CN107608137A - 一种光源、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光源、背光模组和显示装置，涉及显示技术领域，用于解决现有背光源由于设置多个串联的LED灯使得背光模组的材料成本较高和现有背光源能耗较大的问题。该光源包括光导纤维，光导纤维包括包层和纤芯。光源还包括朝向纤芯的端面发光的发光部，光导纤维的侧面上具有至少一个出光条，出光条由沿平行于纤芯的中轴线间隔分布的多个出光结构组成，其中，纤芯中传输的光线可从所述出光结构漏出。该光源可应用于背光模组。

Description

一种光源、背光模组和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光源、背光模组和显示装置。

背景技术

背光模组是位于液晶显示器(英文全称：Liquid Crystal Display，英文简称：LCD)背后的一种光源，由于液晶显示面板本身不会发光，因此背光模组发光效果将直接影响到液晶显示模块(英文全称：Liquid Crystal Display Module，英文简称：LCM)视觉效果。根据光源的不同可将背光模组分为点状光源、线光源以及面光源。点状光源主要采用LED(英文全称：Light-Emitting Diode，中文名称：发光二极管)作为发光光源，具有寿命长，低发热等优点，但亮度稍低；线光源，主要采用CCFL(英文全称：Cold CathodeFluorescent Lighting，中文名称：冷阴极荧光灯)作为发光光源，具有亮度高，寿命长等优点，但发热严重；面光源，主要采用VFD(英文全称：Vacuum Fluorescent Display，中文名称：扁平荧光灯)作为发光光源，具有亮度高、均匀度好等优点。

目前背光源主要采用发光二极管(英文全称：Light-Emitting Diode，英文简称：LED)作为发光光源，该类背光源的结构可以如图1a和图1b所示，包括LED灯101、反射片102、导光板103、扩散片104、棱镜片105以及遮光条106等。背光源中最核心的技术为导光板的光学技术，导光板可以实现点光源到线、面光源的转换。以导光板将点光源转换为面光源为例，对背光源的工作原理进行说明。具体的，如图1b所示，LED灯101发出的光线进入导光板103后，通过导光板103中的光学网点W的反射，从导光板103的上表面出射至扩散片104和棱镜片105中；或者经反射片102反射后重新从导光板103的上表面出射，从而使得点光源转化为面光源。

根据导光板断面形状的不同，可以将导光板分为平板型和楔形两类，目前主要使用的楔形导光板。为了保证光源转化的均匀性，往往如图1a所示，背光源需要采用一整条LED灯101，即在导光板103的一个侧面上设置多个串联的LED灯101。这样不仅浪费材料，使得背光源的材料成本较高，而且多个LED灯101对于电能的消耗也比较大，大大降低了应用该背光源的手机、平板等电子产品的使用时长和待机时间，不利于节能环保。

发明内容

本发明的实施例提供一种光源、背光模组和显示装置，用于解决现有背光源由于设置多个串联的LED灯使得背光模组的材料成本较高和现有背光源能耗较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的第一方面，提供一种光源，包括光导纤维，所述光导纤维包括包层和纤芯，光源还包括朝向所述纤芯的端面发光的发光部；所述光导纤维的侧面上具有至少一个出光条，所述出光条由沿平行于所述纤芯的中轴线由间隔分布的多个出光结构组成，其中，在所述纤芯中传输的光线可从所述出光结构漏出。

可选的，所述出光结构包括位于所述包层上的开口和设置在所述开口处、且位于所述纤芯上的透明膜层，所述透明膜层的折射率大于所述包层的折射率，或者所述透明膜层的折射率大于所述纤芯的折射率；和/或，所述出光结构包括位于所述纤芯上的凸起部和/或凹陷部。

本发明实施例的第二方面，提供一种背光模组，包括如第一方面所述的光源；所述背光模组还包括导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面；光导纤维的侧面上的至少一个出光条与所述导光板的侧面相对，以使从与所述导光板的侧面相对的所述出光条漏出的光线可入射至所述导光板中。

