CN106773315B - 背光模组及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域。本发明提出背光模组自下而上依次包括印刷电路板、第一反射片、LED光源、导光板、扩散板和光学膜片。导光板具有四周薄中间厚的矩形结构，并通过中心处的凹槽扣合在LED光源上，在导光板的第一反光面和第二反光面上设置了凸点，从而增加了进入导光板的光线的混光距离，使得光线分布更加均匀，避免了暗区的产生，有利于液晶显示器的薄型化设计，一个LED光源对应一个导光板，有利于实现区域调光，导光板形成的矩形发光面使得区域调光更加精准，同时第三反射片的设置，进一步提高了光源的利用率。本发明的含有该背光模组的液晶显示器，不仅可以精准地区域调光，而且实现了薄型化设计。

Description

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，尤其涉及一种背光模组及液晶显示器。
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光源发出光先后，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，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。同时，现有技术中普遍采用的LED光源的发光面为圆周面，因而圆周面的LED光源发出的光线也呈现圆周区域，而现有的LCD多为矩阵式控光，因此圆周区域的发光面不利于LCD的区域调光。
四面发光LED是一种在蓝光倒装芯片上涂布荧光粉胶体层和白色反光胶体层构成的一种LED，四面发光LED的结构示意图如图1所示，在倒装结构的蓝光LED芯片12的上面依次涂布有荧光粉胶体层13、白色反射胶14，四面发光LED通过设置在芯片12底部的金属电极11与相应的控制信号相连，从而发出光线。该LED具有尺寸小、驱动功率高的优点，由于荧光粉胶体层13和白色反射胶14均呈矩形，该LED的发光面也呈现矩形，因此，四面发光LED发出的光线投影也为矩形，这样就更适用于常用的矩形显示器。
如何把四面发光LED应用于局域调光的液晶显示器中，并实现比现有局域调光背光模组更薄的背光厚度，成为使用四面发光LED作为背光需要解决的问题。
发明内容
为了将四面发光LED应用于背光模组中，从而实现更好的局域调光效果，本发明提出了一种背光模组，并提出了包含该模组的液晶显示器。
本发明提出的背光模组，包括：印刷电路板；第一反射片，所述第一反射片设置在所述印刷电路板的第一面上，在所述第一反射片上设置有镂空部分；LED光源，所述LED光源通过所述第一反射片的镂空部分固定连接到所述印刷电路板上；导光板，所述导光板具有第一发光面和第二发光面，所述第一发光面和所述第二发光面均为矩形，所述导光板自第一发光面周向至第二发光面周向厚度逐渐增大，在所述第一发光面的中心处设置有凹槽，所述导光板通过所述凹槽扣合在所述LED光源上；扩散板，所述扩散板设置在所述导光板的第二发光面侧；光学膜片，所述光学膜片设置在所述扩散板的背离所述导光板的一侧。
导光板为中间厚边缘薄的结构，当LED光源设置在凹槽中后，LED光源发出的光线可以全部进入导光板，在导光板内部发生多次反射折射，从而增加了光线的混光距离，避免光线汇聚在一处，使得光线分布更加均匀，另外，当导光板的第一发光面和第二发光面均为矩形时，可以保证导光板形成的发光面同样为矩形，因此多个导光板可以无缝地拼接成与矩形液晶屏相适配的矩形发光面，当一个导光板对应一个LED光源时，对LED光源进行单独控制，可以实现区域调光，由于液晶显示器通常采用矩阵式调光，因此导光板形成的矩形发光面使得区域调光更加精准。在本发明中，导光板和LED光源配合使用，不仅扩大了LED光源的发光面，而且降低了LED光源在印刷电路板上的分布密度，避免了LED光源之间的交叉混光，同时，第一反射片可以将经过导光板第一发光面泄露的光线再次反射进入到导光板内，提高了光源的利用率，进一步增加了混光距离，从而有利于实现液晶显示器的薄型化设计。
