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CN109118953B - 一种直下式背光模组 - Google Patents

一种直下式背光模组 Download PDF

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CN109118953B
CN109118953B CN201810827570.6A CN201810827570A CN109118953B CN 109118953 B CN109118953 B CN 109118953B CN 201810827570 A CN201810827570 A CN 201810827570A CN 109118953 B CN109118953 B CN 109118953B
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groove
light
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lens
csp lamp
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张智睿
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文喜平
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Abstract

本发明实施例提供了一种直下式背光模组，涉及显示屏技术领域。该直下式背光模组可以包括扩散板和灯条，灯条位于扩散板的入光面的一侧，灯条包括基板、多个CSP灯珠，以及与CSP灯珠对应的透镜，基板上设置有多个凹槽，凹槽包括底部和侧壁，CSP灯珠位于凹槽的底部，凹槽的侧壁为反射面，CSP灯珠以及对应的凹槽位于对应的透镜的入光侧，CSP灯珠与基板电连接。在本发明实施例中，CSP灯珠位于凹槽的底部，也即是CSP灯珠嵌入凹槽中，从而凹槽侧壁可以遮挡CSP灯珠侧面发出的光线，使该光线无法射出灯条与透镜之间的缝隙，如此，能够减少显示屏在显示时产生的杂散光，进而提升了显示效果。

Description

一种直下式背光模组
技术领域
本发明涉及显示屏技术领域，特别是涉及一种直下式背光模组。
背景技术
CSP灯珠，也即一种芯片尺寸封装(Chip Scale Package，简称CSP)的LED(LightEmitting Diode，发光二极管)光源，其封装尺寸和LED芯片核心尺寸基本相同。CSP灯珠除焊接面外，其余五面均可发光，其发光面只有芯片尺寸大小。相较于传统封装的LED灯珠，CSP灯珠出光效率更高，且热阻性能更佳。
然而，在实际应用中，直下式背光模组采用包括CSP灯珠的灯条作为直下式光源时，由于CSP灯珠五面发光的特点，其发光角度接近180度，而CSP灯珠侧壁发出的光线无法进入透镜的有效入光面，将从灯条和透镜之间的缝隙射出，从而显示屏在显示时，光线会被CSP灯珠周边的其他器件反射至显示面板，进而在显示时，显示区域将产生严重的杂散光，从而影响显示效果。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种至少克服上述问题的直下式背光模组，以解决CSP灯珠从灯条和透镜之间的缝隙漏光，从而在显示时产生严重的杂散光的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种直下式背光模组，包括扩散板和灯条，所述灯条位于所述扩散板的入光面的一侧，所述灯条包括基板、多个CSP灯珠，以及与所述CSP灯珠对应的透镜，所述基板上设置有多个凹槽，所述凹槽包括底部和侧壁，所述CSP灯珠位于所述凹槽的底部，所述凹槽的侧壁为反射面，所述CSP灯珠以及对应的凹槽位于对应的透镜的入光侧，所述CSP灯珠与所述基板电连接。
可选地，所述凹槽的深度大于所述CSP灯珠的厚度。
可选地，所述凹槽在目标方向上的开口宽度R2满足下述公式(1)，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面；
Figure BDA0001742837030000021
其中，在上述公式(1)中，所述L为所述凹槽的深度，所述h为所述CSP灯珠的厚度，所述H为所述透镜的入光面在所述目标方向上的宽度，所述p为所述透镜的入光面与所述基板之间的最小距离，所述k为所述CSP灯珠在所述目标方向上的最大外径。
可选地，所述凹槽在目标方向上的开口宽度大于所述凹槽在所述目标方向上的底面宽度，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面。
