一種LED光源用透鏡及顯示面板的製作方法

2023-06-20 03:47:31 1

本發明涉及顯示技術領域，特別是涉及一種led光源用透鏡及顯示面板。

背景技術：

led(發光二極體)作為背光源應用於顯示面板具有很大的優勢，主要體現在亮度高、均勻性好、色域寬等方面。現有led顯示面板的背光源多採用led前加一透鏡的方式，通過透鏡對從led出來的光線進行二次分布，以滿足背光源對輝度及均一性的要求。目前市場上背光源led用透鏡，其出光面大多為圓形。

hdr(高動態範圍圖像)技術近幾年在顯示面板行業不斷深入，該技術對顯示面板的亮度、色域、分區數、對比度等參數要求日益增高。

本發明的發明人在長期研發過程中發現，現有的背光調節中利用pwm(脈衝寬度調製)技術，即調節佔空比來分別控制各區域led亮度，由於透鏡的出光面為圓形，導致分區間亮暗界限不清晰，亮暗對比不明顯，hdr技術效果不佳。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種led光源用透鏡及顯示面板，能夠提高hdr技術效果。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種led光源用透鏡，所述透鏡用在採用高動態範圍圖像hdr技術的直下式背光系統中，所述透鏡包括：底面、環繞所述底面在豎直方向延伸而形成的內圍曲面和環繞在所述內圍曲面外圍的外圍曲面，led光源的光線依次經所述內圍曲面和所述外圍曲面後射出；其中，所述內圍曲面包括四個內圍側面和與四個所述內圍側面連接的第一上表面，所述led光源的所述光線經所述內圍曲面後的出光面為方形；和/或，所述外圍曲面包括四個外圍側面和與四個所述外圍側面連接的第二上表面，所述led光源的所述光線經所述外圍曲面後的出光面為方形。

為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種顯示面板，包括直下式led背光系統，所述背光系統採用上述任一實施例所述的透鏡，每一所述透鏡對應一個led光源。

本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明所提供的led光源用透鏡適用於直下式背光系統，該透鏡包括底面、環繞底面在豎直方向延伸而形成的內圍曲面和環繞在內圍曲面外圍的外圍曲面，其中，led光源的光線經內圍曲面後的出光面為方形，和/或，led光源的光線經外圍曲面後的出光面為方形，這都將使得led光源的光線依次經內圍曲面和外圍曲面後射出的出光面為方形；一方面，方形出光面有利於相鄰出光面之間的拼接，可使分區間亮暗界限清晰，提高亮暗對比；另一方面，單顆led的出光面為方形，單顆led的出光面的出光面面積為hdr相應一個分區的尺寸，從而可以實現hdr技術中單顆led光源控制單分區的目的，上述兩方面使得hdr技術效果增強。

另外，本發明所提供的外圍曲面的第二上表面上包括外圍曲面凸起，該外圍曲面凸起控制光線擴散程度，使得led光源的大角度位置的出光光線的強度降低，進而使得分區間亮暗界限清晰，從而進一步使hdr技術效果增強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。其中：

圖1是本發明led光源用透鏡一實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1中內圍曲面一實施方式的結構示意圖；

圖3是圖1中外圍曲面一實施方式的結構示意圖；

圖4是圖1中外圍曲面一實施方式的立體結構效果示意圖；

圖5是本發明顯示面板一實施方式的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性的勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1，圖1為本發明led光源用透鏡一實施方式的結構示意圖，其中，本發明所提供的led光源用透鏡主要用在採用高動態範圍圖像hdr技術的直下式背光系統中。具體地，led背光系統有兩種方式，分別為側入式背光系統和直下式背光系統。側入式背光系統具體為led光源被配置在顯示面板的顯示屏幕的四周邊緣，從顯示屏幕邊緣發射的led光線透過導光板輸送到顯示屏幕中央區域；直下式背光系統具體為led光源被均勻地配置在顯示面板的顯示屏幕後方作為發光源，led光線均勻傳達到整個顯示屏幕，而本發明所提供的led光源用透鏡則是適用於上述直下式背光系統。hdr技術是高動態範圍圖像的縮寫，其中，動態範圍是指亮度高低的範圍和對比度範圍，hdr技術擁有更加寬廣的明暗亮度範圍和更高的對比度，它是為了儘可能還原更多的明/暗部位圖像細節而生。直下式背光系統由於led光源在顯示面板的顯示屏幕的正下方，通過控制各個led光源的亮度不同，可以更好的實現hdr效果。

請參閱圖1，本發明所提供的led光源用透鏡是由透明材質製成的實體，其材質可以是矽膠、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、玻璃等，該透鏡包括：底面10、環繞底面10在豎直方向延伸而形成的內圍曲面12和環繞在內圍曲面12外圍的外圍曲面14；其中，在一個實施方式中，如圖1所示，底面10和內圍曲面12之間包括一空腔11，該空腔11內可供led光源安裝，led光源的光線依次經內圍曲面12和外圍曲面14後射出，射出的出光面為方形(例如，矩形或者正方形)。

具體地，請結合圖2，圖2為圖1中內圍曲面一實施方式的結構示意圖，內圍曲面20包括四個內圍側面201、202、203、204和與四個內圍側面201、202、203、204連接的第一上表面205，led光源的光線經內圍曲面20後的出光面為方形，其中，內圍側面201、202、203、204為平面或曲面，內圍側面201、202、203、204與底面的夾角無特別限制，例如，可以是30°、60°等。在一個實施方式中，以其中一個內圍側面201為例，內圍側面201與第一上表面205連接的邊長為第一邊長x1，內圍側面201與底面連接的邊長為第二邊長x2，第一邊長x1所在的與水平面平行的平面為第一平面，第二邊長x2所在的與水平面平行的平面為第二平面，第一平面與第二平面之間的垂直距離為第一高度h1，其中，第一邊長x1、第二邊長x2以及第一高度h1之間滿足的關係為：0.1＜x1/x2＜10(例如，x1/x2＝0.5、2、3、5、8、9.5等)，0.1＜x1/h1＜10(例如，x1/h1＝0.5、2、3、5、8、9.5等)；在本實施方式中，其餘內圍側面202、203、204所滿足的關係與內圍側面201相同，在此不再贅述。在一個具體的應用場景中，底面所在的平面與內圍曲面構成的結構為類梯形六面體結構(如圖2所示)，假設此時內圍曲面的四個內圍側面均滿足x1＝4，x2＝6，h1＝3，此時led光源的光線經內圍曲面20後的出光面為正方形；在其他實施例中，也可調整每個內圍側面的x1，x2，h1的值，使得led光源的光線經內圍曲面20後的出光面為矩形；在其他應用場景中，底面所在的平面與內圍曲面構成的結構也可為其他類型，本發明對此不作限定。

請結合圖3和圖4，圖3為圖1中外圍曲面一實施方式的結構示意圖，圖4為圖1中外圍曲面一實施方式的立體結構效果示意圖。外圍曲面30包括四個外圍側面301、302、303、304和與四個外圍側面301、302、303、304連接的第二上表面305，led光源的光線經外圍曲面30後的出光面為方形。其中，外圍側面301、302、303、304為平面或曲面，外圍側面301、302、303、304與底面的夾角無特別限制，例如30°、60°、90°等。以其中一個外圍側面301為例，外圍側面301與第二上表面305連接的邊長為第三邊長x3，外圍側面301與底面連接的邊長為第四邊長x4，第三邊長x3所在的與水平面平行的平面為第三平面，第四邊長x4所在的與水平面平行的平面為第四平面，第三平面與第四平面之間的垂直距離為第二高度h2，其中，第三邊長x3、第四邊長x4以及第二高度h2之間滿足的關係為：0.1＜x3/x4＜10(例如，x3/x4＝0.5、2、3、5、8、9.5等)，0.1＜x3/h2＜10(例如，x3/h2＝0.5、2、3、5、8、9.5等)；在本實施方式中，其餘外圍側面302、303、304所滿足的關係與外圍側面301相同，在此不再贅述。在一個應用場景中，上述外圍側面301、302、303、304與底面垂直，以外圍側面301為例，此時第二高度h2即為第三邊長x3和第四邊長x4之間的垂直距離。在本實施例中，如圖3所示，四個外圍側面301、302、303、304之間非直接連接，即外圍側面301、302、303之間通過類似子側面306的結構連接；在其他實施例中，四個外圍側面之間也可直接連接，即此時子側面306為相鄰外圍側面的公共邊，本發明對此不作限定。

