可視角可調的節(jié)能型背光模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可視角可調的節(jié)能型背光模組，包括第一光源、第二光源和導光板。其中，第一光源發(fā)出的光經(jīng)過導光板出射后使液晶顯示器具有第一可視角，第二光源發(fā)出的光經(jīng)過導光板出射后使液晶顯示器具有第二可視角。第一可視角的半高全寬度數(shù)（FWHM）在±10°以內，第二可視角的半高全寬度數(shù)（FWHM）在±60°與±70°之間。本發(fā)明的可視角可調的節(jié)能型背光模組可以使液晶顯示器在兩種不同的可視角之間切換，以適用于不同的觀看場合。對于只有一人的場合，本發(fā)明的可視角可調的節(jié)能型背光模組只需提供正向亮度，從而降低了液晶顯示器的能耗。
【專利說明】可視角可調的節(jié)能型背光模組
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種背光模組，尤其涉及一種可視角可調的節(jié)能型背光模組。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器(IXD)是一種以液晶為材料的顯示器。在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上的變化，從而影響通過其中的光線變化，這種光線的變化通過偏光片的作用可以表現(xiàn)為明暗的變化。這樣，通過控制電場可以調節(jié)光線的明暗變化，從而顯示圖像。目前，液晶顯示器廣泛應用于手機、平板電腦、車載顯示器、電視等領域，其中大多數(shù)的液晶顯示器、液晶電視及部分手機均采用薄膜晶體管(TFT，Thin Film Transistor)驅動，它們通常被稱為 TFT-LCD。
[0003]TFT-1XD顯示器為非自主發(fā)光型顯示器，需要外加背光模組以提供平面光源。背光模組為液晶顯不器面板的關鍵零組件之一，一般分為前光式與背光式兩種。其中背光式的背光模組可依其規(guī)模的要求，根據(jù)燈管的位置不同分為側光式、直下型和中空型三大結構。對于側光式背光模組，傳統(tǒng)上是采用導光板形成平面光源，其主要構件除了發(fā)光二極管(LED)光源、導光板、反射片、擴散片之外，還有至少兩片互相垂直的集光棱鏡片，其作用在于限制液晶顯示器的可視角度，使得大部分的光線在正面視角為±30° -±60°的范圍內出射，以達到集光增亮的效果。
[0004]然而，將液晶顯示器的可視角度設定在一個確定的范圍內(如±30° -±60° )是不利于實際使用的。在實際使用中，有時只有一人觀看該顯示器，這時候只需要在該顯示器的正向提供足夠的亮度就可以滿足使用者的觀看需要；而有時會有多人同時觀看該顯示器，這時候則需要在該顯示器的大角度范圍內提供足夠亮度以滿足使用者的觀看需要?，F(xiàn)有技術對此問題的解決方法是提供具有大可視角度的液晶顯示器，但這樣的顯示器在使用者只有一人的情況下會造成不必要的能耗。
[0005]因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種節(jié)能型背光模組，以實現(xiàn)在液晶顯示器的較小可視角和較大可視角之間的自由切換。

【發(fā)明內容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種節(jié)能型背光模組，通過設置兩種光源使液晶顯示器可選擇地提供兩種可視角度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可視角可調的節(jié)能型背光模組，包括第一光源、第二光源和導光板；所述導光板為一個由第一側面、第二側面、第三側面、第四側面、底面和頂面組成的六面體，其中，所述第二側面與所述第四側面成中心對稱，所述第三側面與所述第一側面成軸對稱，所述頂面與所述底面相互平行；所述第一光源緊貼所述第一側面放置，所述第二光源緊貼所述第三側面放置；
[0008]所述導光板的所述頂面涂覆有散射材料。
