CN104089219B - 一种背光系统及显示装置 - Google Patents

一种背光系统及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104089219B
CN104089219B CN201410289528.5A CN201410289528A CN104089219B CN 104089219 B CN104089219 B CN 104089219B CN 201410289528 A CN201410289528 A CN 201410289528A CN 104089219 B CN104089219 B CN 104089219B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
daughter board
expand
arbitrary
expanding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410289528.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104089219A (zh
Inventor
王尚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201410289528.5A priority Critical patent/CN104089219B/zh
Publication of CN104089219A publication Critical patent/CN104089219A/zh
Priority to US14/549,889 priority patent/US9915771B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN104089219B publication Critical patent/CN104089219B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/003—Lens or lenticular sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Abstract

本发明公开了一种背光系统及显示装置，在本发明所述技术方案中，由于可在背光模组的出光侧一侧设置相应的水平扩束板和/或竖直扩束板，其中，针对任一扩束板，所述任一扩束板包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动，从而可通过扩束板上下周期曲面板的位置错动、来实现对背光模组所出射的光束的视角大小的控制的目的，进而还可达到在不增加背光模组成本的基础上，实现照射范围可调的效果。

Description

一种背光系统及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光系统及显示装置。
背景技术
液晶显示器(LCD，LiquidCrystalDisplay)是一种采用液晶为材料的显示器。在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，从而影响通过其的光线变化，这种光线的变化通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化。这样，通过对电场的控制可以控制光线的明暗变化，从而达到显示图像的目的。目前，液晶显示器的应用已非常广泛，包括手机、平板电脑、车载显示器以及投影电视等。其中，大多数的液晶显示器、液晶电视均采用TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)驱动，因此，可将其通称为TFT-LCD。
具体地，TFT-LCD为非自主发光型显示器，需要外加背光模组以提供相应的平面光源。其中，背光模组为液晶显示器面板的关键组件之一，一般而言，可分为前光式(Frontlight)与背光式(Backlight)两种。其中，背光式的背光模组又可根据背光源的位置不同分为侧边式以及直下式等几种。具体地，以侧边式背光模组为例，其主要可包括发光二极管(LED，LightEmittingDiode)光源、导光板、反射片、扩散片以及至少两片互相垂直的集光棱镜片(Prismsheet)等。该棱镜片通常可简称为BEF(BrightnessEnhancementFilm)，其作用在于限制液晶显示器的可视角度，使得大部分的光线在正面视角为±(30°～60°)的范围内出射，以达到集光增亮的效果。
但是，将液晶显示器的可视角度设定在一个确定的范围内(例如上文中提到的±(30°～60°))是不利于实际使用的。因为，在液晶显示器的实际使用过程中，有时只有一人观看该显示器，这时候只需要在该显示器的正向提供足够的亮度就可以满足使用者的观看需要；而有时会有多人同时观看该显示器，这时候则需要在该显示器的大角度范围内提供足够亮度以满足使用者的观看需要。目前，对此问题的解决方法是提供具有大可视角度的液晶显示器，但是，这样的显示器在使用者只有一人的情况下会造成不必要的能耗。
因此，有需要提供一种可调整液晶显示器的视角的背光模组，以实现在液晶显示器的较小可视角度和较大可视角度之间的自由切换。
