CN103032816A - 匀光透镜、使用该匀光透镜的背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的匀光透镜、使用该匀光透镜的背光模组和显示装置，其中，匀光透镜包括第一片体和第二片体，第一片体与第二片体连接，形成位于连接点上方的第一V型槽以及第二V型槽。使用匀光透镜的背光模组包括导光板以及光源装置，光源装置包括本发明的匀光透镜以及光源。本发明的显示装置，包括本发明的使用匀光透镜的背光模组。本发明的匀光透镜可以满足背光模组的薄型化设计需求；同时成型工艺简单，具有成本低廉的优势。本发明的使用匀光透镜的背光模组因为采用本发明的匀光透镜，出光效果更好，成本大大降低。本发明的显示装置因为采用了本发明的背光模组，其产品成本得到大幅降低，其产品品质得到很大提升。

Description

匀光透镜、使用该匀光透镜的背光模组和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种匀光透镜、使用该匀光透镜的背光模组和显示装置。

背景技术

背光模组为液晶显示器的重要组件之一，由于液晶本身不发光，背光模组的功能就是供应充足的亮度与分布均匀的光源，使液晶显示器能正常显示影像。目前，液晶显示器的显示技术已经趋于成熟，尤其在背光模组的设计方面也有了很大的发展。背光模组除了应用在液晶显示器、液晶电视机等液晶显示装置之外，还可以为数码相框、电子纸、手机等显示装置提供光源。

背光模组依据光源的位置不同分为侧光式背光模组和直下式背光模组。侧光式背光模组主要包括光源、导光板以及背板。导光板主要功能是藉由光散乱原理将入射的点光源转换成面光源。光源位于导光板的至少一侧面，光源所发出的光向导光板另一端传导，然后由导光板正面射出。

随着对背光模组功耗不断下降的要求，目前市面上出现了边角式的背光模组。目前市场上出现的匀光透镜几乎都为圆形，主要应用在直下式LED背光模组中，但该匀光透镜的价格相当昂贵，而且圆形的匀光透镜，因其外形结构，很难实现背光模组的薄型设计，因此，这种匀光透镜很难在边角式背光模组中应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种造价相对便宜，可以在边角式背光模组中应用的匀光透镜、使用该匀光透镜的背光模组和显示装置。

本发明的匀光透镜，包括均为六边形的第一片体和第二片体，第一片体和第二片体位于同一高度且左右并行排列，所述第一片体的一个顶角与所述第二片体的一个相对应的顶角连接，形成位于连接点上方的第一V形槽以及位于连接点下方的用于容纳光源的第二V形槽。

