CN107315279A - 直下式背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直下式背光模组，在背光厚度一定的情况下，利用带有孔洞的曲面反射镜与半透半反膜的相互配合增大了光源的照明范围，进而增大了背光模组的发光面积，同时减弱背光模组中心区域的光强，增大背光模组边缘区域的光强，解决了灯影问题，提高了背光模组的整体亮度均匀性。另外，本发明的直下式背光模组中多个元件同轴安装，装配难度低。

Description

直下式背光模组
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种直下式背光模组。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用，如：移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括壳体、设于壳体内的液晶面板及设于壳体内的背光模组(Backlight Module)。传统的液晶面板的结构是由一彩色滤光片基板(Color Filter)、一薄膜晶体管阵列基板(Thin Film TransistorArray Substrate，TFT Array Substrate)以及一配置于两基板间的液晶层(LiquidCrystal Layer)所构成，其工作原理是通过在两片玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。由于液晶面板本身不发光，需要借由背光模组提供的光源来正常显示影像，因此，背光模组成为液晶显示装置的关键组件之一。背光模组依照光源入射位置的不同分成侧入式背光模组与直下式背光模组。直下式背光模组是将发光光源(例如阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode，LED))设置在液晶面板后方，直接形成面光源提供给液晶面板。而侧入式背光模组是将背光源LED灯条(Light bar)设于液晶面板侧后方的背板边缘处，LED灯条发出的光线从导光板(Light Guide Plate，LGP)一侧的入光面进入导光板，经反射和扩散后从导光板出光面射出，再经由光学膜片组，以形成面光源提供给液晶面板。
现有的LED灯的发光水平越来越高，色度控制效果也越来越好，单颗LED灯在15W以下亮度可达到近1000lm，因此LCD背光模组中使用的LED灯的颗数越来越少，在液晶面板的亮度规格较低的情况下，一颗大功率LED灯就足以供应液晶面板所需亮度，然而采用单颗LED灯的背光模组现阶段却不能应用，主要原因为：1、由于LED灯固有的高斯分布光形，使得背光模组的中心亮边缘暗，灯影问题会很严重；2、LED灯发光的半峰宽通常在125°左右，在背光模组的厚度一定的情况下，单颗LED灯很难将光供应到背光模组的边缘区域，即造成发光面积不足；3、背光模组的亮度均匀性差，很难靠透镜(Lens)、扩散板及光学膜片解决。
图1为现有的采用单颗LED灯的第一种直下式背光模组的结构示意图，所述直下式背光模组包括：LED灯100、设于所述LED灯100出光面一侧的扩散板200、以及设于所述扩散板200远离所述LED灯100一侧的光学膜片300，从图1中可以看出，由于该LED灯100的照明范围有限，亮度供应不到背光模组的边缘区域。
图2为现有的采用单颗LED灯的第二种直下式背光模组的结构示意图，与图1所示的直下式背光模组相比，该直下式背光模组中LED灯100与扩散板200之间的距离增大，从而增大了LED灯100的照明范围，使得背光模组的发光区域增大，然而这样做的后果是造成背光模组的厚度增加，影响液晶面板的整体外观效果。
图3为现有的采用单颗LED灯的第三种直下式背光模组的结构示意图，所述直下式背光模组包括：LED灯100、设于所述LED灯100出光面一侧的反射镜400、以及设于所述反射镜400靠近所述LED灯100一侧的扩散板200，该直下式背光模组利用反射镜400增加了LED灯100的光线光程，达到增大LED灯100的照明范围的效果，但是该直下式背光模组中LED灯100与扩散板200之间的距离仍然较大，并且，由于LED灯100与反射镜400不在一条水平线上，即不同轴安装，在实际生产中装配难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直下式背光模组，光源的照明范围较大，背光模组的整体亮度均匀性较好，且易于装配。
为实现上述目的，本发明提供一种直下式背光模组，包括从左至右依次排列的光源、准直透镜、曲面反射镜、半透半反膜及扩散板，其中，所述曲面反射镜上对应于所述准直透镜的出光面的位置设有孔洞；
所述曲面反射镜具有靠近所述准直透镜一侧设置的非反射面与靠近所述半透半反膜一侧设置的反射面，所述反射面具有朝所述半透半反膜一侧凸出的弧形曲线，从所述非反射面一侧入射的光能够透过所述曲面反射镜并从所述反射面射出，从所述反射面一侧入射的光会直接被所述反射面反射出去。
所述光源为单颗LED灯。
所述光源、准直透镜、曲面反射镜、半透半反膜及扩散板的中心位于同一条直线上。
所述孔洞位于所述曲面反射镜的中心。
所述曲面反射镜为非球面反射镜，所述曲面反射镜的反射面为弯曲程度小于球面的弧面。
本发明还提供一种直下式背光模组，包括从左至右依次排列的曲面反射镜、半透半反膜及扩散板，其中，所述曲面反射镜上设有孔洞，该孔洞中设有光源；
所述曲面反射镜具有靠近所述半透半反膜一侧设置的反射面以及与所述反射面相对设置的非反射面，所述反射面具有朝所述半透半反膜一侧凸出的弧形曲线，从所述反射面一侧射入的光会直接被所述反射面反射出去。
所述光源为单颗LED灯。
所述光源、曲面反射镜、半透半反膜及扩散板的中心位于同一条直线上。
所述孔洞位于所述曲面反射镜的中心。
所述曲面反射镜为非球面反射镜，所述曲面反射镜的反射面为弯曲程度小于球面的弧面。
本发明的有益效果：本发明提供的一种直下式背光模组，在背光厚度一定的情况下，利用带有孔洞的曲面反射镜与半透半反膜的相互配合增大了光源的照明范围，进而增大了背光模组的发光面积，同时减弱背光模组中心区域的光强，增大背光模组边缘区域的光强，解决了灯影问题，提高了背光模组的整体亮度均匀性。另外，本发明的直下式背光模组中多个元件同轴安装，装配难度低。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有的采用单颗LED灯的第一种直下式背光模组的结构示意图；
图2为现有的采用单颗LED灯的第二种直下式背光模组的结构示意图；
图3为现有的采用单颗LED灯的第三种直下式背光模组的结构示意图；
图4为本发明的直下式背光模组的第一实施例的结构示意图；
图5为本发明的直下式背光模组的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图4，为本发明的直下式背光模组的第一实施例，该直下式背光模组包括从左至右依次排列的光源10、准直透镜20、曲面反射镜30、半透半反膜40及扩散板50，其中，所述曲面反射镜30上对应于所述准直透镜20的出光面21的位置设有孔洞35；
所述曲面反射镜30具有靠近所述准直透镜20一侧设置的非反射面31与靠近所述半透半反膜40一侧设置的反射面32，所述反射面32具有朝所述半透半反膜40一侧凸出的弧形曲线，从所述非反射面31一侧入射的光能够透过所述曲面反射镜30并从所述反射面32射出，从所述反射面32一侧入射的光会直接被所述反射面32反射出去。
具体的，所述光源10为单颗LED灯。
具体的，所述光源10、准直透镜20、曲面反射镜30、半透半反膜40及扩散板50的中心位于同一条直线上，即同轴安装，因此该直下式背光模组在生产过程中易于装配。这种情况下，所述孔洞35位于所述曲面反射镜30的中心。
优选的，所述曲面反射镜30为非球面反射镜，所述曲面反射镜30的反射面32为弯曲程度小于球面的弧面，这样有助于增强光线的发散效果，增大光源10的照明区域的面积。
上述直下式背光模组的工作原理为：从光源10发出的大部分光线首先经过准直透镜20，光线的发散角收敛，之后进入所述曲面反射镜30的孔洞35并射出，再射入所述半透半反膜40，一部分光线从所述半透半反膜40中直接透过并射入所述扩散板50的中心区域，另一部分光线被反射到所述曲面反射镜30的反射面32上，再被反射至所述扩散板50的边缘区域，从而解决了单颗LED灯的光线发散角度不足的问题，增大了单颗LED灯的照明范围；从所述光源10发出的少部分出射角较大的光线无法射入所述准直透镜20，这部分光线直接射入所述曲面反射镜30的非反射面31，经过所述曲面反射镜30折射后从反射面32射出，最后射入所述扩散板50。
具体的，上述直下式背光模组中设置准直透镜20的目的是使从光源10发出的光线的发散角收敛，使从光源10发出的大部分光线能够通过曲面反射镜30上的孔洞35后再进行反射和折射，提高光利用效率。
从图4中可以看出，该直下式背光模组中，最终射入所述扩散板50边缘区域的光线的光程为L1+L2+L3，而图3所示的现有的采用反射镜的直下式背光模组中，最终射入所述扩散板50边缘区域的光线的光程为L1+L2，由此可见，在保持光源10与扩散板50之间的间隔距离不变的情况下，与现有技术相比，本发明的直下式背光模组中的光线光程更大，因此光源10的照明范围更大。
上述直下式背光模组中的曲面反射镜30，由于要求从所述非反射面31一侧入射的光能够透过所述曲面反射镜30并从所述反射面32射出，从所述反射面32一侧入射的光会直接被所述反射面32反射出去，因此对反射面32的材料属性要求较高。
上述直下式背光模组利用光源10、准直透镜20、曲面反射镜30、半透半反膜40及扩散板50的相互配合增大了光源10的照明范围，进而增大了背光模组的发光面积，同时减弱背光模组中心区域的光强，增大背光模组边缘区域的光强，解决了灯影问题，提高了背光模组的整体亮度均匀性。另外，上述直下式背光模组中多个元件同轴安装，装配难度低。
请参阅图5，为本发明的直下式背光模组的第二实施例，该直下式背光模组包括从左至右依次排列的曲面反射镜30、半透半反膜40及扩散板50，其中，所述曲面反射镜30上设有孔洞35，该孔洞35中设有光源10；
所述曲面反射镜30具有靠近所述半透半反膜40一侧设置的反射面32以及与所述反射面32相对设置的非反射面31，所述反射面32具有朝所述半透半反膜40一侧凸出的弧形曲线，从所述反射面32一侧射入的光会直接被所述反射面32反射出去。
具体的，所述光源10为单颗LED灯。
具体的，所述光源10、曲面反射镜30、半透半反膜40及扩散板50的中心位于同一条直线上，即同轴安装，因此该直下式背光模组在生产过程中易于装配，实用性强。这种情况下，所述孔洞35位于所述曲面反射镜30的中心。
优选的，所述曲面反射镜30为非球面反射镜，所述曲面反射镜30的反射面32为弯曲程度小于球面的弧面，这样有助于增强光线的发散效果，增大光源10的照明区域的面积。
上述直下式背光模组的工作原理为：从光源10发出的大部分光线直接射入所述半透半反膜40，一部分光线从所述半透半反膜40中直接透过并射入所述扩散板50的中心区域，另一部分光线被反射到所述曲面反射镜30的反射面32上，再被反射至所述扩散板50的边缘区域，从而解决了单颗LED灯的光线发散角度不足的问题，增大了单颗LED灯的照明范围；从所述光源10发出的少部分出射角较大的光线无法射入所述半透半反膜40，这部分光线直接射入所述扩散板50。
与本发明第一实施例的直下式背光模组相比，该第二实施例的直下式背光模组不需要设置准直透镜20这一元件，通过将光源10设置于所述曲面反射镜30的孔洞35中，该第二实施例的直下式背光模组依然能实现与第一实施例相同的技术效果；同时，由于减少了一个元件，与本发明第一实施例相比，该第二实施例的直下式背光模组的厚度可以制作的更薄，从而有利于液晶显示面板的薄型化。
从图5中可以看出，该直下式背光模组中，最终射入所述扩散板50边缘区域的光线的光程仍然为L1+L2+L3，由此可见，在保持光源10与扩散板50之间的间隔距离不变的情况下，与现有技术相比，该直下式背光模组中的光线光程更大，因此光源10的照明范围更大。
上述直下式背光模组中的曲面反射镜30，只要求从所述反射面32一侧入射的光被所述反射面32反射出去，不要求从所述非反射面31一侧入射的光能够透过所述曲面反射镜30并从所述反射面32射出，因此该第二实施例对反射面32的材料属性没有特别要求。
上述直下式背光模组利用光源10、曲面反射镜30、半透半反膜40、及扩散板50的相互配合增大了光源10的照明范围，进而增大了背光模组的发光面积，同时减弱背光模组中心区域的光强，增大背光模组边缘区域的光强，解决了灯影问题，提高了背光模组的整体亮度均匀性。另外，上述直下式背光模组中多个元件同轴安装，装配难度低。
以上两种实施例，无论是否包含准直透镜20这一元件，均利用了带有孔洞35的曲面反射镜30与半透半反膜40这两个元件的相互配合来实现增大光源10的照明范围以及提高背光模组的亮度均匀性的技术效果，因此属于同一种发明构思，具有单一性。
综上所述，本发明提供一种直下式背光模组，在背光厚度一定的情况下，利用带有孔洞的曲面反射镜与半透半反膜的相互配合增大了光源的照明范围，进而增大了背光模组的发光面积，同时减弱背光模组中心区域的光强，增大背光模组边缘区域的光强，解决了灯影问题，提高了背光模组的整体亮度均匀性。另外，本发明的直下式背光模组中多个元件同轴安装，装配难度低。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括从左至右依次排列的光源(10)、准直透镜(20)、曲面反射镜(30)、半透半反膜(40)及扩散板(50)，其中，所述曲面反射镜(30)上对应于所述准直透镜(20)的出光面(21)的位置设有孔洞(35)；
所述曲面反射镜(30)具有靠近所述准直透镜(20)一侧设置的非反射面(31)与靠近所述半透半反膜(40)一侧设置的反射面(32)，所述反射面(32)具有朝所述半透半反膜(40)一侧凸出的弧形曲线，从所述非反射面(31)一侧入射的光能够透过所述曲面反射镜(30)并从所述反射面(32)射出，从所述反射面(32)一侧入射的光会直接被所述反射面(32)反射出去。
2.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光源(10)为单颗LED灯。
3.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光源(10)、准直透镜(20)、曲面反射镜(30)、半透半反膜(40)及扩散板(50)的中心位于同一条直线上。
4.如权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述孔洞(35)位于所述曲面反射镜(30)的中心。
5.如权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述曲面反射镜(30)为非球面反射镜，所述曲面反射镜(30)的反射面(32)为弯曲程度小于球面的弧面。
6.一种直下式背光模组，其特征在于，包括从左至右依次排列的曲面反射镜(30)、半透半反膜(40)及扩散板(50)，其中，所述曲面反射镜(30)上设有孔洞(35)，该孔洞(35)中设有光源(10)；
所述曲面反射镜(30)具有靠近所述半透半反膜(40)一侧设置的反射面(32)以及与所述反射面(32)相对设置的非反射面(31)，所述反射面(32)具有朝所述半透半反膜(40)一侧凸出的弧形曲线，从所述反射面(32)一侧射入的光会直接被所述反射面(32)反射出去。
7.如权利要求6所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光源(10)为单颗LED灯。
8.如权利要求6所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光源(10)、曲面反射镜(30)、半透半反膜(40)及扩散板(50)的中心位于同一条直线上。
9.如权利要求8所述的直下式背光模组，其特征在于，所述孔洞(35)位于所述曲面反射镜(30)的中心。
10.如权利要求6所述的直下式背光模组，其特征在于，所述曲面反射镜(30)为非球面反射镜，所述曲面反射镜(30)的反射面(32)为弯曲程度小于球面的弧面。
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