CN103047614A

CN103047614A - 光导入系统、直下式背光模组及液晶显示器

Info

Publication number: CN103047614A
Application number: CN2013100272567A
Authority: CN
Inventors: 胡哲彰; 贺虎
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-04-17
Also published as: WO2014113984A1

Abstract

本发明公开一种光导入系统、直下式背光模组及液晶显示器，该光导入系统包括：环境光采集系统，其朝向环境光，吸收环境光并输出吸收光；若干导光装置，每一导光装置具有一入光端及一出光端，入光端邻近于环境光采集系统，吸收光进入入光端并被导引至出光端，若干出光端阵列排布于扩散板的一入光面之下；若干扩散光装置，每一扩散光装置设置于对应的出光端与入光面之间，扩散光装置将出光端的发光角度扩大。由于设置在出光端与入光面之间的扩散光装置将出光端的发光角度扩大，因此改善了出光端之间产生的亮暗不均的现象，提高了直下式背光模组的光学品味。

Description

光导入系统、直下式背光模组及液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，具体地讲，是涉及一种光导入系统、直下式背光模组及液晶显示器。

背景技术

现今，在液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）的背光模组中大多数采用原始光源作为背光光源，这里所述的原始光源是指利用电力等能源来使自身发光的光源，例如LED、CCFL等。其中，LED具有高效节能的优点，因此被广泛利用为背光模组中的背光光源。但随着未来人们更加注重节能环保，现今背光模组中的背光光源的功耗需要进一步地降低，这就需要减少原始光源使用的数量来实现背光光源功耗的降低，或者使用新型的节能光源作为背光模组中的背光光源，来达到进一步地节能。

将环境光，例如太阳光，作为背光模组中的背光光源是一种新型的节能方案。在这种节能方案中，无需使用以电力为动力的原始光源，或者将原始光源的使用比例减小，这样就可以大幅度地减少能耗。目前比较可行的办法是将环境光收集后使用多条光纤传导并由各条光纤的出光端将收集的环境光出射到背光模组中作为背光模组的背光光源。然而，由于光纤出光端的发光角度较小，导致出光端正前方与出光端之间（即出光端左右两边）的亮度差异过大，从而产生亮暗分明的现象，严重时可以分辨出每一出光端所在的位置，严重影响了背光模组的光学品味。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光导入系统，用于直下式背光模组中，该光导入系统包括：环境光采集系统，其朝向环境光，吸收所述环境光并输出吸收光；若干导光装置，所述导光装置具有一入光端及一出光端，所述入光端邻近于所述环境光采集系统，所述吸收光进入所述入光端并被导引至所述出光端，若干所述出光端阵列排布于扩散板的一入光面之下；若干扩散光装置，所述扩散光装置设置于所述出光端与所述入光面之间，所述扩散光装置将所述出光端的发光角度扩大。

此外，所述导光装置为光纤。

此外，所述扩散光装置为双凹透镜或平凹透镜。

此外，所述出光端相对于所述扩散光装置的中心处，所述扩散光装置的宽度满足条件：W<P，其中，W为所述扩散光装置的宽度，P为相邻的两个所述出光端之间的距离。

此外，所述光导入系统还包括若干原始光源，若干所述原始光源与若干所述出光端交替阵列排布。

此外，所述原始光源为LED。

此外，所述出光端相对于所述扩散光装置的中心处，所述扩散光装置的宽度满足以下条件：W<P₂-L，且W<P₁-L，其中，W为所述扩散光装置的宽度，P₁为相邻的两个所述出光端之间的距离，P₂为相邻的两个所述原始光源之间的距离，L为所述原始光源的宽度。

本发明的另一目的还在于提供一种直下式背光模组，包括上述的光导入系统。

本发明的另一目的还在于提供一种液晶显示器，包括显示面板及上述的直下式背光模组，所述显示面板置于所述直下式背光模组之上。

根据本发明的光导入系统、直下式背光模组及液晶显示器，该光导入系统将环境光导入直下式背光模组中作为直下式背光模组的背光光源，无需使用原始光源，或者减少原始光源的使用数量，大大地减少能耗。另外，由于设置在出光端与入光面之间的扩散光装置将出光端的发光角度扩大，改善了出光端之间产生的亮暗不均的现象，提高了直下式背光模组的光学品味。

