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CN104100924A - 背光模组及使用该背光模组的背光系统 - Google Patents

背光模组及使用该背光模组的背光系统 Download PDF

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CN104100924A CN201310613076.7A CN201310613076A CN104100924A CN 104100924 A CN104100924 A CN 104100924A CN 201310613076 A CN201310613076 A CN 201310613076A CN 104100924 A CN104100924 A CN 104100924A
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Abstract

本发明实施例公开了一种背光模组，其包括太阳光收集器、光纤、灯条、混光条及导光板。所述光纤包括相对的入光端及出光端，所述太阳光收集器追踪并收集太阳光。所述入光端与太阳光收集器相连接以将太阳能收集器收集的太阳光传输至出光端。所述灯条上设置有点光源及所述光纤的出光端。所述太阳光收集器所收集的太阳光由光纤的出光端进入混光条进行混合后再射入所述导光板扩散为均匀的面光源。所述点光源发出光线作为背光源以补充由所收集太阳光的色度缺失及亮度的不足。

Description

背光模组及使用该背光模组的背光系统
技术领域
本发明涉及一种背光模组及使用该背光模组的背光系统。
背景技术
现有液晶显示器的背光光源大多采用的是发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，然而LED为电致发光光源，长时间使用的能耗较大。自然界中的太阳光为绿色环保的免费能源可考虑将其运用于液晶显示器的背光照明中。但太阳光在夜晚或阴天时无法使用，而且太阳光的色温为6000K，与常用背光光源的10000K-20000K相比相差较大，从而会影响显示的效果。
因此，需要提供能够改善上述问题的背光模组及使用该背光模组的背光系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种背光模组，其包括太阳光收集器、光纤、灯条、混光条及导光板。所述光纤包括相对的入光端及出光端，所述太阳光收集器追踪并收集太阳光。所述入光端与太阳光收集器相连接以将太阳能收集器收集的太阳光传输至出光端。所述灯条上设置有点光源及所述光纤的出光端。所述太阳光收集器所收集的太阳光由光纤的出光端进入混光条进行混合后再射入所述导光板扩散为均匀的面光源。所述点光源发出光线作为背光源以补充由所收集太阳光的色度缺失及亮度的不足。
其中，所述点光源及光纤的出光端沿灯条的长度方向相互间隔地安装在所述灯条上。
其中，所述点光源的排布方式为间隔排布的蓝色点光源及白色点光源。
其中，所述点光源的排布方式为依次间隔排布的红色点光源、绿色点光源及蓝色点光源。
其中，所述混光条包括入光面、出光面及连接所述入光面及出光面的反射面。所述点光源及光纤出光端发出的光线由所述入光面进入混光条。所述反射面将由混光条内射到其上的光线反射回混光条内部。
其中，所述混光条的形状为直角梯形四棱柱，其包括相互平行且形状均为直角梯形的上顶面及下底面、相互平行但大小不同的前侧面及后侧面、与所述前侧面及后侧面倾斜相交的斜侧面以及与所述前侧面及后侧面垂直相交的背侧面。所述后侧面为入光面。所述背侧面为出光面。所述上顶面、下底面、前侧面及斜侧面均为反射面，所述背侧面朝向导光板的入光侧设置。所述灯条上的点光源及光纤出光端的出光方向朝向所述后侧面。
其中，所述混光条的形状为直角三棱柱，其包括相互垂直的一对矩形直角侧面、与所述直角侧面倾斜相交的矩形斜侧面及一对分别与所述直角侧面及斜侧面的两侧垂直相交的三角形边侧面。所述斜侧面沿垂直于侧棱方向划分为位于上方的出光面及位于下方的入光面。所述导光板的入射面与所述出光面相对准。所述出光面的宽度与所述导光板的厚度一致。所述导光板垂直于所述斜侧面设置。所述灯条设置在所述导光板的下方。所述灯条的出光方向对准所述入光面。所述直角侧面及三角形边侧面均为反射面。
