CN102767751B - 一种背光模组及包括该背光模组的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于背光技术领域，提供了一种背光模组及显示装置，背光模组包括具有一入射面和一出射面的导光板，以及与所述入射面相对设置的多个LED光源；所述导光板中设有与所述LED光源一一对应的倒锥形的空腔结构，所述空腔结构面向所述出射面的表面设有反射层。本发明中的导光板由于具有了上述空腔结构，不仅使直下式入射光转变为侧入式，减小导光板的厚度，还大幅度的减少甚至避免了光线经空腔结构的上方射出导光板形成光斑，使该背光模组集合了传统侧光式模组厚度薄及直下式模组分区效果好及出光均匀的优点，有效解决了现有直下侧入式背光模组出光不均的问题。

Description

一种背光模组及包括该背光模组的显示装置

技术领域

本发明属于背光技术领域，尤其涉及一种背光模组及包括该背光模组的显示装置。

背景技术

LED以其无污染，显色性好，节能，寿命长等优点，逐步取代了CCFL（冷阴极荧光灯管），成为主流的背光光源。现有的LED背光模组主要包括侧入式和直下式两种，其区别主要在于光源的位置。侧入式背光模组的主要优势在于系统的光学效率高，并且由于光源位于导光板的侧面，其厚度可以做的比直下式模组更薄。其缺点是背光源设置在侧面，使得分区数目受到很大的限制，特别是对于较大尺寸的显示面板，背光的均匀度不够理想，影响显示效果。直下式背光模组的光源直接置于面板下方，分区性好，较侧入式的均匀性更高（特别是大尺寸面板），且局部区域更容易控制调整，具有高对比度和广视角。直下式背光模组的优势是侧入式不能比拟的，单其缺点就是混光距离大，不能做的很薄。

目前很多公司和研究机构正在研究如何将直下式背光模组做的更薄，并提出了一些解决方案，例如：在LED光源上加二次光学透镜或在扩散板上布网点等来减小混光距离，但其减小混光距离的作用都十分有限，一旦混光距离不够，在LED光源的上方就容易形成一个个光圈，造成局部不均匀。

如图1，现有技术还出现一种侧光直下背光模组，对直下式背光模组进行转化，使得每颗LED光源101射出的光线转化成侧光方式进入导光板102，通过导光板102的网点使光线均匀射出，同时实现较佳的分区效果，这种模组由于不需要混光，可以比传统的直下式模组做的更薄。但是这种背光模组大多在导光板102上侧或下侧开凹槽103，以使LED光源101发出的光线顺利进入导光板102并达到在导光板102中进行全反射的条件。与此同时也带来一些问题，即本来已经转化成侧光式在导光板102中进行全反射的光线在经过凹槽103部分时，部分光线由于折射而在凹槽103处射出，导致该处出现亮度不均匀的现象，如图2、图3。因此，现有技术仍未出现能够将侧入式和直下式背光模组的优势很好的集于一体且避免上述问题的新型模组。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种背光模组，不仅具有较薄的厚度，且可实现较好的分区效果并避免出光不均。

本发明实施例是这样实现的，一种背光模组，包括具有一入射面和一出射面的导光板，以及与所述入射面相对设置的多个LED光源；所述导光板中设有与所述LED光源一一对应的倒锥形的空腔结构，所述空腔结构面向所述出射面的表面设有反射层。

本发明实施例的另一目的在于提供一种显示装置，包括显示面板和为所述显示面板提供照明的背光模组，所述背光模组采用上述的背光模组。

本发明实施例中的导光板由于具有了上述空腔结构，不仅使直下式入射光转变为侧入式，减小导光板的厚度，还大幅度的减少甚至避免了光线经空腔结构的上方射出导光板形成光斑，使该背光模组集合了传统侧光式模组厚度薄及直下式模组分区效果好及出光均匀的优点，有效解决了现有直下侧入式背光模组出光不均的问题。并且，该背光模组不需要设置二次光学透镜，与传统的直下式背光模组相比，也节约了成本。

