[发明专利]基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组

说明书

本发明公开了一种基于全内反射自由曲面的Mini‑LED背光模组，包括自下而上设置的背光单元、扩散膜。背光单元由若干Mini‑LED光源、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，使得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。下表面设置有阶梯式光线耦出微结构，在导光板内水平传播的光线经由此结构后准直向上出射。本发明将Mini‑LED光源发出的光通过可准直光线的自由曲面导光板转化为大面积均匀柔和的面光源，省去棱镜膜从而可减薄模组厚度，同时具有较高出光亮度、低功耗及可区域调光的优点。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组。

背景技术

液晶显示(LCD)技术是被动发光技术，具有生产成本低，功耗低，寿命长等传统优势，赋予了其在市场中持久的“生命力”，主要由背光模组和液晶两部分组成。对比度低是LCD实现HDR显示的固有阻碍，为了实现画面的高动态范围，区域调光技术应运而生。而半导体技术的进步，使得LED的尺寸不断减小，这给显示技术的进步提供了许多可能性。其中，Mini-LED作为新一代的LED芯片技术，芯片尺寸约为50～300μm，相较传统LED更小且发热更低，可用于LCD背光模组。

LCD技术分为直下式和侧入式两种。直下式的光源置于背光模组底部，而侧入式将光源置于侧面。在分区数量上，直下式对比侧入式背光有着天然的优势。然而，为达到良好的照度均匀性，直下式背光需要一定的混光距离，这使得LCD显示器的整体薄型化受到了限制，与当下的发展趋势相悖。另外，直下式背光往往需要大量的LED灯珠，其线路与设计复杂成本高并且整个显示器的功耗巨大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于全内反射自由曲面的Mini-LED背光模组，，解决传统直下式背光模组功耗成本过大的问题，同时减薄背光模组的厚度。

其包括自下而上设置的背光单元、扩散膜。背光单元由若干Mini-LED光源、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，使得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。下表面设置有阶梯式光线耦出微结构，在导光板内水平传播的光线经由此结构后准直向上出射。本发明将Mini-LED光源发出的光通过可准直光线的自由曲面导光板转化为大面积均匀柔和的面光源，省去棱镜膜从而可减薄模组厚度，同时具有较高出光亮度、低功耗及可区域调光的优点。

为实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

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。

进一步地，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。

单个区域调光单元的Mini-LED底座具有圆筒状座台的形状，将单个直下式Mini-LED光源内嵌于圆筒状座台中央，自由曲面导光板底部的圆柱与底座的圆筒状座台相契合。