具有波导结构的背光系统技术方案

一种具有波导结构的背光系统，包括多个LED光源和一块具有出光面和入光面的导光板，该导光板上具有多个光学上相互隔离的区域和波导结构；所述波导结构由折射率大于周围物质的纤芯构成；所述LED光源发出的光束经过所述波导导引输入到所述导光板的各个区域，在该各区域上都设置有散射网点，该散射网点使所述的光束在所述各区域均匀地从所述导光板的出光面射出。实现更加小区域的动态区域调光，具有出光均匀、光学效率高和更加轻薄的特点。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示和照明的
，特别是涉及一种用于液晶显示和照明的具有波导结构的可实现区域动态调光能力的背光系统。
技术介绍
液晶显示和广告照明中，需要一个平面照明光源。其主要包括光源(如发光二极管、冷阴极射线管或有机发光二极管)、导光板、散射片、棱镜增亮片和反射片等构成。其主要功能是把点或者线光源转化为面光源。在传统液晶显示中，图像的亮暗和颜色变化是通过对液晶施加电压实现调节。而广告则是通过带有彩色或者黑白涂料的纸张实现。在液晶显示或者广告照明中，图像信息往往都不是整面都是亮态的，或者不同区域的颜色不一样。 但由于背光都是整面打开，对于某一图像，有些区域不需要照明或者不需要其它颜色的光， 这些光就会因为被偏振片和彩色滤光片吸收而浪费掉，同时因为液晶的漏光，图像的对比度也会下降。为了提高能源使用效率降低功耗以及提高图像的对比度，一种具有低分辨率技术的区域可调光背光系统被提出来，其主要的功能是配合液晶显示的图像信息，在相应的背光上做区域性的亮度和色度调节。根据调光的能力不同，区域调光的主要可分为全局、 一维和二维。其中二维调光在节能和图像的质量增加上更具有优势。根据背光的方式不同， 区域调光有两种方法一种是侧进光区域调光，光源分别位于导光板的四周。另外一种是直下式，即光源位于导光板的下方。而为了实现区域调光，传统的冷阴极射线管(CCFL)已经被发光二极管(LED)代替，同时LED代替CCFL的好处是增加显色范围。侧进光式的主要缺点是亮度不均勻，而直下式的缺点是厚度太高为了实现均勻的出光，光源距离导光板需要有一定的距离。最近，为了实现更加轻薄的区域调光背光系统，一种结合了侧入式和直下式的优点的背光设计被提出来。如公开号为2007/0M7871 Al的美国专利，其背光划分的区域就是由每一个侧光式的导光板单元构成。每个单元具有自己的单独LED光源，可以进行单独的亮暗调节。但是这种方法存在着光源的驱动布线复杂和散热较差等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有波导结构的背光系统，该系统具有局域调光功能，更加轻薄、光源的布置更加简单、有利于散热、能量效率高而且也省去很多的拼接问题。本专利技术的技术解决方案如下一种具有波导结构的背光系统，包括多个LED光源和一块具有出光面和入光面的导光板，该导光板上具有多个光学上相互隔离的区域和波导结构；所述波导结构由折射率大于周围物质的纤芯构成；所述LED光源发出的光束经过所述波导导引输入到所述导光板的各个区域，在该各区域上都设置有散射网点，该散射网点使所述的光束在所述各区域均勻地从所述导光板的出光面射出。所述导光板的区域是嵌入所述导光板背光面的倒V形槽隔离的区域，或是嵌入所述导光板背光面的矩形反射结构隔离的区域。所述区域的形状和大小是任意的。所述导光板的背光面还设有反射板。所述波导结构具有至少一个输入端，每个输入端对应至少一个所述LED光源。所述的波导结构为内嵌在所述导光板的折射率大于导光板的芯层构成、掩埋在所述导光板内的折射率大于导光板的芯层构成或是光纤构成。 所述波导结构的截面为圆形、方形、梯形、倒梯形或锥形，所述波导结构的尺寸随远离光源逐渐变小。所述散射网点设置在所述波导引导光行进的方向上，该散射网点的直径大小沿着光行进方向逐渐增大，该散射网点的密度沿着光行进方向逐渐增大。