專利名稱：一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前液晶顯示器和液晶電視的背光系統(tǒng)主要有冷陰極熒光燈(CCFL)、外置電極熒 光燈(EEFL)和LED等多種類型。傳統(tǒng)CCFL、EEFL熒光燈型光源壽命較短，且其玻璃管內(nèi)封 入的隋性氣體中含有微量水銀蒸氣，對(duì)環(huán)境存在一定的危害。由于LED直接將電能轉(zhuǎn)化為 光能，因此光電轉(zhuǎn)換效率較高，節(jié)能效果好，LED背光產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，其市場(chǎng)份額也 在迅速擴(kuò)大。目前，采用LED背光的液晶顯示器和液晶電視多采用側(cè)光式LED背光，即上下 側(cè)邊進(jìn)光或單側(cè)邊進(jìn)光，再輔以導(dǎo)光板做光導(dǎo)，這種方式比直下式LED背光可大幅減少LED 使用數(shù)量，降低LED背光系統(tǒng)復(fù)雜度，同時(shí)也大大降低了成本。隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步， LED發(fā)光效率提升仍有較大空間，因此，目前側(cè)光式的LED背光系統(tǒng)設(shè)計(jì)可進(jìn)一步得到優(yōu)化 并簡(jiǎn)化。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200780031724. 0公開了使用高功率LED的角耦合背光系統(tǒng)， 其將LED安裝在一個(gè)頂角的小的反射腔內(nèi)，反射腔呈矩形，多個(gè)LED排列在同一平面并以相 對(duì)于導(dǎo)光板長(zhǎng)邊或短邊相同的夾角與導(dǎo)光板平頂角耦合。然而該種LED安裝方式涉及反射 腔設(shè)計(jì)，整體光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，也存在顯著的光耦合低效率和不均勻性，并且該專利沒 有對(duì)導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)進(jìn)行匹配性描述，這也會(huì)使光不能更好地平均分布到整個(gè)導(dǎo)光板體積內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其可以減少LED數(shù) 量，降低LED背光系統(tǒng)的復(fù)雜度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，包括下述步驟虛擬地對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行區(qū)域劃分，典型地以矩形導(dǎo)光板的二側(cè)邊中點(diǎn)連線、二對(duì)角 線均分為面積相同的八個(gè)區(qū)域。高功率LED以一定角度耦合到導(dǎo)光板的頂角位置，導(dǎo)光板頂角形狀并非傳統(tǒng)的直 角而為“W”形狀，LED分布在“W”形頂角的內(nèi)側(cè)邊。LED的功率選擇與導(dǎo)光板劃分區(qū)域網(wǎng)點(diǎn) 設(shè)計(jì)相匹配，存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便更好地使光分布到整個(gè)導(dǎo)光板體積內(nèi)，提高光耦合效率和 光導(dǎo)的均勻性。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)作提出了一種“W”形頂角發(fā)光的LED背光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方 法，減少了 LED數(shù)量，降低了 LED背光系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)也提高了背光系統(tǒng)出光均勻性。由 于金屬散熱背板、金屬連接基板等部件都位于四周頂角部位，因此整機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度也 可得到一定程度的加強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明的LED頂發(fā)光整體背光系統(tǒng)分布的俯視示意圖。
圖2是本發(fā)明的LED與導(dǎo)光板耦合的“W”形頂角局部俯視放大圖。圖3是本發(fā)明的LED與導(dǎo)光板耦合的側(cè)視截面圖。圖4是本發(fā)明的LED與導(dǎo)光板光路圖。圖5、6、7、8是本發(fā)明其它三種實(shí)施例的LED頂發(fā)光整體背光系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法主要應(yīng)用于各種尺寸的液晶顯示器和液晶電視 機(jī)的背光系統(tǒng)。首先虛擬地對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行分區(qū)域劃分，分別用矩形導(dǎo)光板的二側(cè)邊中點(diǎn)連 線、二對(duì)角線均分為面積相同的8個(gè)區(qū)域(導(dǎo)光板依然保持完整)。LED也采用8個(gè)高功率 LED,具體包括兩組不同功率規(guī)格和發(fā)光亮度，每組各4個(gè)。每個(gè)LED對(duì)應(yīng)上述導(dǎo)光板8個(gè) 區(qū)域的其中一區(qū)域部分，并由此進(jìn)行導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的LED放置角度和功率的優(yōu)化匹配 設(shè)計(jì)，最終在滿足亮度、均勻度等要求情況下降低LED功率和優(yōu)化導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)，從而降 低整體背光系統(tǒng)成本，并有效減少LED的散熱。高功率LED以一定角度耦合到導(dǎo)光板的頂 角位置，導(dǎo)光板頂角形狀并非傳統(tǒng)的直角而為“W”形狀，LED分布在“W”形頂角的內(nèi)側(cè)邊。 LED的功率選擇與導(dǎo)光板劃分區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)相匹配，存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便更好地使光分布到 整個(gè)導(dǎo)光板體積內(nèi)，提高光耦合效率和光導(dǎo)的均勻性，由此提升液晶背光系統(tǒng)的效率，提高 液晶顯示的品質(zhì)。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，高功率白光LED 10安裝在導(dǎo)光板12的四個(gè)頂角位置，在本實(shí)施 例中，導(dǎo)光板12的四個(gè)頂角共安裝了 8個(gè)LED，分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)光板的八個(gè)面積相等的區(qū)域。該 八個(gè)區(qū)域在圖1中虛擬地以虛線分割(實(shí)際導(dǎo)光板保持完整)，虛線分別為二側(cè)邊中點(diǎn)連 線和二對(duì)角線組成。8個(gè)高功率LED包括兩組不同功率規(guī)格和發(fā)光亮度，每組各4個(gè)，每個(gè) LED對(duì)應(yīng)所述導(dǎo)光板八個(gè)區(qū)域之一。導(dǎo)光板四頂角的平面截頂呈“W”形狀，每個(gè)頂角可安裝 兩個(gè)LED。LED光學(xué)地耦合到導(dǎo)光板的平面截頂處，并由此進(jìn)行導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的LED放 置角度和功率的優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，以提供均勻的導(dǎo)光板各區(qū)域光分布。導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)在遠(yuǎn) 離側(cè)邊位置相對(duì)較密，網(wǎng)點(diǎn)較大，以增加光線反射，而在側(cè)邊位置相對(duì)較疏，網(wǎng)點(diǎn)較小，由此 使光線在導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)作用后正面出射光線均勻。圖2所示是本實(shí)施例的LED與導(dǎo)光板耦合的“W”形頂角局部俯視放大圖。其中， LED晶元(或晶粒)10A和10B被分別安裝在基板14上，基板可以是金屬鋁基板、陶瓷基板、 FR4或其它具有一定熱傳導(dǎo)性能的材料組成。基板的作用為輸出LED發(fā)光時(shí)晶元形成的熱 量，以降低LED本身的溫度，提高LED發(fā)光效率和壽命?；迕鎸?duì)導(dǎo)光板表面涂有可以反射 光線的白漆。LED晶元(或晶粒)10A和10B—般情況具有不同的封裝大小和發(fā)光功率，而 對(duì)于非嚴(yán)格要求的情況下，LED晶元(或晶粒)10A和10B也可以具有相同的封裝大小和發(fā) 光功率。以長(zhǎng)短邊比為16 9的導(dǎo)光板為例，通過對(duì)角線虛擬分割后，導(dǎo)光板的直角被分 割為兩個(gè)非對(duì)稱的銳角，分別約為68.9度和21. 1度。對(duì)上述二銳角平頂化后，原為直角的 導(dǎo)光板頂角形成非對(duì)稱的“W”形狀。與之相對(duì)應(yīng)，用于LED晶元(或晶粒)固定的基板也 呈非對(duì)稱的“W”形狀，LED晶元(或晶粒)分別固定在“W”形基板的內(nèi)側(cè)，并與導(dǎo)光板的平頂截面對(duì)應(yīng)吻合。“W”形狀基板的外側(cè)與導(dǎo)光板的側(cè)邊貼合，兼起反射光線作用。同時(shí)，為 進(jìn)一步提高散熱效果，基板14與更大的散熱板16緊密貼合，散熱板16則可與整個(gè)液晶顯 示模組的金屬背板固定。散熱板16也呈非對(duì)稱的“W”形狀。圖3為本實(shí)施例的LED與導(dǎo)光板耦合的側(cè)視截面圖，其中散熱板16將LED基板 14、LED 10和導(dǎo)光板12進(jìn)行有效對(duì)準(zhǔn)固定。導(dǎo)光板12放置在散熱板16的底部凸起部位， 使得導(dǎo)光板12的水平中線與LED晶元水平中線位于同一平面，從而離開LED的光線能更有 效地進(jìn)入導(dǎo)光板。圖4為本實(shí)施例以一條極限角度的光線為例來進(jìn)行說明，來自LED 10的一條接近 平行于導(dǎo)光板側(cè)邊表面的角度(法線角度elS9o度)入射導(dǎo)光板后，光線進(jìn)入導(dǎo)光板后的 光路變化。由于空氣和導(dǎo)光板材料(主要為有機(jī)玻璃PMMA，Polymethyl Methacrylate)不 同的折射率(空氣和導(dǎo)光板的折射率分別為1和1. 49)，光線將以最大法線角度e 2 = 42. 2 度在導(dǎo)光板內(nèi)反射。任何LED發(fā)出的光線都將小于該最大法線角度而在導(dǎo)光板內(nèi)不斷地進(jìn) 行反射，除非經(jīng)導(dǎo)光板底部網(wǎng)點(diǎn)18后進(jìn)行散射。部分散射后穿越導(dǎo)光板底面的光線經(jīng)導(dǎo)光 板下反射膜片作用后重回導(dǎo)光板內(nèi)再次利用。本實(shí)施例除了可在背光設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)更高效簡(jiǎn)便外，對(duì)于液晶顯示的圖像還具有局 部調(diào)光(Dimming)作用，從而提高圖像質(zhì)量和節(jié)能效果。而對(duì)于非白光LED，例如一個(gè)LED 晶粒封裝有紅、綠、藍(lán)三色出光的高功率LED晶元而言，上述實(shí)施例還可實(shí)現(xiàn)更高圖像質(zhì)量 的彩色局部調(diào)光(Dimming)作用。圖5所示為本發(fā)明創(chuàng)作的另一實(shí)施例，其LED晶元以透鏡20進(jìn)行封裝，由此以提 高LED出光效率。透鏡的形狀可選擇為橢圓形、半圓形、雙半球透鏡形甚至其它不規(guī)則形 狀，用于控制LED不同的出光角度，與導(dǎo)光板進(jìn)行更好的匹配耦合。圖6、圖7與圖8所示為本發(fā)明創(chuàng)作的其他實(shí)施方式，對(duì)于更高功率的LED，可采用 圖6、圖7與圖8所示的LED分布方式。整個(gè)背光系統(tǒng)僅采用四個(gè)相同或不同的LED，LED與導(dǎo) 光板平頂角的角度將結(jié)合導(dǎo)光板厚度、網(wǎng)點(diǎn)分布等優(yōu)化設(shè)計(jì)，由此提高導(dǎo)光板12與LED10、 基板14及散熱板16的匹配度。圖6所示的實(shí)施方式四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的兩個(gè)對(duì) 角，圖7所示的實(shí)施方式四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的四個(gè)頂角的互補(bǔ)角，而圖8所示的實(shí) 施方式四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的四個(gè)頂角全角。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、組合、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括下述步驟虛擬地對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行區(qū)域劃分，典型地以矩形導(dǎo)光板的二側(cè)邊中點(diǎn)連線、二對(duì)角線均分為面積相同的八個(gè)區(qū)域。高功率LED以一定角度耦合到導(dǎo)光板的頂角位置，導(dǎo)光板頂角形狀并非傳統(tǒng)的直角而為“W”形狀，LED分布在“W”形頂角的內(nèi)側(cè)邊，LED的功率選擇與導(dǎo)光板劃分區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)相匹配，存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便更好地使光分布到整個(gè)導(dǎo)光板體積內(nèi)，提高光耦合效率和光導(dǎo)的均勻性。
2.如權(quán)利要求1所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于導(dǎo)光板四頂角的平面截 頂呈“W”形狀，每個(gè)頂角可安裝兩個(gè)LED，LED光學(xué)地耦合到導(dǎo)光板的平面截頂處，并由此進(jìn) 行導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的LED放置角度和功率的優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，以提供均勻的導(dǎo)光板各區(qū)域 光分布。
