一种直下式背光模组和显示设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开的直下式背光模组和显示设备，解决直下式背光模组超薄化设计时背光均匀度降低的问题。包括背板、LED光源、扩散板和内光学膜片；内光学膜片置于LED光源与扩散板之间，包括基板和附于基板上朝向LED光源方向的光学薄膜；光学薄膜划分为多个光学单元，每个光学单元的几何中心对应一颗LED光源；每两颗LED光源的中心点落于一个光学单元的边界线上；且每个光学单元中，自几何中心位置至其边界线，厚度呈增大趋势，实现光强的位置增加反射，而在光强弱的位置增加透射，从而使得LED光源发出的光经该内光学膜片的处理后均匀出射，实现即使减小LED光源与扩散板之间的间距，也能由该内光学膜片保证背光的均匀性的效果。
【专利说明】
一种直下式背光模组和显示设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及液晶显示模组技术领域，尤其涉及一种直下式背光模组和显示设 备。
【背景技术】
[0002] 显示设备的背光模组按照结构可分为直下式背光模组和侧光式背光模组两种，其 中，直下式背光模组相比于侧光式背光模组更容易实现局部控制，使得背光更加均匀，具有 高对比度和广视角的优势。
[0003] 如图1所示，直下式液晶模组包括背板1、置于背板1内侧的LED光源2、置于LED光源 之上的扩散板3、置于扩散板3之上的光学膜片组4和最上层的面板5。由于LED光源的分布受 混光距离的条件限制，使得直下式背光模组不能做的很薄，影响到整机的超薄化设计需求。
[0004] 为实现直下式背光模组的超薄化，现有技术中，在不增加 LED光源个数的前提下， 通常采用以下两种方式来达到减小直下式背光模组厚度的效果：1、在LED光源上加二次光 学透镜；2、在扩散板上丝印网点。这两种方式中，受二次透镜的设计工艺限制，混光距离在 达到一定距离后背光模组的厚度难以再减小，若再进一步减小混光距离，会造成背光不均 匀的问题;在扩散板上丝印网点会因为油墨的存在，导致背光模组在主观上存在一定的色 差引起背光不均匀的问题。
[0005] 可见，在不增加LED光源个数时，若想实现直下式背光模组的超薄化设计，现有技 术中都存在降低背光均匀度的技术问题，阻碍了直下式背光模组向超薄化发展。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是提出一种直下式背光模组和显示设备，解决现有直下式背光 模组向超薄化设计时导致的背光均匀度降低的技术问题。
[0007] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008] 提出一种直下式背光模组，包括背板、LED光源和扩散板，所述LED光源设置在所述 背板上，所述扩散板置于所述LED光源之上，所述直下式背光模组还包括有一内光学膜片， 所述内光学膜片置于所述LED光源与所述扩散板之间；所述内光学膜片包括基板和附于所 述基板上朝向所述LED光源方向的光学薄膜;所述光学薄膜划分为多个光学单元，每个光学 单元的几何中心对应一颗LED光源;每两颗LED光源的中心点落于一个光学单元的边界线 上;且每个光学单元中，自几何中心位置至其边界线，所述光学薄膜的厚度呈增大趋势。
[0009] 提出一种显示设备，包括直下式背光模组;所述直下式背光模组，包括背板、LED光 源和扩散板，所述LED光源设置在所述背板上，所述扩散板置于所述LED光源之上，所述直下 式背光模组还包括有一内光学膜片，所述内光学膜片置于所述LED光源与所述扩散板之间； 所述内光学膜片包括基板和附于所述基板上朝向所述LED光源方向的光学薄膜;所述光学 薄膜划分为多个光学单元，每个光学单元的几何中心对应一颗LED光源;每两颗LED光源的 中心点落于一个光学单元的边界线上;且每个光学单元中，自几何中心位置至其边界线，所 述光学薄膜的厚度呈增大趋势。
[0010] 本实用新型实施例的技术方案，其具有的技术效果或者优点是:本申请提出的直 下式背光模组和显示设备，在LED光源与扩散板之间设置了一层光学膜片，该光学膜片包括 基板和附于该基板上朝向LED光源方向的光学薄膜;该光学薄膜划分为多个光学单元，每个 光学单元的几何中心对应一颗LED光源;每两颗LED光源的中心点落于一个光学单元的边界 线上;且每个光学单元中，自几何中心位置至其边界线，光学薄膜的厚度呈增大趋势。