所述的波导的构成为所述的LED光源由红光LED、绿光LED和蓝光LED构成，所述的波导由红光输入波导、绿光输入波导和蓝光输入波导汇合成一个组合输入波导构成，所述的LED光源由红光LED、绿光LED和蓝光LED分别发出的红光、绿光和蓝光分别经所述的红光输入波导、绿光输入波导和蓝光输入波导汇合进所述的组合输入波导，该组合输入波导连接到所述导光板的相应的区域；或所述的LED光源由红光LED、绿光LED、蓝光LED和白光LED构成，所述的波导包括红光输入波导、绿光输入波导、蓝光输入波导和白光输入波导，所述的红光输入波导、绿光输入波导、蓝光输入波导先合成一个组合输入波导，所述的白光输入波导再与所述的组合输入波导合成为一个总输入波导，该总输入波导再连接到所述导光板的相应的区域；或所述的LED光源由红光LED、绿光LED、蓝光LED和白光LED构成，所述的波导由锥波导接一个输入波导构成，所述的红光、绿光、蓝光和白光由所述的锥波导和输入波导连接到所述导光板的相应区域；或所述的LED光源由红光LED、绿光LED、蓝光LED和白光LED构成，所述的LED红光、 LED绿光和LED蓝光分别对应一红光输入波导、绿光输入波导和蓝光输入波导，至少一束 LED白光对应一白光输入波导，该各红光输入波导、绿光输入波导、蓝光输入波导和白光输入波导分别连接所述导光板的相应区域。所述输入波导、组合输入波导或总输入波导在所述区域内弯折。本专利技术的另一种技术解决方案是一种具有波导结构的背光系统，包括多个LED光源和一块具有出光面和入光面的导光板，所述的LED光源由红光LED、绿光LED和蓝光LED 构成，由所述的红光LED、绿光LED和蓝光LED分别发出的红光、绿光和蓝光分别对应于红光输入波导、绿光输入波导和蓝光输入波导，所述的红光输入波导、绿光输入波导和蓝光输入波导互相平行，形成一个红绿蓝相间的横贯所述的导光板的条纹，构成一个像素单元，与液晶面板的像素对应，在沿着波导的方向上设置散射网点。与现有技术相比本专利技术的有益效果是可以在侧入射光下把光源放置在导光板的四周，克服传统侧入式的出光不均勻和光学效率低等问题，实现更加小区域的动态区域调光，背光系统更加轻薄。附图说明图1为本专利技术第一种实施例中导光板、波导和光源配置图。图2为本专利技术第二种实施例中光源和输入波导设置图。图3为本专利技术第三种实施例中光源和输入波导设置图。图4为本专利技术第四种实施例中导光板、波导和光源配置图。图5为本专利技术第五种实施例中在每个区域内波导结构图。图6为本专利技术第六种实施例中导光板、波导和光源配置图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步描述，但不应以此限制本专利技术的保护范围。请先参阅图1-5，一种具有波导结构的背光系统，包括多个LED光源和一块具有出光面和入光面的导光板，该导光板上具有多个光学上相互隔离的区域和波导结构；所述波导结构由折射率大于周围物质的纤芯构成；所述LED光源发出的光束经过所述波导导引输入到所述导光板的各个区域，在该各区域上都设置有散射网点，该散射网点使所述的光束在所述各区域均勻地从所述导光板的出光面射出。所述导光板的区域是嵌入所述导光板背光面的倒V形槽隔离的区域，或是嵌入所述导光板背光面的矩形反射结构隔离的区域。所述区域的形状和大小是任意的。所述导光板的背光面还设有反射板。所述波导结构具有至少一个输入端，每个输入端对应至少一个所述LED光源。所述的波导结构为内嵌在所述导光板的折射率大于导光板的芯层构成、掩埋在所述导光板内的折射率大于导光板的芯层构成或是光纤构成。所述波导结构的截面为圆形、方形、梯形、倒梯形或锥形，所述波导结构的尺寸随远离光源逐渐变小。所述散射网点设置在所述波导引导光行进的方向上，该散射网点的直径大小沿着光行进方向逐渐增大，该散射网点的密度沿着光行进方向逐渐增大。图1为本专利技术第一种实施例中导光板、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有波导结构的背光系统，特征在于其包括多个ＬＥＤ光源和一块具有出光面和入光面的导光板，该导光板上具有多个光学上相互隔离的区域和波导结构；所述波导结构由折射率大于周围物质的纤芯构成；所述ＬＥＤ光源发出的光束经过所述波导导引输入到所述导光板的各个区域，在该各区域上都设置有散射网点，该散射网点使所述的光束在所述各区域均匀地从所述导光板的出光面射出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志成，郑纬芹，
申请(专利权)人：上海交通大学，厦门熠煌光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31