CN101655639B

CN101655639B - 包含非均匀线光源的侧光式lcd背光模组

Info

Publication number: CN101655639B
Application number: CN2009103079279A
Authority: CN
Inventors: 崔晴宇; 姜凌峰; 董承远; 苏翼凯
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: CN101655639A

Abstract

一种液晶显示技术领域的包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，包括：导光板、线光源、反射罩，其中：线光源设置于导光板外侧并与导光板紧密接触，反射罩设置于导光板及线光源外侧并与导光板及线光源紧密贴合。本发明分利用了侧光式背光模组线光源的特点，通过分组控制LED颗粒的亮度来提高背光模组的均匀度；在现有的侧光式LED背光技术上做较小的调整，以很小的代价克服导光板两侧边附近照度偏低的问题，提高背光模组的出光均匀度。

Description

包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组

技术领域

本发明涉及的是一种液晶显示技术领域的装置，具体是一种包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组。

背景技术

液晶显示模组通常由光源、导光板、扩散膜、棱镜增透膜、前偏振片、阵列基板、液晶层、彩色滤光片和后偏振片等组成。其中，光源、导光板、扩散膜和棱镜增透膜等构成背光模组并为液晶面板提供均匀的照明；前后偏振片和液晶层等形成控制光通量的光阀；彩色滤光片进行红、绿、蓝三色滤光以形成彩色像素。

当前，对于背光模组部分的要求是高亮度、高效率和高均匀度。其中高亮度与高效率相互关联，在同样光源的条件下高效率必然会导致高亮度。而在高均匀度方面，目前实用的背光模组都是通过导光板上散射网点的优化设计来实现。一般情况下，散射点面积越大，分布越密，相对应区域的照度越强。基于上述原理，为了使背光模组获得均匀的出光，散射点的面积和密度随着其距离光源的远近不同而变化。靠近光源的地方光强度较高，故散射点的面积较小，分布较稀；而远离光源的地方光强度较低，故散射点面积较大，分布较密。

一般情况下，对于中小尺寸背光模组来说，光源通常采用侧光式的线光源。此线光源可能是冷阴极灯管(CCFL)或者是由若干LED颗粒排列成一列。导光板上散射网点的设计基本上按照与线光源垂直的方向变化，比如当密度一定时，网点的面积按照与光源距离的远近而变化，越远的地方面积越大。但是实际上依照上述方法设计的散射网点，在使用均匀线光源的前提下，仍会导致与入光面垂直的两个侧边附近区域亮度较低。可根据与线光源的相对位置将导光板划分为两大区域：靠近线光源两端的区域1和靠近线光源中央部分的区域2。一般而言，区域1的亮度低于区域2。

经对现有技术文献的检索发现，名称为“LCD背光模组”(申请号：CN200710167773.9)的中国专利申请，发明人提出可以通过设置正逆棱镜片来增强出光面出光的会聚效果，但是这只是将出光面对应区域的照度更为集中地分布于出光面法线方向上；如果对于出光面某一区域的会聚效果相同，那么出光面的最终亮度会因导光板出光面照度分布的起伏而产生不均匀；因此仍无法有效改善因照度分布不均匀而导致的亮度分布不均匀的现象。

此外，名称为“一种背光模组中的导光组件结构及其制作方法”(申请号：200710135196.5)的中国专利申请，通过设计不同散射网点的多层导光膜结构来提高导光结构最终出光面照度分布的均匀度。这个方法所述的结构过于复杂，各层散射网点的设计也较繁琐，设计成本比较高。

综上所述，目前还没有比较简便有效的方法用来改善前面所述的两个侧边附近照度偏低的问题，并由此进一步提升传统侧光式LCD背光模组的发光均匀性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，通过简单结构实现背光模组的发光均匀性的有效提高。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：导光板、线光源、反射罩，其中：线光源设置于导光板外侧并与导光板紧密接触，反射罩设置于导光板及线光源外侧并与导光板及线光源紧密贴合。

所述的导光板为长方形透明薄板，该导光板包括：入光面、出光面、侧面、底面，其中：底面与出光面相对设置，入光面位于出光面和底面之间并正对线光源，侧面位于入光面、出光面和底面之间。

所述的入光面为光滑平面，在入光面上设有若干扩光微结构或聚光微结构；

所述的扩光微结构是指圆柱形突起，

所述的出光面的表面积大于入光面、侧面或底面，实现面光源出光的功能；

所述的线光源为若干并联的出光单元，所述出光单元的亮度关于线光源的对称轴对称，偏离对称轴位置越远对应的出光单元的亮度越高；

所述的出光单元包括三个相互串联的LED颗粒和一个与之串联的半导体开关。

所述的反射罩为白色反射罩或银色反射罩，有反射式散射的功能，反射率至少达到70％。

与现有技术相比，本发明充分利用了侧光式背光模组线光源的特点，通过分组控制LED颗粒的亮度来提高背光模组的均匀度；在现有的侧光式LED背光技术上做较小的调整，以很小的代价克服导光板两侧边附近照度偏低的问题，提高背光模组的出光均匀度。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为线光源结构示意图。

图3为实施例仿真结果示意图。

图4为实施例实验结果示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1a是实施例的下视图，图1b是实施例的右视图。

如图1a所示，本实施例包括：导光板1、线光源2、反射罩3，其中：线光源2设置于导光板1外侧并与导光板1紧密接触，反射罩3设置于导光板1及线光源2外侧并与导光板1及线光源2紧密贴合。

