JP2013258125A

JP2013258125A - ハイコントラスト直下式背光モジュール

Info

Publication number: JP2013258125A
Application number: JP2012201598A
Authority: JP
Inventors: Ping-Chen Wu; 呉秉宸; Wei-Chung Lin; 林威沖
Original assignee: Unity Opto Technology Co Ltd
Current assignee: Unity Opto Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-12-26
Also published as: KR20130138072A; US20130329163A1; JP3192344U; DE202012013070U1; TW201350994A; DE102012109054A1; CN103486495A

Abstract

【課題】表示モジュールに結合するハイコントラスト直下式背光モジュールを提
供する。
【解決手段】直下式背光モジュールは複数のＬＥＤ光源と、一つの拡散板と、
を備え、ＬＥＤ光源はマトリックス状に排列され、出射光が拡散板において、
それぞれ楕円形の光形を形成した上、拡散板を介して表示モジュールに伝送さ
れる。マトリックス状に排列された楕円形の光形によって、直下式背光モジュ
ールの明暗コントラストを増強させ、表示モジュールの解像度を最適化し、画
面色彩の豊かさ及び鮮明さを向上できる。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示装置の背光モジュールに関し、特に適用によって液晶表示装置の色彩の豊かさ及び明暗コントラストを向上し、画面表示効果をより豊かにする、ハイコントラスト直下式背光モジュールに関する。

液晶表示装置は自己発光できない受動式表示装置であるため、背光モジュールを取り付けて表示パネルに必要な表示光源を提供する必要がある。よって、背光モジュールの発生する面光源が充分に均一な輝度を有するかは、液晶表示装置の表示品質に直接的な影響を与える。現在、背光モジュールの構造は側面配光式と直下配光式（ＤｉｒｅｃｔＴｙｐｅＢａｃｋｌｉｇｈｔ）の２種類に分かれる。そのうち、直下式背光モジュールは高い照射均一度、優れた光出射視角、高い光エネルギー利用率、簡単な組合せ構造、画面区域の明暗度を高速調整し、ダイナミックコントラスト比を大幅にアップするなどの長所を有しているため、大型の液晶表示装置に幅広く応用されている。

さらに、ＬＥＤは発光効率が高く、長寿命及び低電力消費などの特性を有しており、背光モジュールの第一の選択肢になっている。このように、公知の直下式背光モジュールはマトリックス状方式により複数のＬＥＤ光源を一つの基板に取り付け、かつ適切な距離を設けて拡散板（ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＰｌａｔｅ）をＬＥＤ光源の上方に取り付けて、ＬＥＤ光源出射光の光路を均一に分散し光を混合した後、表示パネルに投射し輝度均一の面光源を提供する。
図１に示した、公知の直下式背光モジュールの拡散板における投射光形の概略図を参照する。ＬＥＤ光源は拡散板においてそれぞれ円形の光形１を形成し、隣接する光照射区域によって全画面に均一な光照度が得られる。特に注意すべきことは、円形の光形１同士の隣接場所に相互交差する明部１０と光照射のない暗部１１を形成しているが、液晶表示装置から各ＬＥＤ光源の発光パワーを調整することによって、明部１０と暗部１１との間のコントラスト度を改変して、画像表現のレベル感と立体感を豊かにすることができる。

そのため、市場の視覚影像に対する需要を満足し、消費者の視覚器官を刺激し、かつ各画素のグレイスケールをさらに精緻化させ、画面上の画像の精緻化を大幅に向上させることが、本発明の目的である。

公知技術の課題について、本発明の目的はハイコントラスト直下式背光モジュールを提供し、明暗コントラスト比を向上し、影像画面をより明瞭に表示させ、飽和感豊かな色彩表現効果を実現することである。

本発明の目的に基づき、ハイコントラスト直下式背光モジュールは表示モジュールに結合され、直下式背光モジュールは複数のＬＥＤ光源と、一つの拡散板と、を備え、ＬＥＤ光源の出射光は拡散板を通過した後表示モジュールに伝送される。本発明の特徴として、ＬＥＤ光源はマトリックス方式により排列していて、かつＬＥＤ光源の出射光が拡散板において、それぞれ楕円形の光形を形成する。

そのうち、各楕円形の光形は主軸と短軸と、を有し、主軸は表示モジュールの垂直線に平行し、短軸は表示モジュールの水平線に平行する。もしくは、各楕円形の光形は主軸と短軸と、を有し、主軸は表示モジュールの水平線に平行し、短軸は表示モジュールの垂直線に平行する。市場の主流であるワイドスクリーン表示規格のニーズに応えるため、表示モジュールのアスペクト比を１６：９とする。

