侧入式导光板的光耦合模块及使用该模块的背光模组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种侧入式导光板的光耦合模块及使用该模块的背光模组。
【背景技术】
[0002] 近年来，液晶显示技术由于其产品体积轻薄，占用空间小，辐射小等优点，逐渐替 代了传统的阴极射线管显示技术，占据了平板显示产品的主流。液晶显示器并非主动发光 型显示装置，需要背光模组为其提供照明，图像才能得以显示。背光模组的作用是将点光源 或者线光源发出的光通过导光板形成液晶显示所需的面光源，它不仅决定了液晶显示器的 光效率、均匀性及颜色特性，而且是背光模组薄型化的关键。
[0003] 按照发光源的排布位置可以把背光模组分为侧入式和直下式两种。随着电子元 器件的微型化，侧入式背光模组在提升空间利用率为主题的应用背景下成为研宄重点。如 图1所示，侧入式背光模组是将发光源11设置在导光板一侧，其光学部件由发光源11、导光 板13、反射板14、下扩散片15、增亮片16和上扩散片17构成。侧入式背光模组中，发光源 11是线光源或者由点光源串联组成的线光源，发光源11直接置于导光板的入光端面131， 将光耦合入导光板形成全反射，当光线被导光板底部的散射网点19散射后，将依次经过下 扩散片15、增亮片16和上扩散片17后照明液晶面板18。通过这种方式，背光模组能够一 定程度上实现液晶显示的薄型化设计。然而，如果要进一步薄型化导光板，为了尽可能多地 耦合光能以提高利用率，就必须要采用截面宽度111小于导光板厚度133的发光源，否则发 光源的光能将有部分不能进入到导光板中，不仅造成了能量利用率低下，而且会出现漏光 现象影响对比度。发光源的截面宽度111不能随着导光板的薄型化要求无限变小，那样总 光通量就无法达到要求，因此根本上来说，侧入式导光板的进一步薄型化实际是受到了发 光源截面宽度111的制约，即，在保证光效率和对比度的前提下，导光板的厚度133必须要 比发光源截面宽度111大。为解决这一问题，本发明提出了一种侧入式导光板的光耦合模 块，它可以解决导光板厚度受制于发光源截面宽度的问题，不仅提升了光能利用率，降低了 系统功耗，而且能够有效缩减导光板及背光模组的厚度，从根本上实现液晶显示背光模组 的薄型化。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种侧入式导光板的光耦合模块及使用该模块的背光模 组，以解决侧入式导光板厚度受制于发光源截面宽度的问题，及由此出现的发光源截面宽 度大于侧入式导光板入射端面时光能利用率低的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种侧入式导光板的光耦合模块，其 特征在于：包括一发光源、一集光器和一散射罩； 所述发光源位于所述侧入式导光板的一侧，与侧入式导光板入射端面非直接耦合； 所述集光器沿着光传播方向位于所述发光源和所述侧入式导光板之间，将所述发光源 发出的光束收集、缩束并会聚； 所述散射罩包设在所述发光源和集光器外侧，所述散射罩内表面涂布一光学扩散层， 所述光学扩散层含有随机分布的散射颗粒，用于二次收集光耦合过程损失的光能，所述散 射罩设置有一出射端口与所述侧入式导光板入射端面对接。
[0006] 在本发明一实施例中，所述发光源为线光源或由点光源串联而成的线光源，所述 发光源的横截面宽度大于所述侧入式导光板的厚度，发光源发光面的法线方向与侧入式导 光板的入光端面的法线方向非平行。
[0007] 在本发明一实施例中，所述集光器包含至少一个自由曲面，所述曲面为非均匀有 理B样条曲面，其表达式如下：
【主权项】
1. 一种侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于；包括一发光源、一集光器和一散射 罩； 所述发光源位于所述侧入式导光板的一侧，与侧入式导光板入光端面非直接禪合； 所述集光器沿着光传播方向位于所述发光源和所述侧入式导光板之间，将所述发光源 发出的光束收集、缩束并会聚； 所述散射罩包设在所述发光源和集光器外侧，所述散射罩内表面涂布一光学扩散层， 所述光学扩散层含有随机分布的散射颗粒，用于二次收集光禪合过程损失的光能，所述散 射罩设置有一出射端口与所述侧入式导光板入光端面对接。
2. 根据权利要求1所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述发光源为线 光源或由点光源串联而成的线光源，所述发光源的横截面宽度大于所述侧入式导光板的厚 度，发光源发光面的法线方向与侧入式导光板的入光端面的法线方向非平行。
3. 根据权利要求1所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述集光器包含 至少一个自由曲面，所述曲面为非均匀有理B样条曲面，其表达式如下：
式中：为控制顶点，为权因子，^分别为^次和/次规范B样条基 函数，由下述节点向量定义：
4. 根据权利要求3所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述自由曲面具 有自身非旋转对称性，所述自由曲面相对发光源发光面的法线中屯、也不具有对称性，所述 自由曲面近发光源一侧的曲面轮廓线的切线的水平角大于所述自由曲面近侧入式导光板 的曲面轮廓线的切线的水平角。
5. 根据权利要求3所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述自由曲面平 行于侧入式导光板入光端面的最大截面面积小于所述自由曲面平行于发光源发光面的最 大截面面积。
6. 根据权利要求3所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述集光器还包 含一微结构，所述微结构为多个连续排布的棱镜峰，所述棱镜峰对发光源发光面的夹角为 20°至40°，用于对发光源发出的光束进行进一步缩束。
7. 根据权利要求1所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：还包含一自由曲 面透镜，所述自由曲面透镜位于所述发光源和所述集光器之间，用于对发光源发出的光束 进行进一步缩束。
8. 根据权利要求1所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述集光器的出 射光于侧入式导光板入光端面会聚处的光斑尺寸小于所述侧入式导光板入光端面尺寸。
9. 根据权利要求1所述的侧入式导光板的光禪合模块，其特征在于：所述散射罩内表 面设置有限位凸台，用于固定所述发光源和集光器。
10. -种使用如权利要求1-9任一项所述的侧入式导光板的光禪合模块的背光模组， 其特征在于；包括一侧入式导光板和一光禪合模块，所述光禪合模块的出射光经侧入式导 光板形成平面光源出射，所述背光模组用于手提装置、液晶电脑显示装置、液晶电视及检测 装置的背光照明。
【专利摘要】本发明涉及一种侧入式导光板的光耦合模块，包括一发光源、一集光器和一散射罩；所述发光源位于所述侧入式导光板的一侧，与侧入式导光板入光端面非直接耦合；所述集光器沿着光传播方向位于发光源和侧入式导光板之间，将所述发光源发出的光束收集、缩束并会聚；所述散射罩包设在所述发光源和集光器外侧，进行限位，散射罩内表面涂布一光学扩散层，用于二次收集光耦合过程损失的光能，所述散射罩设置有一出射端口与侧入式导光板入光端面对接，还涉及使用该模块的背光模组。本发明解决了导光板厚度受制于发光源截面宽度的问题，不仅能提升光能利用率，降低系统功耗，实现背光模组的薄型化，还能独立于背光模组独立装卸，方便维护，节约成本。
【IPC分类】G02B6-00, G02F1-13357
【公开号】CN104793282
【申请号】CN201510196272
【发明人】陈恩果, 郭太良, 林志贤, 叶芸, 林金堂, 徐胜, 郭明勇
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月23日