CN103162192A - 一种直下式背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶显示屏的背光技术，具体公开了一种直下式背光模组。该背光模组包括LED光源、PCB板、二次光学透镜、以及扩散板；所述LED光源发出的光线经过所述第一凹槽的凹槽面后被扩散至左右偏离竖直线45-85°的范围，然后穿过所述二次透镜本体到达所述第二凹槽的凹槽面，一部分光线经折射到达扩散板，另一部分光线发生全反射从二次透镜本体侧面射出。本发明可以让直下式的背光源选择性更具有广泛性，同时实现LED液晶面板的薄型化，同时进一步降低成本。本发明还可以让直下式组装简单化，保证二次光学透镜足够的机械强度而得到很好的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示屏的背光技术，尤其是一种直下式的背光模组。
背景技术
目前，LED作为背光源在液晶面板显示领域的应用渗透率已经超过90%。背光源模组架构主要有侧入式和直下式两种，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，这样做的缺点在于所形成的画面对比度相对较差，不可进行局部调光。直下式LED背光则可以更准确地呈现图像，并展现出优秀的色彩和明暗对比效果而逐渐成为市场的主流趋势。
直下式LED背光模组一般包括LCD显示屏、扩散板及PCB板，PCB板上设有若干封装后的LED光源，LED光源发出光线后，经扩散板后光线变得均匀、一致，然后均匀地照射到LCD显示屏上，从而实现对液晶显示装置进行照明的作用。
目前的，由于直下式LED背光模组的LED光源在PCB上的分布密度大，LED光源之间的光线容易交叉混光。为了克服上述问题，目前普遍的做法是增加扩散板到LED光源的距离，进而通过扩散板来分散光线。这就直接导致了LED模组的厚度增加，不利于目前超薄化的发展潮流。
如果将LED光源在PCB上的分布密度降低，即是扩大相邻LED光源之间的距离，以克服LED光源之间的光线容易交叉混光的问题，将会带来光线分布不均匀的问题，这也是为什么目前普遍采用增加扩散板来解决混光的原因。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是要设计一种可以让直下式的背光源更薄的背光模组。
为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种直下式背光模组，该背光模组包括LED光源、PCB板、二次光学透镜、以及扩散板；所述LED光源固定连接在所述PCB板上；所述二次光学透镜扣装在所述LED光源上方，该二次光学透镜包括二次透镜本体，在所述二次透镜本体与所述LED光源相邻的一面设置有第一凹槽，在所述二次透镜本体与扩散板相邻的一面设置有第二凹槽；所述扩散板设置在所述二次光学透镜的上方；所述LED光源发出的光线经过所述第一凹槽的凹槽面后被扩散至左右偏离竖直线45-85°的范围，然后穿过所述二次透镜本体到达所述第二凹槽的凹槽面，一部分光线经折射到达扩散板，另一部分光线发生全反射从二次透镜本体侧面射出。
为了使得二次光学透镜同PCB板的机械连接更加牢固，所述二次光学透镜扣装在所述LED光源上方，具体是：在所述二次透镜本体的下表面设置有定位柱，在所述PCB板上表面设置有与所述定位柱对应的定位孔，将二次光学透镜的定位柱插入到PCB板的定位孔中并用胶黏剂牢固连接以实现二次光学透镜扣装在所述LED光源上方。
进一步的，为了使得二次光学透镜同PCB板的机械连接进一步牢固，所述定位柱的数量大于2，分别设置在所述二次透镜本体的下表面的边缘。
进一步的，所述LED光源的发光角度为90°-160°。
进一步的，所述LED光源的发光区域是以该LED光源的中心点为圆心直径在2-3毫米的圆形区域、或者是以该LED光源的中心点为几何中心并且四条矩形边到该几何中心的距离都在2-3毫米的矩形区域。
进一步的，所述第二凹槽的深度小于等于所述二次透镜本体厚度的70%。
进一步的，在所述的PCB板的上表面涂覆有一反光层以反射被所述第二凹槽的凹槽面全反射回来的光线。
进一步的，所述反光层的反射率不低于95%，该反光层的材料由填入反光粒子的硅胶或环氧树脂材料组成。
进一步的，所述二次透镜本体的材料由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、硅胶、环氧树脂、聚丙烯氰-丁二烯-苯乙烯或玻璃材料中的一种或多种制成。
进一步的，所述LED光源的封装尺寸大小在1.0mm×1.0mm至6.0mm×6.0mm范围内。
进一步的，在所述扩散板与二次光学透镜相邻的一面涂覆有一反射油墨层。
进一步的，在所述扩散板与二次光学透镜相邻的一面设置有一增厚凸块，所述增厚凸块设置在所述二次光学透镜的正上方。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、LED光源发出的光线经过二次光学透镜的两个凹槽将光线打散，从而使得打到扩散板上光线更加均匀，使得LED光源所发出的光线经过二次光学透镜后，可以让LED光源与扩散板的间距更小，从而实现薄型化。
2、本发明二次光学透镜的第一凹槽可将LED光源发出的光线扩散至左右偏离竖直线45-85°的范围，进而使得本发明对LED光源的选择性范围广，避免了二次光学透镜对LED光源的匹配性要求。
