专利名称：集成显示器外壳的直下式lcd背光模组的制作方法
技术领域：
实用新型涉及一种液晶显示器，特别涉及一种集成显示器外壳的直下式IXD背光 模组。
背景技术：
近年来，平板显示器的市场随着消费电子产品的发展越来越大，其中，液晶显示 器(Liquid Crystal Display，LCD)占平板显示的份额接近90 %。液晶显示器作为一种 被动发光器件，本身不会发光，对于透射型液晶显示器，必须依靠背光光源将光线穿过显示 面板，展现图形图像。冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)和发光二极管 (LightEmitting Diodes, LED)是目前液晶背光的两种主要技术。其中CCFL背光技术成熟， 各种配套的光学器件比较完善；LED背光色彩还原性好、能耗低、寿命长、响应速度快、材料 无环境公害、整体产品更轻薄、不含易碎部件等等。目前LED正迅速成为LCD背光的主流技 术，各种针对LED设计的背光组件也越来越多。LCD背光根据其光学结构分为Edge Lighting (侧下式)和DirectLighting (直下 式)两种。侧下式的光源布置在IXD面板侧面，通过LightGuide Plate (导光板)将光线 均勻分布到面板上，直下式的光源直接布置在液晶面板下方，不需要导光板。无论是侧下式 还是直下式背光，都需要扩散膜、增亮膜等光学薄膜将均勻照度转化为适合于观众观看的 亮度分布。一般来说，侧下式LCD背光整体厚度更薄，适用于中小尺寸显示器；直下式LCD 背光光线均勻度高，不受显示器尺寸制约，易于实现动态区域对比度控制。在侧下式LCD背光中，光源出射的光线耦合到导光板的过程中会发生光能量损 耗，导光板将水平方向入射的光线转向到LCD面板方向的过程中，也存在能量损耗，耦合效 率和导光效率共同制约了侧下式背光的整体光效，一般来说，实际的侧下式背光系统的整 体光效不高于75%，不利于实现节能显示器；而且目前导光板的导光面积有一定限制，单 块导光板的导光面积一般小于30英寸对角线，超大尺寸显示器要使用多块导光板，增加了 光学设计的难度和系统的复杂度。直下式背光中，由于CCFL背光的灯管体积较大，一般使用LED技术。在直下式LED 背光中，一种技术方案如美国专利US6607286和US6679621所述，使用了侧面发光LED (Side Emitter LED), LED出射的光能量集中在水平方向士20°的范围内。在这种基于侧面发光 LED的背光系统中，背光腔的内壁涂覆以高反射率材料，LED发出的光线在背光腔内反复反 射，最终在面板处形成均勻的光能量分布。这种背光结构均勻度较高，但是光线在反复反射 的过程中损失了很多能量，整体光效偏低，而且整体厚度也偏大。另一种技术方案是将LED 在面板下方分布式排布，由于LED出光能量的空间角度分布一般集中在轴线方向，LED需要 与LCD面板相距一定距离，才能保证目标面照度均勻，一般来说，分布式LED直下式背光的 厚度要大于侧下式LED背光。为了减小分布式LED直下式背光的厚度，一种技术方案是增 加分布式排布LED的排布密度，可以在一定程度上减小系统厚度，但是这种技术方案会导 致LED的数目急剧增加，22寸面板使用LED的数目已超过1000颗，会带来光源一致性、可靠性、电源驱动等一系列问题；另一种方法是使用二次透镜增大LED出光角度，同样可以减 小系统厚度，目前已有经过精密光学设计的自由曲面透镜应用到LED背光之中，如中国发 明专利200910041731. X所述，但是使用二次透镜改变光线出射方向时，由于全内反射的存 在，光线出射角度并不能增大太多，则背光系统厚度减小的程度也有限，相比侧下式背光还
有一定差距。
发明内容本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种集成显示器外壳的直 下式IXD背光模组。本实用新型包括光源、自由曲面反射器、半透明半反光的光学板、集成 的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，显示器外壳与自由曲面反射器集成为 一整体部件，其外部构成显示器外壳，其内壁构成一个背光腔，背光腔底部为自由曲面反射 器的自由曲面反射面，液晶显示器LCD面板之后依次为双层增亮膜、增亮膜、扩散膜，其特 征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背光腔内LCD面板模组的后 方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光的光学板，自由曲面反射 面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经支撑架与背光腔内壁相连 接。本实用新型的优点是本实用新型的优点是背光模组系统厚度薄，光能利用率高， 通过精确控制反射光线使LCD照度均勻分布，显示器外壳与背光模组的集成化降低生产成 本。
图1本实用新型实施例一的剖视结构示意图；图2本实用新型实施例一的俯视结构示意图；图3本实用新型实施例二的剖视结构示意图；图4本实用新型实施例二的俯视结构示意图；图5使用三基色LED实施例二的俯视结构示意图。图中Ia白光LED、lr红光LED、lg绿光LED、lb蓝光LED、ld CCFL、2自由曲面 反射器、21自由曲面反射面、3驱动电源及其他部件、4半透明半反光的光学板、5扩散膜、61 增亮膜、62双层增亮膜。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。实施例一参见图1、图2，显示器外壳与自由曲面反射器2集成为一整体部件，自由曲面反射 器2的外部构成了显示器的外壳，其内壁构成一个背光腔，背光腔底部为自由曲面反射器2 的自由曲面反射面21，由铝材制成的自由曲面反射器2的内壁镀以高反射率材料，自由曲 面反射器的内壁各面均镀以高反射率材料，反射率大于70%。液晶显示器LCD面板之后依 次为双层增亮膜62、增亮膜61、扩散膜5，本实施例的光源为白光LED la，每颗白光LED Ia 组成一个背光单元，各背光单元呈线形排布，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面板相对，自由曲面反射面21和自由曲面反射器2的其他内壁共同控制光源出射 光线的走向，在背光腔顶面形成均勻照度分布，最终，背光腔顶部的扩散膜5、增亮膜61、双 层增亮膜62将均勻照度分布转化为所需的亮度分布，光源之上设有一半透明半反光的光 学板4，自由曲面反射面21形成对半透明半反光的光学板4反射的光线进行二次反射，本实 施例的半透明半反光的光学板4的外形为平板状，可以根据需要将外形设置为抛物面或球 面，半透明半反光的光学板4透射率及反射率根据需要选择。光源经支撑架与背光腔内壁 相连接。驱动电源及其他部件3安装在显示器外壳的边缘。为实现背光腔顶面的均勻照度分布，各个光学器件的作用如下光源出射的大部 分光线直接到达半透明半反光的光学板4，其余小部分直接到达背光腔顶部；到达半透明 半反光的光学板4的光线中的透射部分穿过半透半反光学板4到达背光腔顶部，反射部分 到达自由曲面反射面21，自由曲面反射面21对这些光线进行二次反射，最终也到达背光腔 顶部，通过精确控制其反射方向得到背光腔顶面的均勻照度分布，自由曲面反射器其他内 壁将少部分没有直接到达背光腔顶部的光线也反射到背光腔顶部，以提高光能利用率。实施例二实施例二与实施例一相同，所不同的是光源为冷阴极管(CCFL) ld，光源CCFL Id 天然为线形光源，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面板相对，参见图3、 图4。实施例三实施例三与实施例一相同，所不同的是LED光源为三基色(RGB)LED，实施例一中 的白光LED背光单元由一颗红色LED Ir，一颗蓝色LED lb，两颗绿色LED Ig共四颗LED替 代，这些LED固定在光源支撑架上，安装在自由曲面反射面21的轴线上，出光方向与LCD面 板相对，参见图5。显示器的外壳、自由曲面反射器2的内壁采用ABS塑料制成，其内壁镀以高反射率 材料，背光模组的重量有所减轻。
权利要求1.一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，包括光源、自由曲面反射器、半透明 半反光的光学板、集成的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，显示器外壳与 自由曲面反射器集成为一整体部件，其外部构成显示器外壳，其内壁构成一个背光腔，背光 腔底部为自由曲面反射器的自由曲面反射面，液晶显示器(LCD)面板之后依次为双层增亮 膜、增亮膜、扩散膜，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背 光腔内LCD面板模组的后方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光 的光学板，自由曲面反射面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经 支撑架与背光腔内壁相连接。
2.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于光源为 冷阴极管(CCFL)，冷阴极管(CCFL)天然呈线形光源，安装在自由曲面反射面的轴线上。
3.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于光源为 发光二极管(LED)，各个背光单元(BLU)呈线形排布，安装在自由曲面反射面的轴线上。
4.根据权利要求1或3所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于 发光二极管(LED)的光源为白光LED或RGB三基色LED，每一颗白光LED构成一个背光单 元(BLU)，RGB三基色LED为一颗红色，一颗蓝色，两颗绿色共四颗LED构成一个背光单元 (BLU)。
5.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式IXD背光模组，其特征在于半透明 半反光的光学板的外形为平板状或抛物面或球面。
6.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于自由曲 面反射器的内壁各面均镀以高反射率材料，反射率大于70%。
7.根据权利要求1所述的集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，其特征在于自由曲 面反射器设有驱动电源的位置。
专利摘要一种集成显示器外壳的直下式LCD背光模组，包括光源、自由曲面反射器、半透明半反光的光学板、集成的显示器外壳、背光腔、扩散膜、增亮膜、光源支撑架，其特征在于光源为冷阴极管(CCFL)或发光二极管(LED)，光源位于背光腔内LCD面板模组的后方，光线出射方向与LCD面板相对，光源之上设有一半透明半反光的光学板，自由曲面反射面形成对透明半反光的光学板反射的光线进行二次反射，光源经支撑架与背光腔内壁相连接。本实用新型的优点是背光模组系统厚度薄，光能利用率高，通过精确控制反射光线使LCD照度均匀分布，显示器外壳与背光模组的集成化降低生产成本。
文档编号F21V7/04GK201787426SQ20102024746
公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者刘胜, 王恺, 秦宗, 罗小兵, 陈飞 申请人:刘胜