CN113934058A - 光学组件、背光模组以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学组件、背光模组以及显示装置。其中，光学组件包括透镜主体、配光膜以及光源；透镜主体的顶部具有出光面，透镜主体的底部开设有容置槽；配光膜设于出光面，配光膜内形成有至少一个气泡层，气泡层具有气泡结构；光源设于容置槽内，且光源的发光面朝向容置槽的槽壁。本发明技术方案缓解了光源所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

Description

光学组件、背光模组以及显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种光学组件、背光模组以及显示装置。

背景技术

背光模组中光源的发光角度通常为120°左右，其光能主要集中在正面，需要使用光学透镜进行二次配光，目的是获得超广角且均匀分布的光能。而传统的光学透镜主要利用其内外表面的曲率变化来进行光路控制，对光路的控制有限，无法将光源发出的密集光能充分打散，光源所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，投射至扩散板后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种光学组件，旨在缓解光源所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种光学组件，包括：

透镜主体，所述透镜主体的顶部具有出光面，所述透镜主体的底部开设有容置槽；

配光膜，所述配光膜设于所述出光面，所述配光膜内形成有至少一个气泡层，每一所述气泡层均具有气泡结构；以及

光源，所述光源设于所述容置槽内，且所述光源的发光面朝向所述容置槽的槽壁。

在本发明的一实施例中，每一个所述气泡层均具有多个所述气泡结构，相邻两个所述气泡结构间隔设置。

在本发明的一实施例中，每一个所述气泡层中的多个所述气泡结构阵列分布。

在本发明的一实施例中，相邻两个所述气泡层沿所述透镜主体的底部至所述透镜主体的顶部的方向间隔设置。

在本发明的一实施例中，相邻两个所述气泡层中的气泡结构错位设置。

在本发明的一实施例中，沿所述配光膜的中心向边缘的方向，所述配光膜的厚度逐渐减小。

在本发明的一实施例中，所述配光膜在预设投影面上的正投影覆盖所述光源在所述预设投影面上的正投影，所述预设投影面为所述透镜主体的底部所在的平面。

在本发明的一实施例中，所述透镜主体的顶部具有相连接的弧形部和平坦部，所述配光膜设于所述平坦部。

在本发明的一实施例中，所述平坦部位于所述透镜主体的中部位置，并与所述光源相对设置，且所述弧形部环绕所述平台部设置。

本发明还提出一种背光模组，包括：

背板，所述背板设有安装槽；

光学组件，所述光学组件设于所述安装槽内；

其中，该光学组件包括：

透镜主体，所述透镜主体的顶部具有出光面，所述透镜主体的底部开设有容置槽；

配光膜，所述配光膜设于所述出光面，所述配光膜内形成有至少一个气泡层，所述气泡层具有气泡结构；以及

光源，所述光源设于所述容置槽内，且所述光源的发光面朝向所述容置槽的槽壁。

本发明还提出一种显示装置，包括如上所述的背光模组。

本发明的光学组件，通过在透镜主体的出光面设有配光膜，且配光膜内形成有至少一个气泡层，气泡层具有气泡结构，光源发出的光能到达透镜主体的出光面后将有部分光能进入配光膜内部后，避开气泡结构而穿过配光膜，以形成透镜主体顶部的有效出光，而部分光能进入配光膜内部后，便可在气泡结构与配光膜的临界面上发生反射和折射，以将该部分光能反射和折射回透镜主体中，经过透镜主体内部的多次折射后，再由透镜主体的四周侧面出射，以形成透镜主体四周侧面的有效出光；如此，便可有针对性地、精确地管控光源强而集中的正向光能，以将部分光能返回至透镜主体中，进而补强透镜主体四周侧面的光能，从而缓解了光源所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光学组件一实施例的结构示意图；

图2为本发明光学组件一实施例中透镜主体的结构示意图；

图3为本发明光学组件一实施例中配光膜的结构示意图；

图4为本发明光学组件一实施例中光能经过配光膜时的原理图；

图5为本发明背光模组一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1000	背光模组	20	配光膜
100	光学组件	21	气泡结构
				10	透镜主体	30	光源
11	入光面	200	背板
				111	容置槽	201	安装槽
112	网点	300	扩散板
				12	出光面	400	反射片
121	平坦部	500	电路板
				122	弧形部

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种光学组件100，旨在缓解光源30所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板300后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

以下将就本发明光学组件100的具体结构进行说明，并以光学组件100水平为例进行说明：

结合参阅图1，在本发明光学组件100的一实施例中，该光学组件100包括透镜主体10、配光膜20以及光源30；所述透镜主体10的顶部具有出光面12，所述透镜主体10的底部开设有容置槽111；所述配光膜20贴于所述出光面12，所述配光膜20内形成有至少一个气泡层，所述气泡层具有气泡结构21；所述光源30设于所述容置槽111内，且所述光源30的发光面朝向所述容置槽111的槽壁。