3、本发明通过透镜带定位柱和PCB开设定位孔的方式，使得二次光学透镜同PCB板的机械连接更加牢固。
4、本发明相比侧入式和传统的直下式背光模组，本发明可以在克服光线分布不均匀的前提下，增加相邻LED光源之间的距离，进而减少LED光源的使用数量，进一步降低成本。
5、本发明采用透镜带定位柱和PCB开设定位孔的粘接的方式，使得本发明组装更加容易，生产效率更高。
为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种直下式背光模组的爆炸结构示意图。
图2是本发明一种直下式背光模组的二次光学透镜的结构示意图。
图3是本发明一种直下式背光模组的光线路径示意图，图中虚线和箭头表示光线。
图4是本发明光线穿过第一凹槽的扩散角度示意图。
图5是本发明实施例2的二次光线透镜的示意图。
图6是本发明实施例3的二次光线透镜的示意图。
图7是本发明实施例4的结构示意图。
图8是本发明实施例4的另一种结构示意图。
图中：
1—PCB板；2—LED光源；3—二次光学透镜；4—扩散板；5、反射油墨层；6、增厚凸块；31—第一凹槽；32—二次透镜本体；33—第二凹槽；34—定位柱；
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示，本实施例公开了一种直下式背光模组，该背光模组包括LED光源2、PCB板1、二次光学透镜3、以及扩散板4，所述LED光源2固定连接在所述PCB板1上，所述二次光学透镜3扣装在所述LED光源2上方，该二次光学透镜3包括二次透镜本体32，在所述二次透镜本体32与所述LED光源2相邻的一面设置有第一凹槽31，在所述二次透镜本体32与扩散板4相邻的一面设置有第二凹槽33，所述扩散板4设置在所述二次光学透镜3的上方。如图3所示，所述LED光源2发出的光线经过所述第一凹槽31的凹槽面后被扩散至左右偏离竖直线45-85°的范围（如图4所示），然后穿过所述二次透镜本体32到达所述第二凹槽33的凹槽面，一部分光线经折射到达扩散板4，另一部分光线发生全反射从二次透镜本体32侧面射出。本实施例由于增加了特定形状的二次光线透镜，利用在其本体上下两个表面设置的凹槽，对LED发出的光线进行最佳的打散，使之打到扩散板上光线更加均匀，使得LED光源所发出的光线经过二次光学透镜后，可以让LED光源与扩散板的间距更小，从而实现薄型化。
其中，所述二次光学透镜3扣装在所述LED光源2上方，具体是：在所述二次透镜本体32的下表面设置有定位柱34，在所述PCB板1上表面设置有与所述定位柱34对应的定位孔（图中未示出），将二次光学透镜的定位柱34插入到PCB板的定位孔中并用胶黏剂牢固连接以实现二次光学透镜3扣装在所述LED光源2上方。本实施例通过透镜带定位柱和PCB开设定位孔的方式，使得二次光学透镜同PCB板的机械连接更加牢固。同时，采用透镜带定位柱和PCB开设定位孔的粘接的方式，使得本发明组装更加容易，生产效率更高。
其中，为了使得二次光学透镜同PCB板的机械连接进一步牢固，所述定位柱34的数量大于2，分别设置在所述二次透镜本体32的下表面的边缘，比如二次透镜本体为矩形，那么可设置四个，分别设置在矩形的四个边角或者四条边的边缘。
其中，所述LED光源1的发光角度为90°-160°，所述LED光源的发光区域是以该LED光源的中心点为圆心直径在2-3毫米的圆形区域、或者是以该LED光源的中心点为几何中心并且四条矩形边到该几何中心的距离都在2-3毫米的矩形区域。此类LED光源比较普遍，而且选择范围比较广泛。
其中，所述第一二凹槽33的深度小于等于所述二次透镜本体32厚度的70%，本实施例所述第一凹槽31的深度是指第二凹槽33最低点到上表面开口的距离，所述二次透镜本体32厚度是其上下两表面之间的距离。本实施例之所以选择70%，是因为如果大于70%，则第一凹槽的深度对应就必然小于30%，从而影响第一凹槽的弧度，影响它对光线的扩散作用。
其中，本实施例在所述的PCB板1的上表面涂覆有一反光层（图中未示出）以反射被所述第二凹槽33的凹槽面全反射回来的光线。从二次光学透镜侧面射出的光线打在PCB板1上，PCB板1表面涂覆一反光层，经过反射后将光线打在扩散板4上形成矩形光斑，调整扩散板4和二次光线透镜3的距离形成均匀的矩形状面光源。
其中，所述反光层的反射率不低于95%，该反光层的材料由填入反光粒子的硅胶或环氧树脂材料组成。本实施例选择反射率95%以上的反光层，进一步增加其反光效果，提高光效。
其中，所述二次透镜本体的材料由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、硅胶、环氧树脂、聚丙烯氰-丁二烯-苯乙烯或玻璃材料中的一种或多种制成。
其中，所述LED光源的封装尺寸大小在1.0mm×1.0mm至6.0mm×6.0mm范围内。
因此，通过本实施例改进后，从而使得打到扩散板上光线更加均匀，使得LED光源所发出的光线经过二次光学透镜后，可以让LED光源与扩散板的间距更小，从而实现薄型化。
实施例2
如图5所示，本实例与实施例1的不同在于二次光学透镜的形状，本实施的其他部分和结构和实施例1完全相同。
实施例3
