CN113867051A - 一种高亮度且可控发光展角的背光模组 - Google Patents

一种高亮度且可控发光展角的背光模组 Download PDF

Info

Publication number
CN113867051A
CN113867051A CN202111244934.6A CN202111244934A CN113867051A CN 113867051 A CN113867051 A CN 113867051A CN 202111244934 A CN202111244934 A CN 202111244934A CN 113867051 A CN113867051 A CN 113867051A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
lens array
convex lens
light
diffusion sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111244934.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李灝
王秀丞
黄曙光
卢睿
王应君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Ruisi Huachuang Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Ruisi Huachuang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Ruisi Huachuang Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Ruisi Huachuang Technology Co ltd
Priority to CN202111244934.6A priority Critical patent/CN113867051A/zh
Publication of CN113867051A publication Critical patent/CN113867051A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/206—Control of light source other than position or intensity

Abstract

一种高亮度且可控发光展角的背光模组。它包括沿光路设置的光源、第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列、扩散片一、扩散片二、TFT液晶层；所述光源包括成阵列设置的多个LED发光单元，所述第一凸透镜阵列包括与多个LED发光单元匹配设置的多个球面凸透镜，所述第二方形凸透镜阵列包括与多个球面凸透镜匹配设置的多个方形凸透镜，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，所述方形凸透镜垂直向下的投影为矩形；所述第一凸透镜阵列贴近光源设置。该背光模组在光源出射端设置一凸透镜阵列和一方形凸透镜阵列进行光源光线的准直处理，同时设置有两扩散片，是一种高亮度且可控发光展角的背光模组。