本发明实施例还提供了一种背光系统，其包括背光模组及用于控制所述背光模组的控制模组。所述背光模组包括太阳光收集器、光纤、灯条、混光条及导光板。所述光纤包括相对的入光端及出光端，所述太阳光收集器追踪并收集太阳光。所述入光端与太阳光收集器相连接以将太阳能收集器收集的太阳光传输至出光端。所述灯条上设置有点光源及所述光纤的出光端。所述太阳光收集器所收集的太阳光由光纤的出光端进入混光条进行混合后再射入所述导光板扩散为均匀的面光源。所述点光源发出光线作为背光源以补充由所收集太阳光的色度缺失及亮度的不足。
所述控制模组包括：
设定单元，用于设定所述背光的色度标准坐标、亮度标准值以及所述色度标准坐标及亮度标准值的误差范围；
检测单元，用于检测所述导光板所出射光线的色度坐标及亮度值；
比较单元，用于比较所设定的色度标准坐标的误差范围的临界值与所述导光板出射光线的色度坐标及所设定的亮度标准值的误差范围的临界值与所述导光板出射光线的亮度值；及
调节单元，用于根据导光板出射光线的色度坐标与所述色度标准坐标的误差范围的比较结果来控制点光源的发光颜色以补充太阳光的色度偏差以及根据导光板出射光线的亮度值与所述亮度标准值的误差范围的比较结果来控制点光源的发光亮度以补充太阳光的亮度不足。
其中，所述色度标准坐标为(0.28，0.29)，误差范围为(0.28±0.05，0.29±0.05)。
其中，所述亮度标准值为5000nits，误差范围为±5％。
本发明所提供的背光系统采用所收集的太阳光作为背光源，并借助蓝色点光源来补充太阳光的蓝色缺失，借助白色光源来补充太阳光的亮度。从而保持背光品质的前提下节省能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例所提供的背光系统的结构示意图。
图2是图1中II部分的放大图。
图3是图1中混光块的立体结构示意图。
图4是本发明第二实施例所提供的背光系统的背光模组结构示意图。
图5是图4中混光块的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明第一实施方式所提供的背光系统1包括背光模组10及用于控制所述背光模组10的控制模组12。所述背光模组10包括太阳光收集器100、光纤110、灯条120、混光条130及导光板140。所述光纤110包括相对的入光端110a及出光端110b。所述太阳光收集器100追踪并收集太阳光。所述入光端110a与太阳光收集器100相连接以将太阳光收集器100收集的太阳光传输至出光端110b。所述灯条120上设置有点光源121及光纤110的出光端110b。所述太阳光收集器100所收集的太阳光由光纤110的出光端110b射入混光条130进行混合后再进入导光板140扩散为均匀的面光源。所述控制模组12控制所述点光源121发出光线以补充所收集的太阳光的色度缺失及亮度的不足。
所述太阳光收集器100包括透镜组101、光线传感器102及驱动装置103。所述透镜组101用于会聚收集太阳光。所述光线传感器102根据接收到的太阳光线来感测太阳的方位。所述驱动装置103根据所感测到的太阳方位驱动透镜组101对准太阳。所述光纤110的入光端110a与所述透镜组101相连接以所收集到的太阳光传输至混光条130。所述光线传感器102可根据太阳光照射障碍物所形成的阴影或太阳光在特定平面上所造成的能量分布情况来判断太阳所在的方位，其具体原理及实施方案在此不再赘述。
请一并参阅图2，所述点光源121及光纤110的出光端110b沿灯条120的长度方向相互间隔地安装在所述灯条120上。所述灯条120于相邻的两个点光源121之间开设收容通孔123。每个所述收容通孔123位于点光源121出光一侧的边缘处延伸出一对收容侧壁124。所述收容侧壁124围成一收容空间以收容所述光纤110的出光端110b。所述灯条120通过在所述收容侧壁124的外侧拧上一螺母125以收紧所述收容侧壁124从而夹紧收容在所述收容侧壁124之间的光纤110的出光端110b。所述点光源121的排布方式可为间隔排布的蓝色点光源121及白色点光源121，或者为依次间隔排布的红色点光源121、绿色点光源121及蓝色点光源121。在本实施方式中，所述点光源121的排布方式为间隔排布的蓝色点光源121及白色点光源121。
