CN113514983A - 背光模组和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种背光模组和显示装置，所述背光模组包括扩散板、灯珠和灯板，所述扩散板设置在所述灯板的上方，与所述灯板间隔设置，所述灯板靠近所述扩散板的一侧设置有多个灯珠，多个所述灯珠阵列排布在所述灯板上；所述扩散板靠近所述灯板的一侧设置有光学膜片，所述光学膜片设置有多个凹透镜结构，所述凹透镜结构设置在所述光学膜片靠近所述灯板的一侧。本申请通过以上方式，减少了因光线交叉产生的重叠区域处的亮度差异，解决了由于光线交叉和扩散不佳导致产生光晕的问题。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组和显示装置。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)因技术成熟、价格相较低、亮度高、省电得到广大用户的青睐，液晶显示面板本身不发光，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。背光模组是将背光源例如发光二极管灯等光源设置在液晶面板后方的背板上，光线经扩散板均匀化后形成面光源提供给液晶面板。
目前的次毫米发光二极管(Mini Light Emitting Diode，Mini LED)模组中的Mini LED灯数量远大于普通背光显示模组，随着Mini LED灯珠的增加，所产生的光线交叉和扩散不佳导致产生光晕，是目前一大重点难题。
发明内容
本申请的目的是提供一种背光模组和显示装置，以解决由于光线交叉和扩散不佳导致产生光晕的问题。
本申请公开了一种背光模组，包括扩散板、灯珠和灯板，所述扩散板设置在所述灯板的上方，与所述灯板间隔设置，所述灯板靠近所述扩散板的一侧设置有多个灯珠，多个所述灯珠阵列排布在所述灯板上；所述扩散板靠近所述灯板的一侧设置有光学膜片，所述光学膜片设置有多个凹透镜结构，所述凹透镜结构设置在所述光学膜片靠近所述灯板的一侧。
可选的，所述凹透镜结构为所述光学膜片靠近所述灯板一侧内凹形成；所述凹透镜结构有多个，多个所述凹透镜结构均匀排布在所述光学膜片。
可选的，多个所述凹透镜结构与多个所述灯珠一一对应设置。
可选的，所述灯珠的中心位置对应设置在所述凹透镜结构的中心位置设置。
可选的，所述灯珠的中心位置对应相邻两个所述凹透镜结构的连接端设置。
可选的，多个所述凹透镜结构与多个所述灯珠在所述灯板方向上的投影部分重叠。
可选的，所述凹透镜结构设置有透镜网孔，所述透镜网孔为所述凹透镜结构的入光面上，向远离所述灯珠一侧内凹形成；所述透镜网孔有多个，多个所述透镜网孔均匀排布在所述凹透镜结构处。
可选的，所述灯珠的发光面至所述光学膜片之间的距离为H，所述灯珠的出光角度为α，所述凹透镜结构的半径R＝[tan(α-90°)]*H，所述灯珠的出光角度α的范围为110°至120°。
可选的，所述透镜网孔为圆弧形，所述透镜网孔的圆心在所述凹透镜结构的弧面上。
本申请还公开了一种显示装置，所述显示装置包括：上述的所述背光模组、显示面板、背板及后壳；所述显示模组设置在所述背板的上方，所述显示面板设置在所述显示模组的上方；所述后壳用于包裹所述背板。
本申请通过在背光模组中增加带有凹透镜结构的光学膜片，并在光学膜片的上方安装扩散板；利用多个灯珠阵列排布在灯板上形成发光层，在通电后，灯珠发出的光线，首先传播至光学膜片的凹透镜结构处，由于凹透镜结构形成的多个折射面，对由灯珠发出的光线射向光学膜片后的出光角度进行调整，缩小光线传输角度，以达到收缩光线的作用；同时，当光线经过位于光学膜片上方的扩散板时，光线将会被扩散板均匀的分散，这样就减少了因光线交叉产生的重叠区域，所带来的亮度差异，解决了由于光线交叉和扩散不佳导致产生光晕的问题。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步地理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请一实施例的显示装置的示意图；
图2是本申请第一实施例的背光模组的示意图；
图3是本申请第二实施例的背光模组的示意图；
图4是本申请第三实施例的背光模组的示意图；
图5是本申请第四实施例的背光模组的示意图；
