构的一侧。

优选地，所述光学各向异性膜包括由光学各向异性材料形成的透明基材层和在所述透明基材层上形成的多个微棱镜结构。

优选地，所述多个微棱镜结构的横切面为三角形。

优选地，所述多个微棱镜结构的横切面为等腰三角形，其底角范围为45°-70°。

优选地，所述多个微棱镜结构是连续排列的。

优选地，所述多个微棱镜结构的深度不大于50微米。

优选地，所述透明基材层与所述多个微棱镜结构采用不同的材料形成，所述透明基材层的折射率不大于1.6。

优选地，所述多个微棱镜结构折射率范围为1.6-1.85。

优选地，所述透明基材层与所述多个微棱镜结构采用相同的材料一体形成。

优选地，还包括位于所述导光板与所述光学各向异性膜之间的低折射率层。

优选地，所述低折射率层为空气层。

优选地，所述光源为LED灯条。

优选地，所述光学各向异性膜为包括液晶材料的聚合物材料。

优选地，所述多个微棱镜结构的横切面为梯形、弓形、光杯形或其他不规则多边形。

本发明的背光源，采用光学各向异性膜搭配扩散片的结构，提高背光源横向和纵向的正向出光，结构简单，成本低，提高背光源的光利用率。

附图说明

通过参照本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是本发明具体实施例的背光源的整体结构示意图；

图2是本发明具体实施例中光学各向异性膜的结构示意图；

图3是本发明具体实施例中无光学各向异性膜与设置光学各向异性膜的横向出光的对比图；

图4是本发明具体实施例中无光学各向异性膜与设置光学各向异性膜的纵向出光的对比图。

具体实施方式

在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节。然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。本发明所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。

下面结合附图对本发明具体实施方式的背光源做详细阐述。图1是本发明具体实施例的背光源的整体结构示意图，图2是本发明具体实施例中光学各向异性膜的结构示意图。结合图1和图2所示，本发明具体实施例的背光源包括：光源10；导光板20，导光板20具有相邻的入光面21和出光面22，入光面21位于靠近光源10的一侧；反射片30，反射片30位于导光板20的背离出光面22的一侧；光学各向异性膜40，光学各向异性膜40位于导光板20的靠近出光面22的一侧，光学各向异性膜40采用光学各向异性材料形成，其靠近导光板20的一侧为光滑平面，且其背离导光板20的一侧的表面设置有与入光面21平行排列的多个微棱镜结构42；扩散片50，位于光学各向异性膜40的具有多个微棱镜结构42的一侧。

本发明具体实施例中，光学各向异性膜40包括由光学各向异性材料形成的透明基材层41和在透明基材层41上形成的多个微棱镜结构42。透明基材层41可以与在其上形成的多个微棱镜结构42采用相同的材料形成，也可以采用不同的材料形成，例如，当透明基材层41与多个微棱镜结构42采用不同的材料形成时，透明基材层41的折射率不大于1.6，而多个微棱镜结构42的折射率范围为1.6-1.85。此外，透明基材层41与微棱镜结构42也可以采用相同的材料形成，例如透明基材层41与微棱镜结构42一体形成，透明基材层41和微棱镜结构42的折射率范围均为1.6-1.75，采用相同材料的透明基材层41和微棱镜结构42也可以分别成形后采用贴合等工艺进行组装，不再赘述。

本发明具体实施例中，微棱镜结构42的横切面为三角形，优选地，微棱镜结构42的横切面为等腰三角形，其底角范围为45°-70°，例如其底角分别采用45°、50°、55°、60°、65°、70°。经测试，采用以上底角范围时，本发明的多个微棱镜结构42均具有较好的光学特性，能够有效提高背光源的正向出光。本发明具体实施例中，多个微棱镜结构42是连续排列的，多个微棱镜结构42之间没有预留空隙或间隔，即多个微棱镜结构42首尾相接紧密重复排列。如图2所示，本发明具体实施例中，多个微棱镜结构42的深度H₀不大于50微米，多个微棱镜结构42的宽度L1的长度不大于100微米，具有更佳的出光效果。

本发明具体实施例中，多个微棱镜结构42的材料可以选自多种具有光学各向异性的材料，例如液晶聚合物等，只要其折射率范围为1.6-1.85之间的光学各向异性材料均可，不做具体限定。

优选地，本发明具体实施例中还包括位于导光板20与光学各向异性膜40之间的低折射率层60。优选地，低折射率层60为空气层，但不限于此，低折射率层60也可以采用材料均一、光学各向同性的低折射率材料形成，其位于导光板20与光学各向异性膜40之间，低折射率层60设置的原因是导光板的上下两个面以外要求材料的折射率低于导光板本身，这样LED发出的光线进入导光板后会在导光板中以波导形式传播，再通过导光板上的微棱镜结构发生偏折后从导光板上下表面出射，从而将线光源转化为面光源。

本发明具体实施例中，优选地，光源10为LED灯条，光学各向异性膜40为包括液晶材料的聚合物材料。

本发明具体实施例中，微棱镜结构42的横切面除了可以为三角形以外，还可以为梯形、弓形、光杯形或其他不规则多边形。

本发明的背光源，能实现整个背光源横向和纵向小角度出光的同时减小了整个背光源的厚度，相对于现有技术背光源中采用上增亮膜和下增亮膜对光线进行角度调整以提高背光源的正向出光，本发明仅需要设置一层光学各向异性膜即可达到提高背光源的正向出光的技术效果，无需再设置上增亮膜和下增亮膜，因此能显著减小整个背光源的厚度并降低整个背光源的成本，同时提高光线利用率。

