WO2014187009A1 - 背光模组及液晶显示装置 - Google Patents

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WO2014187009A1
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light
optical fiber
backlight module
sleeve
liquid crystal
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丘永元
樊勇
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TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements

Definitions

  • the present invention relates to the field of liquid crystal displays. More specifically, it relates to a backlight module and a liquid crystal display device. Background technique
  • the original light source here refers to a light source that uses light energy such as electric power to illuminate itself, such as LED, CCFL. Wait.
  • LED has the advantages of high efficiency and energy saving, and thus is widely used as a backlight source in a backlight module.
  • the power consumption of the backlight source in the backlight module needs to be further reduced. This requires reducing the amount of the original light source to reduce the power consumption of the backlight source, or using a new type of energy saving.
  • the light source acts as a backlight source in the backlight module to achieve further energy savings.
  • Ambient light such as sunlight
  • Ambient light is a new type of energy saving solution for backlighting in backlight modules.
  • an object of the present invention is to provide a backlight module, including: an ambient light collector for collecting ambient light; an optical fiber connected to the ambient light collector, and the light output of the optical fiber Extending the exit angle by cutting; the optical fiber exit plate is disposed adjacent to the optical plate and includes a through hole; the fixing sleeve is fixedly disposed in the through hole; the optical fiber sleeve is fixedly disposed on the fixed The light-emitting end of the optical fiber is sleeved in the sleeve to fix the optical fiber to the optical fiber light-emitting board.
  • Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device including a backlight module and a liquid crystal display panel disposed opposite to the backlight module, wherein the backlight module provides a display light source to the liquid crystal display panel, wherein the backlight
  • the module includes: an ambient light collector for collecting ambient light; an optical fiber connected to the ambient light collector, wherein the light-emitting end of the optical fiber expands the exit angle by cutting; the optical fiber exit plate is disposed adjacent to the optical plate and a fixing hole is disposed in the through hole; a fiber ferrule is fixedly disposed in the fixing sleeve and sleeves the light emitting end of the optical fiber to fix the optical fiber to the optical fiber On the light board.
  • the outer wall of the sleeve of the fixing sleeve is fixed in the through hole by welding or pasting.
  • the optical fiber ferrule includes a socket portion and a matching portion, the matching portion is provided with a light-emitting end of the optical fiber, and the socket portion is fixedly sleeved with the optical fiber.
  • the socket is bonded to the optical fiber by a bonding agent.
  • the inner wall of the sleeve of the fixing sleeve has an internal thread
  • the outer side surface of the sleeve portion has an external thread
  • the fixing sleeve and the sleeve portion are fixed by screwing, so that the fixing sleeve and the fixing sleeve
  • the fiber optic sleeve is fixedly connected.
  • the light-emitting end of the optical fiber has a wedge shape.
  • the shape of the light exit end of the optical fiber is truncated conical shape.
  • the optical plate is a light guide plate or a diffusion plate.
  • the backlight module and the liquid crystal display device of the present invention can use ambient light as a backlight source of the backlight module, and cut the light-emitting end of the optical fiber, so that the light exiting angle emitted from the light-emitting end surface of the light-emitting end is effectively expanded.
  • the earth reduces the phenomenon of uneven brightness and darkness in the backlight module, and improves the optical taste of the backlight module.
  • Figure 3a is a schematic illustration of a shape of an optical fiber after it has been cut, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 3b is a right side view of Figure 3a.
  • Fig. 4 is a schematic view showing the simulation of the exit angle of the light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber shown in Fig. 3.
  • Figure 5a is a schematic illustration of another shape of an optical fiber after it has been cut, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 5b is a right side view of Figure 5a.
  • Fig. 6 is a schematic view showing the simulation of the exit angle of the light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber shown in Fig. 5a.
  • Figure 7a is a schematic illustration of a fiber optic ferrule mated to the wedge-shaped exit end of the fiber of Figure 3a.
  • Figure 7b is a right side view of Figure 7a.
  • Figure 8 is a schematic view of the sleeve of the optical fiber sleeve shown in Figure 7a and the wedge-shaped light-emitting end of the fiber shown in Figure 3a.
  • Figure 9a is a schematic illustration of a fiber optic ferrule that is associated with the truncated conical exit end of the fiber of Figure 5a.
  • Figure 9b is a right side view of Figure 9a.
  • Figure 10 is a schematic view of the truncated conical light-emitting end of the fiber optic head shown in Figure 9a and the fiber shown in Figure 5a.
  • Figure 11 is a schematic illustration of a retaining sleeve in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a schematic illustration of a fiber optic exit panel in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a schematic view showing the mounting of a fixed sleeve, a fiber illuminating plate, a fiber ferrule, and an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • 14 is a schematic diagram of a backlight module in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a schematic illustration of a liquid crystal display device in accordance with an embodiment of the present invention.
  • a backlight module according to an embodiment of the present invention includes an ambient light collector, an optical fiber, a fiber ferrule, a fiber illuminating plate, a fixed sleeve, and an optical plate.
  • 1 is a schematic structural view of an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the optical fiber 121 The whole is cylindrical in shape and includes a core 1211, a cladding 1212, and a coating layer 1213.
