CN103032822A - 一种应用于背光模组的光纤、背光模组及液晶显示装置 - Google Patents

一种应用于背光模组的光纤、背光模组及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用于背光模组的光纤，所述光纤为螺旋状，包括用于导入光线的入光部、靠近所述入光部的近入光处和远离所述入光部的远入光处，所述螺旋状光纤的螺距和/或螺旋半径自所述近入光处至所述远入光处逐渐减小。本发明还提供一种背光模组及液晶显示装置。本发明所提供的背光模组及液晶显示装置，通过光纤导入发光源（例如LED或CCFL）发出的光，由该光纤来作为背光模组的背光源，可使背光模组内光热隔离，不会面临散热的问题，有效提高背光模组寿命、光学品味以及可靠性。而发光源由于不在背光模组内，可使用强散热手段来散热，延长了发光源的寿命。

Description

一种应用于背光模组的光纤、背光模组及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及图像显示领域，尤其涉及一种应用于背光模组的光纤、背光模组及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置由于液晶面板不能自发光，一般需要背光模组的支持。现有技术中，背光模组结构有直下式以及侧入式。所谓的直下式背光模组是指光源如冷阴极荧光灯管（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL）或发光二极管（Light Emitting Diode，LED）在液晶面板背部列阵，发出的光线通过扩散板、棱镜片等光学膜片转成均一的面光源；所谓的侧入式背光模组是指光源LED灯条置于液晶面板侧边，光入射到导光板，通过导光板把线光源转为均匀面光源。
上述现有技术的光源LED以及CCFL，由于发热量较大，为防止影响背光模组性能，需要及时将热量散发出去。但是背光模组的特殊性导致对光源不能使用强力散热手段，例如风冷、水冷等，这样未能及时散发的热量累积起来，将会发生导光板和光学膜片因热膨胀翘曲、液晶液化、光源寿命下降等难题。因此，需要考虑采用其他光源来取代LED以及CCFL，以克服前述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可使背光模组内光热隔离，有效提高背光模组寿命、光学品味以及可靠性的应用于背光模组的光纤、背光模组及液晶显示装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于背光模组的光纤，所述光纤为螺旋状，包括用于导入光线的入光部、靠近所述入光部的近入光处和远离所述入光部的远入光处，所述螺旋状光纤的螺距和/或螺旋半径自所述近入光处至所述远入光处逐渐减小。
本发明还提供一种背光模组，包括至少一根所述的螺旋状光纤。
进一步地，还包括导光板，所述导光板进一步包括入光面和与所述入光面相接的出光面，所述螺旋状光纤设在所述导光板的入光面一侧，并且其轴线平行于所述导光板的入光面。
进一步地，还包括将所述螺旋状光纤包裹在内的反射片，设在所述导光板的入光面一侧，用于将从所述螺旋状光纤发出但没有射入所述导光板的光线，反射到所述导光板。
进一步地，还包括扩散板，所述螺旋状光纤设在所述扩散板下方。
进一步地，还包括将所述螺旋状光纤包裹在内的反射片，设在所述扩散板下方，用于将从所述螺旋状光纤发出但没有射入所述扩散板的光线，反射到所述扩散板。
进一步地，所述螺旋状光纤导入的光线为发光二极管或冷阴极荧光灯管发出的光。
进一步地，所述螺旋状光纤导入的光线为太阳光。
本发明还提供一种液晶显示装置，包括所述的背光模组。
进一步地，所述液晶显示装置从上至下还包括前框、液晶面板、胶框、光学膜片和背板，所述前框与背板装配，以使所述液晶面板固定在所述前框和胶框之间，所述光学膜片设置在所述导光板的出光面上，所述螺旋状光纤位于所述胶框和背板之间，并且安装在所述导光板及所述背板上。
本发明所提供的光纤，由于成型为螺旋状，其内传递的光能够均匀逸出，可作为均匀线性光源，同时可使背光模组内光热隔离。而本发明提供的背光模组及液晶显示装置，通过螺旋状光纤导入发光源（例如LED或CCFL）发出的光，由该光纤来作为背光模组的背光源，可使背光模组内光热隔离，不会面临散热的问题，有效提高背光模组寿命、光学品味以及可靠性。而发光源由于不在背光模组内，可使用强散热手段来散热，延长了发光源的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中螺旋状光纤的导光原理示意图。