所述的导光板1为长方形透明薄板，该导光板1包括：入光面4、出光面5、侧面6、底面7，其中：底面7与出光面5相对设置，底面上设置有散射网点8，入光面4位于出光面5和底面7之间并正对线光源2，侧面6位于入光面4、出光面5和底面7之间。

所述的入光面4为光滑平面，所述的出光面5的表面积大于入光面4、侧面6或底面7，实现面光源出光的功能；

所述的反射罩3为白色反射罩，有反射式散射的功能，反射率至少达到70％。

所述的散射网点8的分布是这样的：导光板底部各个区域的散射网点分布密度保持不变，在与线光源平行的同一行中散射网点的大小形状相同，散射网点面积只与此行散射网点与线光源垂直距离有关，即与光源垂直距离越小，散射网点面积越小。

如图1所示，所述的线光源2为若干并联的出光单元9，所述出光单元9的亮度关于线光源2的对称轴对称，共分7段，偏离对称轴位置越远对应的出光单元9的亮度越高；第1、7段为(α+2δ)流明，第2、6段为(α+δ)流明，第3、4、5段为α流明。

如图2所示，所述的出光单元9包括三个相互串联的LED颗粒10和一个与之串联的半导体开关11。实施例中线光源的电路设计方案利用晶体管控制电流脉冲占空比调整LED亮度的方案。每一组LED颗粒与一个三极管串联组成一个单元，各单元并联，两端所加电压均为12V。从外部电路中输入三路占空比不同的方波信号置不同的出光单元，：信号3(控制第1、7组)、信号2(控制第2、6组)和信号1(控制第3、4、5组)；各信号的占空比可变(分别为70％、75％、80％)。控制的方式是调节与各组LED串联的三极管的基极电压来控制三极管的通断，从而达到控制各组LED颗粒在一个周期中发光时间的目的。人眼对亮度的感觉具有时间积分效应：只要脉冲频率超过了人眼感觉闪烁的极限频率，LED在一个周期内的发光时间长短的不同，对人眼来说，感觉到的就是亮度的不同。在一个周期中发光的时间越长，人眼感觉的亮度越高。在此实施例中可以利用驱动各组LED颗粒信号的占空比来定义各组LED颗粒的亮度，继而定义线光源的非均匀度。

如图3所示，横坐标为为线光源的非均匀度，表示为(α+2δ)/α×100％；其中δ的含义及线光源各组LED颗粒的发光通量的定义见图1的说明。纵坐标为发光均匀度(定义为9个测量点中发光通量的最小值与最大值的比)；此九个测量点定义为导光板平面均分为3×3共9个矩形区域的中心点。仿真结果显示，当(α+2δ)/α×100％＝119％时，LCD背光模组的发光均匀度最高，达到96.37％(远高于均匀线光源时的89.53％，均匀线光源指的是非均匀度为100％)。

下面所述的是本实施例的实验测试结果，针对的是线光源，其余结构与图1的说明相同。此实施例基于7”LED侧光式背光模组。灯条的长度与导光板入光面的长度一致，灯条的宽度与导光板的厚度一致；灯条中LED颗粒为21个，排成一行且均匀分布于灯条上；灯条中LED颗粒均紧贴导光板的入光面；LED颗粒出光面的光强分布集中，光强半峰值方向与法线夹角在60°以内，出光面法线方向的光强最强。

通过BM 7A光度计对图2所示结构进行实际测量，可以获得不同控制条件下背光模组的发光特性。其中中央占空比为80％时的实验结果如图4所示。所谓中央占空比是指图3说明中所述的控制第3、4、5组中LED颗粒信号的占空比。在实验中线光源的非均匀程度从100％到130％变化。如图4所示，随着灯条非均匀度的增加，背光模组发光亮度均匀性迅速增加，在灯条非均匀度为110％时背光模组的发光均匀度达到最高为87.18％，然后逐渐随着灯条均匀性的增加而下降。图4的实验结果与图2的仿真结果在变化规律上基本符合。

Claims

1.一种包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，包括：导光板、线光源、反射罩，其中：线光源设置于导光板外侧并与导光板紧密接触，反射罩设置于导光板及线光源外侧并与导光板及线光源紧密贴合，其特征在于：

所述的导光板为长方形透明薄板，该导光板包括：入光面、出光面、侧面、底面，其中：底面与出光面相对设置，入光面位于出光面和底面之间并正对线光源，侧面位于入光面、出光面和底面之间；

所述的入光面为光滑平面，在入光面上设有若干扩光微结构；

所述的扩光微结构是指圆柱形突起或棱柱状突起；

所述的线光源为若干并联的出光单元，所述出光单元的亮度关于线光源的对称轴对称，偏离对称轴位置越远对应的出光单元的亮度越高。

2.根据权利要求1所述的包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，其特征是，所述的出光单元包括三个相互串联的LED颗粒和一个与之串联的半导体开关。

3.根据权利要求2所述的包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，其特征是，所述的出光单元的两端所加电压均为12V，从外部电路中输入三路占空比不同的方波信号至不同的出光单元，各方波信号的占空比可变。

4.根据权利要求1所述的包含非均匀线光源的侧光式LCD背光模组，其特征是，所述的反射罩为白色反射罩或银色反射罩。