作为对导光板的进一步改进，所述第一发光面上设置有第一凸点。第一凸点的设置可以避免导光板内部的光线自第一发光面射出，从而光线经过第一发光面后在第一凸点的作用下在导光板内部再次发生扩散反射，进一步增加了混光距离，使光线分布更加均匀。
作为对导光板的进一步改进，所述第二发光面上设置有第二凸点。LED光源在凹槽内部会形成投影暗区，可能导致第二发光面上产生暗区，当设置第二凸点后，通过第二发光面上的光线在第二凸点的作用下会对光线进行散射扩散，将光线打散，使得导光板的整体出光面光线均匀分布，从而消除投影暗区。
作为对本发明的背光模组的进一步改进，在所述凹槽的底壁上的第一投影的外部区域设置有第二反射片，所述底壁为所述凹槽中与所述第一发光面平行的面，所述第一投影为所述LED光源在所述凹槽的底壁上的投影暗区。
第二反射片的设置使得发射到凹槽底壁上第一投影外部的光线经过反射进入到导光板的内部进行传输，避免光线直接穿过导光板射出，增加了光线的混光距离，进一步提高了光线的分布均匀度。
作为对本发明的背光模组的进一步改进，所述LED光源为四面发光LED，所述凹槽结构为立方体，这样的凹槽可以很好的容纳四面发光LED，四面发光LED发出的光线呈四面发射，因此四面发光LED发出的光线可以通过对应的凹槽侧壁进入到导光板内部，提高了光源的利用率。
同样，当所述LED光源为圆周面发光LED时，所述凹槽结构为圆柱体。这种设置可以使得沿LED的圆周发出的光线通过圆周形凹槽的侧壁充分进入到导光板内，同样提高了光源的利用率。
作为对本发明的背光模组的进一步改进，所述背光模组还包括挡板，所述挡板沿所述扩散板的周向设置在所述印刷电路板和所述扩散板之间，所述挡板的朝向所述导光板的一侧设置有第三反射片。
在导光板内部传输的光线，有一部分在经过导光板的侧面后会折射出去，无法进入扩散板，当设置挡板和第三反射片后，在第三反射片的作用下，这部分光线会被第三反射片反射再次进入导光板或直接进入扩散板，从而避免了光线的泄露，提高了液晶显示器的亮度。
本发明同时提出了一种液晶显示器，包括：背光模组，所述背光模组为上述背光模组；液晶屏，所述液晶屏设置在所述背光模组的光学膜片的背离所述扩散板的一侧。
本发明的液晶显示器使用了本发明的背光模组后，不仅可以实现区域调光，保证区域调光的精准度，而且可以实现薄型化设计。
总之，本发明提出的背光模组，由于采用了四周薄中间厚的矩形导光板，并在第一反光面和第二反光面上设置了凸点，增加了进入导光板的光线的混光距离，使得光线分布更加均匀，而且呈现出矩形发光面，避免了LED光源之间的交叉混光，有利于液晶显示器的薄型化设计。当对LED光源进行单独控制时，可以实现区域调光，多个矩形发光面拼接成整体的矩形液晶显示器发光面，使得采用矩阵式调光的液晶显示器的区域调光更加精准。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为现有技术中四面发光LED的结构示意图；
图2为本发明提出的背光模组的结构示意图；
图3为本发明提出的背光模组中的导光板的截面结构示意图；
图4a为LED光源为四面发光LED时，导光板的第一发光面侧的结构示意图；
图4b为LED光源为圆周面发光LED时，导光板的第一发光面侧的结构示意图；
图5为本发明提出的液晶显示器的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的内容作出详细的说明，下文中的“上”“下”“左”“右”均为相对于图示方向，不应理解为对本发明的限制。
图1为现有技术中四面发光LED的结构示意图，通常，四面发光LED通过金属电极11连接至印刷电路板上，通过印刷电路板控制四面发光LED的工作方式。
图2为本发明提出的背光模组100的结构示意图，从图2中可以看出，背光模组100自下而上依次包括印刷电路板20、第一反射片30、LED光源40、导光板50、扩散板60和光学膜片70。第一反射片30设置在印刷电路板20的第一面201上，第一反射片30为类镜面反射片，因此，第一反射片30可以很好地将射入的光线反射出去，第一反射片30可以通过粘贴的方式或其他方式设置在第一面201上，优选地，第一反射片30铺满印刷电路板20的第一面201，且在第一反射片30的相应位置设置有镂空部分，LED光源40通过第一反射片30上的镂空部分固定连接到印刷电路板20上，通过印刷电路板20控制LED光源40的工作方式。在这里，印刷电路板20不仅可以控制LED光源40的工作方式，而且还起到固定支撑的作用，使得背光模组100的各个部件安装位置更加准确。为了向液晶显示器提供充足的光源，LED光源40设置为多个，此时，第一反射片30上的镂空部分的位置和数量与LED光源40的位置和数量相匹配。
导光板50设置在LED光源40的上方并将LED光源40扣合其中，如图3为导光板50的截面结构示意图，从图3中可以看出，导光板50包括第一发光面501、第二发光面502和侧面503，从图4a中可以看出，第一发光面501和第二发光面502均为矩形且相对平行设置，而且第一发光面501的四条矩形边与第二发光面502的四条矩形边分别相对平行，优选地，第一发光面501的中心和第二发光面502的中心连线垂直于与第一发光面501，侧面503自第一发光面501的周线延伸至第二发光面502的周线，因此，从图3中看到的导光板50的截面为类等腰梯形形状，也就是说，导光板50自第一发光面501周向至第二发光面502周向厚度逐渐增大。
在图3中，在第一发光面501的中心处设置有凹槽506，凹槽506可以将LED光源40容纳其中，凹槽506具有底壁507和侧壁509，当LED光源40发出光线时，LED光源40会在底壁507上形成投影暗区即第一投影5071(虚线B至虚线B’之间的区域)，因此LED光源40发出的光线会通过底壁507上第一投影5071之外的区域和侧壁509进入导光板50内，为了防止通过底壁507进入导光板50内的光线直接通过第二发光面502射出，在底壁507的第一投影5071之外的区域设置有第二反射片508，第二反射片508将光线反射，使光线通过侧壁509进入导光板50内，导光板50内的光线在侧面503的作用下在导光板内进行折射反射，增加了光线的混光距离，使得光线分布更加均匀。为了避免第一发光面501上的光线折射射出，在第一发光面501上设置有第一凸点504，第一凸点504可以将光线打散，进一步提高了光线分布的均匀度，同时，在第一反射片30的作用下，通过第一发光面501射出的光线可以再次反射进入导光板50内，提高了光源的利用率。
因此，导光板50内的光线会通过侧面503和第二发光面502均匀地射出，为液晶显示器提供其所需的亮度，为了避免在第二发光面502与第一投影5071对应的位置处形成暗区，在第二发光面502上设置有至少一个第二凸点505，第二凸点505将通过第二发光面502的光线进行打散，使光线均匀分布，以消除由第一投影5071形成的暗区，优选地，第二凸点505设置在第二发光面502的中心区域。由于导光板50呈矩形，因此，通过侧面503和第二发光面502发出的光线使得导光板50呈现为矩形的发光面。
从图3中可以看出，导光板50通过凹槽506扣合在LED光源40上，凹槽506与LED光源40之间存在一定的间隙，具体间隙可以根据实际需要确定，且导光板50的第一发光面501与第一反射片30之间也存在根据需要设定的间隙，从而有利于光线的反射和散射。
在本发明的背光模组100中，每个LED光源40对应一个导光板50，从而多个导光板50构成的矩形发光面通过拼接构成液晶显示器所需的整体矩形发光面。从图4a中可以看出，导光板50的周向设置有用于导光板拼接的卡槽510，卡槽510的具体形状尺寸和数量可以根据实际需要确定，以便于多个导光板进行牢固拼接。