[0009]進一步地，所述第二側面設置有第一微結構，所述第一微結構使從所述第一光源發(fā)出并穿過所述第一側面的光線能夠反射到所述第三側面；所述第三側面設置有第二微結構，所述第二微結構使入射到所述第三側面的光線能夠反射到所述底面；所述底面設置有第三微結構，入射到所述底面的光線被所述第三微結構反射至所述頂面，并從所述頂面出射，形成面光源，所述面光源具有第一可視角，所述第一可視角的半高全寬度數(shù)(FWHM)在±10。以內。
[0010]進一步地，所述第四側面設置有第四微結構，所述第四微結構使從所述第二光源發(fā)出并穿過所述第三側面的光線能夠反射到所述第一側面；所述第一側面設置有第五微結構，所述第五微結構使入射到所述第一側面的光線能夠反射到所述底面的所述第三微結構上，入射到所述底面的光線被所述第三微結構反射至所述頂面，并經(jīng)過所述散射材料發(fā)生散射，形成第二可視角，所述第二可視角的半高全寬度數(shù)(FWHM)在±60°與±70°之間。
[0011]進一步地，所述散射材料呈條狀或帶狀分布。
[0012]進一步地，所述第一光源和所述第二光源為發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管、激光、自發(fā)形成的或經(jīng)過調制的具有高指向性的光源。
[0013]進一步地，所述第二側面與所述第一光源入射光線的夾角為第一角度，所述第一角度大于0°。
[0014]進一步地，所述第四側面與所述第二光源入射光線的夾角為第二角度，所述第二角度與所述第一角度大小相等。
[0015]進一步地，所述第三側面與豎直面的夾角為第三角度，所述第三角度大于0°。
[0016]進一步地，所述第一側面與豎直面的夾角為第四角度，所述第四角度與所述第三角度大小相等。
[0017]進一步地，所述第一微結構和所述第四微結構均為多個楔形體組成的陣列，每個所述楔形體在所述底面的投影為三角形，所述第一微結構與所述第四微結構成中心對稱。
[0018]進一步地，所述第二微結構和所述第五微結構均為多個楔形體組成的陣列，每個所述楔形體在所述底面的投影為三角形，所述第二微結構與所述第五微結構成中心對稱。
[0019]進一步地，所述楔形體上表面為平行四邊形、長方形、正方形或梯形。
[0020]進一步地，所述第三微結構為多個三棱柱組成的陣列，每個所述三棱柱在所述第二側面或第四側面上的投影為三角形。
[0021]進一步地，所述第一微結構、所述第二微結構、所述第三微結構、所述第四微結構和所述第五微結構表面均涂覆有全反射材料。
[0022]本發(fā)明的可視角可調的節(jié)能型背光模組可以實現(xiàn)液晶顯示器在兩種可視角之間的切換，其中一種可視角較小，適合于一個人觀看液晶顯示器的場合，另一種可視角較大，適合于多人同時觀看液晶顯示器的場合。這樣，通過使用本發(fā)明的節(jié)能型背光模組，在一人觀看液晶顯示器時不必提供大角度的光亮而只需提供正向亮度，從而降低了液晶顯示器的能耗，達到了節(jié)能的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的等角視圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的俯視圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的一個較佳實施例沿圖1中的1-1截面的局部剖視圖及實現(xiàn)第一可視角度時的光線傳播路徑的示意圖；
[0026]圖4是圖2所示實施例中實現(xiàn)第一可視角度時的光線傳播路徑的示意圖；
[0027]圖5是圖3所示實施例中實現(xiàn)第一可視角度時的光線傳播路徑的示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明較佳實施例中實現(xiàn)第二可視角度時的光線傳播路徑的示意圖；
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明保護范圍不限于下述實施例。
[0030]在本發(fā)明的一個較佳實例中，如圖1-3所示，一種可視角可調的節(jié)能型背光模組，包括第一光源10、第二光源11和導光板；第一光源10和第二光源11均為發(fā)光二極管，在其它可替代的實施 例中還可以為有機發(fā)光二極管、激光、自發(fā)形成的或經(jīng)過調制的具有高指向性的光源。導光板為一個由第一側面31、第二側面32、第三側面33、第四側面34、底面21和頂面20組成的六面體。其中，第二側面32與第四側面34成中心對稱，且第二側面32與第一光源入射光線成一夾角，記為第一角度α !;第四側面34與第二光源入射光線成一夾角，記為第二角度α2，\和α2大小相等且均大于0°。第三側面33與第一側面31成軸對稱，且第三側面33與豎直面成一夾角，記為第三角度α 3，第一側面31也與豎直面成一夾角，記為第四角度α4，03和α4大小相等且均大于0°。頂面20與底面21相互平行。第一光源10緊貼第一側面31放置，第二光源11緊貼第三側面33放置。
[0031]導光板的頂面20涂覆有散射材料90，該散射材料90呈條狀或帶狀分布。在其它可替代的實施例中，散射材料90還可以先在光學薄膜上涂覆，然后再貼敷于頂面20。
[0032]第二側面32設置有第一微結構，該第一微結構為多個楔形體41組成的陣列，每個楔形體41在底面的投影為三角形，每個楔形體41的上表面與下表面的夾角記為P1，楔形體41的上表面可以為平行四邊形、長方形、正方形或梯形。
[0033]第三側面32設置有第二微結構，第二微結構為多個楔形體42組成的陣列，每個楔形體42在底面的投影為三角形，每個楔形體42的上表面與下表面的夾角記為β2，楔形體42的上表面可以為平行四邊形、長方形、正方形或梯形。
[0034]底面21設置有第三微結構，第三微結構為多個三棱柱43組成的陣列，每個三棱柱43在第二側面32或第四側面34上的投影為三角形，三棱柱43的兩個側面81和82與其底面的夾角分別記為@3和β4。
[0035]第四側面34設置有第四微結構，第四微結構為多個楔形體44組成的陣列，每個楔形體44在底面21的投影為三角形，楔形體44的上表面可以為平行四邊形、長方形、正方形或梯形；第四微結構與第一微結構成中心對稱。
[0036]第一側面31設置有第五微結構，第五微結構為多個楔形體45組成的陣列，每個楔形體45在底面的投影為三角形，楔形體45的上表面可以為平行四邊形、長方形、正方形或梯形；第五微結構與第二微結構成中心對稱。
[0037]本發(fā)明的較佳實施例中，第一微結構、第二微結構、第三微結構、第四微結構和第五微結構表面均涂覆有全反射材料。
[0038]圖4為本發(fā)明的較佳實施例的可視角可調的節(jié)能型背光模組俯視圖中實現(xiàn)第一可視角 度時的光線傳播路徑的示意圖，如圖所示，從第一光源10發(fā)出光線100穿過第一側面31，入射到第一微結構中的楔形體41的上表面并發(fā)生全反射變成光線200 ;光線200入射到第二微結構中的楔形體42的上表面并發(fā)生全反射變成光線300。在楔形體41的上表面，光線100與法線51的夾角記為Q1，光線200與法線51的夾角記為θ2;在楔形體42的上表面，光線200與法線52的夾角記為Θ 3，光線300與法線52的夾角記為Θ 4，以及光線200與楔形體42的下表面的夾角記為δ，光線200與光線100的夾角記為Y。各夾角滿足下列公式:
[0039]a FtarT1 (Hcls/L)
[0040]y =tan_1 (ff/L)
[0041]δ =tan_1 (L/ff)
[0042]θ 1= Θ 2= (180-y )/2
[0043]Θ 3= Θ 4= (90- δ ) /2
[0044]β !=90- Ct1-Q1
[0045]β 2=90- δ - θ 3
[0046]式中，L為第二側面32的長度，W為第三側面33的長度，Hcls為第一光源10的寬度。
[0047]圖5為本發(fā)明的較佳實施例的可視角可調的節(jié)能型背光模組沿圖1中的1-1截面的剖視圖中實現(xiàn)第一可視角度時的光線傳播路徑的示意圖，如圖所示，光線200入射到第二微結構中的楔形體42的上表面并發(fā)生全反射變成光線300，光線300入射到三棱柱43的表面82并發(fā)生全反射變成400 ;最后，如圖3所示，光線400從頂面20出射，形成第一面光源，為液晶顯示屏提供第一可視角，第一可視角的半高全寬度數(shù)(FWHM)在±10°以內。在楔形體42的上表面，光線200與法線53的夾角記為Q1，光線300與法線53的夾角記為ω2,以及光線300與豎直方向夾角記為9;在三棱柱43的表面82，光線300與法線54的夾角記為ω3，光線300與水平方向夾角記為Ψ，光線400與法線54的夾角記為ω4。各夾角
