CN201803317U

CN201803317U - Led背光模组的底部有凹槽的直下式导光板

Info

Publication number: CN201803317U
Application number: CN2010200038256U
Authority: CN
Inventors: 彭晖
Original assignee: Jin Pi
Current assignee: Jin Pi
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-01-12

Abstract

本实用新型的LED背光模组的直下式导光板，基本特征如下，直下式导光板的内部的底部形成至少一个凹部，直下式导光板的底部上形成网点。采用直下式背光模组的方式设置LED封装使其与凹部一一对应。LED封装所发的光的主要成分被凹部的侧面折射，并在直下式导光板的内部的顶部形成全内反射，直至网点把射到其上的光向导光板的顶部(出光表面)散射和反射。因此，称其为直下式导光板。采用向直下式导光板掺杂光散射粒子的方法，使得直下式导光板同时具有散射功能。采用直下式导光板的LED背光模组同时具有直下式背光模组和侧入式背光模组的优点，而避免了它们各自的缺点。

Description

LED背光模组的底部有凹槽的直下式导光板

技术领域

本实用新型揭示一种兼备LED侧入式背光模组的导光板和LED直下式背光模组的LED封装分布方式的优点而没有它们的缺点的LED背光模组的直下式导光板，属于液晶显示技术领域

背景技术

LED已经广泛用于液晶显示的背光模组装置，LED背光模组的商业化形式主要有两种，一是LED侧入式(edge backlight)背光模组，一是LED直下式(directbacklight)背光模组。LED侧入式背光模组的主要缺点是不能进行光局域控制(local dimming)、较难适用于任意尺寸的背光源。直下式背光模组的主要缺点是不易薄型化和采用较多的LED封装。

因此，需要一种既没有LED侧入式背光模组和LED直下式背光模组两者的主要缺点，又保持侧入式背光模组和直下式背光模组两者的主要优点(即，薄型化、采用较少的LED封装、光局域控制、适用于任意尺寸的背光源)的LED背光模组。

实用新型内容

本实用新型的LED背光模组的直下式导光板具有导光功能，基本特征如下，导光板的内部的底部形成至少一个锥体型的凹部(具有漏斗形状，即，没有底面面积，只有底面轮廓)，导光板的底部上形成网点(dot pattern)。采用直下式背光模组的方式设置LED封装使其与凹部相对应，LED封装所发的光射到凹部的侧面上，由于从光疏介质进入光密介质，光的主要成分被侧面折射，在直下式导光板的内部的顶部形成全内反射，直至网点把射到其上的光向导光板的顶部(出光表面)散射和反射。因此，具有导光板的功能，称其为直下式导光板。另外，通过应用光散射粒子，可以使得直下式导光板同时具有扩散的功能。

本实用新型的LED背光模组的直下式导光板，其中，

(A)凹部的底面的轮廓的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于：(a)圆形(图2b中的202a)；(3)多边形；图中只展示三角形(图2b中的202g)、四边形(图2b中的202b)和六边形(图2b中的202c)，其它多边形没有在图中展示。下面统称为：凹部202。

(B)凹部的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括：(1)直线(图2c和图2d中的203z)；(2)曲线(图2e和图2f中的203q)；(3)折线(图2g中的203t)。凹部的截面的侧面的形状可以是其他形状(没有在图中展示)，只要凹部的侧面能把进入的光的主要成分折射从而在直下式导光板的内部的顶部被全内反射，即，凹部的侧面改变了光的主要成分的传播方向，使其在导光板内部被全内反射。

(C)凹部的分布是从一组分布中选出，该组分布包括，但不限于：(1)周期性的多边形的顶点(包括，周期性的三角形的顶点和周期性的长方形的顶点)；(2)非周期性分布。

(D)凹部的底面的最小线度大于等于LED封装的出光表面的最大线度。

(E)直下式导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括：：(1)透明直下式导光板；(2)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子(light-scatteringparticle)；(3)直下式导光板的顶部涂覆一层光散射粒子(diffusionparticle)；(4)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。直下式导光板的不同设置决定了直下式导光板有两种类型，直下式导光板采用(1)的设置时，不具有扩散功能。直下式导光板采用(2)、(3)和(4)的设置时，具有扩散功能(或称之为：扩散式-直下式导光板，scattering-typelight-guide plate)。

