直下式背光源结构、背光源模组及液晶显示设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及领域液晶显示【技术领域】，尤其涉及一种直下式背光源结构、背光源模组及液晶显示设备。该直下式背光源结构包括透光灯托、二次棱镜和光源，所述透光灯托包括通光管道，光源设置在二次棱镜的下方，即二次棱镜底面的内侧，由于二次棱镜为倒锥台型结构且二次棱镜的顶面为凹进的弧面，光源经过二次棱镜，一部分光从二次棱镜的顶面反射向背光源模组的反射片上，另一部分光从二次棱镜的侧面折射向背光源模组的反射片上，从而即把光源发出的光向下压低出射，然后碰到背光源底部的反射片再反射上去，进而形成均匀的出光效果，同时也可以减小混光距离，不存在光源盲区，且不需要减小各光源之间的距离，可降低产品成本。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及领域液晶显示【技术领域】，尤其涉及一种直下式背光源结构、背光源模 组及液晶显示设备。 直下式背光源结构、背光源模组及液晶显示设备
【背景技术】
[0002] 目前，液晶显示设备LCD(Liquid Crystal Display)已是平板显示领域的主流。 由于液晶显示屏本身不发光，因此背光源模组是LCD的关键零组件之一，背光源模组的功 能就是提供足够亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。现行LCD的背光源主要是 CCFL(冷阴极荧光灯管）与LED(发光二极管）。LED作为一种新型背光源，相比于传统的 CCFL背光源，具有以下显而易见的优势：有更好的色域、内部驱动电压远低于CCFL、亮度调 整范围大、功耗和安全性均好于CCFL、寿命更长、外形短小轻薄（厚度大约为CCFL的一半） 以及环保安全特性好，因此，近年来，LED在中大尺寸的液晶显示背光中崭露头角，开始逐渐 替代传统的CCFL背光源，成为主流背光源的发展趋势。
[0003] 针对LED背光源，从背光源结构上分类，一般有侧光式和直下式两种结构。其中， 以直下式LED背光源结构为例，对于中大型尺寸的液晶显示设备件，人们多采用直下式背 光结构，以保证一定的亮度和均匀性等性能要求。特别是白光LED直下式背光源结构，技术 难度较小，设计制造较为简捷，成为普遍的应用模式之一。图1为现有的直下式LED背光源 结构的示意图，其包括设置在扩散板4和反射片3之间的LED灯1和传统灯托2,其中，在 背板上，多颗LED灯1按一定的要求排布而形成LED光源阵列，传统灯托2为多根坚立的凸 柱，这种传统灯托结构为不棱光塑料或者树脂构成，然而，这种材料的灯托结构会在背光源 光学显示中形成灯影，出现亮暗不均的现象，且这种光源和传统灯托的设置方式也使得光 照不均匀，同时由于这种灯托结构不棱光，灯托结构的顶端通常设置为尖端，而这种尖端结 构易划伤扩散板。
[0004] 另外，如图2所示，为了将光源射出的光打散，使光照均匀，通常在光源上方设置 凸弧面二次棱镜5,该凸弧面二次棱镜5的侧面为凸出的圆弧面，圆弧面上设置有网格，这 样可使从LED灯发出的光的空间立体角变大，光打散向上出射。但是，这种背光源结构间隔 分布在背光源模组中形成的混光距离Μ较大，进而使背光源模组厚度较大，若欲减小混光 距离，则需要减小各光源之间的距离，从而也会增加光源的数量，增加成本。
[0005] 因此，针对以上不足，本发明提供了一种直下式背光源结构、背光源模组及液晶显 示设备。
【发明内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的是提供一种直下式背光源结构、背光源模组及液晶显示设备以解决 现有的背光源结构存在的光照不均匀、混光距离大和成本较高的问题。
[0008] (二）技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种直下式背光源结构，其包括灯 托、二次棱镜和光源，所述灯托设置在背光源模组中的扩散板和反射片之间，所述光源设置 在所述反射片上，二次棱镜设置在光源的上方，二次棱镜为倒锥台型，二次棱镜的顶面和底 面均为凹进的弧面，光源位于二次棱镜底面的内侧。
[0010] 其中，所述灯托为透光灯托，所述透光灯托包括通光管道以及分别连接在通光管 道顶端外侧和底端外侧的上支撑和下支撑，所述光源和二次棱镜均位于通光管道内，所述 上支撑和下支撑由内向外逐渐变薄，所述上支撑的上面与扩散板贴合，所述下支撑的下面 与反射片贴合。
[0011] 其中，所述通光管道顶端内部设置有折光部，所述折光部与透光灯托均由透光材 料制成。
[0012] 其中，所述折光部的顶面和/或底面均为凹进的弧面。
[0013] 其中,所述折光部的顶面和/或底面为平面。
[0014] 其中，所述通光管道、上支撑、下支撑及折光部一体形成。
[0015] 其中，所述透光材料为亚克力材料。
[0016] 其中，所述光源为LED灯。
[0017] 本发明另一方面提供了一种背光源模组，其包括背板、反射片、扩散板及多个匀布 的上述的直下式背光源结构。
[0018] 本发明再一方面提供了一种液晶显示设备，其包括上述的背光源模组。
