CN203012174U - 导光板、含该导光板的背光源和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种导光板、含该导光板的背光源和显示装置，属于液晶显示技术领域，其可解决现有的导光板易出现萤火虫现象的问题。本实用新型的导光板包括：出光面；与出光面垂直并相接的侧面，侧面包括：第一侧面以及第二侧面；至少一组连接在第一侧面和第二侧面间的折面，每组折面包括相连的第一入光面和第二入光面；其中，第一入光面与第二入光面间的位于导光板内部的夹角为钝角；第一入光面与第一侧面相接；第二入光面与第二侧面相接。本实用新型的背光源和显示装置包括上述导光板。本实用新型特别适用于电脑液晶显示器、液晶电视等尺寸较大、LED光源数较少的液晶显示装置中。

Description

导光板、含该导光板的背光源和显示装置

技术领域

本实用新型属于显示术领域，具体涉及一种导光板、含该导光板的背光源和显示装置。

背景技术

背光源是液晶显示装置的重要组件，在各种类型的背光源中，侧入光式背光源获得了广泛应用。如图1所示，侧入式背光源包括导光板1和多个LED光源2，各LED光源2间隔排列在导光板1的一个侧面外，它们的光轴7均垂直于该侧面；LED光源2发出的光9射入导光板1后经过一系列的反射、折射后从出光面(导光板上表面)射出，供液晶显示装置使用。

由于LED光源2是间隔排列的，且其发出的光9在射入导光板1时的折射角比入射角小(因导光板1相对于空气为光密介质)，因此从正对LED光源2的位置和LED光源2之间的位置射入导光板1的光9强度不同，在LED光源2之间的位置会产生暗区8；如果混光不足，则会导致液晶显示装置边缘处产生明暗相间的区域，即出现“萤火虫现象”(又称hot spot不良)。尤其是随着技术的发展，导光板1尺寸越来越大，而LED光源2数量越来越少，萤火虫现象也就越来越明显。

为消除萤火虫现象，人们采取了许多办法，例如改变导光板中散射网点的分布、在LED光源的入光处增设混光微结构(如微棱镜、凹槽)等；但是，这些方法一方面会导致产品结构复杂、加工困难、成本高，另一方面，当LED光源减少到一定数量时，这些方法也不能消除萤火虫现象。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题包括，针对现有的导光板在LED光源数量较少时不能避免萤火虫现象的问题，提供一种即使在LED光源数量较少时也出光均匀，可避免萤火虫现象的导光板。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是一种导光板，其包括：出光面；与所述出光面垂直并相接的侧面，所述侧面包括：第一侧面以及第二侧面；至少一组连接在第一侧面和第二侧面间的折面，每组折面包括相连的第一入光面和第二入光面；其中，所述第一入光面与第二入光面间的位于导光板内部的夹角为钝角；所述第一入光面与第一侧面相接；所述第二入光面与第二侧面相接。

其中，“第一入光面与第二入光面间的位于导光板内部的夹角”是指经过导光板内部的第一入光面与第二入光面间的夹角；“钝角”是指大于90°且小于180°的角。

优选的是，所述侧面包括两个第一侧面以及两个第二侧面；两个第一侧面相互平行，两个第二侧面相互平行，且所述第一侧面垂直于第二侧面。

本实用新型的导光板将常规导光板的直角变成了钝角，并在该钝角的两边分别设置LED光源；也就是说，相对常规导光板，其入光面的位置和角度都发生了根本性的变化；经研究发现，这种形式的导光板可大幅提高LED光源与导光板的耦合效率，从而可在LED光源数量较少时也保证导光板出光强度均匀，避免萤火虫现象；同时，这种导光板的结构简单，易加工，成本低。

进一步优选的是，两个第二侧面间的距离为L1，两个第一侧面间的距离为L2，L1≤L2；且一组折面在第一侧面所在平面上的正投影的长度小于等于L1/50；一组折面在第二侧面所在平面上的正投影的长度小于等于L2/50。

进一步优选的是，在一组折面中，第一入光面与第一侧面所在平面间的夹角为α1，第二入光面与第二侧面所在平面间的夹角为α2，且α1与α2满足以下条件：α1≤R，α2≤R，1≤tan(R+α1)×tan(R+α2)；其中，R为用于所述导光板的LED光源发出的光射入该导光板后的最大折射角。

