CN109799645A - 背光模组以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光模组以及显示装置，包括容纳构件，形成有容纳腔；灯条，设置在所述容纳腔的底面，包括至少一个发光单元；透镜单元，设置在所述发光单元上；其中，所述透镜单元包括入光面、顶出光面、侧出光面；所述发光单元的光线通过所述入光面进入所述透镜单元，所述顶出光面将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面，并透射入射角小于全反射角的光线。通过采用新型透镜结构，实现单灯条设计，从而有效减少了发光单元、透镜、线路板等材料，实现了成本极致降低。

Description

背光模组以及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组以及显示装置。

背景技术

直下式背光模组，因其优越的成本优势，被业界广泛使用；其包括阵列设置的LED灯光源，以及对应LED灯光源一一设置的二次透镜。

现有的直下式背光模组结构因为需要设置多条LED灯条以形成阵列，成本较高。

发明内容

本发明提供一种背光模组以及显示装置，以缓解现有背光模组存在的需要设置多条LED灯条的技术问题。

为解决以上问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种背光模组，包括：

容纳构件，形成有容纳腔；

灯条，设置在所述容纳腔的底面，包括至少一个发光单元；

透镜单元，设置在所述发光单元上；

其中，所述透镜单元包括入光面、顶出光面、侧出光面和底面；所述发光单元的光线通过所述入光面进入所述透镜单元，所述顶出光面将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面，并透射入射角小于全反射角的光线。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为直线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，所述底面包括第一底面和第二底面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线；所述第一入光面和第二入光面均为直线且不在一条直线上。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为内凹曲线。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述顶出光面包括第一顶出光面和第二顶出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一顶出光面和所述第二顶出光面均为外凸曲线。

在本发明提供的背光模组中，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线，且所述内凹曲线和所述外凸曲线在交界处的切线重合。

在本发明提供的背光模组中，所述容纳构件包括背板，以及设置在背板上的挡墙，所述挡墙与所述背板形成所述容纳腔，在所述容纳腔的截面内，所述容纳腔的底面到顶面逐渐增大。

在本发明提供的背光模组中，所述透镜单元的入光面对应所述灯条上的所有发光单元，或者所述透镜单元的入光面与所述灯条上的单个发光单元对应。

同时，本发明提供一种显示装置，其包括显示面板、以及本发明提供的背光模组，所述显示面板设置在所述背光模组的出光方向上。

本发明的有益效果为：本发明提供一种背光模组以及显示装置，其背光模组包括容纳构件，形成有容纳腔；灯条，设置在所述容纳腔的底面，包括至少一个发光单元；透镜单元，设置在所述发光单元上；其中，所述透镜单元包括入光面、顶出光面、侧出光面；所述发光单元的光线通过所述入光面进入所述透镜单元，所述顶出光面将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面，并透射入射角小于全反射角的光线。通过采用新型透镜结构，实现单灯条设计，从而有效减少了发光单元、透镜、线路板等材料，实现了成本极致降低。

附图说明

为了更清楚地说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介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的背光模组的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的透镜的第一种剖面示意图；

图4为本发明实施例提供的透镜的第二种剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的透镜的第三种剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的透镜的第四种剖面示意图；

图7为本发明实施例提供的透镜的第五种剖面示意图；

图8为本发明实施例提供的透镜的第六种剖面示意图；

图9为本发明实施例提供的透镜的第一种3D示意图；

图10为本发明实施例提供的透镜的第二种3D示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施方案，对本发明实施方案和/或实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显而易见的，下面所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本发明一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本发明中的实施方案和/或实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前下所获得的所有其他实施方案和/或实施例，都属于本发明保护范围。

本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[左]、[右]、[前]、[后]、[内]、[外]、[侧]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明和理解本发明，而非用以限制本发明。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或是暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

为解决现有的直下式背光模组结构因为需要设置多条LED灯条以形成阵列，成本较高的问题。本发明提供了一种直下式背光模组，采用新型透镜结构，实现单灯条设计，从而有效减少了发光单元、透镜、线路板等材料，实现了成本极致降低。

为本发明提供的直下式背光模组如图1所示，包括有：

容纳构件1，所述容乃构件1包括背板、和设置在背板上方侧边的挡墙，所述背板和所述挡墙共同围出中空位置形成容纳腔；

灯条2，所述灯条设置在所述容纳腔的底面，背板的中间位置，所述灯条包括有至少一个发光单元；

透镜单元3，设置在所述发光单元上，用于将所述发光单元发出的光从图中的所述透镜单元的上方、左侧、右侧均匀的分布出去。

由图1中所示，容纳腔的底面到顶面，宽度是逐渐增大的。

图2所示为本发明提供的两种背板结构方案的直下式背光模组的俯视示意图。

如图2中a所示，为单长边灯条设计，即所述容纳腔内只有一个灯条，所述灯条上设有透镜单元，所述灯条与所述背板的较长边平行，所述灯条位于所述矩形背板的长边中间位置。

如图2中b所示，为单短边灯条设计，即所述容纳腔内只有一个灯条，所述灯条上设有透镜单元，所述灯条与所述背板的较短边平行，所述灯条位于所述矩形背板的短边中间位置。

如图2所示，位于图中下方的侧板的短边的长度为L1，位于图中下方的侧板的长边的长度为L2；位于左侧的侧板的短边的长度为H1，位于左侧的侧板的短边的长度为H2；两个所述发光单元2之间的距离为P；边缘所述发光单元2距离显示区边缘的距离为S。

