CN112631025A - 直下式背光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直下式背光装置。该直下式背光装置包括自下而上设置的基板、多个LED光源、反射罩和光学膜片组。反射罩将LED光源的部分配光向直下式背光装置的显示面的一侧反射，一光学胶层设置在LED光源和反射罩之间，光学胶层粘合固定LED光源和反射罩。位于LED光源上方的光学胶层设置有高反射性结构，以使得LED光源的光轴附近的光以更高比例的被反射和重定向。该直下式背光装置的反射罩和光学胶层上的近光轴区域的高反射结构设计能协同作用实现均匀光分布而不产生光斑且提升观测角度的亮度，同时简化生产工艺并提高良率。

Description

直下式背光装置
技术领域
本发明涉及半导体器件制造和光学系统，尤其涉及一种直下式背光装置。
背景技术
液晶显示装置具有的液晶面板自身不发光。因此，液晶显示装置在液晶面板的背面侧设置有作为面光源装置的背光装置作为对液晶面板进行照明的光源。直下式的背光装置的主要构件有光学模片、扩散板、LED光源与反射片等，在此组成架构中，如何在不增加成本与出光均匀度的条件下，有效地缩减LED光源与扩散板之间的间距使得背光装置达到薄型化的需求实为一项重要的课题。
美国专利公开第20080231780号揭露了一种采用直下式背光装置的显示器组件。扩散片(diffuser film)设置于支撑基板与光源之间，且支撑基板(supportingsubstrate)具有低光吸收率及低光散射率，其中支撑基板由透光材料所制成。另外，美国专利公开第20080231780号专利中揭露了扩散片与支撑基板之间不同间隔关系。另外，美国专利公开第20080231780号中亦揭露其设计具有足够的光散射效果以遮蔽光源，且可提供较均匀的面光源，并可提供较薄的光学散射架构。
另外，美国公告第7068332号揭露一直下式背光单元，其中扩散膜(diffusionfilm)设置于扩散片(diffusing sheet)与灯之间。
中国台湾新型专利第M271174号揭露一直下式背光装置，包括光源、扩散板、及设置于扩散板下方的透明片。透明片可经网点印刷、喷砂、蚀刻或者雾化处理，使光源的光线可先通过透明片均匀散出。接着，再由扩散板散出，使光源的光线均匀由液晶面板散出。另外，此专利亦揭露另一实施方式，其为透明片任一侧固设有扩散片或二侧固设有扩散片，其固定方式可以为贴附、溅镀、或者于扩散片上设有可与透明片相互嵌合的嵌合机构。
但是，上述现有技术的LED阵列的分布面积越大，组成的LED阵列的光源数目越多间距越小，出光越均匀，但限于成本及现有工艺水平，采用增加光源数目或者缩小光源间距的方法产生效果有限。作为发光元件的LED芯片呈矩阵式分布在基板上，需要对每个LED芯片进行逐个点胶封装，此外，需要在基板上预留特定的位置以供安装组成背光装置的其他光学元件。基于此，通用的背光装置的加工步骤繁琐，限制了背光装置加工效率的提高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种改善面光源均匀出光且消除灯斑(mura)的直下式背光装置，通过一光学胶层贴合设置在基板和LED光源上，光学胶层一体封装粘合固定LED光源和反射罩，在保持出光均匀度的条件下，可以密封加固LED光源和反射罩，同时该直下式背光装置的反射罩和光学胶层上的近光轴区域的高反射结构设计能协同作用实现均匀光分布而不产生光斑且提升观测角度的亮度，同时简化生产工艺并提高良率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一直下式背光装置，其包括自下而上设置的基板、多个LED光源、反射罩和光学膜片组，其中，所述反射罩将所述LED光源的部分配光向所述直下式背光装置的显示面的一侧反射，一光学胶层设置在LED光源和所述反射罩之间，所述光学胶层粘合固定所述LED光源和所述反射罩。位于所述LED光源上方的所述光学胶层设置有高反射性结构，以使得所述LED光源的光轴附近的光以更高比例的被反射和重定向。
在常规的光学透镜中，如图1所示，从光源100生成的光的一部分很可能由于在透镜-空气界面处、大多数在光出射表面101的中心(Z轴)周围发生的全内反射而被反射。反射的光的部分进一步被底表面反射回到照明场的中心，因而贡献于在照明场的中心(在Z轴处以及在Z轴周围)中的相当强烈的光的“热斑”(mura)。本发明的LED光源的出射光在所述光学胶层上设置的高反射性结构的作用下，使得近光轴的表面的光以更高比例的被反射和重定向，进而在所述直下式背光装置之上方形成均匀光强度分布的光场，减轻发光设备的照明场上的光斑，因而改进总体背光均匀性。同时反射罩将从光学胶层扩散后射出的光入射后再进行出射，并作为一种聚光透镜发挥作用。因此，从各LED光源射出的光，虽然具有较广的角度分量(即，扩散角大)，但通过向反射罩的反射从而缩小远场的观看方向的角度从而提升观看视角的亮度。该直下式背光装置的光学胶层上的近光轴区域的高反射结构在近场光学上的扩散作用和反射罩在远场光学上的汇聚作用协同作用实现均匀光分布而不产生光斑并进一步增加光线在观测视角的亮度，提高了光的利用效率。