(F)凹部的侧面的表面上形成凸凹微结构，使得入射的光被散射，减少反射。

(G)直下式导光板的顶部的表面上形成凸凹微结构，提高出光效率。

把上述(A)中任意一种凹部的底面的形状、上述(B)中任意一种凹部的截面的侧面的形状、上述(C)中任意一种凹部的分布、上述(D)中任意一种凹部的底面的最小线度、上述(E)中任意一种直下式导光板的设置组合在一起即构成本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例。

本实用新型的目的和能达到的各项效果如下：

(1)采用本实用新型提供的LED背光模组的直下式导光板，保持LED侧入式背光模组的优点，即，薄型化和采用较少的LED封装。

(2)采用本实用新型的LED背光模组的直下式导光板，保持LED直下式背光模组的优点：光局域控制、散热好，并且适用于大尺寸的背光源，即，即使对于大尺寸背光源，也能提供充分的亮度和优异的亮度均匀性。

(3)采用本实用新型提供的LED背光模组的直下式导光板，可以使用亮度较低的LED芯片。

(4)采用本实用新型提供的LED背光模组的直下式导光板，光的分布均匀。

(5)本实用新型提供的LED背光模组的直下式导光板，易于批量生产。

本实用新型和它的特征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。

附图说明

图1a展示在先的LED背光源的直下式发光元件

图1b展示在先的LED背光源的侧光式发光元件

图2a展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的顶视图。

图2b展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的顶视图。

图2c展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的截面图。

具体实施例

图2d展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的形状为锥体的凹部的一个实施例的示意图。

图2e展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的截面图。

图2f展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的形状为锥体的凹部的一个实施例的示意图。

图2g展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的截面图。

图2h展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的截面图。

图2j展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的截面图。

图2k展示本实用新型的LED背光模组的直下式导光板的一个实施例的示意图。

图3a展示LED面发光型(top view)封装的一个实施例的截面图。

图3b展示LED面发光型(top view)封装的一个实施例的截面图。

图4a展示灯板的一个实施例的示意图。

图4b展示灯条的一个实施例的示意图。

图5a展示采用本实用新型的直下式导光板的LED背光模组的一个实施例的截面图。

图5b展示采用本实用新型的直下式导光板的LED背光模组的一个实施例的截面图。

虽然本实用新型的实施例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本实用新型的原理，而不是局限本实用新型于下列各项实施例的描述。

注意：下列各项适用于本实用新型的LED背光源的底部有凹槽的直下式导光板的所有实施例：

(1)各个图中各部分的比例不代表实施例的各部分的真实比例。

(2)采用单个或多个直下式导光板组成的背光模组构成液晶显示器的LED背光源。

(3)图5中没有画出LED背光模组的其他部件，其他部件包括，扩散片、集光片、偏光片、反射片、框架，等。

(4)在直下式导光板的内部的底部形成的凹部，LED封装所发的光射到凹部的侧面上，由于从光疏介质进入光密介质，光的主要成分被侧面折射，在直下式导光板的内部的顶部形成全内反射，直至网点把射到其上的光向导光板的顶部(出光表面)散射和反射，因此，直下式导光板具有导光板的功能。

(5)凹部的形状为锥体(漏斗形状，即，没有底面面积，只有底面轮廓)。

(6)凹部的高度小于或等于直下式导光板的厚度。

(7)凹部的底面的最小线度(例如，对于圆形底面，其最小线度为其直径；对于长方形底面，其最小线度为其短边的边长。)大于等于LED封装的出光表面的最大线度(例如，对于圆形出光表面，其最大线度为其直径；对于长方形出光表面，其最大线度为其对角线)。

(8)凹部的底面的轮廓的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于：(a)圆形(图2b中的202a)；(b)多边形；图中只展示三边形(图2b中的202g)、四边形(图2b中的202b)和六边形(图2b中的202c)，其它正多边形没有展示。。

(9)凹部的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于：(a)直线(图2d中的203z)；(b)曲线(图2f中的203q)；(c)折线(图2g中的203t)。只要LED封装所发的光射到凹部的侧面上，光的主要成分被侧面折射，在直下式导光板的内部的顶部形成全内反射，直至网点把射到其上的光向导光板的顶部(出光表面)散射和反射即可。