如图6所示，本实例与实施例1的不同也仅在于二次光学透镜的形状，本实施的其他部分和结构和实施例1完全相同。
实施例4
本实施例是实施例1-3的进一步优选方案，为了进一步提高二次光线透镜3出来的光线打在扩散板4上与透镜间所出来的光线更具有均匀性，本实例给出了两种具体的方案：
如图7所示，本实例给出第一方案是在扩散板4与二次光学透镜3相邻的一面涂覆一反射油墨层5。该方案是反射式，在扩散板上制作一层反射油墨，所产生的效果取决于油墨面积/扩散板的面积的比值，该值越大，效果越好；反射油墨有75%-80%和>88%两种类型的反射率。
如图8所示，本实施例给出的另一种方案是在扩散板4与二次光学透镜3相邻的一面设置有一增厚凸块6，所述增厚凸块6设置在所述二次光学透镜3的正上方。该方案是穿透式，在扩散板上的做一些凸块，凸出厚度不小于扩散板厚度的1/2。
本实施例在扩散板上的下表面设置特定化的图案（反射油墨层或者增厚凸块），特定化的图案可以为图7所示的反射式和图8所示的穿透式图案，发射式图案为在扩散板上透镜对应区域涂上一层反射油墨，光线打在发射层上，被反射会PCB板上，从而让透镜上方光线变弱。而穿透式图案则为透镜正上方加厚扩散板打在其上方光线穿透变弱，进而达到本实施例提高光线均匀性目的。
本发明还可以具有多种实施例，如可以将由二次光学透镜搭配不同封装形式的光源，且组合更为匹配的扩散板，这些都是本发明的等同保护范围。
综上，本发明可以让直下式的背光源选择性更具有广泛性，同时实现LED液晶面板的薄型化，同时进一步降低成本。本发明还可以让直下式组装简单化，保证二次光学透镜足够的机械强度而得到很好的保护作用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种直下式背光模组，其特征在于：
该背光模组包括LED光源、PCB板、二次光学透镜、以及扩散板；
所述LED光源固定连接在所述PCB板上；
所述二次光学透镜扣装在所述LED光源上方，该二次光学透镜包括二次透镜本体，在所述二次透镜本体与所述LED光源相邻的一面设置有第一凹槽，在所述二次透镜本体与扩散板相邻的一面设置有第二凹槽；
所述扩散板设置在所述二次光学透镜的上方；
所述LED光源发出的光线经过所述第一凹槽的凹槽面后被扩散至左右偏离竖直线45-85°的范围，然后穿过所述二次透镜本体到达所述第二凹槽的凹槽面，一部分光线经折射到达扩散板，另一部分光线发生全反射从二次透镜本体侧面射出。
2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述二次光学透镜扣装在所述LED光源上方，具体是：在所述二次透镜本体的下表面设置有定位柱，在所述PCB板上表面设置有与所述定位柱对应的定位孔，将二次光学透镜的定位柱插入到PCB板的定位孔中并用胶黏剂牢固连接以实现二次光学透镜扣装在所述LED光源上方。
3.根据权利要求2所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述定位柱的数量大于2，分别设置在所述二次透镜本体的下表面的边缘。
4.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述LED光源的发光角度为90°-160°。
5.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述LED光源的发光区域是以该LED光源的中心点为圆心直径在2-3毫米的圆形区域、或者是以该LED光源的中心点为几何中心并且四条矩形边到该几何中心的距离都在2-3毫米的矩形区域。
6.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述第二凹槽的深度小于等于所述二次透镜本体厚度的70%。
7.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：
在所述的PCB板的上表面涂覆有一反光层以反射被所述第二凹槽的凹槽面全反射回来的光线。
8.根据权利要求7所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述反光层的反射率不低于95%，该反光层的材料由填入反光粒子的硅胶或环氧树脂材料组成。
9.根据权利要求1-8任一项所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述二次透镜本体的材料由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、硅胶、环氧树脂、聚丙烯氰-丁二烯-苯乙烯或玻璃材料中的一种或多种制成。
10.根据权利要求1-8任一项所述的直下式背光模组，其特征在于：
所述LED光源的封装尺寸大小在1.0mm×1.0mm至6.0mm×6.0mm范围内。
11.根据权利要求1-8任一项所述的直下式背光模组，其特征在于：
在所述扩散板与二次光学透镜相邻的一面涂覆有一反射油墨层。
12.根据权利要求1-8任一项所述的直下式背光模组，其特征在于：
在所述扩散板与二次光学透镜相邻的一面设置有一增厚凸块，所述增厚凸块设置在所述二次光学透镜的正上方。
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