CN108287438A - 背光模组和显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光模组和显示设备，涉及显示技术领域，用于减少发光单元的数量以及降低背光模组的厚度。本发明的主要技术方案为：一种背光模组，包括：光源层，所述光源层上设有多个发光单元；导光层，所述导光层设置于所述光源层的一侧，所述导光层背离所述光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个所述反光棱镜单元与多个所述发光单元的位置一一对应，所述反光棱镜单元用于将所述发光单元发出的光线反射耦合至所述导光层内；网点层，所述网点层设置于所述导光层的一侧，用于将所述导光层内的所述光线取出，以作为背光光源。本发明主要用于作为显示设备的背光。

Description

背光模组和显示设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组和显示设备。
背景技术
随着显示技术的快速发展，液晶显示设备已经成为了当今最普及的显示设备之一，在液晶显示设备中被背光光源一般为LED光源，LED光源为点型光源，在液晶显示面板上均匀分布有多个LED光源，由于LED光源的光线能量比较集中，这样在背光现实中，就会出现明暗交替不均的现象，影响显示效果。
为了提高显示设备的显示效果，现有技术中直下式显示设备的LED光源通过预留混光距离以及增加LED光源密度来提高背光显示的均匀性，但是这样不仅会增加显示设备的厚度，还会增加成本。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种背光模组和显示设备，主要目的是用于减少发光单元的数量以及降低背光模组的厚度。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种背光模组，包括：
光源层，所述光源层上设有多个发光单元；
导光层，所述导光层设置于所述光源层的一侧，所述导光层背离所述光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个所述反光棱镜单元与多个所述发光单元的位置一一对应，所述反光棱镜单元用于将所述发光单元发出的光线反射耦合至所述导光层内，并使所述光线在所述导光层内传输；
网点层，所述网点层设置于所述导光层的一侧，用于将所述导光层内的所述光线取出，以作为背光光源。
进一步的，所述反光棱镜单元包括：第一棱镜模块，所述第一棱镜模块在所述导光层上的第一正投影为圆形，所述第一正投影的圆心与所述发光单元的发光中心相对应，所述第一棱镜模块的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小。
进一步的，所述反光棱镜单元还包括：至少一个第二棱镜模块，每个所述第二棱镜模块在所述导光层上的第二正投影为圆环形，多个所述第二棱镜模块依次环绕于所述第一棱镜模块且均与所述第一棱镜模块同心设置，每个所述第二棱镜模块的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小。
进一步的，所述第一棱镜模块中背离于所述导光层的面为第一面，所述第一面在所述第一棱镜模块的径向截面中形成第一直线；
每个所述第二棱镜模块中背离于所述导光层的面为第二面，每个所述第二面在所述第二棱镜模块的径向截面中形成第二直线。
进一步的，所述第一直线与所述导光板之间的夹角为第一夹角，多个所述第二直线与所述导光板之间的夹角分别为多个第二夹角，所述第一夹角的角度大于任意一个所述第二夹角的角度，其中，靠近于所述第一棱镜模块的所述第二棱镜模块的第二夹角角度大于远离于所述第一棱镜模块的所述第二棱镜模块的第二夹角角度。
进一步的，所述第一棱镜模块和多个所述第二棱镜模块为一体成型结构。
进一步的，所述的背光模组，还包括：
扩散层和棱镜膜，所述扩散层设置于所述网点层远离所述导光层的一侧，所述棱镜膜设置于所述扩散层远离所述网点层的一侧。
进一步的，所述的背光模组，还包括
反射层，所述反射层设置于导光层背离于所述网点层的一侧。
进一步的，所述光源层设置于所述导光层和所述网点层之间，多个所述反射棱镜单元设置于所述反射层与所述导光层之间。
进一步的，所述光源层设置于所述反射层与所述导光层之间，多个所述反射棱镜单元设置于所述导光层和所述网点层之间。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示设备，包括：所述的背光模组。
本发明实施例提供了一种背光模组，用于减少发光单元的数量以及降低背光模组的厚度，而现有技术中，直下式显示设备的LED光源通过预留混光距离以及增加LED光源密度来提高背光显示的均匀性，但是这样不仅会增加显示设备的厚度，还会增加成本。与现有技术相比，本申请文件提供的背光模组，包括：光源层、导光层和网点层，其中，光源层上设有多个发光单元，导光层设置于光源层的一侧，导光层背离光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个反光棱镜单元与多个发光单元的位置一一对应，反光棱镜单元用于将发光单元发出的光线反射耦合至导光层内，而网点层能够将导光层内的光线取出以作为背光光源，由于导光层为背光源，而非发光单元作为背光源，所以可以减小发光单元的密度，降低成本，又由于导光层的厚度远小于现有技术中LED光源的预留混光距离，进而可以减小显示设备的厚度。
附图说明
图1为本发明一种实施例提供的背光模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的反光棱镜单元的截面示意图；
图3为本发明实施例提供的反光棱镜单元的俯视图；
图4为本发明实施例提供的背光模组的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的背光模组中光线传播示意图；
图6为本发明另一种实施例提供的背光模组的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的背光模组其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，本发明实施例提供了一种背光模组，包括：
光源层1，光源层1上设有多个发光单元11；
导光层2，导光层2设置于光源层1的一侧，导光层2背离光源层1的一侧设有多个反光棱镜单元3，多个反光棱镜单元3与多个发光单元11的位置一一对应，反光棱镜单元3用于将发光单元11发出的光线反射至导光层2内，并使光线在所述导光层内传输；
网点层4，网点层4设置于导光层的一侧，用于将导光层内的光线取出以作为背光光源。
其中，上述的背光模组主要应用于直下式液晶显示器的背光模组，光源层1作为背光模组的光源，其上具有多个发光单元11，该发光单元11可以为LED芯片，LED光源是目前直下式液晶显示器中最常用的背光光源，其具有寿命长、体积小、能耗低等特点，在光源层1上可以均匀设有多个上述的LED芯片作为光源。
其中，导光层2可以由透明材质制成，其可以选用ITO或者Si3N4等折射率为1.5的透明介质材料制成，而导光层2的厚度可以为2微米至1mm之间，在此不作具体限定，在导光层2背离光源层1的一侧设有多个反光棱镜单元3，每个发光单元11对应一个反光棱镜单元3，每个发光单元11发出的光线透过导光层2后大部分可以照射在其对应的反光棱镜单元3上，在反光棱镜的作用下，可以将照射在反光棱镜单元3上的光线以全反射的形式在导光层2内全反射传输，然后在导光层2上方设计合适的网点层结构，网点层4可以为光栅结构，可以根据出光情况进行具体设计，导光层2内的光线可以通过网点层的光栅的衍射出导光层2，均匀取光，以实现背光的发光。
本发明实施例提供了一种背光模组，用于减少发光单元的数量以及降低背光模组的厚度，而现有技术中，直下式显示设备的LED光源通过预留混光距离以及增加LED光源密度来提高背光显示的均匀性，但是这样不仅会增加显示设备的厚度，还会增加成本。与现有技术相比，本申请文件提供的背光模组，包括：光源层、导光层和网点层，其中，光源层上设有多个发光单元，导光层设置于光源层的一侧，导光层背离光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个反光棱镜单元与多个发光单元的位置一一对应，反光棱镜单元用于将发光单元发出的光线反射耦合至导光层内，而网点层能够将导光层内的光线取出以作为背光光源，由于导光层为背光源，而非发光单元作为背光源，所以可以减小发光单元的密度，降低成本，又由于导光层的厚度远小于现有技术中LED光源的预留混光距离，进而可以减小显示设备的厚度。
上述的反光棱镜单元3可以为多种结构样式，如图2、图3所示，可选地，反光棱镜单元3包括：第一棱镜模块31，第一棱镜模块31在导光层2上的第一正投影为圆形，第一正投影的圆心与发光单元11的发光中心相对应，第一棱镜模块31的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小，本实施例中，反光棱镜为透明材质制成，其中，第一棱镜模块31的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小，这样就在第一棱镜模块31的中部形成凹槽，该凹槽可以为锥形槽，也可以为半球形槽，在此不作具体限定；如图4所示，由发光单元11发出的光线经过导光层2进入至反光棱镜单元3时，由于第一棱镜模块31的上表面与导光层2之间的夹角为a，而光线在第一棱镜模块31的反射角为a1，通过合理设计夹角a的角度，可以使入射光线在第一棱镜模块31的斜面发生全反射，使进入第一棱镜模块31的光线全反射至导光层2内，经第一棱镜模块31反射的光线经过基底时的入射角为b，同样可以通过合理设计a的角度，使反射光线以全反射形式在导光层2内传输，进而实现发光单元11发出的光线在导光层2内传输的目的，而且上述的第一棱镜模块的结构简单，降低了生产成本。
由于发光单元11的发光角度为发散状，为了进一步发射更多的光线进入至导光层2内，如图2、图3、图5所示，可选地，反光棱镜单元3还包括：至少一个第二棱镜模块32，每个第二棱镜模块32在导光层2上的第二正投影为圆环形，多个第二棱镜模块32依次环绕于第一棱镜模块31且均与第一棱镜模块31同心设置，每个第二棱镜模块32的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小。本实施例中，多个第二棱镜模块32一侧环绕于第一棱镜模块31，例如：多个第二棱镜模块32包括分别正投影为圆环形的第一子模块、第二子模块和第三子模块，其中，第一子模块环绕于第一棱镜模块31，第二子模块环绕于第一子模块，第三子模块环绕于第二子模块，使第一棱镜模块31、第一子模块、第二子模块和第三子模块之间彼此相互衔接，以组成上述的反光棱镜单元3，上述的第二棱镜模块32的径向截面形状可以为直角三角形，而直角三角形的斜边为第二棱镜模块32的上表面，每个第二棱镜模块32的反射原理与第一棱镜模块31的反射原理相同，在此不作赘述，通过多个第二棱镜模块32的设置，可以增加反光棱镜单元3的覆盖面积，进而可以增加发光单元11的光线的反射率，以使更多的光线进入至导光层内传输。
进一步的，第一棱镜模块中背离于导光层的面为第一面，第一面在第一棱镜模块的径向截面中形成第一直线；每个第二棱镜模块中背离于导光层的面为第二面，每个第二面在第二棱镜模块的径向截面中形成第二直线。本实施例中，在第一棱镜模块中背离于导光层的面为第一面，而第一面为第一棱镜模块的凹陷面，又由于该第一面在第一棱镜模块的径向截面中为直线状的第一直线，所以该第一面为倒锥形曲面，由于在第一棱镜模块的径向截面中，第一直线用于对光线进行反射，并且可以通过第一直线与导光层之间的夹角设计来实现光线的全反射，进而提高了背光的均匀性；同理，上述第二棱镜模块在径向截面中的第二直线，同样可以通过调节第二直线与导光层之间的角度设计来实现光线的全反射，进而提高了背光的均匀性。
为了使照射到发光棱镜单元的光线全部实现全反射，可选地，第一直线与导光板之间的夹角为第一夹角，多个第二直线与导光板之间的夹角分别为多个第二夹角，第一夹角的角度大于任意一个第二夹角的角度，其中，靠近于第一棱镜模块31的第二棱镜模块32的第二夹角角度大于远离于第一棱镜模块31的第二棱镜模块32的第二夹角角度。本实施例中，由于多个第二棱镜模块32依次远离于第一棱镜模块31的圆心，使θ的角度逐步变大，如图4、图5所示，随着θ角的增加将会导致导光层内光线的输入角度的增加，如果入射角度过大，将会使导光层内的光线射出导光层，无法在导光层内传播，为了保证光线能够在导光层内传播，可以通过减小a的角度来减小光线在导光层内的反射角角度，所以距离圆心越远的第二棱镜模块的第二夹角越小，以使发射光线能够在导光层内传输。
进一步的，第一棱镜模块31和多个第二棱镜模块32为一体成型结构。本实施例中，由于第一棱镜模块31和多个第二棱镜模块32为一体成型结构，这样相邻两个棱镜模块之间就不会产生间隙，使发光单元11发出的预设角度范围内的光线可以全部通过反光棱镜单元3反射至导光层2内，避免漏光现象的发生，另外，一体成型结构的反光棱镜单元3加工和装配都更加的方便。
上述背光模组除了具有导光层2和光源层1外，还可以具有其他的功能层，如图1所示，具体的，还包括扩散层5和棱镜膜6，其中，扩散层5设置于网点层4远离导光层2的一侧，棱镜膜6设置于扩散层5远离网点层4的一侧。本实施例中，扩散层5可以为高透光率的聚合物(例如：聚碳酸醋等)和掺杂在其中的散射颗粒(如二氧化钛等)组成，也可以为多层膜的层叠结构，扩散层5用于将射入至扩散层5内的光线进行散射，以实现背光光强的均匀分布；棱镜膜6可以由一个具有尖角微棱镜结构的棱镜层和一个基板层贴合而成，其主要作用为将光线进一步的扩散，以保证背光光强的均匀性。
进一步的，上述背光模组还可以包括反射层7，反射层7设置于导光层2背离于网点层4的一侧。本实施例中，通过反射层7的设置，可以将照射到反射层7的光线全反向向上反射，使得光线可以重新作为背光应用，上述的反射层7可以为金属膜层，也可以为多层介质膜，在此不作具体限定。
上述光源层1相对于反射层7和网点层4的设置位置至少可以有两种，如图6所示，可选地，光源层1设置于导光层2和网点层4之间，多个反射棱镜单元设置于反射层7与导光层2之间。该背光模组结构可以为LED底发射形式的背光模组结构，如图1所示，可选地，光源层1设置于反射层7与导光层2之间，多个反射棱镜单元设置于导光层2和网点层4之间。该背光模组结构可以为LED顶发射形式的背光模组结构，所以根据显示设备的形式不同，上述的背光模组可以为多种结构样式，在此不作一一限定。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示设备，包括：上述的背光模组。
本发明实施例提供了一种显示设备，用于减少发光单元的数量以及背光模组的厚度，而现有技术中，直下式显示设备的LED光源通过预留混光距离以及增加LED光源密度来提高背光显示的均匀性，但是这样不仅会增加显示设备的厚度，还会增加成本。与现有技术相比，本申请文件提供的显示设备，包括：光源层和导光层，其中，光源层上设有多个发光单元，导光层设置于光源层的一侧，导光层背离光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个反光棱镜单元与多个发光单元的位置一一对应，反光棱镜单元用于将发光单元发出的光线反射耦合至导光层内，而网点层能够将导光层内的光线取出以作为背光光源，由于导光层为背光源，而非发光单元作为背光源，所以可以减小发光单元的密度，降低成本，又由于导光层的厚度元小于现有技术中LED光源的预留混光距离，进而可以减小显示设备的厚度。
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 (11)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
光源层，所述光源层上设有多个发光单元；
导光层，所述导光层设置于所述光源层的一侧，所述导光层背离所述光源层的一侧设有多个反光棱镜单元，多个所述反光棱镜单元与多个所述发光单元的位置一一对应，所述反光棱镜单元用于将所述发光单元发出的光线反射耦合至所述导光层内，并使所述光线在所述导光层内传输；
网点层，所述网点层设置于所述导光层的一侧，用于将所述导光层内的所述光线取出，以作为背光光源。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述反光棱镜单元包括：第一棱镜模块，所述第一棱镜模块在所述导光层上的第一正投影为圆形，所述第一正投影的圆心与所述发光单元的发光中心相对应，所述第一棱镜模块的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，
所述反光棱镜单元还包括：至少一个第二棱镜模块，每个所述第二棱镜模块在所述导光层上的第二正投影为圆环形，多个所述第二棱镜模块依次环绕于所述第一棱镜模块且均与所述第一棱镜模块同心设置，每个所述第二棱镜模块的厚度从边沿向圆心的方向上依次减小。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，
所述第一棱镜模块中背离于所述导光层的面为第一面，所述第一面在所述第一棱镜模块的径向截面中形成第一直线；
每个所述第二棱镜模块中背离于所述导光层的面为第二面，每个所述第二面在所述第二棱镜模块的径向截面中形成第二直线。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，
所述第一直线与所述导光板之间的夹角为第一夹角，多个所述第二直线与所述导光板之间的夹角分别为多个第二夹角，所述第一夹角的角度大于任意一个所述第二夹角的角度，其中，靠近于所述第一棱镜模块的所述第二棱镜模块的第二夹角角度大于远离于所述第一棱镜模块的所述第二棱镜模块的第二夹角角度。
6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，
所述第一棱镜模块和多个所述第二棱镜模块为一体成型结构。
7.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，还包括：
扩散层和棱镜膜，所述扩散层设置于所述网点层远离所述导光层的一侧，所述棱镜膜设置于所述扩散层远离所述网点层的一侧。
8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，还包括
反射层，所述反射层设置于导光层背离于所述网点层的一侧。
9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，
所述光源层设置于所述导光层和所述网点层之间，多个所述反射棱镜单元设置于所述反射层与所述导光层之间。
10.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，
所述光源层设置于所述反射层与所述导光层之间，多个所述反射棱镜单元设置于所述导光层和所述网点层之间。
11.一种显示设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至10中任一项所述的背光模组。
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