CN1607435A - 背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种背光模组。本发明背光模组包括一光源及一导光板，该导光板包括一出光面、一底面及至少一入光面，该出光面与底面相对设置，该入光面与该出光面及该底面相接，而且该出光面设置多个透射型衍射光栅单元，每一衍射光栅单元包括排列方向相垂直的两个区域，其中第一区域光栅排列方向垂直于最近发光点与此处连线的方向，第二区域光栅排列方向垂直于第一区域光栅排列方向。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种背光模组，特别是关于一种使用具有光栅结构导光板的背光模组。
【背景技术】
现有技术液晶显示器中的背光模组包括光源及导光板，光源相对导光板的入光面设置，该导光板引导自光源发出光束的传输方向，将线光源或点光源转换成面光源出射。该导光板的底面分布多个网点，用以散射导光板内部传输的光束，以提高导光板出射光束的均匀性。为进一步改善导光板出光均匀度，近来，衍射光栅技术被用于导光板以提高导光板出光均匀度。
1997年12月30日公告的美国专利第5,703,667号揭示了一种采用衍射光栅技术的背光模组。请参阅图1，该背光模组1包括一导光板2、一邻近导光板2入光面2c设置的萤光灯4、一邻近导光板2底面2b设置的反射板5、一设置于导光板2出光面2a一侧的扩散板6及棱镜板7。该导光板2底面2b具有多个光栅区域3，该光栅排列方向单一且平行于萤光灯4，而且单位长度内光栅区域3与非光栅区域3′的比率沿远离萤光灯4方向改变，通过衍射光栅结构对光束的衍射效应提高该导光板2出光均匀度。然而，该专利技术存在不足。
首先，该导光板2出光面2a亮度较低，原因是该光栅区域3的光栅为单一排列结构，其主要对入射方向垂直于光栅排列方向的光束产生衍射，而对平行于光栅排列方向的光束则几乎不能产生衍射，因此光源利用率较低，出光面2a亮度也较低。
其次，该导光板2底面2b对光线衍射效率不足，即导光板2底面2b的光栅区域3并非连续分布，非光栅区域3′不会使入射的光线发生衍射，导致导光板出光面2a的出光均匀度受到影响。
【发明内容】
为解决背光模组光源利用率低、出光均匀度差的问题，本发明提供一种出光均匀且光线利用率高的背光模组。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种背光模组，其包括一光源与一导光板，该导光板包括一出光面、一底面及至少一入光面，其中该出光面与底面相对设置，该入光面与出光面及底面相接，而且出光面设置多个连续分布并覆盖整个出光面的透射型衍射光栅单元，每一衍射光栅单元包括排列方向相垂直的两区域，其中第一区域光栅排列方向垂直于最近发光点与此处连线的方向，第二区域光栅排列方向垂直于第一区域光栅排列方向。
上述导光板底面进一步涂覆一萤光涂层。
与现有技术相比，本发明背光模组中导光板出光面的多个透射型衍射光栅单元由于具排列方向相互垂直的两光栅区域，该两光栅区域可使不同方向的入射光发生衍射，因此导光板亮度较高；该导光板底面的萤光涂层对光束波长的放大作用，使得衍射后的衍射角度较大，而且衍射单元连续分布并覆盖整个出光面，可使得导光板出光面各处亮度一致，即有足够高的出光均匀度。
【附图说明】
图1是现有技术背光模组的示意图。
图2是本发明背光模组第一实施方式的结构示意图。
图3是本发明背光模组第一实施方式的俯视图。
图4是本发明背光模组第二实施方式的结构示意图。
图5是本发明背光模组第二实施方式的俯视图。
【具体实施方式】
请参阅图2及图3，本发明第一实施方式背光模组10包括一线光源11、一导光板12及一反射片13。其中，该线光源11是一冷阴极萤光灯(Cold Cathode Fluorecent Lamp，CCFL)，该导光板12包括一设置多个透射型光栅单元125的出光面123、一与该出光面123相对设置，而且具有多个网点124及萤光涂层(图未示)的底面122，一与该出光面123及该底面122相接的入光面121。该线光源11邻近该导光板12入光面121设置，反射片13相对导光板12的底面122设置。
该导光板12呈平板状，以透明材料如丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚乙烯树脂或玻璃等制成，其底面122的网点124大小及密度根据距线光源11的距离而有所不同，其愈远离光源愈大愈密。该多个网点124可为微透镜状、圆柱状、立方体或球状等。该底面122涂覆的萤光涂层采用萤光材料制得，也可采用磷光材料或碱土铝酸盐材料等。该涂层可将通过其中的光束的波长变长。该导光板12的出光面123上设置多个透射型光栅单元125(如图3中虚线所示)，该多个光栅单元125覆盖整个导光板12的出光面123，采用模铸技术与该导光板12一体成型，对应该衍射光栅单元125的模仁表面的图案的制作采用电子束蚀刻、电铸等一系列半导体制程。每一衍射光栅单元125包括光栅排列方向相互垂直的两区域，即第一区域a及第二区域A，第一区域a位于每一衍射光栅单元125的一角。其中第一区域a光栅排列方向垂直于光束入射方向，第二区域A光栅排列方向垂直于第一区域a光栅排列方向。
请参阅图3，对光栅单元125的光栅排列方向进行说明。根据线光源11的发光特性，与线光源11等距的各点的发光强度基本相当，因此各光栅单元125的第一区域a的光栅排列方向均设置为与入光面121平行，而第二区域A的光栅排列方向均设置为与入光面121相垂直，而愈远离线光源11发光强度愈弱，所以垂直光栅排列方向入射的光束起到较大作用的第一区域a的面积逐渐增大，即第一区域a的面积Sa与第二区域A的面积SA的比值沿横向逐渐变化，若沿横向将导光板分为等长的四段区域I、II、III、IV，则其比值范围可依次为0.01～0.1、0.1～0.2、0.2～0.3、0.3～0.4。该衍射光栅单元125的光栅截面是矩形，其光栅常数为2～10μm，最好是3μm。