(10)直下式导光板中的凹部的分布是从一组分布中选出，该组分布包括，但不限于，(a)周期性的多边形的顶点(包括周期性的正六边形的顶点(未在图中展示)、周期性的正方形的顶点(图2a)、周期性的三角形的顶点(图2b))；(b)非周期性分布(未在图中展示)。

(11)直下式导光板的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，聚甲基内烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、MS(styrenemethacrylate)、MMA(methacrylacidmethyl)、环烯聚合物(COP)、环烯共聚物COC等。

(12)直下式导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括：：(a)透明直下式导光板；(b)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子；(c)直下式导光板的顶部涂覆一层光散射粒子；(d)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。直下式导光板的不同设置决定了直下式导光板有两种类型，当直下式导光板采用(a)的设置时，不具有扩散功能。当直下式导光板采用(b)、(c)和(d)的设置时，具有扩散功能(也可称之为：扩散式-直下式导光板，以示区别)。

(13)光在扩散式-直下式导光板的内部传播时，同时受到散射和反射作用，而从直下式导光板的顶部射出。

(14)配合采用的LED封装，选择直下式导光板的凹部的高度和底面的尺寸，使得直下式导光板的出光均匀。

(15)适当的设置直下式导光板(扩散式-直下式导光板)的光散射比(optical diffusion ratio)、光透射率(total optical transmission)、凹部的特征及分布以及网点的形状和密度，以达到出射光的亮度均匀性。例如，光散射比可以选在5％至90％之间，光透射率可以选在40％至95％之间。例如，对于PMMA材料，当掺杂光散射粒子，使得光散射比约为45％时，其光透射率约为80％。

(16)适当的设置直下式导光板(非扩散式-直下式导光板)的凹部的特征及分布以及网点的形状和密度，以达到出射光的亮度均匀性。

(17)凹部的侧面的表面上形成凸凹微结构，使得入射的光被散射，减少反射(未在图中展示)。

(18)直下式导光板的顶部的表面上形成凸凹微结构，提高出光效率(仅在图2c中展示)。

(19)采用直下式导光板的发光元件的两个实施例(未在图中展示整体，只在图5中展示了部分电路板及其上的一个LED封装和部分直下式导光板及其上的一个凹部)，包括，直下式导光板和至少一个灯板，把它们组装在一起。灯板包括电路板和固定在其上的LED封装。灯板是从一组灯板中选出，该组灯板包括，点型灯板、条型灯板和面型灯板。电路板是从一组电路板中选出，该组电路板包括，点型电路板、条型电路板和面型电路板。点型灯板(未在图中展示)包括，一个点型电路板和固定在其上的一个LED封装。面型灯板(图4a)包括，一个面型电路板和固定在其上的不排列成一条直线的至少三个LED封装。条型灯板(图4b)包括，一个条形电路板和固定在其上的排列成一条直线的LED封装。

(20)采用直下式导光板和多个条型灯板的LED背光模组重量较轻。

(21)采用直下式导光板和单个或多个面型灯板的LED背光模组散热效果好。

(22)对于包括多个灯板的背光模组，既可以各个灯板之间实行电连接，也可以各个灯板分别与外界电源实行电连接，或上述两种连接方式的组合。设置电路，使得可以对采用直下式导光板和灯板的LED背光模组进行光局域控制。

(23)采用的LED封装是从一组封装中选出，该组封装包括：包括LED面发光型封装、带有粗化表面的LED面发光型封装、带有透镜的LED封装。一个LED封装可以采用一个发单色光的芯片，也可以采用多个发单色光的芯片(组成RGB单个封装)；单色光的芯片包括红光、蓝光、绿光芯片。LED面发光型封装也可以发白光。

(24)固定在电路板上的LED封装的出光表面可以接触到直下式导光板的底部，因此，采用直下式导光板和LED封装组成的LED背光模组的厚度为直下式导光板的厚度加LED封装的厚度，无需在直下式导光板和LED封装之间保留非常大的空间，实现了薄型化，并且可以实行光局域控制。