附图说明

图1是现有技术中的背光模组的结构示意图；

图2是现有技术中的背光模组中的光线传播示意图（一）；

图3是现有技术中的背光模组中的光线传播示意图（二）；

图4是本发明实施例背光模组的结构示意图（一）；

图5是本发明实施例背光模组的光线传播示意图（一）；

图6是本发明实施例背光模组的光线传播示意图（二）；

图7是本发明实施例背光模组的光线传播示意图（三）；

图8是本发明实施例背光模组的光线传播示意图（四）；

图9是本发明实施例背光模组中LED光源、电路板及反射片的结构示意图；

图10是本发明实施例背光模组的结构示意图（二）。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

图4示出了本发明实施例提供的背光模组的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该背光模组是一种结合侧入式和直下式背光模组优势的新型背光模组，主要包括一导光板1和多个LED光源2，导光板1具有一入射面11和一出射面12，当然，其入射面11设有网点111。多个LED光源2均匀的设置于导光板1的入射面11的一侧，与导光板2形成直下式结构，LED光源2之外不必罩设二次光学透镜，也不需在LED光源2和导光板1之间预留混光空间，LED光源2直接贴近导光板1的入射面11设置。导光板1中设有多个空腔结构13，具体可以是一种空气腔，便于制作，该空腔结构13的位置与LED光源2的位置一一对应。空腔结构13呈倒锥形，其具有面向导光板1的出射面12的上表面131和面向导光板1的入射面11的下表面132，可以理解，该上表面131和下表面132是导光板1的基体与空腔结构13的交界面，空腔结构13的上表面131还设有反射层133，可对入射光线进行镜面反射。

该导光板结构一方面可以使来自LED光源2的入射光线在空腔结构13的下表面132处进行全反射，形成侧入光；另一方面可以避免光线经出射面12与空腔结构的上表面131相对应的区域直接射出，造成出光不均。详述如下：

结合附图5，LED光源2发出的光射入导光板1后，大部分光线会在经过与该LED光源2相对的空腔结构13时发生光路改变，在空腔结构13的下表面132处发生全反射，变为侧入光在导光板1中传输，进而将直下式转换为侧入式，并且会在适当的位置经网点111反射，射出导光板1。

在光线的传输过程中，部分光线可能不再经过空腔结构13直接被网点反射后射出导光板1，部分光线则会经过若干个空腔结构13，然后射出导光板1。在经过空腔结构13时，可能发生以下几种情况。

如图6，光线在导光板1的出射面12发生全反射后传播至空腔结构13的上表面，由于空腔结构13的上表面附有反射层133，所以光线会继续进行全反射而向前传播，从而不会打破光线在导光板1中的全反射状态，不会在该空腔结构13的上方射出，进而避免此处出现亮斑等现象。

如图7，光线经空腔结构13的下表面132的一方进入空腔结构13中，再经过空腔结构上表面131的反射层133反射，并从下表面132的另一方射出，当下表面132为横截面是等腰三角形的锥面时，射出的光线与导光板的入射面11的角度与进入空腔结构13前的光线与导光板入射面11的角度相同（均为α），所以若进入空腔结构13前的光线满足在导光板1中全反射的条件，则该光线通过空腔结构13后依然满足在导光板1中全反射的条件，因此，这部分光线也不会在空腔结构13的上方射出导光板1。当然，若下表面132的横截面不是等腰三角形而是两腰不等的三角形时，射出空腔结构13的光线与入射面11的角度与进入空腔结构13前与导光板入射面11的角度不同，但只要该横截面的两腰长度相差不要过大，也可以满足光线射出空腔结构13后仍然可以在导光板中进行全反射，具体的两腰长度可以根据实际情况合理的设定。

如图8，光线经过空腔结构13的下表面132的一方入射，直接经另一方出射，对于这部分光线，只要空腔结构13朝向出射面12的张角大小适度，即可满足大部分光线射出空腔结构13后仍然满足全反射条件。对于具体的张角大小，可根据实际制作的导光板1的折射率、厚度、LED光源2的发散角和发射波长等实际条件合理的确定。对于少数极其倾斜的光线，可能会经导光板1的入射面11折射出去，为了解决该问题，可以在承载LED光源2的电路板3上设置反射片4，如图9，该反射片4设有供LED光源2穿过的孔洞41，折射出的光线经过反射片4的反射可重新进入导光板1，并经过空腔结构13的反射后再次满足全反射条件。

综上，本发明实施例中的导光板1由于具有了上述空腔结构13，不仅使直下式入射光转变为侧入式，减小导光板1的厚度，还大幅度的减少甚至避免了光线经空腔结构13的上方射出导光板形成光斑，使该背光模组集合了传统侧光式模组厚度薄及直下式模组分区效果好及出光均匀的优点，有效解决了现有直下侧入式背光模组出光不均的问题。

在本发明实施例中，该空腔结构13位于导光板1中，其在导光板1中的具体位置可有多种选择，其可以恰好位于导光板1的中央，也可以靠近导光板1的入射面11或出射面12，只要空腔结构13的位置与LED光源2的位置一一对应即可。作为一种实施例，该空腔结构13可以紧邻导光板的出射面12设置，在其上表面132设置的反射层133可以与导光板1的出射面12共面，这样比较便于制造。

在本实施例中，该空腔结构13可以设计成多种形状，只要其整体符合倒锥形结构即可，其上表面131优选为平面，下表面132自然为锥面，且朝向导光板的出射面12开口。优选的，下表面132的横截面是等腰三角形，便于制造且便于控制光线传播路径。

进一步优选的，下表面132还可以向内凹，即横截面为等腰三角形的两腰向内凹陷而成的形状，如图10。该结构可以在保证光线经过空腔结构13的下表面132发生全反射后满足在导光板1中进行全反射的前提下，进一步降低空腔结构13的高度，这样可以满足在导光板1厚度较小（如3mm）的条件下仍能做到达到光学要求的空腔结构13，更有利于背光模组的薄型化。

在本发明实施例中，LED光源2优选为白光LED，也可以选择由红、绿、蓝三原色的LED组合而成的白光光源，当然，若仅需要单色背光时，也可以采用单色的LED，具体选择根据实际需要确定。

在本发明实施例中，空腔结构13的具体高度和锥形张角的大小可以根据实际情况（如LED光源2的出射角、发射波长，导光板1的厚度及折射率等既定条件）合理的设计，以能够使入射光线在空腔结构13的表面发生全反射，并且反射后的传播方向满足在导光板1中进行全反射为准，不必严格限制。

在本发明实施例中，还可以在导光板1的出光方向上设置增亮膜等光学膜片（图中未示），以改善背光效果，进而改善显示效果。当然，该背光模组还可以进一步包括其他功能部件，此处不再赘述。

上述背光模组可为液晶面板等显示面板提供均匀背光，同时具有较薄的厚度，本发明进一步提供一种显示装置，包括显示面板和为该显示面板提供背光的上述背光模组，由于该背光模组具有接近传统侧入式背光模组的厚度，并具有传统直下式背光模组的均匀出光效果，使得该显示装置的厚度也可以得到控制，同时具有较佳的显示效果，适合批量生产和应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种背光模组，其特征在于，包括具有一入射面和一出射面的导光板，以及与所述入射面相对设置的多个LED光源；所述导光板中设有与所述LED光源一一对应的倒锥形的空腔结构，所述空腔结构面向所述出射面的表面设有反射层；

所述空腔结构位于所述导光板的中央；

所述空腔结构具有面向所述出射面的上表面和面向所述入射面的下表面，所述上表面为平面，所述下表面为朝向所述出射面开口的锥面；

所述下表面的横截面为等腰三角形；

来自所述LED光源的入射光线在所述空腔结构的下表面进行全反射，形成侧入光。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述LED光源设置于电路板上，在所述电路板的表面上还设有反射片，所述反射片带有供所述LED光源穿过的孔洞。

3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，在所述导光板的出光方向上还设有增亮膜。

4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述LED光源为白光LED或红、绿、蓝三原色LED的组合。

5.一种显示装置，包括显示面板和为所述显示面板提供照明的背光模组，其特征在于，所述背光模组采用权利要求1～4任一项所述的背光模组。