CN102494304A - 一种提高侧发光背光源亮度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高侧发光背光源亮度的系统和方法，用于降低背光源研发的成本，提高生产设计的背光源的亮度。所述系统包括中央处理器、亮度测算模块、材料数据库、参数控制单元、参数调整单元和储存单元。中央处理器分别与亮度测算模块、材料数据库、参数控制单元、参数调整单元、储存单元通信连接。所述系统采用上述结构使得背光源研发时间缩短、降低成本、自动完成研发方案的优化，提高了研发方案的质量。

Description

一种提高侧发光背光源亮度的系统及方法

技术领域

本发明涉及显示领域，更确切的说涉及一种提高液晶显示器侧发光背光源亮度的系统及方法。

背景技术

平板液晶显示器(LCD)已经成为市场主流显示器件，然而由于液晶本身不具备发光性，需要附加背光源才能完成显示，背光源的性能好坏直接决定了平板液晶显示器的亮度、颜色、功耗、画质等各项指标。而当前在便携式显示领域，大多数以侧入发光背光源为主。

随着平板电脑的兴起，市场对于液晶显示模组提出了高解析度，高亮，超薄的更高需求，与此同时背光源作为影响平板显示的关键组件，对于背光源的更高亮度需要，背光源本身由多层复合材料组成，每一材料的特性都会影响亮度，若对每一种材料的组合、参数都进行设计生产再测试效果必然会对研发生产带来大量的资源浪费同时造成开发时间的延长，并且难以获得高亮度的背光源生产设计方案。

发明内容

本方明的主要目的在于提供一种提高侧发光背光源亮度的系统及方法，降低背光源研发的成本，提高生产设计的背光源的亮度。

本发明这样解决上述的问题：构造一种提高侧发光背光源亮度的系统，包括中央处理器，用于调用系统各组件单元；亮度测算模块，用于测算设计方案的最终背光源亮度；材料数据库，用于储存背光源组成材料的各种参数资料，包括反射膜、扩散膜、增光膜、导光板、LED光源等；参数控制单元，用于设计者在设计方案时，对于生产材料方案的控制；参数调整单元，用于对设计方案的参数进行调整。系统还包括储存单元，用于保存系统设计的生产方案。中央处理器与参数控制单元、参数调整单元、亮度测算模块、材料数据库通信连接。

本发明还涉及一种提高侧发光背光源亮度的方法，适用于上述提高侧发光背光源亮度的系统，该方法包括以下的步骤：参数控制单元将研发方案中的材料参数以及预期要求亮度发送至中央处理器，即把研发的初始方案信息发送至中央处理器，这些信息包括：发光区长边和短边的长度、LED组装间隙、LED数量和单个LED亮度、导光板厚度、LED额定条件、LED亮度公差；中央处理器从材料数据库中匹配项对应的材料光学参数，并将相关的参数发送至亮度测算模块进行亮度计算，这些材料光学参数包括：导光板材料透光率、下扩散膜透光率、上增光膜的增益系数、下增光膜的增益系数、上扩散膜透光率、反射膜的反射率、LED使用条件。

亮度测算模块对亮度的测算是这样实现的：通过参数控制单元与材料数据库的，获得如下表所示的参数条件：

背光源的组成自下而上分别为反射膜、LED光源、导光板、下扩散膜、下增光膜、上增光膜、上扩散膜，LED光源与导光板间存在组装间隙。不同膜层的材料、厚度都会对整个背光源的整体发光亮度产生影响，根据光线光学原理，背光源的正面亮度理论值Ln为：

Ln＝(L×W)÷10⁶×[Q_LED×I_V×(1-T)]×(It÷IF)×12.566÷π

在实际的设计开发中，膜层间的材质特性和使用的电流不同，会影响正面的亮度，标准亮度L_Nc在考虑膜层间的材质特性和使用的电流的条件下的数值为：

L_Nc＝[Ln×T₃×T₂×R_C1×R_C2×T₁×R×(1-K₁)]-(0.5-d)÷d×840

亮度测算模块测算出实际的标准亮度L_Nc后，将测算结果及各参数发送至储存器储存，同时将测算出实际的标准亮度反馈至中央处理器，中央处理器将测算结果与预期要求亮度进行比较，若测算结果符合或优于预期要求亮度则完成本次设计；若测算结果劣于预期要求亮度，中央处理器激活参数调整单元，对研发方案的参数进行调整；中央处理器将参数调整单元调整后的参数发送至亮度测算模块进行亮度重新测算；中央处理器重复激活参数调整单元及亮度测算模块直到测算结果的亮度优于或符合预期要求亮度。

本发明采用上述的技术方案带来以下的有益效果：使用量度测算，对于研发的方案进行预算，使得研发过程的整体时间缩短并且降低了研发的成本，同时对于研发的产品效果得到预先控制，同时通过参数调整，自动完成研发方案的优化，提高了研发方案的质量。