可选的，所述光导纤维的侧面上具有一个出光条。

可选的，所述光导纤维设置在所述导光板的一个侧面，沿远离所述光导纤维的方向，所述导光板的厚度逐渐减小。

可选的，所述光导纤维绕所述导光板一周设置。

进一步的，沿所述导光板的每个侧面指向中心的方向，所述导光板的厚度均逐渐减小。

进一步的，所述背光模组还包括位于所述导光板下方的反射片，所述反射片具有与所述导光板的下表面贴合的反射面。

进一步的，所述反射片的下表面为平面。

本发明实施例的第三方面，提供一种显示装置，包括如第二方面所述的背光模组。

本发明的实施例提供一种光源、背光模组和显示装置，该光源包括光导纤维，光导纤维包括包层和纤芯。该光源还包括朝向纤芯的端面发光的发光部。其中，光导纤维的侧面上具有至少一个出光条，出光条由沿平行于纤芯的中轴线间隔分布的多个出光结构组成，在纤芯中传输的光线可从出光结构漏出。

基于此，发光部发出的光线由纤芯的端面入射至纤芯中，并在纤芯中传输；同时在纤芯中传输的光线可从出光结构漏出，即可从光导纤维的侧面漏出。当将上述光源应用在背光模组中时，将光源设置在导光板的侧面，光导纤维的侧面上的至少一个出光条与导光板的侧面相对，以使从与导光板的侧面相对的出光条漏出的光线可以入射至导光板中。这样一来，无需在导光板的侧面设置多个串联的发光部，例如LED灯，就能使得LED灯发出的光线经纤芯传输至未与LED灯相对的位置处的导光板中，避免了由于设置多个串联的LED灯使得背光模组的材料成本较高的问题，同时由于减少了LED灯的使用数量，从而可以降低背光模组的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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1a为现有的背光源的一种结构示意图；

图1b为图1a所示的背光源沿O-O’线切割的剖面图；

图2a为本发明实施例提供的一种光源的结构示意图；

图2b为图2a所示的光源的侧视图；

图3为光线在纤芯中传输的原理示意图；

图4为图2a所示的光源中，一个出光结构包括一个开口的示意图；

图5a为本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；

图5b为图5a所示的背光模组沿Q-Q’线的剖面图；

图6为图2a所示的光源中，一个出光结构包括多个开口的示意图；

图7为图2a所示的光源中，出光结构包括位于纤芯上的凸起部和凹陷部的示意图；

图8a为本发明实施例提供的另一种背光模组的结构示意图；

图8b为图8a所示的背光模组沿T-T’线的剖面图；

图9为图8b所示的背光模组中，反射片的底面为平面的一种结构示意图。

附图标记：

101-LED灯；102-反射片；103-导光板；104-扩散片；105-棱镜片；106-遮光条；20-光导纤维；201-包层；202-纤芯；203-透明膜层；30-发光部；40-出光条；401-出光结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种如图2a和图2b所示的光源，该光源包括光导纤维20，光导纤维20包括包层201和纤芯202。该光源还包括朝向纤芯202的端面发光的发光部30。其中，光导纤维20的侧面上具有至少一个出光条40，出光条40由沿平行于纤芯202的中轴线L间隔分布的多个出光结构401组成，其中，在纤芯202中传输的光线可从出光结构401漏出。图2a以光导纤维20的侧面上具有一个出光条40、每个出光条40包括四个出光结构401为例进行示意。

需要说明的是，第一、发光部30朝向纤芯202的端面发光，也就是说发光部30发出的光线由纤芯202的端面入射至纤芯202中，并能在纤芯202中传输。本领域技术人员悉知，包层201的折射率n₂小于纤芯202的折射率n₁。当在纤芯202中传输的光线入射至包层201，根据全反射定理，如图3所示，入射角α大于临界角θ₁的光线会被反射回纤芯202中，以在纤芯202中传输。其中临界角θ₁的计算公式为

第二、如图4所示，光导纤维20通常为圆柱状，光导纤维20中除端面外均为侧面。出光条40由沿平行于纤芯202的中轴线间隔分布的多个出光结构401组成，具体的，以图4为例，图4中光导纤维20的侧面上具有五个间隔分布的多个出光结构401，其中，中心的连线与纤芯202的中轴线L平行的三个出光结构401组成一个出光条40，即每个出光条40的延伸方向与纤芯202的中轴线平行。

第三、不对发光部30的结构进行限定。示例的，发光部30可以为发光二极管；又示例的，发光部30可以为激光源。

不对发光部30和光导纤维20的位置关系进行限定，只要使得发光部30能够朝向纤芯202的端面发光即可。例如，发光部30可以与光导纤维20之间具有一定的距离，发光部30朝向纤芯202的端面发光。又例如，发光部30的出光面与纤芯202封闭连接，以使得发光部30发出的光线能够较大程度的进入纤芯202中，从而提高发光部30的光线利用率。示例的，将发光部30的出光面和纤芯202的端面封装在一起；又示例的，发光部30可以被包层201包裹。