(25)直下式导光板的厚度取决于LED封装的出光表面的线度。

图1展示在先的LED背光模组的示意图。

图1a展示在先的LED直下式背光模组的一个实施例的截面图。LED直下式背光模组包括，面型灯板和扩散板101a。其中，面型灯板包括面型电路板109和固定在其上的不在一条直线上的至少三个LED封装108。其缺点是，灯板和扩散板101a之间的空间124限制了LED直下式背光模组的薄型化，并且需采用较多的LED封装，使得成本高。其优点是散热好、可以进行光局部控制和适用于任何尺寸的LED背光源。

图1b展示在先的LED侧入式背光模组的一个实施例的截面图。LED侧入式背光模组包括，条型灯板和导光板101b。其中，条型灯板包括条型电路板110和固定在其上的至少一个LED封装108。导光板101b包括顶部106和底部105。底部105上形成网点。其缺点是，不能进行光局部控制和较难应用于大尺寸的LED背光源。其优点是LED侧入式背光模组的薄型化，并且采用较少的LED封装，使得成本较低。

图2展示本实用新型的LED直下式导光板的几个实施例。直下式导光板的底部具有网点，但为了简化画图，在图2中的直下式导光板的几个实施例中，均没有画网点。

图2a和图2b展示本实用新型的LED直下式导光板的实施例的底视图(即，把直下式导光板201翻转，使其底部向上)。在直下式导光板201的内部的底部形成至少一个凹部202，其形状为锥体(漏斗形状，即，没有底面面积，只有底面轮廓)。

注意，(1)凹部202在直下式导光板上的分布可以是任何其他周期性分布或非周期性分布。(2)凹部202的底面的形状包括，但不限于，圆形凹部(202a)和多边形(图2b中只展示三角形凹部(202g)、四边形凹部(202b)、六边形凹部202c)。

图2a展示的直下式导光板201的凹部202分布在周期性的正方形的顶点。图2b展示的直下式导光板中的凹部202分布在周期性的三角形的顶点。LED封装与每一个凹部相配合，作为光源。

图2c至图2j展示本实用新型的LED背光源的直下式导光板的实施例的截面图。直下式导光板201的特征在于，在直下式导光板201的内部的底部形成至少一个锥体型凹部202，在直下式导光板201的内部可以掺杂光散射粒子。

图2c展示直下式导光板201的一个实施例，其特征在于，在直下式导光板201的内部的底部形成至少一个圆锥体型的凹部202，凹部202的截面的侧面203z为直线。直下式导光板201的顶部206有凸凹微结构221，底部205有网点204。

注意，凹部的侧面的表面上可以形成凸凹微结构，使得入射的光被散射，减少反射(未在图中展示)。直下式导光板的顶部的表面上可以形成凸凹微结构(或称为粗化)，提高出光效率。

图2d展示图2c展示的圆锥体的凹部202的实施例的示意图。图中，凹部202的底面的轮廓的形状为圆形底面202a，圆形底面202a的直径为202d，凹部202的高202e是从凹部202的顶点202f到底面202a的距离)。

注意，凹部的截面是通过凹部的顶点并与底面垂直的平面。

一个实施例，直径202d大于等于LED封装的出光面的最大尺寸(对于圆形出光面，其最大尺寸为圆形的直径。对于长方形出光面，其最大尺寸为对角线)。

图2e展示直下式导光板201的一个实施例。直下式导光板201的内部的底部形成至少一个凹部202，其特征在于，凹部202的截面的侧面203q为曲线。

图2f展示图2e展示的凹部202的示意图，图中，凹部202的底面的轮廓的形状为圆形202a，其特征在于，凹部202的截面的侧面203q为曲线。

图2g展示直下式导光板201的一个实施例。直下式导光板201的内部的底部形成至少一个凹部202，其特征在于，凹部202的截面的侧面203t为折线。

注意，在以后的描述中，把所有不同的凹部统称为凹部202。

图2h展示直下式导光板201的设置的一个实施例。直下式导光板201的顶部涂覆一层散射粒子201a，其内部的底部形成至少一个凹部202。

图2j展示直下式导光板201的设置的一个实施例。内部掺杂光散射粒子的直下式导光板201b，其内部的底部形成至少一个凹部202。

注意，在以后的描述中，把所有不同设置的直下式导光板统称为直下式导光板201。

图2k展示直下式导光板201的一个实施例的示意图。该示意图是把直下式导光板201翻转，使其底部向上。直下式导光板201的内部的底部具有锥体型的凹部202，分布在长方形的四个顶点。

图3a展示LED封装308的一个实施例，包括，支架323、填充物322和至少一个LED芯片330。

图3b展示LED封装308另的一个实施例，包括，支架323、填充物322和至少一个LED芯片330，其特征在于，填充物322的出光表面具有粗化结构321。

图4展示面型灯板和条型灯板。固定在灯板上的LED封装的位置与直下式导光板上的凹部的分布相对应。

图4a展示面型灯板，包括，面型电路板409和固定在其上的不排列成一条直线的至少三个LED封装408。

图4b展示条型灯板，包括，条形电路板410和固定在其上的排列成一条直线的至少两个LED封装408。

图5展示采用直下式导光板和灯板组成的LED背光模组的实施例。

图5a展示采用直下式导光板和灯板(包括固定于其上的LED面发光封装)组成的LED背光模组的一个实施例。图5a展示直下式导光板501的只包括一个凹部502的部分和与其对应的电路板511的只包括一个LED面发光封装508的部分。直下式导光板501的底部505上形成网点504。LED面发光封装508的填充物522的出光表面的中心对应于凹部502。从LED面发光封装508的填充物522的出光表面发出的光线525射向直下式导光板501，射到凹部502的侧面503上，由于是从光疏介质进入光密介质，光的主要成分525被侧面503折射，在直下式导光板501的内部的顶部506形成全内反射，直至网点504把射到其上的光向导光板501的顶部(出光表面)散射和反射。LED面发光封装508的出光表面具有粗化结构521，光效率更高。

对于掺杂光散射粒子的扩撒式-直下式导光板，部分光直接被散射出扩撒式-直下式导光板的顶部506，部分光被散射到扩撒式-直下式导光板底部的网点504，又被网点504反射出扩撒式-直下式导光板。掺杂光散射粒子的扩撒式-直下式导光板具有导光和扩散双重功能。

图5b展示采用直下式导光板和包括LED面发光封装的灯板组成的LED背光模组的另一个实施例。它与图5a的实施例基本相同，唯一的不同是：图5b采用的是有透镜526的LED封装508。

在组装时，可以使LED封装的出光表面紧贴直下式导光板的底部，使得LED背光源的发光元件达到：实现薄型化、实行光局域控制、散热效果好、采用较少LED封装、成本降低，另外，由于LED封装是设置在直下式导光板的下方，因此，适用于大尺寸的LED背光源。

上面的具体的描述并不限制本实用新型的范围，而只是提供一些本实用新型的具体化的例证。因此本实用新型的涵盖范围应该由权利要求和它们的合法等同物决定，而不是由上述具体化的详细描述和实施例决定。

Claims

1.一种LED背光模组的直下式导光板，包括一导光板；其特征在于，所述的导光板的内部的底部具有至少一个锥体型的凹部；所述的导光板的底部具有网点；其中，射到所述的凹部的侧面上的光的主要成分被侧面折射，并在所述的导光板的内部的顶部形成全内反射，直至所述的网点把射到其上的光的主要成分向所述的导光板的出光表面散射和反射。

2.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的导光板的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸脂、聚苯乙烯、MS、MMA、环烯聚合物、环烯共聚物。

3.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括：透明的导光板、导光板的内部掺杂光散射粒子、导光板的顶部涂覆一层光散射粒子、导光板的内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。

4.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的凹部的底面的轮廓的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，：(a)圆形；(2)多边形。

5.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的凹部的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括：(a)直线；(b)曲线；(c)折线。

6.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的凹部的侧面的表面上形成凸凹微结构。

7.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的导光板的顶部的表面上形成凸凹微结构。

8.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，凹部的高度小于所述的导光板的厚度。

9.权利要求1的LED背光模组的直下式导光板，其特征在于，所述的凹部在所述的导光板中的分布是从一组分布中选出，该组分布包括，周期性的多边形的顶点、非周期性分布。