CN102620193A - 分段式led背光模组及液晶显示器件 - Google Patents

分段式led背光模组及液晶显示器件 Download PDF

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郭好磊
付国敬
高立
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Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，提供了一种分段式LED背光模组及液晶显示器件。所述背光模组包括导光板和至少一个分段LED灯条，所述至少一个分段LED灯条设置在所述导光板的至少一个侧边上。本发明的技术方案中，背光模组中使用的LED灯数目明显减少，简化了入光侧灯条的设计并可有效降低背光模组的能耗，可进一步优化LED背光模组的架构并降低了生产成本。此外，本发明的技术方案中还根据分段LED灯条的位置配合进行导光板网点的设计，从而使光线在导光板中分散更为均匀来满足显示器件需求的光学特性，保证显示效果。最后，本发明可以根据显示器件的尺寸大小调整分段LED灯条的位置和数量，可灵活满足不同尺寸器件的要求。

Description

分段式LED背光模组及液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种分段式LED背光模组及液晶显示器件。
背景技术
在目前的平板显示器件中液晶显示器件已占据了主流地位，而在现有的液晶显示器件中，由于液晶面板本身不能发光，因而背光源是液晶显示器件中不可缺少的组成部分。在液晶显示器件的背光源中，虽然冷阴极荧光灯(CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp)一度占据着统治地位，但由于LED(LightEmitting Diode，发光二极管)具有宽色域、白点可调、高调光率及长寿命等优点，近来已被开发作为新型的液晶显示器件背光源，并已在一些台式液晶显示器以及液晶电视中得到应用。用于大尺寸TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)液晶电视的背光源也越来越多地采用了LED光源。
早期液晶显示器件的背光源通常为直下式，即在液晶面板背部提供CCFL或LED光源，光源发出的光直接照射到液晶面板上。直下式虽然较易实现，背光的亮度和质量也能得到保证，但由于背光源分布在液晶面板背部且必须保持一定的距离，造成显示器件的厚度无法进一步减小，无法跟上显示器件日益轻薄化的趋势。
随着单颗LED亮度的不断提高，在液晶显示器背光中所用的LED灯的个数在越来越少，因而市面上已开始逐步采用侧边式LED背光取代直下式LED背光，以进一步降低液晶显示器件的厚度。图1显示了常见的侧边式LED背光的实施方式，其中，在液晶面板的背部有一导光板(LGP，Light Guiding Panel)，在导光板的一侧或两侧的侧边上贴有整条LED灯条形成的光源，LED灯条发出的光经过导光板的引导在液晶面板背部形成均匀的照射。具体地，现有的侧边式LED背光模组入光方式通常有：长边入光或短边入光。长边入光又分双长边或单长边入光，即LED灯条设置于背光模组两侧长边旁或一侧长边旁，随后依次组装反射片、导光板、扩散片、棱镜片等光学膜片，使光线均匀分布于可见区，双长边入光方式如图1a所示，单长边入光方式如图1b所示。类似的，短边入光也分双短边或单短边入光，即LED灯条设置于背光模组两侧短边旁或一侧短边旁，双短边入光方式如图1c所示，单短边入光如图1d所示。
在实现本发明过程中，发明人发现，随着单颗LED功率和亮度的不断提高，背光模组中已无需使用过多的LED灯，长边入光或双短边入光由于使用的LED灯较多，已明显影响了液晶显示器件的能耗，既不节能环保又增加了生产成本，资源浪费严重；而单短边入光虽然使用的LED灯数目最少，但仅位于一侧短边的光源发出的光到另一侧短边的距离过远，很容易造成光线在导光板中分布不均匀，显示时面板亮度明显不同，严重影响显示效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述缺点，本发明为了解决现有技术中LED背光能耗较大和光线分布不均的问题，提供了一种分段式LED背光模组及液晶显示器件。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种分段式LED背光模组，所述背光模组包括导光板，其特征在于，所述背光模组还包括至少一个分段LED灯条，所述至少一个分段LED灯条设置在所述导光板的至少一个侧边上，所述至少一个分段LED灯条的长度小于所在侧边的长度。