可以理解的是，本发明的光学组件100，通过在透镜主体10的出光面12设有配光膜20，且配光膜20内形成有至少一个气泡层，气泡层具有气泡结构21，光源30发出的光能到达透镜主体10的出光面12后将有部分光能进入配光膜20内部后，避开气泡结构21而穿过配光膜20，以形成透镜主体10顶部的有效出光，而部分光能进入配光膜20内部后，便可在气泡结构21与配光膜20的临界面上发生反射和折射，以将该部分光能反射和折射回透镜主体10中，经过透镜主体10内部的多次折射后，再由透镜主体10的四周侧面出射，以形成透镜主体10四周侧面的有效出光；如此，便可有针对性地、精确地管控光源30强而集中的正向光能，以将部分光能返回至透镜主体10中，进而补强透镜主体10四周侧面的光能，从而缓解了光源30所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板300后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

另外，使用传统的光学组件100时，由光学组件100出射的光能在扩散板300上出现亮度不均所引起的灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角等主观视效问题，则对应需要使用厚度较大的扩散板300、更多的膜片进行遮瑕，从而导致制造成本大幅提升，则难以实现显示装置的超薄化设计、超低成本设计。而本申请通过改变光学组件100的结构，以缓解投射至扩散板300后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题，可有效优化光学参数，以有效提升直下式显示装置的画质，利于实现超薄设计以及降本设计，以推进行业的进步。

需要说明的是，配光膜20可通过双向拉伸工艺，即可致使配光膜20的内部形成有具有气泡结构21的气泡层。光能进入配光膜20后，光能便可在气泡结构21与配光膜20的临界面上发生反射和折射，折射的光能会达到下一个介质界面(气泡结构21与配光膜20的临界面)，如此重复发生反射和折射，即可将光能充分补强至透镜主体10四周侧面，以缓解光源30所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态。

并且，透镜主体10的底部和容置槽111的槽壁可构成透镜主体10的入光面11。

具体地，透镜主体10的材质可选为有机玻璃(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等材料中的至少一种。配光膜20的材质可选为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，整体呈透明状，以保证配光膜20的透光性。

并且，容置槽111的槽壁为弧形槽壁，且容置槽111的弧形槽壁为光滑壁面，如此，光源30出射的光能经过容置槽111的槽壁而射入透镜主体10的过程中，可减少光能损失。

进一步地，结合参阅图3和图4，在本发明光学组件100的一实施例中，每一个所述气泡层均具有多个所述气泡结构21，相邻两个所述气泡结构21间隔设置。

如此设置，通过使每一个气泡层均具有多个气泡结构21，也即在配光膜20的内部形成有多个气泡结构21，当光能进入配光膜20内部后，光能便可依次通过多个气泡结构21与配光膜20的临界面进行多次反射和折射，从而提高光能的反射率和折射率，以进一步使光能充分补强至透镜主体10四周侧面，以解决光源30所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，即可使得透镜主体10出光面12的各个位置可均匀出光。

当然，在其他实施例中，相邻两个气泡结构21之间无缝隙连接；或者，相邻两个气泡结构21也可部分重叠。

进一步地，结合参阅图3和图4，在本发明光学组件100的一实施例中，每一个所述气泡层中的多个所述气泡结构21阵列分布。

如此设置，当光能进入配光膜20内部后，光能便可通过每一个气泡层中多个矩阵分布的气泡结构21与配光膜20的临界面进行多次反射和折射，从而进一步提高光能的反射率和折射率，以进一步增加光能的反射和折射的次数，从而充分补强透镜主体10四周侧面的光能，以使光能经过透镜主体10和配光膜20的二次配光后形成相对均匀的空间分布，避免形成局部过亮、局部过暗的区域化分布。

进一步地，结合参阅图3和图4，在本发明光学组件100的一实施例中，相邻两个所述气泡层沿所述透镜主体10的底部至所述透镜主体10的顶部的方向间隔设置。

如此设置，当光能进入配光膜20内部后，光能便可通过沿透镜主体10的底部至透镜主体10的顶部的方向间隔设置多个气泡层中的气泡结构21与配光膜20的临界面进行多次反射和折射，从而进一步提高光能的反射率和折射率，以进一步增加光能的反射和折射的次数，从而充分补强透镜主体10四周侧面的光能，以使光能经过透镜主体10和配光膜20的二次配光后形成相对均匀的空间分布，从而进一步避免形成局部过亮、局部过暗的区域化分布。

