CN113820887A - 一种mini LED的直下式匀光板以及包括该匀光板的背光模组 - Google Patents

一种mini LED的直下式匀光板以及包括该匀光板的背光模组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种mini LED的直下式匀光板，包括匀光板本体和透光保护层，所述匀光板本体设有一组相对设置的入光面和出光面，所述入光面和出光面的间距为所述匀光板本体的厚度，所述出光面设有凹腔，所述凹腔为旋转对称锥体，所述旋转对称锥体的对称轴与所述匀光板本体的厚度方向平行，所述凹腔内填充满扩散颗粒，所述透光保护层粘合覆盖于所述匀光板本体的出光面。本发明还公开了具有mini LED的直下式匀光板的背光模组。本发明解决了光源正上方形成明显暗区的问题，提高了出光均匀性。

Description

一种mini LED的直下式匀光板以及包括该匀光板的背光模组
技术领域
本发明涉及一种匀光板及背光模组，特别是涉及一种mini LED的直下式匀光板以及包括该匀光板的背光模组。
背景技术
mini LED是尺寸在100μm左右介于LED与OLED之间的一种LED芯片。mini LED用于液晶显示器中作为直下式背光源，与侧部入光式背光源相比，具有更好的高动态范围和对比度，并且适应用户更薄的需求，响应速度更快。mini LED与OLED技术相比，价格较低、具有更长的寿命。但是mini LED采用直下式背光，LED正上方会亮度集中，而LED之间会呈现暗部，即导致画面整体呈现明暗交替的现象，视觉效果较差，影响用户的体验感。在改善明暗现象时，一般是通过调整LED与正上方膜片间距均衡，这将导致整体厚度增加，不符合显示器发展趋势。
为解决此问题，公开号为CN212694721U的中国专利公开的方案为使用扩散片上在LED正上方增加密集的网点，阻止光线穿透到表面，反射光线以起到调匀光线的作用，因其阻挡光线会造成能量损失。公开号为CN201593724U的中国专利公开的方案是在直下式导光板的内部的顶部形成凹部。透明胶层把LED封装的出光表面与相对应的直下式导光板的入光底面相粘结，使得LED封装与凹部一一对应，并且LED封装的出光表面与直下式导光板的入光底面之间没有空气。以凹部为锥形为例，采用透明凹锥面的全反射方案来转折光线，但是会有一部分光线从光源发出后不满足全反射条件，直接透过锥体出射，导致光能在光源附近聚集，均匀性较差。公开号为CN102767751B方案，是在空心锥顶部设置反光层，减少光线以光源→锥体这一路径射出射出，其同样也是采用了锥面全反射的方案来转折光线，只是它的空心锥顶部反光层可以阻止光线以光源→锥体这一路径射出射出，但这样带来了一个很大的问题，就是在锥顶部反射的光线会反射到距离光源较近的区域，因此光源附近的能量会聚集，此方案的光能分布均匀性仍然比较差。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种mini LED的直下式匀光板，解决出光均匀性问题，尤其是在匀光板的凹坑结构位置的能量聚集问题。本发明的另一任务在于提供一种背光模组。
本发明技术方案如下：一种mini LED的直下式匀光板，包括匀光板本体和透光保护层，所述匀光板本体设有一组相对设置的入光面和出光面，所述入光面和出光面的间距为所述匀光板本体的厚度，所述出光面设有凹腔，所述凹腔为旋转对称锥体，所述旋转对称锥体的对称轴与所述匀光板本体的厚度方向平行，所述凹腔内填充满扩散颗粒，所述透光保护层粘合覆盖于所述匀光板本体的出光面。
进一步地，所述扩散颗粒为亚克力颗粒、二氧化硅颗粒或者二氧化钛颗粒，所述扩散颗粒的粒径为1～50μm。
进一步地，所述旋转对称锥体的截面为等腰三角形、由等腰三角形的腰线内凹构成的形状或者由等腰三角形的腰线外凸构成的形状。
进一步地，所述凹腔呈行列矩阵分布，所述匀光板本体的入光面设有若干网点，所述网点的分布密度由所述凹腔在所述入光面上的投影向相邻的所述投影的连线中点增大。
进一步地，所述透光保护层包括透明基材层和透明胶粘层，所述透明基材层通过所述透明胶粘层粘合覆盖于所述匀光板本体，所述匀光板本体、所述透明基材层和所述透明胶粘层三者中任意两者的折射率差值小于0.15。
进一步地，所述匀光板本体和所述透光保护层的总厚度为0.3～5mm。
进一步地，所述凹腔的深度与凹腔的开口直径比为0.3～2。
进一步地，所述凹腔的深度与所述匀光板本体和所述透光保护层的总厚度比为0.5～0.9。
进一步地，所述网点直径与所述凹腔开口直径比小于0.2。
一种背光模组，包括mini LED光源芯片、反光膜、mini LED的直下式匀光板和扩散板，所述反光膜设置于所述匀光板本体的入光面一侧，所述mini LED光源芯片设置于所述反光膜和所述mini LED的直下式匀光板之间，所述扩散板设置于所述透光保护层的一侧，所述匀光板本体的所述凹腔设置于所述光源的正上方。
进一步地，所述凹腔的开口直径不小于所述mini LED光源芯片的宽度的2倍。
本发明与现有技术相比的优点在于：
在匀光板的凹腔内填充扩散粒子后，透射进凹腔的光线被粒子散射和吸收，散射出射的光线可以达到光源正上方的区域，可消除在凹腔底面采用反射的方式造成光源正上方区域的暗区，同时射出的能量减弱并且散射向各个方向，不会形成正视角度亮度最强的状态，使匀光板各位置出光强度均匀性更好。
附图说明
图1为实施例的背光模组结构示意图。
图2为实施例的匀光板内光路示意图。
图3为实施例采用的匀光板表面出光强度仿真计算结果图。
图4为对比例1的匀光板内光路示意图。
图5为对比例1的匀光板表面出光强度仿真计算结果图。