发明内容
本发明实施例提供了一种背光系统及显示装置，用以解决目前存在的无法提供视角可变的背光模组的问题。
本发明实施例提供了一种背光系统，包括背光模组以及位于所述背光模组的出光侧一侧的水平扩束板和/或竖直扩束板：
针对任一扩束板，所述任一扩束板包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动；其中，所述水平扩束板中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理沿水平横轴方向延伸，所述竖直扩束板中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理沿竖直纵轴方向延伸。
也就是说，在本发明所述技术方案中，由于可在背光模组的出光侧一侧设置相应的水平扩束板和/或竖直扩束板，其中，针对任一扩束板，所述任一扩束板包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动，从而可通过扩束板上下周期曲面板的位置错动、来实现对背光模组所出射的光束的视角大小的控制的目的，进而还可达到在不增加背光模组成本的基础上，实现照射范围可调的效果。
进一步地，所述水平扩束板以及所述竖直扩束板中的各扩束子板的大小以及结构均相同。
进一步地，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板为具备周期性圆弧结构、或具备周期性自由曲面结构、或具备周期性棱镜结构的扩束子板。
进一步地，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的周期性曲面结构的周期长度为1～10mm；其中，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的任一纵截面中的一个曲面的最厚区域位置处至相邻的另一个曲面的最厚区域位置处的长度为一个周期长度。
进一步地，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的各区域位置处的厚度为0.1～1.0mm。
进一步地，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的最厚区域位置处的厚度为1.0mm，最薄区域位置处的厚度为0.1mm。
进一步地，针对任一扩束子板，当所述任一扩束子板为具备周期性圆弧结构的扩束子板时，所述周期性圆弧结构中的各圆弧的曲率半径为8～15mm。
进一步地，针对任一扩束板，当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域与下扩束子板的最薄区域相重合时，所述任一扩束板形成具备弯曲结构的、无扩束特性的等厚度薄板；
当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域与下扩束子板的最厚区域相重合且所述任一扩束板内的上扩束子板的最薄区域与下扩束子板的最薄区域相重合时，所述任一扩束板形成厚度呈周期性变化的、具备最大扩束特性的柱状透镜板。
进一步地，所述背光模组为包括直下式光源的背光模组，或包括侧边式光源、具备渐变式V型槽口结构的导光板以及逆棱镜膜的背光模组。
其中，所述直下式光源以及所述侧边式光源分别为准直光源。
进一步地，所述准直光源包括至少一个光源芯片，至少一个用于对光源芯片所发出的光线进行准直处理的准直透镜，以及用于为光源芯片提供支撑作用以及用于为光源芯片提供散热处理功能的底部散热片。
其中，所述光源芯片为LED芯片。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括本发明实施例中任一所述的背光系统。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种背光系统及显示装置，在本发明实施例所述技术方案中，由于可在背光模组的出光侧一侧设置相应的水平扩束板和/或竖直扩束板，其中，针对任一扩束板，所述任一扩束板包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动，从而可通过扩束板上下周期曲面板的位置错动、来实现对背光模组所出射的光束的视角大小的控制的目的，进而还可达到在不增加背光模组成本的基础上，实现照射范围可调的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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所示为本发明实施例中所述背光系统的结构示意图；
图2所示为无扩束特性情况下，扩束板的微结构光路示意图；
图3所示为最大扩束特性情况下，扩束板的微结构光路示意图；
图4所示为最大扩束特性情况下，具备周期性自由曲面结构的扩束板的微结构光路示意图；
图5所示为最大扩束特性情况下，具备周期性棱镜结构的扩束板的微结构光路示意图；
图6(a)所示为扩束子板位置错动对出光视场角的影响示意图；
图6(b)所示为视场角的变化对平均光强度的影响示意图；
图7所示为直下式背光模组的结构示意图；
图8所示为背光模组为直下式背光模组时的背光系统的结构示意图；
图9所示为侧边式背光模组的结构示意图；
