CN103196079A

CN103196079A - 一种用于大尺寸液晶电视的超薄柔性背光模组

Info

Publication number: CN103196079A
Application number: CN2013101088975A
Authority: CN
Inventors: 张倩
Original assignee: SUZHOU BAINASI OPTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU BAINASI OPTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-07-10

Abstract

一种用于大尺寸液晶电视的超薄柔性背光模组：由侧发光光纤胶层、侧发光光纤束、反光板、扩散板、金属夹板以及LED发光模组构成。侧发光光纤的原理是光纤在拉制过程中纤芯和光纤包层之间加有散射核，光线在光纤传播过程中不断地向周围均匀散射。侧发光光纤弯折成3段或其他奇数段用透明胶沿水平方向粘在反光板或扩散板上。光纤和光纤之间密集排列，并重叠。扩散板、光纤胶层和反光板由夹板在两端固定。夹板外侧的光纤按照固定的光纤束直径聚集成束并与LED发光模组耦合。由于光纤胶层、反射板和扩散板都可以弯折，所以整个背光模组成柔性，非常适合于制作大尺寸曲面液晶电视。

Description

一种用于大尺寸液晶电视的超薄柔性背光模组

技术领域

本发明涉及LCD背光领域，尤其涉及一种用于大尺寸液晶电视的超薄柔性背光模组。

背景技术

平板电视的显示屏主要包括LCD（液晶显示屏）、PDP(等离子显示屏）和OLED（有机发光显示屏）等，其中LCD是平板显示器中技术最成熟，支持厂家最多，应用最广泛的产品类型。LCD在可预见的时期内仍将是平板电视的主流显示屏。

LCD由于其非自身发光特性而要求由背光模组来显现其亮度，目前LED背光模组按照发光方式主要分为侧光式（Edge Lighting）和直下式（Bottom Lighting）。

侧光式LED背光模组的关键部件由LED线性发光阵列，导光板，反射板和扩散板构成。导光板使用光学级的PMMA或PC制成，然后用具有极高反射率且不吸光的的材料，在导光板的底面用UV网版印刷技术印上导光点。LED线性阵列布置在导光板的两侧，当光线进入导光板射到各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，并导光板正面射出。通过各种疏密、大小不一的导光点，可使导光板均匀发光。

侧光式背光模组的主要缺点是LED与导光板在侧边的耦合效率比较低，另外无法制作大尺寸面板。当然通过使用中间带V槽的导光板并在V槽下方布置额外LED可以解决大尺寸应用的问题，但造成的问题是整个背光模组的厚度增加，且无法弯曲。

直下式LED背光模组适用于大尺寸的液晶面板，它的结构是LED面阵列发出的光直接向上传播，经过扩散板使光线均匀。直下式背光模组几乎不受面积的限制，但它的厚度很厚。近年来关于直下式背光模组的改进取得了一些进展，通过增加反光结构阵列可以减小模组的厚度，但整体上厚度仍然远大于侧光式模组。这些反光结构也增加的模组的复杂程度和成本，并且无法制作成曲面。

家用平板电视的发展趋势是屏幕将更大，并向着超薄和曲面的方向发展。尤其是曲面电视符合人眼的观看习惯，给用户带来绝佳的视觉体验。三星和LG公司已经发布了弧形超薄的OLED电视。OLED基于有机自发光的原理所以无需背光模组，但用OLED制作大尺寸电视成本极高，目前还无法量产。如果要利用成熟的LCD显示技术制造大尺寸曲面电视，就一定要解决现有背光模组的厚度和不可弯曲的问题。

发明内容

为了克服现有液晶电视背光模组的不足，本发明的目的是提供一种采用侧发光光纤制作的超薄柔性的背光模组。

本发明的背光模组由侧发光光纤胶层、侧发光光纤束、反光板、扩散板、金属夹板以及LED发光模组构成。侧发光光纤的直径为50~300um。侧发光光纤弯折成3段或其他奇数段用透明胶沿水平方向粘在反光板或扩散板上。光纤和光纤之间密集排列，并重叠。在光纤排布的径向，单位长度内光纤排布的数量保持固定。扩散板、光纤胶层和反光板由夹板在两端固定，其中光纤的两端各伸出夹板5~20cm。夹板外侧的光纤按照固定的光纤束直径聚集成束，光纤束的末端用透明胶粘合,光纤束的直径范围为1~6mm。光纤束末端由LED发光模组的套筒卡紧，并与LED的聚光透镜贴合，在光纤束末端和LED聚光透镜之间填充透明胶以提高光学耦合效率。

侧发光光纤的原理是光纤在拉制过程中纤芯和光纤包层之间加有散射核，光线在光纤传播过程中不断地向周围均匀散射。由于单根光纤长度会达到数米, 光线在光纤内传播和散射的过程中会有显著的衰减，所以在光纤束的两端都布置LED发光模组，可以使光强从两端向中间衰减。另外通过使光纤弯在背光模组中弯折成3段或其他奇数段会使面板沿光纤排布方向的发光均匀性提高3倍以上。

光纤胶层的背面为反射板，前面为扩散板。光纤侧面所发出的光一部分被反射板反射回来，透过光纤胶层到达前面的扩散板。扩散板的作用是使光散射并均匀。

光纤胶层的厚度在0.5~2mm之间，取决于光纤丝的数量和排布密度。反射板和扩散板的厚度分别在1~2mm之间。所以整个背光模组在夹板之间发光面的厚度仅为3~6mm。由于光纤胶层、反射板和扩散板都可以弯折，所以整个背光模组成柔性，非常适合于制作大尺寸曲面液晶电视。

附图说明

图1是背光模组的正视图；

图2是背光模组的剖面图；

图3是侧发光光纤的排布示意图；

图4是LED发光模组与光纤束耦合示意图；

图5是侧发光光纤的原理图；

图6是侧发光光纤光强分布示意图。

其中附图标记

1为扩散板；

2为光纤束；

3为固定夹板；

4为LED发光模组；

5为光纤胶层；

6为反光板；

7为单根侧发光光纤；

8为大功率白光LED；

9为带散热片的电路板；

10为光纤束端面；

11为光纤芯；

12为光纤包层；

13为光纤3段叠加后光强分布曲线；

14为单根光纤光强分布曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对发明作详细说明。附图中相同标记表示相同部件。为了更好的理解，附图中所示的部件是示意性表示，它们是按比例绘制的，即该附图的部件不表示真实尺寸，这些真实尺寸对本领域普通技术人员来说都是公知的，因此这里不做详细描述。

图1为背光模组的正视图。扩散板1在整个背光模组的最外层，其后分别为光纤胶层和反光板。在扩散板两端各有一个金属夹板3。金属夹板将扩散板，光纤胶层和反光板夹紧固定，并起到支撑整个背光模组的作用。光纤的两个末端各伸出夹板5~20cm，夹板外侧的邻近光纤按照固定的直径聚集成光纤束2。光纤束的末端与LED发光模组4进行光学耦合。

图2为背光模组的剖面图。光纤胶层5的背面为反射板6，前面为扩散板1。由于侧发光光纤向周围均匀散光，其中一部分光被反射板6向上反射，透过光纤胶层到达前面的扩散板1。扩散板的作用是使得光线更加柔和。扩散板的材料包括，但不限于，玻璃、聚苯乙稀(PS)、聚碳酸脂(PC)、聚乙稀(PE)、聚丙稀(PP)、聚氯乙稀(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、克力(PMMA)、丙稀酸(MMA)。在光纤胶层内，每一根光纤都弯折成3段或其他奇数段，然后用透明胶沿水平方向粘在反光板或扩散板上。光纤和光纤之间密集排列，并重叠。在光纤排布的径向，单位长度内光纤排布的数量保持固定。扩散板、光纤胶层和反光板由夹板3在两端固定。

图3为侧发光光纤的排布示意图。图中所示单根光纤7弯折成3段沿水平方向在光纤胶层排布，每一个弯折处都位于光纤胶层的内侧边缘，并在金属夹板3的夹固范围内，其弯折半径大于光纤丝的最小折弯半径。光纤两个末端伸出夹板，并与邻近光纤汇聚成光纤束。图3所示为光纤弯折成3段的排布方法，按其他奇数段的光纤排布方法与之类似。