[0011] -方面，为了设计超薄效果的直下式背光模组，希望尽可能减小LED光源与扩散板 之间的空间距离，但当LED光源之间的距离与LED光源与扩散板之间距离的比值小于一定值 后，在主观上会存在较为明显的灯影现象，在灯的正上方背光亮，而灯与灯之间的背光则较 暗，但为了使直下式背光模组的厚度进一步减小达到超薄效果，理论上消除这些现象达到 背光均匀的效果，做到灯上方的光多反射一些，而灯与灯之间的光透射多一些即可；另一方 面，结合薄膜的干涉条件可知，薄膜厚度相对较薄时，干涉相长，能够增加反射光的强度，起 到增反的作用；薄膜厚度相对较厚时，干涉相消，增加透射光的强度，起到增透的作用；因 此，结合上述薄膜的干涉条件，在进一步减小LED光源之间的距离与LED光源与扩散板之间 距离的比值，也即保持LED光源间距不变而减小LED光源与扩散板之间距离达到设计超薄直 下式背光模组的效果时，可以将本案中的光学薄膜按照光学单元分块，每个光学单元的厚 度控制为从正对灯的位置到边界线位置的厚度增大，也即做到正对灯的位置厚度小于灯与 灯之间位置的厚度，做到正对灯位置的光发生更多的反射，而灯与灯之间的光发生更多的 透射，使得正对灯位置的背光亮度相对减小下降，而灯与灯之间的背光亮度相对增加，从而 达到匀光的效果，提高了背光的均匀度;解决了现有技术中直下式背光模组向超薄化设计 时导致的背光均匀度降低的技术问题。
【附图说明】
[0012] 图1为现有技术中直下式背光模组的结构图；
[0013] 图2为本申请提出的直下式背光模组的结构图；
[0014]图3为本申请提出的光学薄膜的光学单元划分例图；
[0015]图4为减小LED光源至扩散板距离件小事直下式背光模组出光不均匀的示意图；
[0016] 图5为本申请光学薄膜厚度与增反、增透关系示意图；
[0017] 图6为本申请提出的光学薄膜的厚度与光强分布的关系曲线图；
[0018] 图7为本申请提出的内光膜膜片的安装结构图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020] 如图2所示，本申请提出的直下式背光模组，包括背板21、LED光源22、扩散板23和 内光学膜片24。
[0021] LED光源22设置在背板21上，扩散板23置于LED光源22之上；内光学膜片24置于LED 光源22与扩散板23之间；内光学膜片24包括基板和附于基板上朝向LED光源22方向的光学 薄膜。
[0022] 如图3所示，光学薄膜划分为多个光学单元241，每个光学单元241的几何中心2411 对应一颗LED光源;每两颗LED光源的中心点落于一个光学单元的边界线2412上;且每个光 学单元241中，自几何中心位置至其边界线，光学薄膜的厚度呈增大趋势。
[0023] 直下式背光模组因受混光距离的限制而难以向超薄化设计，若减小混光距离则产 生的背光会不均匀;而理想上，为了实现超薄化，希望做到LED光源与扩散板之间零距离，从 而能够实现超薄化设计。
[0024] 为了设计超薄效果的直下式背光模组，希望尽可能减小LED光源与扩散板之间的 空间距离，但如图4所示，当LED光源之间的距离a与LED光源与扩散板之间距离b(混光距离） 的比值小于一定值后，通常为0.1，在主观上会存在较为明显的灯影现象;例如，a值保持不 变而减小b值，也即减小背光模组的厚度时，会产生如下问题:灯的正上方背光亮，而灯与灯 之间的背光则较暗，从而造成背光不均匀的现象。
[0025] 但为了使直下式背光模组的厚度进一步减小达到超薄效果，在减小LED光源与扩 散板之间空间距离前提下，理想上只要做到灯上方的光多反射一些，而灯与灯之间的光多 透射一些，消除灯上方背光亮而灯与灯之间背光暗的现象，达到背光均匀的效果即可。
[0026] 另一方面，结合薄膜的干涉条件可知，薄膜厚度为极大值时，干涉相长，能够增加 反射光的强度，起到增反的作用;薄膜厚度为极小值时，干涉相消，增加透射光的强度，起到 增透的作用；因此，结合上述薄膜的干涉条件，在进一步减小a与b的比值，也即保持LED光源 间距不变而减小LED光源与扩散板之间距离达到设计超薄直下式背光模组的效果时，如图3 所示，可以将本案中的光学薄膜按照光学单元分块，每个光学单元的厚度控制为从正对灯 的位置到边界线位置的厚度设计为增大趋势，也即做到正对灯的位置厚度小于灯与灯之间 位置的厚度，做到正对灯位置的光发生更多的反射，而灯与灯之间的光发生更多的透射，如 图5所示，从而实现匀光的效果，提高了直下式背光模组产生背光的均匀度;解决了现有技 术中直下式背光模组向超薄化设计时导致的背光均匀度降低的技术问题。
[0027] -种优选的实施例是，设计光学单元几何中心位置的厚度为
，此为薄膜 干涉条件下薄膜厚度的极大值;设计光学单元边界线位置的厚度为
_，此为薄膜 干涉条件下薄膜厚度的极小值;其中，k为正整数，A为真空波长，n为本案光学薄膜的折射 率，cosi为LED光源至光学薄膜的垂直距离与两个LED光源中心点距离的比值。
[0028]具体的，如图6所示，光在两个LED光源之间的分布规律如曲线1所示，在灯的正上 方亮度最高，而两个LED光源之间的位置亮度最小，而理想情况下，为实现减小直下式背光 模组厚度而保持背光出光均匀的效果，希望光强的分布如曲线2所示为均匀分布的;假设在 灯正上方亮度为L1，两灯之间位置的亮度为L2，而理想情况下的期望亮度为L3，亮度分布使 .x.2 用函数f (X)表示，依据能量守恒定律可知，C = (f/(xkr) - .Yl);假设设计灯上方的 xl 位置处的薄膜厚度为
，以实现增发作用，控制灯与灯中心位置的薄膜厚度为
，曲线1和曲线2交点处的薄膜厚度为
