側入式導光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模組的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種側入式導光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模組。
【背景技術】
[0002] 近年來，液晶顯示技術由于其產品體積輕薄，占用空間小，輻射小等優點，逐漸替 代了傳統的陰極射線管顯示技術，占據了平板顯示產品的主流。液晶顯示器并非主動發光 型顯示裝置，需要背光模組為其提供照明，圖像才能得以顯示。背光模組的作用是將點光源 或者線光源發出的光通過導光板形成液晶顯示所需的面光源，它不僅決定了液晶顯示器的 光效率、均勻性及顏色特性，而且是背光模組薄型化的關鍵。
[0003] 按照發光源的排布位置可以把背光模組分為側入式和直下式兩種。隨著電子元 器件的微型化，側入式背光模組在提升空間利用率為主題的應用背景下成為研宄重點。如 圖1所示，側入式背光模組是將發光源11設置在導光板一側，其光學部件由發光源11、導光 板13、反射板14、下擴散片15、增亮片16和上擴散片17構成。側入式背光模組中，發光源 11是線光源或者由點光源串聯組成的線光源，發光源11直接置于導光板的入光端面131， 將光耦合入導光板形成全反射，當光線被導光板底部的散射網點19散射后，將依次經過下 擴散片15、增亮片16和上擴散片17后照明液晶面板18。通過這種方式，背光模組能夠一 定程度上實現液晶顯示的薄型化設計。然而，如果要進一步薄型化導光板，為了盡可能多地 耦合光能以提高利用率，就必須要采用截面寬度111小于導光板厚度133的發光源，否則發 光源的光能將有部分不能進入到導光板中，不僅造成了能量利用率低下，而且會出現漏光 現象影響對比度。發光源的截面寬度111不能隨著導光板的薄型化要求無限變小，那樣總 光通量就無法達到要求，因此根本上來說，側入式導光板的進一步薄型化實際是受到了發 光源截面寬度111的制約，即，在保證光效率和對比度的前提下，導光板的厚度133必須要 比發光源截面寬度111大。為解決這一問題，本發明提出了一種側入式導光板的光耦合模 塊，它可以解決導光板厚度受制于發光源截面寬度的問題，不僅提升了光能利用率，降低了 系統功耗，而且能夠有效縮減導光板及背光模組的厚度，從根本上實現液晶顯示背光模組 的薄型化。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種側入式導光板的光耦合模塊及使用該模塊的背光模 組，以解決側入式導光板厚度受制于發光源截面寬度的問題，及由此出現的發光源截面寬 度大于側入式導光板入射端面時光能利用率低的問題。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種側入式導光板的光耦合模塊，其 特征在于：包括一發光源、一集光器和一散射罩； 所述發光源位于所述側入式導光板的一側，與側入式導光板入射端面非直接耦合； 所述集光器沿著光傳播方向位于所述發光源和所述側入式導光板之間，將所述發光源 發出的光束收集、縮束并會聚； 所述散射罩包設在所述發光源和集光器外側，所述散射罩內表面涂布一光學擴散層， 所述光學擴散層含有隨機分布的散射顆粒，用于二次收集光耦合過程損失的光能，所述散 射罩設置有一出射端口與所述側入式導光板入射端面對接。
[0006] 在本發明一實施例中，所述發光源為線光源或由點光源串聯而成的線光源，所述 發光源的橫截面寬度大于所述側入式導光板的厚度，發光源發光面的法線方向與側入式導 光板的入光端面的法線方向非平行。
[0007] 在本發明一實施例中，所述集光器包含至少一個自由曲面，所述曲面為非均勻有 理B樣條曲面，其表達式如下：
【主權項】
1. 一種側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于；包括一發光源、一集光器和一散射 罩； 所述發光源位于所述側入式導光板的一側，與側入式導光板入光端面非直接禪合； 所述集光器沿著光傳播方向位于所述發光源和所述側入式導光板之間，將所述發光源 發出的光束收集、縮束并會聚； 所述散射罩包設在所述發光源和集光器外側，所述散射罩內表面涂布一光學擴散層， 所述光學擴散層含有隨機分布的散射顆粒，用于二次收集光禪合過程損失的光能，所述散 射罩設置有一出射端口與所述側入式導光板入光端面對接。
2. 根據權利要求1所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述發光源為線 光源或由點光源串聯而成的線光源，所述發光源的橫截面寬度大于所述側入式導光板的厚 度，發光源發光面的法線方向與側入式導光板的入光端面的法線方向非平行。
3. 根據權利要求1所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器包含 至少一個自由曲面，所述曲面為非均勻有理B樣條曲面，其表達式如下：
式中：為控制頂點，為權因子，^分別為^次和/次規范B樣條基 函數，由下述節點向量定義：
4. 根據權利要求3所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述自由曲面具 有自身非旋轉對稱性，所述自由曲面相對發光源發光面的法線中屯、也不具有對稱性，所述 自由曲面近發光源一側的曲面輪廓線的切線的水平角大于所述自由曲面近側入式導光板 的曲面輪廓線的切線的水平角。
5. 根據權利要求3所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述自由曲面平 行于側入式導光板入光端面的最大截面面積小于所述自由曲面平行于發光源發光面的最 大截面面積。
6. 根據權利要求3所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器還包 含一微結構，所述微結構為多個連續排布的棱鏡峰，所述棱鏡峰對發光源發光面的夾角為 20°至40°，用于對發光源發出的光束進行進一步縮束。
7. 根據權利要求1所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：還包含一自由曲 面透鏡，所述自由曲面透鏡位于所述發光源和所述集光器之間，用于對發光源發出的光束 進行進一步縮束。
8. 根據權利要求1所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述集光器的出 射光于側入式導光板入光端面會聚處的光斑尺寸小于所述側入式導光板入光端面尺寸。
9. 根據權利要求1所述的側入式導光板的光禪合模塊，其特征在于：所述散射罩內表 面設置有限位凸臺，用于固定所述發光源和集光器。
10. -種使用如權利要求1-9任一項所述的側入式導光板的光禪合模塊的背光模組， 其特征在于；包括一側入式導光板和一光禪合模塊，所述光禪合模塊的出射光經側入式導 光板形成平面光源出射，所述背光模組用于手提裝置、液晶電腦顯示裝置、液晶電視及檢測 裝置的背光照明。
【專利摘要】本發明涉及一種側入式導光板的光耦合模塊，包括一發光源、一集光器和一散射罩；所述發光源位于所述側入式導光板的一側，與側入式導光板入光端面非直接耦合；所述集光器沿著光傳播方向位于發光源和側入式導光板之間，將所述發光源發出的光束收集、縮束并會聚；所述散射罩包設在所述發光源和集光器外側，進行限位，散射罩內表面涂布一光學擴散層，用于二次收集光耦合過程損失的光能，所述散射罩設置有一出射端口與側入式導光板入光端面對接，還涉及使用該模塊的背光模組。本發明解決了導光板厚度受制于發光源截面寬度的問題，不僅能提升光能利用率，降低系統功耗，實現背光模組的薄型化，還能獨立于背光模組獨立裝卸，方便維護，節約成本。
【IPC分類】G02B6-00, G02F1-13357
【公開號】CN104793282
【申請號】CN201510196272
【發明人】陳恩果, 郭太良, 林志賢, 葉蕓, 林金堂, 徐勝, 郭明勇
【申請人】福州大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月23日