图4为LED发光模组与光纤束耦合示意图。LED发光模组4由外壳，大功率白光LED 8和带金属散热片的电路板9构成。其中大功率白光LED 8采用带聚光透镜结构的LED，电路板9为带铝基散热片或铜基散热片的电路板。 LED发光模组的外壳由塑料注塑成型，在朝向光纤束的一端，模组外壳成套筒结构。在光纤束2的末端将光纤丝裁剪整齐，并用透明胶粘合。光纤束的直径为1~6mm，接近并小于LED聚光透镜的直径。光纤束的端面10与LED 8的聚光透镜紧贴，在光纤束端面和LED聚光透镜之间填充有透明胶，起提高光学耦合效率的作用。

图5是侧发光光纤的原理图。由图中所示，光线在侧发光光纤内传播过程中，每次的全反射，都会有一部分光散射到光纤外。其中光纤芯11的折射率大于光纤包层12。光纤芯11与光纤包层12的材料组合包括，但不限于，玻璃-玻璃、玻璃-塑料、塑料-塑料。光纤的直径为50~300um。侧发光光纤的制造与普通光纤类似，不同的是在拉制侧发光光纤过程中，在纤芯和光纤包层之间加有其他材质的玻璃或塑料以形成散射核。所以光线在侧发光光纤传播过程中不断地被散射核向周围均匀散射。

图6是侧发光光纤光强分布示意图。其中单根光纤如果沿水平直线排布，在两端受光的情况下，侧发光光强的曲线如14所示。图中纵轴为侧发光光强，横轴为距离。可以看出，曲线14的侧发光光强由光纤两端向中间有显著衰减。如果按照本发明中，图3所示的光纤排布方法，即把光纤弯折成3段然后水平排布在光纤胶层，则弯折后的3段光纤叠加的发光强度曲线如13所示。可以看出曲线13的光强由两端到中间较为平滑，没有明显衰减。

上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不受所述实施例的限制，任何其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于大尺寸液晶电视的超薄柔性背光模组，包括：侧发光光纤胶层、侧发光光纤束、反光板、扩散板、金属夹板以及LED发光模组。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，侧发光光纤弯折成3段或其他奇数段用透明胶沿水平方向粘在反光板或扩散板上；光纤和光纤之间密集排列，并重叠；在光纤排布的径向，单位长度内光纤排布的数量保持固定。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的背光模组，其特征在于，扩散板、光纤胶层和反光板由金属夹板在两端固定，其中光纤的两端各伸出夹板5~20cm；夹板外侧的光纤按照固定的直径聚集成束，光纤束的末端用透明胶粘合。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的背光模组，其特征在于，光纤束末端由LED发光模组的套筒卡紧，并与LED的聚光透镜贴合，在光纤束末端和LED聚光透镜之间填充透明胶以提高光学耦合效率。

5.根据上述权利要求中任意一项所述的背光模组，其特征在于，光纤胶层的背面为反射板，前面为扩散板；扩散板的材料包括，但不限于，玻璃、聚苯乙稀(PS)、聚碳酸脂(PC)、聚乙稀(PE)、聚丙稀(PP)、聚氯乙稀(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、克力(PMMA)、丙稀酸(MMA)。

6.根据上述权利3和5所述的的光纤胶层，其特征在于，单根侧发光光纤弯折成3段沿水平方向在光纤胶层排布，每一个弯折处都位于光纤胶层的内侧边缘，并在金属夹板3的夹固范围内，其弯折半径大于光纤丝的最小折弯半径。

7.根据上述权利要求中任意一项所述的侧发光光纤，其特征在于，光纤直径为50~300um；光纤在拉制过程中，在纤芯和光纤包层之间加有其他透明材质以形成散射核；光纤芯与光纤包层的材料组合包括但不限于：玻璃-玻璃、玻璃-塑料、塑料-塑料。