本发明实施例提供一种光源，该光源包括光导纤维20，光导纤维20包括包层201和纤芯202。该光源还包括朝向纤芯202的端面发光的发光部30。其中，光导纤维20的侧面上具有至少一个出光条40，出光条40由沿平行于纤芯202的中轴线间隔分布的多个出光结构401组成，在纤芯202中传输的光线可从出光结构401漏出。

基于此，发光部30发出的光线由纤芯202的端面入射至纤芯202中，并在纤芯202中传输；同时在纤芯202中传输的光线可从出光结构401漏出，即可从光导纤维20的侧面漏出。如图5a和图5b所示，当将上述光源应用在背光模组中时，将光源设置在导光板103的侧面，光导纤维20的侧面上的至少一个出光条40与导光板103的侧面相对，以使从与导光板103的侧面相对的出光条40漏出的光线，即从出光结构401中出射的光线可以入射至导光板103中。这样一来，无需在导光板103的侧面设置多个串联的发光部30，例如LED灯，就能使得LED灯发出的光线经纤芯202传输至未与LED灯相对的位置处的导光板103中，避免了由于设置多个串联的LED灯使得背光模组的材料成本较高的问题，同时由于减少了LED灯的使用数量，从而可以降低背光模组的能耗。

以下对出光结构401的具体结构和出光原理进行举例说明。

例如如图2b所示，出光结构401包括位于包层201上的开口B和设置在开口B处、且位于在纤芯202上的透明膜层203，透明膜层203的折射率n₃大于包层201的折射率n₁，或者透明膜层203的折射率n₃大于纤芯202的折射率n₂。

需要说明的是，第一、透明膜层203仅设置在上述开口B处，在包层201未形成开口B的位置处，包层201和纤芯202之间没有透明膜层203。

第二、不对透明膜层203的材料进行限定。示例的，构成透明膜层203的材料可以为二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等。示例的，在将二氧化硅镀到纤芯202的表面时，通过调整镀膜时的气分比例，可以提高二氧化硅的折射率，以使形成的透明膜层203的折射率n₃大于包层201的折射率n₂。

第三、不对构成每个出光结构401的开口B的数量进行限定。示例的，如图2b所示，每个开口B和设置在开口B处的透明膜层203构成一个出光结构40，此时开口B的中心即为出光结构40的中心，中心的连线平行于纤芯202的中轴线的多个开口B构成一个出光条40。又示例的如图6所示，每个出光结构401包括多个开口B和设置在开口B处的透明膜层203。

在此情况下，如图2b所示，光导纤维20在上述开口B处包括纤芯202和透明膜层203，纤芯202和包层201的交界面变换为纤芯202和透明膜层203的交界面；当透明膜层203的折射率n₃大于包层201的折射率n₁，结合上述，纤芯202和包层201的交界面的临界角根据全反射定理，纤芯202和透明膜层203的交界面的临界角由于n₃>n₂，则θ₁<θ₂。

在此基础上，在纤芯202和包层201的交界面处，入射角大于临界角θ₁而发生全反射的光线，此时在纤芯202和透明膜层203的交界面处，该入射角小于新的临界角θ₂，而不能发生全反射，因此该部分光线可以在出光结构401中漏出。以入射角α＝45°为例，假设纤芯202和包层201的交界面发生全反射的临界角θ₁＝40°，由于45°>40°，此时该入射角的光线发生全反射，在纤芯202中传输；假设纤芯202和透明膜层203的交界面发生全反射的临界角θ₂＝50°，由于45°<50°，此时该入射角的光线不发生全反射，而在出光结构401中漏出。

在此基础上，当透明膜层203的n₃大于纤芯202的折射率n₂时，此时光线从光疏介质入射至光密介质，根据全反射原理，此时不会发生全反射，入射至纤芯202和透明膜层203的交界面处的光线被透明膜层203折射后从出光结构401中漏出。因此优选的，透明膜层203的折射率n₃大于纤芯202的折射率n₂。

或者例如，出光结构401包括如图7所示的位于纤芯202上的凸起部C，或者包括如图7所示的位于纤芯202上的凹陷部D，或者如图7所示，同时包括位于纤芯202上的和凹陷部D。

