CN102661538B - 一种直下式背光模组以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直下式背光模组以及液晶显示装置，该直下式背光模组包括底框、光源、扩散板以及多个支撑柱；光源设置于底框上；扩散板设置于光源的上方；支撑柱设置于底框上，并支撑扩散板，至少一个支撑柱由第一透光材料制成，或者支撑柱由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成。通过上述方式，当光源发出的光照射到该支撑柱时，能够透过支撑柱，防止出现支撑柱阴影的现象，提高背光效果和显示效果。

Description

一种直下式背光模组以及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种直下式背光模组以及液晶显示装置。

背景技术

随着液晶显示技术的快速发展，作为液晶显示器背光源之一的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)因为其薄型化、节能以及无汞的优点，市占率持续攀高，逐渐取代大多数的CCFL(Cold CathodeFluorescent Lamp，冷阴极荧光灯管)背光，并且也逐渐应用于直下式背光模组中。

目前成本较低的直下式背光模组技术，是采用表面黏贴LED技术并搭配二次透镜使用，将原来LED发光的朗伯散射光型，变成最大光强度发生在大视角的光型。如图1，图1为现有技术一种直下式背光模组中LED光源发出的光在二次透镜中的折射原理图，光源101为LED光源，设置在二次透镜102的下方。二次透镜102的中心内凹，可将从LED光源101发出的正视角的光偏折为大角度的光出射，因此，形成的光型由朗伯散射光型转成大视角散射光型。如图2和图3所示，图2所示的是未加二次透镜时LED光源发光所形成的朗伯散射光型的亮度与视角关系的坐标图，其中，横坐标为视角，纵坐标为光的亮度。图3是图1所示大视角光型的相对亮度与视角关系的坐标图，其中，横坐标为光的相对亮度，纵坐标为视角。因此，搭配二次透镜而实现的大视角光型，可以减少LED颗数，达到节省成本的目的。

然而在直下式背光模组中，实现大视角光型时会遇到一个较为严重的技术问题。即当光线沿着大视角射出时，通常照射到用来支撑扩散板的支撑柱上，导致产生阴影。请参阅图4，图4是现有技术一种直下式背光模组中光源与支撑柱的位置关系图，如图4所示，LED光源401发出的光线照射到支撑柱402上，由于支撑柱402的遮光效应，在支撑柱402的上端部位形成亮区403，而在支撑柱402背对光线的一侧形成阴影。即，在直下式背光模组的出光面上，会在支撑柱402的背对光源401的一面产生一条阴影，称作“支撑柱阴影(support pin shadow mura)”。请参阅图5，图5是图4中支撑柱遮挡光线而产生的支撑柱阴影的示意图，如图5所示，区域403＇即是光源401发出的光线被支撑柱402上端遮挡后形成的阴影。因此，影响了直下式背光模组的出光效果。

因此，需要提供一种直下式背光模组以解决现有技术中出现支撑柱阴影的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种直下式背光模组以及液晶显示装置，能够在低成本的情况下，防止出现支撑柱阴影的现象，提高背光效果及显示效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种直下式背光模组，包括：底框；光源，设置于底框上；扩散板，设置于光源的上方；多个支撑柱，设置于底框上，并支撑扩散板，至少一个支撑柱由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成；

其中，第二透光材料的长度为：

$D=h-\frac{S}{\tan \mathrm{\θ}},$

其中，D为第二透光材料的长度，h为至少一个支撑柱的长度，S为最邻近至少一个支撑柱的光源与至少一个支撑柱之间的距离，θ为光源所发出的预定光线入射至至少一个支撑柱的入射角度，预定光线的强度为光源所发出最强光强的十分之一。

其中，光源为蝙蝠散射光型LED。

其中，至少一个支撑柱的直径越大，第二透光材料的透光率越大。

其中，第二透光材料的直径等于1毫米时其全光透过率大于5％。

其中，至少另一个支撑柱由遮光材料制成，并且相应的其中，h为至少另一个支撑柱的长度，S为最邻近至少另一个支撑柱的光源与至少另一个支撑柱之间的距离，θ为光源所发出的预定光线入射至至少另一个支撑柱的入射角度，预定光线的强度为光源所发出最强光强的十分之一。

其中，背光模组进一步包括反射片以及光学膜片，其中，反射片设置于光源和底框之间，光学膜片设置于扩散板的上方。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，其包括上述的直下式背光模组。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，设置本发明的至少一个支撑柱由第一透光材料制成或者由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成，使得由光源发出的光照射到支撑柱上时，能够从第一透光材料或第二透光材料透过；或者设计离光源最近的支撑柱与光源之间的距离S大于预定距离以避免出现支撑柱阴影现象，因此，能够防止支撑柱阴影现象，提高背光效果和显示效果。

附图说明

图1是现有技术一种直下式背光模组中LED光源发出的光在二次透镜中的折射原理图；

图2是未加二次透镜时LED光源发光所形成的朗伯散射光型的亮度与视角关系的坐标图；

图3是图1所示大视角光型的相对亮度与视角关系的坐标图；

图4是现有技术一种直下式背光模组中光源与支撑柱的位置关系图；

图5是图4中支撑柱遮挡光线而产生的支撑柱阴影的示意图；

图6是本发明直下式背光模组实施例的立体结构示意图；

图7是图6中光源发出的光线入射到支撑柱的入射角度的实验原理图；

图8是根据图7的原理图所得到的理论数据与实验数据的坐标图。

具体实施方式

请参阅图6，图6是本发明直下式背光模组实施例的立体结构示意图。如图6所示，本发明的直下式背光模组包括：底框801、光源802、支撑柱803以及扩散板804，其中，支撑柱803为多个(图中只画出一个)。

光源802设置在底框801上，扩散板804设置在光源802上方，用于对光源802发出的光进行均匀扩散，支撑柱803设置于底框801上，并支撑扩散板804。

下面，本发明实施例对支撑柱803本身与支撑柱阴影之间的关系、以及支撑柱803和光源802之间的距离与支撑柱阴影的关系进行分析，以方便理解后文所举的M和N两个本发明实施例：

请参考图7，图7是图6中光源802发出的光线入射到支撑柱803的入射角度的实验原理图。定义光源802发出的光线入射到支撑柱803的入射角度为以下两种：一种是光线的强度为最强光强时的角度θ＇，另一种是光线的强度为最强光强的十分之一时的角度θ，分别以上述两种入射角度进行实验。其中，光源802与支撑柱803之间的距离为S，支撑柱803的长度为h，没有被上述两种强度光线照到的部分支撑柱807的长度为h＇。

实验证明，当上述两种强度光线没有入射到支撑柱803时，不会在支撑柱803上产生亮区808，即不会产生支撑柱阴影；当h-h＇≥0时，会在支撑柱803上产生亮区808。如图7，亮区808的长度为(h-h＇)，因此，在背光模组的出光面上会产生支撑柱阴影，该支撑柱阴影可以参阅前面所述的图5。

如图8所示，图8是根据图7的原理图所得到的理论数据与实验数据的坐标图。图8中，纵坐标为光源802所发出的光线在支撑柱803上产生的亮区808的长度，即(h-h＇)的值，横坐标为支撑柱803与光源802之间的距离S。其中，当入射角度对应于光源802所发出光线其强度为最强光强的十分之一时，计算所得的体现亮区808长度(h-h＇)与距离S之间关系的理论数据，体现在图8中的A线段；当入射角度对应于光源802所发出光线其强度为最强光强时，计算所得的体现亮区808长度(h-h＇)与距离S之间关系的理论数据，体现在图8中的B线段。另外实验测量得到的体现亮区808长度(h-h＇)与距离S之间关系的实测数据由图8中的C数据点表示。由图8可知，A线段和C数据点比较吻合，即入射角度对应于光源802所发出光线其强度为最强光强的十分之一时，计算得到的体现亮区长度808(h-h＇)与距离S之间关系的理论数据与实验得到的实测数据较为吻合。

因此，本发明将以光源802发出的光线其强度为最强光强的十分之一时为界，对于大于或等于此强度的入射至支撑柱803的光线，定义其会导致支撑柱阴影，其他的光线则定义为不会导致支撑柱阴影。以此为标准，对支撑柱803本身进行设计，或对支撑柱803与光源802的距离进行设计，以减少或避免支撑柱阴影的产生。

根据上述分析，对于会接收到强度为最强光强的十分之一的光源802所发出光线的支撑柱803而言，如果计算结果为h-h＇≥0时，则设计该支撑柱803由透光材料组成或由透光材料和遮光材料组合而成；如果计算结果是h-h＇<0时，则设计支撑柱803由遮光材料组成，当然也可以由透光材料组成。根据本发明精神，至少可以得出如下两者实施例：

M、至少一个支撑柱803由第一透光材料制成，或者由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成。

根据计算结果，如果计算结果是h-h＇≥0，则对应的支撑柱803由第一透光材料制成，或者由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成。此对应的支撑柱803数量为至少一个。

如果至少一个支撑柱803由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成，则第二透光材料的长度为：其中，D为第二透光材料的长度，h为至少一个支撑柱803的长度，S为最邻近至少一个支撑柱803的光源802与至少一个支撑柱803之间的距离，θ为光源802所发出的预定光线入射至至少一个支撑柱803的入射角度，其中，预定光线的强度为光源802所发出最强光强的十分之一光强。

第一透光材料或第二透光材料为任意的透光材料，其中，至少一个支撑柱803的直径越大，第一透光材料或第二透光材料的透光率越大。比如，第一透光材料或第二透光材料的直径等于1毫米时其全光透过率大于5％。因此，由光源802发出的光照射到至少一个支撑柱803上时，能够从第一透光材料或者第二透光材料透过，防止支撑柱阴影现象。

本实施例中，除根据上述设计变为透光的支撑柱803外，对于不会导致支撑柱阴影的其他支撑柱803，即满足h-h＇<0或S≥h*tanθ的支撑柱803，可以全部采用遮光材料制成，当然也可以采用透光材料制成。即本实施例中可以是全部的支撑柱803均采用透光材料制成，也可以是部分支撑柱803采用透光材料制成，另一部分支撑柱803采用遮光材料制成。

N、全部支撑柱803均采用遮光材料制成，但要求所有离光源802最近的支撑柱803均满足S≥h*tanθ，即设定光源802周边一定范围内不设置支撑柱803。

设计所有离光源802最近的支撑柱803与光源802之间的距离S都大于h*tanθ，此时支撑柱803的材料可以随意设计，比如设置至少另一个支撑柱803由遮光材料制成。并且相应的成立，其中，h为至少另一个支撑柱803的长度，S为最邻近至少另一个支撑柱803的光源802与至少另一个支撑柱803之间的距离，θ为光源802所发出的预定光线入射至至少另一个支撑柱803的入射角度，其中，预定光线的强度为光源802所发出最强光强的十分之一光强。

此外，再参阅图6，本发明直下式背光模组实施例进一步包括反射片805以及光学膜片806，其中，反射片805设置在光源802和底框801之间，用以对光源802向下发射的光反射到扩散板804上，提高光的利用率，光学膜片806设置于扩散板804的上方，用以对从扩散板804射出的光进行匀光及光方向的修正，以提高光的亮度。

本实施例中的光源为蝙蝠散射光型的光源，优选为蝙蝠散射光型LED。

本发明还提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括以上直下式背光模组任一实施例。

综上所述，设置本发明的直下式背光模组中的至少一个支撑柱由第一透光材料制成或者由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成，使得由光源发出的光照射到支撑柱上时，能够从第一透光材料或第二透光材料透过；或者设计离光源最近的支撑柱与光源之间的距离S大于预定距离以避免出现支撑柱阴影现象，因此，防止支撑柱阴影现象，提高背光效果和显示效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括：

底框；

光源，设置于所述底框上；

扩散板，设置于所述光源的上方；

多个支撑柱，设置于所述底框上，并支撑所述扩散板，至少一个所述支撑柱由上下连接的第二透光材料和遮光材料组合而成；

其中，所述第二透光材料的长度为：

$D=h-\frac{S}{\tan \mathrm{\&theta;}},$

其中，D为所述第二透光材料的长度，h为所述至少一个支撑柱的长度，S为最邻近所述至少一个支撑柱的光源与所述至少一个支撑柱之间的距离，θ为所述光源所发出的预定光线入射至所述至少一个支撑柱的入射角度，所述预定光线的强度为所述光源所发出最强光强的十分之一。

2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光源为蝙蝠散射光型LED。

3.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述至少一个支撑柱的直径越大，所述第二透光材料的透光率越大。

4.根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述第二透光材料的直径等于1毫米时其全光透过率大于5％。

5.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：至少另一个所述支撑柱由遮光材料制成，并且相应的

其中，h为所述至少另一个支撑柱的长度，S为最邻近所述至少另一个支撑柱的光源与所述至少另一个支撑柱之间的距离，θ为所述光源所发出的预定光线入射至所述至少另一个支撑柱的入射角度，所述预定光线的强度为所述光源所发出最强光强的十分之一。

6.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述背光模组进一步包括反射片以及光学膜片，其中，所述反射片设置于所述光源和所述底框之间，所述光学膜片设置于所述扩散板的上方。

7.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的直下式背光模组。