創新的LED背光模組
上傳人:彭暉 上傳時間: 2009-12-22 瀏覽次數: 251 |
眾所周知,LED電視的背光模組基本上有兩種形式:一是側入式,一是直下式。
側入式背光模組的主要缺點是:(1)不能進行光的局域控制(local dimming);(2)較難應用于大尺寸的背光源。
直下式背光模組的主要缺點是:(1)較難進一步薄型化;(2)需用較多的LED光源。
總之,側入式背光模組的主要缺點是直下式背光模組的主要優點,直下式背光模組的主要缺點是側入式背光模組的主要優點。二者具有很強的互補性。
一方面,在現有的側入式背光模組和直下式背光模組的基礎上進行改進。另一方面,很多努力(包括,帝光、日本夏普、臺灣交通大學,等)在設計開發同時具有直下式和側入式背光模組的主要優點而沒有二者的主要缺點的新型的背光模組。
一種創新的LED背光模組應運而生:直下-側入式背光模組。
一.直下-側入式背光模組的優勢
直下-側入式背光模組的主要優勢:
(a)具有側入式背光模組的優點,即,薄型化、采用較少的LED光源。
(b)具有直下式背光模組的優點,即,可進行光局域控制、適用于大尺寸的背光源。
優點 |
側入式背光模組 |
直下式背光模組 |
直下-側入式背光模組 |
局部控制 |
X |
√ |
√ |
薄型化 |
√ |
X |
√ |
采用較少LED |
√ |
X |
√ |
適用于大尺寸 |
X |
√ |
√ |
此外,直下-側入式背光模組還有如下優勢:
(c)可以采用亮度較低的LED芯片,因此可以采用國產的可靠性優異的芯片。
(d)散熱較好,提高壽命。
二.直下式導光板的基本結構
傳統的側入式背光模組的LED光源設置在導光板的側面,光在導光板內傳播,由網點把光反射出導光板,達到亮度的均勻性。另一方面,傳統的直下式背光模組的LED光源設置在擴散板的下面,需要較大的距離并且采用較厚的擴散板,以便達到亮度的均勻性。因此,側入式背光模組和直下式背光模組具有上述的優勢和缺點。
直下-側入式背光模組采用了側入式背光模組的導光板,使得光在導光板內部傳播,由網點和反射膜把光反射出導光板,而不需要設置LED光源遠離液晶屏,以達到亮度的均勻性的目的。另一方面,直下-側入式背光模組采用了直下式背光模組的設置LED光源的方式,即,把LED光源設置在導光板下方的平面上,以達到局部控制和適用于大尺寸背光模組的目的。因此,簡稱為直下式導光板,以區別于傳統的從側面入光的導光板。
因此,關鍵是:如何把LED光源發出的光的主要部分從底部引入直下式導光板,并且使得光在直下式導光板的內部橫向傳播。為此,在直下式導光板的內部的頂部形成倒錐體形狀的凹部的陣列,如圖1的示意圖和圖2的截面圖所示:
三.直下-側入式背光模組的工作原理:
在很多應用中,LED行業盡量減小全內反射,例如,LED芯片表面的粗化,LED封裝表面的粗化,等。創新的LED直下-側入式背光模組卻利用直下式導光板的全內反射特性,使光的主要部分從底部引入直下式導光板后,由于凹部的側面的作用,使得光在直下式導光板的內部轉變傳播方向,沿與直下式導光板的出光表面幾乎平行的方向橫向傳播。
如圖3所示,LED光源設置在直下式導光板的每一個凹部的下方。LED光源發出的光的主要部分(如粗箭頭所示)從底部進入直下式導光板,照射到倒圓錐體形狀的凹部,直下式導光板的折射率大約為1.5,全內反射角為42°左右,適當選擇凹部的形狀,使得光的主要成分射到凹部的側面時,被全內反射,無法繼續向上射出,而是改變方向在直下式導光板內傳播,直到被直下式導光板底部的網點和反射片反射,從直下式導光板的頂部射出。
圖3
一方面,光的主要成分在直下式導光板內部的傳播方式與側入式發光模組相同,LED光源可以緊貼導光板。另一方面,LED光源的位置的設置與直下式背光模組相同。因此稱之為直下-側入式背光模組。
薄型化:光的主要部分在直下式導光板內部傳播,不要求LED光源遠離(20毫米以上)直下式導光板。目前,LED面發光貼片式封裝的厚度很薄,可以做到只有0.7毫米,電路板的厚度1毫米,因此,采用直下式導光板的LED直下-側入式背光模組的厚度只是比傳統的LED側入式背光模組的厚度增加不到2毫米,完全滿足薄型化要求,遠比直下式背光模組的厚度薄。
光局域控制和適用于大尺寸:直下式導光板的內部形成凹部的陣列,布滿直下式導光板,每一個凹部都有一個LED光源與之相對應,因此,LED光源的分布是像直下式背光模組一樣分布,因此可以進行光局域控制,并且適用于任何尺寸的背光源。
制造工藝:優選的方案:在制造導光板時,形成凹部。
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