CN102635817A - 背光模组及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光模组及液晶显示器，背光模组包括光源、光学膜片、反射罩及反射面，所述反射罩位于反射面和光学膜片之间，包括用于将从光源出射的光线反射至反射面的第一反射层，以及用于将从光源出射的光线反射至光学膜片的第二反射层，光学膜片具有一沿预定趋势分布的反射率，在该预定趋势的反射率下，射向光学膜片的光线经过光学膜片后均匀射出。

Description

背光模组及液晶显示器
【技术领域】
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种背光模组及液晶显示器。
【背景技术】
随着液晶技术的不断发展，对液晶面板内各部件的要求越来越高。
请参阅图1，图1为现有技术中侧光式背光模组的结构示意图。其中，光源11设置在导光板12的两侧，从所述光源11出射的光线进入所述导光板12后进一步的进入光学膜片13。
上述由所述导光板12将所述光源11的光线导出的技术存在以下问题：
第一、由于所述导光板12具有热胀冷缩的特性，所述光源11与所述导光板12的入光面121不能做到无缝连接，限制了耦光效率的提升。而且由于所述光源11具备一定的尺寸，且所述光源11的张角较大，譬如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的张角可达到90度，但是所述导光板12的厚度固定，极易造成所述光源11中角度较大的光线的漏光。
第二、所述导光板12的材料能够吸收部分光线。譬如若所述导光板12为网点结构，则这些网点结构将吸收部分光线，造成光线利用率的降低。而且由于所述导光板12的材料对各波段的光线吸收率不一致，因此随着光线在所述导光板12内传播距离的增加，在所述导光板12的出光面122会有产生色差现象。
第三、随着液晶面板轻薄化、简约化的趋势，需要对液晶面板的结构进行简化，但是所述导光板12的存在制约了液晶面板轻薄化。而且，所述导光板12增加了背光模组结构设计复杂度，譬如由于考虑到所述导光板12可能发生的翘曲等现象，液晶面板内其它部件的设计精准度都需要重新进行调整。而且，由于所述导光板12的材料成本居高不下，增加了液晶面板的生产成本。
由于所述导光板12与所述光源11之间的耦合效率低下；所述导光板12对光线的吸收降低了光线利用率，导致色差现象；且所述导光板12制约了液晶面板轻薄化趋势，增加了设计复杂度及成本等问题，需要研究一种省去导光板12技术。
但是由于所述光学膜片13上的反射率比较均匀，在侧入光模式下，所述光学膜片13上各部分随着与所述光源11距离的不同，接受到的光照强度以及光通量也不同，一旦省去导光板12，在所述光学膜片13的各部分反射率相同的情况下，射向所述光学膜片13的光线不能均匀射出，造成色差现象。
如何既能够省去导光板，又能够在省去导光板的情况下，能够保证射向所述光学膜片的光线能够均匀射出，避免出现色差现象，是液晶显示技术领域研究的方向之一。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种背光模组，旨在既能够省去导光板，又能够在省去导光板的情况下，能够保证射向所述光学膜片的光线能够均匀射出，避免出现色差现象。
为达到上述有益效果，本发明构造了一种背光模组，包括光源和光学膜片，所述背光模组还包括反射罩以及反射面，所述反射面与所述光学膜片平行设置，所述反射面与所述光学膜片相对所述光源对称设置，并位于所述光源的同一侧；
所述反射罩位于所述反射面和所述光学膜片之间，包括用于将从所述光源出射的光线反射至所述反射面的第一反射层，以及用于将从所述光源出射的光线反射至所述光学膜片的第二反射层；
所述光学膜片具有一沿预定趋势分布的反射率，在该预定趋势的反射率下，射向所述光学膜片的光线经过所述光学膜片后均匀射出。