Description

一种高亮度且可控发光展角的背光模组
技术领域
本发明涉及光学显示设备，特别是一种在光源出射端设置一凸透镜阵列和一方形凸透镜阵列进行光源光线的准直处理、从而实现高亮度且可控发光展角的背光模组。
背景技术
传统投影显示的背光模组中，光源通常由多个发光单元组成，通过将多个发光单元的光源光线进行组合形成一组合光源，并将组合光源投射到出光面实现背光显示。
如图3，为传统背光模组的发光原理的示意图，101’为四个LED发光单元，100a’为四个LED发光单元分别形成的圆形光场，100为显示区域，为了顾及最终出光面的均匀视觉，会用相邻发光单元发出的大角度光去相互层迭，以此来弥补每个发光单元大角度分布的光通量不足，但是，这样会产生两个缺陷：
第一、为了要让光源完整覆盖显示AA区，临近发光单元的光源光线会有部分重叠，以至于产生视觉上不可避免的过亮区；
第二、为了增加显示AA区出光的亮度均匀性，必须让光源光线经过散光机构，以此去弥补邻近光通量不够的暗区。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种高亮度且可控发光展角的背光模组，该背光模组在光源出射端设置一凸透镜阵列和一方形凸透镜阵列进行光源光线的准直处理，同时设置有两扩散片，是一种高亮度且可控发光展角的背光模组。
为了解决上述现有技术问题,本发明的技术方案是:
本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组，所述背光模组包括沿光路设置的光源、第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列、扩散片一、扩散片二、TFT液晶层；
所述光源包括成阵列设置的多个LED发光单元，所述第一凸透镜阵列包括与多个LED发光单元匹配设置的多个球面凸透镜，所述第二方形凸透镜阵列包括与多个球面凸透镜匹配设置的多个方形凸透镜，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，所述方形凸透镜垂直向下的投影为矩形，
所述第一凸透镜阵列贴近光源设置；
所述所述第二方形凸透镜阵列设置于第一凸透镜阵列上方，
所述扩散片一平行光源设置，用于获得一定的发光展角；
所述扩散片二设置于TFT液晶层下方且与TFT液晶层相平行，所述TFT液晶层、扩散片二与光源呈夹角设置；
多个所述LED单元投射出光源光束，光源光束向上投射至第一凸透镜阵列，由于第一凸透镜阵列贴近光源设置，多个所述LED单元投射的大角度的光源光束分别经第一凸透镜阵列的多个球面凸透镜聚拢，经多个球面凸透镜聚拢的光源光束分别投射至第二方形凸透镜阵列的多个方形凸透镜，投射至多个方形凸透镜的曲面的光源光束分别被聚拢后向正上方投射，多个方形凸透镜的曲面的外侧的光源光束分别被屏蔽，使得多个光源光束分别被切割为矩形，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，从而多个光源光束依次连续并构成均匀发光面，然后光源光束投射至第一发散片进行发散，通过第一发散片获得一定的发光展角，光源光束经第一发散片投射至第二发散片，光源光束通过第二发散片进行降噪处理，然后光源光线穿过TFT液晶层射入成像系统。
进一步，所述TFT液晶层、扩散片二与光源的夹角大于20度，所述扩散片二用于光源光束的降噪处理；
进一步，所述LED发光单元的光源光束呈兰伯特分布，即所述光源光束呈正圆锥形投射。
进一步，所述第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列用于光源光束的准直。
本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组,其有益效果有：
1、该背光模组在光源出射端设置一凸透镜阵列和一方形凸透镜阵列进行光源光线的准直处理，光源光线能完整覆盖显示区，且不会重叠，不会产生过亮区；
2、光源光线出光均匀，显示舒适度好；
3、通过设置有两扩散片，能方便地调整光源发光展角，从而能更好地适应不同投影系统。
附图说明
图1，为本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组的结构图；
图2，为本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组的光源光线准直处理的示意光路图；
图3，为本传统背光模组的发光原理的示意图；
图4，为本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组的发光原理的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例：
如图1、图2、图4，图2中，A为LED发光单元出射的光源光线，B为经球面凸透镜聚拢后的光源光线，C为经方形凸透镜切割后的光源光线，图4中，101为四个LED发光单元，100a为四个LED发光单元分别形成的矩形光场，100为显示区域，本发明一种高亮度且可控发光展角的背光模组，所述背光模组包括沿光路设置的光源1、第一凸透镜阵列2、第二方形凸透镜阵列3、扩散片一4、扩散片二5、TFT液晶层6；
所述光源1包括成阵列设置的多个LED发光单元11，所述第一凸透镜阵列2包括与多个LED发光单元匹配设置的多个球面凸透镜21，所述第二方形凸透镜阵列3包括与多个球面凸透镜匹配设置的多个方形凸透镜31，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，所述方形凸透镜垂直向下的投影为矩形，
所述第一凸透镜阵列2贴近光源1设置；
所述所述第二方形凸透镜阵列3设置于第一凸透镜阵列2上方，
所述扩散片一4平行光源1设置，用于获得一定的发光展角；
所述扩散片二5设置于TFT液晶层6下方且与TFT液晶层相平行，所述TFT液晶层、扩散片二与光源呈夹角设置，所述TFT液晶层、扩散片二与光源的夹角大于20度，所述扩散片二用于光源光束的降噪处理；
多个所述LED单元投射出光源光束，光源光束向上投射至第一凸透镜阵列，所述LED发光单元的光源光束呈兰伯特分布，即所述光源光束呈正圆锥形投射，由于第一凸透镜阵列贴近光源设置，多个所述LED单元投射的大角度的光源光束分别经第一凸透镜阵列的多个球面凸透镜聚拢，经多个球面凸透镜聚拢的光源光束分别投射至第二方形凸透镜阵列的多个方形凸透镜，投射至多个方形凸透镜的曲面的光源光束分别被聚拢后向正上方投射，多个方形凸透镜的曲面的外侧的光源光束分别被屏蔽，使得多个光源光束分别被切割为矩形，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，从而多个光源光束依次连续并构成均匀发光面，所述第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列用于光源光束的准直，然后光源光束投射至第一发散片进行发散，通过第一发散片获得一定的发光展角，光源光束经第一发散片投射至第二发散片，光源光束通过第二发散片进行降噪处理，然后光源光线穿过TFT液晶层射入成像系统。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种高亮度且可控发光展角的背光模组，其特征在于：
所述背光模组包括沿光路设置的光源、第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列、扩散片一、扩散片二、TFT液晶层；
所述光源包括成阵列设置的多个LED发光单元，所述第一凸透镜阵列包括与多个LED发光单元匹配设置的多个球面凸透镜，所述第二方形凸透镜阵列包括与多个球面凸透镜匹配设置的多个方形凸透镜，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，所述方形凸透镜垂直向下的投影为矩形，
所述第一凸透镜阵列贴近光源设置；
所述所述第二方形凸透镜阵列设置于第一凸透镜阵列上方，
所述扩散片一平行光源设置，用于获得一定的发光展角；
所述扩散片二设置于TFT液晶层下方且与TFT液晶层相平行，所述TFT液晶层、扩散片二与光源呈夹角设置；
多个所述LED单元投射出光源光束，光源光束向上投射至第一凸透镜阵列，由于第一凸透镜阵列贴近光源设置，多个所述LED单元投射的大角度的光源光束分别经第一凸透镜阵列的多个球面凸透镜聚拢，经多个球面凸透镜聚拢的光源光束分别投射至第二方形凸透镜阵列的多个方形凸透镜，投射至多个方形凸透镜的曲面的光源光束分别被聚拢后向正上方投射，多个方形凸透镜的曲面的外侧的光源光束分别被屏蔽，使得多个光源光束分别被切割为矩形，多个方形凸透镜呈阵列排列且依次相邻接，从而多个光源光束依次连续并构成均匀发光面，然后光源光束投射至第一发散片进行发散，通过第一发散片获得一定的发光展角，光源光束经第一发散片投射至第二发散片，光源光束通过第二发散片进行降噪处理，然后光源光线穿过TFT液晶层射入成像系统。
2.根据权利要求1所述的一种高亮度且可控发光展角的背光模组，其特征在于，所述TFT液晶层、扩散片二与光源的夹角大于20度，所述扩散片二用于光源光束的降噪处理。
3.根据权利要求1所述的一种高亮度且可控发光展角的背光模组，其特征在于，所述LED发光单元的光源光束呈兰伯特分布，即所述光源光束呈正圆锥形投射。
4.根据权利要求1所述的一种高亮度且可控发光展角的背光模组，其特征在于，所述第一凸透镜阵列、第二方形凸透镜阵列用于光源光束的准直。
CN202111244934.6A 2021-10-26 2021-10-26 一种高亮度且可控发光展角的背光模组 Pending CN113867051A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111244934.6A CN113867051A (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种高亮度且可控发光展角的背光模组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111244934.6A CN113867051A (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种高亮度且可控发光展角的背光模组

