CN201787426U

CN201787426U - 集成显示器外壳的直下式lcd背光模组

Info

Publication number: CN201787426U
Application number: CN2010202474635U
Authority: CN
Inventors: 刘胜; 秦宗; 王恺; 陈飞; 罗小兵
Original assignee: 刘胜
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-07-02

Abstract

一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，包括：光源、自由曲面反射器、半透明半反光的光学板、集成的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背光腔内LCD面板模组的后方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光的光学板，自由曲面反射面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经支撑架与背光腔内壁相连接。本实用新型的优点是背光模组系统厚度薄，光能利用率高，通过精确控制反射光线使LCD照度均匀分布，显示器外壳与背光模组的集成化降低生产成本。

Description

集成显示器外壳的直下式LCD背光模组

技术领域

实用新型涉及一种液晶显示器，特别涉及一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组。

背景技术

近年来，平板显示器的市场随着消费电子产品的发展越来越大，其中，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)占平板显示的份额接近90％。液晶显示器作为一种被动发光器件，本身不会发光，对于透射型液晶显示器，必须依靠背光光源将光线穿过显示面板，展现图形图像。冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)和发光二极管(LightEmitting Diodes，LED)是目前液晶背光的两种主要技术。其中CCFL背光技术成熟，各种配套的光学器件比较完善；LED背光色彩还原性好、能耗低、寿命长、响应速度快、材料无环境公害、整体产品更轻薄、不含易碎部件等等。目前LED正迅速成为LCD背光的主流技术，各种针对LED设计的背光组件也越来越多。

LCD背光根据其光学结构分为Edge Lighting(侧下式)和DirectLighting(直下式)两种。侧下式的光源布置在LCD面板侧面，通过LightGuide Plate(导光板)将光线均匀分布到面板上，直下式的光源直接布置在液晶面板下方，不需要导光板。无论是侧下式还是直下式背光，都需要扩散膜、增亮膜等光学薄膜将均匀照度转化为适合于观众观看的亮度分布。一般来说，侧下式LCD背光整体厚度更薄，适用于中小尺寸显示器；直下式LCD背光光线均匀度高，不受显示器尺寸制约，易于实现动态区域对比度控制。

在侧下式LCD背光中，光源出射的光线耦合到导光板的过程中会发生光能量损耗，导光板将水平方向入射的光线转向到LCD面板方向的过程中，也存在能量损耗，耦合效率和导光效率共同制约了侧下式背光的整体光效，一般来说，实际的侧下式背光系统的整体光效不高于75％，不利于实现节能显示器；而且目前导光板的导光面积有一定限制，单块导光板的导光面积一般小于30英寸对角线，超大尺寸显示器要使用多块导光板，增加了光学设计的难度和系统的复杂度。

直下式背光中，由于CCFL背光的灯管体积较大，一般使用LED技术。在直下式LED背光中，一种技术方案如美国专利US6607286和US6679621所述，使用了侧面发光LED(Side Emitter LED)，LED出射的光能量集中在水平方向±20°的范围内。在这种基于侧面发光LED的背光系统中，背光腔的内壁涂覆以高反射率材料，LED发出的光线在背光腔内反复反射，最终在面板处形成均匀的光能量分布。这种背光结构均匀度较高，但是光线在反复反射的过程中损失了很多能量，整体光效偏低，而且整体厚度也偏大。另一种技术方案是将LED在面板下方分布式排布，由于LED出光能量的空间角度分布一般集中在轴线方向，LED需要与LCD面板相距一定距离，才能保证目标面照度均匀，一般来说，分布式LED直下式背光的厚度要大于侧下式LED背光。为了减小分布式LED直下式背光的厚度，一种技术方案是增加分布式排布LED的排布密度，可以在一定程度上减小系统厚度，但是这种技术方案会导致LED的数目急剧增加，22寸面板使用LED的数目已超过1000颗，会带来光源一致性、可靠性、电源驱动等一系列问题；另一种方法是使用二次透镜增大LED出光角度，同样可以减小系统厚度，目前已有经过精密光学设计的自由曲面透镜应用到LED背光之中，如中国发明专利200910041731.X所述，但是使用二次透镜改变光线出射方向时，由于全内反射的存在，光线出射角度并不能增大太多，则背光系统厚度减小的程度也有限，相比侧下式背光还有一定差距。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组。本实用新型包括：光源、自由曲面反射器、半透明半反光的光学板、集成的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，显示器外壳与自由曲面反射器集成为一整体部件，其外部构成显示器外壳，其内壁构成一个背光腔，背光腔底部为自由曲面反射器的自由曲面反射面，液晶显示器LCD面板之后依次为双层增亮膜、增亮膜、扩散膜，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背光腔内LCD面板模组的后方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光的光学板，自由曲面反射面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经支撑架与背光腔内壁相连接。

本实用新型的优点是本实用新型的优点是背光模组系统厚度薄，光能利用率高，通过精确控制反射光线使LCD照度均匀分布，显示器外壳与背光模组的集成化降低生产成本。

附图说明

图1本实用新型实施例一的剖视结构示意图；

图2本实用新型实施例一的俯视结构示意图；

图3本实用新型实施例二的剖视结构示意图；

图4本实用新型实施例二的俯视结构示意图；

图5使用三基色LED实施例二的俯视结构示意图。

图中：1a 白光LED、1r 红光LED、1g 绿光LED、1b 蓝光LED、1d CCFL、2自由曲面反射器、21自由曲面反射面、3驱动电源及其他部件、4半透明半反光的光学板、5扩散膜、61增亮膜、62双层增亮膜。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

实施例一

参见图1、图2，显示器外壳与自由曲面反射器2集成为一整体部件，自由曲面反射器2的外部构成了显示器的外壳，其内壁构成一个背光腔，背光腔底部为自由曲面反射器2的自由曲面反射面21，由铝材制成的自由曲面反射器2的内壁镀以高反射率材料，自由曲面反射器的内壁各面均镀以高反射率材料，反射率大于70％。液晶显示器LCD面板之后依次为双层增亮膜62、增亮膜61、扩散膜5，本实施例的光源为白光LED 1a，每颗白光LED 1a组成一个背光单元，各背光单元呈线形排布，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面板相对，自由曲面反射面21和自由曲面反射器2的其他内壁共同控制光源出射光线的走向，在背光腔顶面形成均匀照度分布，最终，背光腔顶部的扩散膜5、增亮膜61、双层增亮膜62将均匀照度分布转化为所需的亮度分布，光源之上设有一半透明半反光的光学板4，自由曲面反射面21形成对半透明半反光的光学板4反射的光线进行二次反射，本实施例的半透明半反光的光学板4的外形为平板状，可以根据需要将外形设置为抛物面或球面，半透明半反光的光学板4透射率及反射率根据需要选择。光源经支撑架与背光腔内壁相连接。驱动电源及其他部件3安装在显示器外壳的边缘。

为实现背光腔顶面的均匀照度分布，各个光学器件的作用如下：光源出射的大部分光线直接到达半透明半反光的光学板4，其余小部分直接到达背光腔顶部；到达半透明半反光的光学板4的光线中的透射部分穿过半透半反光学板4到达背光腔顶部，反射部分到达自由曲面反射面21，自由曲面反射面21对这些光线进行二次反射，最终也到达背光腔顶部，通过精确控制其反射方向得到背光腔顶面的均匀照度分布，自由曲面反射器其他内壁将少部分没有直接到达背光腔顶部的光线也反射到背光腔顶部，以提高光能利用率。

实施例二

实施例二与实施例一相同，所不同的是光源为冷阴极管(CCFL)1d，光源CCFL 1d天然为线形光源，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面板相对，参见图3、图4。

实施例三

实施例三与实施例一相同，所不同的是LED光源为三基色(RGB)LED，实施例一中的白光LED背光单元由一颗红色LED 1r，一颗蓝色LED 1b，两颗绿色LED 1g共四颗LED替代，这些LED固定在光源支撑架上，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面板相对，参见图5。

显示器的外壳、自由曲面反射器2的内壁采用ABS塑料制成，其内壁镀以高反射率材料，背光模组的重量有所减轻。

Claims

1.一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，包括：光源、自由曲面反射器、半透明半反光的光学板、集成的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，显示器外壳与自由曲面反射器集成为一整体部件，其外部构成显示器外壳，其内壁构成一个背光腔，背光腔底部为自由曲面反射器的自由曲面反射面，液晶显示器(LCD)面板之后依次为双层增亮膜、增亮膜、扩散膜，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背光腔内LCD面板模组的后方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光的光学板，自由曲面反射面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经支撑架与背光腔内壁相连接。

2.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)，冷阴极管(CCFL)天然呈线形光源，安装在自由曲面反射面的轴线上。

3.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于光源为发光二极管(LED)，各个背光单元(BLU)呈线形排布，安装在自由曲面反射面的轴线上。

4.根据权利要求1或3所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于发光二极管(LED)的光源为白光LED或RGB三基色LED，每一颗白光LED构成一个背光单元(BLU)，RGB三基色LED为一颗红色，一颗蓝色，两颗绿色共四颗LED构成一个背光单元(BLU)。

5.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于半透明半反光的光学板的外形为平板状或抛物面或球面。

6.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于自由曲面反射器的内壁各面均镀以高反射率材料，反射率大于70％。

7.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于自由曲面反射器设有驱动电源的位置。