在本发明的背光模组中，所述光学膜片的某一部分的反射率取决于所述光学膜片接收到的光线强度以及通过该部分光学膜片的光通量。
在本发明的背光模组中，所述预定趋势为：沿着所述光源的光线出射方向，所述光学膜片的反射率从起始点值逐渐增加至第一高点值，之后所述反射率逐渐降低至低点值，之后所述光学膜片的反射率再次增加至第二高点值。
在本发明的背光模组中，所述反射罩的第一反射层呈第一弧形，并对应所述反射层，使得经所述第一反射层反射的光线进入所述反射面；
所述反射罩的第二反射层呈第二弧形，并对应所述光学膜片，使得经所述第二反射层反射的光线进入所述光学膜片。
在本发明的背光模组中，所述反射罩的第一反射层和第二反射层为一对称结构，该对称结构的对称轴相对所述光学膜片的水平线顺时针旋转预定角度。
本发明的另一个目的在于提供一种液晶显示器，旨在既能够省去导光板，又能够在省去导光板的情况下，能够保证射向所述光学膜片的光线能够均匀射出，避免出现色差现象。
为达到上述有益效果，本发明构造了一种液晶显示器，包括一背光模组，所述背光模组包括光源和光学膜片，所述背光模组还包括反射罩以及反射面，所述反射面与所述光学膜片平行设置，所述反射面与所述光学膜片相对所述光源对称设置，并位于所述光源的同一侧；
所述反射罩位于所述反射面和所述光学膜片之间，包括用于将从所述光源出射的光线反射至所述反射面的第一反射层，以及用于将从所述光源出射的光线反射至所述光学膜片的第二反射层；
所述光学膜片具有一沿预定趋势分布的反射率，在该预定趋势的反射率下，射向所述光学膜片的光线经过所述光学膜片后均匀射出。
在本发明的液晶显示器中，所述光学膜片的某一部分的反射率取决于所述光学膜片接收到的光线强度以及通过该部分光学膜片的光通量。
在本发明的液晶显示器中，所述预定趋势为：沿着所述光源的光线出射方向，所述光学膜片的反射率从起始点值逐渐增加至第一高点值，之后所述反射率逐渐降低至低点值，之后所述光学膜片的反射率再次增加至第二高点值。
在本发明的液晶显示器中，所述反射罩的第一反射层呈第一弧形，并对应所述反射层，使得经所述第一反射层反射的光线进入所述反射面；
所述反射罩的第二反射层呈第二弧形，并对应所述光学膜片，使得经所述第二反射层反射的光线进入所述光学膜片。
在本发明的液晶显示器中，所述反射罩的第一反射层和第二反射层为一对称结构，该对称结构的对称轴相对所述光学膜片的水平线顺时针旋转预定角度。
本发明相对于现有技术，用一反射面代替现有技术的导光板，并在光源处设置一反射罩将光线反射到所述反射面和光学膜片，同时将所述光学膜片的反射率按照预定趋势进行设置，譬如将光学膜片上某一部分的反射率按照该部分光学膜片接收到的光线强度以及光通量进行对应设置，使得射到所述光学膜片的光线通过所述光学膜片后能够均匀的射出，避免了色差现象，提高了画面显示质量。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1为现有技术中背光模组的结构示意图；
图2为本发明中背光模组的第一较佳实施例结构示意图；
图3为图2中反射罩的抛物面的形成示意图；
图4为图2中反射罩的抛物面的示意图；
图5为本发明第一较佳实施例中光照强度示意图；
图6为本发明第一较佳实施例中反射膜片的反射率示意图；
图7为本发明背光模组中第二较佳实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
请参阅图2，图2为本发明中背光模组的第一较佳实施例结构示意图。
所述背光模组包括光学膜片21、第一光源22、第二光源23、反射面24以及反射罩25。其中，所述反射罩25包括第一反射层251和第二反射层252，所述光学膜片21包括相互对称的第一光学面211和第二光学面212。
所述第一光源22和第二光源23位于所述光学膜片21和所述反射面24之间，并相对所述光学膜片21对称设置。所述反射面24与所述光学膜片21相对所述第一光源22和第二光源23对称设置，并位于所述第一光源22和所述第二光源23之间。
