專利名稱：一種發(fā)光二極管背光源及其液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及液晶顯示器設計技術，尤其涉及一種新結(jié)構液晶顯示器的發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)背光源及其液晶顯示器。
背景技術：
在液晶顯示器中，背光源作為液晶顯示器的發(fā)光部分，是非常重要的組成部分，而且背光源對液晶顯示器顯示畫面的質(zhì)量也起著極其重要的作用。由于液晶顯示器的大部分功耗都來自背光源，因此，只有降低了背光源的功耗，才能極大地降低液晶顯示器的功耗。相對于傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈管(CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp)背光源來說，LED背光源有著非常明顯的優(yōu)勢1)采用LED背光源，可以提高液晶顯示器顯示畫面的色彩飽和度、提高對比度；2)由于LED背光源極快的響應速度，還可以消除液晶顯示器自身無法克服的拖影問題；:3)LED背光源是一種綠色固體光源，無污染，對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。鑒于以上優(yōu)點，自2009年開始，LED背光源在市場中的占有率快速增加， 在不久的將來，勢必將取代傳統(tǒng)的CCFL背光源而成為主流背光源。目前的LED背光源通常有如下兩種實現(xiàn)方案方案一、直下式LED背光源或稱為矩陣式LED背光源，其結(jié)構上采用無導光板的設計，由于沒有導光板，只有LED，因此，需要保證足夠長度的混光距離Ll才能滿足畫面顯示的設計需求，導致直下式LED背光源較厚的缺陷。但是，在對LED的控制方式上，本方案可以對多個LED采用動態(tài)背光控制，不僅具有亮度高、均勻性好等優(yōu)點，還能大大降低背光源的功耗。方案二、側(cè)光式背光源或稱為邊緣式LED背光源，其結(jié)構設計上采用一整塊導光板的設計，由于導光板有讓光源發(fā)散的作用，因此，區(qū)別于上述方案一的結(jié)構設計(方案一需要保證足夠長度的混光距離Ll才能滿足畫面顯示的設計需求)，本方案二無需使用過長的混光距離L2就能滿足畫面顯示的設計需求(即L2 < Li)，從而能減低背光源的厚度，具備背光源厚度輕薄，降低制造成本的優(yōu)點。但是，在對LED的控制方式上，由于采用了一整塊導光板的設計，因此無法采用動態(tài)背光控制，因為對多個LED的控制落到一整塊導光板上，沒法均勻發(fā)散，是沒有實際控制意義的。由于無法采用動態(tài)背光控制，因此難以降低背光源的功耗，導致背光源的功耗大大提高。綜上所述，鑒于以上方案的設計優(yōu)劣，目前迫切需要一種新結(jié)構的方案，能兼具以上兩個方案的優(yōu)點，能在降低背光源厚度的同時，可以采用動態(tài)背光控制技術，以降低背光源的功耗，且能同時滿足液晶顯示器的畫面顯示需求。然而，目前并未有這樣的解決方案。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種LED背光源及其液晶顯示器，通過結(jié)構設計上的改進，能在降低背光源厚度的同時，采用動態(tài)背光控制技術來降低背光源的功耗，同時能滿足液晶顯示器的畫面顯示需求。[0009]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種發(fā)光二極管背光源，所述背光源由自身背板上的多個背光模塊和自身對每個 LED分別控制的驅(qū)動控制電路組成；每個背光模塊包括LED和對應的導光板。其中，所述背板上設置有光學膜材，所述光學膜材位于所述導光板之上并與導光板有一定的距離；提供光源的LED所出射的光線，通過所述LED對應的導光板，經(jīng)所述距離到達所述光學膜材。其中，所述導光板與所述光學膜材之間的距離具體為3mm-10mm。其中，所述LED之間的間距具體為15mm-30mm。其中，所述導光板的邊緣部分為弧形或楔形；所述導光板之間的間距具體為 3mm_IOmmο其中，所述驅(qū)動控制電路，包括有轉(zhuǎn)換電源輸入電壓為LED工作電壓、將在控制信號作用下輸出的驅(qū)動電流作為LED工作電流的驅(qū)動電路，以及將輸入的視頻信號根據(jù)當前區(qū)域LED要顯示的色彩和亮度轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電路能接收的控制信號的控制電路。其中，所述LED通過卡口方式固定到背板上。其中，所述導光板通過卡口方式固定到背板上。