图10所示为背光模组为侧边式背光模组时的背光系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种背光系统，如图1所示，其为本发明实施例中所述背光系统的结构示意图，所述背光系统具体可包括背光模组11以及位于所述背光模组11的出光侧一侧的水平扩束板12和/或竖直扩束板13(具体地，在图1中，以所述背光系统包括水平扩束板12以及竖直扩束板13、且所述竖直扩束板13位于所述水平扩束板12之上为例进行示意说明；需要说明的是，实际情况中，所述竖直扩束板13也可位于所述水平扩束板12之下，本发明实施例对此不作任何限定)：
针对任一扩束板，所述任一扩束板可包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板(在图1中，可将上扩束子板标识为141、将下扩束子板标识为142)，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内可以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动；其中，所述水平扩束板12中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理通常可沿水平横轴方向延伸，所述竖直扩束板13中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理通常可沿竖直纵轴方向延伸，即分属于水平扩束板12以及竖直扩束板13的任意两个扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理通常可呈相互垂直的状态，本发明实施例对此不作赘述。
需要说明的是，在本发明所述实施例中，所述背光模组11的出光侧一侧通常可指的是所述背光模组11面向相应的显示面板的一侧。另外需要说明的是，在本发明所述实施例中，所述水平横轴方向通常可指的是沿背光模组11的水平横截面的左右方向延伸的方向，所述竖直纵轴方向通常可指的是沿背光模组11的水平横截面的上下方向延伸的方向，本发明实施例对此不作赘述。再有需要说明的是，针对任一扩束板，其所包含的上、下扩束子板之间的相对位置可在设定范围内平行错动中的设定范围，通常可指的是所述任一扩束子板的周期性曲面结构的半个周期长度的N倍(所述N为自然数，具体可根据实际情况进行设定)，本发明实施例对此不作任何限定。
其中，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的任一纵截面中的一个曲面的最厚区域位置处至相邻的另一个曲面的最厚区域位置处的长度为一个周期长度；或者，所述任一扩束子板的任一纵截面中的一个曲面的最薄区域位置处至相邻的另一个曲面的最薄区域位置处的长度为一个周期长度，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，在本发明所述实施例中，为了提高工艺制作的简便性，所述水平扩束板以及所述竖直扩束板中的各扩束子板的大小以及结构均相同。并且，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板至少可以为具备周期性圆弧结构、或具备周期性自由曲面结构、或具备周期性棱镜结构的扩束子板中的一种或多种，本发明实施例对此不作任何限定。另外需要说明的是，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的非周期性曲面结构的一面通常可为平面结构，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，以扩束子板为具备周期性圆弧结构的扩束子板为例，对包括上、下扩束子板的水平扩束板12以及竖直扩束板13的制作过程进行简要说明，所述扩束板的制作过程可包括以下步骤：
1)预制一个平板型长方体作为待切削板；其中，所述待切削板通常可为透明玻璃板；2)利用圆弧相互衔接生成曲线的方法生成微结构面型曲线；其中，圆弧的曲率半径可为8～15mm；3)通过曲线放样成面的方式、将生成的微结构面型曲线拉伸以构成完整的切除面；4)将曲面向上进行拉伸切除，从而在板面形成相应的矩形曲面微结构；其中，微结构的周期长度可为1～10mm；5)通过阵列的方式将切除面向两个方向进行阵列化，以得到一个微结构矩阵面，并将该微结构矩阵面作为相应的扩束子板；6)将四个扩束子板以平面相贴的方式进行两两组合，以形成两个不同方向的可独立调节的扩束板；至此，即可形成相应的水平扩束板12以及竖直扩束板13。
具体地，由上述制作过程可知，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的周期性曲面结构的周期长度通常可为1～10mm(包括1mm以及10mm)。当然，所述任一扩束子板的周期性曲面结构的周期长度还可根据实际情况设置为其他的任意非零数值，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的各区域位置处的厚度通常可为0.1～1.0mm(包括0.1mm以及1.0mm)，本发明实施例对此不作任何限定。例如，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的最厚区域位置处的厚度可为1.0mm，最薄区域位置处的厚度可为0.1mm。
进一步地，在得到各扩束板之后，由于各扩束板内的上、下扩束子板在扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动，从而可通过扩束板上下周期曲面板的位置的平行错动、来实现对背光模组所出射的光束的视角大小的控制的目的，进而还可达到在不增加背光模组成本的基础上，实现照射范围可调的效果。
具体地，下面即以任一具备周期性圆弧结构的扩束板的上、下扩束子板的不同搓动位置为例对扩束板的工作原理进行简要说明：
具体地，如图2所示(图2为无扩束特性情况下，扩束板的微结构光路示意图)，针对任一扩束板，当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域(即上扩束子板的凸面)与下扩束子板的最薄区域(即下扩束子板的凹面)相重合时，所述任一扩束板可形成具备弯曲结构的、无扩束特性的等厚度薄板；此时，所述任一扩束板基本不改变下方所入射的竖直向上的光束的传播方向。具体地，在图2中，以六条不同位置处入射的光线轨迹为例对其进行说明：
如图2所示，在无扩束特性的情况下，当平行光竖直向上入射至下扩束子板的下表面时，入射点恰好在与水平平面斜率为零的介质分界面的光线(如图2中所示的光线2和5)传播方向不变，继续竖直向上进行传播；当光线到达上扩束子板的上表面时同样会遇到与水平平面斜率为零的介质分界面，使得最终光束会无偏折的通过所述扩束板；
而在另一方面，当平行光竖直向上入射至下扩束子板的下表面时，入射点在与水平平面斜率不为零的介质分界面的光线(如图2中所示的光线1、3、4和6)在扩束板内部的传播方向将发生改变，但由于扩束板的厚度相对于扩束板表面的周期性曲面结构的周期长度来说是一个较小的数值，因此，光线在扩束板内的水平方向的位置移动很小，使得当光线在经过下扩束子板的下表面入射点和上扩束子板的上表面的出射点时、出射光线的传播方向基本与入射光线的方向保持不变。这种情况类似于“平板玻璃板”的折射现象，所以基本可以认为光线1、3、4、6和光线2、5的传播方向相同，都是以平行光的形式出射。
进一步地，如图3所示(图3为最大扩束特性情况下，扩束板的微结构光路示意图)，针对任一扩束板，当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域(即上扩束子板的凸面)与下扩束子板的最厚区域(即下扩束子板的凸面)相重合且所述任一扩束板内的上扩束子板的最薄区域(即上扩束子板的凹面)与下扩束子板的最薄区域(即下扩束子板的凹面)相重合时，所述任一扩束板可形成厚度呈周期性变化的、具备最大扩束特性的柱状透镜板。此时，当平行光竖直向上入射至下扩束子板的下表面时，平行光中的光线的入射点在与水平平面斜率为零的介质分界面处时，光线通过所述柱状透镜板时的传播方向不变，当平行光中的光线的入射点在与水平平面斜率不为零的介质分界面处时，光线通过所述柱状透镜板时的传播方向将发生改变。具体地，在图3中，仍以六条不同位置处入射的光线轨迹为例对其进行说明：
如图3所示，在最大扩束特性的情况下，当平行光竖直向上入射至下扩束子板的下表面时，光线入射点恰好在与水平平面斜率为零的介质分界面时，光线的传播方向不变，继续以竖直向上方式进行传播(如图3所示的光线2和5)；光线到达上扩束子板的上表面时同样会遇到与水平平面斜率为零的介质分界面，使得最终光线会无偏折的通过扩束板；
而在另一方面，当平行光竖直向上入射至下扩束子板的下表面时，入射点在与水平平面斜率不为零的介质分界面时，光线在扩束板内部的传播方向将发生改变(如图3所示的光线1、3、4和6)，并且，当光线经过上扩束子板的上表面时，曲面表面的斜率会使得光线出现更大角度的偏折，最终使得光线在经过下扩束子板的下表面入射点和上扩束子板的上表面的出射点时，光线1和3将出现汇聚现象、光线4和6将出现发散现象。这种结构的扩束类似于“柱面镜”的汇聚与发散现象，在光线的偏折方向可实现相应的扩束效果。
进一步地，需要说明的是，在本发明所述实施例中，针对任一扩束板，当所述任一扩束板中的上、下扩束子板为具备周期性自由曲面结构的扩束子板时，可相对具备周期性圆弧结构的扩束板产生更大的扩束角度(即可视范围更大)，具体可如图4所示(图4为最大扩束特性情况下，具备周期性自由曲面结构的扩束板的微结构光路示意图)，本发明实施例对此不作赘述。
另外需要说明的是，在本发明所述实施例中，针对任一扩束板，当所述任一扩束板中的上、下扩束子板为具备周期性棱镜结构(如周期性等腰三角形棱镜结构)的扩束子板时，在产生扩束现象的同时，还可产生分视背光的效果，具体可如图5所示(图5为最大扩束特性情况下，具备周期性棱镜结构的扩束板的微结构光路示意图)，本发明实施例对此也不作赘述。
进一步地，为了更好地理解扩束板的扩束效果，下面将以周期性曲面结构的周期长度为10mm为例，对未经过扩束板扩束以及经过扩束板水平扩束和/或竖直扩束后的光束能量进行简要说明。
具体地，当水平扩束板12以及竖直扩束板13分别通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动被设置为无扩束特性时，竖直向上入射至一个周期性曲面结构的周期长度内的平行光束在经过两个扩束板后可在设定的接收屏上形成一个能量十分集中的光斑(定义该光斑为第一光斑)。在不考虑光介质材料吸收和菲涅尔反射的情况下，假设该第一光斑可集中光源所发出的66.0％的光能量；则相应地，
