CN110308511A - 一种导光结构、侧入式背光模组及显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示设备技术领域,具体公开了一种导光结构、侧入式背光模组及显示设备。该导光结构包括粘接为一体的导光层和反射层,导光层的出光面设置有用于汇聚出射光线的聚光结构,反射层设置于导光层的背面,反射层的反光面上设置有散射粒子,用于对入射到反光面的光线进行散射,导光层和反射层均由PET制成。该导光结构可有效降低光能折损提升光能利用率;还实现了反射、导光和增亮一体化设计,可取代传统侧入式背光模组中的反射片、导光板、棱镜片和扩散片,简化了背光模组的纵向结构,降低模组光电模块成本,提升光能利用率和可靠性。导光层和反射层均采用PET制成,相比传统导光板其成本低廉,且为柔性材料,提高了结构兼容性,有利于项目开发。
Description
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域,尤其涉及一种导光结构、侧入式背光模组及显示设备。
背景技术
显示设备是一种可以输出图像或感触信息的设备,包括电视机、显示器及广告机等。显示设备一般包括背光模组和液晶玻璃,背光模组根据入光面的设置位置可以分为侧入式背光模组和直下式背光模组。目前常用的侧入式背光模组的结构如图1所示,包括背板1’和安装在背板1’上的导光板4’,导光板4’与背板1’之间设置有反射片3’,导光板4’上设置有光学膜片5’,中框8’将上述背板1’、反射片3’、导光板4’及光学膜片5’框设起来,液晶玻璃6’设置在中框8’上。导光板4’的入光面平行设置有LED灯条2’,LED灯条2’固设在散热条7’上。
在现有技术中的侧入式背光模组中,导光板4’接收LED灯条的光能后,通过其底面网点的散射作用破坏其内部光能全反射,光能才可以从导光板4’的出光面出射,形成有效光能。其主要存在以下问题:导光板4’成本高,约占侧入式模组成本的30%左右;导光板4’无法固定,极易吸湿受热后发生膨胀、翘曲等变形,导致LED灯条2’发出的光能无法入射,造成漏光、亮边、可靠性差等问题。另外,导光板4’的网点设计验证周期较长,生产制程复杂、良率低;导光板4’印刷网点脆弱,极易在运输过程擦伤损坏,造成主观视效不良。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种导光结构,该导光结构简化了侧入式背光模组的结构设计,降低制造成本,同时提高了光能利用率和使用可靠性。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种导光结构,包括:
导光层,所述导光层的出光面上设置有聚光结构,用于汇聚出射光线;
反射层,其设置于所述导光层的背面,所述反射层的反光面上设置有散射粒子,所述散射粒子用于对入射到所述反光面的光线进行散射;所述导光层和所述反射层均由PET制成,所述反射层与所述导光层粘接为一体。
作为上述导光结构的优选技术方案,所述聚光结构包括若干三棱柱结构和若干扩散层,所述三棱柱结构和扩散层交替分布。
作为上述导光结构的优选技术方案,所述三棱柱结构的宽度为L1,所述扩散层的宽度为L2,则5*L2≥L1≥3*L2。
作为上述导光结构的优选技术方案,所述反射层内部设置有若干光学气泡结构,所述光学气泡结构能够将从所述导光层底部出射至所述反射层中的逃逸光能反射至所述导光层。
作为上述导光结构的优选技术方案,若干所述光学气泡结构对光线的总反射率为R=1-(1-r)N,其中,r为光线在单个所述光学气泡结构表面的反射率,N为光线经过的所述光学气泡结构的个数。
作为上述导光结构的优选技术方案,所述反射层的反光面上阵列设置有若干沟槽,所述沟槽中填充有所述散射粒子和光学胶的混合物,所述光学胶用于粘接所述导光层和所述反射层。
作为上述导光结构的优选技术方案,从入光侧到出光侧方向,相邻两个所述沟槽之间的距离L分布满足函数:L=M*X^A,其中,M和A为调整分布曲率的设计常数,X为所述沟槽的位置坐标。
本发明的另一个目的在于提供一种侧入式背光模组,可有效防止导光结构发生翘曲变形,保证入光效率,同时制造成本降低,光能利用率和使用可靠性提高。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种侧入式背光模组,包括背板、散热条和LED灯条,所述散热条位于所述背板和所述LED灯条之间,其特征在于,还包括如上所述的导光结构,所述LED灯条设置于所述导光结构的入光侧,所述导光结构粘贴于所述背板和/或所述散热条上。
作为上述侧入式背光模组的优选技术方案,所述导光结构的入光面与所述LED灯条之间预设有膨胀间隙。
本发明的再一个目的在于提供一种显示设备,该显示设备的制造成本降低,光能利用率和使用可靠性提高。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种显示设备,包括如上所述的侧入式背光模组。
与现有技术相比,本发明的优点及有益效果在于:
本发明提供的导光结构包括粘接为一体的导光层和反射层,导光层的出光面设置有用于汇聚出射光线的聚光结构,反射层设置于导光层的背面,反射层的反光面上设置有散射粒子,用于对入射到反光面的光线进行散射,导光层和反射层均由PET制成。该导光结构的导光层和反射层采用一体化设计方案,可以有效降低光能折损,显著提升光能利用率;同时,该导光结构还在导光层的出光面上设置有聚光结构,实现了反射、导光和增亮一体化设计,可取代传统侧入式背光模组中的反射片、导光板、棱镜片和扩散片,简化了背光模组的纵向结构,降低模组光电模块成本,提升光能利用率和可靠性。导光层和反射层均采用PET制成,相比传统导光板其成本低廉,且为柔性材料,提高了结构兼容性,有利于项目开发。
本发明提供的侧入式背光模组,导光结构粘贴于背板和散热条上,不仅可以有效防止导光结构受热翘曲变形,还可以精准控制导光结构与LED灯条之间的间隙,从而保证入光效率,提高结构可靠性和使用寿命。
本发明提供的显示设备,其制造成本降低,光能利用率和使用可靠性提高。
附图说明
图1是现有技术提供的显示设备的结构示意图;
图2是本发明具体实施方式提供的导光结构的结构示意图;
图3是本发明具体实施方式提供的导光结构的导光层的结构示意图;
图4是本发明具体实施方式提供的导光结构的反射层的结构示意图;
图5是本发明具体实施方式提供的两个相邻沟槽之间的距离为L与沟槽位置之间的关系示意图;
图6是本发明具体实施方式提供的侧入式背光模组的结构示意图。
图中:
1’-背板;2’-LED灯条;3’-反射片;4’-导光板;41’-网点;5’-光学膜片;6’-液晶玻璃;7’-散热条;8’-中框;
1-导光层;11-聚光结构;111-三棱柱结构;112-扩散层;
2-反射层;21-光学气泡结构;22-沟槽;
100-导光结构;200-背板;300-散热条;400-LED灯条;500-点胶层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供了一种导光结构100,如图2所示,本实施例提供的导光结构100包括导光层1和反射层2。其中,导光层1的出光面上设置有聚光结构11,用于汇聚出射光线。反射层2设置于导光层1的背面,反射层2的反光面上设置有散射粒子,散射粒子用于对入射到反光面的光线进行散射。上述导光层1和反射层2均由PET制成,反射层2与导光层1粘接为一体。为防止光能散失,导光结构100除入光面的其他三个端面均贴附有银反胶带。
该导光结构100搭配常规的LED灯条400,可以实现LED点光源到均匀面光源的转换。导光结构100的导光层1和反射层2采用一体化设计方案,可以有效降低光能折损,显著提升光能利用率;同时,该导光结构100还在导光层1的出光面上设置有聚光结构11,实现了反射、导光和增亮一体化设计,可取代传统侧入式背光模组中的反射片、导光板、棱镜片和扩散片,简化了背光模组的纵向结构,降低模组光电模块成本,提升光能利用率和可靠性。导光层1和反射层2均采用PET制成,相比传统导光板其成本低廉,且为柔性材料,提高了结构兼容性,有利于项目开发。
具体而言,LED灯条400发出的光能进入导光层1后,反射层2上的散射粒子可以在界面处破坏全反射,扩大光束角度,从而使光能从导光层1顶部的出光面均匀出射。如图3所示,出光面上的聚光结构11包括若干三棱柱结构111和若干扩散层112,三棱柱结构111和扩散层112依次交替分布。三棱柱结构111可将出射光线汇聚至角度α约70°的范围内,但如果仅设置三棱柱结构111,出射光线会因太规律而出现炫光、干涉等光学问题,所以在每两个相邻的三棱柱之间均设置有扩散层112,以避免光线规律出射。更进一步地,设定三棱柱结构111的宽度为L1,扩散层112的宽度为L2,则需满足:5L2≥L1≥3L2。本实施例中的聚光结构11可通过模具和涂布实现。
导光层1中有10%左右的光能会从其底部出射进入反射层2,这部分光能可称之为逃逸光能。为了将逃逸光能重新反射回导光层1中,降低光能折损,反射层2内部设置有若干光学气泡结构21,光学气泡结构21能够将逃逸光能反射至导光层1,从而提升光能利用率。具体而言,反射层2可以通过双向拉伸技术在其内部形成多层分布的光学气泡结构21,如图4所示,逃逸光能进入反射层2之后,经过光学气泡结构21的多次反射和折射之后又回到导光层1,从导光层1的出光面出射。
在本实施例中,设定PET的折射率为n1,空气的折射率为n2,则光线在光学气泡结构21表面的反射率为r,r=(n1-n2)2/(n1+n2)2。设定N为光线经过的光学气泡结构21的个数,则若干光学气泡结构21对光线的总反射率为R=1-(1-r)N,当N足够时,总反射率R可以趋于100%。
在本实施例中,如图4所示,反射层2的反光面上矩形阵列设置有若干沟槽22,沟槽22可通过模具成型。沟槽22中填充有上述散射粒子和光学胶的混合物,光学胶用于粘接导光层1和反射层2。可选地,散射粒子优选为SiO2粒子。沟槽22的尺寸可根据实际产品的结构进行设计,本实施例中,沟槽22的深度设计为0.05mm左右,沟槽22的长度设计为0.1mm左右。
如图5所示,沿着LED光的入射方向,从入光侧到出光侧,设定相邻两个沟槽22之间的距离为L,L的分布满足函数:L=M*X^A,其中,M和A为调整分布曲率的设计常数,X为沟槽22的位置坐标。L的最小值为0.2mm左右。为了防止出光侧能量堆积出现亮带现象,该函数对应的曲线需在出光侧局部微调下压,如图5中曲线末端呈现“勺子尾”状。沟槽22由入光侧到出光侧呈高斯排列,可实现均匀出光,相较于传统的印刷网点,设计方便、制程简单,可靠性更高。
如图6所示,本实施例还提供了一种侧入式背光模组,主要包括背板200、散热条300、LED灯条400和上述的导光结构100,散热条300位于背板200和LED灯条400之间,LED灯条400设置于导光结构100的入光侧,导光结构100粘贴于背板200和/或散热条300上。
在本实施例中,导光结构100可通过点胶工艺粘贴于背板200和散热条300,即导光结构100的反射层2底部与背板200和散热条300之间设置有点胶层500。这种连接方式不仅可以有效防止导光结构100受热翘曲变形,还可以精准控制导光结构100与LED灯条400之间的间隙,从而保证入光效率,提高结构可靠性和使用寿命。
更进一步地,导光结构100的出光面与侧入式背光模组的中框接触的区域作留白处理,即聚光结构11和中框间隔设置,以避免中框和聚光结构11擦伤。
更优地,导光结构100的入光面与LED灯条400之间预设有0.3mm-0.6mm的膨胀间隙。在实际应用中,该膨胀间隙的具体数值可依据实际情况进行设计。除上述限定之外,导光结构100在侧入式背光模组中的其他应用方式与传统导光板无异。
本实施例还提供了一种显示设备,该显示设备可以为电视、显示器、广告机等,包括上述的侧入式背光模组以及设置在该侧入式背光模组上方的显示面板,背光模组为显示面板提供亮度均匀的背光源,显示面板通过控制各个像素点的光的通过情况,控制每个像素点的显示情况,从而显示出图像。该显示设备由于采用了上述的侧入式背光模组,因此其制造成本降低,光能利用率和使用可靠性提高。
显然,本发明的上述实施方式仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导光结构,其特征在于,包括:
导光层(1),所述导光层(1)的出光面上设置有聚光结构(11),用于汇聚出射光线;
反射层(2),其设置于所述导光层(1)的背面,所述反射层(2)的反光面上设置有散射粒子,所述散射粒子用于对入射到所述反光面的光线进行散射;所述导光层(1)和所述反射层(2)均由PET制成,所述反射层(2)与所述导光层(1)粘接为一体。
2.根据权利要求1所述的导光结构,其特征在于,所述聚光结构(11)包括若干三棱柱结构(111)和若干扩散层(112),所述三棱柱结构(111)和扩散层(112)交替分布。
3.根据权利要求2所述的导光结构,其特征在于,所述三棱柱结构(111)的宽度为L1,所述扩散层(112)的宽度为L2,则5*L2≥L1≥3*L2。
4.根据权利要求1所述的导光结构,其特征在于,所述反射层(2)内部设置有若干光学气泡结构(21),所述光学气泡结构(21)能够将从所述导光层(1)底部出射至所述反射层(2)中的逃逸光能反射至所述导光层(1)。
5.根据权利要求4所述的导光结构,其特征在于,若干所述光学气泡结构(21)对光线的总反射率为R=1-(1-r)N,其中,r为光线在单个所述光学气泡结构(21)表面的反射率,N为光线经过的所述光学气泡结构(21)的个数。
6.根据权利要求1所述的导光结构,其特征在于,所述反射层(2)的反光面上阵列设置有若干沟槽(22),所述沟槽(22)中填充有所述散射粒子和光学胶的混合物,所述光学胶用于粘接所述导光层(1)和所述反射层(2)。
7.根据权利要求6所述的导光结构,其特征在于,从入光侧到出光侧方向,相邻两个所述沟槽(22)之间的距离L分布满足函数:L=M*X^A,其中,M和A为调整分布曲率的设计常数,X为所述沟槽(22)的位置坐标。
8.一种侧入式背光模组,包括背板(200)、散热条(300)和LED灯条(400),所述散热条(300)位于所述背板(200)和所述LED灯条(400)之间,其特征在于,还包括权利要求1-7任一项所述的导光结构(100),所述LED灯条(400)设置于所述导光结构(100)的入光侧,所述导光结构(100)粘贴于所述背板(200)和/或所述散热条(300)上。
9.根据权利要求8所述的侧入式背光模组,其特征在于,所述导光结构(100)的入光面与所述LED灯条(400)之间预设有膨胀间隙。
10.一种显示设备,其特征在于,包括如权利要求8或9所述的侧入式背光模组。
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