CN105465738A - 一种透镜、直下式背光模组及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种透镜、直下式背光模组及液晶显示装置，涉及液晶显示技术领域，可提高直下式背光模组发光的均匀性，并减小混光距离，使直下式背光模组薄型化。所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体包括入光面和出光面，其特征在于，所述透镜本体内设有至少一个空腔，所述空腔位于所述入光面和所述出光面之间，且所述空腔内填充有介质或者所述空腔为真空腔，所述介质的折射率小于所述透镜本体的折射率。本发明提供的透镜用于直下式背光模组。

Description

一种透镜、直下式背光模组及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种透镜、直下式背光模组及液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置是一种被动型显示装置，其本身不能发光，需要背光模组提供光线，根据背光模组在液晶显示装置中分布位置的不同，可以将背光源分为侧入式背光模组和直下式背光模组，在直下式背光模组中，需要使用发光元件作为光源，例如：可使用多个LED作为光源，但由于一般的发光元件的发光角度有限，LED的发光角度一般为140度左右，因此，在发光元件上通常需要设置透镜，通过该透镜使发光元件发出的光线均匀发散，最终形成均匀的面光源，达到显示图像的目的，现有的用于直下式背光模组的透镜的结构如图1所示，包括透镜本体10，透镜本体10包括入光面101和出光面102，使用时，发光元件20(LED)设置于入光面101的一侧，发光元件20发出的光线在入光面101和出光面102发生折射，从而通过所述透镜将发光元件20发出的光线均匀发散。

现有技术中，发光元件20发出的光线仅在入光面101和出光面102发生折射，在透镜本体10内部则直线传播，因此，一个透镜对于发光元件发出的光线的发散作用十分有限，使得直下式背光模组的发光面积较小，且不够均匀，为了使发光面积更大，发光更加均匀，需要增大直下式背光模组的混光距离，但这样会使直下式背光模组的厚度增加，不利于实现薄型化。

发明内容

本发明的实施例提供一种透镜、直下式背光模组及液晶显示装置，可提高直下式背光模组发光的均匀性，并减小混光距离，使直下式背光模组薄型化。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入光面和出光面，所述透镜本体内设有至少一个空腔，所述空腔位于所述入光面和所述出光面之间，且所述空腔内填充有介质或者所述空腔为真空腔，所述介质的折射率小于所述透镜本体的折射率。

一种直下式背光模组，包括背板和设置于所述背板上的若干发光元件，至少一个所述发光元件上设有上述技术方案所述的透镜。

一种液晶显示装置，包括上述技术方案所述的直下式背光模组。

本发明实施例提供的透镜、直下式背光模组及液晶显示装置，在透镜本体的入光面和出光面之间设置了至少一个空腔，且所述空腔内填充有介质或者所述空腔为真空腔，所述介质的折射率小于所述透镜本体的折射率，使得发光元件发出的光线在通过所述透镜时，所述空腔两侧的透镜本体均可对光线进行发散，具体原理如下：由于真空腔和所述介质的折射率均小于所述透镜本体的折射率，使得光线在任一所述空腔两侧的表面均可发生折射，并被进一步发散，从而通过透镜本体内的所述空腔增加了光线被折射的次数，增大了光线的发散角度，使所述直下式背光模组发光更加均匀，发光效果更好，避免了为提高发光均匀性而增大混光距离，有利于实现直下式背光模组薄型化，同时，避免了为提高背光模组的发光效果而增加所述发光元件的数量，或减小各所述发光元件的间距，可在保证发光效果的情况下，减少发光元件的数量，降低产品成本。由此，可提高直下式背光模组发光的均匀性，并减小混光距离，使直下式背光模组薄型化。

附图说明

图1为现有透镜的示意图；

图2为本发明实施例一种透镜的第一种实施方式的示意图；

图3为本发明实施例一种透镜的第二种实施方式的示意图；

图4为本发明实施例一种透镜的第三种实施方式的示意图；

图5为本发明实施例一种透镜的第四种实施方式的示意图；

图6为本发明实施例一种透镜的第五种实施方式的示意图；

图7为本发明实施例一种直下式背光模组的示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是：在本发明实施例的附图中的箭头用于表示所述发光元件发出的光线的传播方向。

