一种背光模组和液晶显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种背光模组和液晶显示设备。
【背景技术】
[0002] 液晶显不设备包括用于显不图像内容的IXD液晶面板和向IXD液晶面板提供白色 光源的背光模组。根据光源相对于LCD液晶面板的位置不同，背光模组主要分为侧光式和 直下式。其中，直下式背光模组的光源位于LCD液晶面板的正下方。
[0003] 示例的，如图1所示，已有技术中直下式背光模组的一种典型结构示意图，参考图 1所示，直下式背光模组100主要包括背板101、设置在背板101内表面的反射片102、设置 在反射片102表面的多个LED发光芯片103、设置在LED发光芯片103上方的扩散板105和 设置在扩散板105上表面的棱镜片106以及其他光学膜片107,其中，棱镜片106的作用是 提高背光模组出光面出射光的强度，具体的，利用形成在衬底材料上的微棱镜结构的折射 作用使来自扩散板105的某一角度范围内的出射光偏转至正面方向出射，这样，光源发出 的光线在微棱镜结构的作用下不断被循环利用，原本向各个方向发散的光线在通过棱镜片 后被控制在正面视角方向上，从而达到亮度增强的效果。因此，棱镜片105又叫做增亮膜， 通常其微棱镜结构的横截面顶角为90 °，此时，原本向各个方向发散的光线经过棱镜片 105折射后在背光模组正面视角范围内的汇聚效果好，相应的，棱镜片105的增亮效果好。
[0004] 采用图1所示结构的直下式背光模组，偶有发现正对LED发光芯片103上方的棱 镜片106处折射出的光比较多，如图2所示，引起直下式背光模组的局部出现亮斑108,造成 主观不良。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供一种背光模组和液晶显示设备，能够有效解决直下式背光模 组局部存在亮斑的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例提供一种背光模组，包括LED发光芯片及棱镜 片，所述棱镜片设置在所述LED发光芯片上方，所述棱镜片包括基材以及设置在所述基材 上的微棱镜结构，所述微棱镜结构包括第一类三棱柱微结构和第二类三棱柱微结构，所述 第一类三棱柱微结构的横截面顶角大于所述第二类三棱柱微结构的横截面顶角。
[0007] 通常，LED发光芯片发出的小角度光在三棱柱微结构的出光面发生折射后，汇聚 在背光模组出光面的正面视角范围内，由于LED发光芯片发出的小角度光的发散程度低， 进而在背光模组局部形成亮斑，而本发明实施例的背光模组，其棱镜片包括基材以及设置 在所述基材上的微棱镜结构，所述微棱镜结构包括横截面顶角为两种不同角度的三棱柱微 结构，其中，第一类三棱柱微结构的横截面顶角大于第二类三棱柱微结构的横截面顶角，因 为三棱柱微结构的横截面顶角越小，LED发光芯片发出的小角度光在其出光面发生全反射 的概率越大，第二类三棱柱微结构对LED发光芯片发出的小角度光的反射作用大于折射作 用，参考图7所示，LED发光芯片发出的小角度光在第二类三棱柱微结构的出光面发生全反 射，改变传播方向后，再经另一侧的出光面折射和反射后，其折射和反射光均不在背光模组 出光面所对应的光斑范围内，可以有效解决背光模组局部存在亮斑的问题。
【附图说明】
[0008] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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。
[0009] 图1为现有技术的背光模组结构示意图； 图2为图1中背光模组的光斑示意图； 图3为本发明实施例提供的一种背光模组结构示意图； 图4为本发明实施例的背光模组反射区和增亮区分布示意图； 图5为本发明实施例的背光模组的光线结构示意图； 图6为本发明实施例的一种棱镜片结构示意图； 图6a为本发明实施例的另一种棱镜片结构示意图； 图6b为本发明实施例的另一种棱镜片结构示意图； 图7为本发明实施例的背光模组光斑形成示意图； 图8为本发明实施例的背光模组第一类三棱柱微结构的光线示意图； 图9为本发明实施例的背光模组第二类三棱柱微结构的光线示意图。
【具体实施方式】
[0010] 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。
[0011] 基于发明人发现，如图1所示直下式背光模组，偶有局部出现亮斑的主观不良问 题。分析产生上述问题的原因在于，LED发光芯片103上方的出射光强度较其他地方过大， 造成直下式背光模组在正对LED发光芯片103的上方出现局部亮斑。进一步的研究发现， 由于LED发光芯片103发出的光近似于朗伯辐射体，其最大发射角度为120°，其光线与出 光面的法线之间夹角为0° ~60°，即出光角为0° ~60°，其中的小角度出光角内的光线在 到达背光模组出光面的过程中未得到充分的发散，进而引起了局部出现亮斑。
[0012] 现有技术中，发明人发现，通常采用增大LED发光芯片到背光模组出光面之间的 距离或者在直下式背光模组中设置扩散板以及扩散片等手段，但是，增大LED发光芯片到 背光模组出光面之间的距离势必会造成直下式背光模组的厚度较大，同时，如果在直下式 背光模组中设置扩散板，利用扩散板的雾度进行遮蔽亮斑，势必会造成背光模组的亮度降 低，同时会增加直下式背光模组的重量和成本，这都不利于液晶显示设备的轻薄化发展。
[0013] 为解决上述问题，本发明实施例提供一种背光模组及液晶显示设备，包括LED发 光芯片及棱镜片，所述棱镜片设置在所述LED发光芯片上方，所述棱镜片包括基材以及设 置在所述基材上的微棱镜结构，所述微棱镜结构包括第一类三棱柱微结构和第二类三棱柱 微结构，所述第一类三棱柱微结构的横截面顶角大于所述第二类三棱柱微结构的横截面顶 角，可以有效解决背光模组局部存在亮斑的问题。
[0014] 图3示例性的示出了本发明实施例的一种背光模组的结构示意图。该背光模组可 以为液晶显示设备提供白色光源，与LCD液晶面板组装成液晶显示设备。
[0015] 参考图3所示，本发明实施例提供的背光模组200,主要包括背板201、LED发光芯 片203、棱镜片206以及其他光学膜片207,其中背板201与棱镜片206之间的空间形成混 光空间204。不例的，背板201为一框体结构，棱镜片206设置在其四周边沿侧壁，LED发光 芯片203设置在其底部。
[0016] 示例的，参考图3所示，其他光学膜片207设置在棱镜片206上方，同时，其他光学 膜片207还可以设置在棱镜片206下方或者分散设置在棱镜片206上下两侧。示例的，其 他光学膜片207可以是背光模组的扩散片、扩散膜、量子膜等，其他光学膜片207可以是其 中的一种膜片，也可以是其中多种膜片的组合。
[0017] 进一步的，参考图6所示，棱镜片206包括基材2063和设置在基材2063上的微棱 镜结构2064,其中，微棱镜结构2064的横截面为等腰三角形，微棱镜结构2064包括第一类 三棱柱微结构20641和第二类三棱柱微结构20642,其中第一类三棱柱微结构20641的横截 面顶角为，第二类三棱柱微结构20642的横截面顶角为θ2。
[0018] 参考图4所示，本发明实施例提供的背光模组200,其棱镜片206上包含若干个反 射区2062和增亮区2061，其中，参考图5所示，反射区2062所接收的LED发光芯片203发 出的光能量密度大于增亮区2061所接收的LED发光芯片203发出的光能量密度。参考图 4、图5和图6所示，反射区2062内设置有第二类三棱柱微结构20642。
[0019] 具体的，LED发光芯片203发出的光近似于朗伯辐射体，其最大发射角度为120°， 其发射光的范围如图5所示。参考图5所示，棱镜片206位于LED发光芯片203正上方的 区域，接收到的LED发光芯片203发出光的角度比较小，在相同的混光距离下，其发散程度 低，造成LED发光芯片203正上方的区域接收到的光能量密度较大，因此，背光模组的亮斑 通常出现在LED发光芯片的正上方。
[0020] 进一步的，反射区2062和增亮区2061分别分布在靠近LED发光芯片203和远离 LED发光芯片203的位置，其中，示例的，参考图4所示，反射区2062分布在LED发光芯片 203的正上方。
[0021] 参考图7所示，LED发光芯片203在背光模组出光面产生的亮斑半径为r，该背光 模组的混光距离为H，LED发光芯片203产生亮斑的光线①与LED发光芯片203的出光面法 线之间的最大夹角为α，微棱镜结构2064出光面的全反射临界角为β，微棱镜结构2064 材质的折射率为η，则：
参考图7所示，Θ为与LED发光芯片203的出光面法线之间夹角为α的光线①在微棱 镜结构2064的出光面发生全反射时，微棱镜结构2064横截面夹角的临界值。当微棱镜结构 2064横截面夹角大于Θ时，光线①将在微棱镜结构2064的出光面发生折射和反射，在背光 模组的出光面形成光斑；当微棱镜结构2064横截面夹角小于Θ时，光线①将在微棱镜结构 2064的出光面发生全反射，改变传播方向后，再经另一侧的出光面折射和反射后，其折射和 反射光均不在背光模组出光面所对应的光斑范围内。其中，根据三角形内角和定理可得：
其中，参考图7所示，:袭为微棱镜结构2064的出光面与法线之间的夹角，则?=如°，
[0022] 示例的，以混光距离H=30mm的背光模组为例，其出光面产生的亮斑半径为 r=15mm，微棱镜结构2064材质的折射率为n=l. 5，则：
进一步的，参考图7所示，如果与LED发光芯片203