其中，“第一入光面与第一侧面所在平面间的夹角”是指第一入光面与该平面间的大于0°且小于90°的夹角。“用于导光板的LED光源发出的光射入该导光板后的最大折射角”是指当与该导光板匹配的LED光源设在导光板侧面外时(LED光源的光轴垂直于其所在的侧面)，沿其最大出光角度发出的光线在射入导光板后产生的折射角。

进一步优选的是，在一组折面中，α1=α2。

优选的是，所述侧面包括两组至四组所述折面。

进一步优选的是，所述侧面包括两组折面，且两组折面分别连接在不同的第一侧面和第二侧面间。

本实用新型所要解决的技术问题还包括，针对现有的背光源在LED光源数量较少时不能避免萤火虫现象的问题，提供一种即使在LED光源数量较少时也出光均匀，可避免萤火虫现象的背光源。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是一种背光源，其包括上述的导光板。

由于本实用新型的背光源中使用上述导光板，因此其出光均匀，无萤火虫现象；而由于即使LED光源数量较少也不会出现萤火虫现象，故其所需的LED光源数量少，成本和能耗低。

优选的，在所述导光板的至少一组折面的两个入光面外，各设有至少一个LED光源，所述LED光源的光轴垂直于其所在的入光面。

优选的是，在在所述导光板的至少一组折面的至少一个入光面外设有至少两个LED光源。

优选的是，在所述导光板的第一侧面和/或第二侧面外设有LED光源，所述LED光源的光轴垂直于其所在的侧面。

本实用新型所要解决的技术问题还包括，针对现有的显示装置在LED光源数量较少时不能避免萤火虫现象的问题，提供一种即使在LED光源数量较少时也亮度均匀，可避免萤火虫现象的显示装置。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括上述背光源。

由于本实用新型的显示装置中使用上述背光源，因此其亮度均匀，无萤火虫现象；且其所需的LED光源数量较少，成本和能耗低。

本实用新型特别适用于电脑液晶显示器、液晶电视等尺寸较大、LED光源数较少的液晶显示装置中。

附图说明

图1为现有的背光源的俯视结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的导光板的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的实施例2的导光板产生一种暗区的原理示意图；

图4为本实用新型的实施例2的导光板要消除暗区时的局部放大结构示意图；

图5为本实用新型的实施例2的导光板的产生另一种暗区的原理示意图；

图6为本实用新型的实施例3的背光源的俯视结构示意图。

其中附图标记为：1、导光板；11、第一侧面；12、第二侧面；131、第一入光面；132、第二入光面；2、LED光源；7、光轴；8、暗区；81、暗区；82、暗区；83、暗区；9、光线；911、光线；912、光线；921、光线；922、光线。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种导光板，其包括：出光面；与所述出光面垂直并相接的侧面。

所述侧面包括：

第一侧面以及第二侧面；至少一组连接在第一侧面和第二侧面间的折面，每组折面包括相连的第一入光面和第二入光面；其中，所述第一入光面与第二入光面间的位于导光板内部的夹角为钝角；所述第一入光面与第一侧面相接；所述第二入光面与第二侧面相接。

优选的是，所述侧面包括两个第一侧面以及两个第二侧面；两个第一侧面相互平行，两个第二侧面相互平行，且所述第一侧面垂直于第二侧面。

本实施例的导光板将常规导光板的原直角(即第一侧面与第二侧面相交处的角)变成了钝角，并在该钝角的两边分别设置LED光源(LED光源可设在该钝角的两边外，且光轴与分别与其所在的边垂直)；也就是说，相对常规导光板，其入光面的位置和角度都发生了根本性的变化；经研究发现，这种形式的导光板可大幅提高LED光源与导光板的耦合效率，从而可在LED光源数量较少时也保证导光板出光强度均匀，避免萤火虫现象；同时，这种导光板的结构简单，易加工，成本低。

本实施例的导光板中，虽然优选第一侧面、第二侧面各有两个，两第一侧面相互平行，两第二侧面相互平行，且第一侧面与第二侧面垂直(即出光面整体上位近似矩形的形状)的方式；但应当理解，如果第一侧面、第二侧面的数量、夹角、位置等发生变化，或者侧面中还包括其他的面(即出光面为其他的多边形的形状)，也是可行的。

实施例2：

本实施例提供一种导光板1，如图2至图6所示，其包括出光面以及与出光面垂直并相连的侧面。

优选的，如图2所示，导光板1的侧面包括：

两个相互平行的第一侧面11，二者间的距离为L2(即导光板1长度为L2)。

两个相互平行的第二侧面12，二者间的距离为L1(即导光板1宽度为L1，显然L1≤L2)，第二侧面12垂直于第一侧面11，也就是说，导光板1的出光面整体上为近似于矩形的形状。

至少一组连接在第一侧面11与第二侧面12间的折面；每组折面包括相连的第一入光面131和第二入光面132，其中第一入光面131与第一侧面11连接，其与第一侧面11所在平面间的夹角为α1；第二入光面132与第二侧面12连接，其与第二侧面12所在平面间的夹角为α2；第一入光面131与第二入光面132间的位于导光板1内侧的夹角α3为钝角。

也就是说，每组折面可看作将导光板1的一个直角处的第一侧面11和第二侧面12分别向导光板1内部弯折而得到的结构，弯折后导光板1的原直角变为钝角，该钝角的两侧面即为第一入光面131和第二入光面132。

显然，根据几何知识，只要α3为钝角，则α1、α2必定均朝向导光板1内侧(即第一入光面131和第二入光面132均向导光板1内部弯折，或者说出光面必定为“凸多边形”)。因为若有任意一个入光面131、132向导光板1外侧弯折，则α3必定为锐角(小于90°)。

优选的，每组折面在第一侧面11所在平面上的正投影的长度为L3，在第二侧面12所在平面上的正投影的长度为L4，则L3≤L1/50，L4≤L2/50。

也就是说，上述折面(即钝角)的尺寸相对于导光板1的整体尺寸应很小(或者说入光面131、132的长度应很小)；因为该折面会对出光面的形状造成影响，如果其过大，出光面就不再是近似于矩形的形状了，会对其适用范围造成影响。

进一步优选的，一组折面中的夹角为α1、α2应同时满足以下条件三个条件：

α1≤R，

α2≤R，

1≤tan(R+α1)×tan(R+α2)。

其中，tan为正切函数。R为用于导光板1的LED光源2发出的光射入导光板1后的最大折射角；显然，由LED光源2发出的光射入导光板1时会发生折射，而折射角r满足公式：

n1×sin r=n2×sin i；

其中sin为正弦函数，n1为导光板1的折射率，对于PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材质的导光板1，可认为n1=1.49；n2为空气的折射率，为1；i为光线入射角，由于LED光源2的出光角度通常在120°至180°之间，故其入射角最大值通常在60°至90°；由此计算得到R的取值范围通常在35°至42°之间。当然，R的具体取值是由LED光源2类型、导光板1材质等共同决定的，以上的角度范围并不应视为对R的限定。

之所以α1、α2优选满足上述的公式，是因为这样可以使出光更加均匀。

如前所述，R一般不超过42°，即LED光源2的光射入导光板1后的发光角度通常不超过84°，达不到90°，故本实施例的导光板1中仍可能产生暗区。

如图3所示，如果α1、α2取值不合适，由位于第一入光面131外的LED光源2发出的光911、912不能照射到与其相连的第一侧面11上；由位于第二入光面132外的LED光源2发出的光921、922也不能照射到与其相连的第二侧面12上；因此，在第一侧面11和第二侧面12处会形成暗区81、82。

如图4所示，为了消除位于第一侧面11处的暗区81，应使位于第二入光面132外的LED光源2发出的光921能尽量覆盖第一侧面11。也就是说，由位于第二入光面132外的LED光源2发出的、靠近第一侧面11的、折射角为R的光921应当能照射到第一侧面11上，或者说光921在图中应当“倾斜向上”；如图4所示，要达到上述要求，应满足：0≤R-α2，即α2≤R；同理，为了消除第二入光面132处的暗区82，应满足α1≤R。

当然，在实际的导光板1中，由于折面的存在，故在折面附近必然会存在很小的暗区，但由于折面的尺寸相对于导光板1的整体的尺寸很小，故该暗区可忽略不计。

如图5所示，当α1、α2的取值不合适时，也可能在光线911和光线922之间产生暗区83。为了消除该暗区83，应当保证B点的位置在与A点重合或在A点之上，也就是CB≤CA。

如图5所示，在折面尺寸可忽略的情况下，CB满足公式tan(R+α1)=L1/CB，故CB=L1/tan(R+α1)。同理，CA满足公式tan(R+α2)=CA/L1，故CA=L1×tan(R+α2)。

由此得到，若CB≤CA，则L1/tan(R+α1)≤L1×tan(R+α2)，即1≤tan(R+α1)×tan(R+α2)。

由此可见，当α1、α2满足上述三个条件时，可使暗区81、82、83均消失，使出光更加均匀。

更优选的，α2=α1。

也就是说，α1与α2优选相等，这样可以更好的保证出光的均匀性，并使导光板1的结构简单，容易设计。

优选的，如图6所示，导光板1上具有两组至四组折面，也就是说，导光板1可有多个角被设置成上述折面结构，以便设置更多的LED光源2。

更优选的，如图6所示，当导光板1有两组折面时，这两组折面分别连接在不同的第一侧面11和第二侧面12间。也就是说，优选两组折面分别位于导光板1的两对角处；因为经过模拟计算，这样可以最好的保证出光的均匀性。

当然，本实施例的导光板1还可进行许多变化，例如在要设置LED光源2的位置处可设有用于使入射光线均匀的混光微结构等。

实施例3：

如图6所示，本实施例提供一种背光源，其包括上述的导光板1。

由于本实施例的背光源中使用上述导光板1，因此其出光均匀，无萤火虫现象；而由于即使LED光源2数量较少也不会出现萤火虫现象，故其所需的LED光源数量少，成本和能耗低。

优选的，在导光板1的至少一组折面的两个入光面131、132外，各设有至少一个LED光源2，且LED光源2的光轴7垂直于其所在的入光面131、132。

优选的，在导光板1的每个入光面131、12外可设有至少两个LED光源2(图中未示出)。

也就是说，在背光源中，优选在每个入光面131、132外同时设有多个LED光源2，以提高入光量。

优选的，在导光板1的第一侧面11和/或第二侧面12外也设有LED光源2。

也就是说，虽然本实施例的背光源中设置了不同于传统技术的入光面131、132，但在导光板1的其他侧面(第一侧面11和第二侧面12)上，也可同时按照传统技术设置LED光源2，以进一步改善其出光均匀性。

当然，本实施例的背光源还可进行许多变化，例如其中使用的LED光源2可以是单独的LED光源2，也可以是连接在LED灯条上的LED光源2；或者，其也可使用冷阴极荧光管(CCFL)等其他类型的光源。

实施例4：

本实施例提供一种显示装置，其包括上述背光源。

由于本实施例的显示装置中使用上述背光源，因此其亮度均匀，无萤火虫现象；且其所需的LED光源数量较少，成本和能耗低。

当然，本实施例的显示装置还可进行许多变化，例如其中还可包括显示面板、框架、电源等其他组件。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种导光板，包括：

出光面；

与所述出光面垂直并相接的侧面，所述侧面包括第一侧面以及第二侧面；

其特征在于，所述侧面还包括：

至少一组连接在第一侧面和第二侧面间的折面，每组折面包括相连的第一入光面和第二入光面；其中，

所述第一入光面与第二入光面间的位于导光板内部的夹角为钝角；

所述第一入光面与第一侧面相接；

所述第二入光面与第二侧面相接。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，

所述侧面包括两个第一侧面以及两个第二侧面；两个第一侧面相互平行，两个第二侧面相互平行，且所述第一侧面垂直于第二侧面。

3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，两个第二侧面间的距离为L1，两个第一侧面间的距离为L2，L1≤L2；且

一组折面在第一侧面所在平面上的正投影的长度小于等于L1/50；

一组折面在第二侧面所在平面上的正投影的长度小于等于L2/50。

4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，

在一组折面中，第一入光面与第一侧面所在平面间的夹角为α1，第二入光面与第二侧面所在平面间的夹角为α2，且α1与α2满足以下条件：

α1≤R，

α2≤R，

1≤tan(R+α1)×tan(R+α2)；

其中，R为用于所述导光板的LED光源发出的光射入该导光板后的最大折射角。

5.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于，

在一组折面中，α1=α2。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的导光板，其特征在于，

所述侧面包括两组至四组所述折面。

7.根据权利要求6所述的导光板，其特征在于，

所述侧面包括两组折面，且两组折面分别连接在不同的第一侧面和第二侧面间。

8.一种背光源，其特征在于，所述背光源包括权利要求1至7中任意一项所述的导光板。

9.根据权利要求8所述的背光源，其特征在于，

在所述导光板的至少一组折面的两个入光面外，各设有至少一个LED光源，所述LED光源的光轴垂直于其所在的入光面。

10.根据权利要求9所述的背光源，其特征在于，

在所述导光板的至少一组折面的至少一个入光面外设有至少两个LED光源。

11.根据权利要求9所述的背光源，其特征在于，

在所述导光板的第一侧面和/或第二侧面外设有LED光源，所述LED光源的光轴垂直于其所在的侧面。

12.一种显示装置，其特征在于，包括：

权利要求8至11中任意一项所述的背光源。

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