[0019] (三）有益效果
[0020] 本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的直下式背光源结构、背光源 模组及液晶显示设备中，透光灯托设置在背光源模组中的扩散板和反射片之间以支撑扩散 板和扩散板上的模材，光源设置在二次棱镜的下方，即二次棱镜底面的内侧，由于二次棱镜 为倒锥台型结构且二次棱镜的顶面为凹进的弧面，光源经过二次棱镜，一部分光从二次棱 镜的顶面反射向背光源模组的反射片上，另一部分光从二次棱镜的侧面折射向背光源模组 的反射片上，这样可将光源发出的光向下压低出射，然后碰到背光源底部的反射片再反射 上去，进而形成均匀的出光效果，同时也可以减小混光距离，不存在光源盲区，且不需要减 小各光源之间的距离，可降低产品成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是现有技术中直下式LED背光源结构的示意图；
[0022] 图2是现有技术中直下式LED背光源结构的两个二次棱镜的结构及混光示意图；
[0023] 图3是本发明实施例采用传统灯托的直下式背光源模组的示意图；
[0024] 图4是本发明实施例直下式背光源结构的示意图；
[0025] 图5是采用图4所示直下式背光源结构的直下式背光源模组的结构示意图；
[0026] 图6是本发明实施例直下式背光源结构中二次棱镜的结构示意图；
[0027] 图7是图4所示直下式背光源结构中在下支撑表面发生反射的光线和投射在反射 片上后再反射的光线交叉的原理示意图；
[0028] 图8是本发明实施例直下式背光源模组中二次棱镜的折光光路示意图。
[0029] 图中，1 :LED灯；2 :传统灯托；3 :反射片；4 :扩散板；5 :凸弧面二次棱镜；6 :二次 棱镜；7 :下支撑；8 :上支撑；9 :折光部；10 :通光管道。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0031] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"坚直"、"水平"、"顶"、 "底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以 特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0032] 此外，在本发明的描述中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个以上。
[0033] 如图4、图5、图6和图8所示，本发明提供的直下式背光源结构包括透光灯托、二 次棱镜6和光源，透光灯托设置在背光源模组中的扩散板4和反射片3之间，透光灯托包括 通光管道10和分别连接在通光管道10顶端外侧和底端外侧的上支撑8和下支撑7,上支撑 8和下支撑7由内向外逐渐变薄，此处，由内向外的指向即是指由靠近通光管道的位置向远 离通光管道位置，上支撑8的上面与扩散板4贴合，下支撑7的下面与反射片3贴合，光源 设置在通光管道10的底部，二次棱镜6设置在光源的上方，二次棱镜6为倒锥台型，二次棱 镜6的顶面和底面均为凹进的弧面，光源位于二次棱镜6底面的内侧，其中，光源为LED灯 1，当然也可选用其他光源。
[0034] 上述技术方案中，光源设置在二次棱镜6的下方，即二次棱镜6底面的内侧，由于 二次棱镜6为倒锥台型结构且二次棱镜6的顶面为凹进的弧面，光源经过二次棱镜6, 一部 分光从二次棱镜6的顶面反射向背光源模组的反射片3上，另一部分光从二次棱镜6的侧 面折射向背光源模组的反射片3上，这样可将光源发出的光向下压低出射，然后碰到背光 源底部的反射片3再反射上去，进而形成均匀的出光效果，同时也可以降低混光距离，不存 在光源盲区，不需要减小各光源之间的距离，可降低成本。
[0035] 当然，上述技术方案中的透光灯托也可选用传统灯托2,透光灯托与二次棱镜6和 光源的位置关系也不局限于上述方式。如图3所示，传统灯托2设置在背光源模组中的扩 散板4和反射片3之间即可，光源LED灯1设置在反射片3上，二次棱镜6设置在光源LED 灯1的上方。由于灯托的位置不在光源附近时，灯托的位置不会明显存在挡光问题，所以这 种情况下的灯托还可以是不透明的。
[0036] 另外，如图4和图7所示，由于通光管道10底端外侧设置下支撑7,从二次棱镜6 的顶面反射的光和从二次棱镜6侧面折射的光，到达下支撑7的上表面（斜面）后，一部分 (10%能量的光）直接反射出去，另一部分（90%能量的光）射入下支撑7后再经反射片3 反射，这样同一条入射光射向下支撑7表面和棱射入下支撑7后会分别形成一条反射光，两 条反射光形成的夹角为Ζ α，经过数学计算，Ζ α =Ζ2β，Ζ β为下支撑7上表面与水 平面的夹角，这样与没有设置下支撑7相比较，光线出射角（与反射片3的夹角，越小越好） 就减小了Ζ α =Ζ2β。这样，不仅光源能量分布下移，而且空间分布更大，出光效果好，背 光源模组质量更好，且如图7所示，其中Η为混光距离，L为反射点（棱射点）到混光点的 水平距离。计算得到混光高度下降AH = L*[tan(a + 0)-tan0]，因此，模组的厚度可降 低ΛΗ。
[0037] 同时，通光管道10顶端外侧设置上支撑8,上支撑8的下表面与水平面的夹角为 Z Y，这个角度不仅可以把出射光线部分光（90%能量的光）棱射上去，还可以将出射光线 另一部分的光（10%能量的光）以大角度反射下去，混光后在通过反射片3反射上去，从而 进一步提1? 了光照的均勻性。
[0038] 进一步地，通光管道10顶端内部设置有折光部9,折光部9与透光灯托均由透光材 料制成，折光部9的顶面和底面均为凹进的弧面。这样直射光经过折光部9底面和顶面反 射和折射，可以把直射上去的光源能量压制下去，以避免出现光源亮斑现象，增强光照均匀 性。当然，折光部9的顶面和底面中也可只有一面为弧面或者两面均为平面，或者两面中的 一面为平面，只是采用顶面和底面均设置为凹进的弧面可以起到更好的反射和折射效果。
[0039] -般地，通光管道10、上支撑8、下支撑7及折光部9 一体形成。这样灯托便于加 工，结构更稳定。
[0040] 优选地，本发明中透光灯托的材料为亚克力材料。当然也可以选用其他棱光的材 料。这样，透光灯托采用棱光材料，可以进一步提高光照的均匀性。其中透光灯托的上、下 支撑7分别于扩散板4和反射片3贴合，很好地起到支撑作用，提高了整个灯托的支撑和固 定能力，且不会造成扩散板4的损伤。
[0041] 进一步地，本发明提供的背光源模组包括背板、反射片3、扩散板4及多个均布的 上述直下式背光源结构。其中光源、透光灯托和二次棱镜6的结构和排列可以使光源的能 量空间分布范围更大、能量分布更均匀。
[0042] 另外，本发明提供的液晶显示设备包括上述的背光源模组，这样的液晶显示光照 均匀，视觉效果更好。
[0043] 综上所述，本发明提供的直下式背光源结构、背光源模组及液晶显示设备中，光源 设置在二次棱镜6的下方，由于二次棱镜6为倒锥台型结构且二次棱镜6的顶面为凹进的 弧面，光源发出的光经过二次棱镜6可被向下压低出射，然后碰到背光源底部的反射片3再 反射上去，进而形成均匀的出光效果，同时也可以降低混光距离，不存在光源盲区，不需要 减小各光源之间的距离，可降低成本；通光管道10底端外侧设置下支撑7,到达下支撑7上 表面（斜面）的一部分光直接反射出去，从而光源能量分布下移，而且空间分布更大，出光 效果好，背光源模组品味更好，混光距离可大幅降低，从而背光源模组的厚度的得到进一步 减少；折光部9的顶面和底面均为凹进的弧面，可以把直射上去的光源能量压制下去，以避 免出现光源亮斑现象，增强光照均匀性。
[0044] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来 说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种直下式背光源结构，其特征在于：其包括灯托、二次棱镜和光源，所述灯托设置 在背光源模组中的扩散板和反射片之间，所述光源设置在所述反射片上，二次棱镜设置在 光源的上方，二次棱镜为倒锥台型，二次棱镜的顶面和底面均为凹进的弧面，所述光源位于 二次棱镜底面的内侧。
2. 根据权利要求1所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述灯托为透光灯托，所述 透光灯托包括通光管道以及分别连接在通光管道顶端外侧和底端外侧的上支撑和下支撑， 所述光源和二次棱镜均位于通光管道内，所述上支撑和下支撑由内向外逐渐变薄，所述上 支撑的上面与扩散板贴合，所述下支撑的下面与反射片贴合。
3. 根据权利要求2所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述通光管道顶端设置有 折光部，所述折光部与透光灯托均由透光材料制成。
4. 根据权利要求3所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述折光部的顶面和/或 底面为凹进的弧面。
5. 根据权利要求3所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述折光部的顶面和/或 底面为平面。
6. 根据权利要求3所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述通光管道、上支撑、下 支撑及折光部一体形成。
7. 根据权利要求3所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述透光材料为亚克力材 料。
8. 根据权利要求1所述的直下式背光源结构，其特征在于：所述光源为LED灯。
9. 一种背光源模组，其特征在于：其包括背板、反射片、扩散板及多个匀布的权利要求 1-8任一项所述的直下式背光源结构。
10. -种液晶显示设备，其特征在于：其包括权利要求9所述的背光源模组。
【文档编号】F21V17/00GK104110612SQ201410320020
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】姚永利, 应文涛, 解晓丽 申请人:京东方光科技有限公司, 京东方科技集团股份有限公司