可选地，所述凹槽在目标方向上的底面宽度R1满足下述公式(2)，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面；
R1≤R2-3.464·L (2)
其中，在上述公式(2)中，所述R2为所述凹槽在所述目标方向上的开口宽度，所述L为所述凹槽的深度。
可选地，所述凹槽的底部为反射面。
可选地，所述凹槽在目标平面上呈圆形，所述目标平面平行于所述扩散板的入光面。
可选地，所述透镜远离所述扩散板一侧的非入光面与环形支架粘接，所述透镜通过所述环形支架与所述基板的非凹槽区域粘接。
可选地，所述透镜远离所述扩散板一侧的非入光面设置有环形突出结构，所述透镜通过所述环形突出结构与所述基板的非凹槽区域粘接。
可选地，所述凹槽的侧壁为平面侧壁或弧面侧壁。
本发明实施例包括以下优点：
在本发明实施例中，直下式背光模组包括扩散板和直下式的灯条，灯条中的基板上设置有多个凹槽，灯条中的CSP灯珠位于凹槽中。其中，凹槽包括底部和侧壁，CSP灯珠位于凹槽的底部，也即是CSP灯珠嵌入凹槽中，从而凹槽侧壁可以遮挡CSP灯珠侧面发出的光线，使该光线无法射出灯条与透镜之间的缝隙，如此，能够减少显示屏在显示时产生的杂散光，进而提升了显示效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种直下式背光模组的剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的一种灯条的剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种CSP灯珠设置于凹槽中的局部示意图；
图4是本发明实施例提供的一种CSP灯珠设置于凹槽中的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种凹槽的侧壁为弧面侧壁的剖面示意图。
附图标记说明：
10-扩散板，20-灯条，21-基板，211-凹槽，22-CSP灯珠，23-透镜，231-折射孔，24-环形支架。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
参照图1，示出了一种直下式背光模组的剖面示意图，该直下式背光模组具体可以包括扩散板10和灯条20，灯条20位于扩散板10的入光面的一侧，也即灯条20可以排布于扩散板10的下方。其中，灯条20可以包括基板21、多个CSP灯珠22，以及与CSP灯珠22对应的透镜23，也即一个CSP灯珠22可以对应设置一个用于配光的透镜23。基板21上设置有多个凹槽211，其中，凹槽211包括底部和侧壁，CSP灯珠22可以位于凹槽211的底部，凹槽211的侧壁可以为反射面，CSP灯珠22以及对应的凹槽211位于对应的透镜23的入光侧。CSP灯珠22与基板21电连接，透镜23也与基板21连接。
其中，参照图1，透镜23与基板21连接部分之间的区域为透镜23的入光面W，透镜23在入光面W靠近连接部分的环形区域还设置有多个折射孔231，当CSP灯珠22发出的光线射入至折射孔231时，折射孔231可以对光线进行折射，从而改变光线的射入透镜23的路径，便于透镜23进行配光。
在该直下式背光模组中，凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1和开口宽度R2可以大于或等于CSP灯珠22在目标方向D上的最大外径k，其中，目标方向D平行于扩散板10的入光面Q，也即是对于任一平行于入光面Q的目标方向，凹槽211在该目标方向上的底面宽度和开口宽度均大于或等于CSP灯珠22在该目标方向上的最大外径，从而CSP灯珠22可以设置在凹槽211的底部，图1仅示例性的示出了平行于入光面Q的其中一个目标方向D。基板21可以为铝制的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)，CSP灯珠22可以与基板21焊接，从而实现与基板21的电连接。由于CSP灯珠22的底面需直接与凹槽211的底部焊接，因此，凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1可以大于或等于CSP灯珠22在目标方向D上的最大外径k，从而在将CSP灯珠22设置于凹槽211中时，能够保证CSP灯珠22与凹槽211底部的电连接。
通过在基板上设置凹槽，并将CSP灯珠设置在凹槽的底部，从而凹槽的侧壁可以阻挡CSP灯珠侧面发出的光线，进而可以减少显示区域产生的杂散光，提高了显示效果。
另外，在本发明实施例中，凹槽211的深度L可以大于CSP灯珠22的厚度h，从而凹槽211能够完全阻挡CSP灯珠22垂直于自身侧面射出直下式背光模组的光线，因此，深度大于CSP灯珠厚度的凹槽211可以阻挡从灯条20和透镜23之间射出的绝大部分光线，从而可以大大减弱显示屏漏出的杂散光，进而提高显示屏的显示效果。
再者，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2可以根据凹槽211的深度、CSP灯珠22的厚度、扩散板10在目标方向D上的厚度、扩散板10与基板21之间的最小距离、以及CSP灯珠22在目标方向D上的最大外径进行设定，以使CSP灯珠22的光线无法从灯条20与透镜23之间的缝隙射出。在实际应用中，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2可以满足下述公式(1)。
Figure BDA0001742837030000051
其中，在上述公式(1)中，L为凹槽的深度，h为CSP灯珠的厚度，H为透镜的入光面W在目标方向上的宽度，p为透镜的入光面W与基板之间的最小距离，k为CSP灯珠在目标方向上的最大外径。
当CSP灯珠22设置于凹槽211中时，CSP灯珠22受凹槽211所形成的碗杯限制，其出光角度具有一定的范围，而通过调节凹槽的深度、开口宽度等结构参数，可以限制CSP灯珠22的出光角度，以使CSP灯珠22射出的光线无法射出灯条20与透镜23之间的缝隙。参照图2，CSP灯珠22射出的光线A和光线B可以表示CSP灯珠22出光角度的临界光线。以光线A为例，当光线A恰好能够射出透镜23的入光面W之外时，根据三角形相似原理，直下式背光模组中的各个结构参数可以满足下述公式(3)至公式(6)。
Figure BDA0001742837030000052
X1＝L-h (4)
X2＝0.5·(R2-k) (5)
X3＝0.5·(H-k) (6)
对上述公式(3)至公式(6)求解可以得到，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2满足下述公式(7)。
Figure BDA0001742837030000053
凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2满足上述公式(7)时，CSP灯珠22射出的光线A恰好能够射出灯条20与透镜23之间的缝隙。由于CSP灯珠22位于凹槽211时的剖面左右对称，所以对光线B进行上述分析后得到的开口宽度也满足公式(7)，因此，可以根据上述公式(1)设定开口宽度R2的取值，从而当开口宽度R2小于公式(7)中的开口宽度取值时，CSP灯珠22射出的光线无法射出灯条20与透镜23之间的缝隙，进而能够避免CSP灯珠22从缝隙中射出的光线在显示时被其他器件反射而漏出显示屏。
例如，每个CSP灯珠22的尺寸可以为0.5mm(毫米)*0.5mm*0.35mm，其中，0.35mm为CSP灯珠22的厚度。相应的，每个凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1可以为0.8mm，每个凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2可以为2.1mm，每个凹槽211的深度可以为0.45mm。
进一步地，在一种优选的实现方式中，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2可以大于凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1。当开口宽度R2大于底面宽度R1时，CSP灯珠22的侧面出射至凹槽211侧壁的部分光线，可以通过凹槽211侧壁上的反射层反射入透镜23中，从而能够被透镜23利用，这部分光线在透镜23内经过反射和折射之后，可以射入扩散板10，从而可以增加直下式背光模组的光线利用率，进而能够提高显示屏的亮度。
另外，开口宽度R2大于底面宽度R1时，CSP灯珠22侧面出射的大部分光线可以被凹槽211的侧壁导入至透镜23中，从而可以避免光线长时间反复穿透CSP灯珠22中的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片，进而能够减少反复穿透的光线对LED芯片造成过度损耗，以延长灯条的发光寿命。
在本发明实施例中，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2可以随凹槽211深度的增大而增大，以保证CSP灯珠22的光线无法从灯条20与透镜23之间的缝隙射出。另外，当凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2确定时，为保证大部分光线反射后可以直接进入透镜23，凹槽211的侧壁与凹槽211的底部之间的夹角θ应尽可能小，也即开口宽度R2确定的情况下，凹槽211的侧壁底部应尽量靠近CSP灯珠22的底部。当凹槽211的侧壁底部与CSP灯珠22的底部相接时，凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1与CSP灯珠22在目标方向D上的最大外径k相等，此时，夹角θ满足下述公式(8)。
Figure BDA0001742837030000061
当然，在实际应用中，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2也可以小于或等于凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1，本发明实施例对此不作具体限定。
通常在直下式背光模组中，经过透镜23配光之后的光线需要满足一定的光斑大小，从而扩散板10可以对光斑进行扩散，得到显示所需的光线，因此在实际应用中，可以通过凹槽211的设计参数对CSP灯珠22的出光角度进行限制，以对射出透镜23的光斑大小，也即入射至扩散板10的光斑大小进行限制。
在实际应用中，可以设定CSP灯珠22的出光角度小于或等于120度，并可以以此角度作为设计凹槽211的其中一个参数。具体地，参照图3，当凹槽211的侧壁底部与CSP灯珠22的底部相接时，由于CSP灯珠22的出光角度小于或等于120度，因此，CSP灯珠22发出的临界光线的出射角度φ应小于或等于60度，此时，出射角度φ满足下述公式(9)。对公式(8)和公式(9)求解可以得到，凹槽211在目标方向D上的开口宽度R2满足下述公式(2)，也即在设计凹槽211时，凹槽211在目标方向D上的底面宽度R1可以满足下述公式(2)。
φ＝90°-θ (9)
R1≤R2-3.464·L (2)
进一步地，由于CSP灯珠22侧面出射的光线大部分将出射至凹槽211的侧壁，此时，若凹槽211的侧壁为漫反射面，则CSP灯珠22出射的光线经过漫反射后，其光线路径将不可控，对于凹槽211侧壁的反射面，因此，每个凹槽211的侧壁可以为反射面，从而可以对CSP灯珠22侧面出射的光线进行发射。具体地，在实际应用中，凹槽211的侧壁上可以涂布有反射层，从而可以获得凹槽侧壁的反射面。而当底面宽度R1大于CSP灯珠22的最大外径k时，凹槽211底部未被CSP灯珠22覆盖的区域，也可以对CSP灯珠22侧面出射的光线进行反射。在实际应用中，为了使该区域对光线的反射可控，凹槽211的底部也可以为反射面，从而凹槽211的底部也可以将光线反射至透镜23中，从而进一步增强直下式背光模组的光线利用率。具体地，在实际应用中，凹槽211的底面上可以涂布有反射层，从而可以获得凹槽底部的反射面。
图4示出了一种CSP灯珠22设置于凹槽211中的示意图，参照图4，每个凹槽211在目标平面上可以呈圆形，也即每个凹槽211可以为圆形凹槽，其中，目标平面平行于扩散板10的入光面Q。由于透镜23在目标平面上呈圆形，从而可以将CSP灯珠22发出的各个角度的光线均匀地扩散为面积较大的圆形光斑，因此，将设置CSP灯珠22的凹槽211也相应设置为圆形凹槽，从而凹槽211反射的光线可以形成圆形或环形光斑射入透镜23中，而不会改变射入扩散板10的光斑形状，避免由于光斑形状变化而导致显示屏出现过亮或过暗的区域，影响显示效果。
当然，在实际应用中，每个凹槽211在目标平面上也可以呈椭圆形，也即每个凹槽211可以为椭圆形凹槽，本发明实施例对此不作具体限定。另外，在实际应用中，可以是对一整块基板进行机加工，直接形成多个凹槽，或者可以首先对一块基板进行机加工，得到多个通孔，然后再将此基板与另一块基板贴合，从而另一块基板通过通孔暴露的部分可以作为凹槽的底面，通孔的侧壁可以作为凹槽的侧壁，进而能够形成多个凹槽。
本发明实施例中，每个透镜23可以与基板21连接，在一种实现方式中，参照图1，该直下式背光模组还可以包括环形支架24，每个透镜23远离扩散板10一侧的非入光面可以与环形支架24粘接。相应的，每个透镜23可以通过环形支架24与基板21的非凹槽区域粘接，从而实现每个透镜23与基板21的连接。
需要说明的是，在实际应用中，环形支架24可以为一个完整的环形元件，当然，环形支架24也可以包括中心轴组成环形的多个弧形支架，在目标平面上，每个弧形支架之间可以间隔一定的距离，本发明实施例对此不作具体限定。
在另一种实现方式中，每个透镜23远离扩散板10一侧的非入光面可以设置有环形突出结构。相应的，每个透镜23可以通过环形突出结构与基板21的非凹槽区域粘接，从而实现每个透镜23与基板21的连接。
通过将CSP灯珠设置于深度、底面宽度和开口宽度满足上述条件的凹槽中，从而在灯条发光时，可以借助凹槽结构以及凹槽的反射面，将CSP灯珠发出的光线限制在直下式背光模组内，如此，能够避免CSP灯珠发出的光线从灯条与透镜之间的缝隙漏出而使显示屏在显示时产生杂散光，进而可以提高显示屏的显示效果。