在该背光模组10中，自线光源11发出的光束从导光板12入光面121入射进入导光板12，部分光束经底面122的多个网点124散射后射向出光面123，而另一部分光束经底面122的萤光涂层并被反射板13反射回导光板12，由于萤光涂层的作用，该部分光束的波长变长，在出光面123多个透射型衍射光栅单元125处部分发生衍射效应，从出光面123出射；入射出光面123部分光束由于入射角度小于全反射临界角而继续向远离光源的方向反射传播，直至从出光面123出射。由于该衍射光栅单元125具有光栅排列方向不同的两区域，该两光栅区域可使不同方向的入射光发生衍射，所以该背光模组10光线利用率较高，亮度较高；并且导光板12的底面122具有萤光涂层，穿过该萤光涂层的光束波长变长，其在出光面123发生衍射效应的衍射角较大，及该衍射光栅单元125连续分布并覆盖整个出光面123，使得导光板出光面123各处亮度一致，即有较高的出光均匀度。
请参阅图4及图5，是本发明背光模组的第二实施方式结构示意图及俯视图。该背光模组20包括两点光源21，一导光板22及一反射片23。其中该点光源为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，该导光板22包括一设置多个透射型光栅单元225的出光面223、一与该出光面223相对设置且具有多个网点224及萤光涂层(图未示)的底面222、一与该出光面223及该底面222相接的入光面221。该两点光源21邻近该导光板22入光面221的中间设置，反射片23相对导光板22的底面222设置。
该导光板22呈楔形，其底面222的多个网点224的大小及密度根据距光源的距离而有所不同，其愈远离光源愈大愈密。设置在底面222的萤光涂层，是采用萤光材料制得，也可采用磷光材料或碱土铝酸盐材料。该导光板22的出光面223的多个透射型光栅单元225覆盖整个导光板22的出光面223，是与该导光板22一体成型。每一衍射光栅单元225包括光栅排列方向相互垂直的两区域，即第一区域a与第二区域A，第一区域a位于每一衍射光栅单元225的一角，其中第一区域a光栅排列方向垂直于光束入射方向，第二区域A排列方向垂直于第一区域a光栅排列方向。
请参阅图5，对光栅单元225的光栅排列方向进行说明。根据点光源21具有一定发散角度的发光特性，则相对点光源21光束基本垂直入射导光板22入光面221的区域部分，衍射光栅单元的两区域由光栅排列平行于入光面221的第一区域a及光栅排列垂直于入光面221的第二区域A组成，且越远离点光源21，能对相对垂直光栅排列方向的入射光束起到较大衍射作用的第一区域a的面积越大，而位于点光源21的光束倾斜入射导光板22入光面221的区域部分，衍射光站单元的两区域采用两相互垂直的倾斜光栅排列方式，即第一区域a的光栅排布方向垂直于倾斜入射入光面221的光束方向，而第二区域A的光栅排布方向则垂直于第一区域a的光栅排布方向，且越远离点光源21，第一区域a的面积越大。若沿横向将导光板分为等长的四段区域I、II、III、IV，则其比值范围可依次为0.01～0.1、0.1～0.2、0.2～0.3、0.3～0.4。该衍射光栅单元225的光栅截面为矩形，其光栅常数为2～10μm，最好是3μm。当然，该衍射光栅单元225中光栅排列方向也可根据点光源所处位置不同及数目不同而有不同的设计。
该背光模组20可如背光模组10一样达成较高的出光均匀度及亮度。为使出光均匀度更好，可沿远离点光源21改变各衍射光栅单元225的第二区域A的光栅排列方向，使越远离点光源21第二区域A的光栅排列方向越倾斜，越接近光源与此处的连线方向。还可在导光板22底面222设置多个反射型衍射光栅单元。
另外，该背光模组10、20也有其它变更设计，如改变各衍射光栅单元125、225的光栅常数，从而改变各衍射光栅单元125、225的衍射效率以提高出光均匀度；改变光栅常数使其越远离光源11、21越小；改变衍射光栅单元125、225中的第一区域a的位置，使位于每一衍射光栅单元125、225的中心；改变衍射光栅单元125、225的光栅截面为互相垂直含斜线的方形或矩形，其光栅常数为2～10μm，最好是3μm。
Claims (10)
1.一种背光模组，其包括一光源及一导光板，该导光板包括一出光面、一底面及至少一入光面，其中该出光面与底面相对设置，该入光面与该出光面及底面相接，其特征在于：该出光面设置多个透射型衍射光栅单元，每一衍射光栅单元包括排列方向相垂直的两区域，其中第一区域光栅排列方向垂直于最近发光点与此处连线的方向，第二区域排列方向垂直于第一区域光栅排列方向。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该导光板底面设置多个网点，该网点越远离光源越大越密。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该导光板底面涂覆一萤光涂层。
4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：该萤光涂层是采用萤光、磷光或碱土铝酸盐材料制得。
5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该垂直于光束入射方向的第一区域的面积越远离光源越大。
6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该垂直于光束入射方向的第一区域的光栅常数越远离光源越小。
7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该衍射光栅单元中的第一区域位于每一衍射光栅单元的一角。
8.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该衍射光栅单元中的第一区域位于每一衍射光栅单元的中心。
9.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该衍射光栅单元的光栅截面是矩形或互相垂直含斜线的方形或矩形。
10.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该导光板底面进一步设置有多个反射型衍射光栅单元。
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