本發(fā)明涉及背光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光能利用率高的背光結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

TFT-LCD是薄膜晶體管液晶顯示器的英文縮寫，是一種微電子技術(shù)與液晶顯示器的結(jié)合技術(shù)。TFT-LCD背光方案中會采用光隧(光棒)對背光進行勻光。

光隧的光路出口和入口，勻光效果較好的比例為1：1，此類光隧對于光路只有勻光作用，而不能優(yōu)化配光角度。

HUD屬于小視場要求的光學(xué)系統(tǒng)，圖像的可視角度只是在很小角度范圍內(nèi)，因此需要配光角比較小，上述1：1比例的光隧由于光出射角度大，光利用率低下，無法優(yōu)化HUD的LED配光角度，導(dǎo)致HUD需要提高LED的驅(qū)動功率，帶來功耗以及散熱等技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種光能利用率高的背光結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了現(xiàn)有光隧配光角度無法滿足HUD系統(tǒng)的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光能利用率高的背光結(jié)構(gòu)，包括光源和光隧，所述光隧呈中空的多棱錐臺狀；所述多棱錐臺上平行的兩個端面貫穿設(shè)置，面積較小的所述端面為入光面，另一個所述端面為出光面；在所述多棱錐臺內(nèi)形成能夠?qū)饩€全反射的反射腔；所述光源設(shè)于所述入光面處，且所述光源的光線朝向所述反射腔；在所述出光面處設(shè)有與所述出光面平行的菲涅爾透鏡。

優(yōu)選的，所述反射腔呈四棱錐形臺狀，所述入光面與出光面均為矩形。

優(yōu)選的，所述入光面與出光面之間的距離為30-60mm；所述入光面的寬度為2-4mm,長度為3-8mm；所述出光面的寬度為14-22mm，長度為25-41mm。

優(yōu)選的，所述光源為1顆或者1*2排列分布的LED燈。

由上可見，應(yīng)用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，有如下有益效果：本發(fā)明在光隧的出光面處增加了菲涅爾透鏡，能夠減小該背光結(jié)構(gòu)的配光角度，并在一定程度上改善背光照度的均勻性，提高光能利用率，降低系統(tǒng)功耗；并且壓縮了光入口端尺寸，增加出口端和入口端比例，進一步縮小了配光角度，進而進一步提高光能利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實施例光隧立體圖；

圖2為本實施例剖視圖；

圖3為本實施例使用狀態(tài)光線示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述。

現(xiàn)有背光結(jié)構(gòu)技術(shù)中的光隧由于光出射角度大，光利用率低下，無法優(yōu)化HUD的LED配光角度，導(dǎo)致HUD需要提高LED的驅(qū)動功率，帶來功耗以及散熱等技術(shù)問題。

請參見圖1-3，為了解決上述技術(shù)問題，需要減小光隧的配光角度。本實施例公開了一種光能利用率高的背光結(jié)構(gòu)，該背光結(jié)構(gòu)包括光源10和光隧20。其中光隧20呈中空的多棱錐臺狀。多棱錐臺上平行的兩個端面貫穿設(shè)置，面積較小的端面為入光面21，另一個端面為出光面22。

在多棱錐臺內(nèi)形成能夠?qū)饩€全反射的反射腔23。反射腔23的內(nèi)表面為經(jīng)過鏡面處理的金屬或介質(zhì)反射層，其制作材料不限，為了實現(xiàn)反射腔23全反射的功能，可以采用經(jīng)過拋光工藝的金屬或涂有介質(zhì)反射層的非反射材質(zhì)。此類材料在光學(xué)工業(yè)上極為常見，且工藝并不復(fù)雜，具有低成本的優(yōu)點。

光源10設(shè)于入光面21處，且光源10的光線朝向反射腔23。光源10發(fā)出的入射光進入反射腔23內(nèi)進行數(shù)次全反射后，從出光面22射出。

為了達到減小光隧配光角度的技術(shù)效果，在出光面22處設(shè)有與出光面22平行的菲涅爾透鏡30，出光面22射出的光線的配光角度通過菲涅爾透鏡30獲得明顯優(yōu)化，并且由于反射作用的多次、均勻發(fā)生，所獲得的出射光具有優(yōu)異的均勻性，能夠減小該背光結(jié)構(gòu)的配光角度，并在一定程度上改善背光照度的均勻性，提高光能利用率，降低系統(tǒng)功耗。

本實施例提供的背光結(jié)構(gòu)，其光隧20和反射腔23的形狀可以根據(jù)LCD面板的形狀進行定制，根據(jù)光學(xué)的幾何原理得知，反射腔23的錐臺的邊數(shù)不限，均能夠起到上述優(yōu)化光源的配廣角、照度曲線的作用。為了使之適用于HUD系統(tǒng)，本實施例提供的反射腔23呈四棱錐形臺狀，入光面21與出光面22均為矩形。其中入光面21的寬度為2-4mm,長度為3-8mm，較之現(xiàn)有光隧技術(shù)中的入光面，進一步的壓縮了光入口端的尺寸。出光面22的寬度為14-22mm，長度為25-41mm，可以根據(jù)TFT-LCD的有效尺寸適當就行調(diào)整。

由于反射腔23越長，光線在其中的反射次數(shù)越多，所獲得的出射光的照度的均勻性越高，在理想情況下，若反射腔23無限延長，則出射光的照度均勻性可以達到100％。為適應(yīng)上述尺寸的入光面21和出光面22，其長度可以根據(jù)入光面21與出光面22之間的比例來定，同時需適用于HUD系統(tǒng)，入光面21與出光面22之間的距離為30-60mm，即反射腔23的長度范圍為30～60mm之間。

由于入光面21較小，光源10可以根據(jù)入光面21的尺寸進行布置，例如采用2*2排列、2*3排列、3*3排列、3*4排列或3*5排列的LED燈，在本實施例中，由于入光面21的尺寸限制，光源10則采用1顆或者1*2排列分布的LED燈。

如圖2所示，反射腔23由四個梯形的反射面圍成四棱錐形臺狀，在HUD系統(tǒng)的實際裝配中，其中一個反射面與入光面21和出光面22垂直，即光隧入口和出口不一定關(guān)于中心對稱，通過對入口和出口進行偏置，可以實現(xiàn)光傳播角度的偏置，從而更為靈活地與成像系統(tǒng)耦合。

進一步的，還可以在出光面22處增設(shè)光擴散裝置40，該光擴散裝置40可以為擴散膜或擴散片，從光隧中射出的光線經(jīng)過光擴散裝置40之后，能夠獲得面積更大，均勻度更好，色度更穩(wěn)定的出射光?？梢愿鶕?jù)HUD成像光路需要確定光擴散裝置40的角度，使得背光主光線角度和成像部分的主光線角度一致，可以進一步的提升光效，增加系統(tǒng)亮度，從而達到降低系統(tǒng)功耗的目的。

本實施例提供的背光結(jié)構(gòu)壓縮了光入口端尺寸，增加出口端和入口端比例，進一步縮小了配光角度，進而進一步提高光能利用率。

以上所述的實施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。