一种光能利用率高的背光结构的制作方法

本发明涉及背光技术领域，尤其涉及一种光能利用率高的背光结构。

背景技术：

TFT-LCD是薄膜晶体管液晶显示器的英文缩写，是一种微电子技术与液晶显示器的结合技术。TFT-LCD背光方案中会采用光隧(光棒)对背光进行匀光。

光隧的光路出口和入口，匀光效果较好的比例为1：1，此类光隧对于光路只有匀光作用，而不能优化配光角度。

HUD属于小视场要求的光学系统，图像的可视角度只是在很小角度范围内，因此需要配光角比较小，上述1：1比例的光隧由于光出射角度大，光利用率低下，无法优化HUD的LED配光角度，导致HUD需要提高LED的驱动功率，带来功耗以及散热等技术问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种光能利用率高的背光结构，采用本发明提供的技术方案解决了现有光隧配光角度无法满足HUD系统的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光能利用率高的背光结构，包括光源和光隧，所述光隧呈中空的多棱锥台状；所述多棱锥台上平行的两个端面贯穿设置，面积较小的所述端面为入光面，另一个所述端面为出光面；在所述多棱锥台内形成能够对光线全反射的反射腔；所述光源设于所述入光面处，且所述光源的光线朝向所述反射腔；在所述出光面处设有与所述出光面平行的菲涅尔透镜。

优选的，所述反射腔呈四棱锥形台状，所述入光面与出光面均为矩形。

优选的，所述入光面与出光面之间的距离为30-60mm；所述入光面的宽度为2-4mm,长度为3-8mm；所述出光面的宽度为14-22mm，长度为25-41mm。

优选的，所述光源为1颗或者1*2排列分布的LED灯。

由上可见，应用本发明实施例的技术方案，有如下有益效果：本发明在光隧的出光面处增加了菲涅尔透镜，能够减小该背光结构的配光角度，并在一定程度上改善背光照度的均匀性，提高光能利用率，降低系统功耗；并且压缩了光入口端尺寸，增加出口端和入口端比例，进一步缩小了配光角度，进而进一步提高光能利用率。

附图说明

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，下面将对本发明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。下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，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。

图1为本实施例光隧立体图；

图2为本实施例剖视图；

图3为本实施例使用状态光线示意图。

具体实施方式

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地描述。

现有背光结构技术中的光隧由于光出射角度大，光利用率低下，无法优化HUD的LED配光角度，导致HUD需要提高LED的驱动功率，带来功耗以及散热等技术问题。

请参见图1-3，为了解决上述技术问题，需要减小光隧的配光角度。本实施例公开了一种光能利用率高的背光结构，该背光结构包括光源10和光隧20。其中光隧20呈中空的多棱锥台状。多棱锥台上平行的两个端面贯穿设置，面积较小的端面为入光面21，另一个端面为出光面22。

在多棱锥台内形成能够对光线全反射的反射腔23。反射腔23的内表面为经过镜面处理的金属或介质反射层，其制作材料不限，为了实现反射腔23全反射的功能，可以采用经过抛光工艺的金属或涂有介质反射层的非反射材质。此类材料在光学工业上极为常见，且工艺并不复杂，具有低成本的优点。

光源10设于入光面21处，且光源10的光线朝向反射腔23。光源10发出的入射光进入反射腔23内进行数次全反射后，从出光面22射出。

为了达到减小光隧配光角度的技术效果，在出光面22处设有与出光面22平行的菲涅尔透镜30，出光面22射出的光线的配光角度通过菲涅尔透镜30获得明显优化，并且由于反射作用的多次、均匀发生，所获得的出射光具有优异的均匀性，能够减小该背光结构的配光角度，并在一定程度上改善背光照度的均匀性，提高光能利用率，降低系统功耗。

本实施例提供的背光结构，其光隧20和反射腔23的形状可以根据LCD面板的形状进行定制，根据光学的几何原理得知，反射腔23的锥台的边数不限，均能够起到上述优化光源的配广角、照度曲线的作用。为了使之适用于HUD系统，本实施例提供的反射腔23呈四棱锥形台状，入光面21与出光面22均为矩形。其中入光面21的宽度为2-4mm,长度为3-8mm，较之现有光隧技术中的入光面，进一步的压缩了光入口端的尺寸。出光面22的宽度为14-22mm，长度为25-41mm，可以根据TFT-LCD的有效尺寸适当就行调整。

由于反射腔23越长，光线在其中的反射次数越多，所获得的出射光的照度的均匀性越高，在理想情况下，若反射腔23无限延长，则出射光的照度均匀性可以达到100％。为适应上述尺寸的入光面21和出光面22，其长度可以根据入光面21与出光面22之间的比例来定，同时需适用于HUD系统，入光面21与出光面22之间的距离为30-60mm，即反射腔23的长度范围为30～60mm之间。

由于入光面21较小，光源10可以根据入光面21的尺寸进行布置，例如采用2*2排列、2*3排列、3*3排列、3*4排列或3*5排列的LED灯，在本实施例中，由于入光面21的尺寸限制，光源10则采用1颗或者1*2排列分布的LED灯。

如图2所示，反射腔23由四个梯形的反射面围成四棱锥形台状，在HUD系统的实际装配中，其中一个反射面与入光面21和出光面22垂直，即光隧入口和出口不一定关于中心对称，通过对入口和出口进行偏置，可以实现光传播角度的偏置，从而更为灵活地与成像系统耦合。

进一步的，还可以在出光面22处增设光扩散装置40，该光扩散装置40可以为扩散膜或扩散片，从光隧中射出的光线经过光扩散装置40之后，能够获得面积更大，均匀度更好，色度更稳定的出射光。可以根据HUD成像光路需要确定光扩散装置40的角度，使得背光主光线角度和成像部分的主光线角度一致，可以进一步的提升光效，增加系统亮度，从而达到降低系统功耗的目的。

本实施例提供的背光结构压缩了光入口端尺寸，增加出口端和入口端比例，进一步缩小了配光角度，进而进一步提高光能利用率。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。