为满足如图中所示的两种背板结构设计，则需满足如下关系：S<＝1.5*P；L2/2-L1/2<＝2*P，0.2<H1/H2<0.4；H4/2-H3/2<＝2*P，0.2<L3/L4<0.4。

图3至图8为本发明所述的透镜单元的六种优选实施例的剖面结构示意图，由于所述透镜的剖面结构都是关于X轴对称的平面结构，故只展示X轴左侧的剖面结构。

如图3所示，所述透镜单元包括入光面31、顶出光面32、侧出光面33和底面34。所述发光单元2的发出的光线通过所述入光面31进入所述透镜单元3，所述顶出光面32将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面33，并透射入射角小于全反射角的光线。

不同优选实施例的透镜方案分别在所述入光面31、所述顶出光面32、所述侧出光面33和所述底面34上进行不同的结构处理，以达成相同的光均匀分布效果。

如图3所示，为本发明的透镜的第一种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312，所述侧出光面33包括第一侧出光面331和第二侧出光面332。

所述第一入光面311为内凹曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；为所述第二入光面312为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；所述顶出光面32为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第一侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°；所述第二侧出光面332为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；以上所述夹角均为锐角。

在图3中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面32；反射至所述侧出光面32上的光线中，入射角小于全反射角的光线通过所述侧出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，如图所示在所述第二侧出光面322发生全反射，被反射至所述底面34；被反射至所述底面的光线，在所述底面被反射至所述顶出光面32，再从所述顶出光面32射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，直接照射至所述第二侧出光面332，并在所述第二侧出光面332表面发生折射后射出。

所述第一入光面311设置为内凹曲面，具有光汇聚作用，从而能有效减小顶出光面的长度，从而减少透镜的使用材料。

上述光线中，在顶出光面32被全反射，可以实现从发散光线向准直光的转换，即光线在顶出光面32发生全反射后可以达到近准直光的效果，从而达成远距离光贡献，实现单灯条贡献面积需求。

如图4所示，为本发明的透镜的第二种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312，所述侧出光面33包括第一侧出光面331和第二侧出光面332。

所述第一入光面311为直线，其上一点与O轴夹角固定；所述第二入光面312为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；所述顶出光面32为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第一侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°；所述第二侧出光面332为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；以上所述夹角均为锐角。

在图4中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面32；反射至所述侧出光面32上的光线中，入射角小于全反射角的光线通过所述侧出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，如图所示在所述第二侧出光面322发生全反射，被反射至所述底面34；被反射至所述底面的光线，在所述底面被反射至所述顶出光面32，再从所述顶出光面32射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，直接照射至所述第二侧出光面332，并在所述第二侧出光面332表面发生折射后射出。

如图5所示，为本发明的透镜的第三种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312，所述侧出光面33包括第一侧出光面331和第二侧出光面332，所述底面34包括第一底面341和第二底面342。

所述第一入光面311为内凹曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；为所述第二入光面312为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；所述顶出光面32为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第一侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°；所述第二侧出光面332为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；所述第一底面341和所述第二底面342均为直线，所述第二底面342的直线与O轴的夹角不大于15°；以上所述夹角均为锐角。

在图5中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面32；反射至所述侧出光面32上的光线中，入射角小于全反射角的光线通过所述侧出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，如图所示在所述第二侧出光面322发生全反射，被反射至所述第二底面341；被反射至所述第二底面341的光线，在所述第二底面341表面发生折射后射向背板；在背板出被反射再次射向所述第二底面342，并在所述第二底面342表面发生折射后进入所述透镜3；光线最后从所述顶出光面32射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，直接照射至所述第二侧出光面332，并在所述第二侧出光面332表面发生折射后射出。

如图6所示，为本发明的透镜的第四种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312，所述侧出光面33包括第一侧出光面331和第二侧出光面332。

所述第一入光面311为内凹曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；为所述第二入光面312为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大；所述顶出光面32为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第一侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°；所述第二侧出光面332为内凹曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；以上所述夹角均为锐角。

在图6中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面32；反射至所述侧出光面32上的光线中，入射角小于全反射角的光线通过所述侧出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，如图所示在所述第二侧出光面322发生全反射，被反射至所述底面34；被反射至所述底面的光线，在所述底面被反射至所述顶出光面32，再从所述顶出光面32射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，直接照射至所述第二侧出光面332，并在所述第二侧出光面332表面发生折射后射出。

如图7所示，为本发明的透镜的第五种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312，所述顶出光面包括第一顶出光面321和第二顶出光面322。

所述第一入光面311为内凹曲线，所述第二入光面312为外凸曲线；所述第一顶出光面321和所述第二顶出光面322均为外凸曲线，所述第一顶出光面321和所述第二顶出光面322上一点切线与O轴夹角均随着该点与X轴距离增大而减小，且所述第一顶出光面321对应的曲率半径大于所述第二顶出光面322对应的曲率半径，所述侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°。

在图7中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面32；反射至所述侧出光面32上的光线中，入射角小于全反射角的光线通过所述侧出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，如图所示在所述第二侧出光面322发生全反射，被反射至所述底面34；被反射至所述底面的光线，在所述底面被反射至所述顶出光面32，再从所述顶出光面32射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，直接照射至所述第二侧出光面332，并在所述第二侧出光面332表面发生折射后射出。

如图8所示，为本发明的透镜的第六种优选实施例的剖面结构示意图，所述入光面31包括第一入光面311和第二入光面312。

所述第一入光面311为内凹曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第二入光面312为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而增大，且所述第一入光面311和所述第二入光面312连续过渡；所述顶出光面32为外凸曲线，其上一点切线与O轴夹角随着该点与X轴距离增大而减小；所述第一侧出光面331为直线，其上一点切线与O轴夹角不等于90°，以上所述夹角均为锐角。

在图8中，所述发光单元2发出的光线，通过所述第一入光面311进入所述透镜单元3，并在所述第一入光面311的表面发生折射后射向所述顶出光面32；射到所述顶出光面32的光线中，入射角小于全反射角的光线，从所述顶出光面32射出，入射角大于全反射角的光线，在所述顶出光面发生全发射，被反射至所述侧出光面33并从所述侧出光面33射出。

所述发光单元2发出的光线，通过所述第二入光面312进入透镜单元3，并在所述第二光面312的表面发生折射后射向所述侧出光面33；射到所述侧出光面33的光线中，入射角小于全反射角的光线，在所述侧出光面发生折射后射出，入射角大于全反射角的光线，在所述侧出光面发生全发射，被反射至所述顶出光面32并从所述顶出光面32射出。

图9为本发明的透镜的第一种优选实施例的3D结构示意图，该结构的透镜单元对应所述灯条上的单个发光单元。该种结构可视为由上述图3至图8中任一所示实施例的透镜剖面图，在复原X轴左侧剖面图后，以O轴为旋转轴，旋转180°得到。

图10为本发明的透镜的第二种优选实施例的3D结构示意图，该结构的透镜单元对应所述灯条上的所有发光单元。该种结构可视为由上述图3至图8中任一所示实施例的透镜剖面图，在复原X轴左侧剖面图后，以与X轴和O轴均垂直的Y轴为延伸轴，进行拉伸延展得到。

同时，本发明实施例还提供了一种显示装置，其包括显示面板、以及本发明提供的背光模组，所述显示面板设置在所述背光模组的出光方向上。

在一种实施例中，所述显示面板包括液晶显示面板。

根据上述实施例可知：

本发明提供一种背光模组以及显示装置，其背光模组包括容纳构件，形成有容纳腔；灯条，设置在所述容纳腔的底面，包括至少一个发光单元；透镜单元，设置在所述发光单元上；其中，所述透镜单元包括入光面、顶出光面、侧出光面；所述发光单元的光线通过所述入光面进入所述透镜单元，所述顶出光面将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面，并透射入射角小于全反射角的光线。通过采用新型透镜结构，实现单灯条设计，从而有效减少了发光单元、透镜、线路板等材料，实现了成本极致降低。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括：

容纳构件，形成有容纳腔；

灯条，设置在所述容纳腔的底面，包括至少一个发光单元；

透镜单元，设置在所述发光单元上；

其中，所述透镜单元包括入光面、顶出光面、侧出光面和底面；所述发光单元的光线通过所述入光面进入所述透镜单元，所述顶出光面将入射角大于全反射角的光线反射至所述侧出光面，并透射入射角小于全反射角的光线。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线。

3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为直线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线。

4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，所述底面包括第一底面和第二底面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为外凸曲线；所述第一入光面和第二入光面均为直线且不在一条直线上。

5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述侧出光面包括第一侧出光面和第二侧出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一侧出光面为直线，所述第二侧出光面为内凹曲线。

6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，所述顶出光面包括第一顶出光面和第二顶出光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线；所述第一顶出光面和所述第二顶出光面均为外凸曲线。

7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述入光面包括第一入光面和第二入光面，在所述透镜单元的截面内，所述第一入光面为内凹曲线，所述第二入光面为外凸曲线，且所述内凹曲线和所述外凸曲线在交界处的切线重合。

8.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述容纳构件包括背板，以及设置在背板上的挡墙，所述挡墙与所述背板形成所述容纳腔，在所述容纳腔的截面内，所述容纳腔的底面到顶面逐渐增大。

9.如权利要求1至8任一项所述的背光模组，其特征在于，所述透镜单元的入光面对应所述灯条上的所有发光单元，或者所述透镜单元的入光面与所述灯条上的单个发光单元对应。

10.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板、以及如权利要求1至9任一项所述的背光模组，所述显示面板设置在所述背光模组的出光方向上。