請繼續參閱圖1，在一個應用場景中，本發明所提供的led光源用透鏡，只要滿足其內圍曲面12或外圍曲面14中的任意一個曲面可以使led光源的光線經曲面後的出光面為方形，即可達到led光源經該透鏡後的出光面為方形；例如，假設此時外圍曲面14滿足可以使led光源的光線經外圍曲面後的出光面為方形，內圍曲面12的形狀可以任意設定，例如，可以為圓形、三角錐形等，此時led光源的光線經內圍曲面12的出光面並不一定為方形，但led光源的光線經過外圍曲面14後可將出光面調整為方形；同理，當內圍曲面12滿足可以使led光源的光線經內圍曲面12後的出光面為方形時，外圍曲面12的形狀可以任意設定；當然，在另一個應用場景中，本發明所提供的透鏡，其內圍曲面12和外圍曲面14均滿足使led光源的光線經曲面後的出光面為方形。上述方形出光面，一方面有利於相鄰出光面之間的拼接，可使分區間亮暗界限清晰，提高亮暗對比；另一方面，單顆led燈的出光面為方形，單顆led的出光面的出光面面積為hdr相應一個分區的尺寸，從而可以實現hdr中單顆led燈控制單分區的目的，上述兩方面使得hdr技術效果增強。

請繼續參閱圖1，本發明所提供的led光源用透鏡的外圍曲面14的第二上表面140的中心設置有弧形凸起16，弧形凸起16的最高點與第二上表面140中心的垂直距離為第三高度h3，弧形凸起16與第二上表面140連接的第二底面160為直徑d的圓形底面，其中，第三高度h3和直徑d之間滿足的關係為：d/h3＜2，例如d/h3為0.5、1.0、1.5等。由於led光源的光線依次經內圍曲面12和外圍曲面14，對光線進行二次分布，擴大其出光面後，易導致出光面中央區域相對其他區域偏暗，而當在第二上表面140的中心處設置弧形凸起16，且弧形凸起16滿足d/h3＜2條件時，該弧形凸起16可以使光線向中心聚集，從而達到補充出光面中央區域亮度的目的。

請繼續參閱圖1，本發明所提供的led光源用透鏡的外圍曲面14的第二上表面140以環繞自身的中心、向靠近內圍曲面12方向凹陷而在第二上表面140遠離中心處形成外圍曲面凸起a、b、c、d。以其中一個外圍曲面凸起b為例，外圍曲面凸起b的最高點距離第二上表面140中心的水平距離l為3-30mm(例如3、5、10、20、30mm等)，外圍曲面凸起b距離第二上表面140中心的垂直距離h為0.5-10mm(例如，0.5、2、5、10mm等)；在其他實施例中，其餘外圍曲面凸起a、c、d滿足的條件與上述外圍曲面凸起b相同，在此不再贅述。當透鏡其餘參數條件相同時，上述外圍曲面凸起a/b/c/d越靠近第二上表面140的中心(即l值越小)，出光面的面積越小，通過調節外圍曲面凸起a/b/c/d的位置，可以使出光面的光線收斂，大角度出光的強度降低，使得分區間亮暗界限清晰，從而進一步使hdr技術效果增強。

在一個應用場景中，請參閱圖1，內圍曲面12中心、外圍曲面14中心、弧形凸起16中心位於同一條軸線上；例如，在一個實施方式中，本發明所提供的透鏡為繞軸線對稱的結構。

請參閱圖5，圖5為本發明顯示面板一實施方式的結構示意圖。該顯示面板5包括直下式led背光系統50，背光系統50採用上述任一實施例中的透鏡502，每一透鏡502對應一個led500光源。

總而言之，區別於現有技術的情況，本發明所提供的led光源用透鏡適用於直下式背光系統，該透鏡包括底面、環繞底面在豎直方向延伸而形成的內圍曲面和環繞在內圍曲面外圍的外圍曲面，其中，led光源的光線經內圍曲面後的出光面為方形，和/或，led光源的光線經外圍曲面後的出光面為方形，這都將使得led光源的光線依次經內圍曲面和外圍曲面後射出的出光面為方形；一方面，方形出光面有利於相鄰出光面之間的拼接，可使分區間亮暗界限清晰，提高亮暗對比；另一方面，單顆led的出光面為方形，單顆led的出光面的出光面面積為hdr相應一個分區的尺寸，從而可以實現hdr技術中單顆led光源控制單分區的目的，上述兩方面使得hdr技術效果增強。另外，本發明所提供的外圍曲面的第二上表面上包括外圍曲面凸起，該外圍曲面凸起控制光線擴散程度，使得led光源的大角度出光的強度降低，進而使得分區間亮暗界限清晰，從而進一步使hdr技術效果增強。

以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。