图6是本申请第五实施例的背光模组的局部示意图；
图7是本申请第六实施例的背光模组的局部示意图；
其中，10、显示装置；100、背光模组；110、扩散板；120、灯珠；130、灯板；140、光学膜片；141、凹透镜结构；142、透镜网孔；200、显示面板；300、背板；400、后壳。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指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申请的限制。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
图1为本申请一实施例的显示装置的示意图，如图1所示，本申请公开了一种显示装置10，显示装置10包括：背光模组100、显示面板200、背板300及后壳400；显示模组设置在背板300的上方，显示面板200设置在显示模组的上方；后壳400用于包裹背板300。
本申请中的显示装置10为背光型液晶显示装置10，而显示装置10的背光模组100可以根据光源入射位置的不同分为侧入式背光模组100与直下式背光模组100，本申请主要以直下式背光模组100进行举例说明。
如图1所示，显示面板200下方依次设置有背光模组100、背板300和后壳400，背板300安装在背光模组100的下方，用于支撑背光模组100和显示面板200的，后壳400则是作为显示装置10的外壳部分包裹背板300，防止显示装置10中的光学器件以及显示面板200、背光模组100等受到外界因素影响导致损坏；而背光模组100是将光源设置在显示面板200后方的背板300上，光线经背光模组100中的扩散板110均匀化后形成面光源提供给显示面板200。
本申请针对显示装置10中的背光模组100上做了改进，使得在通过背光模组100发出的光在提供给显示面板200时，可以有效的减小由于光线交叉和扩散不佳所造成的光晕影响，进一步提升了显示装置10的显示效果以及产品质量。
本申请中针对于显示装置10的背光模组100的改进，具体如下：
图2是本申请第一实施例的背光模组的示意图，如图2所示，本申请公开了一种背光模组100，包括扩散板110、灯珠120和灯板130，扩散板110设置在灯板130的上方，与灯板130之间间隔设置，灯板130靠近扩散板110的一侧设置有多个灯珠120，多个灯珠120阵列排布在灯板130上；扩散板110靠近灯板130的一侧设置有光学膜片140，光学膜片140设置有多个凹透镜结构141，凹透镜结构141设置在所诉光学膜片140靠近灯板130的一侧。
与现有设计不同的是，本申请通过在背光模组100中增加带有凹透镜结构141的光学膜片140，并在光学膜片140的上方安装扩散板110；本申请的光源由多个灯珠120组成，将光源设置在光学膜片140的下方，利用多个灯珠120阵列排布在灯板130上形成发光层，在通电后，灯珠120发出的光线，首先传播至光学膜片140的凹透镜结构141处，由于凹透镜结构141形成的多个折射面，对由灯珠120发出的光线射向光学膜片140后的出光角度进行调整，缩小光线传输角度，以达到收缩光线的作用；同时，当光线经过位于光学膜片140上方的扩散板110时，光线将会被扩散板110均匀的分散，这样就减少了因光线交叉产生的重叠区域，所带来的亮度差异，解决了由于光线交叉和扩散不佳导致产生光晕的问题。
光学膜片140的材质可以是光学树脂材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等；凹透镜结构141的材质也是类似的光学树脂材料。需要说明的是，凹透镜结构141的材料与光学膜片140的材料的折射率可以是不同的，也可以是相同的，当二者折射率不同时，具体材料可以根据需要进行选择，没有特别的限定，但当二者是相同材料且折射率相同时，需要在二者接触面形成空气层或者涂覆光学液态光学胶(OCR)。
具体的，如图2所示，本申请中的凹透镜结构141为光学膜片140靠近灯板130一侧内凹形成；凹透镜结构141有多个，多个凹透镜结构141均匀排布在光学膜片140。
凹透镜结构141将原本光学膜片140平滑的表面，变成了多个面，当安装在灯板130上的灯珠120，通电后发出光线，光线经过凹透镜结构141时，就会进行多次的反射和折射，相当于该凹透镜结构141一方面将灯珠120发出的光线可以无损耗导入光学膜片140中，同时均匀排布在光学膜片140上的凹透镜结构141又可以在光的传输方向不变的情况下将光线进行多次的反射和折射，从而大幅度提高出光效率。同时，从凹透镜结构141将光学膜片140出射的光散射到各个角度并通过处于光学膜片140上方的扩散板110发散出去，提高出光面光的均匀性，进一步提升了显示装置10的显示效果。
如图2所示，多个凹透镜结构141与多个灯珠120一一对应设置。由于多个灯珠120是安装在灯板130上形成发光层，在通电后，每个灯珠120都会发出光线，为了使每个灯珠120发出的光线都能够被光学膜片140接收到，因此将凹透镜结构141与灯珠120一一对应设置，这样可以确保每个灯珠120发出的光线都能够被凹透镜结构141接收到，使每个灯珠120发出的光线都可以得到凹透镜结构141的处理，不会出现部分光线直接穿过光学膜片140的情况，保证了带有凹凹透镜结构141的光学膜片140对光线的处理效果，减小了由于多个灯珠120光线交叉和扩散所产生的亮度不均以及光晕等问题，进一步提升了显示装置10的显示效果。
图3为本申请第二实施例的背光模组的示意图，如图3所示，图3所示实施例是在图2基础上的变形，本实施例中，灯珠120的中心位置对应设置在凹透镜结构141的中心位置设置。
在实际安装背光模组100的过程中，将灯板130的位置进行调整，使得灯板130上阵列排布的每个灯珠120的中心位置与光学膜片140上每个凹透镜结构141的中心位置对齐，使得在灯板130通电后，每个灯珠120发出的光线能够尽可能多的被对应的凹透镜结构141进行处理，光线经过凹透镜结构141形成多次折射，调整光线的角度，光线通过凹透镜结构141的中间部分，凹透镜结构141会将直射的光线打散到周围，增强正对灯珠120以外的光线的强度，提高光线的均匀性，减小了由于多个灯珠120光线交叉和扩散所产生的亮度不均以及光晕等问题，进一步提升了显示装置10的显示效果。
图4为本申请第三实施例的背光模组的示意图，如图4所示，图4所示实施例是在图3基础上的变形；所述灯珠120的中心位置对应相邻两个所述凹透镜结构141的连接端设置。
当灯珠120的中心位置对应在两个凹透镜结构141的连接端时，相邻两个凹透镜结构141的连接端相当于一个小的凸透镜结构，而在相邻两个凹透镜结构141的连接端的光线是最弱的。经过凸透镜结构对光线的发散后，光线会从相邻两个凹透镜结构141的连接端被射向相邻两个凹透镜的内部，从而增加了光线的折射次数，也增强了光线强度，使得处于凸透镜结构边缘的光线也能够得到处理，经过多次折射调整角度，有效的改善因灯珠120发出的光线交叉所造成的光晕问题；提高了显示装置10的显示效果。
图5为本申请第四实施例的背光模组的示意图，如图5所示，图5所示实施例是在图2基础上的变形；多个凹透镜结构141与多个灯珠120在灯板130方向上的投影部分重叠。即凹透镜结构141中心位置不与灯珠120的中心对应。
在安装灯板130的过程中，可以不需要将灯板130上的灯珠120与凹透镜结构141的位置完全一一对应，因为从灯珠120发出的光线可能从任何角度发出，因此只要灯珠120所在的区域被凹透镜结构141所在的区域覆盖，凹透镜结构141的中心位置可以不与灯珠120的中心对应，这样减小了安装背光模组100的难度，提高了显示装置10的安装速度，又能够减小由于多个灯珠120发出的光线交叉和扩散导致出现光晕或明暗不均的情况，提升了显示装置10的显示效果。
图6为本申请第五实施例的背光模组的局部示意图，如图6所示，图6所示实施例是基于图2的改进，凹透镜结构141设置有透镜网孔142，透镜网孔142为凹透镜结构141的入光面上，向远离灯珠120一侧内凹形成；透镜网孔142有多个，多个透镜网孔142均匀排布在凹透镜结构141处。
在本实施例中，通过在凹透镜结构141的入光面(入光面为凹透镜结构141靠近灯珠120的一面)上再设置透镜网孔142，多个透镜网孔142分布在凹透镜结构141的内凹面上，当光线从灯珠120发出后，会首先接触到透镜网孔142，由于透镜网孔142将凹透镜结构141原本一个光滑的表面变成了多个面，光线通过多个面时会出现多次的反射和折射，此时，透镜网孔142在配合凹透镜结构141的情况下，对灯珠120发出的光线进行了二次处理，使从灯珠120发出的所有角度的光线都能通过透镜网孔142达到折射出平行光，再由扩散板110发散出去，这样不仅提高了出光面的均匀性，而且，减少了由于光线交叉和扩散产生的光晕，提升了显示装置10的显示效果。
如图6所示，透镜网孔142为圆弧形，透镜网孔142的圆心在凹透镜结构141的弧面上。圆弧型的透镜网孔142为规则体均匀排布，设置将透镜网孔142的半径圆心，落于凹透镜结构141的曲面上，当阵列排布在灯板130上的灯珠120通电后，发出的光线会首先经过凹透镜结构141上的透镜网孔142，由于透镜网孔142为圆弧型，光线在透镜网孔142圆弧形的表面进行多次反射和折射，凹透镜结构141加上透镜网孔142将光线进行二次处理，通过多次的折射和反射，将光线重新分布，再经过位于光学膜片140上方的扩散板110均匀的发散出去，这样更有利于透镜网孔142将所有角度的光线经过折射出平行光；减小由于灯珠120数量的增加，所产生的光线交叉和扩散不佳所产生的光晕问题，提高了出光面的均匀性，减小了光线的损失，提升了显示装置10的显示效果。
进一步的，透镜网孔142的数量也可以影响减小散光、混光以及暗区的效果，在当透镜网孔142的数量大于或等于灯珠120数量时，可以使透镜网孔142能够二次处理从灯珠120发出的光线的范围变得更广，使阵列排布在灯板130上的灯珠120发出的光线都能够完整的经过透镜网孔142的二次处理，不会有漏光的情况，由于灯板130的边缘区域无法安放灯珠120，且根据灯珠120的发光角度，在灯板130的边缘部分接收到光线的角度为30°左右，当透镜网孔142的数量大于灯珠120数量时，透镜网孔142可以更好的防止在灯板130的边缘区域光线直接穿过光学膜片140。
进一步的，灯珠120的发光面至光学膜片140之间的距离为H，灯珠120的出光角度为α，凹透镜结构141的半径R＝[tan(α-90°)]*H，灯珠120的出光角度α的范围为110°至120°。
举例说明，本申请中的当透镜网孔142为球面设计时，则可以利用光的折射作用，通过上述公式对光线进行调整，可以发现的是，调整凹透镜结构141的半径、灯珠120的发光面至透镜网孔142之间的距离都可以减少了因光线交叉产生的重叠区域，所带来的亮度差异；其中，灯珠120的出光角度，可视为入射角(r1)，其经过透镜网孔142所产生的折射角(r2)，同时，根据光学膜片140的材质差异，所产生的折射率也就会有所不同，其中空气的折射率(n1)(此折射率为不考虑温度的影响及光的损耗的情况下的空气的折射率)，以及光学膜片140的折射率(n2)，根据“Snell定律”可得出折射角的角度的计算公式为：Sin(r1)*(n1)＝＝＝Sin(r2)*(n2)。
将光学膜片140放置在如上述计算出的H值处，阵列排布在灯板130上的灯珠120形成发光层，在通电后，灯珠120发出的光线，首先传播至光学膜片140凹透镜结构141处，通过透镜网孔142的折射作用，对出光角度进行微调整，缩小光线传输角度，以达到收缩光线的作用；同时，当经过透镜网孔142处理过的光线经过处于光学膜片140上部扩散板110时，光线将会被扩散板110均匀的分散，这样，减少了因光线交叉产生的重叠区域，所带来的亮度差异，进一步提升了显示装置10的显示效果。
图7为本申请第六实施例的背光模组的局部示意图，如图7所示，图7所示实施例是基于图6的改进，多个透镜网孔142为折线型，每个凹透镜结构141的竖直方向上的截面为等腰直角三角形。
本申请通过将凹透镜结构竖直方向的截面的形状设计为等腰直角三角形，这样使得多个透镜网孔沿着凹透镜结构呈倾斜角度为45°的排布方式，多个透镜网孔为折线形，这样每个透镜网孔都具有多个折射面。
当相邻的灯珠120出射的光线从平行光学膜片140所在面的方向入射到凹透镜结构141的一个直角边所在的面时，会在透镜网孔142内发生折射和反射，部分被反射到水平方向的光线则会反射到凹透镜结构141的另一个直角边，通过凹透镜结构141另一直角边上的透镜网孔142改变光线的传播方向无损耗的发生二次折射并射出。
当相邻的灯珠120出射的光线垂直于凹透镜结构141的一个直角边所在面入射时，相当于光线相对光学膜片140所在面的入射角为45°，光线无损失偏转90°，在另一个直角边上的透镜网孔142上发生折射，这个过程中也没有光线损耗；其他角度光线依折射和反射定律通过凹透镜结构141的另一个直角边上的透镜网孔142发生二次折射。