参照图2，图2为本发明提供的透镜的一个具体实施例，所述透镜，包括透镜本体1，透镜本体1包括入光面11和出光面12，透镜本体1内设有至少一个空腔，所述空腔位于所述入光面11和出光面12之间，且所述空腔内填充有介质或者所述空腔为真空腔，所述介质的折射率小于所述透镜本体的折射率。

由于真空腔和所述介质的折射率均小于透镜本体1的折射率，使得光线在所述空腔两侧的表面均可发生折射，并被进一步发散，从而通过透镜本体1内的所述空腔增加了光线被折射的次数，增大了光线的发散角度，使从出光面12发出的光线更加均匀，发光效果更好，避免了为提高发光均匀性而增大混光距离，有利于实现直下式背光模组薄型化，同时，避免了为提高背光模组的发光效果而增加发光元件的数量，或减小各所述发光元件的间距，可在保证发光效果的情况下，减少发光元件的数量，降低产品成本。由此，可提高直下式背光模组发光的均匀性，并减小混光距离，使直下式背光模组薄型化。

具体地，以透镜本体1内设有一个空腔和两个空腔为例说明：

1、如图2所示，入光面11和出光面12的透镜本体1内设有空腔2，空腔2内的介质为空气，光线在入光面11发射折射，并在进入透镜本体1后，在空腔2两侧表面(透镜本体1的内部)上均发生折射，使得从出光面12发出的光线的范围变大，从而使光线更加发散、均匀，有利于使直下式背光模组薄型化。

2、如图3所示，入光面11和出光面12的透镜本1内设有空腔2a和空腔2b，空腔2a和2b内填充有空气，在空腔2a的两侧表面和空腔2b的两侧表面均可对光线进行折射，从而使光线更加发散和均匀，有利于使直下式背光模组薄型化。

由于光线在任一所述空腔的两侧表面均可发生折射，从而增大发光角度，使光线更均匀的发散，所述空腔越多，则对光线的发散效果越好，因此，可设置多个所述空腔，即至少有两个所述空腔，且多个所述空腔逐层设置于入光面11和出光面12之间，便于光线依次穿过各所述空腔。但由于在透镜本体1内设置空腔的加工难度较大，且空腔过多会导致透镜本体1的强度下降，因此，如图3所示，优选在透镜本体1内设置两个所述空腔，即空腔2a和空腔2b。

所述空腔可为多种形状，如图4所示，空腔2的下表面为曲面，上表面的截面均为方形；或者，如图2所示，所述空腔2呈弧形，即空腔2两侧表面均为弧面；当所述空腔有多个时，多个所述空腔均呈弧形，如图3所示，空腔2a和空腔2b均呈弧形。由于发光元件发出的光线从所述空腔的下表面进入所述空腔，从所述空腔的上表面射出所述空腔，若所述空腔的两侧表面上存在棱角，则在这些棱角处，光线的传播方向可能发生不规则变化，难以保证光线的均匀发散，最终可能会在显示显示装置上形成光斑，降低显示效果，因此，优选任一所述空腔呈弧形，即任一所述空腔的两侧表面均为弧面。

多个所述空腔可为相同的空腔，如图5所示，多个所述空腔为相同的弧形空腔；如图6所示，多个所述空腔为相同的矩形空腔；或者如图3所示，所述空腔均为弧形，且多个所述空腔沿所述入光面到所述出光面的方向依次增大。由于光线在依次穿过多个所述空腔时，均会因折射而被发散，若多个所述空腔相同，则靠近入光面11的所述空腔接收到的光线较多，远离入光面11的所述空腔接收到的光线将会减少，这不利于提高发光的均匀性，因此，优选多个所述空腔沿所述入光面到所述出光面的方向依次增大，使得在相邻两所述空腔间，远离入光面11的所述空腔的接收到来自靠近入光面11的所述空腔的光线，从而可进一步提高发光的均匀性，提高对光线的利用率。