所述第一光源22设置于所述第一反射层251和所述第二反射层252之间，所述第一反射层251的一端连接所述第一光源22，另一端连接所述光学膜片21；所述第二反射层252的一端连接所述第一光源22，另一端连接所述反射面24。
在本实施例中，所述反射面24优选为镜面反射，其平行于所述光学膜片21，当然也可以是其它的反射方式，只要能够将光线反射至所述光学膜片21即可，此处不一一列举。
所述反射罩25的第一反射层251用于将从所述第一光源22出射的光线反射至所述反射面24；所述反射罩25的第二反射层252用于将从所述第一光源22出射的光线反射至所述光学膜片21。
所述第一反射层251优选呈第一弧形，使得经所述第一反射层251反射的光线完全射向所述反射面24；所述第二反射层252优选呈第二弧形，所述第二弧形对应所述光学膜片21，使得经所述第二反射层252反射的光线完全射向所述光学膜片21。
其中，呈第一弧形的所述第一反射层251和呈第二弧形的所述第二反射层252为对称结构，构成一复合抛物面准直器(Compound Parabola Collimator，CPC)。从所述第一光源22出射的光线经过所述反射罩25反射后，光型得到重新调整，反射后的光线的张角γ一般小于30°，即以所述反射罩25(复合抛物面准直器)的对称轴为法线，反射后的光线与法线的夹角全都分布在±30°的范围内。
请参阅图3和图4，图3为用于解释本发明中所述反射罩25的抛物面的形成示意图，图4为本发明中所述反射罩25的抛物面示意图。
其中，所述对称轴均处于水平面的抛物面，各自的对称轴相对水平面偏离一个角度，再组合在一起可以形成复合抛物面。譬如在图3中，抛物面AOA′逆时针旋转θ角，抛物面BOB′逆时针旋转θ′角，则曲面BOA′，AOB′组合形成复合抛物面。
在具体实施过程中，选取合适的抛物面表达式，旋转合适的角度，使得抛物面AOA′的焦点接近抛物面BOB′，抛物面BOB′的焦点接近抛物面AOA′，使得曲面BOA′构成图4所示的所述反射罩25的复合抛物面。而且，本实施例中，将所述第一光源22以及所述第二光源23的发光面贴近抛物面AOA′和抛物面BOB′的焦点所在平面，达到所述反射罩25(复合抛物面准直器)对所述第一光源22以及所述第二光源23准直的效果。
请一并参阅图2和图4，所述反射罩25的深度为L，所述反射罩25的孔径宽度U，所述第一光源22的发光面宽度为U′，所述第一光源22的张角为γ′，上述各参数满足以下关系：
sinγ×U＝sinγ′×U′；
对所述第一光源22来说，张角为90°，则：sinγ×U＝U’，其中0.25＜U/L＜0.75。
在本实施例，所述反射罩25的对称轴顺时针旋转预定角度δ，其中，0≤δ≤10，通过将所述反射罩25顺时针旋转预定角度δ，可以有效地防止由于所述光学膜片21的近光端(靠近所述第一光源22的一端)受到的第一光源22的光照强度过大而产生色差。
上述各参数之间关系修正为：
sinγ×U＝sinγ’×U’×cosδ。
在具体实施过程中，从所述第一光源22出射的光线经所述反射罩25准直后，一部分光线射向所述光学膜片21，该部分光线与水平面夹角β的最大值为：βmax＝atan((U+U’)/2/L)；
最小值为：βmin＝atan((U+U’)/2/(L+X))；
上述各式中，X为所述光学膜片21的长度，该部分光线要在所述光学膜片21上形成均匀照度，其光强I(β)满足下述公式：
(β)＝Iβ0/(sin(β))^3；β对应到X，有：
I(X)＝IX0/(sin(atan((U+U’)/2/(L+X))))^3，其中，Iβ0，IX0为常数，I(X)为经所述反射罩25准直后射向所述光学膜片21的理想光照强度，请参阅图5。
当然，在具体实施过程中，从所述第一光源22出射的光线会在所述光学膜片21与所述反射面24之间进行多次反射，光线要在所述光学膜片21上形成均匀照度，远光端的光强并不会如图5中所示的理想光照强度I(X)那么陡峭。而且，由于从所述反光罩25出射的另一部分光线射向所述反射面24后被所述反射面24进一步的反射至所述光学膜片21，该部分光线与上述对应理想光照强度I(X)的光线在所述光学膜片21的入光面叠加，光照强度的趋势会更要缓。同时，近光端光照强度的变化趋势不会再单调的增加。
请继续参阅图5，本实施例中，I’(X)为从所述反射罩25出射光线的光照强度，其在所述光学膜片21上的光照强度一般不是均匀的。
在具体实施过程中，所述光学膜片21的某一部分的反射率优选取决于该部分接收到的光线强度以及通过的光通量，当然也可以根据其他方式进行设计。譬如所述光学膜片21的反射率R(X)为包含有理想光照强度I(X)、光照强度I’(X)以及预定角度δ三者的函数，即：
R(X)＝F(I(X)，I’(X)，δ)；
譬如：R(X)＝ε(X，δ)·(I(X)/I’(X))；
其中ε(X，δ)为调制系数，该系数与理想光照强度I(X)及预定角度δ相关，当然所述反射率R(X)也可以为其它形式的表达式，只要能够结合所述光照强度I’(X)，光照强度I(X)以及预定角度δ三者对出光面亮度的影响即可，此处不一一列举。
请参阅图6，图6中曲线R1为本发明第一实施例中所述光学膜片21的反射率(即双短边情况下光学膜片21的反射率)。
请一并参阅图2，沿着从所述第一光源22至所述第二光源23的方向A1，所述光学膜片21的第一光学面211的反射率R1从起始点值a逐渐增加至第一高点值b，之后所述反射率R1逐渐降低至低点值c，之后所述光学膜片21的第一光学面211的反射率R1再次增加至第二高点值d。
图2至图6所示的背光模组的第一较佳实施例的工作原理为：
所述背光模组在发光过程中，以第一光源22为例，从所述第一光源出射的光线22分为三部分，一部分直接进入所述反射层24和所述光学膜片21，并经所述反射层24反射或者光学膜片21的反射等一系列过程后从所述背光模组21射出；另一部分经所述反射罩25的第一反射层251反射后进入所述反射面24，经所述反射面24反射后进入所述光学膜片21，还有一部分经所述反射罩25的第二反射层252反射后进入所述光学膜片21。
请一并参阅图6，以第一光源22的出射光为例，沿着从所述第一光源22至所述第二光源23的方向A1，所述光学膜片21的第一光学面211的反射率R1从第一起始点值a逐渐增加至第一高点值b，之后所述反射率R1逐渐降低至第一低点值c，之后由于所述第二光源22对所述第一光学面211的作用，所述光学膜片21的反射率R1再次增加至中间高点值d。
对所述光学膜片21而言，其受到的光照强度越大、光通量(光能密度)越高的位置，反射率R1越高；其受到的光照强度越小，光通量(光能密度)越低的位置，反射率R1越低，通过上述方式，可以使得射向所述光学膜片21的光线通过所述光学膜片21后能够均匀射出，避免了色差现象，提高了画面显示质量。
图7为本发明中背光模组的第二较佳实施例的结构示意图，图7所示的第二较佳实施例包括光学膜片31、第一光源32、反射面34以及反射罩35。
图7所示的第二较佳实施例与图2所示的第一较佳实施例不同之处在于，该第二较佳实施例为单侧入光模式，即仅包括有一第一光源32。且第二较佳实施例中，所述光学膜片31的反射率R2的预定趋势为(请一并参阅图6中R2，即单短边情况下光学膜片21的反射率)：沿着所述第一光源32的光线出射方向B，所述光学膜片31的反射率从起始点值h逐渐增加至第一高点值i，之后所述反射率R2逐渐降低至低点值j，之后由于远光端面对光线的反射作用，所述光学膜片31的反射率R2再次增加至第二高点值f。
图7所示的第二较佳实施例的工作原理请参阅针对图2至图6所示的第一较佳实施例的工作原理，此处不再赘述。
本发明用一反射面代替现有技术的导光板，并在光源处设置一反射罩将光线反射到所述反射面和光学膜片，同时将所述光学膜片的反射率按照预定趋势进行设置，譬如将光学膜片上某一部分的反射率按照该部分光学膜片接收到的光线强度以及光通量进行对应设置，使得射到所述光学膜片的光线通过所述光学膜片后能够均匀的射出，避免了色差现象，提高了画面显示质量。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种背光模组，包括光源和光学膜片，其特征在于，所述背光模组还包括反射罩以及反射面，所述反射面与所述光学膜片平行设置，所述反射面与所述光学膜片相对所述光源对称设置，并位于所述光源的同一侧；
所述反射罩位于所述反射面和所述光学膜片之间，包括用于将从所述光源出射的光线反射至所述反射面的第一反射层，以及用于将从所述光源出射的光线反射至所述光学膜片的第二反射层；
所述光学膜片具有一沿预定趋势分布的反射率，在该预定趋势的反射率下，射向所述光学膜片的光线经过所述光学膜片后均匀射出。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光学膜片的某一部分的反射率取决于所述光学膜片接收到的光线强度以及通过该部分光学膜片的光通量。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述预定趋势为：沿着所述光源的光线出射方向，所述光学膜片的反射率从起始点值逐渐增加至第一高点值，之后所述反射率逐渐降低至低点值，之后所述光学膜片的反射率再次增加至第二高点值。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述反射罩的第一反射层呈第一弧形，并对应所述反射层，使得经所述第一反射层反射的光线进入所述反射面；
所述反射罩的第二反射层呈第二弧形，并对应所述光学膜片，使得经所述第二反射层反射的光线进入所述光学膜片。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述反射罩的第一反射层和第二反射层为一对称结构，该对称结构的对称轴相对所述光学膜片的水平线顺时针旋转预定角度。
6.一种液晶显示器，其特征在于，包括一背光模组，所述背光模组包括光源和光学膜片，所述背光模组还包括反射罩以及反射面，所述反射面与所述光学膜片平行设置，所述反射面与所述光学膜片相对所述光源对称设置，并位于所述光源的同一侧；
所述反射罩位于所述反射面和所述光学膜片之间，包括用于将从所述光源出射的光线反射至所述反射面的第一反射层，以及用于将从所述光源出射的光线反射至所述光学膜片的第二反射层；
所述光学膜片具有一沿预定趋势分布的反射率，在该预定趋势的反射率下，射向所述光学膜片的光线经过所述光学膜片后均匀射出。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述光学膜片的某一部分的反射率取决于所述光学膜片接收到的光线强度以及通过该部分光学膜片的光通量。
8.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述预定趋势为：沿着所述光源的光线出射方向，所述光学膜片的反射率从起始点值逐渐增加至第一高点值，之后所述反射率逐渐降低至低点值，之后所述光学膜片的反射率再次增加至第二高点值。
9.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述反射罩的第一反射层呈第一弧形，并对应所述反射层，使得经所述第一反射层反射的光线进入所述反射面；
所述反射罩的第二反射层呈第二弧形，并对应所述光学膜片，使得经所述第二反射层反射的光线进入所述光学膜片。
10.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述反射罩的第一反射层和第二反射层为一对称结构，该对称结构的对称轴相对所述光学膜片的水平线顺时针旋转预定角度。
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