3.如權(quán)利要求2所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于導(dǎo)光板頂角呈非對(duì)稱的 “W”形狀，與之相對(duì)應(yīng)，用于LED晶元固定的基板也呈非對(duì)稱的“W”形狀，LED晶元分別固定 在“W”形基板的內(nèi)側(cè)，并與導(dǎo)光板的平頂截面對(duì)應(yīng)吻合，“W”形狀基板的外側(cè)與導(dǎo)光板的側(cè) 邊貼合，兼起反射光線作用；另外基板與散熱板緊密貼合，散熱板也呈非對(duì)稱的“W”形狀。
4.如權(quán)利要求3所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于散熱板將LED基板、LED 和導(dǎo)光板進(jìn)行有效對(duì)準(zhǔn)固定，導(dǎo)光板放置在散熱板的底部凸起部位，使得導(dǎo)光板的水平中 線與LED晶元水平中線位于同一平面，從而離開LED的光線能更有效地進(jìn)入導(dǎo)光板。
5.如權(quán)利要求4所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于LED晶元以透鏡進(jìn)行封 裝，透鏡的形狀可選擇為橢圓形、半圓形、雙半球透鏡形或者其它不規(guī)則形狀，用于控制LED 不同的出光角度，與導(dǎo)光板進(jìn)行更好的匹配耦合。
6.如權(quán)利要求5所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于LED安裝在導(dǎo)光板的四個(gè) 頂角位置，導(dǎo)光板的四個(gè)頂角共安裝八個(gè)LED，分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)光板的八個(gè)面積相等的區(qū)域。
7.如權(quán)利要求5所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于導(dǎo)光板的四個(gè)頂角共安 裝四個(gè)相同或不同的LED，四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的兩個(gè)對(duì)角。
8.如權(quán)利要求5所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于導(dǎo)光板的四個(gè)頂角共安 裝四個(gè)相同或不同的LED，四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的四個(gè)頂角的互補(bǔ)角。
9.如權(quán)利要求5所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于導(dǎo)光板的四個(gè)頂角共安 裝四個(gè)相同或不同的LED，四個(gè)LED分別分布在導(dǎo)光板的四個(gè)頂角全角。
10.如權(quán)利要求5所述液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于液晶顯示的圖像還具有 局部調(diào)光(Dimming)作用，對(duì)于紅、綠、藍(lán)三色出光的高功率LED晶元而言，還可實(shí)現(xiàn)更高圖 像質(zhì)量的彩色局部調(diào)光(Dimming)作用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液晶顯示的背光實(shí)現(xiàn)方法，包括下述步驟虛擬地對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行區(qū)域劃分，典型地以矩形導(dǎo)光板的二側(cè)邊中點(diǎn)連線、二對(duì)角線均分為面積相同的八個(gè)區(qū)域。高功率LED以一定角度耦合到導(dǎo)光板的頂角位置，導(dǎo)光板頂角形狀并非傳統(tǒng)的直角而為“W”形狀，LED分布在“W”形頂角的內(nèi)側(cè)邊。LED的功率選擇與導(dǎo)光板劃分區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)相匹配，存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便更好地使光分布到整個(gè)導(dǎo)光板體積內(nèi)，提高光耦合效率和光導(dǎo)的均勻性。本發(fā)明創(chuàng)作提出了一種“W”形頂角發(fā)光的LED背光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，減少了LED數(shù)量，降低了LED背光系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)也提高了背光系統(tǒng)出光均勻性。由于金屬散熱背板、金屬連接基板等部件都位于四周頂角部位，因此整機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度也可得到一定程度的加強(qiáng)。
文檔編號(hào)G02B6/00GK101893785SQ201010211518
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
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