一種用于液晶顯示器的背光模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，尤其是涉及一種用于液晶顯示器的背光模組。
【背景技術(shù)】
[0002]從上世紀(jì)七十年代開始，液晶顯示器因具有成本低、分辨率高、色彩鮮艷等優(yōu)點被使用到現(xiàn)在其應(yīng)用在電子設(shè)備中幾乎無處不在，從小尺寸的腕表到大尺寸的TV。發(fā)展到現(xiàn)今的液晶顯示器已具有較高的分辨率、結(jié)構(gòu)緊湊、高亮度且低成本。然而，盡管經(jīng)過了四十多年的發(fā)展和進(jìn)步，液晶顯示器由于其使用的背光源不足的限制，仍存在光源使用率低、分辨率低下、產(chǎn)生色偏等問題。
[0003]液晶顯示器面板中的液晶本身不具有發(fā)光特性，其利用背光模組提供光源，達(dá)到顯示器顯示效果。通常背光源采用LED或CCFL(冷陰極熒光燈管)作為光源，光源發(fā)出的光經(jīng)過導(dǎo)光板耦合進(jìn)顯示器。但光源的發(fā)散角度較大，實際進(jìn)入導(dǎo)光板被利用的能量不足10%，導(dǎo)致整個顯示器的效率降低。20世紀(jì)后發(fā)展了很多用于個人使用的諸如手機(jī)、計算器、手表等小尺寸液晶顯示器，這些小尺寸的顯示器強(qiáng)調(diào)輕薄、結(jié)構(gòu)緊湊、低功耗。這些需求對背光源的結(jié)構(gòu)、光源的發(fā)光角度、光源的使用效率提出了更高的要求。
[0004]大尺寸TV的發(fā)展尤其是HDTV(高清電視)的發(fā)展對顯示器的對比度，畫面品質(zhì)要求更高。以垂直于液晶顯示屏的法線為軸，LC對來自背光源的近軸的光線利用率高，因此若背光源的發(fā)散角度大，則光源利用率降低，且大角度離軸的光線會造成對比度下降、漏光、color washout (色偏)等問題。
[0005]綜上所述，無論是小尺寸的液晶顯示屏或是大尺寸的TV，對從背光模組出射的光通常具有一定的準(zhǔn)直性要求。
[0006]1994年11月2日的發(fā)明專利CN94194324提出了一種能產(chǎn)生小發(fā)散角光束的背光模組結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該背光模組包括一個光源11、一個平板波導(dǎo)12、膠合固定在該平板波導(dǎo)上面的陣列微棱鏡13。光自光源進(jìn)入平行波導(dǎo)12，部分光進(jìn)入陣列微棱鏡的入光表面131，經(jīng)面132的全反射，經(jīng)光輸出表面133射出微棱鏡。為了使出射光束達(dá)到更好的準(zhǔn)直效果，該專利提出在陣列微棱鏡上面加微透鏡陣列，如圖2所示的14，與陣列微棱鏡13一一對應(yīng)，對出射光發(fā)散角進(jìn)一步縮小。
[0007]該專利所提供的準(zhǔn)直背光的方案，可以將光源入射的光束，變成一個背光模組的發(fā)散角較小的出射光光束。然而在此模組的實現(xiàn)上會有一定困難，由于微棱鏡是不相連的個體，與之對應(yīng)的微透鏡陣列也如此。集成時需要--對準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能量損失少、光能利用率高，實現(xiàn)容易的用于液晶顯示器的背光模組。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種用于液晶顯示器的背光模組，包括光發(fā)生裝置和光傳輸裝置，所述的光發(fā)生裝置包括至少一個光源，所述的光傳輸裝置包括具有六個平面的長方形基底，所述的長方形基底包括上表面、下表面和四個側(cè)表面，所述的光源設(shè)置在任一所述的側(cè)表面旁，所述的長方形基底的上表面設(shè)置有由多個杯形實體組成的出光單元，所述的出光單元包括出光面和入光面，所述的杯形實體由頂面、底面和位于所述的頂面與所述的底面之間的反射曲面組成，所述的底面與所述的上表面重合，所述的出光面由所有的頂面組成，所述的入光面由所有的底面組成，相鄰的所述的杯形實體的頂面相接，相鄰的所述的杯形實體的底面互不相接，相鄰的所述的底面之間的上表面與空氣直接接觸，所述的反射曲面相對于所述的杯形實體的中心軸線軸對稱，所述的反射曲面的輪廓線由多線段構(gòu)成。
[0010]所述的長方形基底和所述的出光單元為光學(xué)上的一體結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的杯形實體的橫截面輪廓為圓形，相鄰兩個杯形實體的頂面相切。
[0012]所述的杯形實體的橫截面輪廓為六邊形，相鄰兩個杯形實體的頂面共用一條邊。
[0013]所述的反射曲面的輪廓線底部的切線與所述的底面的延長線的夾角為10?50。。
[0014]所述的光發(fā)生裝置是一個光源或設(shè)置在兩個相鄰側(cè)表面旁的兩個光源，在與所述的光源的位置相對的側(cè)表面旁設(shè)置有用于將所述的光傳輸裝置中未被完全利用的光線反射回所述的光傳輸裝置的反射裝置。
[0015]所述的光發(fā)生裝置是設(shè)置在兩個相對的側(cè)表面旁的兩個光源。
[0016]所述的光發(fā)生裝置是設(shè)置在四個側(cè)表面旁的四個光源。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于光傳輸裝置包括具有六個平面的長方形基底，利用長方形基底的上表面作為全反射界面來包絡(luò)橫向行進(jìn)的光束，并利用設(shè)置在長方形基底杯形實體的全反射效應(yīng)將光導(dǎo)中的光束導(dǎo)出，同時對沒有進(jìn)入杯形實體的光線能夠?qū)崿F(xiàn)無損耗再利用；反射曲面的輪廓線由多線段構(gòu)成，能夠在盡可能提高準(zhǔn)直性的同時對發(fā)散光束進(jìn)行會聚，降低光束的發(fā)散，從而有效提高光學(xué)效率；而每個杯形實體的頂面之間相切或者共線，使得整個出光平面盡可能被杯形實體的頂面所充滿，從而使光分布更加均勻；將反射曲面的輪廓線底部的切線設(shè)置成與杯形實體的底面的延長線的夾角為10?50°，在這個角度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，就可以改變反射曲面彎曲的形狀及入光面與出光面的比例，調(diào)節(jié)出光角度及整個出光面出光的均勻性。本發(fā)明的背光模組若應(yīng)用于液晶顯示器內(nèi)，可以減少膜層數(shù)量，且加工簡單，光能利用率高。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)背光模組的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為現(xiàn)有技術(shù)背光模組的立體示意圖；
[0020]圖3為使用本發(fā)明背光模組的液晶顯示器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明背光模組橫截面示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明背光模組的光線走向示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明背光模組光線走向俯視圖；
[0024]圖7是本發(fā)明背光模組的光傳輸裝置內(nèi)光線走向示意圖；
[0025]圖8是本發(fā)明中傳輸裝置的杯形實體縱向剖面示意圖，其中(a)為具有曲線輪廓的剖面，(b)為由多個直線段連接構(gòu)成的近似曲線輪廓的示意圖；
[0026]圖9是本發(fā)明實施例中兩個光源構(gòu)成的光發(fā)生裝置的方案光線走向示意圖；
[0027]圖10是本發(fā)明實施例中相鄰放置兩個光發(fā)生裝置的方案示意圖；
[0028]圖11是本發(fā)明實施例中四個光源構(gòu)成的光發(fā)生裝置的方案示意圖；
[0029]圖12是本發(fā)明杯形實體橫截面為圓形出光面的準(zhǔn)直背光模型三維示意圖；
[0030]圖13是本發(fā)明杯形實體橫截面六邊形出光面的準(zhǔn)直背光模型三維示意圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]本發(fā)明提供了一種能產(chǎn)生小角度發(fā)散光的背光模組及利用該背光模組的液晶顯示器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。由本發(fā)明的背光模組所組成的液晶顯示器包括一個光源I及一個傳輸裝置2、液晶盒31，及一個反射裝置3，光源I可以為CCFL或LED。
[0033]如圖4，傳輸裝置2為光學(xué)材料，光傳輸裝置包括具有六個平面的長方形基底21，長方形基底21包括上表面、下表面和四個側(cè)表面，光源I設(shè)置在側(cè)表面旁，長方形基底21的上表面設(shè)置有由多個外輪廓為杯形的微型杯形實體41組成的出光單元4，長方形基底21和出光單元4為光學(xué)上的一體結(jié)構(gòu)，出光單元4包括出光面和入光面，杯形實體41包括底面411和頂面412，底面411與長方形基底21的上表面重合，入光面由所有的底面411組成，相鄰的杯形實體41的頂面412相接，相鄰的杯形實體41的底面411互不相接，相鄰的底面411之間的上表面與空氣直接接觸，頂面412與底面411之間為反射曲面413，反射曲面413相對于杯形實體41的中心軸線呈軸對稱，反射曲面413的輪廓線由多段圓弧構(gòu)成；如圖12所示，杯形實體41的橫截面的輪廓為圓形，相鄰兩個杯形實體41的頂面412相切。反射裝置3設(shè)置在與光源I相對的側(cè)表面旁，從這個側(cè)表面出射的光，會經(jīng)過反射裝置3反射再次通過相同的側(cè)表面進(jìn)入長方形基底21回收利用。被反射回長方形基底21的光線，同樣在長方形基底21的上下表面進(jìn)行全反射而繼續(xù)向前傳輸，直到光線到達(dá)上表面時剛好進(jìn)入杯形實體41的底面411，光線經(jīng)反射曲面413的全反射準(zhǔn)直后，從出光單元4的出光面42出射。
[0034]如圖13所示，杯形實體41的橫截面輪廓也可以為六邊形，即底面411和頂面413為尺寸不相同的相似六邊形并且兩六邊形對應(yīng)邊平行且各對應(yīng)邊長之比為常數(shù)。相鄰兩個杯形實體41的頂面412共用一條邊，此結(jié)構(gòu)的杯形實體41相鄰頂面413之間可以無縫連接。
[0035]杯形實體41的反射曲面413底部的切線與底面411延長線的夾角為10°?50°，但不能大于50°，否則不能完全形成全反射界面。
[0036]傳輸裝置2的六面體基底21的作用是將入射光在由長邊與寬邊所構(gòu)成的平面內(nèi)的任一條線與高邊組成的平面內(nèi)傳輸，在這個過程中，一部分的光(如光線01)經(jīng)幾次全反射之后到達(dá)上表面(底面411)進(jìn)入杯形實體41，另一部分光(如光線02)到達(dá)設(shè)置有反射裝置3的側(cè)表面仍然未進(jìn)入杯形實體41，被反射裝置3反射回來再次沿著與側(cè)表面平行的反向傳播，將光線重復(fù)利用，光線02有可能在幾次全反射之后進(jìn)入底面411從而進(jìn)入杯形實體41最后出射。反射裝置3的作用是將未進(jìn)入杯形實體陣列4的光反射回六面體基底2，