附图说明

图1是本发明实施例1的直下式背光模组的示意图。

图2是本发明实施例1的双凹透镜将出光端的发光角度扩大的示意图。

图3是本发明实施例1的平凹透镜将出光端的发光角度扩大的示意图。

图4是本发明实施例1的平凹透镜的另一种设置的示意图。

图5是本发明实施例2的直下式背光模组的示意图。

图6是本发明实施例1或实施例2的液晶显示器的示意图。

具体实施方式

为了更好地阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的实施例及其附图进行详细描述，其中，相同的标号始终表示相同的部件。

实施例1

参照图1，直下式背光模组1包括环境光收集系统10、若干条光纤20、若干个双凹透镜40、背板50、扩散板30、光学膜片60及反射板90。其中，扩散板30包括一入光面31、与入光面31相对的出光面32，反射板90设于入光面31之下，背板50设于反射板90之下，光学膜片60设于出光面32之上。

在本实施例中，环境光收集系统10、若干条光纤20及若干个双凹透镜40组成光导入系统，其中，每条光纤20具有一出光端21及一入光端22，各条光纤的入光端22汇聚成一束后邻近于环境光收集系统10，各条光纤的出光端21阵列排布于反射板90之上，即各条光纤的出光端21阵列排布于入光面31的下方。各个双凹透镜40分别对应设于各条光纤的出光端21与入光面31之间。

环境光收集系统10朝向并且吸收环境光CL，而后将环境光CL转化为吸收光SL。环境光CL可为太阳光、灯光或其他发光物体发出的光，吸收光SL的波长处于可见光的波长范围内，即该吸收光SL能够作为背光模组中的背光光源使用。吸收光SL通过入光端22进入光纤20中传导至出光端21，从出光端21射出的光经过双凹透镜40后通过入光面31进入扩散板30中，扩散板30将进入其中的光进行扩散，扩散后的光由出光面32射出；其中，光纤20是一种优良的导光装置，光在光纤20中的能量损失非常低，以保证足够多的光到达出光端21；作为一种扩散光装置，双凹透镜40能够将出光端21的发光角度扩大。

在本实施例中，为了使出光端21的发光角度能够最大化的扩大，优选地，出光端21被相对设置于双凹透镜40的中心处，并且出光端21要与双凹透镜40保持一段合适的距离。出光端21发出的光经过双凹透镜40后射到入光面31上，为了使入光面31的亮暗不均的现象最大限度地减小，双凹透镜40的宽度满足式(1)：

W<P 式(1)

其中，W为双凹透镜40宽度，P为相邻的两个出光端21之间的距离。

以下，将详细地描述双凹透镜40能够将出光端21的发光角度扩大的原理。

同时参照图2，在出光端21发出的光线中任取两条光线211、212，假设在出光端21与入光面31之间未放置双凹透镜40，则光线211、212将沿直线传播，即沿图中的虚线传播，形成的发光角度为M。然而，在本实施例中，由于在出光端21与入光面31之间放置了双凹透镜40，在空气与双凹透镜40的任一凹面的边界处光线211、212将会发生折射，这是因为双凹透镜40的折射率大于空气的折射率，即光线211、212沿图中的实线传播，从双凹透镜40射出的实线的反向延长虚线形成的发光角度为N，可以看出，发光角度N大于发光角度M。同样地，从出光端21射出的其它任意光线也遵循上述原理，则从出光端21射出的光经过双面凹透镜40后发光角度扩大。

本实施例中的双凹透镜40也可换为平凹透镜41，平凹透镜41将出光端21的发光角度扩大的原理如下所述。

参照图3，平凹透镜41的凹面相对于出光端21，在出光端21发出的光线中任取两条光线211、212，假设在出光端21与入光面31之间未放置平凹透镜41，则光线211、212将沿直线传播，即沿图中的虚线传播，形成的发光角度为Q。然而，在本实施例中，由于在出光端21与入光面31之间放置了平凹透镜41，光线211、212在空气与双凹透镜40的凹面或平面的边界处会发生折射，这是因为平凹透镜41的折射率大于空气的折射率，即光线211、212沿图中的实线传播，从平凹透镜41射出的实线的反向延长虚线形成的发光角度为K，可以看出，发光角度K大于发光角度Q。同样地，从出光端21射出的其它任意光线也遵循上述原理，则从出光端21射出的光经过平凹透镜41后发光角度扩大。