图2是本发明实施例中调节螺旋状光纤的螺距的示意图。
图3是本发明实施例中调节螺旋状光纤的螺旋半径的示意图。
图4是本发明实施例一背光模组的立体结构示意图。
图5是本发明实施例一背光模组的剖面结构示意图。
图6是本发明实施例中多根螺旋状光纤并行发光的示意图。
图7是太阳光背光的原理示意图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
本发明实施例一提供一种背光模组，通过光纤导入发光源（例如LED或CCFL）发出的光，由该光纤来作为背光模组的背光源，可使背光模组内光热隔离，不会面临散热的问题，有效提高背光模组寿命、光学品味以及可靠性。而发光源由于不在背光模组内，可使用强散热手段来散热，延长了发光源的寿命。
为了把光纤里的光应用至背光模组及液晶显示装置，首先需要保证光纤能够成为均匀出光的线性光源，再将其转变为面光源。光纤在结构上有芯部和边缘层两种不同介质，芯部的折射率比边缘层小。在通常的光纤通信中，根据光纤导光原理，由于光纤芯部的折射率比光纤边缘层小，故光在芯部传递时，在芯部与边缘层界面间，入射角大于全反射角，于是发生全反射，逸出的光极少，从而实现低耗传递。但是，在本实施例中，需要使光纤中传递的光能够均匀地逸出，以便形成一线性光源，因此需要破坏前述的全反射。
本发明实施例一由此提供一种光纤，成型为螺旋结构，如图1所示为其出光原理示意图。把光纤成型为螺旋结构，光纤呈较大的弯曲形态，这样在光纤的芯部与边缘层界面间，使得入射角小于全反射角，于是光纤所传递的光不会全部反射，将会有一部分逸出。
因此，通过控制光纤弯曲度，即可控制光逸出的效率。对光纤进行适合的螺旋设计，便能使光从光纤均匀逸出，从而形成均匀线性光源。而对于如何控制光纤弯曲度，本实施例提供了两种方式，一是如图2所示的调节光纤的螺距，一是如图3所示的调节光纤的螺旋半径。在图2和图3中，该螺旋状光纤1包括用于导入太阳光的入光部10、靠近入光部10的近入光处11和远离入光部10的远入光处12。
请具体参照图2所示，螺距与光纤弯曲度的关系是：螺距越大，光纤弯曲程度越小。如前所述，在光纤的芯部与边缘层界面间发生反射的光就越多，逸出的光就越少，从而出光率越低。由于螺旋状光纤1的近入光处11内的光通量较大，可设置较大的螺距，以将逸出的光量控制在一定范围内。反之在远入光处12内的光通量小，需要提高出光率，以使逸出更多的光量，与近入光处11逸出的光量相平衡，从而实现整根光纤1均匀出光，所以需设置较小的螺距。从图2中可以看出，该螺旋状光纤1的螺距自近入光处11至远入光处12逐渐减小。
再请参照图3所示，螺旋半径与光纤弯曲度的关系是：螺旋半径越大，光纤弯曲程度越小。如前所述，在光纤的芯部与边缘层界面间发生反射的光就越多，逸出的光就越少，从而出光率越低。由于螺旋状光纤1的近入光处11内的光通量较大，可设置较大的螺旋半径，以将逸出的光量控制在一定范围内。反之在远入光处12内的光通量小，需要提高出光率，以使逸出更多的光量，与近入光处11逸出的光量相平衡，从而实现整根光纤1均匀出光，所以需设置较小的螺旋半径。从图3中可以看出，该螺旋状光纤1的螺旋半径自近入光处11至远入光处12逐渐减小。
当然，还可以同时调节螺距以及螺旋半径，例如同时使螺旋状光纤1的螺距和螺旋半径自近入光处11至远入光处12逐渐减小，以更加灵活设计光纤形态。
在工业应用中，螺旋状光纤1的一种成型手段是：把光纤加热至一定温度时，光纤将变软，呈现热塑性，使用机械加工缠绕卷制或将其置于模具等方法，成型为螺旋状，同时亦可根据设计要求来具体调节螺距或螺旋半径。
由上所述，本发明实施例二提供的一种背光模组，包括至少一根螺旋状光纤1，其包括用于导入光线的入光部10、靠近入光部10的近入光处11和远离入光部10的远入光处12，螺旋状光纤1的螺距和/或螺旋半径自近入光处11至远入光处12逐渐减小。
请结合图4和图5所示，本实施例的背光模组为侧入式结构，还包括导光板2，导光板2进一步包括入光面和与所述入光面相接的出光面，螺旋状光纤1设在导光板2的入光面一侧，并且，螺旋状光纤1的轴线平行于导光板2的入光面。螺旋状光纤1传递的光均匀逸出，形成均匀地线性光源，再经过导光板2转换为面光源，为液晶显示装置提供背光。
另外，为了提高光利用效率，本实施例的背光模组还包括将螺旋状光纤1包裹在内的反射片3，设在导光板2的入光面一侧。反射片3包裹螺旋状光纤1以及其与导光板2之间的间隙，重新利用从螺旋状光纤1发出但没有射入导光板2的光线，将其反射到导光板2，提高光效。
装配时，螺旋状光纤1和反射片可用胶带、涂胶、锁付螺丝、通过支架等方法固定在背板以及导光板2上。
