CN208737151U - 背光模组及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一背光模组及液晶显示装置，所述背光模组包括：一基板；多个发光组件，设置于所述基板上；一光学膜片，设置于所述多个发光组件上；多个混光微结构，设置于所述光学膜片上，所述混光微结构对应设置于所述发光组件的上方；以及多个聚光微结构，分别对应设置于所述多个混光微结构上，所述聚光微结构对应设置于所述发光组件的上方。还提供包含所述背光模组的液晶显示装置。

Description

背光模组及液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种背光模组及液晶显示装置，用于保证面光源的混光均匀性接近正常水平，并使面光源整体光效提升。

背景技术

液晶显示面板本身并不具有发光的功能，故在液晶显示面板下方必须配置一背光模组，以提供一面光源至液晶显示面板。由于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)具有亮度高、功率消耗低、使用寿命长、热问题轻微等优势，因此目前发光二极管数组已被广泛地使用在背光模组中。

而Mini-LED的面光源其及背光模组具有轻薄、柔性可弯曲、亮度高、节能省电等诸多优点，同时可以克服现有侧发光模组中混光距离的限制，通过制作窄边框全面屏，可实现背光的分区控制显示，制备高动态对比度显示器件。然而，面光源由于LED光形和排布的影响，会出现内面发光亮度不均，正面亮度不高等缺陷，其光能利用率要低于传统的侧入式背光模组，因此需要在面光源的上方加入扩散片和棱镜片，帮助面光源正面混光和亮度提升。

对于现有的棱镜片结构，其截面通常为等腰直角三角形设计，这一设计不利于面光源中光取得和利用，小角度光线在此种棱镜片结构中会造成多次回光而损耗，造成面光源正面亮度偏低。如何减少面光源中正面多次回光反射成为急需解决的课题。

因此，有必要提供一种背光模组及液晶显示模组，减少面光源在传统增亮膜片(Brightness Enhancement Film，BEF)聚光过程中的多次回光损耗问题，增加面光源整体的光取出效率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型在面光源的发光组件的光学膜片层上表面制备具有混光作用的微结构，及具有聚光作用的透镜微结构和棱镜微结构，在实现正面混光均匀的前提下，在聚光时减少面光源内部多次反射回光效应，增加一次出光的光能比例，提升面光源整面光取出效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种背光模组，所述背光模组包括：一基板；多个发光组件，设置于所述基板上；一光学膜片，设置于所述多个发光组件上；多个混光微结构，设置于所述光学膜片上，所述混光微结构的位置与所述多个发光组件的位置相对应；以及多个聚光微结构，分别对应设置于所述多个混光微结构上，所述多个聚光微结构的位置与所述多个发光组件的位置相对应。

根据本文描述的背光模组的一实施例，各发光组件具有一光轴，各混光微结构的形状以对应的发光组件的光轴左右对称。即每个所述混光微结构的大小与对应的发光组件的大小相同，并置于对应的所述发光组件的正上方。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述聚光微结构以所述发光组件的一光轴为对称轴，所述聚光微结构的形状以所述对称轴左右对称。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述聚光微结构以所述混光微结构的一中心轴呈左右对称。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述聚光微结构包括一透镜微结构与一棱镜微结构，所述透镜微结构设置于所述混光微结构上，所述棱镜微结构设置于所述透镜微结构上。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述棱镜微结构为一三角形棱镜结构。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述透镜微结构的一折射率大于所述棱镜微结构的一折射率。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述透镜微结构的一折射率大于与所述棱镜微结构的一折射率。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述混光微结构的一折射率小于或等于与所述光学膜片的一折射率。

根据本文描述的背光模组的一实施例，所述背光模组更包括一扩散膜层，设置于所述多个聚光微结构上。

为了达到上述目的，本实用新型另提供一种液晶显示装置，其包含以上所述的背光模组。

本实用新型提供的背光模组及液晶显示装置，改良了现有棱镜片微结构的设计以及混光微结构与聚光微结构相对于扩散膜层的结构配置。本实用新型在面光源发光组件上方光学膜片层设置多个混光微结构(层)和多个聚光微结构 (层)，混光微结构(层)在发光组件正上方光学膜片层表面，避免出现明显的混光不均匀现象。另外在混光微结构上设置透镜微结构和棱镜微结构，增加聚光时一次出光的能量占比，减少面光源内部回光及反射吸收损耗，从而提升面光源整体上的光效能。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型背光模组结构剖面示意图。

图2为本实用新型背光模组与现有背光模组面光源发光角度范围内光能变化示意图。

图3A为本实用新型背光模组中混光微结构和聚光微结构出光光路示意图。

图3B为本实用新型背光模组中混光微结构和聚光微结构侧视示意图。

图3C为本实用新型背光模组中混光微结构和聚光微结构俯视示意图。

图4A为现有背光模组面光源照度能量分布示意图。

图4B为本实用新型背光模组面光源照度能量分布示意图。

图5为本实用新型包含所述背光模组的液晶显示装置示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、 [左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。

下面结合附图详细本实用新型实施例的实现过程。

针对现有的棱镜结构，其横截面通常为等腰直角三角形的一结构设计，这一结构不利于面光源中光取出和利用，小角度折射光在此种棱镜片结构中会造成多次回光而损耗的缺陷进行以下改进。

如图1至图3A-图3C所示，为本实用新型背光模组结构剖面示意图及光能变化、出光光路示意图。如图1所示，本实用新型提供一种背光模组1，所述背光模组1包括：一基板10；多个发光组件20，设置于所述基板10上；一光学膜片30，设置于所述多个发光组件20上；多个混光微结构40，设置于所述光学膜片30上，所述混光微结构40的位置与所述多个发光组件20的位置相对应；以及多个聚光微结构50，分别设置于所述多个混光微结构40上，所述多个聚光微结构50的位置与所述多个发光组件20的位置相对应。

其中所述基板10可以是柔性FPC板，也可以为较硬的PCB板。每个所述多个发光组件20可以但不限于为蓝光芯片，又称为次毫米发光二极管，所述多个发光组件20的每一个具有一长度与一宽度，其长度与宽度的尺寸分别在100 微米-500微米间的一范围。构成所述光学膜片30的材料为硅酸盐荧光粉材料或者KSF荧光粉材料。

所述光学膜片30具有一内表面31与一外表面32，所述内表面31与所述多个发光组件20接触，所述外表面32被配置用以设置所述多个混光微结构40。

值得注意的是，各发光组件20具有一光轴，各混光微结构40的形状以对应的发光组件20的光轴左右对称。例如，所述混光微结构40以所述发光组件 20的一光轴为对称轴A，所述混光微结构40的形状以所述对称轴A左右对称。即所述混光微结构40的一宽度与所述发光组件20的一宽度相同，更进一步地说，每个所述混光微结构40的一长度与一宽度与发光组件20的一长度与一宽度概呈相同。另外在不同实施例中，所述混光微结构40的三维结构型态与发光组件20的三维结构型态相似，两者皆呈矩形设置，每个所述混光微结构40的长度与宽度分别是每个发光组件20的长度与宽度的1.5-2.5倍。且每个所述混光微结构40的一中心轴与每个所述发光组件20的中心轴相同，使所述混光微结构40被配置于对应的所述发光组件20正上方，如此可以使光能分布更加均匀，混光效果大大提升。

所述混光微结构40的一高度(厚度)为界于100微米-200微米间的一范围，在所述高度(厚度)范围内的混光微结构能保证具有较佳的混光均匀性。

并且，每个所述混光微结构40采用一喷嘴喷涂方式或者一钢网刷涂方式制备，因此所述多个混光微结构40也可以一混光微结构层的型态呈现。所述多个混光微结构40中的每一个混有30％-50％浓度的扩散粒子，所述混光微结构40 可将所述发光组件20的一中间位置的光扩散到所述发光组件20的一边缘位置，并保证在所述发光组件20的一出光角度范围内光能在各个角度均匀分布。如图 2所示，图2为通过软体仿真得到本实用新型背光模组与现有背光模组面光源发光角度范围内光能变化示意图，可以看出所述混光微结构使光能分布更加均匀，大大提升混光效果。

在本实用新型的一实施例中，所述聚光微结构50以所述发光组件20的一光轴为对称轴B，所述聚光微结构50的形状以所述对称轴左右对称。每个所述聚光微结构50的一中心轴与每个所述混光微结构的一中心轴相同，从而使所述聚光微结构50与所述混光微结构40呈左右对称。保证光折射后进入所述聚光微结构50的耗损比例较小。

并且所述聚光微结构50包括一透镜微结构51与一棱镜微结构52，所述透镜微结构51设置于所述混光微结构40上，所述棱镜微结构52设置于所述透镜微结构51上。所述透镜微结构51和所述棱镜微结构52均采用模具压膜的方式进行成型，保证其具有较高的制备精度，每个所述透镜微结构51的一中心轴与每个所述混光微结构40的一中心轴相同，如此从混光微结构40出来的漫射光线经过所述透镜微结构51变为准直光或者近似准直光。

在本实用新型的一实施例中，所述透镜微结构51的一折射率大于所述棱镜微结构52的一折射率。如此可保证该过程经过所述透镜微结构51的一次光出射比例较高，回光反射吸收损耗比例较小。

另外，如图3A所示，所述混光微结构40上方设置所述透镜微结构51，设置于所述混光微结构40和所述透镜微结构51外侧的所述棱镜微结构52可以为一三角形棱镜结构，即透镜微结构51外侧有一三角形棱镜结构可以为棱镜微结构52。从所述发光组件20发出并经过混光微结构40出来的漫射光线经过透镜微结构51变为准直光或者近似准直光，经过透镜微结构51的准直光进入棱镜微结构51的一表面时其入射角为一定值，如图3A所示，即α为一定值，根据折射率公式n2sinα＝n3sinβ，选取合适的所述透镜微结构51的材料和所述棱镜微结构52的材质保证准直光经过所述棱镜微结构52的界面后β>α，即准直光出射后具有聚光作用，由于入射光线和出射光线均保证相同的几何光路关系，可保证光具有较高的一次出射效率。

另外，如图3B及图3C所示，图3B及图3C分别本实用新型背光模组中混光微结构和聚光微结构侧视/俯视示意图。所述透镜微结构51为一椭球型结构，椭球型结构的一长轴和一短轴分别为所述发光组件20的长边和短边的2-5倍，且所述混光微结构的一中心点为所述透镜微结构的一焦点，即所述透镜微结构 51的中心轴与所述混光微结构40的中心轴是相同的。

另外，如图3B及图3C并配合图3A所示，所述棱镜微结构52为一三角锥状结构，所述棱镜微结构52的一宽度与所述透镜微结构51的一宽度相同，所述棱镜微结构52的一长边方向呈现柱条状结构。

在本实用新型的一实施例中，所述混光微结构40的一折射率小于或等于与所述光学膜片30的一折射率。保证由所述发光组件20射出的光具有较好的混光效果。更详细的说，所述混光微结构40的一折射率n1概与所述透镜微结构 51的折射率n2相等。举例来说，在一实施例中，所述混光微结构40和所述透镜微结构51为一压克力树脂材料或高折射率树脂材料构成，所述棱镜微结构 52为一低折射率树脂材料构成，或可以为一空气层。并且所述多个透镜微结构 51也可以一透镜微结构层的型态呈现，以及所述多个棱镜微结构52也可以一棱镜微结构层的型态呈现。另外在不同实施例中，所述混光微结构40为一高折射率硅胶材料构成，所述透镜微结构51为一中等折射率亚克力树脂材料，所述棱镜微结构52则为低折射率的压克力树脂材料(如PMMA)或聚碳酸脂(PC)材料构成。

为了达到更好的混光效果，所述背光模组1更包括一扩散膜层60，设置于所述多个聚光微结构50上，将聚光的光线进行混匀。现有的背光模组的配置从上而下依次是发光组件(出光角度130°)、扩散膜片、BEF增亮膜片。而本实施例中的背光模组的面光源架构从下至上依次为发光组件(接近准直光)、混光聚光膜片、扩散膜片。请续参阅图4A与图4B，图4A为现有背光模组面光源照度能量分布示意图，图4B为本实用新型背光模组面光源照度能量分布示意图。从照度能量分布来看图4A与图4B照度分布相近，其中图4A照度均方差为0.0055，图4B照度均方差为0.0075，说明本实用新型背光模组的面光源架构下混光效果与现有背光模组面光源架构相当。同时相同光源能量条件下，图4A 中心相对照度为0.0274，图4B中心相对照度为0.0348，较图4A提升27％，说明本实用新型背光模组有利于大幅提升面光源的光效，减少光线在各膜层之间的回光损失。

另外，本实用新型另提供包含所述背光模组的液晶显示模组，使得本实用新型实施例的背光模组结构在实际应用时，例如应用于屏幕显示器时使屏幕具有较均匀的光强度，提升显示质量。

如图5所示，本实用新型还提供一种液晶显示设备2，其包括图1所示的背光模块。

本实用新型的背光模组以及包含所述背光模组的液晶显示装置中，在面光源的光学膜片表面制备所述多个混光微结构、所述多个透镜微结构和所述多个棱镜微结构(也可为混光微结构层、透镜微结构层和棱镜微结构层)三种膜层，在聚光的过程中设置透镜微结构和棱镜微结构，增加聚光时一次出光的能量占比，减少面光源内部回光及反射吸收损耗，从而面光源的光效可提升20％-30％。在混光效果方面，通过设置混光微结构来维持混光均匀性，避免出现明显的混光不均现象。整体而言，本实用新型的背光模组可保证面光源的混光均匀性接近正常水平，并使面光源整体光效提升20％-30％。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：

一基板；

多个发光组件，设置于所述基板上；

一光学膜片，设置于所述多个发光组件上；

多个混光微结构，设置于所述光学膜片上，所述混光微结构的位置与所述多个发光组件的位置相对应；以及

多个聚光微结构，分别对应设置于所述多个混光微结构上，所述多个聚光微结构的位置与所述多个发光组件的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，各发光组件具有一光轴，各混光微结构的形状以对应的发光组件的光轴左右对称。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述聚光微结构以所述发光组件的一光轴为对称轴，所述聚光微结构的形状以所述对称轴左右对称。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述聚光微结构以所述混光微结构的一中心轴呈左右对称。

5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述聚光微结构包括一透镜微结构与一棱镜微结构，所述透镜微结构设置于所述混光微结构上，所述棱镜微结构设置于所述透镜微结构上。

6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述棱镜微结构为一三角形棱镜结构。

7.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述透镜微结构的一折射率大于所述棱镜微结构的一折射率。

8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述混光微结构的一折射率小于或等于所述光学膜片的一折射率。

9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组更包括一扩散膜层，设置于所述多个聚光微结构上。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，包含根据权利要求1所述的背光模组。