光调节器件、背光模组、液晶显示模组及终端的制作方法

1.本技术涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种光调节器件、背光模组、液晶显示模组及终端。


背景技术：

2.液晶显示过程中，背光源均匀发光，通过液晶面板的液晶和滤光片成像。背光源包括侧入式和直下式，相比于侧入式背光源，直下式背光源具有高对比度等优势，成为了近几年的发展趋势。
3.背光源包括多个并排的led，正对led的位置亮度较高，相邻led之间的区域亮度较暗，导致液晶显示的表面亮度分布不均匀。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种光调节器件、背光模组、液晶显示模组及终端，以调整led发出的光线在背光模组的出光侧的分布情况，提高液晶面板表面亮度分布的均匀性。
5.本技术的第一方面提供了一种光调节器件，所述光调节器件包括：
6.第一基底，包括相对设置的入光面和出光面，用于对与所述光调节器件耦合的多个led发出的光线进行混光和增亮处理，并将混光和增亮处理后的光线沿所述第一基底的出光面射出；
7.多个超表面，设置于所述第一基底的入光面，多个所述超表面的位置与多个所述led的位置一一对应，以将所述led的入射光线发散到所述第一基底中。
8.上述光调节器件包括第一基底和多个超表面；第一基底包括相对设置的入光面和出光面，用于对光调节器件耦合的多个led发出的光线进行混光和增亮处理，并将混光和增亮处理后的光线沿第一基底的出光面射出；多个超表面设置于第一基底的入光面，各超表面的位置与led的位置一一对应，以将led的入射光线发散到第一基底中，也就是说，led发出的光线经超表面进入第一基底，由于超表面具有异常光学调节特性，在一定条件下能够将入射光线折射到法线的同一侧，从而能够对光线形成更大角度的扩散，减少垂直射出的光线，从而削弱或消除背光模组表面的亮点，使液晶面板的表面亮度趋于均匀。
9.可选地，所述第一基底的入光面包括第一凹陷区域，所述超表面设置于所述第一凹陷区域的表面，通过第一凹陷区域对入射光线形成更大角度的扩散，将led发出的光线分散在更大的区域内，从而降低led发出的光线在中心区域的能量密度，避免led发出的光线集中在中心区域，形成亮点。
10.可选地，所述第一凹陷区域的中心角不小于led发散角的补角，从而使光线充分发散。
11.可选地，所述光调节器件还包括粗糙层，所述粗糙层设置于所述第一基底的出光面，以提取出射光线，也就是说，通过粗糙层破坏外部光线在光调节器件表面形成的全反射，从而使液晶表面能够形成清晰的画面。
12.本技术的第二方面提供了一种光调节器件，所述光调节器件包括：
13.第二基底，包括相对设置的入光面和出光面，用于对与所述光调节器件耦合的多个led发出的光线进行混光和增亮处理，并将混光和增亮处理后的光线沿所述第一基底的出光面射出；
14.多个反射结构，设置于所述第二基底的出光面，所述反射结构的位置与多个所述led的位置一一对应，以将所述led射入第二基底内的光线进行发散。
15.上述光调节器件包括第二基底和反射结构；第一基底包括相对设置的入光面和出光面，用于对光调节器件耦合的多个led发出的光线进行混光和增亮处理，并将混光和增亮处理后的光线沿第一基底的出光面射出；多个反射结构设置于所述第二基底的出光面，多个反射结构的位置与led的位置一一对应，以将led射入第二基底内的光线进行发散，也就是说，正对led中心的位置设置反射结构，led发出的光线经入光面进入第二基底并在第二基底内传播，当光线射至反射结构时，反射结构对led中心的光线进行反射而起到遮蔽作用，减小led中心射出的光线，降低led中心的亮度，从而削弱或消除正对led的位置存在的亮点，使液晶面板02的表面亮度趋于均匀。
16.可选地，所述反射结构由中心处向边缘处的厚度逐渐减小，使得反射结构18的厚度与led的光线分布情况相匹配，从而使光线分布更加均匀。
17.可选地，所述反射结构的底面设置成向外凸起的曲面结构。
18.可选地，所述第二基底的出光面设置有第二凹陷区域，所述第二凹陷区域内填充有反射材料而形成所述反射结构，通过第二凹陷区域160使反射光线向外发散，发散的反射光线射向入光面，经基板反射后，再次射向出光面，形成二次反射光线，该二次反射光线能够对暗区形成光线补偿，增加暗区的亮度，也就是说，本实施例能够同时降低亮点的亮度，并增加暗区的亮度，从而削弱或消除亮点与暗区之间的亮度差，使亮度分布更加均匀。