滿足下列公式:
[0048]
【權利要求】
1.一種可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于包括第一光源、第二光源和導光板；所述導光板為一個由第一側面、第二側面、第三側面、第四側面、底面和頂面組成的六面體，其中，所述第二側面與所述第四側面成中心對稱，所述第三側面與所述第一側面成軸對稱，所述頂面與所述底面相互平行；所述第一光源緊貼所述第一側面放置，所述第二光源緊貼所述第三側面放置； 所述導光板的所述頂面涂覆有散射材料。 所述第二側面設置有第一微結構，所述第一微結構使從所述第一光源發(fā)出并穿過所述第一側面的光線能夠反射到所述第三側面；所述第三側面設置有第二微結構，所述第二微結構使入射到所述第三側面的光線能夠反射到所述底面；所述底面設置有第三微結構，入射到所述底面的光線被所述第三微結構反射至所述頂面，并從所述頂面出射，形成面光源，所述面光源具有第一可視角，所述第一可視角的半高全寬度數(shù)(FWHM)在±10°以內。 所述第四側面設置有第四微結構，所述第四微結構使從所述第二光源發(fā)出并穿過所述第三側面的光線能夠反射到所述第一側面；所述第一側面設置有第五微結構，所述第五微結構使入射到所述第一側面的光線能夠反射到所述底面的所述第三微結構上，入射到所述底面的光線被所述第三微結構反射至所述頂面，并經(jīng)過所述散射材料發(fā)生散射，形成第二可視角，所述第二可視角的半高全寬度數(shù)(FWHM)在±60°與±70°之間。
2.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述散射材料呈條狀或帶狀分布。
3.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第一光源和所述第二光源為發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管、激光、自發(fā)形成的或經(jīng)過調制的具有高指向性的光源。
4.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第二側面與所述第一光源入射光線的夾角為第一角度，所述第一角度大于0°。
5.如權利要求4所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第四側面與所述第二光源入射光線的夾角為第二角度，所述第二角度與所述第一角度大小相等。
6.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第三側面與豎直面的夾角為第三角度，所述第三角度大于0°。
7.如權利要求6所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第一側面與豎直面的夾角為第四角度，所述第四角度與所述第三角度大小相等。
8.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第一微結構、所述第二微結構、所述第四微結構和所述第五微結構均為多個楔形體組成的陣列，每個所述楔形體在所述底面的投影為三角形，所述第一微結構與所述第四微結構成中心對稱，所述第二微結構與所述第五微結構成中心對稱。
9.如權利要求1所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第三微結構為多個三棱柱組成的陣列，每個所述三棱柱在所述第二側面或第四側面上的投影為三角形。
10.如權利要求8或9所述的可視角可調的節(jié)能型背光模組，其特征在于，所述第一微結構、所述第二微結構、所述第三微結構、所述第四微結構和所述第五微結構表面均涂覆有全反射材料。
【文檔編號】F21S8/00GK103925524SQ201410154809
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王祎君, 陸建鋼, 謝漢萍 申請人:上海交通大學