CN102759051A - 基于准直背光的可视角度可调变的节能型背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型背光模组，包括第一光源、第二光源和导光板构件。其中，第一光源发出的光经过导光板构件出射后使液晶显示器具有第一可视角度，第二光源发出的光经过导光板构件出射后使液晶显示器具有第二可视角度。第一可视角度为±（5°-10°），第二可视角度为±（60°-70°）。本发明的节能型背光模组通过使用两种光源，可以选择性地使液晶显示器具有两种可视角度以适用于不同的观看场合。对于一人观看液晶显示器的场合，本发明的节能型背光模组不必提供大角度的照明而只需提供正向亮度，从而降低了液晶显示器的能耗，达到了节能的目的。

Description

基于准直背光的可视角度可调变的节能型背光模组

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种基于准直背光的可视角度可调变的节能型背光模组。

背景技术

液晶显示器（LCD）是一种采用液晶为材料的显示器。在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，从而影响通过其的光线变化，这种光线的变化通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化。这样，人们通过对电场的控制可以控制了光线的明暗变化，从而达到显示图像的目的。目前，液晶显示器的应用已经非常广泛，包括手机、平板电脑、车载显示器、电视等。其中大多数的液晶显示器、液晶电视及部分手机均采用TFT（Thin Film Transistor）驱动，它们通称为TFT-LCD。

TFT-LCD显示器为非自主发光型显示器，需要外加背光模组提供平面光源。背光模组为液晶显示器面板的关键零组件之一，一般而言，可分为前光式（Frontlight）与背光式（Back light）两种。其中背光式的背光模组可依其规模的要求，根据灯管的位置不同分为侧光式、直下型和中空型三大结构。本发明主要涉及的是侧光式（Edge lighting）背光模组。传统的侧光式背光模组采用导光板形成平面光源，其主要构件除了发光二极管（LED）光源、导光板、反射片、扩散片之外，还有至少两片互相垂直的集光棱镜片（Prism sheet）。该棱镜片通常简称BEF（BrightnessEnhancement Film），其作用在于限制液晶显示器的可视角度，使得大部分的光线在正面视角为±（30°-60°）的范围内出射，以达到集光增亮的效果。

然而，将液晶显示器的可视角度设定在一个确定的范围内（例如上文中提到的±（30°-60°））是不利于现实使用的。在液晶显示器的现实使用中，有时只有一人观看该显示器，这时候只需要在该显示器的正向提供足够的亮度就可以满足使用者的观看需要；而有时会有多人同时观看该显示器，这时候则需要在该显示器的大角度范围内提供足够亮度以满足使用者的观看需要。目前的现有技术对此问题的解决方法是提供具有大可视角度的液晶显示器，但可以看到，这样的显示器在使用者只有一人的情况下会造成不必要的能耗。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种节能型背光模组，以实现在液晶显示器的较小可视角度和较大可视角度之间的自由切换。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种节能型背光模组，通过设置两种光源来选择性地使液晶显示器提供两种可视角度。

为实现上述目的，本发明提供了一种节能型背光模组，其特征在于，包括第一光源、第二光源和导光板构件，所述第一光源发出的光经过所述导光板构件出射后使液晶显示器具有第一可视角度，所述第二光源发出的光经过所述导光板构件出射后使所述液晶显示器具有第二可视角度。

进一步地，所述第一可视角度为±（5°-10°）。

进一步地，所述第二可视角度为±（60°-70°）。

进一步地，导光板构件包括第一导光板和第二导光板；所述第一导光板上具有第一微结构，所述第二导光板上具有第二微结构和荧光粉涂覆图案；所述第一光源发出的所述光进入所述第一导光板并被所述第一微结构反射，形成线光源，来自所述线光源的光进入所述第二导光板并被所述第二微结构反射，形成面光源，来自所述面光源的光从所述第二导光板出射；所述第二光源发出的所述光从第一导光板进入第二导光板并使所述荧光粉涂覆图案激发以发出白光，所述白光从所述第二导光板出射。

进一步地，所述导光板构件是组合式结构或一体成型的整体结构。

进一步地，所述第一微结构为多个V形槽，所述第二微结构为多个离散分布的微棱镜，所述荧光粉涂覆图案为多个离散分布的荧光粉涂覆点。

进一步地，所述第一光源设置在所述第一导光板的侧壁处，所述第二光源设置在所述第一导光板的下方，所述第一微结构设置在所述第一导光板的底面上，所述第二微结构设置在所述第二导光板的底面上。

