[发明专利]背光模组透镜及其构成的背光模组

说明书

本发明公开了一种背光模组透镜，包括整体上呈立方体结构基底，所述的基底具有正方形的底面、正方形的顶面以及侧面，所述的底面的中心向上凹陷形成入光面，所述的顶面向上隆起形成主出光面，所述的主出光面包括四个自由曲面拼接而成，四个所述的自由曲面具有结合中心点并且绕该结合中心点中心对称，该结合中心点向下朝向入光面凹陷并且与入光面的中心点位于同一中心线上，其中，所述的基底的底面尺寸小于顶面尺寸使所述的侧面朝向内侧倾斜θ1角以形成辅出光面。本发明的背光模组透镜可以输出边缘清晰的方形光斑，可以实现投射区域内照度分布均匀，当组合为阵列时整体照明效果卓越。

技术领域

本发明涉及一种将点光源转换成为面光源的光学透镜，适用于普通照明尤其是背光技术领域。

背景技术

随着大尺寸液晶电视技术的发展，液晶电视的背光源需要大量的LED排布成阵列对液晶面板进行照明，每颗LED芯片前设置有一个透镜，通过透镜对从LED出来的光进行二次配光，以减少背光模组厚度及LED的使用量，同时满足液晶的背光源对辉度及均一性的要求。目前市场上的LED透镜，其光学结构部分俯视图投影的外围轮廓大都为圆形，其光学结构部分形状大都为旋转对称形式，因此现有直下式液晶电视LED透镜光斑都为圆形，而光液晶电视显示屏一般都为方形，采用矩形光斑分布的LED透镜将更为合理，如何将每颗透镜的光斑调整为规整的方形是需要解决的技术问题。

本申请人于2013年3月25日申请的一项专利号为ZL201310095608.2的发明专利，公开了一种用于直下式液晶背光的LED 透镜，透镜是由透明材料制成的实体，包括底面、围绕底面在竖直方向延伸的内曲面以及外曲面，内曲面四周向上凹陷形成第一光学曲面，第一光学曲面为光入射面，外曲面包括四个四周沿底面向上延伸的相拼接而成的第二光学曲面，第二光学曲面为光折射面，每个第二光学曲面包括沿底面向上延伸的侧面、沿侧面向上凸起的上凸面、沿上凸面向中心凹陷的上凹面。该发明虽然解决了现有技术中的问题，能够在扩散板上形成一个均匀照度的矩形或椭圆形光斑，但是依然无法解决当LED构成阵列时各个发光单元之间的调光问题。

近年来大尺寸液晶显示技术将呈多元化发展趋势，4K、曲面、量子点、无边框等面板需求将会迎来高增长。伴随着消费升级和大尺寸化趋势，8K面板将步入市场。以75英寸为例，4K面板像素密集度仅为59ppi，若提升至8K则PPI可提升至110以上，显示画面细腻度将大幅提升。

另外， HDR是英文“High Dynamatic Range”高动态范围的缩写，是指显示效果更接近人眼看到的真实色彩，实现更高的亮度和更宽的色域，HDR技术带来的画质提升是直观可感的，即使是普通观众也能用肉眼辨别，因此今年众多厂商纷纷在电视产品上搭载HDR技术。根据Dolby Vision以及UHD Lines的标准,要实现Real HDR必须满足动态对比度、色域以及Peak Brightness的相关条件。以目前技术水平来看，动态范围最高可达到1500nits，最低仅为0.05nit。HDR技术的解决方案主要有以下形式：从硬件来看，首先是背光分区独立控制；另外背光源要采用高色域方案，如Red 采用新的荧光粉或使用量子点背光方案。除了硬件显示方面达到HDR的标准外，信号处理也是必不可少的，这就要求芯片必须支持HDR解码。当然，实现真正的HDR，从片源的制作，编码解码，传输以及最终的显示，所有的这些环节均需要技术的革新和突破。

在电视市场，因受面板价格波动的影响，电视整机厂商长期面临着严峻的获利挑战，而这项技术将给用户带来更真实的画质体验，也有利于提升获利。随着产业链相关技术的逐步成熟和突破，技术也呈现多元化，面板厂商尝试通过了LED局部调光技术（LED localdimming）和Tcon算法两种方式来实现HDR，可以预见未来几年HDR电视也将会迎来快速增长。LED局部调光技术（LED local dimming）的原理是通过单独控制LED芯片的发光状态来实现高对比度，然而如何提供一种全新的背光模组透镜，来匹配这种具有不同发光状态的LED芯片（例如具有不同光强，或者具有不同的出射角度等），是本发明要解决的另一个技术问题，这一点对于本业界具有重大的技术意义。

发明内容