CN114609829A - 一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组 - Google Patents
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Abstract
一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，包括PCB板，PCB板上表面设置有光源；PCB板上方设置有全反透镜，全反透镜下表面均匀设置有通过第一凸起、第二凸起和第三凸起围成的光线收集腔，光线收集腔的两侧表面均设置为第一曲面透镜结构，光线收集腔上表面设置为第二曲面透镜结构，第一凸起和第三凸起的外侧表面均各自设置为反光镜面结构，反光镜面结构与第一曲面透镜结构相配合，相邻两个光线收集腔之间设置有支架；全反透镜上方设置有角度偏折膜。本发明克服了现有技术的不足，通过全反透镜进行光线的收集，使光的能量集中在需要的区域，同时通过全反透镜上下表面以及侧面的曲面对光进行重新分配，使光均匀的照到特定的区域。
Description
技术领域
本发明涉及物理领域，尤其涉及光学，具体是一种高亮度、低功耗的Localdimming液晶背光模组。
背景技术
Local dimming是ULED电视的背光分区控制系统，是ULED画质提升技术的一部分。
目前,装备Local dimming控制系统的液晶屏的背光采用LED矩阵加反射杯，上面覆盖0.5-1.5mm的扩散板，为进一步遮蔽发光不均匀,扩散板上面还需要加扩散膜，为增加色域可能还需要加荧光膜，增加亮度,在扩散膜上面需要加一至二层增光膜，增光膜上面加DBEF增亮膜片16与液晶屏17配合增加亮度，再在液晶屏17上设置一层玻璃18，以形成完整的车载液晶屏(如图1所示)。经过这么多膜层后，光损比较大，亮度一般在1000cd/m2左右。为达到高亮度，导致功耗相对较大，为增加均匀性，导致扩散板需要较高的厚度，占用空间较大。因此亟需开发一种在有限的空间内，提高光效、降低功耗的背光照明系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高亮度、低功耗的Localdimming液晶背光模组，克服了现有技术的不足，通过全反透镜进行光线的收集，使光的能量集中在需要的区域，同时通过全反透镜上下表面以及侧面的曲面对光进行重新分配，使光均匀的照到特定的区域；并且从全反透镜侧边逃逸的光采用高反射的支架进行回收，以进一步提高光的利用率。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，包括PCB板，所述PCB板上表面设置有矩阵排列的光源；所述PCB板上方设置有全反透镜，所述全反透镜下表面均匀设置有若干组第一凸起、第二凸起和第三凸起，每组所述第一凸起、第二凸起和第三凸起之间均围成一个类U型结构的光线收集腔，每个所述光源均各自分别设置在各个光线收集腔的正下方，所述光线收集腔的两侧表面均设置为第一曲面透镜结构，所述光线收集腔上表面设置为向下凸起的第二曲面透镜结构，所述第一凸起和第三凸起的外侧表面均各自设置为反光镜面结构，所述反光镜面结构与第一曲面透镜结构相配合，相邻两个光线收集腔之间设置有支架，所述全反透镜通过支架与PCB板相连接固定；所述全反透镜上方设置有角度偏折膜。
优选地，所述全反透镜的上端部分设置有第三曲面透镜结构，所述第三曲面透镜结构为非球面透镜阵列结构。
优选地，所述角度偏折膜上方设置有椭圆扩散膜。
优选地，所述椭圆扩散膜上方设置有增光膜，所述椭圆扩散膜与增光膜之间通过OCA粘合层或OCR粘合层进行光学贴合。
优选地，所述支架采用高反射率的材料注塑而成。
本发明提供了一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组。具备以下有益效果：通过全反透镜进行光线的收集，使光的能量集中在需要的区域，同时通过全反透镜上下表面以及侧面的曲面对光进行重新分配，使光均匀的照到特定的区域；并通过高反射率的材料注塑而成的支架可将全反透镜逃逸的光进行反射重复利用；通过设置椭圆扩散膜对光进行轴向拉伸，遮蔽LED之间的的局部亮度，使光均匀；通过设置角度偏折膜使光线朝人眼观察方向偏转，进一步增加亮度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术的设计；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明与DBEF增亮膜片、液晶屏和玻璃相配合的的结构示意图；
图4为本发明中全反透镜的结构示意图；
图5为本发明中全反透镜中光线的分配示意图；
图6为本发明中角度偏折膜的结构示意图；
其中，图中的箭头表示光线的方向；
图中标号说明：