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113867051A true CN113867051A (zh) 2021-12-31

Family

ID=78997548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111244934.6A Pending CN113867051A (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种高亮度且可控发光展角的背光模组

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113867051A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115327818A (zh) * 2022-08-31 2022-11-11 义乌清越光电技术研究院有限公司 一种背光模组、背光模组的制备方法及显示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06242411A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd ライトバルブ装置および該装置を用いた表示装置
US20080278693A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Konica Minolta Opto, Inc. Illumination optical system and image projection device
TW201022786A (en) * 2008-12-05 2010-06-16 Univ Nat Chunghsing Liquid crystal display with variable viewing angle and backlight module thereof
CN104654132A (zh) * 2015-02-06 2015-05-27 安徽师范大学 一种限制液晶屏视角的背光模块
CN112346271A (zh) * 2020-11-02 2021-02-09 江苏泽景汽车电子股份有限公司 一种hud背光照明系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06242411A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd ライトバルブ装置および該装置を用いた表示装置
US20080278693A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Konica Minolta Opto, Inc. Illumination optical system and image projection device
TW201022786A (en) * 2008-12-05 2010-06-16 Univ Nat Chunghsing Liquid crystal display with variable viewing angle and backlight module thereof
CN104654132A (zh) * 2015-02-06 2015-05-27 安徽师范大学 一种限制液晶屏视角的背光模块
CN112346271A (zh) * 2020-11-02 2021-02-09 江苏泽景汽车电子股份有限公司 一种hud背光照明系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115327818A (zh) * 2022-08-31 2022-11-11 义乌清越光电技术研究院有限公司 一种背光模组、背光模组的制备方法及显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107003557B (zh) 直视型显示设备和用于直视型显示设备的光单元
JP5099999B2 (ja) バックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置
US9488814B2 (en) Optical lens
JP6921327B2 (ja) Ｈｕｄ照明システム、ヘッドアップディスプレイ装置及び実現方法
TW201329579A (zh) 面光源裝置
JP2011090217A (ja) 照明装置
US10466536B2 (en) Backlight device and liquid crystal display apparatus
JPH112598A (ja) 微細領域の照明装置
JP2018098162A (ja) 面光源装置および表示装置
US8550668B2 (en) Light control member with intersecting groups of parallel prisms, and light-emitting device using such member
JP2018181726A (ja) 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
CN109407397A (zh) 背光模组及显示装置
US9772550B2 (en) Apparatus, system and method for mitigating contrast artifacts at an overlap region of a projected image
US7540630B2 (en) Backlight module and scattering module for same
CN113867051A (zh) 一种高亮度且可控发光展角的背光模组
JP2008198376A (ja) 導光板及び画像表示装置
JP5580769B2 (ja) Ｌｅｄ光源装置および液晶表示装置
KR20230101916A (ko) 백라이트 모듈 및 디스플레이 스크린
JPS6368814A (ja) 液晶表示装置用照明装置
CN216286086U (zh) 一种采用正交柱状透镜阵列实现可控发光展角的背光模组
JP6748424B2 (ja) 発光装置、面光源装置および表示装置
WO2017002725A1 (ja) 発光装置、面光源装置および表示装置
US10649275B1 (en) Backlight and display for stray light control
WO2023123632A1 (zh) 背光模组及显示器
US20200233269A1 (en) Surface light source device and liquid crystal display apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination