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CN101387789B - 液晶显示装置背光灯和背光模组 - Google Patents

液晶显示装置背光灯和背光模组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示装置背光灯和背光模组。该背光灯包括灯管，该灯管外壁上还设有能减少外部光线进入灯管内的数个棱镜体。该背光模组，采用本发明的液晶显示装置背光灯，还包括：导光板和背光灯反射板，该液晶显示装置背光灯设置在导光板的侧边，且设置在背光灯反射板内。本发明的技术方案通过降低灯管外部光线被反射入灯管内的射入量，来减少光损失量，提高液晶显示装置背光源的亮度，降低能耗。

Description

液晶显示装置背光灯和背光模组
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置背光灯和背光模组，尤其涉及一种为液晶显示器提供背光源的背光灯及应用该背光灯的背光模组。
背景技术
现有液晶显示装置的背光模组是一种将线形光源转换成高亮度和高面均匀度的平面光源的简洁有效模组结构。液晶显示装置背光模组的一般结构如图1A和1B所示，包括：设置在最下层的反射板10；在反射板10上，将线光源转变为面光源的导光板11；将从导光板11射出的光进行分散的下扩散片12、上扩散片15；将从下扩散片12射出的光进行聚光的下棱镜膜13、上棱镜膜14；设置在导光板11两侧，与导光板11边缘平行的背光灯16，包围在背光灯16外侧，将背光灯16光线反射入导光板11的背光灯反射板17，以及必要的支撑固定框架。
目前用作液晶显示装置背光灯的大多为线形光源冷阴极二极管(简称CCFL)。CCFL的具体结构如图2所示，包括：透明灯管1，涂覆在透明灯管1管壁内侧的荧光体，填充在灯管1内的惰性气体，例如Ar、Ne，和微量水银(Hg)蒸汽，灯管1两端设置有正电极2和负电极3。工作时，通过在正电极2和负电极3施加电压，电荷与水银发生冲撞产生波，这种波与玻璃灯管1内表面的荧光体冲撞产生可见光。
在进行本发明的研究过程中，发明人发现上述所采用的液晶显示装置背光源至少存在的一个问题是：用作背光灯的灯管1在工作的时候，如图3所示，一部分光线直接射入导光板11，例如光路a，而另一部分光线会射向背光灯反射板17，在背光灯反射板17的反射下，一部分经反射而射入导光板11，例如光路b，另一部分光线射向了灯管1，并被灯管1部分吸收，如光路c，也有可能光线被导光板11反射回来射入灯管1。测试结果显示，现有技术中被背光灯反射板和导光板反射到灯管内部并损失掉的光量约为灯管总发光量的30％以上。因此现有的液晶显示装置采用这样的灯管结构，只能利用灯管发光总量的70％以下，背光源的能耗利用率不高。现有技术中尚没有能够有效解决这一问题的技术方案。
发明内容
本发明的主要目的是通过一些实施例提供一种液晶显示装置背光灯，能够提高背光灯外表面的反射率，减少反射入灯管内的光线，提高背光源亮度，降低背光源的能耗。
本发明的再一目的是通过再一些实施例提供一种液晶显示装置背光模组，能够提高背光灯表面的反射率，减少反射入灯管内的光线，提高背光源亮度，降低背光源的能耗。
为实现本发明的主要目的，通过一些实施例提供了一种液晶显示装置背光灯，包括灯管，该灯管外壁上还设有能减少外部光线进入灯管内的数个棱镜体，所述棱镜体为锥状的棱镜块。
为实现本发明的再一目的，通过再一些实施例提供了一种液晶显示装置背光模组，采用本发明的液晶显示装置背光灯，该背光模组包括：导光板和背光灯反射板，该液晶显示装置背光灯设置在导光板的侧边，且设置在背光灯反射板内。
由以上技术方案可知，设置在灯管外壁上的棱镜体可对出射光线起聚光的作用，对入射光线则起到了增大全反射发生概率，以减小外部光线入射率的作用，因此，本发明具有以下优点：
1、减少了射出灯管的外部光线再反射入灯管的射入量，减少了光损失量，使得背光灯的光损失量可降低至约为灯管总发光量的4％；
2、增加了背光源光线的利用率，提高了背光源的亮度；
3、节省了背光源的能耗。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1A为现有技术中液晶显示装置背光模组的侧视结构剖面图。
图1B为现有技术中液晶显示装置背光模组的俯视结构剖面图。
图2为现有技术背光灯的结构示意图。
图3为现有技术中背光灯发出光线在背光模组中的反射光路示意图。
图4A为液晶显示装置背光灯光学原理图。
图4B为本发明液晶显示装置背光灯光学原理图。
图5为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例一的立体结构图。
图6为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例一的截面图。
图7为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例二的结构示意图。
图8为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例中凸棱的截面图一。
图9为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例中凸棱的截面图二。
图10为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例三的结构示意图。
图11为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例中光线经棱镜体后实现聚光的光路图。
图12为本发明液晶显示装置背光模组具体实施例的结构示意图。
1灯管       2正电极           3负电极
10反射板    11导光板          12下扩散片
13下棱镜膜  14上棱镜膜        15上扩散片
16背光灯    17背光灯反射板    18棱镜块
20棱镜条
具体实施方式
本发明的基本思路是通过改进液晶显示装置背光灯灯管表面结构，来减少射入灯管表面的光线，从而使灯管外壁的反射率最大化，减少光能的损失，提高背光源的整体亮度，并节省能耗。实现该思路的方法是在背光灯管表面设置能实现这一目的的光学部件，如棱镜体。该棱镜体是与灯管外表面形状相适应的壳体，如灯管一般为圆形，则该棱镜体就是圆壳体，可以是完全覆盖灯管的圆壳体，也可以是一段圆弧壳体。该棱镜体外表面设有凸起，可以为柱状的棱镜条，也可以为锥状的棱镜块，棱镜条和棱镜块可以布满整个灯管表面，也可以按一定密度间隔布置，或者在灯管的某些部位布置，棱镜体还可以为外表面为波浪形的圆壳体，完全或部分覆盖灯管表面。现以横截面为三角形的棱镜条为例，说明采用该棱镜体可减少灯管外部光线射入量的光学原理。
如图4A所示为现有灯管1表面不设置棱镜体的光路图，图4B所示为灯管1表面设置三角形棱镜条20作为棱镜体的光路图。
首先，众所周知，当光线以一定角度从光密介质射向光疏介质时会产生全反射现象，而一般情况下，玻璃材质的灯管1相对于空气或真空，则玻璃属于光密介质，而空气或真空属于光疏介质，即光线以一定角度从玻璃灯管1中射向灯管1内部真空空间时会出现全反射现象。
如图4A所示，当灯管1表面没有棱镜体时，射出后又反射回来的光线可能从任意角度射向灯管1，以光路d为例，灯管1的壁面相对于光路d的入射点是平行的，所以光路d射向灯管1后会透射进灯管1。透射的光线发生一定偏移，但是角度不变。换言之，因玻璃的折射率比真空大，所以光线入射灯管1内表面的最大入射角只可能为全反射临界角，因此，从任何角度射向灯管1外表面，再射入灯管1内表面的光线都是会发生透射现象的，不会出现全反射，而光线的透射与反射的比例由灯管1的材质所决定。
再如图4B所示，在灯管1表面设有三角形截面的棱镜条20，作为棱镜体，光路e与光路d的角度相同，但是其入射棱镜条20的入射角度与光路d不同。在三角形棱镜条20内，光路e发生偏折，而后其入射灯管1的入射角θ2，与如图4A中光路d入射灯管1的入射角θ1相比增大了一定的角度。根据入射棱镜体角度的不同，入射灯管1的角度可能会增大，也可能会减小，改变的角度与棱镜体的形状和材质有关。不过，至少有一部分的光线的入射角是会增大的，则必然有一部分光线入射灯管1内表面的入射角会大于全反射的临界角，因而会发生全反射，又射出三角形凸棱的棱镜体。因此，反射回的光线射入灯管1的数量减少，而具体的减少率需要合理设置透棱镜体的形状，例如棱镜条或棱镜块斜面与灯管的角度、其在灯管表面分布的密度等等。下面通过具体实施例详细介绍具有透镜壳体的液晶显示装置背光灯。
液晶显示装置背光灯实施例一
