CN102425740A - 背光模组及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，提供了一种背光模组，包括：背板、安装在所述背板上的光源，以及罩设于所述光源***并与所述背板连接的二次光学透镜壳体，其中，所述二次光学透镜壳体用于将所述光源发出的光线扩展到预设位置。根据本发明，通过将光源安装在背光模组的底部，利用二次光学透镜壳体将所述光源发出的光线扩展到预设位置，不需要导光板进行光的传播和转向，可直接对显示模块提供光源，结构简单、成本低、有效地降低了发热量和能耗。

Description

背光模组及显示设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种背光模组及显示设备。
背景技术
无自发光性质的液晶材料已被广泛应用在如电视、计算机、移动电话、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、MP4、掌上游戏机(Handheld gameconsole)，例如GBA(GameBoy Advance SP)、PSP(Play Station Portable)、NDS(Nintendo DS)、ipod touch4以及各种仪器仪表等不同尺寸的液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)上，为了达到显像目的，必须为液晶显示器面板提供一种面光源装置，其功能在于向液晶显示器面板提供辉度充分、分布均匀的面光源。而光源照射方式主要分为前光反射式和背光透射式。
目前，穿透式薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)液晶显示器通常会使用背光(back light)作为照明光源。而背光照明模块的光线来源则为冷阴极灯管(CCFL，Cold Cathode Fluorescernt Lamp)或发光二极管(LED，Light EmittingDiode)，两者均被广泛应用于平面显示器(FPD，Flat Panel Display)中。两者的不同点是：CCFL所产生的是线光源，LED所产生的是点光源。
为了把线光源或点光源转化为辉度充分，分布均匀的面光源，公开号为CN101435892A的中国专利提供了一种侧入式背光源***，如图1所示，背光源部具备光源1、导光板2、扩散片3、聚光片41、51以及反射片6。聚光片41、51包含第一棱镜片41及第二棱镜片51。以与导光板2的至少一个侧面2a相对的方式设有光源1。以与导光板2的上表面2c相对的方式设有扩散片3。以与导光板2的下表面2b相对的方式设有反射片6。以与扩散片3相对的方式设有第一棱镜片41。以隔着第一棱镜片41而与扩散片3相对的方式设有第二棱镜片51。
导光板2至少以一个侧面2a为入光面、以与侧面2a大致正交的上表面2c为出光面。光源1的光从导光板2的侧面2a入射，从导光板的上表面2c倾斜地射出。从导光板2通过扩散片3入射到聚光片41、51的光分别由两张第一棱镜片41、51会聚并向垂直方向弯曲。从导光板2的下表面2b射出的光由反射板6反射后再次入射到导光板2。光线最终由第二棱镜片51的出光面52均匀射出。
上述的侧入式背光***具有以下不足：
(1)仍然沿袭了传统光源所采用的被动依赖反射片反光、导光板导光、棱镜片集光的复杂结构，特别是整个光源***中的导光板和棱镜片加工工艺较为复杂，成本非常高。
(2)导光板2除了入光面2a和出光面2c以及下表面2b以外，其它三个面均没有设置相应的反射片，使没有从导光板出光面2c折射出的光线从该端面射出后不能被再利用，造成了光能的大量损耗。
(3)如果用LED灯条作为光源1，如图2所示，则LED灯之间的间距越大，要求灯条与导光板2的入光面2a之间的距离(即混光距离)也越大，因为灯距越大，产生的灯影越严重，需要较大的混光距离才能避开灯影。但由此带来的更大的问题是，混光距离越大，进入到导光板的光线越少，光损耗也越大；如果灯距减小，虽然混光距离可以减小，但灯距小意味着LED灯热损耗的增加，需要增加专门的散热装置(通常为铝型材冷挤压散热器)才能满足产品的温度要求。
因此，如图3所示，现有技术中出现了一种直下式背光***022，其主要包括：由LED灯条组成的光源0226、0223光学结构件1、0224光学结构件2、0225光学结构件3。
其中，该LED阵列光源置于所示背光***的底部，从LED发出的光经过0225光学构件3底面和侧面反射，再通过表面的0223光学构件1均匀射出。
上述直下式背光***工艺简单，不需要导光板，CCFL(或LED)阵列置于背光***底部，从CCFL(或LED)发出的光经过底面和侧面反射，再通过表面的扩散板和光学模组均匀射出。直下式背光源的厚度由灯箱底部和扩散板的距离决定，通常厚度越厚，背光源的光均匀性就越好。在背光源较薄的情况下，色彩和亮度均匀性就成了直下式背光源的技术关键，通常灯数越多，背光源的光均匀性就越好。但是，直下式背光***中LED或CCFL的数量相对侧入式背光***增加较多，使成本居高不下。同时，由于LED或CCFL数量的增加，也意味着功耗和发热量的增加。
由于，LED灯的光场分布类型对背光源的色彩和亮度均匀性起着重要作用，LED发光角度越大，越有利于背光源的光均匀性，需要的灯数也越少，成本越低，因此目前背光源所用LED灯通常选用大角度型LED，但是大角度发射LED最大的缺点在于其中间光强偏低，易造成暗斑，非常影响背光源的均匀性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述缺点，本发明为了解决现有技术中背光***结构复杂、成本较高、发热量和能耗大的技术问题，提供了一种结构简单、低成本、低发热量和低能耗的背光模组及包括所述背光模组的显示设备。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种背光模组，包括：背板，安装在所述背板上的光源，以及罩设于所述光源***并与所述背板连接的二次光学透镜壳体，其中，
所述二次光学透镜壳体用于将所述光源发出的光线扩展到预设位置。
进一步地，所述光源为至少一条LED灯条。
进一步地，所述二次光学透镜壳体的入光面所围成凹槽的至少一个方向的截面为矩形，所述二次光学透镜壳体的出光面的至少一个方向的截面是能与入光面相配合实现将所述光源发出的光线扩展到预设位置的二次曲面。
进一步地，所述二次光学透镜壳体的入光面所围成凹槽的至少一个方向的截面为球面、柱面、椭球面、双曲面或抛物面，所述二次光学透镜壳体的出光面的至少一个方向的截面是能与入光面相配合实现将所述光源发出的光线扩展到预设的位置的二次曲面。
进一步地，所述二次曲面是球面、柱面、椭球面、双曲面和抛物面中的任一种。
进一步地，所述背板的至少一个方向的截面是V形。
进一步地，所述二次光学透镜壳体的材料是有机玻璃、聚碳酸酯或透明聚苯乙烯。
进一步地，所述背光模组还包括：与所述背板形状相同的第一光学构件，位于所述背板和所述光源之间，用于反射所述光源经所述二次光学透镜壳体折射后射向所述背板的光。
进一步地，所述背光模组还包括：第二光学构件，隔着所述二次光学透镜壳体和所述光源与所述背板相对设置，用于对所述光源经所述二次光学透镜壳体折射后的光线进行散射。
另一方面，本发明还提供了一种显示设备，包括上述任一项所述的背光模组。
(三)有益效果
本发明提供了一种背光模组及包括所述背光模组的显示设备，通过将光源安装在背光模组的底部，利用二次光学透镜壳体将所述光源发出的光线扩展到预设的位置，不需要导光板进行光的传播和转向，可直接对显示模块提供光源，结构简单、成本低、有效地降低了发热量和能耗。
附图说明
图1为现有技术中一种侧入式背光源的结构示意图；
图2为图1所示的侧入式背光源中灯条与导光板的结构示意图；
图3为现有技术中一种直下式背光源的结构示意图；
图4为本发明实施例1所述的背光模组的结构示意图；
图5为本发明实施例4所述的背光模组的结构示意图；
图6为本发明实施例5所述的背光模组的结构示意图；
图7为本发明实施例6所述的背光模组的结构示意图；
图8为本发明实施例7所述的背光模组的结构示意图；
图9为本发明实施例8所述的背光模组的结构示意图；
图10为现有技术中LED灯条的照射效果图；
图11为图10所示的照射效果图的D-D方向剖视图；
图12为图10所示的照射效果图的E-E方向剖视图；
图13为图12所示的F部分的局部放大示意图；
图14为本发明实施例中经二次光学透镜壳体折射后的LED灯条的照射效果图；
图15为图14所示的照射效果图的G-G方向剖视图；
图16为图15所示的H部分的局部放大示意图；
图17为本发明实施例中光源和二次光学透镜壳体的安装分解图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一方面，如图4所示，本发明实施例所述的背光模组032包括：背板0328，安装在所述背板0328上的光源0326，以及罩设于所述光源0326***并与所述背板0328连接的二次光学透镜壳体0325，其中，
所述二次光学透镜壳体0325用于将所述光源0326发出的光线扩展到预设位置。
应用上述背光模组，通过将光源0326安装在背光模组的底部，利用二次光学透镜壳体0325将所述光源0326发出的光线扩展到预设位置，所示预设位置可以是显示模块031的满屏位置，不需要导光板进行光的传播和转向，可直接对显示模块031提供光源。
实施例1
如图4所示，在本实施例中，本发明所述的背光模组032包括：背板0328、安装在所述背板0328上的光源0326，以及罩设于所述光源0326***并与所述背板0328连接的二次光学透镜壳体0325，其中，所述光源0326可以为至少一条LED灯条，例如一条LED灯条，所述LED灯条包括多个排成一列的LED灯，如果为多条LED灯条，则可以提高整个背光模组的显示辉度。
如图16所示，所述二次光学透镜壳体0325的内表面03251，即入光面，所围成凹槽的至少一个方向的截面为矩形，例如沿所述LED灯条的宽度方向上，所述二次光学透镜壳体0325的外表面03252，即出光面的至少一个方向，例如沿所述LED灯条的宽度方向上，的截面可以是能与入光面相配合实现将所述光源0326发出的光线扩展到预设位置的二次曲面，所述二次曲面可以是球面、柱面、椭球面、双曲面或抛物面等。
所述二次光学透镜壳体0325的材料可以为有机玻璃(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或透明聚苯乙烯(透明PS)等高透光率材料。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处仅在于，所述二次光学透镜壳体0325的内表面03251，即入光面，所围成凹槽的至少一个方向的截面为球面、柱面、椭球面、双曲面或抛物面等二次曲面，例如沿所述LED灯条的宽度方向上，所述二次光学透镜壳体0325的外表面03252，即出光面的至少一个方向，例如沿所述LED灯条的宽度方向上，的截面可以是能与入光面相配合实现将所述光源0326发出的光线扩展到预设位置的二次曲面，所述二次曲面可以是球面、柱面、椭球面、双曲面或抛物面等。
实施例3
如图4所示，实施例3与实施例1或实施例2基本相同，其不同之处仅在于，所述背板0328的至少一个方向的截面为V形，例如沿所述LED灯条的宽度方向上，有利于将照射到所述背板0328上的光线反射回去。
实施例4
如图5所示，实施例4与实施例3基本相同，其不同之处仅在于，本发明进一步还包括：与所述背板0328形状相同的第一光学构件0327，位于所述背板0328和所述光源0326之间，用于反射所述光源0326经所述二次光学透镜壳体0325折射后射向所述背板的光，其比所述背板的反射光线的能力更强。
实施例5
如图6所示，实施例5与实施例4基本相同，其不同之处仅在于，本发明进一步还包括：第二光学构件0324，隔着所述二次光学透镜壳体0325和所述光源0326与所述背板0328相对设置，用于对所述光源0326经所述二次光学透镜壳体0325折射后的光线进行散射。所述第二光学构件0324可以为散射片和/或棱镜片。
实施例6
如图7所示，实施例6与实施例5基本相同，其不同之处仅在于，本发明进一步还包括：第三光学构件0323，与所述第二光学构件0324相对设置，用于保护第二光学构件0324及整个背光模组。
实施例7
如图8所示，实施例7与实施例6基本相同，其不同之处仅在于，本发明进一步还包括：胶框0322，用于将所述背光模组032与显示模块031进行连接。
实施例8
如图9所示，实施例8与实施例7基本相同，其不同之处仅在于，本发明进一步在所述胶框0322和所述显示模块031之间还包括：缓冲垫0321，用于保护所述背光模组032和显示模块031。
现有技术中，如图10到图13所示，由于光源0326，例如为多个LED灯单向阵列后构成的LED灯条只是一个线光源，尽管LED灯有如图13所示的一定的发射角度，但未经二次光学透镜壳体0325折射后的光线也仅是一个左右幅度(如图11所示)符合使用要求，而上下幅度(如图12所示)不符合使用要求的窄幅条形光斑，其不能扩展到显示模块31的满屏位置，所述光源0326的照射效果如图10所示。
如图14到图17所示，在本发明中，为了将上下幅度扩大到满屏，使用了二次光学透镜壳体0325，根据光的折射原理，如图17所示在LED灯条上加装二次光学透镜壳体0325后，光路发生了如图16所示的变化，由于可以根据使用要求将二次光学透镜壳体0325设计成不同形状及不同曲率，上下幅度可也可以达到如图15所示的满幅，最终得到一个如图14所示的扩展到显示模块031满屏位置的照射效果。
根据本发明的另一方面，本发明还同时提供一种显示设备，所述显示设备包括上述任一实施例所述的背光模组。
综上所述，本发明提供了一种背光模组及包括所述背光模组的显示设备，通过将光源安装在背光模组的底部，利用二次光学透镜壳体将所述光源发出的光线扩展到预设的位置，不需要导光板进行光的传播和转向，可直接对显示模块提供光源，结构简单、成本低、有效地降低了发热量和能耗。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：背板，安装在所述背板上的光源，以及罩设于所述光源***并与所述背板连接的二次光学透镜壳体，其中，
所述二次光学透镜壳体用于将所述光源发出的光线扩展到预设位置。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光源是至少一条LED灯条。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述二次光学透镜壳体的入光面所围成凹槽的至少一个方向的截面为矩形，所述二次光学透镜壳体的出光面的至少一个方向的截面是能与入光面相配合实现将所述光源发出的光线扩展到预设位置的二次曲面。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述二次光学透镜壳体的入光面所围成凹槽的至少一个方向的截面为球面、柱面、椭球面、双曲面或抛物面，所述二次光学透镜壳体的出光面的至少一个方向的截面是能与入光面相配合实现将所述光源发出的光线扩展到预设位置的二次曲面。
5.根据权利要求3或4所述的背光模组，其特征在于，所述二次曲面是球面、柱面、椭球面、双曲面和抛物面中的任一种。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背板的至少一个方向的截面是V形。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述二次光学透镜壳体的材料是有机玻璃、聚碳酸酯或透明聚苯乙烯。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括：与所述背板形状相同的第一光学构件，位于所述背板和所述光源之间，用于反射所述光源经所述二次光学透镜壳体折射后射向所述背板的光。
9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括：第二光学构件，隔着所述二次光学透镜壳体和所述光源与所述背板相对设置，用于对所述光源经所述二次光学透镜壳体折射后的光线进行散射。
10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的背光模组。
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