在一个优选实施例中，所述直下式背光装置还包括光学透镜，所述光学胶层将所述光学透镜固定耦合设置在所述LED光源上。
在一个优选实施例中，所述光学胶层贴合所述基板和所述LED光源。
在一个优选实施例中，所述高反射性结构为菲涅尔透镜或者全反射性材料。
在一个优选实施例中，位于所述LED光源上方的所述光学胶层的厚度比其他位置更厚。
在一个优选实施例中，设置有两层的光学胶层于所述LED光源上方。
在一个优选实施例中，所述光学胶层填充有光转换、光扩散材料。
在一个优选实施例中，所述反射罩包括多个上下开口的反射杯结构，所述反射杯结构的下部开口贴合所述光学胶层，且所述LED光源位于所述下部开口中。
在一个优选实施例中，所述光学膜片组自下而上设置一透明膜片，一半透半反膜片和一扩散片，所述半透半反膜片用以反射小角度的入射光，而透过大角度的入射光。
本发明同时提供一种直下式背光装置的制备方法，其包括：制备LED灯板；将光学膜片组、LED灯板和FPC驱动板按照自上而下设置的位置贴合。其中，制备LED灯板，包括：在一基板上固定多个LED光源；将光学胶层贴合设置在LED光源上；贴合反射罩在光学胶层上。
附图说明
本发明及其优点将通过研究以非限制性实施例的方式给出，并通过所附附图所示的特定实施方式的详细描述而更好的理解，其中：
图1是现有技术的光学透镜的结构示图。
图2是本发明实施例1的直下式背光装置的爆炸视图。
图3是本发明实施例1的直下式背光装置的局部截面视图。
图4是本发明实施例1的直下式背光装置的截面结构之爆炸视图。
图5是本发明实施例2的直下式背光装置的局部截面视图。
图6是本发明实施例2的直下式背光装置的LED光源在基板上的示意图。
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的环境中来举例说明。以下的说明是基于所示例的本发明的具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
本说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证。此外，本说明书和所附权利要求中所使用的冠词“一”一般地可以被解释为意指“一个或多个”，除非另外指定或从上下文清楚导向单数形式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1
首先，通过图2-4，就本发明的实施例1的直下式背光装置进行说明。如图2所示，本实施例采用的一个技术方案是提供一直下式背光装置，其包括自下而上设置的PCB基板100、多个LED光源101、反射罩200和光学膜片组300。所述反射罩200将所述LED光源101的部分配光向所述直下式背光装置的显示面的一侧反射，一光学胶层102设置在LED光源101和所述反射罩200之间，所述光学胶层102粘合固定所述LED光源101和所述反射罩200。如图3所示，位于所述LED光源101上方的所述光学胶层102包括连续延展的透明粘合层1021和耦合固定设置其上的高反射性结构1024，高反射性结构1024为菲涅尔透镜，以使得所述LED光源101的光轴附近的光以更高比例的被反射和重定向。所述光学胶层102填充有光转换材料1022量子点。高反射性结构1024和透明粘合层1021之间形成空气间隙1023相当于一个折射元件，光线传播到透明粘合层1021的出光面时，空气的折射率低于透明粘合层1021的折射率，光线发生折射，进入高反射性结构1024后再次发生折射，进一步的增加了光场的发散。
本实施例的LED光源101的出射光在所述光学胶层102上设置的高反射性结构1021的作用下，使得近光轴的表面的光以更高比例的被反射和重定向，进而在所述直下式背光装置之上方形成均匀光强度分布的光场，减轻发光设备的照明场上的光斑，因而改进总体背光均匀性。同时反射罩200将从光学胶层102扩散后射出的光入射后再进行出射，并作为一种聚光透镜发挥作用。因此，从各LED光源101射出的光，虽然具有较广的角度分量(即，扩散角大)，但通过向反射罩200的反射从而缩小远场的观看方向的角度从而提升观看视角的亮度。该直下式背光装置的光学胶层102上的近光轴区域的高反射结构在近场光学上的扩散作用和反射罩200在远场光学上的汇聚作用协同作用实现均匀光分布而不产生光斑并进一步增加光线在观测视角的亮度，提高了光的利用效率。
所述光学胶层102的透明粘合层1021贴合所述基板100和所述LED光源101。所述光学胶层102的厚度在0.03-0.2mm，可以降低基板100和LED光源101的静电。所述光学胶层102的表面阻抗值为1010～1015欧姆(即绝缘材料，静电屏蔽)，或者小于109欧姆(即导电型，将静电传导分散)。
如图4所示，所述反射罩200包括多个上下开口的反射杯结构201，所述反射杯结构201的下部开口202贴合所述光学胶层102的透明粘合层1021，且所述LED光源101位于所述下部开口202中。
如图2所示，所述光学膜片组300自下而上设置一透明膜片301，一半透半反膜片302和一扩散片303，所述半透半反膜片302用以反射小角度的入射光，而透过大角度的入射光。
本实施例主要解决的技术问题是提供一种改善面光源均匀出光且消除灯斑(mura)的直下式背光装置，通过一光学胶层102贴合设置在基板100和LED光源101上，光学胶层102一体封装粘合固定LED光源101和反射罩200，在保持出光均匀度的条件下，可以密封加固LED光源101和反射罩200，同时该直下式背光装置的反射罩200和光学胶层102上的近光轴区域的高反射结构1024设计能共同作用实现均匀光分布而不产生光斑，同时简化生产工艺并提高良率。
实施例2
请参照图5，是本发明的实施例2的直下式背光装置的光学胶层102之结构示意图。以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
如图5所示，位于所述LED光源101上方的所述光学胶层102包括连续延展的透明粘合层1021和耦合固定设置其上的透镜1024，高反射性结构1025为全反射的银浆，以使得所述LED光源101的光轴附近的光以更高比例的被反射和重定向。位于所述LED光源101上方的所述光学胶层102的厚度比其他位置更厚。如图6所示，直下式背光装置的LED光源101在基板100上呈条纹状阵列排布。
实施例3
本实施例提供一种直下式背光装置的制备方法，其包括：制备LED灯板；将光学膜片组、LED灯板和FPC驱动板按照自上而下设置的位置贴合。其中，制备LED灯板，包括：在一基板上固定多个LED光源；将光学胶层贴合设置在LED光源上；贴合反射罩在光学胶层上。使用光学胶层贴合固定的方式比起现有点胶方式，工艺更简单，成本更低，而且结构及光学效果一致性高。
虽然在上文中已经参考一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种直下式背光装置，包括自下而上设置的基板、多个LED光源、反射罩和光学膜片组，其中，所述反射罩将所述LED光源的部分配光向所述直下式背光装置的显示面的一侧反射，其特征在于，一光学胶层设置在LED光源和所述反射罩之间，所述光学胶层粘合固定所述LED光源和所述反射罩，以使得所述LED光源的光轴附近的光以更高比例的被反射和重定向。
2.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述直下式背光装置还包括光学透镜，所述光学胶层将所述光学透镜固定耦合设置在所述LED光源上。
3.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述光学胶层贴合所述基板和所述LED光源。
4.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：位于所述LED光源上方的所述光学胶层设置有高反射性结构，所述高反射性结构为菲涅尔透镜或者全反射性材料。
5.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：位于所述LED光源上方的所述光学胶层的厚度比其他位置更厚。
6.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：设置有两层的光学胶层于所述LED光源上方。
7.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述光学胶层填充有光转换、光扩散材料。
8.如权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述反射罩包括多个上下开口的反射杯结构，所述反射杯结构的下部开口贴合所述光学胶层，且所述LED光源位于所述下部开口中。
9.如权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述光学膜片组自下而上设置一透明膜片，一半透半反膜片和一扩散片，所述半透半反膜片用以反射小角度的入射光，而透过大角度的入射光。
10.一种直下式背光装置的制备方法，其特征在于：
制备LED灯板；
将光学膜片组、LED灯板和FPC驱动板按照自上而下设置的位置贴合；
其中，制备LED灯板，包括：
在一基板上固定多个LED光源；
将光学胶层贴合设置在LED光源上；
贴合反射罩在光学胶层上。
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