图6为对比例2的匀光板内光路示意图。
图7为对比例2的匀光板表面出光强度仿真计算结果图。
图8为对比例3的匀光板内光路示意图。
图9为对比例3的匀光板表面出光强度仿真计算结果图。
图10为匀光板本体的另一种凹腔结构示意图。
图11为匀光板本体的再一种凹腔结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请结合图1所示，本实施例涉及的背光模组为直下式背光，其包括mini LED光源芯片1、反光膜2、mini LED的直下式匀光板3和扩散板4，反光膜2位于整个背光模组的底层，反光膜1的上方设置mini LED的直下式匀光板，在mini LED的直下式匀光板3的上方设置扩散板4。mini LED的直下式匀光板3的下表面为入光面，该入光面朝向反光膜2设置，mini LED的直下式匀光板3的上表面为出光面。mini LED光源芯片1则位于反光膜2和mini LED的直下式匀光板3之间，mini LED光源芯片1的发光方向朝向mini LED的直下式匀光板3的入光面。mini LED光源芯片1的大部分发光直接进入mini LED的直下式匀光板3，而少部分发光以及由mini LED的直下式匀光板3反射的光线则进一步由反光膜2反射后再进入mini LED的直下式匀光板3。
mini LED的直下式匀光板3包括匀光板本体31和透光保护层，匀光板本体31主要材料为透明的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)/PC(聚碳酸酯)/PS(聚苯乙烯)/MS(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)等塑料材料。匀光板本体31的下表面为入光面，也就是mini LED的直下式匀光板3的入光面。匀光板本体31的上表面为出光面，该出光面上粘合覆盖透光保护层构成mini LED的直下式匀光板3的出光面。透光保护层包括了透明基材层32和透明胶粘层33，透明基材层32通过透明胶粘层33粘合覆盖于匀光板本体31的出光面上，为了保证出光的效果，匀光板本体31、透明基材层32和透明胶粘层33三者中任意两者的折射率差值小于0.15。
在匀光板本体31的出光面位于mini LED光源芯片1的正上方设有呈旋转对称锥体的凹腔34，一般mini LED光源芯片1呈行列矩阵式分布，凹腔34也呈相应的矩阵式分布。该旋转对称锥体的对称轴与匀光板本体31的厚度方向平行，即旋转对称锥体的开口在匀光板本体31的出光面上，其底部尖端则指向mini LED光源芯片1。在本实施例中，该旋转对称锥体的截面呈等腰三角形。为了避免光源芯片1的光线在凹腔34位置因为光线反射而形成明显的暗区，在匀光板本体31的这一凹腔34内填充满扩散粒子35，扩散粒子35可根据实际情况需要选择无色透明的亚克力颗粒或二氧化硅颗粒，也可以选择白色的二氧化钛颗粒，扩散颗粒35的粒径根据mini LED的直下式匀光板3的厚度可以为1～50μm。另外在匀光板本体31的入光面设有若干网点36，网点36的分布密度由凹腔在入光面上的投影向相邻的投影的连线中点增大，即越靠近mini LED光源芯片，网点36的分布密度越小。
mini LED的直下式匀光板3的尺寸根据具体应用场合的不同而不同，一般miniLED的直下式匀光板3的厚度，即匀光板本体31和透光保护层的总厚度T为0.3～5mm，凹腔34的深度与凹腔34的开口直径比H/W为0.3～2，凹腔34的深度与mini LED的直下式匀光板3的厚度比H/T为0.5～0.9，网点36直径与凹腔24的开口直径比D/W小于0.2，凹腔24的开口直径W不小于mini LED光源芯片1的宽度Ds的2倍。
请结合图2及图3所示，mini LED光源芯片1发出的光线进入本实施例的直下式匀光板3后一部分光线在匀光板本体31内进行全反射从，匀光板3的除凹腔34的开口外的其他区域出射，凹腔24的开口位置形成暗区，而另一部分光线从凹腔34的锥壁折射，进入凹腔34的光线被扩散粒子35散射和吸收，散射出射的光线部分将从凹腔34的开口位置出射从而消除了暗区，同时射出的能量减弱并且散射向各个方向，不会形成正视角度亮度最强的状态。
请结合图4及图5所示，对比例1的匀光板结构为仅在匀光板的出光面位于光源芯片正上方设置凹腔，此时进入匀光板的光线一部分在凹腔的侧壁折射后直接从匀光板的出光面出射，因此匀光板的出光在光源芯片的正上方形成了能量较强的光斑，所得的画面就是一个极亮的亮点，其他地方的亮度相比之下亮度极低。请结合图6及图7所示，对比例2的匀光板结构是在匀光板的内部形成一倒锥形的中空腔，中空腔的顶面可以形成反射，该结构进入匀光板的光线一部分在中空腔侧壁折射后由中空腔的顶面反射再回到匀光板中，而在中空腔的上方的匀光板内存在少量光线的反射，匀光板的出光在光源芯片的正上方形成了的光环，光环中间为暗区。请结合图8及图9所示，对比例3的匀光板结构是在对比例1的基础上使凹腔的侧壁形成全发射，此时进入匀光板的光线一在凹腔的侧壁则反射回匀光板，该结构与对比例2近似，匀光板的出光在光源芯片的正上方形成了的光环，光环亮度要低于对比例2，光环中间为暗区。相比对比例2、3，本发明的匀光板的出光在光源芯片的正上方也形成了的亮度低于对比例2的光环，但是光环的中间亮度明显要高于对比例2、3，整体出光均匀性更佳。
再请结合图10及图11所示，本发明的凹腔34的截面除了可以是实施例中的等腰三角形外，还可以是等腰三角形的两腰内凹形成了漩涡型的旋转对称锥体，或者是等腰三角形的两腰外凸形成了弹头型的旋转对称锥体，进而调整光线在凹腔34的侧壁的折射及反射情况以获得满意的出光效果。

