CN101556000A - Led线光源及背光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED线光源及背光源装置。该LED线光源包括：一导光棒，其包括多个侧面，其中两端面积较小的侧面为入光侧，一个面积较大的侧面为出光侧，至少一个与出光侧相对的侧面内部具有散射网点；至少一LED光源，其位于该导光棒的入光侧。该背光源装置包括一个导光板和至少一个发光条，其中该发光条位于该导光板的侧边。该另一背光源装置包括多个该LED线光源；一扩散板，其覆盖于该多个LED线光源的上方；至少一张光学薄膜，其覆盖于该扩散板的上方。该结构可以使得背光源装置在仅利用少量LED光源的条件下得到亮度均一的面光源，由此降低了成本，并可以根据背光装置的尺寸选择LED线光源的个数。

Description

LED线光源及背光源装置

技术领域

本发明涉及一种背光源装置，尤其涉及一种LED线光源及相应的背光源装置。

背景技术

目前，作为液晶显示器光源的背光装置，根据光源的位置主要分为2种方式：直下型和边缘型。在直下型背光中，光源位于液晶显示面板(LCD Panel)的正下方，光直接照射到液晶面板上，由于可使用的灯管数量较多，容易获得很高的亮度，一般用于亮度需求较高的TV模块中；而边缘型背光的光源位于导光板(Light guide plate)的侧边，通过导光板将侧边处光源的光导入到内部，经过全反射以及导光板底部网点的散射，光从导光板的上表面射出，进而为液晶显示面板提供亮度均一的面光源，由于使用的灯光数量越多，导光板将越厚重，通常单侧最多使用3支灯管作为光源，因此可以达到的亮度有限，通常在亮度要求一般以及厚度要求较高的Moni tor和Notebook模块中使用。

作为光源的冷阴极灯管(CCFL：cold cathode fluorescent lamp)由于其亮度较高，并且能提供亮度均一的线光源，已被广泛地采用于传统的背光源装置中。但另一方面CCFL的驱动电压较高，为高压交流驱动，往往会带来显示器器件的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)问题；同时CCFL灯管内部含有水银，也会造成环境污染问题。所以一些背光源装置开始转向使用低压直流驱动、无汞的LED(Light Emitting Diode)点光源。此外LED光源还具有：色彩再现范围广、工作温度范围大、寿命长、小型化容易、发光效率高等优点。因此使用LED作为背光装置的光源已经成为未来的趋势。

图1是目前传统的LED边缘型背光装置，通过多颗LED光源10并排排列，形成了类似于CCFL的线光源，然后与传统的CCFL边缘型背光装置一样，通过导光板20，将LED光源发出的光导入到内部，再通过全反射以及底部网点的散射来获得亮度均一的面光源。

而传统的LED直下型背光装置中，通常大量的LED光源被均匀的排放在液晶面板的下方来获得亮度均一的面光源。

在图1表示的传统LED边缘型背光装置中，通常LED光源需要紧密地排列在一起形成类似于CCFL的线光源(一般称为Light Bar，即发光条)。一方面是因为单颗LED光源的亮度较低，需要较多LED光源才能达到所需的亮度，而另一方面LED作为点光源，出射的光线有一定的角度限制，如果排列过于松散，那么在入光侧，放置LED光源的部位和没有LED光源的部位会很容易出现明显亮暗不均的现象(特别是在额缘较窄的情况下)。同样，在传统的LED直下型背光源中需要放置数量更多的LED光源才能获得均一的面光源。

随着LED光源的不断发展，LED光源的发光效率不断提高，并出现了高亮度高功率的LED光源。因此背光装置中不再需要大量的LED光源，甚至数颗LED光源就能达到所需要的亮度。因此上述的单颗LED光源亮度较低已不再是主要问题。

同时使用LED光源的颗数越少，整个背光装置的成本也就相应的越低，这对于大尺寸背光装置势必是有利的。但是由于使用的颗数越少，那么LED光源之间的间距就会越大，亮暗不均的现象也会更加明显。如何使用数量较少的LED光源而得到类似于CCFL背光源装置同样的亮度均匀性已经成为重要的课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED线光源及相应的背光源装置，使得背光源装置可以仅利用少量LED光源而得到亮度均一的面光源，并减低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种LED线光源，其特点在于，其包括：一导光棒，其包括多个侧面，其中两端面积较小的侧面为入光侧，一个面积较大的侧面为出光侧，至少一个与出光侧相对的侧面内部具有散射网点；至少一LED光源，其位于该导光棒的入光侧。