进一步地，所述荧光粉涂覆图案设置在所述第二导光板的所述底面上或所述第二导光板的顶面上，所述荧光粉涂覆图案被激发后发出的所述白光从所述第二导光板的所述顶面出射。

进一步地，所述第一光源为LED或激光光源。

进一步地，所述第二光源为紫外光源。

在本发明的较佳实施方式中，本发明的节能型背光模组包括第一光源、第二光源以及由第一导光板和第二导光板组装形成的组合式结构的导光板构件。第一光源为如LED或激光光源的准直光源，设置在第一导光板的侧壁处，向第一导光板发射出高准直的光束。第二光源为紫外光源，设置在第一导光板的下方，向第一导光板发出紫外光、近紫外光和/或远紫外光。第一导光板的底面上具有形为多个V形槽的第一微结构，第二导光板的底面上具有形为多个微棱镜的第二微结构和形为多个点状的荧光粉涂覆图案。当打开第一光源且关闭第二光源时，第一光源发出的光进入第一导光板并被第一微结构反射，形成线光源，来自该线光源的光进入第二导光板并被第二微结构反射，形成面光源，来自该面光源的光从第二导光板的顶面出射，此时本发明的节能型背光模组使液晶显示器具有第一可视角度，该第一可视角度为±（5°-10°）。当打开第二光源且关闭第一光源时，第二光源发出的紫外光从第一导光板进入第二导光板并使荧光粉涂覆图案激发以发出白光，该白光从第二导光板的顶面出射，此时本发明的节能型背光模组使液晶显示器具有第二可视角度，该第二可视角度为±（60°-70°）。

由此可见，本发明的节能型背光模组通过使用两种光源，可以选择性地使液晶显示器具有两种可视角度，一种可视角度较小，适合于一个人观看液晶显示器的场合，另一种可视角度较大，适合于多人同时观看液晶显示器的场合。这样，通过使用本发明的节能型背光模组，在一人观看液晶显示器时不必提供大角度的光亮而只需提供正向亮度，从而降低了液晶显示器的能耗，达到了节能的目的。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的节能型背光模组的立体图，显示了节能型背光模组的整体结构。

图2是本发明的节能型背光模组的整体结构的正视图，显示了节能型背光模组的第一导光板的剖面。

图3是本发明的节能型背光模组的整体结构的侧视图（使用第一光源），显示了节能型背光模组的第二导光板的剖面。

图4是图3所示的第二导光板底面上的第二微结构的示意图。

图5是本发明的节能型背光模组的整体结构的侧视图（使用第二光源），显示了节能型背光模组的第二导光板的剖面。

图6是图5所示的第二导光板底面上的第二微结构和荧光粉涂覆图案的示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，本发明的节能型背光模组包括第一光源10、第二光源和导光板构件30。其中，导光板构件30包括第一导光板31和第二导光板32。在本实施例中的导光板构件30是由第一导光板31和第二导光板32组装形成的组合式结构。在其它的实施例中该导光板构件30也可以是一体成型的整体结构，包括第一导光板31和第二导光板32两部分。第一光源10为准直光源，例如LED或激光光源。第一光源10设置在第一导光板31的侧壁处，可以沿图1所示的z方向发射出高准直的光束，该光束继而进入第一导光板31中。第二光源为紫外光源，设置在第一导光板31的下方，可以向第一导光板31发出紫外光、近紫外光和/或远紫外光，其发出的光的发散角符合常规的朗伯发射体特征。第二光源可以是一个紫外光源或由多个紫外光源组合而成，本实施例的第二光源包括3个紫外光源，如紫外光源21。

第一导光板31具有倾斜的底面，该底面垂直于图1所示的yz平面并与图1所示的xz平面的夹角为α（参见图2）。第一导光板31具有倾斜的顶面，该顶面垂直于图1所示的xy平面并与图1所示的xz平面的夹角G为45°（参见图3）。第二导光板32具有倾斜的底面，该底面垂直于图1所示的xy平面并与图1所示的xz平面的夹角为θ（参见图3）。第二导光板32的顶面平行于图1所示的xz平面（参见图3）。

第一导光板31的上具有第一微结构，如图2所示，第一微结构设置在第一导光板31的底面上。在本实施例中，第一微结构为多个V形槽，如V形槽41、42。这些V形槽的参数包括：间隔P、倾斜角β和倾斜角γ，通过调整这些参数可以实现不同的光学效果，例如在本实施例中，设置γ为90°。这样，第一光源10发出的光进入第一导光板31后，其各部分将分别被第一微结构的各V形槽反射。例如，光L1照射到V形槽41后被V形槽41反射，光L2照射到V形槽42后被V形槽42反射，而光L3没有照射到任何V形槽，将继续沿z方向传播。由此可见，第一光源10发出的光经过第一微结构后呈线状分布，即形成了线光源（第一光源10可视作点光源）。这些被第一微结构的各个V形槽反射的光将沿y方向传播，继而被第一导光板31的顶面反射，成为沿x方向传播并继而进入第二导光板32。