另外，凹槽的深度可以大于CSP灯珠的厚度，从而扩散板在使用过程中受热膨胀时，基板相对凹槽突出的结构可以对膨胀的扩散板进行支撑，从而扩散板将无法接触到CSP灯珠，从而能够避免CSP灯珠受损，提高了直下式背光模组的可靠性。
在实际应用中，凹槽211的侧壁可以为平面侧壁，如图2所示，也即是凹槽211的侧壁可以为平面结构。在另一种实现方式中，凹槽211的侧壁也可以为弧面侧壁，如图5所示，也即是凹槽211的侧壁可以为弧面结构。
本发明实施例包括以下优点：
在本发明实施例中，直下式背光模组包括扩散板和直下式的灯条，灯条中的基板上设置有多个凹槽，灯条中的CSP灯珠位于凹槽中。其中，凹槽包括底部和侧壁，CSP灯珠位于凹槽的底部，也即是CSP灯珠嵌入凹槽中，从而凹槽侧壁可以遮挡CSP灯珠侧面发出的光线，使该光线无法射出灯条与透镜之间的缝隙，如此，能够减少显示屏在显示时产生的杂散光，进而提升了显示效果。
本领域技术人员应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例。所涉及的动作和结构并不一定是本发明所必须的。尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种直下式背光模组，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括扩散板和灯条，所述灯条位于所述扩散板的入光面的一侧，所述灯条包括基板、多个CSP灯珠，以及与所述CSP灯珠对应的透镜，一个CSP灯珠对应设置一个用于配光的透镜，所述基板上设置有多个凹槽，所述凹槽包括底部和侧壁，所述CSP灯珠位于所述凹槽的底部，所述凹槽的侧壁为反射面，所述CSP灯珠以及对应的凹槽位于对应的透镜的入光侧，所述CSP灯珠与所述基板电连接，所述透镜与所述基板的连接部分之间的区域为所述透镜的入光面，所述透镜在所述入光面靠近所述连接部分的环形区域设置有多个折射孔，所述折射孔对光线进行折射，从而改变所述CSP灯珠发出的光线射入所述透镜的路径，以便于所述透镜进行配光。
2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽的深度大于所述CSP灯珠的厚度。
3.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽在目标方向上的开口宽度R2满足下述公式(1)，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面；
Figure FDA0002905884190000011
其中，在上述公式(1)中，所述L为所述凹槽的深度，所述h为所述CSP灯珠的厚度，所述H为所述透镜的入光面在所述目标方向上的宽度，所述p为所述透镜的入光面与所述基板之间的最小距离，所述k为所述CSP灯珠在所述目标方向上的最大外径。
4.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽在目标方向上的开口宽度大于所述凹槽在所述目标方向上的底面宽度，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面。
5.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽在目标方向上的底面宽度R1满足下述公式(2)，所述目标方向平行于所述扩散板的入光面；
R1≤R2-3.464·L (2)
其中，在上述公式(2)中，所述R2为所述凹槽在所述目标方向上的开口宽度，所述L为所述凹槽的深度。
6.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽的底部为反射面。
7.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽在目标平面上呈圆形，所述目标平面平行于所述扩散板的入光面。
8.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述透镜远离所述扩散板一侧的非入光面与环形支架粘接，所述透镜通过所述环形支架与所述基板的非凹槽区域粘接。
9.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述透镜远离所述扩散板一侧的非入光面设置有环形突出结构，所述透镜通过所述环形突出结构与所述基板的非凹槽区域粘接。
10.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述凹槽的侧壁为平面侧壁或弧面侧壁。
CN201810827570.6A 2018-07-25 2018-07-25 一种直下式背光模组 Active CN109118953B (zh)

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