[發明專利]一種復眼透鏡和液晶顯示器背光模組

在審

• 申請號: 202111145540.5
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113917579A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張錦
• 申請（專利權）人: 屏麗科技成都有限責任公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B27/00;G02F1/13357
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

本發明公開了一種復眼透鏡和液晶顯示器背光模組。該復眼透鏡是通過如下方法得到的：確定LED光源位置、液晶面板空間位置和以及子照明區域大小、復眼透鏡材料；在LED光源空間、液晶面板上的有效照明區域分別進行能量網格劃分，二者網格數量相同，每一個網格所包絡的能量相同，由此建立LED光源與照明目標之間的光線映射關系；確定第一自由曲面復眼透鏡和第二自由曲面復眼透鏡的邊緣位置，計算出從LED光源發出光線再經過復眼透鏡的邊緣位置達到照明區域邊緣的光程；根據等光程原理、利用歐拉迭代方法進行兩個自由曲面透鏡的構建，使得光源特定網格內的能量經過自由曲面透鏡后傳輸至照明區域上對應的網格內，并保持出射方向準直。

技術領域

本發明屬于液晶顯示背光領域，具體涉及一種復眼透鏡和液晶顯示器背光模組。

背景技術

液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)是一種空間光調制器，廣泛應用于顯示領域。LCD為非自發光元件，需要提供一定的照明光才能顯示畫面，照明光斑的均勻性決定了屏幕顯示的均勻性。當LCD用于投影顯示、紫外光固化等領域，還要求照明光斑具有準直的特性，從而實現較高的光效和對比度。提高照明光斑均勻性、提升光束準直性、減小照明光路的空間體積、提升能量利用效率、實現Local Dimming技術是現代LCD投影顯示、紫外光固化等領域中照明光路設計的重要發展方向。

專利CN201821767382、CN201920736130中，采用反光杯作為LED光源的光束收集器，反光杯的出口形狀與LCD屏幕一致，這種結構可以實現極高的能量收集效率，但是由于光學設計自由度較低，其光束準直性較差、雜散光較多；由于光源和反光杯數量只有一個，無法實現Local Dimming技術。專利CN202022524685、CN202011220122中，采用聚光器、復眼透鏡、重疊透鏡、增亮片、聚焦透鏡等作為LCD屏幕照明光路中的主要光學元件，由于重疊透鏡、聚焦透鏡(很厚)的使用，會導致照明系統體積的增加，不利于投影設備的小型化、輕量化；并且，光學元件使用數量龐多，在增加設備物料成本的同時也增加了裝調難度，降低系統穩定性。

發明內容

針對上述問題，旨在提升照明光束的均勻性、準直性，減小照明系統體積，保證較高的能量利用效率、實現Local Dimming技術。

本發明的目的之一是提供一種復眼透鏡。

本發明的目的之二是提供一種應用上述復眼透鏡的液晶顯示器背光模組。

本發明提供的復眼透鏡，由第一自由曲面復眼透鏡和第二自由曲面復眼透鏡并排間隔陣列形成；所述第一自由曲面復眼透鏡上相鄰的兩個第一子復眼之間非連續設置，所述第二自由曲面復眼透鏡上相鄰的兩個第二子復眼之間連續設置；所述第一子復眼的中心與第二子復眼的中心對齊。其中，第一自由曲面復眼透鏡上每一個第一子復眼形狀完全相同；第二自由曲面復眼透鏡上每一個第二子復眼形狀完全相同。

進一步的，所述第一自由曲面復眼透鏡與所述第二自由曲面復眼透鏡之間的垂直距離為25.3mm-25.7mm。在具體實施例中，所述第一自由曲面復眼透鏡與所述第二自由曲面復眼透鏡之間的垂直距離可以為25.3mm，可以為25.5mm，也可以為25.7mm。

進一步的，LED光源設于所述第一自由曲面復眼透鏡的平面一側，且所述LED光源與所述第一自由曲面復眼透鏡的平面之間的距離為3.2mm-3.4mm；所述LED光源的中心和與所述LED光源垂直相對的所述第一子復眼的中心對齊。在具體實施例中，所述LED光源與所述第一自由曲面復眼透鏡的平面之間的距離可以為3.2mm，可以為3.3mm，也可以為3.4mm。

進一步的，所述第一自由曲面復眼透鏡與所述第二自由曲面復眼透鏡是通過如下方法設計得到的：

S1、確定LED光源位置、液晶面板空間位置和以及子照明區域大小、復眼透鏡材料；