应当理解的是，以上虽以单侧入光为例进行说明，但并不意味着本实施例仅能限于单侧入光的背光模组，其同样也可应用在双侧、四侧入光等背光模组。
本实施例的背光模组还可为直下式结构，包括扩散板，螺旋状光纤设在扩散板下方。螺旋状光纤传递的太阳光均匀逸出，形成均匀地线性光源，再经过扩散板转换为面光源，为液晶显示装置提供背光。
同样，为了提高光利用效率，本实施例的背光模组还包括将螺旋状光纤包裹在内的反射片，设在扩散板下方，用于将未能射入到扩散板的的光反射到扩散板。
在上述实施例中，螺旋状光纤的数量根据背光亮度的要求而定。如图6所示，当液晶显示装置的尺寸变大，单根螺旋状光纤发光不能满足背光亮度需求时，可采用多根螺旋状光纤并行一起发光。
本发明实施例一中，螺旋状光纤1传递的光来自LED或CCFL，而这些光源由于是通过荧光粉混光发出白光，故色彩表现能力较弱、色域较窄，不能真实还原真正的色彩。因此，本发明实施例二提供一种背光模组，包括至少一根螺旋状光纤1，其包括用于导入光线的入光部10、靠近入光部10的近入光处11和远离入光部10的远入光处12，螺旋状光纤1的螺距和/或螺旋半径自近入光处11至远入光处12逐渐减小。
与实施例一不同之处在于，螺旋状光纤1所导入的光线为太阳光。如图7所示，太阳光背光的原理是：太阳将光谱宽阔、完整的太阳光照射至太阳光集光器，集光器再把太阳光压缩汇聚，然后把光射进光纤束，再通过螺旋状光纤传导把太阳光传递至液晶显示装置的背光模组。这样使用太阳光作为背光源，有图像色彩绚丽、还原真实等优点，而且由于不使用电能而使用自然光，故节能环保，符合当今产品发展趋势。
本发明实施例三提供一种液晶显示装置，包括上述实施例一和二的背光模组。请再参照图4和图5所示，该液晶显示装置从上自下还包括前框4、液晶面板5、胶框6、光学膜片7和背板8，光学膜片7设置在导光板2的出光面上，前框4与背板8装配，以使液晶面板5固定在前框4和胶框6之间，螺旋光纤1位于胶框6和背板8之间，安装在导光板2及背板8上。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种应用于背光模组的光纤，其特征在于，所述光纤为螺旋状，包括用于导入光线的入光部、靠近所述入光部的近入光处和远离所述入光部的远入光处，所述螺旋状光纤的螺距和/或螺旋半径自所述近入光处至所述远入光处逐渐减小。
2.一种背光模组，其特征在于，包括至少一根如权利要求1所述的螺旋状光纤。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，还包括导光板，所述导光板进一步包括入光面和与所述入光面相接的出光面，所述螺旋状光纤设在所述导光板的入光面一侧，并且其轴线平行于所述导光板的入光面。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，还包括将所述螺旋状光纤包裹在内的反射片，设在所述导光板的入光面一侧，用于将从所述螺旋状光纤发出但没有射入所述导光板的光线，反射到所述导光板。
5.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，还包括扩散板，所述螺旋状光纤设在所述扩散板下方。
6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，还包括将所述螺旋状光纤包裹在内的反射片，设在所述扩散板下方，用于将从所述螺旋状光纤发出但没有射入所述扩散板的光线，反射到所述扩散板。
7.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述螺旋状光纤导入的光线为发光二极管或冷阴极荧光灯管发出的光。
8.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述螺旋状光纤导入的光线为太阳光。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求2-8任一项所述的背光模组。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置从上至下还包括前框、液晶面板、胶框、光学膜片和背板，所述前框与背板装配，以使所述液晶面板固定在所述前框和胶框之间，所述光学膜片设置在所述导光板的出光面上，所述螺旋状光纤位于所述胶框和背板之间，并且安装在所述导光板及所述背板上。
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