在本实施方式中，所述点光源121为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。可以理解的是，在其他可替代的实施方式中，所述点光源121还可以是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)或电灯泡。
所述混光条130包括入光面131、出光面132及连接所述入光面131及出光面132的反射面133。所述点光源121及光纤110的出光端110b发出的光线由所述入光面131进入混光条130。所述反射面133的表面上设置有可反射光线的反射片或涂覆有高反射率的反射涂层。所述反射面133的表面上还可以开设有用于散射光线的微型散射结构134，比如：呈矩阵状紧密排布的点状凹陷。所述反射面133上的微型散射结构134在将光线反射回混光条130的同时向不同方向发散光线，使得光线在混光条130内部均匀混合后由出光面132射出。所述混光条130由透光性良好的材料制成，比如：聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)。
请一次参阅图3，在本实施方式中，所述混光条130的形状为直角梯形四棱柱，其包括相互平行且形状相同的上顶面130a及下底面130b、相互平行但大小不同的前侧面130c及后侧面130d、与所述前侧面130c及后侧面130d倾斜相交的斜侧面130e及与所述前侧面130c及后侧面130d垂直相交的背侧面130f。所述后侧面130d为入光面131，所述背侧面130f为出光面132，其他面为反射面133。所述斜侧面130e上设置有所述微型散射结构134。因所述斜侧面130e斜跨在作为入光面131的后侧面130d前方，由所述后侧面130d入射的大部分光线在斜侧面130e上反射的同时被所述微型散射结构134所散射而达到均匀混光的目的。而入射到所述上顶面130a、下底面130b及前侧面130c上的光线均被反射回混光条130内部直至其从背侧面130f上射出。
可以理解的是，所述混光条130的入光面131可不限于所述直角梯形四棱柱的后侧面130d，还可以包括除出光面132外的其他表面。比如：所述混光条130可以为入光面131包括前侧面130c及后侧面130d的双侧入光，或者入光面131包括前侧面130c、后侧面130d及斜侧面130e的三侧入光。每一个入光面131处设置有相对应的灯条120以提供入射光源。
所述混光条130的出光面132朝向导光板140的入光侧设置，所述灯条120上点光源121及光纤110的出光端110b的出光方向朝向混光条130的入光面131设置。在本实施方式中，所述灯条120的出光方向与所述混光条130的出光面132的法线垂直相交。即，所述背光模组10的光路为：灯条120发出的光线经过所述混光条130弯折90度后入射到导光板140内。
所述导光板140包括入射面142及出射面144。所述入射面142的形状及尺寸与所述混光条130的出光面132的形状及尺寸相对应，以使得所述导光板140能够尽可能多地接收由混光块出射的光线。所述导光板140的整体形状可以为厚度不变的矩形平板或者厚度由其中一端向相对的另一端逐渐变小的楔形块。在本实施方式中，所述导光板140为厚度不变的矩形平板，其中一短边所对应的侧面为入射面142，与所述侧面垂直的上顶面130a为出射面144。
所述控制模组12包括设定单元121、检测单元122、比较单元123及调节单元124。这里所说的“单元”可以是硬件或者是用编程语言所编写的软件指令集合。所述软件指令可以嵌入韧体内或者是存储在其他存储介质中由处理器执行而实现特定的功能。
所述设定单元121用于设定所述背光的色度标准坐标、亮度标准值以及所述色度标准坐标及亮度标准值的误差范围。所述色度标准坐标、亮度标准值及对应的误差范围作为调节点光源121发光的参考标准。在本实施方式中，所述色度标准坐标为(0.28，0.29)，误差范围为(0.28±0.05，0.29±0.05)。所述亮度标准值为5000nits，误差范围为±5％。
