专利名称：背光模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种背光模组，尤其涉及一种出射光准直性高、光利用率高的背光模组。
背景技术：
背光模组广泛应用于众多光电产品中，对于从背光模组出射的光通常具有一定的准直性要求。 请参阅图l，一种现有技术背光模组1包括一导光板10、一棱镜片12和一扩散片14。所述导光板10包括一入光面100、一出光面102和一底面104。所述入光面100为所述导光板10的其中一侧面，光通过所述入光面IOO射入所述导光板10。所述出光面102为所述导光板10的顶面，光通过所述出光面102射出所述导光板10。所述底面104与所述出光面102相对设置，且其包括多个反射结构128。所述棱镜片12包括一棱镜面122和一相对所述棱镜面122的顶面124。所述扩散片14相邻所述棱镜片12的顶面124设置。
光自所述入光面100进入所述导光板10，部分光直接从所述出光面102射出，部分光从所述底面104射出，而大部分光会在导光板10内部经过一次或多次的反射并最终从所述出光面102射出所述导光板10。在上述反射过程中，光的发散角并不发生变化，S卩，被反射并从所述出光面102射出所述导光板10的光的发散角与入射导光板10时接近，且所述出射光不是从所述出光面102的法线方向出射，而是与所述出光面102成较小的角度出射。从所述导光板10的出光面102射出的光通过所述棱镜面122进入所述棱镜片12，其大部分被所述棱镜面122上的多个棱镜结构126将其方向改变为沿着所述顶面124的法线方向出射，并向所述扩散片14方向传播。 所述背光模组1虽然能提供一种准直光，但所提供的准直光的发散角过大且难以有效的减小。当所述反射结构128的尺寸较大时，被反射的光的发散角较大，因此为了减小出射光的发散角、提高出射光的准直性，需要将所述反射结构128制作得较为精密，增加了制作工艺的难度和成本。 业界还提出了另一种背光模组，其主要利用在导光板的出光面设置黑白狭缝和柱透镜，使柱透镜的焦平面位于黑白狭缝处，并且柱透镜的焦点与白狭缝中心重叠，通过这种设计实现了对出射光的高度准直。但是此种设计由于黑白狭缝的存在，而且白狭缝的宽度远小于黑狭缝，导致光从导光板射出后，大量的光被黑狭缝遮挡吸收，使得大量的光被损失。另一方面，如果要提高光的利用率，必须增大白狭缝的宽度，但这又会导致准直光发散角的增大，且对光的利用率的提高效果并不明显。
发明内容
针对现有技术背光模组存在出射光准直性低、光利用率低的问题，有必要提供一种出射光准直性高、光利用率高的背光模组。 —种背光模组，包括导光板和发光二极管，所述导光板包括入光面、出光面和底面，所述入光面相邻所述发光二极管以将所述发光二极管所发出的光会聚导入所述导光板内，所述入光面包括多个透镜结构，每个透镜对应一个发光二极管，所述发光二极管的发光芯片设置在与其对应的所述透镜结构的光轴上，所述底面包括多个用于将入光面导入的光反射到出光面的反射结构。 所述透镜结构为柱透镜结构或球透镜结构。 所述反射结构可以为V型槽，槽的延伸方向平行于所述入光面。 所述反射结构可以为弧形槽，槽的延伸方向平行于所述入光面。 所述反射结构为非连续分布，且其排列密度随着其与所述入光面的距离的增大而增大。 相较于现有技术，本发明的背光模组以较为简单的结构提高了其出射光的准直性，同时出射光的亮度也得到了提升，甚至可以实现不同平面内的准直性和发散角的不同要求。
图1是现有技术一种背光模组的侧面结构示意图。
图2是本发明背光模组第一实施方式的立体结构示意图。
图3是图2所示背光模组的俯视示意图。
图4是图2所示背光模组的侧面结构示意图。 图5是图2所示背光模组在导光板内的光的传播由X方向改为Z方向的光路示意图。 图6是图2所示背光模组的光在出射导光板后在Y0Z平面内的光路示意图。
图7是图2所示背光模组的光在出射导光板后在X0Z平面内的光路示意图。
图8是本发明背光模组第二实施方式的立体结构示意图。 图9是图8所示背光模组在X0Z平面内和Y0Z平面内的出射光的光路示意图。
图10是本发明背光模组第三实施方式的导光板的侧面结构示意图和部分光路示意图。 图11是图10所示背光模组在X0Z平面内和YOZ平面内的出射光的光路示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的光栅对位系统的结构进行说明。 请参阅图2与图3，其中图2是本发明背光模组第一实施方式的立体结构示意图，图3是图2所示背光模组的俯视示意图。所述背光模组2包括导光板20、多个发光二极管(LightEmitting Diode， LED) 22和黑白胶布24。 所述导光板20整体呈矩形结构，其包括一入光面200、一出光面202和一底面204。所述导光板20可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，P匿A)或者聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)等材料通过射出成型等工艺制得。 所述入光面200为所述导光板20的其中一侧面，外部光可以通过所述入光面200进入所述导光板20。所述入光面200包括多个透镜结构206，所述透镜结构206是从所述入光面200向外凸出的柱透镜结构排列而成。根据光学原理，柱透镜可以在沿着光轴方向对光起会聚作用，即减小光束的发散角。 所述出光面202相邻所述入光面200，在所述导光板20内传播的光可以通过所述 出光面202射出所述导光板20，本实施方式中，所述出光面202与所述入光面200垂直连 接。 所述底面204为一相对所述出光面202之表面，其同时邻接所述入光面200，所述 底面204可以改变射到其表面的光的传播方向。所述导光板20在所述出光面202和所述 底面204之间，都是形成所述导光板20的透明材料。所述底面204包括多个反射结构208， 所述反射结构208为V型槽结构，每一 V型槽结构沿平行于入光面方向延伸设置。
所述反射结构208为非连续分布，每二相邻V型槽结构之间相隔一定距离，且其分 布密度随所述V型槽结构与所述入光面200之距离的增大而增大，即所述反射结构208在 靠近所述入光面200处分布的相对稀松，而远离所述入光面200处分布的相对密集。所述 反射结构208的此种排列设计，可以提高所述背光模组2的出光均匀度，比如，靠近入光面 200处的入射光的光强较大，对应的反射结构208的分布密度相对稀松，可以让更多的光继 续向前传播；而远离入光面200处的入射光的光强较弱，对应的反射结构208的分布密度相 对密集，可以更多的将光反射。进一步的，所述反射结构208的表面为反射性表面，如涂布 或者印刷有高反射率之反射涂层或镀有高反射率之反射膜。本实施方式中，所述反射结构 208的高度及宽度均相同，其也可以根据实际需要变更其高度和宽度设计。
在进一步的改良设计中，还可以在所述底面204下方设置反射片(图未示)，以将 从所述底面204泄出的光反射回所述导光板20，一方面可以防止漏光现象、改善所述背光 模组2的光学品质，另一方面还可以增加所述背光模组2的光利用率。
所述发光二极管22相邻所述导光板20的所述入光面200设置。所述发光二极管 22包括发光芯片，所述发光芯片的发光方向朝向所述入光面200。本实施方式中，每一发光 芯片与一透镜结构206相对应，且，每一发光芯片位于相对应的所述透镜结构206的光轴 上，也就是说，所述发光二极管22的光轴中心与所述透镜结构206其中一柱透镜的光轴相 一致。所述发光芯片发出的光线大部分进入相对应的透镜结构206，经过透镜结构206的会 聚作用，形成准直光线进入所述导光板20 ;小部分进入相邻的透镜结构206或者更偏远的 透镜结构206，经过透镜结构206的折射进入所述导光板20，更甚者传播到黑白胶24。该小 部分光线与该大部分光线相比，其影响可以忽略。 所述黑白胶24是一种用于封装背光模组2的双面胶布，其包括一白色正面(未标 示)和一黑色反面(未标示)。其中所述白色正面具有85%以上的光反射率，所述黑色反 面具有90%以上的光吸收率。本实施方式中，黑白胶24的黑色反面朝向所述发光二极管 22，以便吸收从所述发光二极管22与所述导光板20之间泄漏出的光，避免边缘漏光现象， 保证所述背光模组2的光学品质。在图2与图3中，为清楚展现所述入光面200和所述透 镜结构206，所述黑白胶24在所述发光二极管22和导光板20之间的上面部分未画出。
本实施方式中，所述发光二极管22和所述导光板20设置在所述背光模组2的铁 框内，由所述铁框固定所述发光二极管22和所述导光板20。 本实施方式背光模组2的光传播过程简述如下以图2所示的三维坐标系为基准， 定义一平面X0Z，其垂直于所述入光面200，也垂直于所述出光面202 ;定义另一平面Y0Z，其 平行于所述入光面200，而垂直于所述出光面202。光从所述发光二极管22发出，并到达所
5述入光面200的所述透镜结构206。所述透镜结构206使入射自所述发光二极管22的光束 的发散角会聚，并导入所述导光板20内。具体的讲，从所述发光二极管22发出的光，大部 分光朝着X方向传播，另一部分光朝着Y方向传播，朝着X方向传播的光会继续沿着X方向 传播前进，而朝着Y方向的光，会因为发散角被所述透镜结构206会聚的原因，而向X方向 偏转。被导入所述导光板20内的光，部分直接从所述出光面202射出所述导光板20，另一 部分从所述底面204射出所述导光板20，而大部分光会在导光板20内部经过一次或多次 的反射并最终从所述出光面202射出。在所述反射过程中，当光到达所述底面204时，其部 分光被所述底面204的反射结构208所反射。由于所述反射结构208的V型槽结构，从所 述入光面200方向射到所述反射结构208的光会被反射，其传播方向会被改变朝向所述出 光面202方向，即光会由X方向传播改变为向Z方向传播，如图5所示。而向Y方向传播的 光，大部分会被在所述出光面202和所述底面204之间的侧面(未标示)所反射，并主要最 终从所述出光面202射出所述导光板20。如果所述反射结构208的反射面(未标示)相对 所述出光面202的倾角选择合适，大部分射到所述反射结构208的光会被导引朝向所述出 光面202的法线方向。所以，背光模组2可以实现在YOZ平面内的出射光高度准直，如图6 所示；而在X0Z平面内，出射光为发散角较大的准直光，如图7所示。如此，S卩能够以简单的 结构提高所述背光模组2的光的准直性，也提高了所述背光模组的光利用率。而且，由于来 自所述发光二极管22的光在入射所述导光板20时，即被会聚，使得从所述出光面202射出 的光的亮度也得到了提高。 进一步的，如果需要进一步提高自所述出光面202射出的光的准直性，可以通过 调整所述发光二极管22与所述透镜结构206之间的距离和对应改变所述透镜结构206的 半径来实现。 请参阅图8，是本发明背光模组第二实施方式的立体结构示意图。本实施方式的 背光模组3与第一实施方式的背光模组2大致相同，其主要区别在于导光板30的入光面 300包括多个透镜结构306，所述透镜结构306为球透镜结构。本实施方式中，将第一实施 方式的背光模组2中所述入光面200处的所述柱透镜结构206变更为球透镜结构306，可 以在多个平面内，如XOZ平面内和YOZ平面内，会聚来自发光二极管32的光。相对于第一 实施方式的背光模组2，本实施方式的背光模组3除了可以在YOZ平面内提高自导光板300 的出光面302射出的光的准直性和亮度，还可以进一步在XOZ平面内提高自导光板30的出 光面302射出的光的准直性和亮度，如图9所示。 请参阅图IO，是本发明背光模组第三实施方式的平面结构示意图。本实施方式的 背光模组4与第一实施方式的背光模组2大致相同，其主要区别在于导光板40的底面404 的反射结构408为弧形槽结构。本实施方式中，将第一实施方式的背光模组2中所述底面 204处的所述反射结构208由V型槽结构变更为弧形槽结构，其截面呈半圆形状，如此设计 可以使光被所述反射结构408反射后，在XOZ平面出射的光内具有较高的发散角，提高所述 背光模组4的视角，但却不影响在YOZ平面内出射的光的高度准直性，如图11所示。
以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术 人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种背光模组，其包括导光板和发光二极管，所述导光板包括入光面、出光面和底面，所述入光面相邻所述发光二极管以将所述发光二极管所发出的光会聚导入所述导光板内，其特征在于所述入光面包括多个透镜结构，每个透镜对应一个发光二极管，所述发光二极管的发光芯片设置在与其对应的所述透镜结构的光轴上，所述底面包括多个用于将入光面导入的光反射到出光面的反射结构。
2. 根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述透镜结构为柱透镜结构或球透镜结构。
3. 根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于所述反射结构为V型槽，槽的延伸方向平行于所述入光面。
4. 根据权利要求l所述的背光模组，其特征在于所述反射结构为弧形槽，槽的延伸方向平行于所述入光面。
5. 根据权利要求l所述的背光模组，其特征在于所述反射结构为非连续分布，且其排列密度随着其与所述入光面的距离的增大而增大。
全文摘要
本发明提供一种背光模组。所述背光模组包括导光板和发光二极管，所述导光板包括入光面、出光面和底面，所述入光面相邻所述发光二极管以将所述发光二极管所发出的光会聚导入所述导光板内，所述入光面包括多个透镜结构，每个透镜对应一个发光二极管，所述发光二极管的发光芯片设置在与其对应的所述透镜结构的光轴上，所述底面包括多个用于将入光面导入的光反射到出光面的反射结构。本发明的背光模组出射光准直性高、光利用率高。
文档编号F21V13/00GK101749612SQ20101030010
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者黄洁锋 申请人:深圳超多维光电子有限公司