如图5所示为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例一的立体结构图。本实施例的背光灯包括灯管1，设置在灯管1两端的正、负电极2、3，在灯管1外壁上设有柱状的棱镜条20，该棱镜条20相互平行，且与灯管1的轴向方向平行，该棱镜条20的横向截面形状为三角形，如图6所示，该三角形为等腰直角三角形。
在本实施例中，棱镜条20即相当于棱镜体，其与灯管1一体设置，可以在制造灯管1时，就形成这样的形状。棱镜条20的横截面形状为三角形，三角形顶角的取值范围可以是50～160度，等腰直角三角形是优选的实施方式。本实施例中，灯管1和棱镜条20的材料是玻璃，其全反射临界角为42度，经光学仿真试验的测试，可以得到：在棱镜条20的外面测试，其光线的透射率可达到99.7％，而在灯管1内部测试光线的透射率，约为9.73％，采用本实施例的技术方案，可以提高约25％以上的光利用率，背光源的亮度可以提高约30％，因此可适当提高背光能源的利用率，节约能耗。
液晶显示装置背光灯实施例二
如图7所示为本发明液晶显示装置背光灯具体实施例二的结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于三角形棱镜条20相互平行，但是其与灯管1的轴线相互垂直。
本实施例的光学原理与实施例一相同，同样能够达到减少射入灯管的光线射入量，提高背光源亮度，节约能耗的目的。
在上述实施例一和二中，棱镜条的横截面形状可以为三角形，还可以为梯形或圆冠，如图8、图9所示，或者设置棱镜体的表面为曲面，只要棱镜体的表面与灯管的内表面有一定的角度，能够使入射灯管的光线改变其入射灯管内表面的入射角，发生全反射现象即可。
液晶显示装置背光灯实施例三
如图10所示为本发明液晶显示装置背光灯实施例三的结构示意图，本实施例与上述实施例的区别在于：将棱镜体表面的棱镜条替换为锥状的棱镜块18。本实施例同样能够实现减少射入灯管的光线射入量，提高背光源亮度，节约能耗的目的。
在本实施例中，棱镜块18的形状还可以为三棱体、圆锥体、圆锥台或球冠体，棱镜块18表面与灯管1表面具有一定角度即可。
在上述实施例一、二和三中，棱镜体与灯管可以一体设置，通过在灯管外壁上打磨凹槽，形成棱镜块或棱镜条。也可以分别制造，而后将棱镜体贴合设置在灯管表面上，则在光线射入棱镜体时，棱镜体的内表面就相当于灯管的内表面，在其上就会出现全反射现象。
本发明液晶显示装置背光灯实施例的技术方案不仅能够减小反射率，而且还具有聚光的作用，沿棱镜体射出的光线会向中间偏折聚拢，如图11所示。
液晶显示装置背光模组实施例
如图12所示为本发明液晶显示装置背光模组具体实施例的结构示意图，该背光模组包括：反射板10，导光板11，下扩散片12，下棱镜膜13，上棱镜膜14，上扩散片15，设置在导光板11侧边的背光灯16和设置在背光灯16外面的背光灯反射板17，其中，背光灯16采用本发明液晶显示装置背光灯具体实施例一的技术方案。
在本实施例中，反射板10、下扩散片12、下棱镜膜13，上棱镜膜14和上扩散片15可以根据实际应用选择设置，或可进一步增加其他光学元件。
在本实施例中，背光灯16还可以采用本发明液晶显示装置背光灯的任一实施例，均能够提高背光灯表面的反射率，减少反射入灯管内的光线，提高背光源亮度，降低背光源的能耗。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种液晶显示装置背光灯，包括灯管，其特征在于：所述灯管外壁上设有能减少外部光线进入灯管内的数个棱镜体，所述棱镜体为锥状的棱镜块。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置背光灯，其特征在于：所述棱镜块为三棱体、圆锥体、圆锥台或球冠体。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置背光灯，其特征在于：所述三棱体或圆锥体的顶角为50～160度。
4.一种采用权利要求1～3中任一权利要求所述液晶显示装置背光灯的液晶显示装置背光模组，其特征在于，包括导光板和背光灯反射板，所述液晶显示装置背光灯设置在所述导光板的侧边，且设置在所述背光灯反射板内。
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