所述检测单元122包括色度感测器122a及亮度感测器122b。所述色度感测器122a及亮度感测器122b设置在所述导光板140的出射面144旁以感测由所述导光板140所出射光线的色度坐标及亮度值。因为自然的太阳光中缺少蓝光波段，所以为了保证背光满足显示的色度要求，所述点光源121需要发出蓝光来调整所收集的太阳光的色度。而当在夜间或太阳光不足的阴天时，所收集的太阳光亮度也会会无法满足显示的要求，所以此时点光源121还需要发出白光来补充所收集的太阳光的亮度。所述导光板140出射光线的色度坐标及亮度值作为调节点光源121发光状态的依据。
所述比较单元123比较所设定的色度标准坐标的误差范围的临界值与所述导光板140出射光线的色度坐标以判断所述导光板140出射光线中蓝光的缺失程度。所述比较单元123比较所设定的亮度标准值的误差范围的临界值与所述导光板140出射光线的亮度值以判断所述导光板140出射光线的亮度是否满足背光的要求。
所述调节单元124根据导光板140出射光线的色度坐标与所述色度标准坐标的误差范围的比较结果来控制蓝色点光源121的发光。若所述导光板140出射光线的色度坐标位于所述色度标准坐标的误差范围内，则所述调节单元124发出熄灭指令至灯条120以熄灭所述蓝色点光源121。若所述导光板140出射光线的色度坐标朝远离蓝色的方向偏离所述色度标准坐标的误差范围，则所述调节单元124发出补偿蓝色指令至灯条120以点亮蓝色光源进行蓝光补偿，出射光线的色度坐标偏离程度越大，则控制蓝色光源的电流越大以增加蓝光的补偿强度。所述调节单元124根据导光板140出射光线的亮度值与所述亮度标准值的误差范围的比较结果来控制白色点光源121的发光。若所述导光板140出射光线的亮度值小于亮度标准值误差范围的最小值，则所述调节单元124发出亮度补偿指令至灯条120以点亮白色光源以补偿背光亮度。可以理解的是，如果所述点光源121的排布方式为红色点光源121、绿色点光源121及蓝色点光源121相互间隔排布时，所述灯条120接收到亮度补偿指令时则会同时点亮所述红色点光源121、绿色点光源121及蓝色点光源121。
如图4及图5所示，本发明第二实施方式所提供的背光系统2的结构与本发明第一实施方式所提供的背光系统1的结构基本相同，其区别在于：所述混光条230的形状为直角三棱柱，其包括相互垂直的一对矩形直角侧面230a、与所述直角侧面230a倾斜相交的矩形斜侧面230b及一对分别与所述直角侧面230a及斜侧面230b的两侧垂直相交的三角形边侧面230c。所述斜侧面230b沿垂直于侧棱方向划分为位于上方的出光区2300b作为所述混光条230的出光面232及位于下方的入光区2301b作为所述混光条230的入光面231。所述导光板240的入射面242与所述出光区2300b相对应。所述出光区2300b的宽度与所述导光板240的厚度一致。所述导光板240垂直于所述斜侧面230b设置。所述灯条220设置在所述导光板240的下方。所述灯条220的出光方向对准所述斜侧面230b的入光区2301b。所述直角侧面230a及三角形边侧面230c均为反射面133。
本发明所提供的背光系统1采用所收集的太阳光作为背光源，并借助蓝色点光源121来补充太阳光的蓝色缺失，借助白色点光源121来补充太阳光的亮度。从而保持背光品质的前提下节省能源。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种背光模组(10)，其包括太阳光收集器(100)、光纤(110)、灯条(120)、混光条(130)及导光板(140)，所述光纤(110)包括相对的入光端(110a)及出光端(110b)，所述太阳光收集器(100)追踪并收集太阳光，所述入光端(110a)与太阳光收集器(100)相连接以将太阳能收集器收集的太阳光传输至出光端(110b)，所述灯条(120)上设置有点光源(121)及所述光纤(110)的出光端(110b)，所述太阳光收集器(100)所收集的太阳光由光纤(110)的出光端(110b)进入混光条(130)进行混合后再射入所述导光板(140)扩散为均匀的面光源，所述点光源(121)发出光线作为背光源以补充由所收集太阳光的色度缺失及亮度的不足。
2.如权利要求1所述的背光模组(10)，其特征在于，所述点光源(121)及光纤(110)的出光端(110b)沿灯条(120)的长度方向相互间隔地安装在所述灯条(120)上。
