CN201335298Y - 侧入式背光模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种侧入式背光模组，包括导光板，引导光线传输方向，使光线由导光板的出光面均匀射出；光源，放置于所述导光板的一侧；其中，所述导光板由多根平行排列的侧面发光聚合物光纤固定而成，每根侧面发光聚合物光纤包括入光端面、上侧面和下侧面，所述入光端面和所述光源相对应。本实用新型提供的侧入式背光模组，能够有效的提高光效率和均匀度，减小背光模组厚度。

Description

侧入式背光模组

技术领域

本实用新型涉及一种背光模组，特别是涉及一种提高光效率，减小背光模组厚度的侧入式背光模组。

背景技术

传统的阴极射线管(CRT)电视已逐渐被液晶电视(LCD-TV)等平板电视所替代。随着半导体工艺、液晶显示技术的不断进步，人们生活品味的不断提高，目前大尺寸、超薄和广色域的LCD-TV正成为发展趋势。

由于液晶面板本身并不发光，需要背光源提供光源才能达到显示效果。以前常用的光源是冷阴极荧光灯(CCFL)背光源，但是它具有一系列的缺点：CCFL超细灯管的机械强度不足，在大屏幕电视整机中问题很突出；CCFL灯管使用三基色荧光粉得到白光，与彩膜配合后色彩表现能力欠佳；灯管依靠汞蒸汽的紫外线激发发光，会带来环保问题；灯管采用高频高压驱动，会带来电磁辐射污染。因此目前CCFL逐渐被发光二极管(LED)背光源所取代。LED背光源具有很多优点：全固态结构，机械强度好，产品结构更合理，更安全；彩色表现能力强，LED背光源彩色能力可以超过NTSC标准的120％，甚至更高；LED背光源是无汞光源，绿色环保；低电压直流驱动(3-5V)，取消了冷阴极灯的高压高频驱动电路，根本上消除了电磁辐射造成的电磁干扰和电磁污染；寿命长，可达6万小时以上；开关时间短，可达纳秒级等等。但是LED是点光源，要实现直下式均匀背光需要很多颗LED排布成二维阵列并留出一定混光距离后才能得到均匀背光分布，所以实现超薄显示的主流技术是采用侧光式背光模组。

采用侧光式光源比采用直下式更具有优势。这是因为侧光式的照明方式不像直下式那样在垂直面板方向上(厚度方向)需要一定的混光距离。侧光式虽然也需要一定的混光距离(否则会造成靠近光源处产生亮暗相间的“萤火虫”效应)，但是其混光方向是在平行于面板方向上，并不增加模组厚度。

图1是现有的侧光式背光模组示意图，请参见图1，现有技术的侧入式背光模组，包括导光板12、扩散片13和棱镜片14，导光板12包括导光板入光面121和导光板出光面122，导光板12旁放置有冷阴极灯11，冷阴极灯11的光线通过导光板转化成均匀的面光源。其困难主要在于：1)导光板的效率低；2)大尺寸的均匀性欠佳；3)超薄导光板成本过高。目前已公开的利用LED实现侧光式薄型化背光模组的改良方法主要有以下3种：1)优化导光板网点排布；2)改良的扩散片——扩散片近光源一侧上刻蚀有均匀或非均匀网点以减小“萤火虫”效应；3)预混光机制——在导光板入光面与LED颗粒相对应的位置设置棱镜结构或者凹槽结构。

以上方法仅在一定程度上提高了均匀度和导光板的入光效率，并不能解决由于导光效率低和均匀性欠佳导致的无法实现大尺寸的超薄型化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种侧入式背光模组，能够有效的提高光效率和均匀度，减小背光模组厚度。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种侧入式背光模组，包括导光板，引导光线传输方向，使光线由导光板的出光面均匀射出；光源，放置于所述导光板的一侧；其中，所述导光板由多根平行排列的侧面发光聚合物光纤固定而成，每根侧面发光聚合物光纤包括入光端面、上侧面和下侧面，所述侧面发光聚合物光纤的入光端面和所述光源相对应。

上述的侧入式背光模组，其中，所述光源为LED灯条，每个LED对应一根侧面发光聚合物光纤。

上述的侧入式背光模组，其中，所述侧面发光聚合物光纤的下侧面涂覆有高反射膜。

上述的侧入式背光模组，其中，所述光源设置于导光板的单侧，所述侧面发光聚合物光纤远离光源的一端设置有反射膜。

上述的侧入式背光模组，其中，所述光源设置于导光板的单侧，所述侧面发光聚合物光纤上设置有刻痕，所述刻痕间距随着远离光源的方向递减。

上述的侧入式背光模组，其中，所述光源设置于导光板的双侧，所述侧面发光聚合物光纤上设置有刻痕，所述刻痕间距由两端向中间方向递减。

上述的侧入式背光模组，其中，所述刻痕为V型状、U型状、侧面外凸曲线型状或者侧面内凹曲线型状。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的侧入式背光模组，通过将多根平行排列的侧面发光聚合物光纤(Side-emitting PolymerOptical Fiber，SEPOF)固定形成导光板，能够有效的提高光效率和均匀度，减小背光模组厚度。本实用新型提供的侧入式背光模组，可以实现大尺寸液晶显示装置的薄型化。

附图说明

图1是现有的侧入式背光模组示意图。

图2是本实用新型的侧入式背光模组示意图。

图3是本实用新型中单根POF光纤结构示意图。

图4是单侧光源另一侧镀反射膜示例图。

图5是双侧光源示例图。

图6是单侧光源POF上侧面刻槽示例图。

图7是双侧光源POF上侧面刻槽示例图。

图中：

11冷阴极灯          12导光板            13扩散片

14棱镜片            21发光二极管灯条    22POF光纤阵列

23扩散片            24棱镜片            25刻槽

121导光板入光面     122导光板出光面     211发光二极管

212印刷电路板       221POF入光端面      222POF上侧面

223POF下侧面        224POF纤芯          225POF包层

226反射膜           251V型槽            252U型槽

253侧面外凸型槽     254侧面内凹型槽

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本实用新型作进一步说明。

图2是本实用新型的侧光式背光模组示意图，图3是本实用新型中单根POF光纤结构示意图。

请参见图2，本实用新型的侧入式背光模块模组，包括导光板、扩散片23和棱镜片24，导光板22包括导光板入光面121和导光板出光面122，导光板旁放置有发光二极管灯条21，发光二极管灯条21的光线通过导光板转化成均匀的面光源。

上述的侧入式背光模块模组，采用目前常用的LED作为被光源，当然也可以使用CCFL灯管。本实用新型中的多颗LED通过黏胶剂或焊料等间距固定在PCB基板212上，通过引线键合实现LED211与PCB基板212之间的电互联构成LED灯条21。PCB基板212的采用导热性能好的铝基板FR4，或采用金属内核印刷电路板(MCPCB，Metal Core PCB)来加强散热。在PCB基板212上LED 211所在面涂布高反射性银膜或白膜以提高光利用率。其中，发光二极管211包括黄色荧光粉LED、红绿荧光粉LED、RGB三芯片封装的LED。发光二极管211可以是顶发光LED，也可以是边发光LED；可以是单侧光源，也可以是双侧光源。

上述的侧入式背光模块模组，多根平行排列的POF光纤固定而成的POF光纤阵列22用作导光板，每根POF光纤包括POF入光端面221，POF入光端面221和每个发光二极管211相对应。其中，POF光纤阵列22包括多根平行放置的侧面发光聚合物光纤。请参见图3，每根POF光纤包括POF纤芯224和POF包层225。其中，POF光纤可以是单芯POF，也可以是多芯POF；可以是渐变(GI)型POF，也可以是阶跃(SI)型POF；可以是固芯POF，也可以是液芯POF，其中固芯材料可以是聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟塑料等，包层材料可以是氟塑料、硅树脂等。请继续参见图3，每根POF光纤包括POF上侧面222和POF下侧面223，为使光能量集中在POF上侧面222出射，可在POF下侧面223涂覆高反射膜。此外，POF阵列22需要固定装置，可以是一个整体的盒状固定装置，也可以是多个分离的条状固定装置(以使光纤间距可调)，其材料可以是透明度高的塑料，如PMMA。

实施例一

图4是单侧光源另一侧镀反射膜示例图。

请参照图4，具有侧面发光POF阵列导光结构的侧光式背光模组包括发光二极管灯条21(多颗LED 211等间距的固定在PCB基板212上)、侧面发光聚合物光纤阵列22、扩散片23，棱镜片24。LED灯条21发出的光经POF入光端面221进入光纤阵列。部分光线在光纤中传播的过程中经由POF上侧面222透射出来，形成面光源。本实例中采用单侧LED光源，而在POF另一侧端面镀高反射率的银膜。通过光线在光纤端面被反射膜的反射，增加一倍光程，提高光纤侧面透过光线数量同时增加沿光纤表面发光的均匀度。

实施例二

图5是双侧光源示例图。

为了改善POF侧面出光不均匀现象，可以采用双侧光源。如图5所示，将实施例一中光纤远离光源一侧的端面所镀反射膜去掉，同时在该侧也使用一根发光二极管灯条21，变为双侧光源。其他条件均同实例一。双侧光源可以增加背光模组辉度，改善单侧光源POF侧面出光不均匀的现象，同时也可以减轻一侧光源的散热压力。

实施例三

图6是单侧光源POF上侧面刻槽示例图，图7是双侧光源POF上侧面刻槽示例图。

为了进一步提高POF侧面出光的均匀性，请参照图6和图7，在POF上侧面222刻槽25，远离光源方向，刻痕间距递减。对于图6所示的单侧光源情况，刻槽间距离光源的地方越密集；而对于图7所示的双侧光源的情况，刻槽间距则为光纤两端较稀疏，而中部较密集，这样可以提高POF上侧面出光的均匀度，从而提高整个背光模组的光学均匀度。刻槽形状可以是纵截面为V型251，U型252，侧面外凸曲线型253，侧面内凹曲线型254沿其中心对称轴的旋转体。刻槽深度可根据需要选择，但不能超过整个光纤的半径。刻槽应以深度浅，数量多为宜。刻槽过深可造成有槽的局部过亮，带来不利影响。

下面从具体光学参数来说明本实用新型采用侧面发光聚合物光纤作为导光板后带来的有益效果：

光谱和色温：整个可见光谱都位于POF的低损耗窗口，且透射谱在可见光范围非常平坦。非常适合传输可见光。同时因POF透射光谱在可见光区较平坦，LED经POF传输后出射光的色温也得以较好的保持。

入光效率：POF纤芯直径0.5-3mm，包层直径3-15mm可选，数值孔径0.5-0.9，最大入光角可达128度。现有商用LED多数型号可完全与之匹配，考虑到光纤入光端面会有4％的反射损耗，入光效率可以高达96％以上。

亮度：亮度方面主要取决于LED发光的总光通量、入光效率、POF本身的吸收损耗和侧面发光的透过率。目前欧日等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。它们研制成的POF，光损耗率已降到25～9dB/Km。(一米长的POF仅损耗光能量的0.57-0.21％)因光纤本身的光吸收损耗每米仅有0.57-0.21％。入光效率如前述高达96％，而侧面发光的透过率可以通过加工工艺人为调节，所以只要LED的光通量足够，亮度就可以得到保证。

均匀度：可采用双侧光源或单侧光源另一端镀全反射膜增加侧发光均匀度。此外可以对光纤按长度进行刻痕(开槽)处理，沿远离光源方向，刻痕间距递减。

综上所述，本实用新型提供的侧入式背光模组，在不改变背光模组其他组分的情况下，使用光纤阵列结构作为导光板，能够有效的提高光效率和均匀度，减小背光模组厚度。本实用新型提供的侧入式背光模组，由于光纤阵列结构的直径尺寸非常小，可以实现大尺寸液晶显示装置的薄型化。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1、一种侧入式背光模组，包括：

导光板，引导光线传输方向，使光线由导光板的出光面均匀射出；

光源，放置于所述导光板的一侧；

其特征在于，所述导光板由多根平行排列的侧面发光聚合物光纤固定而成，每根侧面发光聚合物光纤包括入光端面、上侧面和下侧面，所述侧面发光聚合物光纤的入光端面和所述光源相对应。

2、根据权利要求1所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述光源为LED灯条，每个LED对应一根侧面发光聚合物光纤。

3、根据权利要求1所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述侧面发光聚合物光纤的下侧面涂覆有高反射膜。

4、根据权利要求1至3任一项所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述光源设置于导光板的单侧，所述侧面发光聚合物光纤远离光源的一端设置有反射膜。

5、根据权利要求1至3任一项所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述光源设置于导光板的单侧，所述侧面发光聚合物光纤上设置有刻痕，所述刻痕间距随着远离光源的方向递减。

6、根据权利要求1至3任一项所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述光源设置于导光板的双侧，所述侧面发光聚合物光纤上设置有刻痕，所述刻痕间距由两端向中间方向递减。

7、根据权利要求5所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述刻痕为V型状、U型状、侧面外凸曲线型状或者侧面内凹曲线型状。

8、根据权利要求6所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述刻痕为V型状、U型状、侧面外凸曲线型状或者侧面内凹曲线型状。

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