本发明的另一技术方案为：一种背光源装置，其特征在于，其包括一个导光板以及至少一个发光条，该发光条位于该导光板的侧边，该发光条包括一线路基板以及多个LED线光源，该多个LED线光源排列在该线路基板上。

本发明的又一技术方案为：一种背光源装置，其特点在于，其包括：多个该LED线光源；一扩散板，其覆盖于该多个LED线光源的上方；至少一张光学薄膜，其覆盖于该扩散板的上方。

其中，该导光棒的入光侧和出光侧以外的侧面均用一反射片覆盖。

其中，该导光棒为中空长方体。

其中，该导光棒的至少一个入光侧设有一个LED光源。

其中，该多个LED线光源之间的连接方式为并联或串联。

其中，该线路基板为直条形。

其中，该线路基板为L形。

本发明的积极进步效果在于：

1.消除了使用少量LED光源引起的亮暗不均现象。

2.由于使用数量很少的高亮度LED光源即可得到亮度均一的面光源，因此与传统使用大量LED光源的技术相比，可以大大降低背光源装置的成本。

3.可以根据背光装置的尺寸选择LED线光源的个数。

附图说明

图1为传统的LED边缘型背光源装置的示意图。

图2为本发明的LED光源和导光棒的示意图。

图3为本发明的单端LED光源与导光棒构成的单侧入光LED线光源的示意图。

图4为本发明的单侧入光的LED线光源组成的LED Light Bar的示意图(直条形线路基板)。

图5为本发明的单侧入光的LED线光源组成的LED Light Bar的示意图(L字形线路基板)。

图6为本发明实施例1的单侧入光LED背光源装置的示意图(边缘型)。

图7为图6的LED背光源装置(边缘型)沿A-A’方向的截面图。

图8为本发明的两端LED光源与导光棒构成的双侧入光LED线光源的示意图。

图9为本发明的双侧入光的LED线光源组成的LED Light Bar的示意图(直条形线路基板)。

图10为本发明的双侧入光的LED线光源组成的LED Light Bar的示意图(L字形线路基板)。

图11为本发明实施例2的双侧入光LED背光源装置的示意图(边缘型)。

图12为本发明实施例3的LED背光源装置的示意图(边缘型)。

图13为本发明实施例4的LED背光源装置的示意图(直下型)。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

为了仅利用少量LED光源而得到亮度均一的面光源并消除入光侧的亮暗不均的现象，使得采用LED作为光源的背光装置可以应用于较大型的显示器装置，我们提出以下结构：

如图2所示，LED光源10，以及导光棒11，该导光棒11为中空长方体，其中导光棒11可以使用与导光板20一样的透明材质PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃或亚克力)等。导光棒11左右两侧面积较小的侧面14或15为入光侧，面积较大的侧面13为出光侧。侧面13的对向侧面12内部有类似于导光板20底部的散射网点用于调节光强分布(导光棒11的上侧面17和下侧面18上也可以有类似于导光板20底部的散射网点用于调节光强分布)。

将LED光源10和导光棒11组合在一起就形成了如图3所示的单侧入光LED长方体面光源，由于其长度远远大大宽度，在文中我们简称为单侧入光LED线光源。LED光源10位于入光侧14，LED光源发出的光经入光侧14导入到导光棒11内部，经过全反射以及侧面12上散射网点的散射(与导光板的原理相同)，光从出光侧13出射。为了增加光的利用效率，除导光棒的入光侧14以及出光侧13外，其他表面以及LED光源10侧皆用反射片16进行覆盖。与边缘型背光源中的导光板20类似，只需对导光棒11的侧面12上散射网点的密度进行调节即可得到亮度均一的线状光源。

根据背光源的尺寸大小，选择LED线光源的数量，将几个LED线光源组合成如图4所示的LED Light Bar(发光条)40(可以近似地看成类似于CCFL的线光源)，从而满足所要求的背光源亮度。LED Light Bar上的LED线光源之间通过串联或者并联的方式通过线路基板实现电气连接。线路基板41的形状可以是直条形(如图4)。线路基板42也可以选择L字形(如图5)。直条形线路基板置于LED线光源之下，从而可以和其他钣金件紧密接触，有利于散热。为了进一步增强散热性，可以选用L字形线路基板，使得LED线光源和钣金件充分接触，利于散热。

通过上述方法我们将LED Light Bar看成类似于CCFL的亮度均一的线光源，那么在传统的边缘型以及直下型背光源装置中，可以用此LED LightBar来替代CCFL进而得到同样亮度均一的优质画面。由于此背光装置仅使用数颗高亮度LED光源即可，进而大大降低了背光装置的制作成本。

