CN207636808U - 背光模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背光模组，包括沿出光方向依次设置的反射结构、导光板和菲涅尔透镜阵列；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面上设置有取光网点结构，所述取光网点对应设置在菲涅尔透镜的焦点处；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面，在除取光网点结构之外的区域，设置有第一反射层。本实用新型还公开了一种显示装置。本实用新型提出的背光模组及显示装置，可减薄背光模组厚度。

Description

背光模组及显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是指一种背光模组及显示装置。

背景技术

目前液晶显示(LCD)器件通常用到的光源是LED，因此显示领域的准直可以归纳为对LED出射光的准直处理，现有方法主要有两大类：

1、在LED封装时进行光学准直，此种方法最为直接有效。

2、通过在导光膜材上设计特殊的微结构，把LED发出的光变成准直面光源出射。

但是，本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有的以上两类准直方法普遍存在问题，因而并未在LCD器件中得到应用。这两种准直方法的问题主要如下：

第一种方法：对封装好的LED器件进行二次光学设计，此方法虽能获得较高的准直度，但最大的问题是二次光学元件占用空间体积太大，无法小型化。这在平板显示器件中是无法接受的，因此只可用于不计显示体积的照明领域。

第二种方法：借助楔形导光板、微棱镜结构、倒锥形结构等，对LED发出的光进行小角度压缩。一方面，使用楔形导光板增加了模组组装的机械难度；另一方面这种结构很难达到15°以下的准直度；最后，一些特殊微结构的制作工艺不成熟，导致加工难度增大、工艺成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的之一，在于提出一种背光模组及显示装置，可减薄背光模组厚度。

基于上述目的，本实用新型实施例的第一个方面，提供了一种背光模组，包括沿出光方向依次设置的反射结构、导光板和菲涅尔透镜阵列；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面上设置有取光网点结构，所述取光网点对应设置在菲涅尔透镜的焦点处；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面，在除取光网点结构之外的区域，设置有第一反射层。

可选的，所述菲涅尔透镜的口径与取光网点的直径之间的比值大于或等于25：1。

可选的，所述反射结构为反射片。

可选的，所述反射结构为形成在所述导光板远离菲涅尔透镜阵列的一面上的第二反射层。

可选的，所述导光板在除入光侧之外的其他端面上形成有第三反射层。

可选的，所述导光板的制作材料为树脂或玻璃。

可选的，所述第一反射层为金属反射层。

本实用新型实施例的第二个方面，提供了一种显示装置，包括如前任一项所述的背光模组。

从上面所述可以看出，本实用新型实施例提供的背光模组及显示装置，通过在取光网点之间的区域设置第一反射层，在导光板出光方向上设置菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜与取光网点一一对应且取光网点位于菲涅尔透镜的焦点位置，一方面通过使用菲涅尔透镜极大减薄了背光模组的厚度，另一方面获得了更好的准直性能，使得最终的产品具有结构简单、工艺成熟、准直度高、超薄的优势。

附图说明

图1为本实用新型提供的背光模组的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的背光模组的另一个实施例的结构示意图；

图3a为本实用新型实施例中利用第一掩膜版进行蒸镀时的示意图；

图3b为本实用新型实施例中形成有第一反射层的导光板示意图；

图4a为本实用新型实施例中溅射形成金属反射膜时的示意图；

图4b为本实用新型实施例中涂覆光刻胶层时的示意图；

图4c为本实用新型实施例中曝光光刻胶层时的示意图；

图4d为本实用新型实施例中显影光刻胶层时的示意图；

图4e为本实用新型实施例中刻蚀金属反射膜时的示意图；

图4f为本实用新型实施例中形成有第一反射层的导光板示意图；

图5为本实用新型实施例中菲涅尔透镜的口径与取光网点的直径之间的比值与能量利用效率的关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

光学准直是指通过特定的光学结构，使发散或汇聚的光束，以接近平行的方向出射。在显示领域对背光进行准直有多方面的意义：

1、提升光效：对LCD器件的背光进行准直，可使导光板出光集中且均匀，利于提高光效和降低功耗。

2、实现光指向：准直背光是光指向的前提，光指向便于扩展LCD器件的功能，如实现防窥、结合eye-tracking(眼部跟踪)实现3D等。

3、实现分光：微纳分光结构建立在准直光学的基础上，利用微纳光学的分光效果，可实现去CF(彩色滤光片)、降功耗、提亮度等功能。

本实用新型实施例的第一个方面，提出了一种背光模组的一个实施例，可减薄背光模组厚度。如图1所示，为本实用新型提供的背光模组的一个实施例的结构示意图。

所述背光模组，包括沿出光方向依次设置的反射结构10、导光板20和菲涅尔透镜阵列(fresnel lens array)30；所述导光板20靠近菲涅尔透镜阵列 30的一面上设置有点状分布的取光网点结构21，所述取光网点结构21中的各取光网点一一对应地设置在所述菲涅尔透镜阵列30中的各菲涅尔透镜的焦点处；所述导光板20靠近菲涅尔透镜阵列30的一面，在除取光网点结构21 之外的区域，设置有第一反射层22。

可选的，所述取光网点结构21主要用于在其所在位置处改变导光板的全反射性能，可沿用现有技术中的结构和工艺。可选的，所述取光网点可采用现有丝网印刷工艺、激光打点工艺等实现，取光网点的分布密度根据应用需求模拟确定。

可选的，所述背光模组中还可包括光源40。所述光源可采用LED，根据实际需要，可使用白光LED或单色光LED。所述LED可位于导光板 (LGP)20的一侧，在为了增强亮度、出光均匀性等的情况下，还可以置于 LGP两侧。

可选的，所述导光板20的制作材料可采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等树脂材料，或者，也可采用玻璃材质的导光板。

可选的，所述菲涅尔透镜阵列30可以采用注塑工艺或者纳米压印工艺制作。可选的，为了保证取光网点能够处于菲涅尔透镜的焦点处，以及保证菲涅尔透镜阵列的稳定性，所述菲涅尔透镜阵列30和导光板20之间还可设置支架结构50，用于支撑菲涅尔透镜阵列30。

从上述实施例可以看出，本实用新型实施例提供的背光模组，通过在取光网点之间的区域设置第一反射层，在导光板出光方向上设置菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜与取光网点一一对应且取光网点位于菲涅尔透镜的焦点位置，一方面通过使用菲涅尔透镜极大减薄了背光模组的厚度(在相同的聚焦效果下，菲涅尔透镜比传统透镜要薄很多)，另一方面获得了更好的准直性能，使得最终的产品具有结构简单、工艺成熟、准直度高、超薄的优势。

在一些可选实施方式中，所述反射结构10可以采用反射片的形式来实施 (如图1所示)；在另一些可选实施方式中，所述反射结构10也可以采用反射层的方式来实现，例如，如图2所示，所述反射结构为形成在所述导光板 20远离菲涅尔透镜阵列30的一面上的第二反射层11，从而可以进一步减薄背光模组的厚度。可选的，所述第二反射层11为金属反射层，可通过蒸镀或溅射(sputter)工艺来实现，由于是整面镀金属，此步骤不需要额外的掩膜版(mask)，从而工艺上更容易实现，也更加精简。

在一些可选实施方式中，所述导光板20在除入光侧之外的其他端面上形成有第三反射层(未示出)。即，除了在LGP上下表面镀反射层外，亦可在除LED入光侧以外的其余端面镀反射层，以增强从取光网点处耦合出光的效率。

在一些可选实施方式中，所述第一反射层22为金属反射层。可选的，在制作完取光网点结构21后，可采用蒸镀或溅射(sputter)工艺制作金属反射层。所述金属优选Al。

采用蒸镀制作金属反射层的工艺主要包括以下步骤：

如图3a和3b所示，利用第一掩膜版61，在形成有取光网点结构21的导光板20上通过蒸镀方式形成第一反射层22。

采用溅射制作金属反射层的工艺主要包括以下步骤：

步骤一：在形成有取光网点结构21的导光板20上通过溅射方式形成金属反射膜23，如图4a所示。

步骤二：涂覆光刻胶层70，如图4b所示。

步骤三：利用第二掩膜版62，对光刻胶层70进行曝光处理，如图4c所示。

步骤四：显影所述光刻胶层70，如图4d所示。

步骤五：刻蚀暴露出的金属反射膜23，得到第一反射层22，如图4e所示。

步骤六：剥离光刻胶层70，得到形成有第一反射层22的导光板20，如图4f所示。

Light Tools软件由美国Optical Research Associates(ORA)公司于1995年开发而成的光学系统建模软件，可增进光学系统设计效率。通过Light Tools 模拟结果表明，为了获取不同的准直度，取光网点的直径d与fresnel lens的口径D之比满足一定关系(如图5所示)。准直度越高，D/d的值越大。经验表明，要获得±5°以内的准直度，且能量利用效率在70％以上，D/d需高于 25：1。

因此，在一些可选实施方式中，所述菲涅尔透镜的口径与取光网点的直径之间的比值大于或等于25：1，从而能够获得更高的准直度，以及相同准直度下可获得更高的能量利用效率。

下表1所示，为所述菲涅尔透镜的口径与取光网点的直径的其中一组可选的参数值。

表1

本实用新型实施例的第二个方面，提出了一种显示装置的一个实施例，可减薄显示装置整体厚度。

所述显示装置，包括如前任一实施例所述的背光模组。

需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

从上述实施例可以看出，本实用新型实施例提供的显示装置，通过在导光板的取光网点之间的区域设置第一反射层，在导光板出光方向上设置菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜与取光网点一一对应且取光网点位于菲涅尔透镜的焦点位置，一方面通过使用菲涅尔透镜极大减薄了背光模组的厚度(在相同的聚焦效果下，菲涅尔透镜比传统透镜要薄很多)，另一方面获得了更好的准直性能，使得最终的产品具有结构简单、工艺成熟、准直度高、超薄的优势。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种背光模组，其特征在于，包括沿出光方向依次设置的反射结构、导光板和菲涅尔透镜阵列；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面上设置有取光网点结构，所述取光网点对应设置在菲涅尔透镜的焦点处；所述导光板靠近菲涅尔透镜阵列的一面，在除取光网点结构之外的区域，设置有第一反射层。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述菲涅尔透镜的口径与取光网点的直径之间的比值大于或等于25：1。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述反射结构为反射片。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述反射结构为形成在所述导光板远离菲涅尔透镜阵列的一面上的第二反射层。

5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板在除入光侧之外的其他端面上形成有第三反射层。

6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板的制作材料为树脂或玻璃。

7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第一反射层为金属反射层。

8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的背光模组。