一种准直背光结构制造技术

本发明专利技术公开了一种准直背光结构，光源阵列，光线准直部件和导光板。光源阵列包含若干LED光源。光线准直部件包含导光管阵列，导光管阵列由若干导光管组成，导光管用来准直LED光源发出的光。导光板为平板或者楔形板结构，接收从光线准直部件出射的光线，导光板的一个表面上包含若干微结构单元，若干微结构单元具有相同的结构，微结构包含至少两个表面，其中一个表面改变导光板中的光线的传播方向，使光线偏折一定角度后射出导光板。导光板不改变光线准直部件出射光线的发散角度，只改变光线准直部件出射光线的传播方向。

【技术实现步骤摘要】
一种准直背光结构
本专利技术涉及平板显示
，特别涉及一种准直背光技术。
技术介绍
在平板显示领域，背光源是液晶平板显示器的重要组成部分，用来为液晶显示器提供平面光源。在现有技术中背光源由光源，导光板，反射片，扩散片和棱镜片构成，光源入射到导光板中，通过全内反射(TIR)在光波导中不断反射，光波导的下表面上通过丝印或雕刻一系列均匀分布的网点，当光传输到这些网点时，全内反射的条件被破坏，光得以垂直从导光板射出，经过扩散片使背光亮度均匀，棱镜片用于将光线约束至一个较小的发散角度，以提高背光源的出光亮度。采用传统技术方案的背光源，因为采用凸点或凹点散射导光板中的光线，破坏全反射条件，从导光板出射的光具有较大的发散角度，难以获得准直度高的面光源，棱镜片对背光出射光线的发散角度的收敛作用有限，通常可以将背光出射光线收敛在70度左右。对于一些要求高亮度，高准直度面光源的特殊应用达不到要求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种准直背光结构，其特征在于包括光源阵列，光线准直部件和导光板。所述光源阵列包含若干LED光源，所述光线准直部件包含导光管阵列，导光管阵列由若干导光管组成，导光管具有相对设置的两个表面，入射面和出射面，导光管入射面接收来自光源的光线，经过导光管传输的光线通过导光管出射面射出，导光管出射面的面积大于导光管入射面的面积。由光学扩展量(Etendue)守恒定律可知，π*Ain*(sinθin)2＝π*Aout*(sinθout)2,其中Ain，θin为导光管入射面面积和入射光发散角，Aout，θout为导光管出射面面积和出射光发散角，因为Aout>Ain,所以θout<θin。LED光源出射的光线的发散角通常在120度左右，导光管可以有效的将LED发出的光准直到很小的角度范围。从导光管阵列出射的光线入射到导光板中，所述导光板为平板或者楔形板结构，导光板的一个表面上包含若干微结构单元，若干微结构单元具有相同的结构，微结构包含至少两个表面，其中一个表面改变导光板中的光线的传播方向，使光线偏折一定角度后射出导管板。所述导光管阵列中的导光管四周表面涂布有反射层，所述导光管可以为圆形，方锥形等各种形状。导光管可以为实芯结构，也可以为空芯结构。导光管的长度为L1,导光管入射面对角线长度为L2,满足关系式L1≥3*L2，导光管出射面对角线长度为L3，满足关系式L3≥2*L2。所述导光管阵列为一维阵列，导光管阵列中的导光管为等间距排列。所述导光板包含若干微结构单元的表面涂覆有反射层。导管板为楔形板结构，具有相对设置的两个表面，第一表面和第二表面，第一表面和第二表面之间存在一定的夹角。第一表面用于出射经过导光板的光线，第一表面是全内反射TIR表面，满足全反射条件的光线通过第一表面在导光板内反射。第二表面包括多个线性棱镜，多个线性棱镜具有相同的结构和尺寸，多个线性棱镜排列方式为周期性密排。每个线性棱镜特征包括第一琢面和第二琢面，其中所述第一琢面与第一表面为平行设置，是全内反射TIR表面，光线通过第一琢面在导光板内反射传播，第二琢面与第一表面之间存在一定夹角，光线在第二琢面反射后改变光线的传播方向，通过第一表面出射。所述导光板也可以为平板结构，具有相对平行设置的两个表面，第一表面和第二表面。第一表面用于出射经过导光板的光线，第一表面是全内反射TIR表面，满足全反射条件的光线通过第一表面在导光板内反射。第二表面上包含若干微结构单元，若干微结构单元按照光线传播方向由疏到密排列。所述导光管阵列和导光板采用注塑工艺等一体成型技术合并为一个整体，也可以为独立的两部分，胶合在一起。所述光源阵列中的LED光源出光面紧贴于导光管阵列中导光管的入射面。本专利技术提出的准直背光结构中，导光管阵列用来准直LED光源的出射光，导光管的结构较透镜组结构组装更为简单。导光板用来均匀导光管出射的光，同时改变导光管出射光线的传播方向，使其按照特定的角度射出背光，导光板不改变导光管出射光线的发散角度。采用这种结构省去了传统背光的反射片，扩散片，棱镜片等膜片，使得背光结构变的简单，同时可提高背光亮度，获得具有高准直度，高亮度的面光源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术背光结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的准直背光结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的光线准直部件结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的导光管结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的从光线准直部件中出射光线的光强分布图；图6为本专利技术实施例提供的导光板结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的导光板结构侧视示意图；图8为本专利技术实施例提供的光线在导光板中传输示意图；图9为本专利技术实施例提供的从导光板中出射光线的光强分布图；图10为本专利技术实施例提供的准直背光结构示意图；图11为本专利技术实施例提供的光线准直部件结构示意图；图12为本专利技术实施例提供的导光管结构示意图；图13为本专利技术实施例提供的导光板结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的导光板结构侧视示意图；具体实施方式在现有技术中背光源由光源，导光板，反射片，扩散片和棱镜片构成，如图1所示。采用这种结构，难以产生高准直度的面光源，使用的膜片较多，光损失大，光效低。采用本专利技术所述的准直背光结构，可以很好的解决以上问题，下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一本专利技术揭示的准直背光结构如图2所示，包括导光板100，光线准直部件200和LED光源阵列300。光线准直部件200结构如图3所示，包含导光管210阵列。导光管的结构如图4所示，为方锥形导光管，导光管的入射面为211，出射面为212，四周表面为213，导光管为实体结构，材质为PMMA，导光管的四周表面213涂覆有金属反射层。作为本专利技术的一种优选方案,导光管的入射面和出射面均为正方形，导光管入射面的边长为a1,出射面的边长为a2,导光管的长度为L，a2＝3*a1,L＝10*a1。LED与导光管一一对应设置，LED的出光面紧贴在导光管的入射面211。LED的发光半角度为60度，由光学扩展量(Etendue)守恒定律π*Ain*(sinθin)2＝π*Aout*(sinθout)2可知，LED发出的光经过导光管准直后的发散角度半宽度约为16度，光强分布如图5所示。LED光源阵列300经过光线准直部件200的光线射入导光板100中。作为本专利技术的一种优选方案,导管板100为倾斜角度为θ1的楔形体，材质为PMMA,折射率为1.5，如图6所示，其包括第一表面101和第二表面102和入射表面103。按照第一表面与水平面x-y平行设置，入射表面与y-z平面平行，光线准直部件射出的光线通过导光板100的入射表面103垂直入射到导光板中。导光板上的微结构如图7所示，导光板100的第一表面101和第二表面102之间的夹角θ1为5度，第二表面102包括多个周期性密排的线性棱镜，线性棱镜的周期为p，为200um,每个线性棱镜包括第一琢面110和第二琢面120，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准直背光结构，其特征在于包括：光源阵列，光线准直部件和导光板；所述光源阵列包含若干LED光源；所述光线准直部件包含导光管阵列，导光管阵列由若干导光管组成，导光管具有相对设置的两个表面，入射面和出射面；导光管入射面接收来自光源的光线，经过导光管传输的光线通过导光管出射面射出；导光管出射面的面积大于导光管入射面的面积；导光管用来减小光源出射光线的发散角度；所述导光板为平板或者楔形板结构，接收从光线准直部件出射的光线，导光板的一个表面上包含若干微结构单元，若干微结构单元具有相同的结构，微结构包含至少两个表面，其中一个表面改变导光板中的光线的传播方向，使光线偏折一定角度后射出导管板；导光板不改变光线准直部件出射光线的发散角度，只改变光线准直部件出射光线的传播方向。

【技术特征摘要】
1.一种准直背光结构，其特征在于包括：光源阵列，光线准直部件和导光板；所述光源阵列包含若干LED光源；所述光线准直部件包含导光管阵列，导光管阵列由若干导光管组成，导光管具有相对设置的两个表面，入射面和出射面；导光管入射面接收来自光源的光线，经过导光管传输的光线通过导光管出射面射出；导光管出射面的面积大于导光管入射面的面积；导光管用来减小光源出射光线的发散角度；所述导光板为平板或者楔形板结构，接收从光线准直部件出射的光线，导光板的一个表面上包含若干微结构单元，若干微结构单元具有相同的结构，微结构包含至少两个表面，其中一个表面改变导光板中的光线的传播方向，使光线偏折一定角度后射出导管板；导光板不改变光线准直部件出射光线的发散角度，只改变光线准直部件出射光线的传播方向。2.根据权利要求1所述的准直背光结构，其特征在于：所述导光管阵列中的导光管四周表面覆盖有反射层，所述导光管可以为圆锥形，方锥形等各种形状。3.根据权利要求1所述的准直背光结构，其特征在于：所述导光管阵列中的导光管可以为实芯结构，也可以为空芯结构。4.根据权利要求1所述的准直背光结构，其特征在于：所述导光管阵列中的导光管的长度为L1,导光管入射面对角线长度为L2,满足关系式L1≥3*L2；导光管出射面对角线长度为L3，满足关系式L3≥2*L2。5.根据权利要求1所述的准直背光结构，其特征在于：所述导光管阵列为一维阵列，导光管阵列中的导光管为等间距排列。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆弢，
申请(专利权)人：上海誉沛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31