  • the core portion of the optical fiber 121 is a core 1211 and a cladding 1212, which together form a dielectric optical waveguide, which forms conduction and confinement of light, and realizes transmission of light.
  • the core 1211 can be made of, for example, quartz or PMMA.
  • the coating layer 1213 is a polymer coating for providing mechanical protection to the core 1211 and the cladding 1212 from damage, and the coating layer 124 may be made of, for example, tetrafluoroethylene.
  • the light exiting from the light exit end surface of the optical fiber 121 is not large.
  • the material of the core 1211 is quartz, and is simulated by the simulation software LightTools, wherein the light incident on the optical fiber 121 is sunlight.
  • the wavelength is 380 nm to 760 nm
  • the diameter of the core 1211 is 1 mm
  • the refractive index n of the core 1211. 1.467
  • 2 is a schematic diagram showing the simulation of the exit angle of light emitted from the light exit end face of an optical fiber according to an embodiment of the present invention. In Fig.
  • the abscissa indicates the light exit angle (unit: degree) of the light emitted from the light exit end surface of the optical fiber 121
  • the ordinate indicates the luminance (unit: nit) of the light emitted from the light exit end surface of the optical fiber 121
  • the solid line indicates the optical fiber 121.
  • the light-emitting end face emits light in the X direction
  • the broken line indicates the light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber 121 in the Z direction.
  • the light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber 121 has an exit angle of about 60 degrees in the X direction and an exit angle of about 60 degrees in the Z direction.
  • the light exiting from the light-emitting end surface of the optical fiber 121 has a small light-emitting angle, and is applied to the backlight module, which tends to cause uneven brightness and darkness.
  • the optical fiber 121 needs to be cut to effectively increase the light exit angle of the light emitted from the light exit end face.
  • Figures 3a and 3b show a shape after the optical fiber 121 has been cut.
  • Figures 5a and 5b show another shape after the optical fiber 121 has been cut. Take Figure 3a as an example.
  • Figure 3a is a schematic illustration of a shape of an optical fiber after it has been cut, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 3b is a schematic view of Figure 3a.
  • the optical fiber 121 is cut to make the light-emitting end of the light-emitting end surface 122 wedge-shaped.
  • the two inclined surfaces 1214 and 1215 of the wedge-shaped light-emitting end are made of optical fiber 121.
  • the central axis (dashed line in Figure 3a) is symmetrical.
  • the light-emitting end surface 122 of the optical fiber 121 has a rectangular shape, and the two short sides thereof are curved.
  • Fig. 4 is a schematic view showing the simulation of the exit angle of the light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber shown in Fig. 3a.
  • the abscissa indicates the light exit angle (unit: degree) of the light emitted from the light exit end surface 122 of the optical fiber 121
  • the ordinate indicates the brightness (unit: nit) of the light emitted from the light exit end surface 122 of the optical fiber 121.
  • the solid line indicates the light emitted from the light-emitting end surface 122 of the optical fiber 121 in the X direction
  • the broken line indicates the light emitted from the light-emitting end surface 122 of the optical fiber 121 in the Z direction.
  • ⁇ is set to 5 degrees.
  • Figure 5a is a schematic illustration of another shape of an optical fiber after it has been cut, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 5b is a right side view of Figure 5a.
  • the optical fiber 121 is cut or the optical fiber 121 is melted and tapped, so that the light exiting end of the light exiting surface 124 is truncated conical.
  • the truncated conical light emitting end side 1216 is an optical fiber 121.
  • the central axis (dashed line in Figure 5a) is symmetrical.
  • the light exit end surface 123 of the optical fiber 121 has a circular shape.
  • the angle between the side 1216 of the end and the horizontal plane of the optical fiber 123, ct is the angle between the light in the optical fiber 121 and the side 1216 when entering the truncated conical light exit end, and n is the total number of times of light reflection on the side surface 1216.
  • the light exit angle of the light emitted from the light-emitting end surface 123 of the cut fiber 121 shown in FIG. 5a is increased, as described above, it is simulated by the simulation software LightTools.
  • the light incident on the optical fiber 121 is the sun.
  • the light has a wavelength of 380 nm to 760 nm
  • the core 1211 has a diameter of 1 mm
  • Fig. 6 is a schematic view showing the simulation of the exit angle of light emitted from the light-emitting end face of the optical fiber shown in Fig. 5a.
  • the abscissa indicates the optical fiber 121.
  • the light exit angle (unit: degree) of the light emitted from the light-emitting end surface 123 indicates the brightness of the light emitted from the light-emitting end surface 123 of the optical fiber 121 (unit: nit), and the solid line indicates that the light-emitting end surface 123 of the optical fiber 121 is in the X direction.
  • the emitted light and the broken line indicate the light emitted from the light-emitting end surface 123 of the optical fiber 121 in the Z direction.
  • ⁇ is set to 5 degrees.
  • a fiber level 127 is introduced which is parallel to the central axis of the fiber 121 (dashed line in Figure 5a). The fiber level 127 is artificially defined and does not exist in practice. As shown in FIG. 6, compared with the simulation result shown in FIG.
  • the light exiting angle of the light exiting end surface 123 of the optical fiber 121 is enlarged to about 135 degrees in the vertical direction Z, and is also enlarged to about 280 degrees in the horizontal direction X. 135 degrees. Since the light-emitting end of the cut optical fiber 121 is substantially a part of the bare core 1211, it is easily broken. To protect it from breaking, a fiber ferrule can be placed on the end of the cut fiber 121. .
  • Figures 7a and 7b show a fiber optic ferrule that is fitted to the wedge-shaped exit end of the fiber of Figure 3a.
  • Figures 9a and 9b show a fiber optic ferrule that is fitted to the truncated conical exit end of the fiber of Figure 5a.
  • Figure 7a is a schematic illustration of a fiber optic ferrule mated to the wedge-shaped exit end of the fiber of Figure 3a.
  • Figure 7b is a right side view of Figure 7a.
  • the fiber ferrule 130 includes a sleeve portion 131 and a matching portion 132, wherein the inner diameter of the matching portion 132 gradually decreases toward the small mouth portion 1321 of the matching portion 132 along the connection portion of the matching portion 132 and the socket portion 131.
  • the small mouth portion 1321 of the matching portion 132 has a rectangular shape, and the two short sides thereof are curved.
  • Figure 8 is a schematic view of the sleeve of the optical fiber sleeve shown in Figure 7a and the wedge-shaped light-emitting end of the fiber shown in Figure 3a.
  • the inner diameter of the socket portion 131 is the same as the outer diameter of the optical fiber 121
  • the inner contour of the matching portion 132 is the same as the contour of the wedge-shaped light output end of the optical fiber 121.
  • the wedge-shaped light-emitting end of the optical fiber 121 when the wedge-shaped light-emitting end of the optical fiber 121 is inserted into the optical fiber ferrule 130, the wedge-shaped light-emitting end of the optical fiber 121 can be completely matched and placed in the matching portion 132, so that the light can be emitted from the light-emitting end surface 123 at the maximum light-emitting angle.
  • the light-emitting end surface 123 of the wedge-shaped light-emitting end is flush with the small-mouth portion 1321; and the socket portion 131 is sleeved and fixed on the coating layer 1213 of the optical fiber 121 adjacent to the wedge-shaped light-emitting end of the optical fiber 121, so that the optical fiber ferrule 130 and the optical fiber 121 are The wedge-shaped light-emitting end is fixed to protect a portion of the exposed core 1211 from being broken.
  • Figure 9a is a schematic illustration of a fiber optic ferrule that is associated with the truncated conical exit end of the fiber of Figure 5a.
  • Figure 9b is a right side view of Figure 9a. As shown in FIG.
  • the fiber ferrule 130 includes a sleeve portion 133 and a matching portion 134, wherein the inner diameter of the matching portion 134 gradually decreases toward the small mouth portion 1341 of the matching portion 134 along the junction of the matching portion 134 and the socket portion 133. .
  • the small mouth portion 1341 of the matching portion 134 has a circular shape.
  • Figure 10 is a schematic view of the truncated conical light-emitting end of the fiber optic head shown in Figure 9a and the fiber shown in Figure 5a. As shown in FIG.
  • the inner diameter of the ferrule 133 is the same as the outer diameter of the optical fiber 121, and the inner contour of the matching portion 134 is identical to the contour of the truncated conical optical end of the optical fiber 121.
  • the truncated conical optical end of the optical fiber 121 when the truncated conical optical end of the optical fiber 121 is inserted into the optical fiber ferrule 130, the truncated conical optical end of the optical fiber 121 can be completely matched and placed in the matching portion 134, so that the light can be maximized from the light output end surface 124.
  • the light exiting angle is emitted.
  • the light-emitting end surface 124 of the truncated conical light-emitting end is flush with the small-mouth portion 1341; and the socket portion 133 is sleeved and coated on the coating layer of the optical fiber 121 adjacent to the truncated conical light-emitting end of the optical fiber 121.
  • the fiber ferrule 130 is fixed to the truncated conical light-emitting end of the optical fiber 121 to protect a portion of the exposed core 1211 from being broken.
  • the sleeve portion 133 may be adhered and fixed to the coating layer 1213 adjacent to the truncated conical light-emitting end of the optical fiber 121 by the adhesive, or the sleeve portion 133 may be coated by the outer screw and the truncated conical light-emitting end of the adjacent optical fiber 121. Layer 1213 is clamped.
  • Other components will be described below with the fiber optic ferrule shown in Figure 7a and the wedge-shaped light-emitting end of the fiber shown in Figure 3a. It should be understood that other components are also applicable to the fiber-optic ferrule shown in Figure 9a and the truncated oval of the fiber shown in Figure 5a. Light out.
  • FIG. 11 is a schematic illustration of a retaining sleeve in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the fixing sleeve 140 has a sleeve shape and is sleeved outside the sleeve portion 131 of the fiber ferrule 130.
  • the inner diameter of the fixing sleeve 140 is equal to the outer diameter of the socket portion 131.
  • the inner side surface of the fixing sleeve 140 has an internal thread
  • the outer side surface of the socket portion 131 has an external thread
  • the fixing sleeve 140 is sleeved on the outer side of the socket portion 131 by screwing.
  • the fiber ferrule 130 may be made of a rigid plastic or metal material, preferably made of a hard plastic such as urethane plastic or epoxy plastic to avoid damage to the optical fiber 121.
  • Figure 12 is a schematic illustration of a fiber optic exit panel in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the upper diagram in Fig. 12 shows a side view of the optical fiber exit panel
  • the lower diagram in Fig. 12 shows a front view of the optical fiber exit panel.
  • the optical fiber exit plate 150 has a rectangular shape and has a plurality of through holes 151.
  • the fixing sleeve 140 can be sleeved in the through hole 151.
  • the outer diameter of the fixing sleeve 140 is the same as the diameter of the through hole 151.
  • the fixing sleeve 140 and the through hole 151 can be fixedly combined by welding or bonding.
  • Figure 13 is a schematic view showing the mounting of a fixed sleeve, a fiber illuminating plate, a fiber ferrule, and an optical fiber according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
  • the fixing sleeve 140 is fixed in the through hole 151 , and the sleeve portion 131 of the optical fiber ferrule 130 is sleeved in the fixing sleeve 140 , and the wedge-shaped light-emitting end of the optical fiber 121 and the wedge-shaped light-emitting end adjacent to the optical fiber 121 are coated.
  • the cladding 1213 is secured in the fiber ferrule 130.
  • 14 is a schematic diagram of a backlight module in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
  • a fiber illuminating plate 150 is disposed on a side surface 161 of the optical plate 160 , and a plurality of fixing sleeves 140 are respectively fixed to the plurality of fiber illuminating plates 150 .
  • the cut wedge-shaped light-emitting ends of the plurality of optical fibers 121 are respectively sleeved in the plurality of optical fiber ferrules 130, and then the plurality of optical fiber ferrules 130 are fixedly connected to the plurality of fixed sleeves, respectively.
  • the ambient light collector 110 collects ambient light (eg, sunlight or room light) to provide light to the plurality of fibers 121.
  • the plurality of optical fibers 121 may be wrapped by a sheath to form a bundle of optical fibers 120 for easy connection to the ambient light collector 110.
  • One end of the optical fiber bundle 120 is connected to the ambient light collector 110, and the separated optical fiber 121 is connected to the optical fiber light emitting plate 140.
  • the optical plate 160 is a light guide plate, and the material thereof is polymethyl methacrylate (PMMA), and the backlight module 100 is a side-entry backlight module.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the optical plate 160 when the optical fiber illuminating plate 140 is placed adjacent to the bottom surface of the optical plate 160, the optical plate 160 may also be a diffusing plate, and the backlight module 100 is a direct type backlight module.
  • Figure 15 is a schematic illustration of a liquid crystal display device in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15 , a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention includes the backlight module 100 and a liquid crystal display panel 200 disposed opposite to the backlight module 100 .
  • the backlight module 100 provides a display light source to the liquid crystal display panel. 200, causing the liquid crystal display panel 200 to display an image.
  • the backlight module and the liquid crystal display device of the embodiment of the present invention can use ambient light as a backlight source of the backlight module, and cut off the light-emitting end of the optical fiber to emit the light-emitting end surface from the light-emitting end.
  • the light exit angle is effectively enlarged, which greatly reduces the phenomenon of uneven brightness and darkness in the backlight module, and improves the optical taste of the backlight module.

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Abstract

一种背光模组（100）及具有背光模组（100）的液晶显示装置，包括：环境光收集器（110），用于收集外界环境光；光纤（121），连接于环境光收集器（110），光纤（121）的出光端（122）通过削切而将出光角扩大；光纤出光板（150），邻近于光学板（160）放置并且包括通孔（151）；固定套筒（140），固定置于通孔（151）中；光纤套头（130），固定设于固定套筒（140）中并套接光纤（121）的出光端（122），以将光纤（121）固定于光纤出光板（150）上。背光模组（100）可利用环境光作为背光模组（100）的背光光源，并且通过对光纤（121）的出光端（122）进行削切，使得从出光端（122）的出光端面射出的光出光角有效地扩大，极大地减小了背光模组（100）中出现亮暗不均的现象，提高了背光模组（100）的光学品质。

Description

说 明 书 t光模组及液晶显示装置
技术领域 本发明涉及液晶显示领域。 更具体地讲， 涉及一种背光模组及液晶显示装 置。 背景技术
现今， 在液晶显示装置 （LCD, Liquid Crystal Display) 的背光模组中大多 数采用原始光源作为背光光源， 这里所述的原始光源是指利用电力等能源来使 自身发光的光源， 例如 LED、 CCFL等。 其中， LED具有高效节能的优点， 因 此被广泛利用为背光模组中的背光光源。 但随着未来人们更加注重节能环保， 现今背光模组中的背光光源的功耗需要进一歩地降低， 这就需要减少原始光源 使用的数量来实现背光光源功耗的降低， 或者使用新型的节能光源作为背光模 组中的背光光源， 来达到进一歩地节能。 将环境光， 例如太阳光， 作为背光模组中的背光光源是一种新型的节能方 案。 在这种节能方案中， 无需使用以电力为动力的原始光源， 或者将原始光源 的使用比例减小， 这样就可以大幅度地减少能耗。 目前比较可行的办法是将环 境光收集后使用多条光纤传导并由各条光纤的出光端将收集的环境光出射到背 光模组中作为背光模组的背光光源。 然而， 由于光纤出光端的发光角度较小， 导致出光端正前方与出光端之间 （即出光端左右两边） 的亮度差异过大， 从而 产生亮暗分明的现象， 严重时可以分辨出每一出光端所在的位置， 严重影响了 背光模组的光学品味。 发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题， 本发明的目的在于提供一种背光模组， 包括： 环境光收集器， 用于收集外界环境光； 光纤， 连接于环境光收集器， 所 述光纤的出光端通过削切而将出光角扩大； 光纤出光板， 邻近于光学板放置并 且包括通孔； 固定套筒， 固定置于所述通孔中； 光纤套头， 固定设于所述固定 套筒中并套接所述光纤的出光端， 以将所述光纤固定于所述光纤出光板上。 本发明的另一目的还在于提供一种液晶显示装置， 其包括背光模组以及与 背光模组相对设置的液晶显示面板， 所述背光模组提供显示光源给液晶显示面 板， 其中， 所述背光模组包括： 环境光收集器， 用于收集外界环境光； 光纤， 连接于环境光收集器， 所述光纤的出光端通过削切而将出光角扩大； 光纤出光 板， 邻近于光学板放置并且包括通孔； 固定套筒， 固定置于所述通孔中； 光纤 套头， 固定设于所述固定套筒中并套接所述光纤的出光端， 以将所述光纤固定 于所述光纤出光板上。 此外， 所述固定套筒的筒外壁通过焊接或黏贴来固定于所述通孔中。 此外， 所述光纤套头包括套接部和匹配部， 所述匹配部套装所述光纤的出 光端， 所述套接部固定套接所述光纤。 此外， 所述套接部通过黏结剂与所述光纤黏结。 此外， 所述固定套筒的筒内壁具有内螺紋， 所述套接部的外侧面具有外螺 紋， 所述固定套筒与所述套接部通过螺紋结合固定， 以使所述固定套筒与所述 光纤套头固定连接。 此外， 所述光纤的出光端的形状为楔形。 此外， 所述光纤的出光端的形状为截顶圆锥形。 此外， 所述光学板为导光板或扩散板。 本发明的背光模组及液晶显示装置， 可利用环境光作为背光模组的背光光 源， 并且通过对光纤的出光端进行削切， 使得从出光端的出光端面射出的光出 光角有效地扩大， 极大地减小了背光模组中出现亮暗不均的现象， 提高了背光 模组的光学品味。 附图说明 图 1是根据本发明的实施例的光纤的结构示意图。 图 2是根据本发明的实施例的光纤的出光端面射出光的出光角模拟示意图。 图 3a是根据本发明的实施例的光纤被削切后的一种形状示意图。 图 3b是图 3a的右视图。 图 4是图 3所示光纤的出光端面射出光的出光角模拟示意图。 图 5a是根据本发明的实施例的光纤被削切后的另一种形状示意图。 图 5b是图 5a的右视图。 图 6是图 5a所示光纤的出光端面射出光的出光角模拟示意图。 图 7a是配套于图 3a所示光纤的楔形出光端的光纤套头的示意图。 图 7b是图 7a的右视图。 图 8是图 7a所示光纤套头与图 3a所示光纤的楔形出光端套接示意图。 图 9a是配套于图 5a所示光纤的截顶圆锥形出光端的光纤套头的示意图。 图 9b是图 9a的右视图。 图 10是图 9a所示光纤套头与图 5a所示光纤的截顶圆锥形出光端套接示意 图。 图 11是根据本发明的实施例的固定套筒的示意图。 图 12是根据本发明的实施例的光纤出光板的示意图。 图 13是根据本发明的实施例的固定套筒、 光纤出光板、 光纤套头以及光纤 的安装示意图。 图 14是根据本发明的实施例的背光模组的示意图。 图 15是根据本发明的实施例的液晶显示装置的示意图。 具体实施方式 现在对本发明的实施例进行详细的描述， 其示例表示在附图中， 其中， 相 同的标号始终表示相同部件。 下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发 明。 在附图中， 为了清晰起见， 可以夸大层和区域的厚度。 在下面的描述中， 为了避免公知结构和 /或功能的不必要的详细描述所导致的本发明构思的混淆， 可省略公知结构和 /或功能的不必要的详细描述。 根据本发明的实施例的背光模组包括环境光收集器、 光纤、 光纤套头、 光 纤出光板、 固定套筒和光学板。 图 1是根据本发明的实施例的光纤的结构示意图。 如图 1所示， 光纤 121 整体呈圆柱形状， 并且包括纤芯 1211、 包层 1212和涂覆层 1213。 光纤 121 的 核心部分为纤芯 1211和包层 1212， 二者共同构成介质光波导， 形成对光的传导 和约束，实现光的传输。纤芯 1211可由例如石英或者 PMMA制成。涂覆层 1213 是一层高分子涂层， 用于对纤芯 1211和包层 1212提供机械保护， 避免其受损， 涂覆层 124可由例如四氟乙烯所制成。 通常， 从光纤 121的出光端面射出的光的出光角都不大， 以纤芯 1211的材 料为石英为例， 以模拟软件 LightTools对其进行模拟， 其中， 入射到光纤 121 中的光为太阳光，其波长为 380nm〜760nm，纤芯 1211的直径为 lmm，纤芯 1211 的折射率 n。=1.467， 包层 1212的折射率 nc=1.419。 图 2是根据本发明的实施例 的光纤的出光端面射出光的出光角的模拟示意图。 在图 2 中， 横坐标表示光纤 121的出光端面射出的光的出光角 （单位： 度）， 纵坐标表示光纤 121的出光端 面射出的光的亮度（单位： 尼特）， 实线表示光纤 121的出光端面在 X方向上射 出的光， 虚线表示光纤 121的出光端面在 Z方向上射出的光。 如图 2所示，光纤 121的出光端面射出的光在 X方向上的出光角约为 60度， 在 Z方向上的出光角约为 60度。 由此可知， 从光纤 121的出光端面射出的光的 出光角较小， 应用在背光模组中， 极易出现亮暗不均的现象。 为了避免在背光 模组中出现亮暗不均的现象， 需要对光纤 121 进行削切， 以有效地增大从出光 端面射出的光的出光角。 图 3a和图 3b示出了光纤 121被削切后的一种形状。 图 5a和图 5b示出了光纤 121被削切后的另一种形状。 以图 3a为例。图 3a是根据本发明的实施例的光纤被削切后的一种形状示意 图。 图 3b是图 3a的示意图 如图 3a、 3b所示， 将光纤 121进行削切， 使出光端面 122所在的出光端成 为楔形，优选地，该楔形出光端的两个斜面 1214、 1215以光纤 121的中心轴（图 3a中的虚线）对称。 如图 3b所示， 光纤 121的出光端面 122呈类矩形， 其两短 边为弧形。 此外， 光纤 121的出光端面 122的出光角度满足条件： β = (2η+1 ) θ + α， 其中， β为光纤 121的出光端面 122的出光角， Θ为光纤 121的楔形出光 端的斜面 1214与光纤水平面 127的夹角， ct为光纤 121内的光线进入楔形出光 端时与斜面 1214的夹角， n为光线在斜面 1214上的全反射次数。 为了验证图 3a所示的削切后的光纤 121的出光端面 122射出的光的出光角 增大， 如上所述， 以模拟软件 LightTools对其进行模拟， 同样， 入射到光纤 121 中的光为太阳光，其波长为 380nm〜760nm，纤芯 1211的直径为 lmm，纤芯 1211 的折射率 n。=1.467， 包层 1212的折射率 nc=1.419。 图 4是图 3a所示的光纤的出 光端面射出光的出光角模拟示意图。 同样地， 在图 4 中， 横坐标表示光纤 121 的出光端面 122射出的光的出光角 （单位： 度）， 纵坐标表示光纤 121的出光端 面 122射出的光的亮度 （单位： 尼特）， 实线表示光纤 121的出光端面 122在 X 方向上射出的光， 虚线表示光纤 121的出光端面 122在 Z方向上射出的光。 在模拟中， Θ设为 5度， 为了保证光纤 121的出光端面 122射出足够的光 量， 优选地， 光纤 121的出光端面 122与斜面 1214的交线到光纤水平面 127的 距离 b=0.3mm。 应当理解， 光纤水平面 127是人为定义， 是为了便于描述， 实 际中并不存在。 如图 4所示， 与图 2所示的模拟结果相比， 光纤 121的出光端面 122射出 的光的出光角在垂直方向 Z上放大到约 110度，而在其水平方向 X上改变不大。 再以图 5a和图 5b为例。 图 5a是根据本发明的实施例的光纤被削切后的另 一种形状示意图。 图 5b是图 5a的右视图。 如图 5a所示， 将光纤 121进行削切或对光纤 121进行熔融拉锥， 使出光面 124所在的出光端成为截顶圆锥形， 优选地， 该截顶圆锥形出光端的侧面 1216 以光纤 121的中心轴 （图 5a中的虚线） 对称。 如图 5b所示， 光纤 121的出光 端面 123呈圆形。 此外， 光纤 121的出光端面 123的出光角度也满足条件： β = (2η+1 ) θ + α， 其中， β为光纤 121的出光端面 123的出光角， Θ为光纤 121的截顶圆锥 形出光端的侧面 1216与光纤水平面 123的夹角， ct为光纤 121内的光线进入截 顶圆锥形出光端时与侧面 1216的夹角， n为光线在侧面 1216上的全反射次数。 为了验证图 5a所示的削切后的光纤 121的出光端面 123射出的光的出光角 增大， 如上所述， 以模拟软件 LightTools对其进行模拟， 同样， 入射到光纤 121 中的光为太阳光，其波长为 380nm〜760nm，纤芯 1211的直径为 lmm，纤芯 1211 的折射率 n。=1.467， 包层 1212的折射率 nc=1.419。 图 6是图 5a所示的光纤的出 光端面射出光的出光角模拟示意图。 同样地， 在图 6 中， 横坐标表示光纤 121 的出光端面 123射出的光的出光角 （单位： 度）， 纵坐标表示光纤 121的出光端 面 123射出的光的亮度 （单位： 尼特）， 实线表示光纤 121的出光端面 123在 X 方向上射出的光， 虚线表示光纤 121的出光端面 123在 Z方向上射出的光。 在模拟中， Θ设为 5度， 为了保证光纤 121的出光端面 123射出足够的光 量， 优选地， 光纤 121的出光端面 123与斜面 1214的交线到光纤水平面 127的 距离 b=0.3mm。为了便于描述， 引入光纤水平面 127， 其平行于光纤 121的中心 轴 （图 5a中的虚线）， 光纤水平面 127是人为定义， 实际中并不存在。 如图 6所示， 与图 2所示的模拟结果相比， 光纤 121的出光端面 123射出 的光的出光角在垂直方向 Z上放大到约 135度， 并且在水平方向 X上也放大到 约 135度。 由于上述的被削切后的光纤 121 的出光端实质为裸露的纤芯 1211 的一部 分， 极易断裂， 为了保护其不断裂， 可在被削切后的光纤 121 的端头外套设一 光纤套头。图 7a和图 7b示出了配套于图 3a所示光纤的楔形出光端的光纤套头。 图 9a和图 9b示出了配套于图 5a所示光纤的截顶圆锥形出光端的光纤套头。 先以图 7a和图 7b所示为例。图 7a是配套于图 3a所示光纤的楔形出光端的 光纤套头的示意图。 图 7b是图 7a的右视图。 如图 7a所示， 光纤套头 130包括套接部 131和匹配部 132， 其中， 匹配部 132的内径沿着匹配部 132与套接部 131的连接处向匹配部 132的小口部 1321 逐渐减小。 如图 7b所示， 匹配部 132的小口部 1321呈类矩形， 其两条短边为 弧形。 图 8是图 7a所示光纤套头与图 3a所示光纤的楔形出光端套接示意图。 如图 8所示， 套接部 131的内径与光纤 121的外径相同， 匹配部 132的内 轮廓与光纤 121 的楔形出光端的轮廓匹配相同。 如此， 光纤 121 的楔形出光端 插置于光纤套头 130时，可使光纤 121的楔形出光端完全匹配套置于匹配部 132 内， 为了使得光线能够从出光端面 123 以最大的出光角发射出去， 优选地， 楔 形出光端的出光端面 123与小口部 1321平齐； 并且套接部 131套接固定于临近 光纤 121的楔形出光端的光纤 121的涂覆层 1213上， 以使光纤套头 130与光纤 121的楔形出光端固定， 保护裸露的纤芯 1211的一部分不被断裂。 另外， 套接 部 132可通过黏结剂与临近光纤 121的楔形出光端的涂覆层 1213黏结固定， 或 者套接部 133可通过外螺丝与临近光纤 121的楔形出光端的涂覆层 1213卡紧。 再以图 9a和图 9b所示为例。图 9a是配套于图 5a所示光纤的截顶圆锥形出 光端的光纤套头的示意图。 图 9b是图 9a的右视图。 如图 9a所示， 光纤套头 130包括套接部 133和匹配部 134， 其中， 匹配部 134的内径沿着匹配部 134与套接部 133的连接处向匹配部 134的小口部 1341 逐渐减小。 如图 7b所示， 匹配部 134的小口部 1341呈圆形。 图 10是图 9a所示光纤套头与图 5a所示光纤的截顶圆锥形出光端套接示意 图。 如图 10所示， 套接部 133的内径与光纤 121的外径相同， 匹配部 134的内 轮廓与光纤 121 的截顶圆锥形出光端的轮廓匹配相同。 如此， 光纤 121 的截顶 圆锥形出光端插置于光纤套头 130时， 可使光纤 121 的截顶圆锥形出光端完全 匹配套置于匹配部 134内， 为了使得光线能够从出光端面 124以最大的出光角 发射出去， 优选地， 截顶圆锥形出光端的出光端面 124与小口部 1341平齐； 并 且套接部 133套接固定于临近光纤 121的截顶圆锥形出光端的光纤 121的涂覆 层 1213上， 以使光纤套头 130与光纤 121的截顶圆锥形出光端固定， 保护裸露 的纤芯 1211的一部分不被断裂。另外，套接部 133可通过黏结剂与临近光纤 121 的截顶圆锥形出光端的涂覆层 1213黏结固定， 或者套接部 133可通过外螺丝与 临近光纤 121的截顶圆锥形出光端的涂覆层 1213卡紧。 下文以图 7a所示光纤套头和图 3a所示光纤的楔形出光端来对其他部件进行 说明，应当理解，其他部件也适用于图 9a所示光纤套头和图 5a所示光纤的截顶 椭圆形出光端。 图 11是根据本发明的实施例的固定套筒的示意图。 如图 11所示， 固定套筒 140呈套筒状， 套接于光纤套头 130的套接部 131 外侧。 优选地， 固定套筒 140的内径等于套接部 131 的外径。 优选地， 固定套 筒 140的内侧面具有内螺紋， 套接部 131 的外侧面具有外螺紋， 固定套筒 140 通过螺紋固定套接于套接部 131 的外侧。 光纤套头 130可由硬质塑料或金属材 料所制成， 优选地， 可由硬质塑料所制成， 例如聚氨酯塑料或环氧塑料， 避免 损伤光纤 121。 图 12是根据本发明的实施例的光纤出光板的示意图。 其中， 图 12中的上 图示出光纤出光板的侧视图， 图 12中的下图示出光纤出光板的正视图。 如图 12所示，光纤出光板 150呈矩形， 并具有多个通孔 151。固定套筒 140 可套接于通孔 151中。 优选地， 固定套筒 140的外径与通孔 151的直径相同。 优选地， 固定套筒 140与通孔 151可通过焊接或者黏结等方式固定结合。 图 13是根据本发明的实施例的固定套筒、 光纤出光板、 光纤套头以及光纤 的安装示意图。 如图 13所示，固定套筒 140固定于通孔 151中，光纤套头 130的套接部 131 套接于固定套筒 140中， 光纤 121的楔形出光端以及临近于光纤 121的楔形出 光端的涂覆层 1213固定于光纤套头 130中。 图 14是根据本发明的实施例的背光模组的示意图。 如图 14所示， 在根据本发明的实施例的背光模组 100中， 在光学板 160的 侧面 161设置光纤出光板 150， 多个固定套筒 140分别固定设于光纤出光板 150 的多个通孔 151 内， 多条光纤 121 的被削切后的楔形出光端分别套接于多个光 纤套头 130中， 而后多个光纤套头 130分别固定连接于多个固定套筒中。 环境 光收集器 110收集外界环境光 （例如， 太阳光或室内光）， 以提供光线至多条光 纤 121。 传导至光纤 121的被削切后的楔形出光端的光线由出光端面 123射出， 保证由出光端面 123射出的光的出光角被有效地扩大。 此外，在本实施例中，多条光纤 121可被一外皮包裹，进而形成光纤束 120， 便于连接至环境光收集器 110。 光纤束 120的一端连接于环境光收集器 110， 分 离的光纤 121连接于光纤出光板 140上。 另外， 在本实施例中， 光学板 160为导光板， 其材料为聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) , 则背光模组 100为侧入式背光模组。 但在本发明中， 当光纤出光板 140邻近于光学板 160的底面放置时， 光学板 160也可为扩散板， 则背光模组 100为直下式背光模组。 图 15是根据本发明的实施例的液晶显示装置的示意图。 如图 15所示，根据本发明的实施例的液晶显示装置包括上述的背光模组 100 以及与该背光模组 100相对设置的液晶显示面板 200，该背光模组 100提供显示 光源给液晶显示面板 200， 使液晶显示面板 200显示影像。 综上所述， 本发明的实施例的背光模组及液晶显示装置， 可利用环境光作 为背光模组的背光光源， 并且通过对光纤的出光端进行削切， 使得从出光端的 出光端面射出的光出光角有效地扩大， 极大地减小了背光模组中出现亮暗不均 的现象， 提高了背光模组的光学品味。 尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明， 但是本领域的技 术人员应该理解， 在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下， 可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种背光模组， 其中， 包括： 环境光收集器， 用于收集外界环境光； 光纤， 连接于环境光收集器， 所述光纤的出光端通过削切而将出光角扩大; 光纤出光板， 邻近于光学板放置并且包括通孔； 固定套筒， 固定置于所述通孔中； 光纤套头， 固定设于所述固定套筒中并套接所述光纤的出光端， 以将所述 光纤固定于所述光纤出光板上。
2、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述固定套筒的筒外壁通过焊 接来固定于所述通孔中。
3、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述固定套筒的筒外壁通过黏 贴来固定于所述通孔中。
4、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述光纤套头包括套接部和匹 配部， 所述匹配部套装所述光纤的出光端， 所述套接部固定套接所述光纤。
5、 根据权利要求 4所述的背光模组， 其中， 所述套接部通过黏结剂与所述 光纤黏结。
6、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述固定套筒的筒内壁具有内 螺紋， 所述套接部的外侧面具有外螺紋， 所述固定套筒与所述套接部通过螺紋 结合固定， 以使所述固定套筒与所述光纤套头固定连接。
7、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述光纤的出光端的形状为楔 形。
8、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述光纤的出光端的形状为截 顶圆锥形。
9、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述光学板为导光板。
10、 根据权利要求 1所述的背光模组， 其中， 所述光学板为扩散板。
11、 一种液晶显示装置， 包括背光模组以及与背光模组相对设置的液晶显 示面板， 所述背光模组提供显示光源给液晶显示面板， 其中， 所述背光模组包 括： 环境光收集器， 用于收集外界环境光； 光纤， 连接于环境光收集器， 所述光纤的出光端通过削切而将出光角扩大; 光纤出光板， 邻近于光学板放置并且包括通孔； 固定套筒， 固定置于所述通孔中； 光纤套头， 固定设于所述固定套筒中并套接所述光纤的出光端， 以将所述 光纤固定于所述光纤出光板上。
12、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述固定套筒的筒外壁 通过焊接来固定于所述通孔中。
13、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述固定套筒的筒外壁 通过黏贴来固定于所述通孔中。
14、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述光纤套头包括套接 部和匹配部， 所述匹配部套装所述光纤的出光端， 所述套接部固定套接所述光 纤。
15、 根据权利要求 14所述的液晶显示装置， 其中， 所述套接部通过黏结剂 与所述光纤黏结。
16、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述固定套筒的筒内壁 具有内螺紋， 所述套接部的外侧面具有外螺紋， 所述固定套筒与所述套接部通 过螺紋结合固定， 以使所述固定套筒与所述光纤套头固定连接。
17、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述光纤的出光端的形 状为楔形。
18、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述光纤的出光端的形 状为截顶圆锥形。
19、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述光学板为导光板。
20、 根据权利要求 11所述的液晶显示装置， 其中， 所述光学板为扩散板。
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