1、PCB板；2、光源；3、全反透镜；4、第一凸起；5、第二凸起；6、第三凸起；7、光线收集腔；8、支架；9、角度偏折膜；10、椭圆扩散膜；11、增光膜；12、第一曲面透镜结构；13、第二曲面透镜结构；14、反光镜面结构；15、第三曲面透镜结构；16、DBEF增亮膜片；17、液晶屏；18、玻璃。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一，如图1至图6所示，一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，包括PCB板1，PCB板1上表面设置有矩阵排列的光源2；PCB板1上方设置有全反透镜3，全反透镜3下表面均匀设置有若干组第一凸起4、第二凸起5和第三凸起6，每组第一凸起4、第二凸起5和第三凸起6之间均围成一个类U型结构的光线收集腔7，每个光源2均各自分别设置在各个光线收集腔7的正下方，光线收集腔7的两侧表面均设置为第一曲面透镜结构12，光线收集腔7上表面设置为向下凸起的第二曲面透镜结构13，第一凸起4和第三凸起6的外侧表面均各自设置为反光镜面结构14，反光镜面结构14与第一曲面透镜结构12相配合，相邻两个光线收集腔7之间设置有支架8，全反透镜3通过支架8与PCB板1相连接固定；全反透镜3上方设置有角度偏折膜9。在本实施例中，光源2为LED光源。
其中，第二曲面透镜结构13可以为二次非球面(配光要求不高)或者自由曲面(配光要求高)结构。在本实施例中，其曲面方程可采用下述方程：
其中，z表示Z轴方向的矢髙差，r是半径，c表示曲率，k表示圆锥曲面常数，Cj为m、n、x、y项的系数，m和n分别代表x和y的阶数。
工作原理：
在工作时，由于所有光源2均各自设置在各个光线收集腔7的正下方，因此光源2发出的光会由全反透镜3进行光线的收集，通过光线收集腔7的两侧表面均设置为第一曲面透镜结构12，可对照射在光线收集腔7的两侧表面的光进行折射，再通过第一凸起4和第三凸起6的外侧表面的反光镜面结构14进行反射，从而使照射在光线收集腔7的两侧表面的光进行重新分配，如图所示，从而导到各个对应的区域，再通过光线收集腔7中间所设置的向下凸起的第二曲面透镜结构13直接对光线进行重新分配，使光均匀的照到特定的区域；并通过全反透镜3上方所设置的角度偏折膜9对光线的角度进行指向性改变，使光线朝人眼观察方向偏转，从而能够进一步增加亮度；并通过支架8既能够实现对全反透镜3的固定，并且通过采用金、银、铜等具有高反射率的材料注塑而成，从而能够把从全反透镜3侧边逃逸的光进行反射重复利用。通过本申请背光模组能够是液晶的亮度提升2倍以上，并且空间能够减小30％左右，功耗也能够降低40％左右。如图3所示，通过上述技术方案再配合DBEF增亮膜片16、液晶屏17和玻璃18以形成一个完整的车载液晶屏。
实施例二，作为实施例一的进一步优选方案，全反透镜3的上端部分设置有第三曲面透镜结构15，第三曲面透镜结构15为非球面透镜阵列结构。通过第三曲面透镜结构15上每个非球面透镜根据入射光的角度，进行非球面面型的调整，以进行光线的重新分配，使光线能够更加均匀的照到特定的区域。
实施例三，作为实施例一的进一步优选方案，角度偏折膜9上方设置有椭圆扩散膜10。通过椭圆扩散膜10可对光进行轴向拉伸，从而能够遮蔽光源2之间的的局部亮度，使光均匀。
实施例四，作为实施例三的进一步优选方案，椭圆扩散膜10上方设置有增光膜11，椭圆扩散膜10与增光膜11之间通过OCA粘合层或OCR粘合层进行光学贴合。
由于全反透镜3虽然进行了光线的重新分配，但会存在亮区，因此通过椭圆扩散膜10进行均匀化后，可再通过增光膜11进行进一步提高亮度，增光膜11的数量可根据液晶屏的视角和亮度要求使用1-2张。并且为了减少椭圆扩散膜10和增光膜11之间的光损，可以采OCA粘合层或OCR粘合层进行光学贴合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，包括PCB板（1），所述PCB板（1）上表面设置有矩阵排列的光源（2）；其特征在于：所述PCB板（1）上方设置有全反透镜（3），所述全反透镜（3）下表面均匀设置有若干组第一凸起（4）、第二凸起（5）和第三凸起（6），每组所述第一凸起（4）、第二凸起（5）和第三凸起（6）之间均围成一个类U型结构的光线收集腔（7），每个所述光源（2）均各自分别设置在各个光线收集腔（7）的正下方，所述光线收集腔（7）的两侧表面均设置为第一曲面透镜结构（12），所述光线收集腔（7）上表面设置为向下凸起的第二曲面透镜结构（13），所述第一凸起（4）和第三凸起（6）的外侧表面均各自设置为反光镜面结构（14），所述反光镜面结构（14）与第一曲面透镜结构（12）相配合，相邻两个光线收集腔（7）之间设置有支架（8），所述全反透镜（3）通过支架（8）与PCB板（1）相连接固定；
所述全反透镜（3）上方设置有角度偏折膜（9）。
2.根据权利要求1所述的一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，其特征在于：所述全反透镜（3）的上端部分设置有第三曲面透镜结构（15），所述第三曲面透镜结构（15）为非球面透镜阵列结构。
3.根据权利要求1所述的一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，其特征在于：所述角度偏折膜（9）上方设置有椭圆扩散膜（10）。
4.根据权利要求3所述的一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，其特征在于：所述椭圆扩散膜（10）上方设置有增光膜（11），所述椭圆扩散膜（10）与增光膜（11）之间通过OCA粘合层或OCR粘合层进行光学贴合。
5.根据权利要求1所述的一种高亮度、低功耗的Local dimming液晶背光模组，其特征在于：所述支架（8）采用高反射率的材料注塑而成。
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