本发明的匀光透镜，其中，所述第一片体与所述第二片体以所述第一V形槽的槽底的纵向轴线为对称轴左右对称。

本发明的匀光透镜，其中，所述第一V形槽的相对内壁之间所成角的角度范围是40°~160°。

本发明的匀光透镜，其中，所述第二V形槽的相对内壁之间所成角的角度范围是20°~120°。

本发明的匀光透镜，其中，所述第一片体的与所述第二片体连接的顶角为连接顶角，所述第一片体的与所述连接顶角相对的顶角的角度范围是20°~160°。

本发明的匀光透镜，其中，所述第二V形槽的相对内壁的至少一表面设置有用于增强所述光源发出的光线扩散的扩散粒子。

本发明的匀光透镜，其中，所述第一V形槽为横截面为圆弧状的圆弧槽或横截面为锥形的锥形槽。

本发明的匀光透镜，其中，所述第二V形槽为横截面为圆弧状的圆弧槽或横截面为锥形的锥形槽。

本发明的匀光透镜，其中，所述第一V形槽的槽底喷涂反射率大于90%的第一反射层。

本发明的匀光透镜，其中，所述匀光透镜还包括多个用以支承所述匀光透镜的支承柱，所述支承柱分别连接于所述第一片体的底部和所述第二片体的底部。

本发明的匀光透镜，其中，所述支承柱与所述第一片体和所述第二片体通过模具一体塑造成型或所述支承柱制造后通过卡合方式与所述第一片体和所述第二片体分别组合。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，包括导光板以及设置于所述导光板的侧面一侧的光源装置，所述光源装置包括本发明的匀光透镜以及设置于所述匀光透镜的第二V形槽的内部的光源，所述匀光透镜的第一V形槽面的开口面向所述导光板的侧面。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，其中，所述光源装置设置于所述导光板的至少一边角的外侧。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，其中，所述光源为LED灯条，所述LED灯条包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的LED灯，所述LED灯的出光面面向所述第二V形槽的槽底。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，其中，所述印刷电路板的面向所述第二V形槽的槽底的表面设置有用于反射所述LED灯发出光线的第二反射层。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，其中，所述印刷电路板的背面设置有用于散热的胶带。

本发明的显示装置，包括本发明的使用匀光透镜的背光模组。

本发明的匀光透镜可以在边角式背光模组中应用。本发明的匀光透镜是片状的非圆形结构，可以满足背光模组的薄型化设计需求；同时本发明的匀光透镜成型工艺简单，具有成本低廉的优势。

本发明的使用匀光透镜的背光模组因为采用本发明的匀光透镜，出光效果更好，成本大大降低。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，不需要特殊的长窄型封装的LED灯，其使用了本发明的匀光透镜，可以使用多种封装类型的LED灯；本发明的匀光透镜，由于可以扩大光源发射角而起到匀光作用，进而降低了边角LED背光模组中导光板调节的难度。

本发明的显示装置因为采用了本发明的背光模组，其产品成本得到大幅降低，其产品品质得到很大提升。

附图说明

图1为本发明的使用匀光透镜的背光模组中的光源装置的结构示意图，主要示出了本发明的匀光透镜的第一种实施例的结构；

图2为本发明的匀光透镜的第一种实施例的结构示意图的左视图；

图3为本发明的使用匀光透镜的背光模组的结构示意图；

图4为图4所示的A局部放大图；

图5为包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的结构示意图；

图6为不包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的亮度分布图；

图7为包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的亮度分布图；

图8为不包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的出光角度示意图；

图9包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的出光角度示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1、图3、图4所示，本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，包括导光板1以及设置于导光板1的侧面一侧的光源装置2。光源装置2包括本发明的匀光透镜3以及设置于匀光透镜3的第二V形槽21的内部的光源5，匀光透镜3的第一V形槽面11的开口面向导光板1的侧面。

结合图2所示，匀光透镜3包括均为六边形的第一片体10和第二片体20。第一片体10和第二片体20位于同一高度且左右并行排列，第一片体10的一个顶角与第二片体20的一个相对应的顶角连接，形成位于连接点上方的第一V形槽11以及位于连接点下方的用于容纳光源的第二V形槽21。

本发明的匀光透镜在工作时，光源位于第二V形槽内，光源发出的光线从各个不同角度入射到匀光透镜，再经透镜内部折射后至第一V形槽的槽底，在第一V形槽的两侧壁的折射、扩散作用下，光线匀合并向外扩散出去。

本发明的使用匀光透镜的背光模组在使用时，光源发出的光线透射至第一V形槽的槽底，在第一V形槽的两侧壁的扩散作用下，光线匀合并向外扩散至导光板的侧面。

本发明的匀光透镜，是片状的非圆形结构，可以满足背光模组的薄型化设计需求；同时本发明的匀光透镜成型工艺简单，具有成本低廉的优势。

在匀光透镜3中，第一片体10与第二片体20以第一V形槽11的槽底的纵向轴线为对称轴左右对称。

在匀光透镜3中，第一V形槽11的相对内壁之间所成角α的角度范围是40°~160°。

在匀光透镜3中第二V形槽21的相对内壁之间所成角β的角度范围是20°~120°。

在匀光透镜3中，第一片体10的与第二片体20连接的顶角为连接顶角15，第一片体10的与连接顶角15相对的顶角γ的角度范围是20°~160°。

在匀光透镜3中，第二V形槽21的两个相对的内壁的向透镜外部的表面均设置有用于增强光源发出的光线扩散的扩散粒子12。

在本发明的其他实施例中，扩散粒子12也可以设置于第二V形槽21的两个相对的内壁的向透镜内部的表面上，即第二V形槽的相对内壁的至少一表面设置有用于增强光源发出的光线扩散的扩散粒子。