当水平扩束板12通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动被设置为最大扩束特性且竖直扩束板13通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动被设置为无扩束特性时，所述平行光束经过所述水平扩束板12以及所述竖直扩束板13后，在所述设定的接收屏上所形成的第二光斑可为相对所述第一光斑在水平横轴方向横向拉伸为设定的第一长度的光斑；并且，根据图6(a)以及图6(b)可知(图6(a)以及图6(b)分别为扩束子板位置错动对出光视场角的影响示意图、和视场角的变化对平均光强度的影响示意图)，该第二光斑的光能量可为光源发出能量的66.1％；
进一步地，当水平扩束板12通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动被设置为无扩束特性且竖直扩束板13通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动被设置为最大扩束特性时，所述平行光束经过所述水平扩束板12以及所述竖直扩束板13后、在所述设定的接收屏上所形成的第三光斑可为相对所述第一光斑在竖直纵轴方向纵向拉伸为设定的第二长度(当水平扩束板12与竖直扩束板13中的各扩束子板的结构相同时，该第二长度通常可与上述第一长度相等，本发明实施例对此不作赘述)的光斑；并且，此时，根据图6(a)以及图6(b)可知，该第三光斑的光能量可为光源发出能量的66.1％；
进一步地，当水平扩束板12以及竖直扩束板13通过其所具备的上、下扩束子板的平行错动均被设置为最大扩束特性时，所述平行光束经过所述水平扩束板12以及所述竖直扩束板13后，在所述设定的接收屏上所形成的第四光斑可为相对所述第一光斑在水平横轴方向横向拉伸为设定的第一长度以及在竖直纵轴方向纵向拉伸为设定的第二长度的矩形光斑；并且，此时，根据图6(a)以及图6(b)可知，该矩形光斑的光能量可为光源发出能量的66.2％，并且，此时扩束角度可为±16.7°。
也就是说，在照射范围调节的过程中，扩束板光能量的损耗基本保持不变，不会对准直后的光通量产生影响。利用这种扩束方法，可实现无需更换扩束板而实现光型可调的光型扩束系统；当光型需要替换时可通过微调扩束板的位置来实现照射范围的可调节，给背光使用者调光带来巨大的方便，同时由于无需要准备较多的扩束板，因此还可达到降低实际成本的效果。
进一步地，在本发明所述实施例中，所述背光模组11可为包括直下式光源20的背光模组，或包括侧边式光源31、具备渐变式V型槽口结构的导光板32以及逆棱镜膜33的背光模组；即，所述背光模组11可为直下式背光模组或侧边式背光模组，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，当所述背光模组11为包括直下式光源20的背光模组时，所述背光模组11的结构示意图可如图7所示。在图7中，所述直下式光源20可为准直光源。进一步地，所述准直光源可包括至少一个光源芯片21，至少一个用于对光源芯片21所发出的光线进行准直处理的准直透镜22，以及用于为光源芯片21提供支撑作用以及用于为光源芯片21提供散热处理功能的底部散热片23。
具体地，所述光源芯片21可为LED芯片；当然，也可为LED白光封装模块或者其他的白光芯片，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，所述准直透镜22通常可为具备由全反射或者折射定律所构造的自由曲面结构的透镜，以通过相应的自由曲面结构来实现光源所发出的光线的准直；准直之后的出射光束可以有效地缩窄视角，从而形成窄视角背光，此时，光束基本上是朝着垂直于背光源表面的方向进行出射的，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，所述底部散热片23的主要作用具体可包括：1)、对光源芯片21提供支撑基板，使得光源芯片21可以有一个焊接载体；让光源芯片21能够以阵列的形式排布在底部散热片的上表面；2)、为光源芯片21的散热提供结构，使得光源芯片21可以通过与底部散热片23的焊接接触而将热量传导到底部散热片23上，从而降低光源芯片21的结温。进一步地，所述底部散热片23的上表面还可通过蒸渡或者帖服的方式设置有相应的高反射层，以通过所述高反射层来实现光源光能量的回收利用，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，需要说明的是，当所述背光模组11为包括直下式光源20的背光模组时，所述背光模组11的出光侧一侧通常可指的是所述直下式光源20的出光侧一侧；相应地，此时，所对应的背光系统的结构示意图可如图8所示，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，当所述背光模组11为包括侧边式光源31、具备渐变式V型槽口结构的导光板32以及逆棱镜膜33的背光模组时，所述背光模组11的结构示意图可如图9所示。在图9中，所述导光板32可位于所述侧边式光源31的出光侧一侧；所述逆棱镜层33可位于所述导光板32的上表面；另外，所述导光板32的下表面可设置有相应的棱镜层以实现相应的渐变式V型槽口结构；本发明实施例对此均不作赘述。
