[发明专利]直下式与侧光式相混合的混合式背光源

说明书

技术领域

本发明涉及由LED灯背光源领域，具体涉及一种直下式与侧光式相结合的混合式背光源。

背景技术

一般地，工业、医疗、航空显示等特种LCD领域对亮度均匀性和颜色均匀性要求较高。航空显示对这两种光学均匀性要求更高，通常分别对昼夜模式的亮度均匀性提出要求，例如机载LCD昼模式亮度均匀性要求达到20～25％以内，夜模式亮度均匀性要求达到30～40％以内。除此之外，这种高要求的应用还对高亮度模式下的功耗控制有严格限制，还要求昼夜模式均能在相当宽的范围内调节显示亮度。

常规的直下式或侧光式LED背光设计通常根据LCD亮度、色度及其均匀性要求先进行理论计算确定所需LED背光灯的数目。对直下式LED背光而言，结合LCD结构的要求特别是背光腔高度的限制；对侧光式LED背光而言，结合LCD结构厚度的要求，通过导光板的布局设计来获得较好的匀光能力。再分别设计或选择正确的光学膜组合，最终确定直下式或侧光式相邻LED背光灯的间距，采用等间距行列排布的方式构成LED阵列，可以通过计算或者光线追迹的方式来模拟亮度及颜色均匀性，从而完成直下式或侧光式LED背光的设计。

亮度均匀性(简称LU)一般采用9点测试法，即将液晶显示屏划分为9块相等面积的区域，记录每个区域中心点垂直于LCD方向的亮度，一般取亮度最大值和最小值按照LU＝(L_max-L_min)/(L_max+L_min)或LU＝(L_max-L_min)/L_max计算亮度均匀性。颜色均匀性则取液晶显示屏中央垂直于LCD方向的色坐标作为参考点(u₀’，v₀’)，计算其它区域中心的色坐标(u’，v’)离中心色坐标点的距离，也即r=(u-u0′)2+(v-v0′)2,]]>以该距离衡量颜色均匀性的优劣。航空显示通常分别对纯白色、红色、绿色、蓝色的均匀性提出要求，r一般要求不超过0.02。此外，航空显示最终用户还对功耗和亮度调节比提出明确的要求，以10.4’LCD为例，亮度达到1000nit时功耗必须控制到36W以内，亮度调节比一般要求达到10000∶1以上(最低亮度通常需达到0.1nit左右)。

传统的直下式LED背光设计，即LED采用等间距排列的方式虽然可以通过同步缩小行或列相邻LED背光灯间距、扩散膜/板(或称漫射膜)等方式来获得较好的亮度和颜色均匀性，但是通常都以牺牲亮度、增大背光功耗为代价，这是由于扩散膜/板扩散效果和其轴向通过率往往相矛盾，即漫射效果好、轴向透过率就较低，漫射效果差、轴向透过率较高。纯粹的直下式LED背光的缺点是有时不能够在宽范围内灵活调光或进行其它的设计。

一般的侧光LED背光设计，即LED采用等间距排列的方式虽然可以通过同步缩小行或列相邻LED背光灯间距、扩散膜/板(或称漫射膜)、提高导光板匀光能力等方式来获得较好的光学均匀性，但是通常不能两全齐美，这是由于扩散膜扩散效果和其轴向通过率是矛盾体，例如漫射效果好、轴向透过率就较低；导光板若网点设计合理，一般网点大小和排布合适且较密可以获得良好的匀光效果，但轴向透过率下降，反之均匀性较差、轴向透过率较高。对于多侧入光的应用而言，设计网点时轴向透过率和均匀性不能很好的同时兼顾，典型表现为中间轴向透过率高、四周低。完全的侧光式LED背光的劣势是功耗难以控制到合理的范围内，特别是高亮度(＞1000nit)时这种不足暴露得更明显。