需要说明的是，不对构成每个出光结构401的凸起部C和/或凹陷部D的数量进行限定。示例的，可以每个凸起部C或每个凹陷部D构成一个出光结构40。

在此情况下，如图7所示，光线入射至纤芯202和包层201的交界面时，相对于纤芯202未设置凸起部C(或凹陷部D)的位置处，光线的入射角会发生变化，此时会产生部分入射角小于临界角的光线，使得光线不能在纤芯202中发生全反射而漏出，且在上述凸起部C(或凹陷部D)的位置处，会聚集较多不能发生全反射而漏出的光线，从而当漏出的光线入射至导光板103中时，可以通过导光板103转换为面性光。

实施例二

本发明实施例还提供了一种背光模组，包括如实施例一所述的光源。如图5a和5b所示，该背光模组还包括导光板103，光源设置在导光板103的侧面；光导纤维20的侧面上的至少一个出光条40与导光板103的侧面相对，以使从与导光板103的侧面相对的出光条40漏出的光线可入射至导光板中，具体的，从构成出光条40的多个出光结构401中漏出的光线可入射至导光板103中。

需要说明的是，不对光源中光导纤维20的侧面上的出光条40的个数进行限定，只要其中至少一个出光条40与导光板103的侧面相对，且出光条40的个数不影响发光部30发出的光线在纤芯202中的正常传输即可。

基于此，发光部30发出的光线由纤芯202的端面入射至纤芯202中，并在纤芯202中传输；同时在纤芯202中传输的光线可从出光结构401漏出，即可从光导纤维20的侧面漏出。如图5a和图5b所示，当将上述光源应用在背光模组中时，将光源设置在导光板103的侧面，光导纤维20的侧面上的至少一个出光条40与导光板103的侧面相对，以使从与导光板103的侧面相对的出光条40漏出的光线，即从出光结构401中出射的光线可以入射至导光板103中。这样一来，无需在导光板103的侧面设置多个串联的发光部30，例如LED灯，就能使得LED灯发出的光线经纤芯202传输至未与LED灯相对的位置处的导光板103中，避免了由于设置多个串联的LED灯使得背光模组的材料成本较高的问题，同时由于减少了LED灯的使用数量，从而可以降低背光模组的能耗。

此外，在纤芯202中传输的光线可以从光导纤维20侧面上的多个出光条40中漏出，然而在背光模组中，仅需使得与导光板103的侧面相对的出光条40漏出的光线入射至导光板103中；同时当光导纤维20侧面上的出光条40的个数较多时，会对纤芯202传输光线的效率造成一定的影响，从而可能使得随着传输距离的增加，在纤芯202中传输的光线量减少，使得在光线传输方向上位置靠后的出光结构401漏出的光线的亮度变低，导致向导光板103的不同位置提供的光线不均匀。

在此情况下，优选的，光导纤维20的侧面上具有一个出光条40。这样一来，该出光条40与导光板103的侧面相对，从而从该出光条40漏出的光线可入射至导光板103中；同时由于减少了不必要的出光条40的个数和出光结构401的个数，从而可以降低对纤芯202传输光线的效率的影响，使得在光线传输方向上，各个出光结构401漏出的光线的亮度基本相同。

在此基础上，导光板103的底面上设置有光学网点，光学网点可以将光线在导光板103内的全反射改为乱反射，从而射出导光板103。当光导纤维20仅设置在导光板103的一个侧面，靠近光导纤维20一侧的光学网点和远离光导纤维20一侧的光学网点对入射至导光板103中的光线的反射量不相同，从而会使得导光板的出光面上的光线不均匀。

为了解决上述导光板103出光不均匀的问题，可选的，如图5b所示，光导纤维20设置在导光板103的一个侧面时，沿远离光导纤维20的方向，导光板103的厚度逐渐减小。在此情况下，沿远离光导纤维20的方向，导光板103的底面向靠近出光面的一侧倾斜。需要说明的是，导光板103的出光面(上表面)为平面。

在此情况下，相比于平板型导光板，即底面为平面的导光板103，如图5b所示，可以提高远离光导纤维20一侧的光学网点W对入射至导光板103中的光线的反射量，从而使得靠近光导纤维20一侧的光学网点W和远离光导纤维20一侧的光学网点W对入射至导光板103中的光线的反射量基本相同，进而提高了导光板103的出光面出射光线的均匀性。

在此基础上，当光源发出的光线仅由一侧入射至导光板103时，通过导光板103将多个出光结构401漏出的光线转换为面性光时，导光板103的出光面出射的光线不均匀。为了改善该问题，可选的，如图8a所示，光导纤维20绕导光板103一周设置。需要说明的是，图8a中，发光部30被包层201包裹，从而发光部30发出的光线可以全部进入纤芯202中，提高了发光部30的光线利用率。

在此情况下，光导纤维20的侧面的出光条40漏出的光线,，即出光结构401中漏出的光线可以由导光板103的四周入射至导光板103中，然后通过导光板103上的光学网点W将从导光板103四周入射的光线转换为面性光，进而使得导光板103出光面出射的光线更加均匀。

在此基础上，为了进一步提高导光板103的出光均匀性，可选的，如图8b所示，沿导光板103的每个侧面指向中心的方向，导光板103的厚度均逐渐减小。需要说明的是，导光板103的出光面(上表面)为平面。

在此情况下，导光板103的底面上，靠近光导纤维20一侧的光学网点W和远离光导纤维20一侧的光学网点W对入射至导光板103中的光线的反射量基本相同，这样一来，经光学网点W转换后，导光板103的出光面出射的光线更加均匀。

此外，如图8a所示，背光模组还可以包括位于导光板103下方的反射片102，反射片102用于对导光板103中经光学网点W反射至导光板103的下表面的光线进行反射，以使得该部分光线再次入射至导光板103中，从而提高光源发出光线的利用率。为了提高反射片102对由导光板103的下表面出射光线的反射效果，可选的，如图8a所示，该反射片102具有与导光板103的下表面贴合的反射面。

在此情况下，反射片102的反射面与导光板103的下表面相贴合，从而从导光板103的下表面出射的光线可以较大程度的被反射片102反射，进而提高了反射片102的反射效果。

在此基础上，如图9所示，背光模组还可以包括依次设置在导光板103上方的扩散片104和棱镜片105。其中，扩散片104可以用于使得导光板103出射的光线更加均匀，从而进一步提高背光模组的出光均匀性；棱镜片可以用于提高背光模组的出光亮度。同时为了防止光源发生漏光，如图5b、图8b、图9所示，背光模组还可以包括设置在光源外侧的遮光条106。

当反射片102的结构如图8b所示，此时反射片102的承载性较差，当在反射片102的上方依次形成上述层结构时，可能使得反射片102发生破裂，从而导致形成的背光模组稳定性较差。在此情况下，可选的，反射片102的下表面为平面。这样一来，反射片102的稳定性较好，在反射片102的上方依次形成导光板103、扩散片104和棱镜片105时，可以降低反射片102发生破裂的几率。

实施例三

本发明实施例提供一种显示装置，包括如上所述的提供的任意一种背光模组，具有与前述实施例提供的背光模组相同的结构和有益效果，由于前述实施例已经对该背光模组的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光源，包括光导纤维，所述光导纤维包括包层和纤芯，其特征在于，所述光源还包括朝向所述纤芯的端面发光的发光部；所述光导纤维的侧面上具有至少一个出光条，所述出光条由沿平行于所述纤芯的中轴线由间隔分布的多个出光结构组成，其中，在所述纤芯中传输的光线可从所述出光结构漏出。

2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述出光结构包括位于所述包层上的开口和设置在所述开口处、且位于所述纤芯上的透明膜层，所述透明膜层的折射率大于所述包层的折射率，或者所述透明膜层的折射率大于所述纤芯的折射率；

和/或，所述出光结构包括位于所述纤芯上的凸起部和/或凹陷部。

3.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的光源；所述背光模组还包括导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面；光导纤维的侧面上的至少一个出光条与所述导光板的侧面相对，以使从与所述导光板的侧面相对的所述出光条漏出的光线可入射至所述导光板中。

4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述光导纤维的侧面上具有一个出光条。

5.根据权利要求3或4所述的背光模组，其特征在于，所述光导纤维设置在所述导光板的一个侧面，沿远离所述光导纤维的方向，所述导光板的厚度逐渐减小。

6.根据权利要求3或4所述的背光模组，其特征在于，所述光导纤维绕所述导光板一周设置。

7.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，沿所述导光板的每个侧面指向中心的方向，所述导光板的厚度均逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括位于所述导光板下方的反射片，所述反射片具有与所述导光板的下表面贴合的反射面。

9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述反射片的下表面为平面。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求3-9任一项所述的背光模组。