附图说明

以下通过附图对本发明进行说明。

图1为背光源模组结构示意图。

图2为本发明系统结构关系示意图。

图3为本发明较佳实施例的系统结构图。

图4为本发明的方法流程图。

图5为本发明较佳实施例的方法流程图

各组件标号如下：中央处理器1、亮度测算模块2、材料数据库3、参数控制单元4、参数调整单元5、储存单元6、参数测量系统7、背光源8、LED光源801、反射膜807、下扩散膜806、下增光膜805、上增光膜804、上扩散膜803、导光板802。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明所设计的背光源模组，包括LED光源801、反射膜807、下扩散膜806、下增光膜805、上增光膜804、上扩散膜803、导光板802。导光板802上设置有用于增加漫反射率的导光板网点。LED光源801为阵列结构，每一个LED光源801间存在间隙，整个LED光源阵列与导光板间存在组装间隙。

图2为本发明的系统结构图，系统包括用于调用其余各组件单元的中央处理器1、用于测算研发方案亮度的亮度测算模块2、控制研发方案初始参数条件以及预期要求亮度的参数控制单元4、对研发方案的参数进行调整优化的参数调整单元5、用于保存各种膜层材料参数的材料数据库3、用于保存研发方案及对应方案的实际亮度效果的储存单元6。中央处理器1分别与参数控制单元4、参数调整单元5、亮度测算模块2、材料数据库3通信连接。

图3为适用于图2所述系统的方法流程，参数控制单元4首先对研发方案的初始参数条件进行设置，这些参数包括背光源模组发光区长边和短边的长度、LED组装间隙、LED数量和单个LED亮度、导光板厚度、LED额定条件、LED亮度公差等。参数控制单元4发送初始参数至中央处理器1，中央处理器1接收参数后，从材料数据库3中下载设计方案中涉及的膜层材料的光学参数，这些光学参数包括导光板材料透光率、下扩散膜透光率、上增光膜的增益系数、下增光膜的增益系数、上扩散膜透光率、反射膜的反射率、LED使用条件等。

中央处理器1将所有的参数传送至亮度测算模块2，对研发方案的亮度进行测算，测算的基础是基于图1所示的背光源模组，背光源8的组成自下而上分别为反射膜807、LED光源801、导光板802、下扩散膜806、下增光膜804、上增光膜805、上扩散膜803，LED光源801与导光板802间存在组装间隙。不同膜层的材料、厚度都会对整个背光源的整体发光亮度产生影响，根据光线光学原理，背光源的正面亮度理论值Ln为：

Ln＝(L×W)÷10⁶×[Q_LED×I_V×(1-T)]×(It÷IF)×12.566÷π

在实际的设计开发中，膜层间的材质特性和使用的电流不同，会影响正面的亮度，标准亮度L_Nc在考虑膜层间的材质特性和使用的电流的条件下的数值为：

L_Nc＝[Ln×T₃×T₂×R_C1×R_C2×T₁×R×(1-K₁)]-(0.5-d)÷d×840

亮度测算模块2测算出实际的标准亮度L_Nc后，将测算结果及各参数发送至储存单元6储存，同时将测算出实际的标准亮度反馈至中央处理器1，中央处理器1将测算结果与预期要求亮度进行比较，若测算结果符合或优于预期要求亮度则完成本次设计；若测算结果劣于预期要求亮度，中央处理器1激活参数调整单元5，对研发方案的参数进行调整；中央处理器1将参数调整单元5调整后的参数发送至亮度测算模块2进行亮度重新测算；中央处理器1重复激活参数调整单元5及亮度测算模块2直到测算结果的亮度优于或符合预期要求亮度。

图4为本发明较佳实施例的系统结构示意图，在本实施例中，系统包括中央处理器1、亮度测算模块2、参数控制单元4、参数调整单元5、材料数据库3、储存单元6、材料参数测量系统7。中央处理器1与分别与亮度测算模块2、参数控制单元4、参数调整单元5、材料数据库3、储存单元6通信连接，材料参数测量系统7用于测量背光源模组中使用的膜层材料的光学性质参数，材料参数测量系统7与材料数据库3通信连接，材料参数测量系统7在测量材料的参数后将相关的参数储存在材料数据库3中。

材料测量系统对背光源所使用的膜层的测量过程如下：以增光膜为例，在额定条件下对不含增光膜的背光源进行九点测量法得出在扩散状态下背光源的平均亮度I_avg1，此后改用含有一张增光膜的背光源使用同样的方法进行测量，得到平均亮度I_avg2，增光膜的增益系数R_c1＝(I_avg2-I_avg1)÷I_avg1；利用相同的方法，在交叉测试的条件下得出上增光的光学增益系数Rc2.通过对标准物件可得到反射膜的反射率R及扩散片的光线透过率T1和T3。材料测量系统将测试出的材料光学性质储存在材料数据库中，供亮度测算模块进行研发方案的测量。对于不同的膜层测量，只需要替换测量的膜层即可作对应的测量变化。

图5为本发明较佳实施例的方法流程图，适用于图4所示的系统。材料测量系统首先对用于背光源模组的各种材料进行光学特性测量，将测量所得的材料参数储存在材料数据库中。参数控制单元对研发方案的初始参数条件进行设置，参数控制单元发送初始参数至中央处理器，中央处理器接收参数后，从材料数据库中下载设计方案中涉及的膜层材料的光学参数，这些光学参数由材料测量系统进行测量后储存在材料数据库中。

中央处理器将所有的参数传送至亮度测算模块，对研发方案的亮度进行测算，测算的基础是基于图1所示的背光源模组，背光源的组成自下而上分别为反射膜、LED光源、导光板、下扩散膜、下增光膜、上增光膜、上扩散膜，LED光源与导光板间存在组装间隙。不同膜层的材料、厚度都会对整个背光源的整体发光亮度产生影响，根据光线光学原理，背光源的正面亮度理论值Ln为：

Ln＝(L×W)÷10⁶×[Q_LED×I_V×(1-T)]×(It÷IF)×12.566÷π

在实际的设计开发中，膜层间的材质特性和使用的电流不同，会影响正面的亮度，标准亮度L_Nc在考虑膜层间的材质特性和使用的电流的条件下的数值为：

L_Nc＝[Ln×T₃×T₂×R_C1×R_C2×T₁×R×(1-K₁)]-(0.5-d)÷d×840

亮度测算模块测算出实际的标准亮度L_Nc后，将测算结果及各参数发送至储存器储存，同时将测算出实际的标准亮度反馈至中央处理器，中央处理器将测算结果与预期要求亮度进行比较，若测算结果符合或优于预期要求亮度则提示研发人员是否对研发方案进行优化处理，若不进行优化则完成本次的设计，否则将激活参数调整单元，对研发方案进行参数优化处理后，重新进行测算；若测算结果劣于预期要求亮度，中央处理器激活参数调整单元，对研发方案的参数进行调整；中央处理器将参数调整单元调整后的参数发送至亮度测算模块进行亮度重新测算；中央处理器重复激活参数调整单元及亮度测算模块直到研发人员不再对方案进行优化请求。

以上所揭示的，仅为本发明的较佳实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种提高侧发光背光源(8)亮度的系统，其特征在于，所述系统包括中央处理器(1)、亮度测算模块(2)、材料数据库(3)、参数控制单元(4)、参数调整单元(5)和储存单元(6)，所述亮度测算模块(2)、材料数据库(3)、参数控制单元(4)、参数调整单元(5)、储存单元(6)分别与所述中央处理器(1)通信连接。

2.根据权利要求1所述的提高侧发光背光源亮度系统，其特征在于，所述系统还包括材料参数测量系统(7)，所述材料参数测量系统(7)与材料数据库(3)通信连接。

3.根据权利要求1所述的提高侧发光背光源亮度系统，其特征在于，所述背光源(8)包括LED光源(801)、反射膜(807)、下扩散膜(806)、下增光膜(805)、上增光膜(804)、上扩散膜(803)、导光板(802)。

4.根据权利要求3所述的提高侧发光背光源亮度系统，其特征在于，所述导光板(802)上具有用于增强漫反射的网点阵列结构。

5.一种提高侧发光背光源亮度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1参数控制单元将研发方案中的材料参数以及预期要求亮度发送至中央处理器；S2中央处理器从材料数据库中匹配项对应的材料光学参数并发送参数至亮度测算模块；S3亮度测算模块测算背光源亮度；S4亮度测算模块将测算结果及各参数发送至储存器储存，同时将测算出实际的标准亮度反馈至中央处理器；S5中央处理器将测算结果与预期要求亮度进行比较若测算结果符合或优于预期要求亮度，则完成设计研发，否则进行激活参数调整单元；S6参数调整单元对研发方案的参数进行调整，并重新进行所述S3步骤。

6.根据权利要求5所述的提高侧发光背光源亮度的方法，其特征在于，所述亮度测算模块(2)测算的亮度为：

L_Nc＝[Ln×T₃×T₂×R_C1×R_C2× T₁×R×(1-K₁)]-(0.5-d)÷d×840，所述L_Nc为标准亮度，Ln为理论亮度，导光板透光率T₃，下扩散膜透光率T₂，上扩散膜透光率T₁，上增光膜增益系数Rc₂，下增光膜增益系数Rc₁，反射膜反射率R，LED组装间隙K₁，导光板厚度d。

7.根据权利要求6所述的提高侧发光背光源亮度的方法，其特征在于，所述理论亮度Ln为：

Ln＝(L×W)÷10⁶×[Q_LED×I_V×(1-T)]×(It÷IF)×12.566÷π，所述L为背光源发光区长边长度，W为背光源发光区短边长度，Q_LED为LED数量，Iv为单个LED的发光亮度，It为LED使用条件，IF为LED额定条件，T为LED亮度公差。

8.根据权利要求5所述的提高侧发光背光源亮度的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，S21材料测量系统对所述背光源所的膜层进行光学性质测量，S22将测量结果保存在所述材料数据库中。

9.根据权利要求5所述的提高侧发光背光源亮度的方法，其特征在于，所述步骤S5还包括，S51若测算结果符合或优于预期要求亮度，则询问是否进行参数优化，若进行参数优化，则执行所述步骤S6，否则完成研发设计。

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