为了提高对发光元件发出的光线的利用率，避免光线在进入入光面11以前从透镜本体1的两侧漏出，可在入光面11上设置可罩设于发光元件上的凹槽111，使得发光元件发出的光线进入由凹槽111的表面进入透镜本体1，从而可接收发光元件发出的更大范围内的光线，可更充分的利用发光元件发出的光线，有利于提高发光效果。

为了避免因在因凹槽111的表面存在棱角，而使光线的传播方向发生不规则变化，导致光线的均匀性降低，凹槽111的表面可为曲面。

当入光面11到出光面12之间设置了多个所述空腔时，多所述空腔沿入光面11到出光面12的方向依次增大，且多个所述空腔可从内到外逐层罩设于发光元件上。

出光面12上分布有多个微结构(图中未示出)，所述多个微结构可使从所述出光面出射的光线进一步发散，从而使光线更加均，具所述凸起结构可与透镜本体1一体成型，以便于制造。

参照图7，图7为本发明提供的直下式背光模组的一个具体实施例，所述直下式背光模组包括背板4，背板4上设置有若干发光元件3，至少一个所述发光元件上设有上述任一技术方案所述的透镜，所述透镜的透镜本体1的上方设有扩散板5，扩散板5上方设有光学膜片组6。

由于在本实施例的直下式背光模组中使用的透镜与上述透镜的各实施例所述的透镜相同，因此二者能解决的相同的问题，并达到相同的效果。

具体地，可将透镜入光面11上的凹槽111罩设于发光元件3上，凹槽111与发光元件3间填充空气，透镜本体1上设有固定脚(图中未示出)，通过所述固定脚将所述透镜固定于背板4上。

发光元件3可设置于各所述透镜在背板4上覆盖的区域内的任意位置，但由于发光元件3有一定的发光角度，若将发光元件3设置于各所述透镜在背板4上覆盖的区域的边缘，则从各所述透镜出射的光线可能会偏向一侧，降低了背光模组发光的均匀性，因此，为了提高背光模组发光的均匀性，可将发光元件3设置于各所述透镜在背板4上覆盖的区域的中心，从而避免从各所述透镜出射的光线偏向一侧，使直下式背光模组的发光更加均匀。

为了进一步提高发光效果，使直下式背光模组的发光更加均匀，可在各发光元件3上均设置所述透镜，从而使各发光元件3发出的光线均能得到较好的发散，且使直下式背光模组的发光更加均匀。

由于LED功耗小，发光效率高，且结构简单，因此，发光元件3可采用LED。

本发明实施例还提供了一种液晶显示装置，包括上述任一技术方案所述的直下式背光模组。由于在本实施例的液晶显示装置中使用的直下式背光模组与上述直下式背光模组的各实施例所述的直下式背光模组相同，因此二者能解决的相同的问题，并达到相同的效果。

本发明实施例所述液晶显示装置可以为：液晶面板、电子纸、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等。

关于本发明实施例所述的液晶显示装置的其他构成等已为本领域的技术人员所熟知，在此不再详细说明。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入光面和出光面，其特征在于，所述透镜本体内设有至少一个空腔，所述空腔位于所述入光面和所述出光面之间，且所述空腔内填充有介质或者所述空腔为真空腔，所述介质的折射率小于所述透镜本体的折射率。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述空腔有多个，且多个所述空腔逐层设置于所述入光面和所述出光面之间。

3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于，多个所述空腔均呈弧形。

4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，多个所述空腔沿所述入光面到所述出光面的方向依次增大。

5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述入光面上设有可罩设于发光元件上的凹槽。

6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，所述凹槽的表面为曲面。

7.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述出光面上分布有多个微结构，所述多个微结构可使从所述出光面出射的光线发散。

8.一种直下式背光模组，其特征在于，包括背板和设置于所述背板上的若干发光元件，至少一个所述发光元件上设有权利要求1～7中任一项所述的透镜。

9.根据权利要求8所述的直下式背光模组，其特征在于，所述发光元件位于所述透镜在所述背板上遮盖的区域的中心。

10.根据权利要求8所述的直下式背光模组，其特征在于，各所述发光元件上均设有所述透镜。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的直下式背光模组，其特征在于，所述发光元件为LED。

12.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求8～11中任一项所述的直下式背光模组。