CN202303056U - 一种背光源以及显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背光源以及显示设备，涉及一种显示器，本实用新型提供的背光源包括导光板以及至少一个LED光源，还包括：至少一个光栅，设置在所述导光板和所述LED光源之间，所述光栅与所述LED光源之间在LED光源边缘一侧的夹角θ小于90度。由于在LED灯和导光板之间增加了光栅，通过光栅将光线反射至暗区中，进而照亮原本应该是暗区的区域，达到减小暗区面积的效果，进而可以提高LED背光源亮度均一性。

Description

一种背光源以及显示设备

技术领域

本实用新型涉及一种显示器，尤其涉及一种背光源以及显示设备。

背景技术

目前，在液晶显示设备中，背光源的发光效果对液晶模组来讲至关重要，而LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源之间却由于LED光源入光角度的问题，容易出现暗区，如图1所示，由于LED等都有一定的视角范围，对于椭圆形LED灯，一般为120度，LED灯在灯条上直线排列时，相邻两个LED之间会由于上述视角的存在而产生发光盲区。若导光板边缘离LED距离很近，则此区域范围内的导光板无光线通过，产生Hot Spot(暗区)；若增加导光板与LED之间距离，虽然可以消除Hot Spot，但是LED光利用率降低。在各个LED光源之间，都会有LED光源照射不到的暗区，在图1中，阴影部分即为暗区，LED光源之间的距离越大，暗区也越大。

但是随着LED技术的提高，亮度也越来越高，即使使用更少的LED也能到达背光源亮度的要求，但是使用目前的减小暗区的方式却难以满足要求，影响发光效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种背光源以及显示设备，以提高LED光源的光利用率。

本实用新型提供一种背光源，包括导光板以及至少一个LED光源，还包括：

至少一个光栅，设置在所述导光板和所述LED光源之间，所述光栅与所述LED光源之间在LED光源边缘一侧的夹角θ小于90度。

所述每个LED光源与所述导光板之间，均包括至少两个光栅，在所述LED光源中心的两侧分别至少设置一个光栅。

具体的，所述θ满足：

θ＝90°+η／2-β／4，其中，η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，β为预先设定的实际入光角度，所述β值小于180°。

进一步，为避免在导光板中出现暗区，所述相邻两个LED光源的边缘之间的距离小于或等于2d*cos(β／2)-2L，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离，L为光栅与所述LED光源的边缘之间的距离。

为进一步提高导光板中光线的均匀性，在所述LED光源中心的两侧分别至少设置两个相互平行的光栅。

为进一步提高光线的利用率，LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离至少为：d*cos(β／2)，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离。

或者，所述LED光源中心一侧的各个光栅中，从LED光源边缘至LED光源中心，各光栅的θ角逐渐增大。

LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离至少为：d*cos(180°+η-2θ)，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离，η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，θ为两相邻光栅之中，靠近LED光源中心的光栅的θ角。

较佳的，所述光栅具体为高反射膜。

本实用新型还提供一种显示设备，该显示设备包括本实用新型实施例提供的背光源。

本实用新型提供一种背光源以及显示设备，在LED灯和导光板之间增加光栅，通过光栅将光线反射至暗区中，进而照亮原本应该是暗区的区域，达到减小暗区面积的效果，进而可以提高LED光源的光利用率。

附图说明

图1为现有技术中导光板中的暗区示意图；

图2为本实用新型实施例提供的背光源结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的背光源光路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的在LED光源中心的两侧分别设置多个相互平行的光栅时的背光源结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的在LED光源中心的两侧分别设置多个不平行的光栅时的背光源结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种背光源以及显示设备，在LED灯和导光板之间增加光栅，通过光栅将光线反射至暗区中，进而照亮原本应该是暗区的区域，达到减小暗区面积的效果，进而可以提高LED光源的光利用率。

如图2所示，本实用新型实施例提供的背光源包括：

导光板101以及至少一个LED光源102，在导光板101和LED光源102之间还包括：

至少一个光栅103，光栅103与LED光源102之间在LED光源边缘一侧的夹角θ小于90度。

由于光栅103与LED光源102之间在暗区一侧的夹角θ小于90度，所以LED光源102发出的光线经过光栅103的反射之后，其发散角度增大了，从而能够使得反射后的光线传输至本应是暗区的区域，进而减小暗区的面积。

为了能够达到均匀的反射LED光线的效果，每个LED光源与导光板之间，均包括至少两个光栅，在LED光源中心的两侧分别至少设置一个光栅。这样，相邻的两个LED光源所发出的光线都经过了光栅的反射，进而进一步减小了暗区的面积，同时也使得进入导光板的光线更加均匀。

具体的光路图如图3所示，图3中，η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，β为预先设定的实际入光角度，该实际入光角度为光线射入导光板的最大入射角的二倍，其角度值可以根据实际情况来设定，通常情况下，β值小于180°，β’为光线以所设定的实际入光角度射入导光板后光线间的最大夹角，其中

N为导光板的折射率。

根据图3所示夹角关系可以得出：

∠1+∠2+θ＝180°  (1)

∠1＝90°-η       (2)

∠2＝∠3           (3)

∠3+∠4+∠5＝180° (4)

∠4＝180°-θ      (5)

∠5＝(180°-β)／2 (6)

根据式(1)～(6)可以得出：θ＝90°+η／2-β／4。

图3中，γ为LED光源的最大入光角度，γ’为光线进入导光板后光线间的最大夹角，通常，LED光源左边缘向右侧反射出的光线与法线间的最大角度η小于LED光源右边缘向右侧发射出的光线与法线间的最大角度γ／2，当LED光源左边缘向右侧反射出的与法线间角度最大的光线与LED光源右边缘向右侧发射出的与法线间角度最大的光线的平行时，则η＝γ／2，α等于LED光源的最大入光角度γ，此时，∠1＝(180°-α)／2，θ＝90°-(β-α)／4。

因此，在具体设置光栅时，光栅与LED光源之间的夹角可以根据LED光源本身的性能以及所需要的实际入光角度来设定，其中，光栅与LED光源之间的夹角是指靠近LED光源边缘一侧的夹角。

较佳的，由图3可知，当贴近于光栅底部的光线经过反射后，可以近似于由光栅底部发射出入光角度为β的光线，为了避免在导光板中出现暗区，则可以根据为LED光源与导光板之间的距离d以及光栅与LED光源的边缘之间的距离L来确定相邻两个LED光源的边缘之间的距离2S，由图3可以得出：

S＝H-L            (7)

H＝d*cos(β／2)   (8)

由式(7)(8)可以得出，2S＝2d*cos(β／2)-2L，因此，当相邻两个LED光源的边缘之间的距离为2d*cos(β／2)-2L时，刚好可以避免在导光板中出现暗区，所以相邻两个LED光源的边缘之间的距离应小于或等于2d*cos(β／2)-2L，其中，d为LED光源与导光板之间的距离，L为光栅与LED光源的边缘之间的距离。

由于LED光源的边缘侧的光线均被光栅反射，所以仅在LED光源的边缘处设置光栅可以会导致光栅上方光线较暗的情况出现，为了使得进入导光板内的光线更加均匀，可以在LED光源中心的两侧分别至少设置两个相互平行的光栅，进而可以由靠近LED光源中心的光栅反射光线来补偿靠近LED光源的边缘的光栅上方的光线亮度，在LED光源中心的两侧分别设置多个光栅的示意图如图4所示。

为了更加充分的利用LED光线，避免将光线反射至与导光板相反的方向，LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离w至少为：d*cos(β／2)，其中，d为LED光源与导光板之间的距离，这样，可以保证由靠近LED光源中心的光栅反射的光线不会被相邻的光栅遮挡或反射，进而可以进一步提高LED光源的光线利用率。

由于在LED光源中心的两侧分别至少设置两个相互平行的光栅时，是由靠近LED光源中心的光栅反射光线来补偿靠近LED光源的边缘的光栅上方的光线亮度的，而LED光源中心位置则得不到补偿。所以，更进一步的，为了在充分的利用LED光线的同时，使得进入导光板的光线更加均匀，可以使得LED光源中心一侧的各个光栅中，从LED光源边缘至LED光源中心，各光栅的θ角逐渐增大，如图5所示，这样就实现了从LED光源到LED中心进行的光线补偿逐渐减小，从而使得进入导光板的光线更加均匀，同时也提高了LED光线的利用率。

此时，由θ＝90°+η／2-β／4以及w＝d*cos(β／2)可知：LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离至少为：d*cos(180°+η-2θ)，其中，d为LED光源与导光板之间的距离，η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，θ为两相邻光栅之中，靠近LED光源中心的光栅的θ角。

本实用新型实施例中的光栅可以具体采用高反射膜，也可以采用其它具有反射性质的材料制作。

本实用新型实施例还相应提供一种显示设备，该显示设备包括本实用新型实施例提供的背光源。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种背光源，包括导光板以及至少一个发光二极管LED光源，其特征在于，还包括：

至少一个光栅，设置在所述导光板和所述LED光源之间，所述光栅与所述LED光源之间在LED光源边缘一侧的夹角θ小于90度。

2.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述每个LED光源与所述导光板之间，均包括至少两个光栅，在所述LED光源中心的两侧分别至少设置一个光栅。

3.如权利要求2所述的背光源，其特征在于，所述θ满足：

θ＝90°+η／2-β／4，其中η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，β为预先设定的实际入光角度，所述β值小于180。

4.如权利要求3所述的背光源，其特征在于，所述相邻两个LED光源的边缘之间的距离小于或等于2d*cos(β／2)-2L，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离，L为光栅与所述LED光源的边缘之间的距离。

5.如权利要求2-4任一所述的背光源，其特征在于，在所述LED光源中心的两侧分别至少设置两个相互平行的光栅。

6.如权利要求5所述的背光源，其特征在于，LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离至少为：d*cos(β／2)，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离。

7.如权利要求5所述的背光源，其特征在于，所述LED光源中心一侧的各个光栅中，从LED光源边缘至LED光源中心，各光栅的θ角逐渐增大。

8.如权利要求6所述的背光源，其特征在于，LED光源中心的一侧所设置的各光栅中，两相邻光栅之间的距离至少为：d*cos(180°+η-2θ)，其中，d为LED光源与所述导光板之间的距离，η为LED光源边缘向LED光源中心方向反射出的光线与法线间的最大角度，θ为两相邻光栅之中，靠近LED光源中心的光栅的θ角。

9.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述光栅具体为高反射膜。

10.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的背光源。

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