当然，在其他实施例中，相邻两个气泡层之间无缝隙连接；或者，相邻两个气泡层也可部分重叠。

进一步地，结合参阅图3和图4，在本发明光学组件100的一实施例中，相邻两个所述气泡层中的气泡结构21错位设置。

如此设置，当光能进入配光膜20内部后，便可保证足够的光能可以进行多次反射和折射，可以针对性地、精确地管控光源30强而集中的正向光能，进行合理、实用、有效地配光。

进一步地，结合参阅图1和图3，在本发明光学组件100的一实施例中，沿所述配光膜20的中心向边缘的方向，所述配光膜20的厚度逐渐减小。如此设置，结合透镜主体10正面亮斑或明暗相间光圈区域的亮度分布状况，以通过亮度分布测试曲线为参考依据，来设计配光膜20各处的厚度分布，以使配光膜20形成相应的出光曲面，因此可通过控制配光膜20的厚度值，来控制配光模组中气泡结构21的数量，进而控制配光膜20各处的透光率和出光强度，便可针对性地、精确地管控光源30强而集中的正向光能，进行合理、实用、有效地配光。

需要说明的是，设定配光膜20的折射率为n₁，空气折射率为n₂，则在配光膜20和气泡结构21的临界面，光能的反射率为：r＝(n₁-n₂)²/(n₁+n₂)²，设定N为光能经过的气泡结构21数目，则气泡结构21对入射光能的总反射率为：R＝1-(1-r)^N，由此可见，配光膜20对于光能的总反射率取决于介质折射率、介质中气泡结构21数，在材质确定的情况下，介质中气泡结构21数成为唯一影响变量，也即，气泡结构21的数量越多，气泡结构21对入射光能的总反射率越大。因此，由于光源30的中心位置与配光膜20的中心位置相对，且光源30的中心位置所出射的光能比较大，如此，通过将配光膜20的中心位置的厚度设置更大，即可在配光膜20的中心位置可形成有更多的气泡结构21，便可将经过配光膜20中心位置的光能更多地进行反射和折射，以防止正面的光能强而集中。

进一步地，结合参阅图1和图3，在本发明光学组件100的一实施例中，所述配光膜20的横截面形状为圆形、矩形、多边形中的一种。

如此设置，可根据光源30的形状来配置不同形状的配光膜20，从而可选择不同横截面形状的配光膜20，以使由光源30出射的光能进入透镜主体10后便有大部分光能射入配光膜20中并通过配光膜20进行有效配光。

进一步地，结合参阅图1和图3，在本发明光学组件100的一实施例中，所述配光膜20在预设投影面上的正投影覆盖所述光源30在所述预设投影面上的正投影，所述预设投影面为所述投影主体10的底部所在的平面。

如此设置，通过使配光膜20在预设投影面上的正投影完全覆盖光源30在预设投影面上的正投影，那么，由光源30出射的光能进入透镜主体10后便有足够光能射入配光膜20中并通过配光膜20进行有效配光。

结合参阅图1和图2，在本发明光学组件100的一实施例中，所述透镜主体10的顶部具有相连接的弧形部122和平坦部121，所述配光膜20设于所述平坦部121。

如此设置，通过将配光膜20设置在透镜主体10顶部的平坦部121上，在装配配光膜20时，便可使得配光膜20顺利地固定在透镜主体10上，以保证配光膜20与透镜主体10之间的连接强度。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本发明光学组件100的一实施例中，所述平坦部121位于所述透镜主体10的中部位置，并与所述光源30相对设置，且所述弧形部122环绕所述平坦部121设置。

如此设置，由于平坦部121与光源30的发光面相对设置，即经过平坦部121的光能较大，因此通过将配光膜20设在平坦部121上，以使经过平坦部121的部分光能穿过配光膜20，以形成透镜主体10顶部的有效出光，并使经过平坦部121的部分光能反射回透镜主体10中，经过透镜主体10内部的多次折射后，再由弧形部122(透镜主体10的四周侧面)出射，以形成透镜主体10四周侧面的有效出光。

具体地，平坦部121和弧形部122均为光滑面，如此，当光能由平坦部121或弧形部122出射的过程中，便可减少光能的损失，以保证光能利用率。

结合参阅图1和图2，在本发明光学组件100的一实施例中，所述透镜主体10的底部凸设有若干网点112，相邻两个所述网点112间隔设置。如此设置，当光能在配光膜20和气泡结构21的作用下进行反射和折射而射回至透镜主体10的内部时，将有部分光能反射和折射至入光面11处，此时，该部分光能便可在网点112的作用下进行反射，以打散到达入光面11的光能，使得光能由出光面12射出，从而充分利用光能，以减少光能损失。

并且，为了使经过网点112的光能进行均匀地反射，便使网点112优选为半球性凸点，且网点112的反射表面设置成圆弧面。

当然，在其他实施例中，相邻两个网点112之间无缝隙连接；或者，相邻两个网点112也可部分重叠。

在本发明光学组件100的一实施例中，所述配光膜20与所述出光面12之间设有光学胶层(图未示)。通过使用光学胶层将配光膜20固定粘贴在透镜主体10的出光面12上，以保证配光膜20与透镜主体10之间的连接稳定性，并且光学胶层不影响光能的传播，且对光能的损耗也较小。当然，在其他实施例中，也可采用其他辅助结构将配光膜20固定在透镜主体10的出光面12上，例如螺钉、焊料等等。

结合参阅图5，本发明还提出一种背光模组1000，该背光模组1000包括背板200和如前所述的光学组件100，该光学组件100的具体结构详见前述实施例。由于本背光模组1000采用了前述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述背板200设有安装槽201；所述光学组件100设于所述安装槽201内。

可以理解的是，本发明的光学组件100应用于背光模组1000中时，通过在透镜主体10的出光面12贴设有配光膜20，且配光膜20内形成有至少一个气泡层，气泡层具有气泡结构21，光源30发出的光能到达透镜主体10的出光面12后将有部分光能进入配光膜20内部后，避开气泡结构21而穿过配光膜20，以形成透镜主体10顶部的有效出光，而部分光能进入配光膜20后，便可在气泡结构21与配光膜20的临界面上发生反射和折射，以将该部分光能反射和折射回透镜主体10中，经过透镜主体10内部的多次折射后，再由透镜主体10的四周侧面出射，以形成透镜主体10四周侧面的有效出光；如此，便可有针对性地、精确地管控光源30强而集中的正向光能，以将部分光能返回至透镜主体10中，进而补强透镜主体10四周侧面的光能，从而缓解了光源30所出射的光能仍然呈现正面强而集中、侧面弱而分散的状态，以缓解投射至扩散板300后容易出现灯上亮斑或明暗光圈、灯条间暗条以及模组四周暗框、四角暗角的问题。

本实施例中，背光模组1000还包括扩散板300、反射片400以及电路板500；其中，电路板500贴设在背板200中安装槽201的槽底处，光学组件100设置在电路板500背向安装槽201槽底的一侧，并电连接于电路板500，且光学组件100设置有多个；反射片400同样设置在电路板500背向安装槽201槽底的一侧，且反射片400开设于多个避让口，每一光学组件100穿设于一个避让口；扩散板300设置在光学组件100背向电路板500的一侧，且扩散板300靠近容置槽201的槽口设置。

结合参阅图3，本发明还提出一种显示装置，该显示装置包括如前所述的背光模组1000，该背光模组1000的具体结构详见前述实施例。由于本显示装置采用了前述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，显示装置还包括显示面板，显示面板设于扩散板300的背向隔光学组件100的一侧。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：

透镜主体，所述透镜主体的顶部具有出光面，所述透镜主体的底部开设有容置槽；

配光膜，所述配光膜设于所述出光面，所述配光膜内形成有至少一个气泡层，所述气泡层具有气泡结构；以及

光源，所述光源设于所述容置槽内，且所述光源的发光面朝向所述容置槽的槽壁。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，每一个所述气泡层均具有多个所述气泡结构，相邻两个所述气泡结构间隔设置。

3.如权利要求2所述的光学组件，其特征在于，每一个所述气泡层中的多个所述气泡结构阵列分布。

4.如权利要求3所述的光学组件，其特征在于，相邻两个所述气泡层沿所述透镜主体的底部至所述透镜主体的顶部的方向间隔设置；

和/或，相邻两个所述气泡层中的气泡结构错位设置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光学组件，其特征在于，沿所述配光膜的中心向边缘的方向，所述配光膜的厚度逐渐减小。

6.如权利要求1至4中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述配光膜在预设投影面上的正投影覆盖所述光源在所述预设投影面上的正投影，所述预设投影面为所述透镜主体的底部所在的平面。

7.如权利要求1至4中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述透镜主体的顶部具有相连接的弧形部和平坦部，所述配光膜设于所述平坦部。

8.如权利要求7所述的光学组件，其特征在于，所述平坦部位于所述透镜主体的中部位置，并与所述光源相对设置，且所述弧形部环绕所述平坦部设置。

9.一种背光模组，其特征在于，包括：

背板，所述背板设有安装槽；

如权利要求1至8中任一项所述的光学组件，所述光学组件设于所述安装槽内。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的背光模组。

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