具体地，所述侧边式光源31可为准直光源；如，可为本身可以发出平行光的LED光源或添加相应的准直透镜组的LED光源(如图7所示)或其他任何可以发出准直光束的光源，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，所述导光板32为窄视角导光板，即可采用其下表面的棱镜结构将准直光源所发出的光束以倾斜角度入射到逆棱镜膜33的下表面，并通过逆棱镜膜33下表面的棱镜结构实现光束的准直处理，实现最终光束以垂直于导光板32表面的方向出射，以实现侧边式导光板的窄视角背光。
进一步地，所述导光板32的下表面还可设置有相应的底部反射膜34，以实现将导光板32中的光束进行循环利用的目的，本发明实施例对此不作赘述。
进一步地，需要说明的是，当所述背光模组11为包括侧边式光源31、具备渐变式V型槽口结构的导光板32以及逆棱镜膜33的背光模组时，所述背光模组11的出光侧一侧通常可指的是所述导光板32的上表面；相应地，此时，所对应的背光系统的结构示意图可如图10所示，本发明实施例对此不作赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述背光系统，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述背光系统的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供了一种背光系统及显示装置，在本发明所述技术方案中，由于可在背光模组的出光侧一侧设置相应的水平扩束板和/或竖直扩束板，其中，针对任一扩束板，所述任一扩束板由具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板组成，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动，从而可通过扩束板上下周期曲面板的位置错动、来实现对背光模组所出射的光束的视角的控制的目的，进而还可达到在不增加背光模组成本的基础上，实现照射范围可调的效果。
另外，由于在本发明所述技术方案中，可采用在LED光源芯片等上方直接添加相应的准直透镜的方式来实现窄视角照明、或采用准直光源与渐变式V型槽口结构的导光板相结合的方式实现光束的准直，从而还可达到实现窄视角背光的效果，使得该背光系统既可适用于液晶显示的直下或侧边式窄视角背光结构，同时也适用于照明区域可变的照明模组，提高背光系统的实用性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种背光系统，其特征在于，包括背光模组以及位于所述背光模组的出光侧一侧的水平扩束板和/或竖直扩束板：
针对任一扩束板，所述任一扩束板包括具备相同的周期性曲面结构的上、下扩束子板，所述上、下扩束子板在所述任一扩束板内以周期性曲面结构相背离的方式上下平行设置、并且二者之间的相对位置可在设定范围内平行错动；其中，所述水平扩束板中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理沿水平横轴方向延伸，所述竖直扩束板中的各扩束子板的周期性曲面结构的曲面纹理沿竖直纵轴方向延伸；
其中，所述设定范围是指所述任一扩束子板的周期性曲面结构的半个周期长度的N倍，所述N为自然数。
2.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，所述水平扩束板以及所述竖直扩束板中的各扩束子板的大小以及结构均相同。
3.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板为具备周期性圆弧结构、或具备周期性自由曲面结构、或具备周期性棱镜结构的扩束子板。
4.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的周期性曲面结构的周期长度为1～10mm；其中，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的任一纵截面中的一个曲面的最厚区域位置处至相邻的另一个曲面的最厚区域位置处的长度为一个周期长度。
5.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的各区域位置处的厚度为0.1～1.0mm。
6.如权利要求5所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束子板，所述任一扩束子板的最厚区域位置处的厚度为1.0mm，最薄区域位置处的厚度为0.1mm。
7.如权利要求4所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束子板，当所述任一扩束子板为具备周期性圆弧结构的扩束子板时，所述周期性圆弧结构中的各圆弧的曲率半径为8～15mm。
8.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，针对任一扩束板，当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域与下扩束子板的最薄区域相重合时，所述任一扩束板形成具备弯曲结构的、无扩束特性的等厚度薄板；