在图2中，为了防止导光板50内的光线通过侧面503泄露，沿扩散板60的周向设置有挡板80，挡板80设置在印刷电路板20和扩散板60之间，并且在挡板80的内侧即朝向导光板50的一侧设置有第三反射片90，第三反射片90将由导光板50的侧面503泄露的光线反射进入导光板50内或直接进入扩散板60中。进入扩散板60中的光线在扩散板的作用下进一步扩散，进一步提高了光线的均匀度，通过扩散板60的光线通过光学膜片70向液晶屏提供其所需的光源。
在本实施例中，如图4a所示，LED光源40采用四面发光LED，因此凹槽506设置为与四面发光LED相匹配的立方体结构，因此侧壁509呈与四面发光LED相匹配的矩形，这样的凹槽可以很好的容纳四面发光LED，四面发光LED的四面发出的光线可以通过对应的侧面进入到导光板内部，提高了光源的利用率。
在另一个实施例中，如图4b所示，LED光源40’采用圆周面发光LED，因此凹槽506’设置为与圆周面发光LED相匹配的圆柱体结构，因此侧壁509’呈与LED相匹配的圆周，使得沿LED的圆周发出的光线通过侧壁509’充分进入到导光板内，同样提高了光源的利用率。当然，LED光源还可以为其它形状的LED，只要凹槽的结构与LED的发光面相匹配即可实现同样的效果。
图5为本发明提出的液晶显示器的结构示意图，该液晶显示器包括本发明提出的背光模组100和液晶屏200，液晶屏200设置在光学膜片70侧。由于采用了背光模组100，该液晶显示器不仅可以精准地进行区域调光，而且实现了薄型化设计。
最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
印刷电路板；
第一反射片，所述第一反射片设置在所述印刷电路板的第一面上，在所述第一反射片上设置有镂空部分；
直下式LED光源，所述直下式LED光源通过所述第一反射片的镂空部分固定连接到所述印刷电路板上；其中，所述直下式LED光源为四面发光LED或圆周面发光LED；
导光板，所述导光板具有第一发光面和第二发光面，所述第一发光面和所述第二发光面相对平行设置，且所述第一发光面和所述第二发光面均为矩形，所述导光板自第一发光面周向至第二发光面周向厚度逐渐增大，在所述第一发光面的中心处设置有凹槽，所述凹槽设置为与所述直下式LED光源相匹配的结构，且所述凹槽的侧壁呈与所述直下式LED光源相匹配的形状，使所述直下式LED光源发出的光线通过所述侧壁进入到所述导光板内部，所述导光板通过所述凹槽扣合在所述直下式LED光源上，使得所述导光板呈现矩形的出光；在所述凹槽的底壁上的第一投影的外部区域设置有第二反射片，所述底壁为所述凹槽中与所述第一发光面平行的面，所述第一投影为所述直下式LED光源在所述凹槽的底壁上的投影暗区；
扩散板，所述扩散板设置在所述导光板的第二发光面侧；
光学膜片，所述光学膜片设置在所述扩散板的背离所述导光板的一侧。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第一发光面上设置有凸点。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述第二发光面上也设置有凸点。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，当所述直下式LED光源为四面发光LED时，所述凹槽的结构为立方体。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，当所述直下式LED光源为圆周面发光LED时，所述凹槽的结构为圆柱体。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括挡板，所述挡板沿所述扩散板的周向设置在所述印刷电路板和所述扩散板之间，所述挡板的朝向所述导光板的一侧设置有第三反射片。
7.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
背光模组，所述背光模组为权利要求1至6中任意一项所述的背光模组；
液晶屏，所述液晶屏设置在所述背光模组的光学膜片的背离所述扩散板的一侧。
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