；其他位置处的薄膜厚度参考光强 的分布，模拟得到连续函数，做相应的调整确保每个位置处的光强都等于L3即可。则在此条 件下，灯的正上方光线的透射率为T=(L1-L3)/L1，折射率为R = L3/L1，因此，在假设基板， 优选玻璃基板，的折射率为nl，可根据光线在两种不同的介质表面的反射系数
和透射系数
得到光学薄膜的折射率n2。
[0029] 由上述，结合能量守恒定律，通过调整光学薄膜的厚度以及折射率，光强较强的位 置增发作用大，光强较弱的位置增透作用大，实现LED光源发出的光能够经过内光学膜片的 作用后形成均匀背光，在保持LED光源个数不变的前提下，能够通过该方案实现直下式背光 模组的超薄化设计。
[0030] 通常情况下，通过使用单层光学薄膜即可实现直下式背光模组的超薄化需求，但 是由于工艺、材质等因素的限制，为实现更优化的超薄设计，可以在基板上镀多层光学薄 膜，例如3层，且从入射介质至基板，光学薄膜的折射率逐层增大，实现高反与高透，在实现 超薄化设计时能够更好的优化模组主观效果。
[0031] 如图7所示，为本申请提出的直下式背光模组中光学膜片的一种安装结构实施例。 该直下式背光模组中，背板包括底板211和侧板212，LED光源设22置于底板211上;侧板212 具有固定平台2121，使得侧板的横截面呈阶梯状；内光学膜片24的四周通过螺钉与侧板上 的固定平台2121固定，实现与侧板之间的固定连接。
[0032] 基于上述提出的直下式背光模组，本申请实施例还提出一种显示设备，该显示设 备包括有上述的直下式背光模组。保证出光均匀的超薄化设计的直下式背光模组，为显示 设备的超薄化设计提供了设计基础，能够实现超薄化设计的显示设备，提高显示设备的品 质。
[0033] 上述本申请提出的直下式背光模组和显示设备，通过在LED光源与扩散板之间增 加内光学膜片，该内光学膜片上的光学薄膜被划分为多个光学单元，每个光学单元的几何 中心对应一颗LED光源，没两颗LED光源的中心点落于一个光学单元的边界线上，且每个光 学单元中，自几何中心至其边界线，光学薄膜的厚度由小增大，实现在光强的位置增加反 射，而在光强弱的位置增加透射，从而使得LED光源发出的光，经该内光学膜片的处理后，能 够均匀出射，由此，保证了即使减小LED光源与扩散板之间的间距，也即减小了直下式背光 模组的厚度时，也能由该内光学膜片保证背光的均匀性，从而在不增加LED光源成本时保证 了出光的均匀性，做到了直下式背光模组的超薄化设计，也就做到了使用该直下式背光模 组的显示设备的超薄化设计。
[0034]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本 创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包 括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种直下式背光模组，包括背板、LED光源和扩散板，所述LED光源设置在所述背板 上，所述扩散板置于所述LED光源之上，其特征在于，所述直下式背光模组还包括有一内光 学膜片，所述内光学膜片置于所述LED光源与所述扩散板之间； 所述内光学膜片包括基板和附于所述基板上朝向所述LED光源方向的光学薄膜;所述 光学薄膜划分为多个光学单元，每个光学单元的几何中心对应一颗LED光源;每两颗LED光 源的中心点落于一个光学单元的边界线上;且每个光学单元中，自几何中心位置至其边界 线，所述光学薄膜的厚度呈增大趋势。2. 根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述光学单元的几何中心位置 的厚度：所述光学单元边界线位置的厚度为其中，k为正整数，λ 为真空波长，η为所述光学薄膜的折射率，cosi为LED光源至所述光学薄膜的垂直距离与两 个LED光源中心点距离的比值。3. 根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述基板上附有多层光学薄 膜。4. 根据权利要求3所述的直下式背光模组，其特征在于，所述多层光学薄膜为3层，且入 射介质至所述基板，所述3层光学薄膜的折射率逐渐增大。5. 根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述基板为玻璃基板。6. 根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述背板包括底板和侧板，所 述LED光源设置于所述底板上； 所述侧板具有固定平台，使得所述侧板的横截面呈阶梯状;所述光学膜片的四周通过 螺钉与所述侧板上的固定平台固定，实现与所述侧板之间的固定连接。7. -种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的直下式背光模组。
【文档编号】G02F1/13357GK205507312SQ201620333885
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】张登印
【申请人】青岛海信电器股份有限公司