第二导光板32的上具有第二微结构，如图3所示，第二微结构设置在第二导光板32的底面上。在本实施例中，第二微结构为多个离散分布的微棱镜，如微棱镜51、52。在本实施例中，微棱镜以超精密为加工基台进行制作，具有相同的结构参数并作周期性排列。如图4所示，这些微棱镜的参数包括：底宽D1、底长D2、倾斜角Φ和间距S1，通过调整这些参数可以实现不同的光学效果。这样，来自第一导光板31的光进入第二导光板32后，其各部分将分别被第二微结构的各微棱镜反射。例如，光L31照射到微棱镜51后被微棱镜51反射，光L32照射到微棱镜52后被微棱镜52反射。由此可见，来自第一导光板31的呈线状分布的光经过第二微结构后呈面状分布，即形成了面光源，且由于第二微结构的微棱镜的加工精度高，因此该面光源具有很高的出光均匀性。这些被第二微结构的微棱镜反射的光将沿y方向传播，离开第二导光板32向外出射。由于这些出射的光保持了良好的准直性，因此此时的液晶显示器将表现为具有较小的可视角度。即当打开本发明的节能型背光模组的第一光源10且关闭第二光源时，本发明的节能型背光模组可以使液晶显示器具有第一可视角度，该第一可视角度为±（5°-10°）。

当关闭本发明的节能型背光模组的第一光源10且打开第二光源时，本发明的节能型背光模组可以使液晶显示器具有第二可视角度。如图5所示，第一光源10关闭，第二光源工作，例如第二光源的紫外光源21发出紫外光。该紫外光进入第一导光板31并被第一导光板31的顶面反射，从而被耦合进入第二导光板32。基于斯乃尔定律，该紫外光在主导光板中传播，当遇到荧光粉涂覆图案时,将激发该荧光粉涂覆图案的荧光材料，使其发出白光。本实施例中的荧光粉涂覆图案为多个离散分布的荧光粉涂覆点，设置在第二导光板32的底面上，如图5和图6中所示的荧光粉涂覆点61、62。其中，第二导光板32中传播的紫外光照射到了荧光粉涂覆点61，因而荧光粉涂覆点61中的荧光材料被激发发出白光，紫外光未照射到荧光粉涂覆点62，因而荧光粉涂覆点62不发光。荧光粉涂覆图案被激发发出的白光从第二导光板32的顶面向外出射。在其它实施例中，荧光粉涂覆图案也可以设置在第二导光板32的顶面上，其发出的白光离开第二导光板32的顶面向外出射。由于荧光粉涂覆图案被激发发出的白光的发散角度较为随机，所以此时的液晶显示器具有较大的可视角度。即当打开本发明的节能型背光模组的第二光源且关闭第一光源10时，本发明的节能型背光模组可以使液晶显示器具有第二可视角度，该第二可视角度为±（60°-70°）。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种节能型背光模组，其特征在于，包括第一光源、第二光源和导光板构件，所述第一光源发出的光经过所述导光板构件出射后使液晶显示器具有第一可视角度，所述第二光源发出的光经过所述导光板构件出射后使所述液晶显示器具有第二可视角度。

2.如权利要求1所述的节能型背光模组，其中所述第一可视角度为±（5°-10°）。

3.如权利要求1或2所述的节能型背光模组，其中所述第二可视角度为±（60°-70°）。

4.如权利要求3所述的节能型背光模组，其中所述导光板构件包括第一导光板和第二导光板；所述第一导光板上具有第一微结构，所述第二导光板上具有第二微结构和荧光粉涂覆图案；所述第一光源发出的所述光进入所述第一导光板并被所述第一微结构反射，形成线光源，来自所述线光源的光进入所述第二导光板并被所述第二微结构反射，形成面光源，来自所述面光源的光从所述第二导光板出射；所述第二光源发出的所述光从第一导光板进入第二导光板并使所述荧光粉涂覆图案激发以发出白光，所述白光从所述第二导光板出射。

5.如权利要求4所述的节能型背光模组，其中所述导光板构件是组合式结构或一体成型的整体结构。

6.如权利要求3或4所述的节能型背光模组，其中所述第一微结构为多个V形槽，所述第二微结构为多个离散分布的微棱镜，所述荧光粉涂覆图案为多个离散分布的荧光粉涂覆点。

7.如权利要求6所述的节能型背光模组，其中所述第一光源设置在所述第一导光板的侧壁处，所述第二光源设置在所述第一导光板的下方，所述第一微结构设置在所述第一导光板的底面上，所述第二微结构设置在所述第二导光板的底面上。

8.如权利要求7所述的节能型背光模组，其中所述荧光粉涂覆图案设置在所述第二导光板的所述底面上或所述第二导光板的顶面上，所述荧光粉涂覆图案被激发后发出的所述白光从所述第二导光板的所述顶面出射。

9.如权利要求8所述的节能型背光模组，其中所述第一光源为LED或激光光源。

10.如权利要求9所述的节能型背光模组，其中所述第二光源为紫外光源。

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