此外，透镜网孔142内部的光线从透镜网孔142的斜面入射，由光的反射定律和折射定律可知，光在相同介质中传播发生反射时反射角和入射角相等，光由一种介质垂直两介质平面入射到另一种介质时不会发生折射的特性，光线会无损逆转180°，此时会在灯珠120所形成的发光层的出光面或者光线射入凹透镜结构141入光面(截面为等腰直角三角形的底边或称斜边)的反射层发生散射，将光线重新分配；而其他角度的光线会在凹透镜结构141的直角边进行折射，光线在光学膜片140的出光面进行二次折射，从而实现淡化光晕，规避灯珠120发出的光散射带来的亮暗不均的问题。
本申请中透镜网孔142，可利用镭射或蚀刻技术在光学膜片140上的凹透镜结构141上进行二次结构处理制作而成，利用本申请的凹透镜结构141内部的透镜网孔142设计，可以更好的改善灯珠120发射出来的光经光学膜片140后折射角度不足所产生的散光出现，增加出光均匀性，进一步的提升了显示面板200的显示效果。
需要说明的是,本申请的发明构思可以形成非常多的实施例，但是申请文件的篇幅有限，无法一一列出，因而，在不相冲突的前提下,以上描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，各实施例或技术特征组合之后，将会增强原有的技术效果。
以上内容是结合具体地可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种背光模组，包括扩散板、灯珠和灯板，所述扩散板设置在所述灯板的上方，与所述灯板间隔设置，所述灯板靠近所述扩散板的一侧设置有多个灯珠，多个所述灯珠阵列排布在所述灯板上；其特征在于，所述扩散板靠近所述灯板的一侧设置有光学膜片，所述光学膜片设置有多个凹透镜结构，所述凹透镜结构设置在所述光学膜片靠近所述灯板的一侧。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述凹透镜结构为所述光学膜片靠近所述灯板一侧内凹形成；所述凹透镜结构有多个，多个所述凹透镜结构均匀排布在所述光学膜片。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，多个所述凹透镜结构与多个所述灯珠一一对应设置。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述灯珠的中心位置对应设置在所述凹透镜结构的中心位置设置。
5.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述灯珠的中心位置对应相邻两个所述凹透镜结构的连接端设置。
6.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，多个所述凹透镜结构与多个所述灯珠在所述灯板方向上的投影部分重叠。
7.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述凹透镜结构设置有透镜网孔，所述透镜网孔为所述凹透镜结构的入光面上，向远离所述灯珠一侧内凹形成；所述透镜网孔有多个，多个所述透镜网孔均匀排布在所述凹透镜结构处。
8.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述灯珠的发光面至所述光学膜片之间的距离为H，所述灯珠的出光角度为α，所述凹透镜结构的半径R＝[tan(α-90°)]*H，所述灯珠的出光角度α的范围为110°至120°。
9.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述透镜网孔为圆弧形，所述透镜网孔的圆心在所述凹透镜结构的弧面上。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
如权利要求1至9任意一项所述的背光模组；
显示面板；
背板；以及
后壳；
其中，所述显示模组设置在所述背板的上方，所述显示面板设置在所述显示模组的上方；所述后壳用于包裹所述背板。
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