另一方面，本发明还同时提供了一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包括液晶面板，其特征在于，所述液晶显示器件还包括如上所述的背光模组。
(三)有益效果
在本发明的技术方案中，由于采用分段式LED灯条形成背光模组，背光模组中使用的LED灯数目明显减少，不但简化了入光侧灯条的设计，同时可有效降低背光模组的能耗，使得显示器件更节能环保，在显示器件应用于小型电子设备时还可有效提高设备的电池使用时间。此外，由于采用较少的LED灯即可实现背光，本发明的技术方案可进一步优化LED背光模组的架构并降低了生产成本。此外，本发明的技术方案中还根据分段LED灯条的位置配合进行导光板网点的设计，从而使光线在导光板中分散更为均匀来满足显示器件需求的光学特性，保证显示效果。最后，本发明中可以根据显示器件的尺寸大小调整分段LED灯条的位置和数量，从而可灵活满足不同器件不同要求，并可进一步控制能耗和生产成本。
附图说明
图1为现有技术中侧边式LED背光的4种实施方式结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中分段式LED背光模组的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例中各分段LED灯条的出光图和局部放大图；
图4为本发明的一个实施例中导光板网点的分布密度示意图；
图5为本发明的另一个实施例中分段式LED背光模组的结构示意图；
图6为本发明的另一个实施例中导光板网点的分布密度示意图；
图7为本发明的再一个实施例中分段式LED背光模组的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中，采用至少一个分段LED灯条在背光模组的侧边提供光源，由于本发明中的分段LED灯条上的LED灯数目远小于传统的侧入式背光的LED灯条中LED灯数目，因而有效地简化了入光侧灯条的设计，可减少LED数量，降低能耗，进一步优化LED背光模组架构，降低成本。此外，本发明的实施例中还根据分段LED灯条的位置配合进行导光板网点的设计，从而使光线在导光板中分散更为均匀来满足显示器件需求的光学特性，保证显示效果。
在本发明的实施例中，分段式LED背光模组包括导光板，此外，所述背光模组还包括至少一个分段LED灯条，所述至少一个分段LED灯条设置在所述导光板的至少一个侧边上，所述至少一个分段LED灯条的长度小于所在侧边的长度。下面将结合各附图里的更优选的实施例来对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1
首先参见图2，本发明的实施例1中，采用4个分段LED灯条在背光模组的侧边提供光源，每个分段LED灯条位于背光模组导光板的一个侧边上，分段LED灯条的长度小于所在侧边的长度，这样可在保证光线分布均匀的情况下尽量降低模组的功耗。在图2的实施例中，分段LED灯条均位于导光板侧边的一角上，且任意两个分段LED灯条不相邻。本领域相关技术人员应能理解，图2仅仅是4个分段LED灯条的一种优选的设置方式，每个分段LED灯条并不一定要设置在导光板的边角处，相应地往侧边中部设置也是可选的实施方式，原则上，只要保证任意两个分段LED灯条不相邻从而对各侧边能形成较均匀的照射即可。灯条中使用的LED的功率视背光亮度要求和功耗要求而定，LED的数量也可根据选用灯条的长度和LED的封装尺寸决定。
图3是本发明的实施例1中各分段LED灯条的出光图和局部放大图，每个LED灯的出光角度为120°，每个LED灯的出光首先照射到导光板LGP中，光线经导光板导光后转换为面光源对液晶面板形成照射。
优选地，本发明的实施例中还根据分段LED灯条的位置配合进行导光板网点的设计，从而使光线在导光板中分散更为均匀来满足显示器件需求的光学特性，保证显示效果。