其中，所述光學膜材固定到背板上并位于導光板的上方。一種液晶顯示器，所述液晶顯示器包括上述權利要求1-9中任一項所述的背光源。本實用新型由背光源自身背板上的多個背光模塊和該背光源自身對每個LED分別控制的驅(qū)動控制電路組成；每個背光模塊包括LED和對應的導光板。本實用新型還包括該背光源的液晶顯示器。由于本實用新型區(qū)別于現(xiàn)有方案，采用了多個背光模塊，S卩不僅采用了導光板， 而且是采用多個小尺寸的導光板，而不是一整塊導光板，因此，基于這種多個背光模塊的結(jié)構改進，對多個LED的控制落到與其對應的多塊小尺寸的導光板上，光線能均勻發(fā)散，是有實際控制意義的。采用本實用新型，由于采用導光板能縮短混光距離，因此，能降低背光源的厚度； 而且，在降低背光源厚度的同時，由于結(jié)構設計上是采用多個與LED對應的小尺寸的導光板，因此，能用驅(qū)動控制電路分別對每一個LED進行動態(tài)背光控制，從而降低了背光源的功耗，同時能滿足液晶顯示器的畫面顯示需求，即并不會因為降低背光源的功耗而影響到液晶顯示器原有的畫面顯示需求。

圖1為本實用新型背光源的整體結(jié)構組成示意圖；圖2為圖1中位于背光源背板上多背光模塊結(jié)構的組成示意圖；圖3為圖2的俯視圖；圖4為圖1中背光源驅(qū)動控制電路板的組成結(jié)構示意圖。
具體實施方式
[0028]本實用新型的基本思想是背光源由自身背板上的多個背光模塊和自身對每個 LED分別控制的驅(qū)動控制電路組成，且每個背光模塊包括LED和對應的導光板。同時還公開了包括該背光源的液晶顯示器。本實用新型提出的一種發(fā)光二極管背光源，由背光源自身背板上的多個背光模塊和背光源自身的驅(qū)動控制電路組成，每個背光模塊包括LED和對應的導光板。這里，背板上固定有光學膜材，光學膜材位于導光板之上，提供光源的LED出射的光線，通過LED對應的導光板，經(jīng)由混光距離到達光學膜材。其中，所述混光距離為導光板與光學膜材之間的距離；混光距離的調(diào)整方式為根據(jù)背光源設計厚度、亮度及均勻性的要求進行調(diào)整；混光距離具體可以為3mm-10mm。這里，LED之間的間距設置方式為對背光源中所有LED，通過LED的光通量和發(fā)光角度建模仿真，確定各LED之間的間距。其中，LED之間的間距具體為15mm-30mm。這里，導光板設置方式為對背光源中所有導光板進行建模仿真，使其邊緣部分為弧形或楔形，并確定各導光板之間的間距，且采用與LED之間的間距設置相同的比例。其中，導光板之間的間距具體為3mm-10mm。這里，對每個LED分別控制的驅(qū)動控制電路，由驅(qū)動電路和控制電路組成。其中， 驅(qū)動電路為所述LED提供工作所需要的電壓和電流，電源輸入電壓通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為所述LED工作所需要的電壓，驅(qū)動電路在控制信號作用下輸出的驅(qū)動電流為所述LED工作所需要的電流。控制電路為所述LED的色彩和亮度的動態(tài)實時控制部分，輸入的視頻信號通過控制電路解碼、區(qū)域劃分、分別對每個區(qū)域的視頻信號統(tǒng)計得到當前區(qū)域LED要顯示的色彩和亮度、根據(jù)當前區(qū)域LED要顯示的色彩和亮度確定控制信號的方式，轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電路能接收的控制信號，以便驅(qū)動電路根據(jù)該控制信號調(diào)整提供給所述LED工作所需的電流，隨著電流的調(diào)整，由LED獲得的最終液晶顯示器的色彩、對比度和亮度就能得到動態(tài)、 實時控制，降低了背光源的功耗。本實用新型提出的一種液晶顯示器，該液晶顯示器包括上述背光源，背光源由自身背板上的多個背光模塊和自身對每個LED分別控制的驅(qū)動控制電路組成；每個背光模塊包括LED和對應的導光板。這里，背板上設置有光學膜材，光學膜材位于導光板之上并與導光板有一定的距離。提供光源的LED所出射的光線，通過LED對應的導光板，經(jīng)插入混光距離到達光學膜材。這里，導光板與光學膜材之間的距離具體為3mm-10mm。這里，LED之間的間距具體為15匪_30匪。這里，導光板的邊緣部分為弧形或楔形；導光板之間的間距具體為3mm-10mm。這里，驅(qū)動控制電路，包括有轉(zhuǎn)換電源輸入電壓為LED工作電壓、將在控制信號作用下輸出的驅(qū)動電流作為LED工作電流的驅(qū)動電路，和將輸入的視頻信號根據(jù)當前區(qū)域 LED要顯示的色彩和亮度轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電路能接收的控制信號的控制電路。這里，LED通過卡口方式固定到背板上。 這里，導光板通過卡口方式固定到背板上。這里，光學膜材固定到背板上并位于導光板的上方。