3.如权利要求2所述的背光模组(10)，其特征在于，所述点光源(121)的排布方式为间隔排布的蓝色点光源(121)及白色点光源(121)。
4.如权利要求2所述的背光模组(10)，其特征在于，所述点光源(121)的排布方式为依次间隔排布的红色点光源(121)、绿色点光源(121)及蓝色点光源(121)。
5.如权利要求1所述的背光模组(10)，其特征在于，所述混光条(130)包括入光面(131)、出光面(132)及连接所述入光面(131)及出光面(132)的反射面(133)，所述点光源(121)及光纤(110)的出光端(110b)发出的光线由所述入光面(131)进入混光条(130)，所述反射面(133)将由混光条(130)内射到其上的光线反射回混光条(130)内部。
6.如权利要求5所述的背光模组(10)，其特征在于，所述混光条(130)的形状为直角梯形四棱柱，其包括相互平行且形状均为直角梯形的上顶面(130a)及下底面(130b)、相互平行但大小不同的前侧面(130c)及后侧面(130d)、与所述前侧面(130c)及后侧面(130d)倾斜相交的斜侧面(130e)以及与所述前侧面(130c)及后侧面(130d)垂直相交的背侧面(130f)，所述后侧面(130d)为入光面(131)，所述背侧面(130f)为出光面(132)，所述上顶面(130a)、下底面(130b)、前侧面(130c)及斜侧面(130e)均为反射面(133)，所述背侧面(130f)朝向导光板(140)的入光侧设置，所述灯条(120)上的点光源(121)及光纤(110)的出光端(110b)的出光方向朝向所述后侧面(130d)。
7.如权利要求5所述的背光模组(10)，其特征在于，所述混光条(230)的形状为直角三棱柱，其包括相互垂直的一对矩形直角侧面(230a)、与所述直角侧面(230a)倾斜相交的矩形斜侧面(230b)及一对分别与所述直角侧面(230a)及斜侧面(230b)的两侧垂直相交的三角形边侧面(230c)，所述斜侧面(230b)沿垂直于侧棱方向划分为位于上方的出光面(232)及位于下方的入光面(231)，所述导光板(240)的入射面(242)与所述出光面(232)相对准，所述出光面(232)的宽度与所述导光板(240)的厚度一致，所述导光板(240)垂直于所述斜侧面(230b)设置，所述灯条(220)设置在所述导光板(240)的下方，所述灯条(220)的出光方向对准所述入光面(231)，所述直角侧面(230a)及三角形边侧面(230c)均为反射面(233)。
8.一种背光系统1，其包括如权利要求1至7中任一项所述背光模组(10)及用于控制所述背光模组(10)的控制模组(12)，所述控制模组(12)包括：
设定单元(121)，用于设定所述背光的色度标准坐标、亮度标准值以及所述色度标准坐标及亮度标准值的误差范围；
检测单元(122)，用于检测所述导光板(140)所出射光线的色度坐标及亮度值；
比较单元(123)，用于比较所设定的色度标准坐标的误差范围的临界值与所述导光板(140)出射光线的色度坐标及所设定的亮度标准值的误差范围的临界值与所述导光板(140)出射光线的亮度值；及
调节单元(124)，用于根据导光板(140)出射光线的色度坐标与所述色度标准坐标的误差范围的比较结果来控制点光源(121)的发光颜色以补充太阳光的色度偏差以及根据导光板(140)出射光线的亮度值与所述亮度标准值的误差范围的比较结果来控制点光源(121)的发光亮度以补充太阳光的亮度不足。
9.如权利要求8所述的背光系统1，其特征在于，所述色度标准坐标为(0.28，0.29)，误差范围为(0.28±0.05，0.29±0.05)。
10.如权利要求8所述的背光系统1，其特征在于，所述亮度标准值为5000nits，误差范围为±5％。
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Document name: Notification to Make Rectification

C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant