CN102767760A

CN102767760A - 一种直下式液晶电视背光模组

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Publication number: CN102767760A
Application number: CN2012102326406A
Authority: CN
Inventors: 石超; 林德顺; 李知霆; 王跃飞; 向宝玉; 吴乾
Original assignee: Guangzhou Hongli Tronic Co Ltd
Current assignee: Hongli Zhihui Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN102767760B

Abstract

一种直下式液晶电视背光模组，包括光源和光学膜片，所述光源包括设于底板上的呈矩阵排布的扩展光源，每个光源对应一个二次光学透镜，该光源通过所述二次光学透镜在所述光学膜片上打出一个矩形光斑，调整光学膜片与所述二次光学透镜之间的距离，使所有光源发射出来的矩形光斑相互组合形成一个矩形面光源。本发明采用一种LED扩展光源加二次光学透镜和配合部分光学膜片的结构形式来替代传统直下式背光中成百上千颗小功率LED灯珠，在继承了直下式可局部调光的同时对产品的散热、光效低、组装和维护难的问题将会有较好的解决。

Description

一种直下式液晶电视背光模组

技术领域

本发明涉及液晶电视背光技术，尤其是一种直下式液晶电视背光模组。

背景技术

目前电视背光技术主要分为侧入式和直下式两种方式。传统的侧入式LED背光，是将LED光源设置在导光板的侧面，LED发出的光通过耦合进入导光板，通过反射片、网点的反射和散射将光导出，这样做的好处：能够把机身做的比较轻薄，用到LED灯珠的数量相对较少；缺点是画面对比度相对较差，不可进行局部调光。传统的直下式背光用到的LED灯珠较多，混光距离较大，导致其较侧入式成本要高，整机厚度要厚但在画面表现局部调光方面是侧入式无法比拟的；另外，成百上千颗的灯珠会导致背光模组出现散热差、光效低、组装和维护难的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直下式液晶电视背光模组，解决传统直下式液晶电视背光中小功率灯珠过多带来的散热难和光效过低以及其安装、维护困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种直下式液晶电视背光模组，包括光源和光学膜片，所述光源包括设于底板上的呈矩阵排布的扩展光源，每个光源对应一个或多个二次光学透镜，光源通过所述二次光学透镜在所述光学膜片上打出一个矩形光斑，调整光学膜片与所述二次光学透镜之间的距离，使所有光源发射出来的矩形光斑相互组合形成一个矩形面光源。-传统直下式背光中采用的小功率LED灯珠数目过多给成本、散热、维护带来诸多不利以及很难在原有基础上做的很薄，因此需要一种新的方法来解决传统直下式背光所存在的不足。目前COB封装技术已相对成熟，本发明采用一种LED扩展光源加二次光学透镜和配合部分光学膜片的结构形式来替代传统直下式背光中成百上千颗小功率LED灯珠，在继承了直下式可局部调光的同时对产品的散热、光效低、组装和维护难的问题将会有较好的解决。具体体现在：1、扩展光源和二次光学透镜结合在一起有效提高了光源的出光角度和光分布的均匀性；2、少数几颗光源分布在机壳底板上，增大了相对散热面积，散热性能要好，且减少了透镜使用个数；3、采用将二次光学透镜直接固定在光源上的方式使得安装更加简单；4、采用“扩展光源+二次光学透镜”的方式使得直下式背光结构中有可能只保留扩散板便能达到均匀出光的效果，其结构将会得到简化。

作为改进，二次光学透镜包括底面、侧面和顶面，所述底面中间位置设有容置光源的凹腔，所述凹腔表面形成入射面；所述顶面中心设有由于凹陷形成的曲面，所述曲面由第一反射面和第二反射面构成；所述侧面为出射面和反射面构成，分别为第一出射面、第三反射面和第二出射面。

作为改进，该扩展光源发出的光线通过入射面来调节不同角度入射光线的曲率，控制凹腔内部水平角0~45°的光线从第一出射面直接折射出。

作为改进，该扩展光源发出的光线通过入射面来调节不同角度入射光线的曲率，控制凹腔内另一部分的光线以全反射的方式通过第二出射面以合适的角度折射出来。

作为改进，第一反射面控制凹腔内水平角70~90°范围内的光线反射分布。

作为改进，第二反射面控制凹腔内水平角45~70°范围内的光线反射分布。

作为改进，所述第一反射面和第二反射面相连并共同将水平角大于45°的光线反射至第二出射面；光源中心的光主要通过第一反射面来调节其在透镜内的光线反射分布走向，同时通过第二反射面微调使得最终射向第二出射面的光线能够补偿光斑边缘区域的光分布，通过调节第一、二出射面的曲率可以形成均匀的矩形光斑，其扩散角度在120o～160o范围内。