本发明中的光学各向异性膜40的光线矫正原理为：由于光学各向异性膜40包括透明基材层41，在透明基材层41上表面设置有与入光面平行排列的多个微棱镜结构42，光学各向异性膜40的下表面为光滑平面，微棱镜结构42的横切面为三角形，其影响光线的偏折角度的主要参数为微棱镜结构42横切面三角形的底角以及微棱镜结构42所采用材料的折射率。如图1所示，光源10发出的自然光由入光面21进入导光板20内部，经导光板的底面(与出光面22位置相对)反射后以一定角度从出光面22出射，穿过低折射率层60后进入光学各向异性膜40，在光学各向异性膜40内部传播时，由于光学各向异性特性，自然光将分为具有不同角度出射的s光和p光，之后分别经过扩散片50后出射。本发明具体实施例中，从导光板的出光面出射的光线，其横向角度较宽且纵向大部分为范围在60°-90°的大角度光，这些光线无偏振之分，在进入高射折率的光学各向异性膜40后会分离成s光和p光。其中，p光的折射率为1.5，s光由于光波长的不同会有各自对应的折射率，从而产生不同程度的偏折，为避免光学各向异性膜在将大角度光沿法线方向纠正的同时带来的色散，在光学各向异性膜40的上方设置一层低雾度的扩散片50，将光线轻微的打散，使其出光角度有轻微的增大，不仅可以遮盖导光板上的瑕疵，同时可以削弱光学各向异性膜带来的色散。本发明具体实施例中，当光学各向异性膜40的微棱镜结构42的底角及其折射率合适，配上低雾度的扩散片50可以将导光板20出射的大角度光调整到法线附近，使横向和纵向的出光角度均在-35°-35°左右范围，显著提高背光源的正向出光。

本发明具体实施例的背光源中，影响光线出射角度的因素主要有：1.微棱镜结构42横切面三角形的底角。光线进入光学各向异性膜后，一部分入射到棱镜右棱后向上偏折以小角度光出射，或是向上偏折后打到后一棱镜的左棱后在该棱上发生全反射后向上出射，也有入射到棱镜左棱上全反射到棱镜右棱，经过偏折后再射到下一棱镜的左棱后返回导光板中的。当棱镜的顶角不同时，相同角度的入射光入射到棱镜左棱或是右棱上与棱臂的法线夹角均不相同，因此会产生不同的偏折角度从而造成后续传播路径的不同。2.微棱镜结构42所采用材料的折射率。例如微棱镜结构的材料采用液晶聚合物时，其折射率较大，光线入射后其偏折角度也较大，光线入射到微棱镜结构42的棱镜臂上经偏折后以小角度光出射的概率增加。但微棱镜结构42的折射率也并非越大越好，微棱镜结构42所采用的液晶聚合物的折射率和微棱镜结构42横切面三角形的底角需要进行合理匹配，以达到所需的最优的出射角度和正向出光量。

图3是本发明具体实施例中无光学各向异性膜与设置光学各向异性膜的横向出光的对比图，图4是本发明具体实施例中无光学各向异性膜与设置光学各向异性膜的纵向出光的对比图。结合图3和图4所示，采用折射率为1.7和1.8的液晶聚合物作为光学各向异性膜，与无光学各向异性膜的对比可见，采用本发明具体实施例的光学各向异性膜后，背光源在横向(图3所示)和纵向(图4所示)的出光均匀大幅提高，出射光的出射角度在横向主要集中在-30°-30°范围内，出射光的出射角度在纵向主要集中在-20°-20°范围内，本发明显著提高了背光源横向和纵向的正向出光，提高背光源的光利用率。

本发明的背光源，采用光学各向异性膜搭配扩散片的结构，提高背光源横向和纵向的正向出光，结构简单，成本低，提高背光源的光利用率。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种背光源，其特征在于，所述背光源包括：

光源；

导光板，所述导光板具有相邻的入光面和出光面，所述入光面位于靠近所述光源的一侧；

反射片，所述反射片位于所述导光板的背离所述出光面的一侧；

光学各向异性膜，所述光学各向异性膜位于所述导光板的靠近所述出光面的一侧，所述光学各向异性膜采用光学各向异性材料形成，靠近所述导光板的一侧为光滑平面，背离所述导光板的一侧的表面设置有与所述入光面平行排列的多个微棱镜结构；

扩散片，所述扩散片位于所述光学各向异性膜的具有多个微棱镜结构的一侧。

2.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述光学各向异性膜包括由光学各向异性材料形成的透明基材层和在所述透明基材层上形成的多个微棱镜结构。

3.根据权利要求2所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构的横切面为三角形。

4.根据权利要求3所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构的横切面为等腰三角形，其底角范围为45°-70°。

5.根据权利要求3所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构是连续排列的。

6.根据权利要求3所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构的深度不大于50微米。

7.根据权利要求2所述的背光源，其特征在于，所述透明基材层与所述多个微棱镜结构采用不同的材料形成，所述透明基材层的折射率不大于1.6。

8.根据权利要求7所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构折射率范围为1.6-1.85。

9.根据权利要求2所述的背光源，其特征在于，所述透明基材层与所述多个微棱镜结构采用相同的材料一体形成。

10.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，还包括位于所述导光板与所述光学各向异性膜之间的低折射率层。

11.根据权利要求10所述的背光源，其特征在于，所述低折射率层为空气层。

12.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述光源为LED灯条。

13.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述光学各向异性膜为包括液晶材料的聚合物材料。

14.根据权利要求1或2所述的背光源，其特征在于，所述多个微棱镜结构的横切面为梯形、弓形、光杯形或其他不规则多边形。

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