扩散粒子12主要起到散射，增加入射光发散角度的作用，其材质可以是PMMA、PET或是PC等。扩散粒子12可以通过模具成型，也可以是通过涂布形成。扩散粒子12的颗粒大小可以一致，也可以随机分布。

在本发明的匀光透镜的其它实施例中，扩散粒子也可以是不同材质的分布在匀光透镜内部的粒子。

本实施例中，扩散粒子12形成的扩散粒子层的特性为91%的透过率以及89%的雾度。

本实施例中，第一V形槽11为横截面为锥形的锥形槽。第二V形槽21同样为横截面为锥形的锥形槽。

在本发明的匀光透镜的其他实施例中，第一V形槽可以为横截面为锥形的锥形槽，而与之相对的第二V形槽可以为横截面为圆弧状的圆弧槽，或者，第一V形槽可以为横截面为圆弧状的圆弧槽，而与之相对的第二V形槽可以为横截面为锥形的锥形槽。

在匀光透镜3中，第一V形槽11的槽底喷涂有反射率大于90%的第一反射层13。

本实施例中，第一反射层13涂附于第二V形槽21的槽底的中心区域，一方面以降低中心亮度，另一方面，将第二V形槽21的槽底接收的光线反射至第二V形槽21的相对内壁，通过扩散粒子12散射后向四周出射，以进一步有效提高匀光透镜的均一度。

匀光透镜3还包括多个用以支承匀光透镜的支承柱17，支承柱17平行排列且分别连接于第一片体10的底部和第二片体20的底部。

本实施例中，支承柱17与第一片体10和第二片体20通过模具一体塑造成型。

在本发明的匀光透镜的其他实施例中，支承柱17可以制造后通过卡合方式与第一片体10和第二片体20分别组合。

本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，其中，光源装置2设置于导光板1的四个边角的外侧。

本发明的使用反射透镜的背光模组的其他实施例中，光源装置可以设置于导光板的一个边角的外侧或二个边角的外侧或三个边角的外侧，总之光源装置设置于导光板的至少一边角的外侧。

本发明的使用反射透镜的背光模组的其他实施例中，光源装置也可以设置于导光板的一个边的外侧或分别设置于导光板的二个对边的外侧或分别设置于导光板的三个边的外侧，总之光源装置可以设置于导光板的至少一边的外侧。

本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，其中，光源5为LED灯条，LED灯条包括印刷电路板51以及设置于印刷电路板51上的LED灯52，LED灯52的出光面面向第二V形槽21的槽底。

本实施例中，一个印刷电路板51上可以设置1个或是多个LED灯52。

本发明的匀光透镜的具体结构应该和LED灯选用的型号相匹配，即匀光透镜的具体尺寸随所选定的LED灯的尺寸的不同而有所变化。

支承柱17是连接印刷电路板51和匀光透镜3的桥梁，支承柱17固定连接于印刷电路板51上，其连接方式可以是多种，比如利用胶水粘接、利用螺栓螺接或利用卡口卡接等。

本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，其中，LED灯52的荧光粉层53的颜色为黄色。

荧光粉层53的荧光粉用来吸收LED灯52的晶片所发出的部分激发光线，并据以激发出波长异于晶片所发出的激发光线的波长的发射光线。

LED灯52的晶片所发出的激发光线为蓝光，荧光粉为黄色荧光粉，LED灯发出的蓝光与黄色荧光粉发出的黄光互补形成白光。

LED灯所发出的光由晶片和荧光粉共同决定，通常情况下采用发白光的LED灯，而发白光的LED灯可以是蓝晶片和黄荧光粉构成，也可以是蓝绿双晶片和红荧光粉构成。以蓝色晶片配合黄色荧光粉为例，白色LED灯发光的原理是，晶片在外电源作用下所释放的能量以发蓝光的光子形式发射出来，这些发蓝光的光子进一步轰击黄色荧光粉，从而复合出白光。因此，不同的晶片搭配不同的荧光粉将发出不同波段的光，可以根据实际设计需要，选择发不同波段光的LED灯。

为了进一步提高光效，本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，其中，印刷电路板51的面向第二V形槽21的槽底的表面设置有用于反射LED灯52发出光线的第二反射层54。

本发明的使用匀光透镜的背光模组的实施例，其中，印刷电路板51的背面设置有用于散热的胶带55。

实施例二

本发明的匀光透镜的具体结构应该和LED灯选用的型号想匹配，即匀光透镜的具体尺寸随所选定的LED尺寸的不同而有所变化。

图5示出了本发明的匀光透镜的另一种实施例的具体结构尺寸，本实施例的匀光透镜3’与实施例一中的匀光透镜3的区别仅在于，第一V形槽11’和第二V形槽21’均为横截面为圆弧状的圆弧槽。

在匀光透镜3’中，第一片体10’与第二片体20’以竖直中轴线70’为对称轴左右对称。

本实施例的匀光透镜3’的厚度和LED灯52’的厚度一致，均为1.4毫米。第一V形槽11’的槽底设置反射率为93%的光学特性层（第一反射层）。

在本实施例的匀光透镜3’中，第二片体20’的底边的外侧边缘距竖直中轴线70’的距离a为9毫米；第二片体20’的底边的内侧边缘距竖直中轴线70’的距离n为3.25毫米；连接第二片体20’与印刷电路板51’的支承柱17’的外侧边距竖直中轴线70’的距离d为7毫米；连接第二片体20’与印刷电路板51’的支承柱17’的内侧边距竖直中轴线70’的距离e为5.5毫米；第二片体20’最外侧边缘距竖直中轴线70’的距离b为10毫米；第二片体20’的顶边的外侧边缘距竖直中轴线70’的距离c为8毫米；第一片体10’的顶边到第一片体10’的底边的距离f为3毫米；支承柱17’的高度m为1.1毫米；第一片体10’的最外侧边缘距第一片体10’的底边的垂直距离g为2毫米；第一V形槽11’的半径R1为3.087毫米；第一V形槽11’的侧壁与第一片体10’的顶边通过圆弧壁71’连接；圆弧壁71’的半径R2是7.094毫米；第二V形槽21’的半径R3为4.341毫米。光源5’的LED灯52’距离第二V形槽21’的底的距离h为0.879毫米。印刷电路板51’的厚度为0.8毫米。印刷电路板51’的宽度为1.6毫米。光源5’的LED灯52’是3014型号的LED灯。

不包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的亮度分布如图6所示，包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的亮度分布如图7所示，图6、图7的横坐标均表示沿出光面平行的方向，单位是mm（毫米）。在探测面位置设定一致的情况下，在LED灯52’的光通量为19流明的情况下，在没有匀光透镜3’时，LED灯52’出光聚集在宽度约为2.4毫米范围内，而加上匀光透镜后，出光区域被扩大到宽度为20毫米，并且亮度分布较为均匀。

这里的出光角度是指光强降为最大光强50%时所对应的角度值，从图8中可以看出，图中圆斑下边缘在4.8cd（坎德拉）和6.0cd之间，即代表不带匀光透镜3’的LED灯52’的最大光强在4.8cd（坎德拉）和6.0cd之间，光强降为最大光强50%时，圆斑覆盖区域所对应的角度值在-55°到55°范围内，出光角度范围为110°。

从图9中可以看出，包括本发明的匀光透镜的另一种实施例的光源装置的最大光强接近4cd（坎德拉），光强降为最大光强50%时，圆斑覆盖区域所对应的角度值在-75°到75°范围内，出光角度范围为150°，因此，匀光透镜使得光源5’的LED灯52’的出光角度范围增大了40°。

本发明实施例的使用背光模组的显示装置，包括背光模组，上述背光模组是上述实施例中的背光模组。显示装置可以为：液晶面板、电子纸、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明的使用匀光透镜的背光模组，不需要特殊的长窄型封装的LED灯，其使用了本发明的匀光透镜，可以使用多种封装类型的LED灯；本发明的匀光透镜，由于可以扩大光源发射角而起到匀光作用，进而降低了边角LED背光模组中导光板调节的难度。

本发明的使用匀光透镜的背光模组通过使用匀光透镜，可以不使用具有高温PN结的长窄型LED灯，而选用高光效低温度（即散热效果好）的PN结LED灯，避免了导光板的入光面的变形。

本发明的匀光透镜与LED灯条配合，适用于新型的边角式（Corner）背光模组，可以增大导光板的入射光角度，减低导光板的网点的设计难度。如果将本发明的匀光透镜应用于直下式（Direct）LED背光模组中，可以增强匀光效果，避免光斑的出现。

本发明的使用匀光透镜的背光模组中的光源装置，成型工艺简单，具有成本低廉的优势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种匀光透镜，其特征在于，包括均为六边形的第一片体和第二片体，第一片体和第二片体位于同一高度且左右并行排列，所述第一片体的一个顶角与所述第二片体的一个相对应的顶角连接，形成位于连接点上方的第一V形槽以及位于连接点下方的用于容纳光源的第二V形槽。

2.根据权利要求1所述的匀光透镜，其特征在于，所述第一片体与所述第二片体以所述第一V形槽的槽底的纵向轴线为对称轴左右对称。

3.根据权利要求2所述的匀光透镜，其特征在于，所述第一V形槽的相对内壁之间所成角的角度范围是40°~160°。

4.根据权利要求3所述的匀光透镜，其特征在于，所述第二V形槽的相对内壁之间所成角的角度范围是20°~120°。

5.根据权利要求4所述的匀光透镜，其特征在于，所述第一片体的与所述第二片体连接的顶角为连接顶角，所述第一片体的与所述连接顶角相对的顶角的角度范围是20°~160°。

6.根据权利要求5所述的匀光透镜，其特征在于，所述第二V形槽的相对内壁的至少一表面设置有用于增强所述光源发出的光线扩散的扩散粒子。

7.根据权利要求6所述的匀光透镜，其特征在于，所述第一V形槽为横截面为圆弧状的圆弧槽或横截面为锥形的锥形槽。

8.根据权利要求7所述的匀光透镜，其特征在于，所述第二V形槽为横截面为圆弧状的圆弧槽或横截面为锥形的锥形槽。

9.根据权利要求8所述的匀光透镜，其特征在于，所述第一V形槽的槽底喷涂反射率大于90%的第一反射层。

10.根据权利要求9所述的匀光透镜，其特征在于，所述匀光透镜还包括多个用以支承所述匀光透镜的支承柱，所述支承柱分别连接于所述第一片体的底部和所述第二片体的底部。

11.根据权利要求10所述的匀光透镜，其特征在于，所述支承柱与所述第一片体和所述第二片体通过模具一体塑造成型或所述支承柱制造后通过卡合方式与所述第一片体和所述第二片体分别组合。

12.一种使用匀光透镜的背光模组，包括导光板以及设置于所述导光板的侧面一侧的光源装置，其特征在于，所述光源装置包括如权利要求1-11任一项所述的匀光透镜以及设置于所述匀光透镜的第二V形槽的内部的光源，所述匀光透镜的第一V形槽面的开口面向所述导光板的侧面。

13.根据权利要求12所述的使用匀光透镜的背光模组，其特征在于，所述光源装置设置于所述导光板的至少一边角的外侧。

14.根据权利要求13所述的使用匀光透镜的背光模组，其特征在于，所述光源为LED灯条，所述LED灯条包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的LED灯，所述LED灯的出光面面向所述第二V形槽的槽底。

15.根据权利要求14所述的使用匀光透镜的背光模组，其特征在于，所述印刷电路板的面向所述第二V形槽的槽底的表面设置有用于反射所述LED灯发出光线的第二反射层。

16.根据权利要求15所述的使用匀光透镜的背光模组，其特征在于，所述印刷电路板的背面设置有用于散热的胶带。

17.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求12-16任一项所述的背光模组。

Images