作为改进，所述二次光学透镜由PC、PMMA、PP、ABS或者玻璃材料制成。

作为改进，所述光学膜片包括扩散板，扩展光源发出来的光线通过二次光学透镜打出的光斑直接打在所述扩散板上。

作为改进，所述底板上设有反射片，通过反射片来把部分射向底板的光导出，达到提高光的利用率的效果。

作为改进，所述扩展光源为COB。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

本发明采用一种LED扩展光源加二次光学透镜和配合部分光学膜片的结构形式来替代传统直下式背光中成百上千颗小功率LED灯珠，在继承了直下式可局部调光的同时对产品的散热、光效低、组装和维护难的问题将会有较好的解决。

附图说明

图1为本发明剖视图。

图2为本发明结构示意图。

图3为光源分布示意图。

图4为二次光学透镜结构示意图。

图5为二次光学透镜三维结构示意图。

图6为二次光学透镜的光线分布示意图。

图7为二次光学透镜不同角度光线的出射示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，一种直下式液晶电视背光模组，包括光源和光学膜片。如图2所示，所述光源包括设于底板1上的呈矩阵排布的COB 2，每个COB 2对应一个二次光学透镜3，COB 2通过所述二次光学透镜3在所述光学膜片5上打出一个矩形光斑，调整光学膜片5与所述二次光学透镜3之间的距离，使所有COB 2发射出来的矩形光斑相互组合形成一个矩形面光源。所述光学膜片5包括棱镜片52和扩散板51，COB 2发出来的光线通过二次光学透镜3打出的光斑直接打在所述扩散板51上。所述二次光学透镜3由PC、PMMA、PP、ABS或者玻璃材料制成。如图1和图4所示，二次光学透镜3底部设有定位引脚39，定位引脚39上设有定位孔38及定位栓，通过调节定位引脚39的高度，就可以控制扩展光源发光面与二次光学透镜3底面之间的距离，进而控制光斑的面积及其均匀度。所述底板上设有反射片4，通过反射片4来把部分射向底板1的光导出，达到提高光的利用率的效果。

如图4至7所示，二次光学透镜3包括底面、侧面和顶面，所述底面中间位置设有容置COB 2的凹腔37，所述凹腔37表面形成入射面36；所述顶面中心设有由于凹陷形成的曲面，所述曲面由第一反射面31和第二反射面32构成；所述侧面为出射面和反射面构成，从下向上分别为第一出射面、第三反射面、第二出射面。COB 2发出的光线通过入射面36来调节不同角度入射光线的曲率，控制凹腔37内水平角0~45°的光线从第一出射面35直接折射出来。COB 2发出的光线通过入射面36来调节不同角度入射光线的曲率，控制凹腔37内另一部分的光线以全反射的方式通过第二出射面33以合适的角度折射出来，具体为：第一反射面31控制凹腔37内水平角70~90°范围内的光线反射分布；第二反射面32控制凹腔37内水平角45~70°范围内的光线反射分布。所述第三反射面34和第一、二出射面相连接，起着二次调节透镜内部光线反射分布的作用，光源中心的光主要通过第一出射面31来调节其在透镜内的光线反射分布，同时通过第二反射面32微调使得最终射向第二出射面33的光线能够补偿光斑边缘区域的光分布，通过调节第一、二出射面及反射面曲率可以形成均匀的矩形光斑，其扩散角度在120o～160o范围内。

混光距离的确定：该混光距离为光源与目标面的垂距离h ，在近场照明中，目标面与光源的距离在

（A为光源的发光面积）的范围内时光源便不可以再当作点光源来对待，必须考虑到它的发光面积的影响。因此，对于背光产品来说光源的面积是不可忽视的，对于以集成模组形式LED光源的背光产品就更应将其面积考虑在内了。由于当一款透镜定形后它的出光角度基本上以是定值，通过光学仿真可找到透镜的最佳混光距离h，同时通过光源面积大小和出光角度来计算最终打到相应目标面均匀衔接的光时所需的光源的数目。

以在32寸直下式背光中的应用为例：

设光源在光学膜片上打出的矩形光斑的面积记作S1=c*c，液晶屏面积记作S2=a*b(长*宽)，混光距离记作D1，相邻光源中心间距记作D2，光源个数记作M，光源发光角度记作θ，则有

（其中，m1、m2分别对应液晶屏长、宽方向上的光源个数，D2为两相邻光源中心点的距离 c为矩形光斑的边长此例中以光源长边和短边发光角度相同来计算故有S1=c*c）

32寸液晶屏的尺寸约为710*400mm ，若混光距离35mm，光源发光角度为140°由上面公式可得：

c=2*35*tan70o=192.3mm S= c*c=192.3*192.3=36979.3mm²

m1=a/c=710/192.3=3.6≈3

m2=b/c=400/192.3=2

M=m1.m2=3*2=6 D2=c=192.3mm D1=35mm

结论：该32寸直下式背光方案所需光源个数为M=6个，光源排布（横向*纵向）为3*2阵列分布，相邻光源间间距为D2=192.3mm，混光距离为D1=35mm。

本发明相对的灵活性较大，可根据不同阶层的的需求改变光源和光学部分结构来达到相应效果都应包含在本发明权利之内。如，通过在光学膜片5部分加入反射片来提高光的利用率和均匀性，以及在COB中用红光芯片来解决加入红色荧光粉时激发效率低带来的应用于背光方案中能量不匹配而使得色域过低的问题等等。

目前的单颗LED光源的亮度水平相对较低，这使得LED集成光源在照明系统中的应用越来越多。随着LED背光源的市场占有率迅速扩大LED背光模组的技术和结构正在发生着改变，LED封装技术也正朝着大功率，集成化的方向发展。由于LED集成光源与所需的光学系统尺寸较为接近，所以不能将其光源当成点光源处理，此类光源常称为扩散光源，或一组空间上非常靠近的点光源其扩展在有限面积或者体积发射光线也可被称为扩展光源。因此在非成像理论中该类LED封装的一次光学设计和LED集成光源光学系统的设计称为面向LED扩展光源的光学设计。

目前COB封装技术已相对成熟，而传统直下式背光中采用小功率LED灯珠数目过多给成本、散热、维护带来诸多不利以及很难在原有基础上做的很薄，因此需要一种新的方法来解决传统直下式背光所存在的不足。本发明采用一种LED扩展光源加二次光学透镜3和配合部分光学膜片5的结构形式来替代传统直下式背光中成百上千颗小功率LED灯珠，在继承了直下式可局部调光的同时对产品的散热、光效低、组装和维护难的问题将会有较好的解决。具体体现在：1、扩展光源和二次光学透镜3结合在一起有效提高了光源的出光角度和光分布的均匀性；2、少数几颗光源分布在机壳底板上，增加了相对散热面积，散热性能变好，减少了透镜使用个数；3、采用将二次光学透镜3直接固定在光源上的方式使得安装更加简单；4、采用“扩展光源+二次光学透镜3”的方式使得直下式背光结构中有可能只保留扩散板51便能达到均匀出光的效果，其结构将会得到简化。

Claims

1.一种直下式液晶电视背光模组，包括光源和光学膜片，其特征在于：所述光源包括设于底板上的呈矩阵排布的扩展光源，每个扩展光源对应一个或多个二次光学透镜，光源通过所述二次光学透镜在所述光学膜片上打出一个矩形光斑，调整光学膜片与所述二次光学透镜之间的距离，使所有扩展光源发射出来的矩形光斑相互组合形成一个矩形面光源。

2.根据权利要求1所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：二次光学透镜包括底面、侧面和顶面，所述底面中间位置设有容置该扩展光源的凹腔，所述凹腔表面形成入射面；所述顶面中心设有由于凹陷形成的曲面，所述曲面由第一反射面和第二反射面构成；所述侧面由出射面和反射面组成，从下往上依次为，第一出射面，第三反射面和第二出射面。

3.根据权利要求2所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：光源发出的光线通过入射面来调节不同角度入射光线的曲率，其中凹腔内水平角0~45°的光线将直接从第一出射面折射出。

4.根据权利要求3所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：光源发出的光线通过入射面来调节不同角度入射光线的曲率，控制凹腔内另一部分的光线以全反射的方式通过第二出射面以合适的角度折射出来。

5.根据权利要求4所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：第一反射面控制凹腔内水平角70~90°范围内的光线反射分布。

6.第二反射面控制凹腔内水平角45~70°范围内的光线反射分布。

7.所述第一反射和第二反射面相连并共同将水平角大于45°的光线反射至第二出射面；光源中心的光主要通过第一反射面来调节其在透镜内的光线反射分布；同时通过第二反射面微调使得最终射向第二出射面的光线能够补偿光斑边缘区域的光分布，通过调节第一、二出射面可以形成均匀的矩形光斑，其扩散角度在120o～160o范围内。

8.根据权利要求1所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：所述二次光学透镜由PC、PMMA、PP、ABS或者玻璃材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：所述光学膜片包括扩散板，光源发出来的光线通过二次光学透镜打出的光斑直接打在所述扩散板上。

10.根据权利要求1所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：所述底板上设有反射片。

11.根据权利要求1所述的一种直下式液晶电视背光模组，其特征在于：所述扩展光源为COB。