CN113805383A - 一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明系提供一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法，包括背板，背板上设有若干呈阵列排布的发光单元，相邻两个发光单元之间设有挡光板，相邻两个发光单元关于挡光板对称；背板靠近发光单元的一面覆盖有吸光涂层；发光单元包括发散透镜和单色光源，发散透镜靠近背板的一侧中心设有用于容置单色光源的置光腔和返程调节面，发散透镜远离背板的一侧全反射面，发光透镜的侧面围绕第一导光面和第二导光面，全反射面、第一导光面和第二导光面上覆盖有量子点调节层。本发明能够有效消除色散问题的影响，用于显示时能够确保影像的清晰度，具有较高的色域值，能够有效确保发光单元所调节发射光线的有效性。

Description

一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法
技术领域
本发明涉及背光系统，具体公开了一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法。
背景技术
背光系统，一般指背光模组，背光模组为液晶显示器面板的关键零组件之一，功能在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。
背光系统主要包括直下式和侧入式两种结构，直下式的背光系统主要包括若干白光源和背光透镜，各个背光透镜对各个白光源进行扩散后形成面发光效果，但这种背光系统所形成的光斑边缘存在明显的色散，用于显示时会导致影像的边缘模糊不清晰，且现有技术中的背光系统所形成光线的色域值较低。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法，能够有效消除色散问题，同时能够提高最终出射光线的色域值。
为解决现有技术问题，本发明公开一种用于广色域显示的保真型背光系统，包括背板，背板上设有若干呈阵列排布的发光单元，相邻两个发光单元之间设有挡光板，相邻两个发光单元关于挡光板对称；
背板靠近发光单元的一面覆盖有吸光涂层，挡光板固定于背板上；
发光单元包括发散透镜和单色光源，发散透镜靠近背板的一侧中心设有用于容置单色光源的置光腔和返程调节面，返程调节面围绕于置光腔的四周，发散透镜远离背板的一侧设有中心向内凹陷的全反射面，发光透镜的侧面围绕有上下分布的第一导光面和第二导光面，全反射面、第一导光面和第二导光面上覆盖有量子点调节层；
发散透镜的半径为R、高为H，相邻两个发散透镜之间的距离为D，全反射面与发散透镜边缘之间的距离为d，挡光板的高度h满足下式：h＝H*(R+0.5D)/(R+D+d)。
进一步的，置光腔远离背板的内壁为入光面，入光面为中心向发散透镜内部凹陷的结构。
进一步的，返程调节面为倒V字形。
进一步的，返程调节面靠近背板的一侧设有混光结构层。
进一步的，单色光源为蓝光LED。
进一步的，第一导光面为从上至下远离单色光源的光轴倾斜的斜面。
进一步的，第二导光面为向外凸出的自由曲面。
进一步的，量子点调节层为量子点油墨层。
进一步的，所有发光单元远离背板的一侧设有增亮板。
本发明还公开一种用于广色域显示的保真型背光系统的配光方法，包括以下步骤：
S1、单色光源发出的光线经过置光腔进入到发散透镜到达全反射面进行全反射后形成侧向光束和反向光束；
S2、侧向光束经过第一导光面或第二导光面折射后出射，反向光束返回到发散透镜的内部进行至少一次反射后从全反射面、第一导光面或第二导光面出射；
S3、从全反射面、第一导光面和第二导光面出射的光线经过量子点调节层激发后复合形成显示白光；
S4、沿光路方向会到达相邻发光单元的显示白光被挡光板遮挡，朝向背板出射的光线被吸光涂层吸收后不会重新进入到发光单元中，最终剩下出射角度符合要求的显示白光形成配光。
本发明的有益效果为：本发明公开一种用于广色域显示的保真型背光系统及其配光方法，通过特殊的发散透镜能够对单色光进行可靠的收集和匀光调节，通过单色光的特性能够有效消除色散问题的影响，用于显示时，能够确保最终所形成影像边缘区域的清晰度，经过量子点激发复合形成的白光具有较高的色域值，用于显示时可有效提高影像的颜色保真效果；此外，特殊设置的挡光板和吸光涂层能够有效避免最终发光单元出射的光线重新进入到自身结构或其他的发光单元中，能够有效确保发光单元所调节发射光线的有效性。
附图说明
图1为本发明中用于广色域显示的保真型背光系统的结构示意图。
图2为本发明中用于广色域显示的保真型背光系统的光路结构示意图。
附图标记：背板100、吸光涂层110、发光单元200、发散透镜210、置光腔211、入光面2111、全反射面212、第一导光面213、第二导光面214、返程调节面215、混光结构层2151、单色光源220、量子点调节层230、挡光板300、增亮板400。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考图1、图2。
本发明实施例公开一种用于广色域显示的保真型背光系统，包括背板100，背板100上设有若干呈阵列排布的发光单元200，应用时，液晶模块等结构位于所有发光单元200远离背板100的一侧，相邻两个发光单元200之间设有挡光板300，相邻两个发光单元200关于挡光板300对称；
背板100靠近发光单元200的一面覆盖有吸光涂层110，挡光板300固定于背板100上，优选地，背板100为PCB板；
发光单元200包括发散透镜210和单色光源220，发散透镜210靠近背板100的一侧中心设有用于容置单色光源220的置光腔211和返程调节面215，返程调节面215围绕于置光腔211的四周，发散透镜210远离背板100的一侧设有中心向内凹陷的全反射面212，优选地，全反射面212是以抛物线旋转360°后获得，发光透镜的侧面围绕有上下分布的第一导光面213和第二导光面214，全反射面212、第一导光面213和第二导光面214上覆盖有同一量子点调节层230；
发散透镜210的半径为R、高为H，相邻两个发散透镜210的边缘之间的距离为D，同一发光单元200中全反射面212边缘与发散透镜210边缘之间的距离为d，挡光板300的高度h满足下式：h＝H*(R+0.5D)/(R+D+d)，确保发光单元200能够免受相邻发光单元200的干扰。
在本实施例中，置光腔211远离背板100的内壁为入光面2111，入光面2111为中心向发散透镜210内部凹陷的结构，入光面2111是以倒转抛物线旋转360°后获得的，通过入光面2111能够对经过的光线向光轴一侧进行一定程度的折射。
在本实施例中，返程调节面215为倒V字形，能够形成对应的反射调节效果。
在本实施例中，返程调节面215靠近背板100的一侧设有混光结构层2151，优选地，混光结构层2151为锯齿状结构层，能够形成可靠的混光效果。
在本实施例中，单色光源220为蓝光LED。
在本实施例中，第一导光面213为从上至下远离单色光源220的光轴倾斜的斜面。
在本实施例中，第二导光面214为向外凸出的自由曲面，优选地，第二导光面214为非球面。
在本实施例中，量子点调节层230为量子点油墨层。
在本实施例中，所有发光单元200远离背板100的一侧设有同一增亮板400。
本发明实施例还公开一种用于广色域显示的保真型背光系统的配光方法，包括以下步骤：
S1、单色光源220发出的光线经过置光腔211进入到发散透镜210到达全反射面212进行全反射后形成侧向光束和反向光束；
S2、侧向光束经过第一导光面213或第二导光面214折射后出射，反向光束返回到发散透镜210的内部进行至少一次反射后从全反射面212、第一导光面213或第二导光面214出射；
S3、从全反射面212、第一导光面213和第二导光面214出射的光线经过量子点调节层230激发后复合形成可调节为不同颜色的显示白光；
S4、沿光路方向会到达相邻发光单元200的显示白光被挡光板300遮挡截停，朝向背板100出射的光线被吸光涂层110吸收后不会重新进入到发光单元200中，最终剩下出射角度符合要求的显示白光形成配光，相邻发光单元200之间形成的光线不会相互影响。
本发明先对单色光进行可靠的扩散调节，通过发散透镜210内部各区域的特殊结构能够显著提高光的能效以及匀光效果，通过单色光的特性能够消除色散的影响，确保最终所形成光斑边缘区域的清晰度，最终完成扩散的单色光最后经过量子点的激发后复合形成显示白光，这种白光相较于配合荧光粉使用的传统背光模组具备更高的色域值，且这部分显示白光不需要再经过复杂的调节，用于显示时具备良好的保真性；此外，通过特殊的挡光板300和吸光涂层110结构，能够有效避免最终从发光单元200出射的显示白光重新进入到自身结构或相邻发光单元200中，能够确保上述的消色散、高色域等效果的可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，包括背板(100)，所述背板(100)上设有若干呈阵列排布的发光单元(200)，相邻两个所述发光单元(200)之间设有挡光板(300)，相邻两个发光单元(200)关于所述挡光板(300)对称；
所述背板(100)靠近所述发光单元(200)的一面覆盖有吸光涂层(110)，所述挡光板(300)固定于所述背板(100)上；
所述发光单元(200)包括发散透镜(210)和单色光源(220)，所述发散透镜(210)靠近所述背板(100)的一侧中心设有用于容置单色光源(220)的置光腔(211)和返程调节面(215)，所述返程调节面(215)围绕于所述置光腔(211)的四周，所述发散透镜(210)远离所述背板(100)的一侧设有中心向内凹陷的全反射面(212)，所述发光透镜的侧面围绕有上下分布的第一导光面(213)和第二导光面(214)，所述全反射面(212)、所述第一导光面(213)和所述第二导光面(214)上覆盖有量子点调节层(230)；
所述发散透镜(210)的半径为R、高为H，相邻两个所述发散透镜(210)之间的距离为D，所述全反射面(212)与所述发散透镜(210)边缘之间的距离为d，所述挡光板(300)的高度h满足下式：h＝H*(R+0.5D)/(R+D+d)。
2.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述置光腔(211)远离所述背板(100)的内壁为入光面(2111)，所述入光面(2111)为中心向所述发散透镜(210)内部凹陷的结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述返程调节面(215)为倒V字形。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述返程调节面(215)靠近所述背板(100)的一侧设有混光结构层(2151)。
5.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述单色光源(220)为蓝光LED。
6.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述第一导光面(213)为从上至下远离所述单色光源(220)的光轴倾斜的斜面。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述第二导光面(214)为向外凸出的自由曲面。
8.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所述量子点调节层(230)为量子点油墨层。
9.根据权利要求1所述的一种用于广色域显示的保真型背光系统，其特征在于，所有所述发光单元(200)远离所述背板(100)的一侧设有增亮板(400)。
10.基于权利要求1～9任一项所述用于广色域显示的保真型背光系统的配光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、单色光源(220)发出的光线经过置光腔(211)进入到发散透镜(210)到达全反射面(212)进行全反射后形成侧向光束和反向光束；
S2、侧向光束经过第一导光面(213)或第二导光面(214)折射后出射，反向光束返回到发散透镜(210)的内部进行至少一次反射后从全反射面(212)、第一导光面(213)或第二导光面(214)出射；
S3、从全反射面(212)、第一导光面(213)和第二导光面(214)出射的光线经过量子点调节层(230)激发后复合形成显示白光；
S4、沿光路方向会到达相邻发光单元(200)的显示白光被挡光板(300)遮挡，朝向背板(100)出射的光线被吸光涂层(110)吸收后不会重新进入到发光单元(200)中，最终剩下出射角度符合要求的显示白光形成配光。
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