当所述任一扩束板内的上扩束子板的最厚区域与下扩束子板的最厚区域相重合且所述任一扩束板内的上扩束子板的最薄区域与下扩束子板的最薄区域相重合时，所述任一扩束板形成厚度呈周期性变化的、具备最大扩束特性的柱状透镜板。
9.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于，所述背光模组为包括直下式光源的背光模组，或包括侧边式光源、具备渐变式V型槽口结构的导光板以及逆棱镜膜的背光模组。
10.如权利要求9所述的背光系统，其特征在于，所述直下式光源以及所述侧边式光源均为准直光源。
11.如权利要求10所述的背光系统，其特征在于，所述准直光源包括至少一个光源芯片，至少一个用于对光源芯片所发出的光线进行准直处理的准直透镜，以及用于为光源芯片提供支撑作用以及用于为光源芯片提供散热处理功能的底部散热片。
12.如权利要求11所述的背光系统，其特征在于，所述光源芯片为发光二极管LED芯片。
13.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1～12任一所述的背光系统。
CN201410289528.5A 2014-06-24 2014-06-24 一种背光系统及显示装置 Active CN104089219B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410289528.5A CN104089219B (zh) 2014-06-24 2014-06-24 一种背光系统及显示装置
US14/549,889 US9915771B2 (en) 2014-06-24 2014-11-21 Backlight system and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410289528.5A CN104089219B (zh) 2014-06-24 2014-06-24 一种背光系统及显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104089219A CN104089219A (zh) 2014-10-08
CN104089219B true CN104089219B (zh) 2016-07-06

Family

ID=51636959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410289528.5A Active CN104089219B (zh) 2014-06-24 2014-06-24 一种背光系统及显示装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9915771B2 (zh)
CN (1) CN104089219B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10356963B2 (en) * 2016-04-08 2019-07-16 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Ultrathin LCD module and liquid crystal display
CN106019711B (zh) * 2016-07-27 2019-03-05 京东方科技集团股份有限公司 背光模组、背光调整方法和显示装置
US10994652B2 (en) * 2017-08-07 2021-05-04 Jae Bok KIM Emergency notification device for vehicle and rear vehicle assistance system including same
CN107357084A (zh) * 2017-08-09 2017-11-17 青岛海信电器股份有限公司 一种液晶显示装置
CN110501833B (zh) * 2019-08-27 2022-09-02 厦门天马微电子有限公司 一种显示装置
CN113359348B (zh) * 2021-06-02 2023-06-27 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种背光模组及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1238045A (zh) * 1996-10-08 1999-12-08 克利奥技术公司 一种用于准直光线的发散角旋转系统和方法
CN201037886Y (zh) * 2007-05-08 2008-03-19 台湾奈普光电科技股份有限公司 高质度背光模块结构
CN102141638A (zh) * 2011-04-02 2011-08-03 袁帅 一种曲面弧形微结构棱镜膜

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1870743A1 (en) * 2005-04-12 2007-12-26 Teijin Chemicals, Ltd. Resin sheet, direct backlight unit, and direct backlight type liquid crystal display
TWI321694B (en) * 2005-12-23 2010-03-11 Innolux Display Corp Backlight module and liquid crystal display module
CN101173996A (zh) * 2006-11-03 2008-05-07 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 导光板及具有该导光板的背光模组
TW200839378A (en) * 2007-03-21 2008-10-01 Chi Mei Optoelectronics Corp Light emitting element, backlight module and plane display apparatus
DE202007008430U1 (de) * 2007-06-15 2008-10-16 Heise, Sebastian Beleuchtungsvorrichtung
WO2014010523A1 (ja) * 2012-07-12 2014-01-16 シャープ株式会社 光学部材、照明装置、及び表示装置
US10345647B2 (en) * 2015-07-30 2019-07-09 Nichia Corporation Surface light source device and transmission display device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1238045A (zh) * 1996-10-08 1999-12-08 克利奥技术公司 一种用于准直光线的发散角旋转系统和方法
CN201037886Y (zh) * 2007-05-08 2008-03-19 台湾奈普光电科技股份有限公司 高质度背光模块结构
CN102141638A (zh) * 2011-04-02 2011-08-03 袁帅 一种曲面弧形微结构棱镜膜

Also Published As

Publication number Publication date
US20150369990A1 (en) 2015-12-24
US9915771B2 (en) 2018-03-13
CN104089219A (zh) 2014-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104089219B (zh) 一种背光系统及显示装置
US8045092B2 (en) Multifunctional optical sheet and liquid crystal display device including the same
US20060098140A1 (en) Liquid crystal display device and fabrication method thereof
CN101221265A (zh) 导光板
CN102472844B (zh) 光学板
WO2017164117A1 (ja) 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
CN101680635B (zh) 导光体单元、照明装置和液晶显示装置
US20130294108A1 (en) Optical film and backlight module using the same
KR101003582B1 (ko) 액정표시소자의 백라이트구조
CN111727403B (zh) 直下式背光源及其制作方法、显示装置
US11828974B2 (en) Backlight module and display apparatus
US20070097504A1 (en) Dual panel display
CN105607179A (zh) 一种显示装置
WO2013149410A1 (zh) 液晶显示装置
US8049845B2 (en) Optical diffusion device
CN107153299A (zh) 背光模组及液晶显示装置
KR102030412B1 (ko) 라운드 다각패턴을 가진 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자
US20090059124A1 (en) Backlight unit and liquid crystal display device including the same
CN105589116B (zh) 删除导光板的侧光式显示装置用透镜及具备该透镜的显示装置
CN111221173B (zh) 一种背光模组及显示装置
CN103672615A (zh) 一种用于成像投影系统的背光模组
US20170167692A1 (en) Backlight module
CN104344283B (zh) 背光模块
US8917366B2 (en) Liquid crystal display device
CN205842385U (zh) 一种带散光透镜的无暗带led光源模块

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant