一种直下式背光模组及显示装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种直下式背光模组及显示装置，涉及显示【技术领域】，在实现背光效果与支架支撑作用的同时解决了现有技术中光斑中心区域与支架顶部区域之间亮度值相差较大，背光源的光线均一性较差的缺陷，可以提高显示装置的显示效果。该直下式背光模组包括背板，光源，支架，透镜以及光学组件，所述光源设置在所述背板上，所述透镜设置在所述光源上，所述支架设置在所述透镜顶部的出光面上，所述支架的顶部支撑所述光学组件。
【专利说明】一种直下式背光模组及显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示【技术领域】，尤其涉及一种直下式背光模组及显示装置。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的不断发展，液晶显示器在人们的生活中的应用越来越广泛。液晶显示器中的液晶屏本身是不发光的，为了实现显示效果需要给它提供背光，现有技术中液晶屏的背光通常由背光模组提供，背光模组根据入光方式的不同又分为:侧光式背光模组和直下式背光模组。
[0003]如图1所示，现有技术中的直下式背光模组结构一般包括相对设置的背板10和光学组件11，设置于背板10上的支架12、光源13，设置在光源13上的透镜14，现有技术中的光源13常采用LED (发光二极管)光源，支架12设置在光源13与光源13之间，为了避免支架对光线的影响，通常采用透明材料制作支架。
[0004]本发明人在实施现有技术中发现:支架的透明材料都具有一定的折射率，这导致光线在经过支架的时候会产生一些偏折，使得原本射向支架顶部的光线会向远离支架顶部的方向移动，这就导致了支架顶部区域的亮度要小于周边区域的亮度；现有技术方案中虽然采用了透镜对LED光源的光线进行了发散，透镜的出光面位于透镜的顶部，但如图2所示，从透镜发散出来的光线仍会形成一个光斑20，光斑20的中心区域亮度较高，因此光斑的中心区域与支架的顶部区域之间的亮度值相差较大，使背光源的光线均一性较差，影响最终的显示效果。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供一种直下式背光模组及显示装置，通过采用本发明中的技术方案可以在实现背光效果与支架支撑作用的同时解决现有技术中光斑中心区域与支架顶部区域之间亮度值相差较大，背光源的光线均一性较差的缺陷，可以提高了显示装置的显示效果。
[0006]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0007]本发明的实施例提供一种直下式背光模组，包括背板，光源，支架，透镜以及光学组件，所述光源设置在所述背板上，所述透镜设置在所述光源上，所述支架设置在所述透镜顶部的出光面上，所述支架的顶部支撑所述光学组件。
[0008]所述支架的侧表面为光反射面。
[0009]所述支架的底部为不透光部。
[0010]所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈椭圆曲线。
[0011]所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈圆曲线。
[0012]所述支架为圆锥体。
[0013]所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈双曲线，所述支架的侧表面与所述支架的顶部之间为圆滑过渡。[0014]所述支架的顶部为曲面。
[0015]所述光反射面为反射涂层或反射片。
[0016]本发明实施例提供一种显示装置，包括液晶面板和背光模组，所述液晶面板固定在所述背光模组出光面上，所述背光模组为具有上述任意特征的直下式背光模组。
[0017]本发明实施例提供一种直下式背光模组及显示装置，包括背板，光源，支架，透镜以及光学组件，所述光源设置在所述背板上，所述透镜设置在所述光源上，所述支架设置在所述透镜顶部的出光面上，所述支架的顶部支撑所述光学组件。因为LED光源发出的光线为朗伯分布，光线在LED光源的正上方比较集中，所以LED光源通过透镜中心位置射出的光线比周围区域要高，这些从透镜中心区域出射的光源会集中在光斑的中心区域，使得光斑中心区域的亮度较高，在本发明技术方案提供的直下式背光模组及显示装置中，通过在透镜的出光面上设置的支架，阻挡了原本从透镜出光面出射向光斑中心区域的光线，这部分光线经过一系列的反射和折射后光路发生改变并远离光斑的中心区域，从而降低了光斑中心区域的亮度，而且透镜与透镜之间的位置没有设置支架，使得原支架的顶部区域的亮度不会被降低，从而提高了背光源的光线均一性，使显示装置拥有较好的显示效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为现有技术中的直下式背光模组结构示意图；
[0020]图2为现有技术中的光源光斑示意图；
[0021]图3为本发明实施例提供的直下式背光模组结构示意图；
[0022]图4为本发明实施例提供的透镜的结构示意图；
[0023]图5为本发明实施例提供的支架的结构示意图；
[0024]图6为本发明实施例提供的透镜与支架组合的结构示意图；
[0025]图7为本发明实施例提供的直下式背光模组光线传输不意图一；
[0026]图8为本发明实施例提供的过支架中轴线截面示意图一；
[0027]图9为本发明实施例提供的形成支架的椭圆示意图；
[0028]图10为本发明实施例提供的未增加支架模拟光斑示意图；
[0029]图11为本发明实施例提供的增加支架模拟光斑示意图一；
[0030]图12为本发明实施例提供的过支架中轴线截面示意图二 ；
[0031]图13为本发明实施例提供的形成支架的两个圆相交部分示意图；
[0032]图14为本发明实施例提供的增加支架模拟光斑示意图二 ；
[0033]图15为本发明实施例提供的过支架中轴线截面示意图三；
[0034]图16为本发明实施例提供的形成支架的双曲线示意图；
[0035]图17为本发明实施例提供的增加支架模拟光斑示意图三；
[0036]图18为本发明实施例提供的直下式背光模组光线传输示意图二 ；
[0037]图19为本发明实施例提供的直下式背光模组光线传输示意图三；[0038]图20为本发明实施例提供的增加支架模拟光斑示意图四。
【具体实施方式】
[0039]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。
[0040]实施例一
[0041]本发明的实施例提供一种直下式背光模组，如图3所示，包括背板30，光源32，支架33，透镜34以及光学组件31，光源32设置在背板30上，透镜34设置在光源32上，支架33设置在透镜顶部的出光面340上，支架的顶部331支撑光学组件31。
[0042]其中，光学组件31从上到下依次包括光学膜片和扩散板，支架的顶部331与扩散板相抵触以支撑光学组件31，为方便描述图3中未予以标出。
[0043]进一步的，支架的侧表面为光反射面。
[0044]具体的,如图3所示,支架的侧表面332为光反射面，以使得照射到支架的侧表面332的光线反射,支架的底部330横截面的面积大于支架的顶部331横截面的面积。
[0045]进一步的，支架的底部为不透光部。
[0046]需要说明的是，支架的底部330为不透光部可以是将支架的底部设置为光反射层，也可以是将支架的底部设置为光吸收层，还可以是选取不透明的材料制作支架，以使得支架的底部不透光，本发明实施例对此不作具体限制。
[0047]其中，透镜34的结构如图4所示，透镜34顶部凹面为出光面，出光面可以为自由曲面；支架33的结构如图5所示；透镜34与支架33组合的结构如图6所示，支架的底部与透镜的出光面相连接，支架的底部可以是通过胶粘固定于透镜上的，也可以是其它的方式固定在透镜上，本发明实施例对此不限定。
[0048]进一步的，所述光反射面为反射涂层或反射片。
[0049]具体的，支架的侧表面为光反射面，该光反射面可以是在支架的侧表面上涂覆反射涂层，也可以是设置反射片，还可以是将支架的侧表面直接做成反射面，本实施例对此不限定。
[0050]具体的，为了使得经支架底部阻挡的光线传输至光学组件，通常在背板上设置反射层。如图7所示，光线在本发明实施例提供的直下式背光模组中的传播，图中带箭头的线表示传播光线，从图7中可以看出，由光源出射的光线中，一部分可从透镜中心区域出射的光线经过支架的底部的阻挡被反射，传输到反射层35上，经过反射层35的反射后重新入射到透镜34中，在透镜34的侧面发生全反射，最终从透镜34的出光面上折射出，当光线照射到支架33的侧表面时，经过支架33侧表面的反射偏离原来的方向，最终照射到光学组件31上；另一部分射向光斑中心区域的光线从光源33发出后直接入射到透镜34的侧面并发生反射，由透镜34的上表面(即出光面)上折射出，当光线照射到支架33的侧表面时，经过支架33侧表面的反射，最终照射到光学组件31上；综上所述，因为支架阻挡了从透镜中心区域出射的光线，使得光线经反射层及透镜的折射、反射，再经过支架侧表面的反射照射至光学组件，扩散了光源出射的光线，从而降低了光源出射的光线形成的光斑中心区域的亮度，所述支架的侧表面为光反射面，同时具有反射的作用对现有技术中射向光斑中心区域的一部分光线进行了反射，进一步降低了光斑中心区域的亮度，解决了背光源的均一性差的问题，提高了显示装置的显示效果。
[0051]所述支架的具有光反射面的侧表面会将原本照射在光斑内部的部分光线反射到光斑的外围，进而增大了光斑的面积，实施例中光斑效果的模拟图中很好的说明了这一点，任意两个光源所产生的光斑之间的区域的亮度要小于光斑区域的亮度，光斑面积扩大的同时也会使得两光斑之间的区域的亮度有所增加，这样会进一步提高背光源的光线均一性，进而取得更好的显示效果。
[0052]需要说明的是，图中仅给出了示例性的几条光线的传播途径，其它的光线的传播可参考上述的说明，本实施例在此不 列举描述。
[0053]现有技术中的背光模组中为了防止光学组件塌陷，需要在背板与光学组件之间设置至少一个支撑结构，为了不影响背光模组中光线的传播通常设置为透明结构，通常采用透明材料制作支架，但是透明材料都具有一定的折射率，这导致光线在经过支架的时候会产生一些偏折，这使得原本射向支架顶部的光线会向远离支架顶部的方向移动，这就导致了支架顶部区域的亮度要小于周边区域的亮度，而本发明实施例提供背光模组中的支架设置在透镜上且为不透明的结构，该支架可以支撑光学组件，在实现支撑作用的同时，降低了光斑中心区域的亮度。
[0054]本发明实施例提供一种直下式背光模组，包括背板，光源，支架，透镜以及光学组件，所述光源设置在所述背板上，所述透镜设置在所述光源上，所述支架设置在所述透镜顶部的出光面上，所述支架的顶部支撑所述光学组件。因为LED光源发出的光线为朗伯分布，光线在LED光源的正上方比较集中，所以LED光源通过透镜中心位置射出的光线比周围区域要高,这些从透镜中心区域出射的光源会集中在光斑的中心区域,使得光斑中心区域的亮度较高，在本发明技术方案提供的直下式背光模组中，通过在透镜的出光面上设置的支架，阻挡了原本从透镜出光面出射向光斑中心区域的光线，这部分光线经过一系列的反射和折射后光路发生改变并远离光斑的中心区域，从而降低了光斑中心区域的亮度，而且透镜与透镜之间的位置没有设置支架，使得原支架的顶部区域的亮度不会被降低，从而提高了背光源的光线均一性，使显示装置拥有较好的显示效果。
[0055]实施例二
[0056]本发明的实施例提供一种直下式背光模组，如图3所示，包括背板30，光源32，支架33，透镜34以及光学组件31，光源32设置在背板30上，透镜34设置在光源32上，支架33设置在透镜顶部的出光面340上，支架的顶部331支撑光学组件31。
[0057]其中，光学组件31从上到下依次包括光学膜片和扩散板，支架的顶部331与扩散板相抵触以支撑光学组件31，为方便描述图3中未予以标出。
[0058]进一步的，支架的侧表面为光反射面。
[0059]具体的，如图3所示，支架的侧表面332为光反射面，以使得照射到支架的侧表面332的光线反射,支架的底部330横截面的面积大于支架的顶部331横截面的面积。
[0060]进一步的，支架的底部为不透光部。
[0061]需要说明的是，支架的底部330为不透光部可以是将支架的底部设置为光反射层，也可以是将支架的底部设置为光吸收层，还可以是选取不透明的材料制作支架，以使得支架的底部不透光，本发明实施例对此不作具体限制。
[0062]一种可能的实现方式中，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈椭圆曲线。
[0063]具体的，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面图如图8所示，图中虚线为支架的中轴线，侧表面在通过支架中轴线的截面中呈椭圆曲线81。该支架的顶部为曲面。其中，获得该支架的方法，如图9所示，取一椭圆，设定该椭圆的半长轴为a，半短轴为b，图中椭圆的粗实线部分绕着其长轴AB进行旋转一周所形成的结构体即为支架，a的取值为大于O且小于腔体厚度D ；b的取值为大于O且小于透镜所在平面圆的直径r (如图4所示)，腔体厚度D为背板与光学组件之间的垂直距离(如图3所示)。
[0064]需要说明的是，图9中椭圆的粗实线部分可以是椭圆的一半，也可以是椭圆的三分之一处，还可以是其它值，本实施例对此不限定。
[0065]示例性的，若取椭圆的半长轴长为12mm,半短轴长为2.5mm,该椭圆绕其半长轴旋转一周形成支架，在其它条件不变的情况下，将该支架设置在透镜上，支架的底部与透镜的出光面相连接，通过光学模拟软件对透镜上未增加支架与增加支架后的光斑进行模拟，如图10、图11所示，图中左侧的标尺为光照度值(W/m2)与光斑的明暗对应关系，从下到上光斑越来越暗，对应的光照度值越来越大，图中右侧为光斑坐标值，X、Y坐标的单位为millimeters (毫米)，图10为未增加支架时的模拟光斑图,光斑由外向中心越来越暗，即光斑由外向中心的光照度值越来越大，图中中心点光照度最大为4200，图11为增加支架后的模拟光斑图，图中中心点光照度为1900，与未增加支架时进行比较，通过光学软件模拟后得到增加支架后光斑的直径增大100%，中心点照度由模拟值4200降低到1900。根据模拟结果可得知:光斑中心亮度值减小，光斑面积变大，因为在透镜上设置支架后从透镜中心区域出射的光线受到支架的阻挡，经过透镜及支架侧表面的折射、反射进行了扩散，使得光斑不同区域的亮度进行了重新的分配，支架侧表面的光反射面也对射向光斑中心区域的一部分光线进行了反射，进一步降低了光斑中心区域的亮度，从而解决了背光源的均一性较差的问题。