Claims (11)

1.一种mini LED的直下式匀光板，其特征在于，包括匀光板本体和透光保护层，所述匀光板本体设有一组相对设置的入光面和出光面，所述入光面和出光面的间距为所述匀光板本体的厚度，所述出光面设有凹腔，所述凹腔为旋转对称锥体，所述旋转对称锥体的对称轴与所述匀光板本体的厚度方向平行，所述凹腔内填充满扩散颗粒，所述透光保护层粘合覆盖于所述匀光板本体的出光面。
2.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述扩散颗粒为亚克力颗粒、二氧化硅颗粒或者二氧化钛颗粒，所述扩散颗粒的粒径为1～50μm。
3.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述旋转对称锥体的截面为等腰三角形、由等腰三角形的腰线内凹构成的形状或者由等腰三角形的腰线外凸构成的形状。
4.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述凹腔呈行列矩阵分布，所述匀光板本体的入光面设有若干网点，所述网点的分布密度由所述凹腔在所述入光面上的投影向相邻的所述投影的连线中点增大。
5.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述透光保护层包括透明基材层和透明胶粘层，所述透明基材层通过所述透明胶粘层粘合覆盖于所述匀光板本体，所述匀光板本体、所述透明基材层和所述透明胶粘层三者中任意两者的折射率差值小于0.15。
6.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述匀光板本体和所述透光保护层的总厚度为0.3～5mm。
7.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述凹腔的深度与凹腔的开口直径比为0.3～2。
8.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述凹腔的深度与所述匀光板本体和所述透光保护层的总厚度比为0.5～0.9。
9.根据权利要求1所述的mini LED的直下式匀光板，其特征在于，所述网点的直径与所述凹腔的开口直径比小于0.2。
10.一种背光模组，其特征在于，包括mini LED光源芯片、反光膜、权利要求1至9中任意一项所述的mini LED的直下式匀光板和扩散板，所述反光膜设置于所述匀光板本体的入光面一侧，所述mini LED光源芯片设置于所述反光膜和所述mini LED的直下式匀光板之间，所述扩散板设置于所述透光保护层的一侧，所述匀光板本体的所述凹腔设置于所述光源的正上方。
11.根据权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述凹腔的开口直径不小于所述mini LED光源芯片的宽度的2倍。
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