[发明专利]基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组

权利要求书

1.一种基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：包括自下而上设置的背光单元和扩散膜；所述背光单元由若干Mini-LED、Mini-LED底座和自由曲面导光板组成的调光单元构成；所述自由曲面导光板底部为圆柱形，底部圆柱正上方为具有反射和透射功能的锥形自由曲面，使Mini-LED发出的部分光线在导光板水平传播，部分光线经由棱环形透射微结构向上准直透射出光；所述自由曲面导光板的下表面设置有阶梯式光线耦出微结构，使在导光板内水平传播的光线经由此结构后准直向上出射。

2.根据权利要求1所述的基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：所述自由曲面导光板的底部圆柱与Mini-LED底座中的圆筒状座台相嵌合；Mini-LED位于圆筒状座台正中心位置，且Mini-LED出光表面与自由曲面导光板底部距离为计算所得的固定值；所述自由曲面导光板中的锥形全内反射自由曲面位于Mini-LED正上方，并且自由曲面高度与阶梯式光线耦出微结构的总高度相等；Mini-LED的发光强度规律符合朗伯分布或其他对称式发光强度分布，发光面朝向自由曲面导光板。

3.根据权利要求1所述的基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：所述锥形自由曲面用于使耦入光线在自由曲面导光板内水平准直传播；所述阶梯式光线耦出微结构具有阶梯式斜面，用于将水平传播光线准直向上出光，并通过每一级阶梯高度与光源光强分布相匹配实现均匀出光。

4.根据权利要求1所述的基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：

以Mini-LED出光表面中心为原点建立坐标系，所述锥形自由曲面剖切面的切面曲线离散点坐标(x_i,y_i)满足如下关系：

式中，θ_i为Mini-LED发出光线与水平面夹角，θ_max为发光半角的最大值,N为总分段数量，n为自由曲面导光板材料折射率，R为自由曲面导光板底面与Mini-LED出光面的间距。

5.根据权利要求1所述的基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：

以Mini-LED出光表面中心为原点建立坐标系，所述棱环形透射微结构切面曲线离散点坐标(x_i,y_i)满足如下关系：

式中，θ_i为Mini-LED发出光线与水平面夹角，θ_max为发光半角的最大值,N为总分段数量，n为自由曲面导光板材料折射率，R为自由曲面导光板底面与Mini-LED出光面的间距。

6.根据权利要求1所述的基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，其特征在于：所述自由曲面导光板的下表面设置有阶梯式光线耦出微结构，共分成N段，每段带有45°的斜面，每段斜面前带有一段小平台，每级小平台宽度保持相等，在自由曲面导光板内部经锥型自由曲面全内反射的水平准直传导的光线在经由45°斜面全内反射后竖直向上准直出光。