19.可选地，所述第二凹陷区域内由中心位置向边缘位置的深度逐渐减小，从而形成中间厚边缘薄的反射结构。
20.可选地，所述反射结构的顶面设置成向外凸起的曲面结构。
21.可选地，所述反射结构采用反射率为0.5～0.9反射材料制成，以使反射结构具有适当的的遮蔽效果，且不影响光线的正常通过。
22.可选地，所述反射材料包括钛白粉，钛白粉的白度高，遮盖力强，且具有较高的分散性和抗沉淀性，从而能够形成均匀且稳定的反射结构。
23.本技术的第三方面提供一种背光模组，其包括多个led和光调节器件；
24.其中，所述光调节器件用于对所述多个led发出的光线进行混光和增亮处理，并将混光和增亮处理后的光线沿所述光调节器件的出光侧射出；所述光调节器件为如本技术提供的任意一种光调节器件。
25.本技术的第四方面提供一种液晶显示模组，其包括液晶面板和本技术提供的任意一种背光模组，所述背光模组设置于所述液晶面板的背光侧。
26.本技术的第五方面提供一种终端，其包括本技术提供的任意一种液晶显示模组。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
28.图1为本技术实施例提供的终端的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的背光模组的结构示意图；
30.图3为本技术实施例一提供的光调节器件的结构示意图；
31.图4为本技术实施例一的第一种实现形式；
32.图5为本技术实施例一的第二种实现形式；
33.图6为本技术实施例一的第三种实现形式；
34.图7为本技术实施例二提供的光调节器件的第一种实现形式；
35.图8为本技术实施例二提供的光调节器件的第二种实现形式；
36.图9为本技术实施例二提供的光调节器件的第三种实现形式；
37.图10为本技术实施例二提供的光调节器件的第四种实现形式；
38.图11为本技术实施例提供的光调节器件的第五种实现形式；
39.图12为本技术实施例提供的光调节器件的俯视结构示意图；
40.图13为现有光调节器件的仿真模型图；
41.图14为图13的俯视图；
42.图15为本技术第二种实施例提供的光调节器件的仿真模型图；
43.图16为图15的俯视图；
44.图17为多种光调节器件的亮度分布对比图。
45.附图标记：
46.02-液晶面板；
47.03-背光模组；
48.04-背框；
49.1-光调节器件；
50.10-第一基底；
51.100-第一凹陷区域；
52.12-超表面；
53.14-粗糙层；
54.16-第二基底；
55.160-第二凹陷区域；
56.18-反射结构；
57.2-超表面；
58.20-基板；
59.22-反射层；
60.3-粗糙层；
61.4-第二基底；
62.40-第二凹陷区域；
63.5-反射结构。
64.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
65.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
66.本技术实施例提供了一种终端，其包括液晶显示模组，还可以包括外框等，其中，液晶显示模组根据视频或图像输入信号显示画面；外框用于容纳液晶显示模组。终端还可以包含其他部件，例如通信模块，拍照模块，蓝牙，nfc，电池，输入输出等等中的一个或多个。具体地，终端可以是平板电脑、手机、电子阅读器、计算机、笔记本电脑、电视或车载设备等，本技术实施例对上述终端的具体形式不做特殊限制。
67.如图1所示，本技术实施例提供的液晶显示模组包括液晶面板02、背光模组03和背框04。背框04用于安装电池、控制器和驱动电路等内部元件，以提供电能和控制信号，液晶面板02和背光模组03容纳于背框04中。液晶面板02具有相对设置的出光侧和背光侧，出光侧用于显示画面，背光侧用于接收光线；背光模组03位于液晶面板02的背光侧，用于为液晶面板02提供均匀的面光源。背光模组03包括侧入式和直下式的入光形式，相比于侧入式背光模组03，直下式背光模组03具有高对比度等优势，成为了近几年的发展趋势，背光模组03中通常采用发光二极管(light emitting diode，led)作为背光模组的光源2。
68.具体地，如图2所示，背光模组03包括光源2和光调节器件1。光源2可以包括多个并排的led，多个led可以安装在基板(例如电路板，图中未示出)上并与基板电连接，通过基板对led提供电能和控制信号，使led发光；光调节器件1设置于光源2和液晶面板之间，包括光扩散组件(例如扩散板或扩散片)和光增亮组件(例如增亮膜或微透镜)，光调节器件1与led相耦合，led发出的光线在光调节器件1中进行混光、增亮之后，沿光调节器件1的出光侧射出。当led为蓝光光源时，光调节器件1还包括光转换膜(例如量子点膜或荧光膜)，将蓝光转换白光。
69.led与光调节器件1通常需要一定的距离进行混光，当该距离被压缩，正对背光模组发光面时，具有led的位置亮度较高，相邻led之间的区域亮度较暗，使得背光模组03的出光侧呈现亮点与暗区交替分布的状态，提供不了均匀的面光源，从而导致液晶面板02的表面亮度分布均匀性差，降低显示效果，影响用户体验。随着混光距离的增大(例如增大光调节器件1的底部到led的距离，或者增大光调节器件1的厚度)，可以提高混光效果，使亮度分布均匀，但混光距离的增大会导致整机厚度的增加；随着相邻led之间间距的减小，也可以提高混光效果，使亮度分布均匀，但同尺寸下，led之间间距的减小，会使led的数量增加，还会增加整机内部电路的负荷，导致整机成本增加。
70.本技术实施例提供了一种背光模组03，其可以在不改变整机厚度，且不增加led数量的情况下，调整led发出的光线在背光模组03的出光侧的分布情况，提高液晶面板02表面亮度的分布的均匀性。
71.实施例一
72.如图3-图6所示，本技术实施例提供的背光模组03包括led和光调节器件1，led设置于光调节器件1背离液晶面板02的一侧。光调节器件1包括第一基底10和多个超表面12；第一基底10包括相对设置的出光面和入光面，出光面为第一基底10朝向液晶面板的一侧，入光面为第一基底10背离液晶面板的一侧。多个超表面12设置于第一基底10的入光面，各
超表面12的位置与led的位置一一对应，以将led的入射光线发散到第一基底10中，也就是说，led发出的光线经超表面12进入第一基底10，由于超表面12具有异常光学调节特性，在一定条件下能够将入射光线折射到法线的同一侧，从而能够对光线形成更大角度的扩散，减少垂直射出的光线，从而削弱或消除背光模组03表面的亮点，使液晶面板02的表面亮度趋于均匀。
73.其中，第一基底10可以为光扩散组件、光增亮组件或光转化膜中的一种或至少两种形成的复合膜材；光调节器件1只是示意性放在led正上方，光调节器件1与led中间还可以放置其他组件，例如，led和光调节器件中间可以有透镜或其他膜材。
74.进一步地，如图3所示，本实施例提供的光调节器件1还可以包括粗糙层14，粗糙层14设置于第一基底10的出光面，以提取出射光线，也就是说，通过粗糙层14破坏外部光线在光调节器件1表面形成的全反射，从而使液晶表面能够形成清晰的画面。具体地，粗糙层14可以采用任意适当的方式形成于第一基底10的出光面，例如，可以在第一基底10的出光面融入扩散粒子，从而破坏外部光线的全反射。
75.如图4所示，在一种实施例中，超表面12设置成平面结构，也就是说，超表面12与led的中心线相垂直，例如，光调节器件1的入光面设置成平面结构，超表面12设置于入光面上，且超表面12的延伸方向与入光面的延伸方向一致，通过设计超表面12的表面光学特性，形成较大的折射角，使led中心的光线向周围发散，将led发出的光线分散在更大的区域内，降低led中心的亮度，从而削弱或消除正对led的位置存在的亮点。
76.如图5和图6所示，在另一种实施例中，超表面12设置成非平面结构，例如斜面或弧面等结构，也就是说，超表面12与led的中心线相倾斜，例如，光调节器件1的入光面对应led安装点的位置可以设置第一凹陷区域100，该第一凹陷区域100可以包括球面或锥面，也可以为球面与锥面的组合，第一凹陷区域100的中心线与led的中心线重合，超表面12设置于第一凹陷区域100的表面，通过第一凹陷区域100对入射光线形成更大角度的扩散，将led发出的光线分散在更大的区域内，从而降低led发出的光线在中心区域的能量密度，避免led发出的光线集中在中心区域，形成亮点。
77.具体地，参见图5，led发出的光线中，一部分经超表面12折射后，从法线的同一侧射出，且射向出光面所在的一侧，即入射光线与折射光线位于法线的同一侧，这一部分光线经超表面12折射后射向出光面所在一侧，并沿出光面射出，使得折射光线能够扩散至更大的角度范围，从而避免led发出的光线集中在中心区域。
78.参见图6，led发出的光线中，一部分经超表面12折射后，由于超表面12的倾斜起到更大的发散作用，从法线的同一侧射出，且射向入光面所在的一侧，即入射光线与折射光线位于法线的同一侧，这一部分光线经超表面12折射后射向入光面所在一侧，经基板(图中未示出)反射之后沿出光面射出形成二次反射光线，该二次反射光线能够对暗区形成光线补偿，增加暗区的亮度，也就是说，本实施例能够同时降低亮点的亮度，并增加暗区的亮度，从而削弱或消除亮点与暗区之间的亮度差，使亮度分布更加均匀。其中，基板上可以设置反射层(例如涂白油油墨或者贴反射片)，以增强反射效果，防止光线损失。
79.进一步地，继续参照图5和图6，第一凹陷区域100的中心角a大小设置为与led发散角适配，即中心角a不小于led发散角的补角，从而使光线充分发散。具体来说，当led的发散角为120
°
时，中心角a为60
°
～180
°
；也就是说，led发出的光线与中心线的夹角范围为0
°
～
60
°
，第一凹陷区域100与中心线的夹角为30
°
～90
°
，从而确保入射光线与折射光线能够位于法线的同一侧。
80.具体地，超表面12的边缘应能够完全覆盖led发出的光线，例如led灯发出的边缘的光线与入光面之间形成交点o(图中未示出)，超表面12应自led的中心线处向外延伸至抵达o点或超过o点。
81.实施例二
82.如图7-图11所示，本技术实施例提供的背光模组03包括led和光调节器件1，led设置于光调节器件1背离液晶面板02的一侧。光调节器件1包括第二基底16和多个反射结构；第二基底20可以为光扩散组件、光增亮组件或光转化膜中的一种或至少两种形成的复合膜材，第二基底16包括相对设置的出光面和入光面，出光面为第二基底16朝向液晶面板的一侧，入光面为第二基底16背离液晶面板的一侧。多个反射结构18设置于第二基底16的出光面，反射结构18可以通过反射材料形成，各反射结构18的位置与led的位置一一对应，以将led射入第二基底16内的光线形成发散，形成发散的出射光线，也就是说，正对led中心的位置设置反射结构18，led发出的光线经入光面进入第二基底16并在第二基底16内传播，当光线射至反射结构18时，反射结构18对led中心的光线进行反射而起到遮蔽作用，减小led中心射出的光线，降低led中心的亮度，从而削弱或消除正对led的位置存在的亮点，使液晶面板02的表面亮度趋于均匀。
83.进一步地，反射结构18由中心处向边缘处，厚度逐渐减小，使得反射结构18的厚度与led的光线分布情况相匹配，从而使光线分布更加均匀，也就是说，反射结构18的厚度越厚，反射结构18对光线的遮蔽作用越强，能够穿过反射结构18的光线就越少，沿着led的中心向边缘的方向，光线逐渐变暗，因此，反射结构18正对led的位置厚度最厚，沿着中心向边缘的方向反射结构18的厚度逐渐减小。
84.如图7和图8所示，在一些实施例中，反射结构18的顶面可以设置成向外凸起的曲面结构，例如，反射结构18可以设置成突出于第二基底16的凸包结构，也就是说，第二基底16的出光面设置成平面，凸包结构附加于第二基底16的出光面，凸包结构的顶面设置成向外凸起的结构，例如凸包结构的顶面可以包括球面或锥面，也可以为球面与锥面的组合。参见图7，反射结构18可以设置成球面结构，球面结构直接连接于第二基底16的出光面；参见图8，反射结构18也可以设置成球面结构与柱面结构相结合的形式，球面结构通过柱面结构连接于第二基底16的出光面。
85.如图9-图11所示，在一些实施例中，反射结构18的底面设置成向外凸起的曲面结构，例如，反射结构18可以设置成嵌入第二基底16的嵌入式结构，也就是说，第二基底16的出光面设置有第二凹陷区域160，反射结构18的底面设置成向外凸起的曲面结构，反射结构18的底面贴合于第二凹陷区域160的表面，例如可以在第二凹陷区域160内填充反射材料而形成上述反射结构18。