实施例1：

首先将LED光源10和导光棒11组合形成如图3所示的单侧入光LED线光源(为了提高效率在入光侧和出光侧以外的部分全部用反射片16覆盖)。根据背光源的尺寸，选择LED线光源的个数，组装成为如图4所示的LEDLight Bar。将LED Light Bar与导光板20通过与CCFL同样的方式组合，也就是把LED Light Bar设置于导光板20的侧边，就形成了如图6所示的从导光板单边入光的LED新型背光源。

图7是此新型LED边缘型背光装置的截面图，其发光原理与CCFL边缘型背光装置类似，只是将CCFL换成了本发明的LED Light Bar。LED LightBar发出的光经过空气层17入射到导光板20的入光面22后进入内部。入射光在导光板内部主要进行全反射，只有遇到底部散射网点21后，才有部分光透过导光板出射面23向外发光。因此根据LED Light Bar和LED线光源的光强分布(一般通过导光棒11的侧面12上散射网点的密度分布可以调节为均匀的线光源，当然也可以调节为非均匀的线光源)来调节导光板底部的散射网点21进而获得亮度均一的面光源(同样为了提高出光效率，在导光板20上除了入光面22以及出光面23以外均用反射片进行覆盖)。可见只需利用少量的高亮度LED光源即可得到不亚于CCFL边缘型背光装置的优质面光源，解决了使用原有技术时入光侧亮暗严重不均的问题，减少了LED光源的使用数量，进而大大降低背光装置的制作成本。

实施例2：

为了提高背光装置的亮度以及光学品位，也可以采用导光棒双侧入光方式的LED线光源，如图8所示。根据背光源的尺寸，选择LED线光源的个数，组装成为如图9所示的LED Light Bar。如图9中所示，LED线光源排列在线路基板上，可以通过焊接的方式完成电气连接，各个LED线光源间既可以并联也可以串联。线路基板可以是直条形，见图9，也可以是L字形，见图10。将LED Light Bar与导光板20通过与CCFL同样的方式组合就形成了如图11所示的从导光板双边入光的LED新型背光源。

实施例3：

为了得到更高的亮度，我们也可以采用从导光板四边同时入光的方式，如图12所示。(LED线光源也可包括图3的导光棒单侧入光型以及图8所示的导光棒双侧入光型)。

实施例4：

图13是本LED线光源用于直下型背光装置的简单示意图，同样通过导光棒11将LED点光源转换为线光源(发光面朝上)，替代原有的直下型背光装置的CCFL，通过起强烈雾化作用的扩散板30以及起增亮和扩散效果的一张或数张光学薄膜31来得到均一的面光源。与边缘型相比，在直下型中可以使用更多数量的高亮度LED作为光源(例如：12颗)，进而获得更高的亮度。与传统的LED直下型背光源中大量的LED光源(一般需要数百颗)被均匀的排放在液晶面板的下方相比，LED光源的使用数量大大减少，进而降低了背光装置的制作成本。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，例如：

1.可以使用LED光源以外的点光源。

2.导光棒的入光侧可以为非光滑平面，例如棱镜面等。

3.边缘型背光源装置的导光板可以采取单边入光，双边入光，三边入光，四边入光的方式。入光边数可根据设计需要任意设定。

因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1、一种LED线光源，其特征在于，其包括：

一导光棒，其包括多个侧面，其中两端面积较小的侧面为入光侧，一个面积较大的侧面为出光侧，至少一个与出光侧相对的侧面内部具有散射网点；

至少一LED光源，其位于该导光棒的入光侧。

2、如权利要求1所述的LED线光源，其特征在于，该导光棒的入光侧和出光侧以外的侧面均用一反射片覆盖。

3、如权利要求2所述的LED线光源，其特征在于，该导光棒为中空长方体。

4、如权利要求3所述的LED线光源，其特征在于，该导光棒的两个入光侧均设有一个LED光源。

5、一种背光源装置，其特征在于，其包括一个导光板以及至少一个发光条，该发光条位于该导光板的侧边，该发光条包括一线路基板以及多个如权利要求1-4中任一项所述的LED线光源，该多个LED线光源排列在该线路基板上。

6、如权利要求5所述的背光源装置，其特征在于，该多个LED线光源之间的连接方式为并联或串联。

7、如权利要求5所述的背光源装置，其特征在于，该线路基板为直条形。

8、如权利要求5所述的背光源装置，其特征在于，该线路基板为L形。

9、一种背光源装置，其特征在于，其包括：

多个如权利要求1-4中任一项所述的LED线光源；

一扩散板，其覆盖于该多个LED线光源的上方；

至少一张光学薄膜，其覆盖于该扩散板的上方。

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