参照图4，也可将平凹透镜41的平面相对于出光端21，光线211、212先在空气与平凹透镜41的平面的交界处折射，而后再在空气与平凹透镜41的凹面的交界处折射，可以看出，发光角度K大于发光角度Q，同样可使得出光端21的发光角度扩大。

实施例2

在实施例2的描述中，与实施例1中相同的内容在此不再赘述，以下只描述与实施例1不相同的内容。

发光二极管LED作为一种背光模组中常用的原始背光光源，其是利用电力能源作为发光的动力。当然，原始背光光源也可为荧光灯、CCFL等其它以电力能源为动力的发光体。

参照图5，直下式背光模组1中还可包括若干LED70，LED70与出光端21交替阵列排布于反射板90之上，即LED70与出光端21交替阵列排布于入光面31的下方。出光端21与入光侧面31之间设有双凹透镜40，当然，如上所述，双凹透镜也可用平凹透镜代替。通过这种结构，可将LED70与出光端21结合作为背光光源，以此来减小LED的使用数量。在本实施例中，环境光收集系统10、若干条光纤20、若干个LED70及若干个双凹透镜40组成光导入系统。

值得注意的是，在本实施例中，为了使出光端21的发光角度能够最大化的扩大，优选地，出光端21被设置相对于双凹透镜40的中心处，并且出光端21要与双凹透镜40保持一段合适的距离。为了使出光端21发出的光经过双凹透镜40后与LED70发出的光更好地混合匹配，最大限度地减小入光面31上的亮暗不均的现象，双凹透镜40的宽度满足式(2)：

W<P₂-L，且W<P₁-L，式(2)

其中，W为双凹透镜40的宽度，P₁为相邻的两个出光端21之间的距离，P₂为相邻的两个LED70之间的距离，L为LED70的宽度。

本发明实施例1或实施例2的直下式背光模组通常应用于液晶显示器中，以下将对应用了实施例1或实施例2的直下式背光模组的液晶显示器进行说明。

参照图6，显示面板80设于直下式背光模组1之上形成完整的液晶显示器2。直下式背光模组1提供均匀分布的光源给显示面板80，使显示面板80有足够的亮度以显示影像。

综上所述，光导入系统将环境光导入直下式背光模组中作为直下式背光模组的背光光源，无需使用原始光源，或者减少原始光源的使用数量，大大地减少了能耗。另外，由于设置在出光端与入光面之间的双凹透镜或平凹透镜将出光端的发光角度扩大，改善了出光端之间产生的亮暗不均的现象，提高了直下式背光模组的光学品味。

虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims

1.一种光导入系统，用于直下式背光模组中，其特征在于，包括：

环境光采集系统，其朝向环境光，吸收所述环境光并输出吸收光；

若干导光装置，所述导光装置具有一入光端及一出光端，所述入光端邻近于所述环境光采集系统，所述吸收光进入所述入光端并被导引至所述出光端，若干所述出光端阵列排布于扩散板的一入光面之下；

若干扩散光装置，所述扩散光装置设置于所述出光端与所述入光面之间，所述扩散光装置将所述出光端的发光角度扩大。

2.根据权利要求1所述的光导入系统，其特征在于，所述导光装置为光纤。

3.根据权利要求1所述的光导入系统，其特征在于，所述扩散光装置为双凹透镜或平凹透镜。

4.根据权利要求1所述的光导入系统，其特征在于，所述出光端相对于所述扩散光装置的中心处，所述扩散光装置的宽度满足以下条件：

W<P，

其中，W为所述扩散光装置的宽度，P为相邻的两个所述出光端之间的距离。

5.根据权利要求1所述的光导入系统，其特征在于，还包括若干原始光源，若干所述原始光源与若干所述出光端交替阵列排布。

6.根据权利要求5所述的光导入系统，其特征在于，所述原始光源为LED。

7.根据权利要求5所述的光导入系统，其特征在于，所述出光端相对于所述扩散光装置的中心处，所述扩散光装置的宽度满足以下条件：

W<P₂-L，且W<P₁-L，

其中，W为所述扩散光装置的宽度，P₁为相邻的两个所述出光端之间的距离，P₂为相邻的两个所述原始光源之间的距离，L为所述原始光源的宽度。

8.一种直下式背光模组，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的光导入系统。

9.一种液晶显示器，其特征在于，包括显示面板及权利要求8所述的直下式背光模组，所述显示面板置于所述直下式背光模组之上。