最適な光形分布を図るため、各楕円形の光形はＬＥＤ光源が封入ゲルを通過した後、一次光学屈折により形成し、かつＬＥＤ光源と表示モジュールとの距離Ｌが１ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍ（数式１）の関係式を満足する。
もしくは、直下式背光モジュールは複数の光形の楕円化手段をさらに含み、それぞれ各ＬＥＤ光源と拡散板の間に設けて、各ＬＥＤ光源がそれぞれ封入ゲルを通過した後、各光形の楕円化手段によって二次光学屈折し、各楕円形の光形を形成する。光放射の均一化を図るため、同じく、ＬＥＤ光源と表示モジュールとの距離Ｌが１ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍ（数式１）の関係式を満足する。

本発明の次の目的に基づき、表示モジュールに結合するハイコントラスト直下式背光モジュールを提供する。直下式背光モジュールは複数のＬＥＤ光源と、一つの拡散板と、を備え、ＬＥＤ光源の出射光は拡散板を通過した後、表示モジュールに伝送される。
特徴として、拡散板は複数の光形の楕円化手段を有し、かつ光形の楕円化手段がＬＥＤ光源が拡散板に進入する入光面に設けられ、ＬＥＤ光源はマトリックス状を形成し、かつＬＥＤ光源の出射光は光形の楕円化手段によって、それぞれ前記楕円形の光形を形成する。
そのうち、光形の楕円化手段は複数のマイクロレンズであり、かつマイクロレンズはマトリックス状に設けられている。

公知の直下式背光モジュールの拡散板における投射光形の概略図である。本発明の実施例による構造断面図である。本発明の実施例による拡散板上の投射光形の概略図である。本発明の他の実施例による構造断面図である。本発明の他の実施例による構造断面図である。本発明の他の実施例による構造断面図である。本発明の他の実施例による拡散板上の投射光形の概略図である。

本発明の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。

図２、３に示した、本発明の実施例の構造断面図及び拡散板上の投射光形の概略図をそれぞれ参照して説明する。
図示のように、直下式背光モジュール２は例えばアスペクト比１６：９の液晶表示装置の表示パネルの表示モジュール（図示しない）に結合して、光源を提供する。直下式背光モジュール２は基板２０と、複数のＬＥＤ光源２１と、一つの拡散板２２と、を備え、ＬＥＤ光源２１はマトリックス状に基板２０上に排列され、拡散板２２はＬＥＤ光源２１に被せて、ＬＥＤ光源２１の出射光を拡散した上、表示モジュールに伝送し直下式背光モジュール２に全画面の均一な光照度を形成する。ＬＥＤ光源２１の出射光は拡散板２２において、それぞれ楕円形の光形２３を形成して、主軸２３０と、短軸２３１と、を有し、かつ拡散板２２上において、楕円形の光形２３は互いに隣接し分布されている。
本実施例において、各楕円形の光形２３の主軸２３０は表示モジュールの垂直線に平行し、短軸２３１は表示モジュールの水平線に平行するように設けられ、楕円形の光形２３の中央区域は主軸２３０に沿った方向は最も強い輝度を有し、短軸２３１方向向きは次第に弱くなり、表示モジュールの垂直線方向に比較的高い輝度を有する。よって、各楕円形の光形２３の光放射の強さ調整により、隣接する楕円形の光形２３同士の明暗コントラスト比を改変でき、各画素位置グレイスケールのレベル感を向上し、かつ画面影像の色彩飽和度及び鮮明度を向上させることができる。

さらに、光形分布の最適化を図るため、直下式背光モジュール２について、図４に示した本発明のもう一つの好ましい実施例の構造断面図を参照して説明する。各ＬＥＤ光源２１はそれぞれ封入ゲル２１０による一次光学屈折を経て、各楕円形の光形２３を形成する。ＬＥＤ光源２１と表示モジュールとの間の距離Ｌが１ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式（数式１）を満足し、放射状が均一な光照度効果を達成する。

もしくは、直下式背光モジュール２についてさらに図５に示した、本発明のさらに一つの好ましい実施例の構造断面図を参照して説明する。複数の光形の楕円化手段を利用し、例えばマイクロレンズ２４をそれぞれＬＥＤ光源２１と拡散板２２との間に設け、かつ各ＬＥＤ光源２１を被い、各ＬＥＤ光源２１はそれぞれ封入ゲル２１０を経由した後、再びマイクロレンズ２４によって二次光学屈折して、各楕円形の光形２３を形成する。このように、光形の楕円化手段によって、ＬＥＤ光源２１の光路がさらに改善され、より良い光形を形成して、表示モジュールの鮮明度を向上する。

図６、７に示した、本発明もう一つの好ましい実施例の構造断面図及び拡散板上の投射光形の概略図をそれぞれ参照して説明する。図示のように、直下式背光モジュール２を液晶表示装置に適用して、背面光源を表示モジュール（図示しない）に提供する。
基板２０と、複数のＬＥＤ光源２１と一つの拡散板２２と、を備え、ＬＥＤ光源２１はマトリックス状に基板２０に配置されていて、かつ拡散板２２の下部に被われており、ＬＥＤ光源２１の出射光が拡散板２２を通過した後、表示モジュールに伝送し正常な表示画面を表示させる。さらに、拡散板２２は複数の光形の楕円化手段を有する。例えば、マトリックス状により配置する複数のマイクロレンズ２４など、ＬＥＤ光源２１が拡散板２２の光入射面に進入し、ＬＥＤ光源２１の出射光がマイクロレンズ２４を通過した後、それぞれ楕円形の光形２３を形成する。

本実施例において、各楕円形の光形２３は主軸２３０と、短軸２３１を有し、かつ主軸２３０は表示モジュールの水平線に平行し、短軸２３１は表示モジュールの垂直線に平行するように設置して、表示モジュール水平線の光照射強度を強化できる。

１円形の光形
１０明部
１１暗部
２直下式背光モジュール
２０基板
２１ＬＥＤ光源
２１０封入ゲル
２２拡散板
２３楕円形の光形
２３０主軸
２３１短軸
２４マイクロレンズ

Claims

表示モジュールに結合するハイコントラスト直下式背光モジュールであって、
前記直下式背光モジュールは複数のＬＥＤ光源と、
一つの拡散板と、
を備え、
前記ＬＥＤ光源の出射光は前記拡散板を介して、表示モジュールに伝送され、
前記ＬＥＤ光源はマトリックス状を形成していて、かつ前記ＬＥＤ光源の出射光は前記拡散板において、それぞれ楕円形の光形を形成することを特徴とする、ハイコントラスト直下式背光モジュール。
各前記楕円形の光形は、主軸と、短軸と、を備え、前記主軸は前記表示モジュールの垂直線に平行し、前記短軸は前記表示モジュールの水平線に平行することを特徴とする、請求項１記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
各前記楕円形の光形は、主軸と、短軸と、を備え、前記主軸は前記表示モジュールの水平線に平行し、前記短軸は前記表示モジュールの垂直線に平行することを特徴とする、請求項１記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
前記表示モジュールのアスペクト比は１６：９であることを特徴とする、請求項１記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
各前記楕円形の光形は各前記ＬＥＤ光源がそれぞれ封入ゲルを介して、一次光学屈折により形成されることを特徴とする、請求項１ないし４いずれか一項に記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
前記ＬＥＤ光源と前記表示モジュールとの間の距離Ｌが１ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式を満たすことを特徴とする、請求項５記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
それぞれ各前記ＬＥＤ光源と前記拡散板との間に設ける複数の光形楕円化手段をさらに有し、各前記ＬＥＤ光源はそれぞれ各封入ゲルを通過した後、各光形楕円化手段をもって、二次光学屈折により各前記楕円形の光形を形成することを特徴とする、請求項１ないし４いずれか一項に記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
前記ＬＥＤ光源と前記表示モジュールとの間の距離Ｌが１ｍｍ≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式を満たすことを特徴とする、請求項７記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。
表示モジュールに結合するハイコントラスト直下式背光モジュールであって、
前記直下式背光モジュールは複数のＬＥＤ光源と、
一つの拡散板と、
を備え、
前記ＬＥＤ光源の出射光は前記拡散板を通過し、前記表示モジュールに伝送され、
前記拡散板は複数の光形の楕円化手段を有し、かつ光形の楕円化手段は前記ＬＥＤ光源が前記拡散板に進入する入光面に設けられ、
前記ＬＥＤ光源はマトリックス状に排列され、かつ前記ＬＥＤ光源の出射光は光形の楕円化手段によって、それぞれ前記楕円形の光形を形成することを特徴とする、ハイコントラスト直下式背光モジュール。
前記光形の楕円化手段は複数のマイクロレンズを設けていて、かつ前記マイクロレンズはマトリックス状に設けられていることを特徴とする、請求項９記載のハイコントラスト直下式背光モジュール。