导光板网点是指形成在导光板底面上的多个散射点，用于对光源照入导光板的光线进行散射，使光线发散更加均匀并使光线照向导光板的顶面(即贴近液晶面板的一面)，从而对液晶面板形成均匀照射。导光板网点按图案制作方法不同可分为印刷式和非印刷式，印刷式是在导光板一面用高反射率且不吸光的油墨材料印刷出网点；非印刷式则是采用精密模具在导光板成型时使导光板一面上形成有密布的微小凸点，利用光密材料中的全反射现象对光线进行散射。实践表明，导光板网点的形状对光的散射影响不大，而网点的排布规律(如不同位置的网点分布密度等)则很大程度上影响着输出光的均匀度和亮度。
本发明的实施例中，在距离光源(即分段LED灯条)较近的位置采用较低的导光板网点密度比，在距离光源较远的位置采用较高的导光板网点密度比。
具体地，采用图2所示的背光模组中的导光板网点分布情况如图4所示，通过导光板网点阵列的疏密设计，可以调节整个出光面上的发光亮度均一程度，从而实现整个出光面的亮度均匀。通常来说，距离光源较远的导光板网点密度较大或单个网点的直径较大，距离光源较近的导光板网点密度较小或单个网点的直径较小。图4中网点分布密度为例描述了图2的实施例1中采用4个分段LED灯条作为光源时的导光板网点阵列的分布，从图4中可以看出，导光板网点的密度与随着与光源的距离增大而变大。
从图4中可以明确看出显示区域相应位置对应的网点密度比的变化趋势，当采用图2的实施方式时，在距离各个分段LED灯条较近的位置(即导光板的4个角处)网点密度比明显较低，随着与光源间距离的增加网点密度比也相应变高，最终在距离4个分段LED灯条均是最远处的导光板中心处网点密度比最高。此外，为了更形象的表示导光板网点分布受与光源距离的影响，图4中还以不同的灰度表示了相应网点的直径，距离光源越远的网点灰度越大，表示其直径越大；距离光源越近的网点灰度越小，表示其直径越小。通过图4中的导光板网点设置方式，使得导光板中入射光线强度最强的4个边角处的光线散射程度最低，而入射光线强度最低的中心处的光线散射程度最高，导光板的其他区域的光线散射程度也均与入射光线强度保持着一定的线性关系，这样导光板的出光面(即贴近液晶面板的顶面)向液晶面板输出的光线基本是均匀的，不会出现某一区域与其他区域的亮度明显不同的情况，从而保证了液晶面板的显示效果。本领域相关技术人员应能理解，图4仅仅是网点分布的一种示例，具体的密度或直径可以根据灯条的位置、数目和功率调整，因而图4中的分布情况不应视作对本发明的限制。
实施例2
本发明的实施例中，还可以根据液晶面板的尺寸和/或背光亮度要求来调整背光模组中分段LED灯条的位置和/或数量来满足显示器件需求的光学特性，从而进一步控制能耗和生产成本。参见图5，本发明的实施例2中，当面板尺寸减小时、相同尺寸的面板不需要过高的背光亮度时、LED功率提高时、或者对器件边缘封装宽度有严格要求时，可采用2个分段LED灯条在背光模组的侧边提供光源，2个分段LED灯条位于背光模组的相对的一对侧边上。在图5的实施例中，2个分段LED灯条分别位于背光模组中相对的两个短侧边的中部。本领域相关技术人员应能理解，图5仅仅是2个分段LED灯条的一种优选的设置方式，每个分段LED灯条并不一定要设置在导光板的短侧边上，也并不一定要设置在侧边正中，设置在一对长侧边上或者以非对称的方式设置在一对侧边上也是可选的实施方式，原则上，只要保证LED灯条能形成较均匀的照射即可。
具体地，采用图5所示的背光模组中的导光板网点分布如图6所示，与图4相类似，图6中导光板网点的密度与随着与光源的距离增大而变大。从图6中可以看出，当采用图5的实施方式时，在距离各个分段LED灯条较近的位置(即导光板两个短边的中部)网点密度比明显较低，随着与光源间距离的增加网点密度比也相应变高，最终在距离2个分段LED灯条均是最远处的导光板两长边中部的网点密度比最高。此外，为了更形象的表示导光板网点分布受与光源距离的影响，图6中同样以不同的灰度表示了相应网点的直径，距离光源越远的网点灰度越大，表示其直径越大；距离光源越近的网点灰度越小，表示其直径越小。通过图6中的导光板网点设置方式，使得导光板中入射光线强度最强的两短边中部的光线散射程度最低，而入射光线强度最低的两长边中部的光线散射程度最高，导光板的其他区域的光线散射程度也均与入射光线强度保持着一定的线性关系，这样导光板的出光面(即贴近液晶面板的顶面)向液晶面板输出的光线基本是均匀的，不会出现某一区域与其他区域的亮度明显不同的情况，从而保证了液晶面板的显示效果。同样地，图6也仅仅是导光板网点分布的一个实例，不应视作对本发明的限制。
实施例3
更进一步地，参见图7，在本发明的实施例3中，当设计需求进一步变化时，也可采用1个分段LED灯条在背光模组的侧边提供光源，该分段LED灯条位于背光模组的一个侧边上。在图7的实施例中，该分段LED灯条位于背光模组中相对的一个长侧边的中部。本领域相关技术人员应能理解，图7仅仅是1个分段LED灯条的一种优选的设置方式，分段LED灯条并不一定要设置在导光板的长侧边上，设置在短侧边上也是可选的实施方式。实施例3也同样可对导光板网点分布进行控制，以使得光线充分散射、出光面亮度均匀。实施例3的导光板网点设计可参照图4和图6，只要保证距离光源较远的导光板网点密度较大或单个网点的直径较大，距离光源较近的导光板网点密度较小或单个网点的直径较小即可，在此不再赘述。
最后，本发明还提供了一种液晶显示器件，采用上述背光模组提供光源，所述显示器件可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。
综上所述，本发明的技术方案中，由于采用分段式LED灯条形成背光模组，背光模组中使用的LED灯数目明显减少，不但简化了入光侧灯条的设计，同时可有效降低背光模组的能耗，使得显示器件更节能环保，在显示器件应用于小型电子设备时还可有效提高设备的电池使用时间。此外，由于采用较少的LED灯即可实现背光，本发明的技术方案可进一步优化LED背光模组的架构并降低了生产成本。此外，本发明的技术方案中还根据分段LED灯条的位置配合进行导光板网点的设计，从而使光线在导光板中分散更为均匀来满足显示器件需求的光学特性，保证显示效果。最后，本发明中可以根据显示器件的尺寸大小调整分段LED灯条的位置和数量，从而可灵活满足不同器件不同要求，并可进一步控制能耗和生产成本。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种分段式LED背光模组，所述背光模组包括导光板，其特征在于，
所述背光模组还包括至少一个分段LED灯条，所述至少一个分段LED灯条设置在所述导光板的至少一个侧边上，所述至少一个分段LED灯条的长度小于所在侧边的长度。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分段LED灯条为4个，每个分段LED灯条位于所述导光板一条侧边上，且任意两个分段LED灯条不相邻。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分段LED灯条为2个，所述2个分段LED灯条位于所述导光板相对的一对侧边上。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述2个分段LED灯条位于所述一对侧边的中部。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分段LED灯条为1个，所述1个分段LED灯条位于所述导光板的一个侧边的中部。
6.根据权利要求3或4所述的背光模组，其特征在于，所述导光板相对的一对侧边为所述导光板的两个短侧边。
7.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述导光板的一个侧边为所述导光板的一个长侧边。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述导光板中，在距离所述分段LED灯条较近的位置采用较低的导光板网点密度比或者采用直径较小的导光板网点，在距离所述分段LED灯条较远的位置采用较高的导光板网点密度比或者采用直径较大的导光板网点。
9.一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包括液晶面板，其特征在于，所述液晶显示器件还包括如权利要求1-8中任一项所述的背光模组。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件为液晶电视。
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