[0066]对于将该支架设置在透镜上的背光模组，光线在该背光模组中的传播方向可参考实施例一中图7及上述对于图7中光线传输的描述,本实施例在此不再赘述。
[0067]实施例三
[0068]本发明的实施例提供一种直下式背光模组，如图3所示，包括背板30，光源32，支架33，透镜34以及光学组件31，光源32设置在背板30上，透镜34设置在光源32上，支架33设置在透镜顶部的出光面340上，支架的顶部331支撑光学组件31。
[0069]其中，光学组件31从上到下依次包括光学膜片和扩散板，支架的顶部331与扩散板相抵触以支撑光学组件31，为方便描述图3中未予以标出。
[0070]进一步的，支架的侧表面为光反射面。
[0071]具体的，如图3所示，支架的侧表面332为光反射面，以使得照射到支架的侧表面332的光线反射,支架的底部330横截面的面积大于支架的顶部331横截面的面积。
[0072]进一步的，支架的底部为不透光部。
[0073]需要说明的是，支架的底部330为不透光部可以是将支架的底部设置为光反射层，也可以是将支架的底部设置为光吸收层，还可以是选取不透明的材料制作支架，以使得支架的底部不透光，本发明实施例对此不作具体限制。
[0074]一种可能的实现方式中，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈圆曲线。
[0075]具体的，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面图如图12所示，图中虚线为支架的中轴线，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈圆曲线121。该支架的顶部为曲面。其中，获得该支架的方法，如图13所示，取两个半径相同的圆相交，取其相交的粗实线部分绕垂直于两圆心连线的轴EF进行旋转一周所得到的结构体即为该支架。假设两圆的半径为R，如图3所示，直下式模组腔体厚度为D，透镜的中间部分的厚度为d，d的取值范围为大于O小于D，支架底部横截面圆的直径为H，H为图13中KL之间的距离，腔体厚度D为背板与光学组件之间的垂直距离，H的取值范围为大于O小于透镜所在平面圆的直径r(如图4所示)。
[0076]根据直角三角形MEI，其三边的关系为，ME2=EI2+MI2
[0077]即可得出:
【权利要求】
1.一种直下式背光模组，包括背板，光源，支架，透镜以及光学组件，所述光源设置在所述背板上，所述透镜设置在所述光源上，其特征在于，所述支架设置在所述透镜顶部的出光面上，所述支架的顶部支撑所述光学组件。
2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的侧表面为光反射面。
3.根据权利要求2所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的底部为不透光部。
4.根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈椭圆曲线。
5.根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈圆曲线。
6.根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架为圆锥体。
7.根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的侧表面在通过支架中轴线的截面中呈双曲线，所述支架的侧表面与所述支架的顶部之间为圆滑过渡。
8.根据权利要求4-6任一项所述的直下式背光模组，其特征在于，所述支架的顶部为曲面。
9.根据权利要求2所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光反射面为反射涂层或反射片。
10.一种显示装置，包括液晶面板和背光模组，所述液晶面板固定在所述背光模组出光面上，其特征在于，所述背光模组为具有权利要求1-9所述的任意特征的直下式背光模组。
【文档编号】F21V17/00GK103953875SQ201410158528
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】张登印, 石雅彬, 程凯 申请人:青岛海信电器股份有限公司