86.其中，第二凹陷区域160可以包括球面或锥面，也可以为球面与锥面的组合，第二凹陷区域160的中心线与led的中心线重合，通过第二凹陷区域160使反射光线向外发散，发散的反射光线射向入光面，经基板20反射后，再次射向出光面，形成二次反射光线，该二次反射光线能够对暗区形成光线补偿，增加暗区的亮度，也就是说，本实施例能够同时降低亮点的亮度，并增加暗区的亮度，从而削弱或消除亮点与暗区之间的亮度差，使亮度分布更加
均匀。
87.进一步地，第二凹陷区域160由中心向边缘，深度逐渐减小，反射材料填充于第二凹陷区域160内，从而形成中间厚边缘薄的反射结构18。参见图9，反射材料完全容纳于第二凹陷区域160内，从而使反射结构18的表面与第二基底16的出光面相平齐。参见图10和图11，反射材料可以超出第二凹陷区域160以外，从而使反射结构18的表面高于第二基底16的出光面；反射结构18高于第二基底16的部分可以位于第二凹陷区域160的覆盖范围以内(参见图10)；反射结构18高于第二基底16的部分也可以超出第二凹陷区域160的覆盖范围(参见图11)。
88.进一步地，反射结构18所采用的反射材料的反射率应为0.5～0.9，以使反射结构18具有适当的的遮蔽效果，且不影响光线的正常通过。也就是说，当反射材料的反射率小于0.5时，反射结构18的遮蔽效果较差，正对led的位置仍然会形成亮点；当反射材料的反射率大于0.9时，反射结构18的遮蔽效果过高，导致光线难以通过，从而在正对led的位置形成暗点。
89.具体地，反射结构18的边缘应能够完全覆盖led发出的光线，例如led灯发出的边缘的光线与出光面之间形成交点p(图中未示出)，反射结构18应自led的中心线处向外延伸至抵达p点或超过p点。
90.其中，反射材料可以为钛白粉，钛白粉的白度高，遮盖力强，且具有较高的分散性和抗沉淀性，从而能够形成均匀且稳定的反射结构18。
91.进一步地，基板20上可以设置反射层22，以增强反射效果，防止光线损失，从而提高背光模组03的整体亮度。
92.如图12所示，反射结构18的横截面形状可以设置成任意适当的形状，例如方形、圆形或多边形等，优选反射结构18的横截面形状为圆形，使反射结构18与led发出的光线范围相适应，且对led发出的光线沿各个方向均能够形成均匀的反射，从而提高光线分布的均匀性。
93.为说明本技术实施例提供的光调节器件1的有益效果，现以本技术实施例二提供的光调节器件1为例，将现有光调节器件1与本技术实施例提供的光调节器件1建立仿真模型进行对比验证，其中，各实施例除光调节器件1的出光面结构不同之外，其余参数完全相同，对比结果参见图8-图11。
94.其中，图13为现有光调节器件1的仿真模型截面图，图中可以看出，正对led的中心的位置光线分布密度较大，相邻led之间的位置光线分布密度较小。图14为图13的俯视亮度分布图，图中可以看出，正对led的中心的位置形成亮点，相邻led之间形成暗区，导致出光侧亮度分布不均匀。
95.图15为设置反射结构18的光调节器件1的仿真模型截面图，图中可以看出，正对led的中心的位置射出的光线明显减少，相邻led之间的位置光线分布几乎不受影响。图16为图15的俯视图，图中可以看出，正对led的中心的位置亮度明显降低，出光侧亮度分布趋于均匀。
96.由此，本技术实施例提供的光调节器件1，能够调整led发出的光线在背光模组03的出光侧的分布情况，实现液晶面板02表面亮度的均匀分布。
97.为进一步说明本技术实施例二提供的光调节器件1对亮度分布的改善效果，进一
步将多种光调节器件1的亮度分布进行对比分析，其中，各实施例除光调节器件1的出光面结构不同之外，其余参数完全相同，对比结果参见图17。
98.其中，1#为现有光调节器件1，出光侧亮度较高，但存在明显的亮点与暗区交替分布的情况。
99.2#为现有光调节器件1的出光面设置低反射率的反射结构18(例如减小钛白粉的浓度)，出光侧亮度较高，且亮度分布较为均匀，但由于反射率较低，反射结构18的遮蔽作用不足，导致仍然存在一定的不均匀性，也就是说，在光调节器件1的出光面设置具有较低反射率的反射结构18，在一定程度上能够实现亮度的均匀分布。
100.3#为现有光调节器件1的出光面设置高反射率的反射结构18(例如增加钛白粉的浓度)，出光侧亮度较高，且亮度分布均匀，也就是说，在光调节器件1的出光面设置具有较高反射率的反射结构18，能够实现亮度的均匀分布，且不会造成能量损失，使亮度降低。
101.需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。