以下結(jié)合附圖對實用新型的具體實現(xiàn)進行舉例闡述。實施例[0045]如圖1、圖2、圖3(圖3為圖2這一前視圖的俯視圖)所示，背光源由背板1、以及與背板1相連的驅(qū)動控制電路2組成；所述背板1上設置有LED3及其對應的導光板4、以及光學膜材6，所述光學膜材6位于導光板4之上。LED3出射的光線，通過與LED3對應的導光板4，經(jīng)由混光距離7到達光學膜材6 ；其中，混光距離7為導光板4與光學膜材6之間的距離。這里，LED3是背光源的發(fā)光源，經(jīng)過光學建模仿真設計后，按照一定的間距排布， 具體的，為得到亮度和均一性滿足液晶顯示器顯示設計要求的LED，LED之間的間距設置方式為對背光源中所有LED，通過LED的光通量和發(fā)光角度建模，進行光學仿真，以確定各 LED之間的間距。這樣的間距設置，其好處是能保證各LED之間的光線既相互補充滿足背光源亮度和均一性要求，又不會使用過多的LED。LED應在仿真模型中設定的恒定電壓下工作，進行光電轉(zhuǎn)換，發(fā)出的光線滿足設計要求的亮度、色度和對比度。LED可根據(jù)顯示畫面的色彩及亮度進行實時調(diào)整，是通過驅(qū)動控制電路實現(xiàn)的。LED的發(fā)光亮度與電流的大小成正比，其發(fā)出的光亮度、色度單一，可以是白光，也可以是紅、綠、藍等單色光，其個數(shù)為復數(shù)。這里，導光板4是光學器件，其形狀為矩形，經(jīng)過光學建模仿真設計后其邊緣部分為弧形或楔形，采用與LED之間的間距設置相同的比例，按照設置的間距固定在背板上。 LED的光線經(jīng)過導光板以后，應得到一個面光源，而各個面光源的光線經(jīng)過設置的混光距離后，相互補充，成為一個滿足亮度和均一性要求的完整背光源。為消除各導光板相交處光線較暗的問題，需在對導光板光學建模仿真設計中，使其邊緣部分為弧形或楔形，以使導光板邊緣處的光線較為柔和，需要同時對多個導光板進行光學建模仿真，以確定各導光板之間的距離。導光板的尺寸形狀經(jīng)裁切或注塑得到。導光板經(jīng)光學建模仿真設計后，其上需要有一定數(shù)量的光學網(wǎng)點，光學網(wǎng)點的個數(shù)可以為復數(shù)。可將LED發(fā)出的光線進行發(fā)散，通過導光板后的光線為發(fā)散的、均勻的光線。這里，背板1能夠保持較好的平整度，可以將導光板、LED以及光學膜材進行固定； 作為LED和導光板承載體的背板，按照導光板的排布情況，設計有固定LED和導光板的卡扣式結(jié)構，使導光板和LED可以固定在背板上，且易于組裝；背板上端設有固定光學膜材的結(jié)構。這里，光學膜材6可將經(jīng)過導光板后的光線進行反射、折射，從而得到亮度均勻， 色度合適的面光源。這里，混光距離7是導光板與光學膜材6之間的距離，是經(jīng)光學建模仿真設計后確定的，其可將各個導光板發(fā)出的光進行混合，從而使光線經(jīng)過光學膜材后，能夠混成亮度、 色度較均勻的光線。在建立導光板的仿真模型后，需對混光距離進行光學仿真，以保證各導光板出射的光經(jīng)過混光距離后透過光學膜材，可以得到滿足亮度和均一性要求的光線?；旃饩嚯x的距離可以按照背光源厚度、亮度和均一性的要求進行調(diào)整。應用實例如圖4所示為背光源驅(qū)動控制電路的具體實例。驅(qū)動控制電路2，是本實用新型新結(jié)構的背光源的能量來源，其為背光源的LED提供發(fā)光所需要的電能量，驅(qū)動控制電路2由驅(qū)動電路8和控制電路10組成。電源輸入電壓 9通過驅(qū)動電路8轉(zhuǎn)換為LED工作所需要的電壓；輸入的視頻信號11通過控制電路10解碼、區(qū)域劃分、分別對每個區(qū)域的視頻信號統(tǒng)計得到當前區(qū)域LED要顯示的色彩和亮度、根據(jù)當前區(qū)域LED要顯示的色彩和亮度確定控制信號的方式，轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電路8能接收的控制信號；驅(qū)動電路8在控制信號作用下輸出的驅(qū)動電流12為LED工作所需要的電流。這里，驅(qū)動電路8是光電能量的轉(zhuǎn)換部分，根據(jù)輸入電源的電壓、功率等進行電路功能的設計，比如將輸入的任意恒定直流電壓(5V、12V、MV)經(jīng)過電路拓撲結(jié)構，將電源輸入的能量轉(zhuǎn)換為可供LED工作所需要的電壓值。而LED工作所需要的電流值，可以在接收控制電路提供的控制信號后，在控制信號(個數(shù)可以為復數(shù))的作用下輸出相應的驅(qū)動電流，調(diào)整驅(qū)動電流的大小，以控制LED的亮度。這里，控制電路10是LED的控制部分，控制電路將輸入的視頻信號進行解碼后，得到視頻信號的R、G、B分量。將整個背板上的LED劃分為多個區(qū)域，對每個區(qū)域內(nèi)的視頻信號進行統(tǒng)計計算，利用直方圖統(tǒng)計法，確定該區(qū)域當前LED要顯示的色彩和亮度，從而生成該區(qū)域當前LED的控制信號?？刂齐娐穼⒖刂菩盘栟D(zhuǎn)換為驅(qū)動電路可接收的8位或12位數(shù)字信號格式，利用 SPI或I2C協(xié)議，將控制信號傳輸給驅(qū)動電路，以通過驅(qū)動電路對LED的電流調(diào)整，控制相應LED的亮度和色度，達到動態(tài)實時控制LED的目的。其中，該輸入的視頻信號是LED控制的依據(jù)，包含了顯示畫面R、G、B像素信息的VGA、DVI或HDMI等格式的信號，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可以將輸入的視頻信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電路可處理的數(shù)字信號格式。該輸出的驅(qū)動電流為 LED提供工作所需的恒定的電流能量，并可以在控制信號的作用下進行電流大小的調(diào)整，以便使LED能夠在設定的電流下發(fā)出相應的光線，為LED提供所需的亮度、色度和對比度。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種發(fā)光二極管背光源，其特征在于，所述背光源由自身背板上的多個背光模塊和自身對每個發(fā)光二極管分別控制的驅(qū)動控制電路組成；每個背光模塊包括發(fā)光二極管和對應的導光板。
2.根據(jù)權利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背板上設置有光學膜材，所述光學膜材位于所述導光板之上并與導光板有一定的距離；提供光源的發(fā)光二極管所出射的光線，通過所述發(fā)光二極管對應的導光板，經(jīng)所述距離到達所述光學膜材。
3.根據(jù)權利要求2所述的背光源，其特征在于，所述導光板與所述光學膜材之間的距離具體為3mm-10mm。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的背光源，其特征在于，所述發(fā)光二極管之間的間距具體為:15mm-30mmo
5.根據(jù)權利要求4所述的背光源，其特征在于，所述導光板的邊緣部分為弧形或楔形； 所述導光板之間的間距具體為3mm-10mm。
6.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的背光源，其特征在于，所述驅(qū)動控制電路，包括有 轉(zhuǎn)換電源輸入電壓為發(fā)光二極管工作電壓、將在控制信號作用下輸出的驅(qū)動電流作為發(fā)光二極管工作電流的驅(qū)動電路，以及將輸入的視頻信號根據(jù)當前區(qū)域發(fā)光二極管要顯示的色彩和亮度轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電路能接收的控制信號的控制電路。
7.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的背光源，其特征在于，所述發(fā)光二極管通過卡口方式固定到背板上。
8.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的背光源，其特征在于，所述導光板通過卡口方式固定到背板上。
9.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的背光源，其特征在于，所述光學膜材固定到背板上并位于導光板的上方。
10.一種液晶顯示器，其特征在于，所述液晶顯示器包括上述權利要求1-9中任一項所述的背光源。
專利摘要本實用新型公開了一種發(fā)光二極管背光源及其液晶顯示器，其中，背光源由自身背板上的多個背光模塊和自身對每個發(fā)光二極管分別控制的驅(qū)動控制電路組成；每個背光模塊由發(fā)光二極管和對應的導光板組成。采用本實用新型的背光源及其液晶顯示器，能在降低背光源厚度的同時，采用動態(tài)背光控制技術來降低背光源的功耗，同時能滿足液晶顯示器的畫面顯示需求。
文檔編號F21S8/00GK202065814SQ20112014256
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者張麗蕾, 張凱亮, 趙星星 申請人:京東方科技集團股份有限公司