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CN112162433A - 背光模组及其发光二极管的布局方法 - Google Patents

背光模组及其发光二极管的布局方法 Download PDF

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CN112162433A
CN112162433A CN202011109074.0A CN202011109074A CN112162433A CN 112162433 A CN112162433 A CN 112162433A CN 202011109074 A CN202011109074 A CN 202011109074A CN 112162433 A CN112162433 A CN 112162433A
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CN
China
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light source
substrate
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emitting diodes
source groups
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Application number
CN202011109074.0A
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林荣松
黄达人
陈俊达
陈伯纶
张建文
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Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd
Interface Technology Chengdu Co Ltd
General Interface Solution Ltd
Original Assignee
Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd
Interface Technology Chengdu Co Ltd
General Interface Solution Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Abstract

本发明公开了一种背光模组及其发光二极管的布局方法，包括基板、复数发光二极管及复数电源单元，复数发光二极管分为复数光源群组，且复数光源群组再分为至少一个子光源群组，每一光源群组系皆以围绕基板中心方式布设在基板上，又越接近基板中心的光源群组的子光源群组的数量越少，且越接近基板中心的子光源群组中的发光二极管的数量越少，而各电源单元分别连接其中一个光源群组，以提供驱动或调整各光源群组发出光源所需的电源。

Description

背光模组及其发光二极管的布局方法
技术领域
本发明有关于液晶显示器的背光模组，尤指一种以用户观看习惯，将发光二极管分成复数光源群组，并将各光源群组以基板中央位置为中心逐渐向基板外围排列所有发光二极管的背光模组及其布局方法。
背景技术
传统液晶显示器的背光模组依照背光模组设置在液晶显示器的位置，可分为直下式(Direct-Type)与侧光式(Edge-Type)两种，侧光式背光模组将复数发光二极管排列在基板上，并且安装在液晶显示器的边框的左右两侧或者是上下两侧的位置，经过若干个光学组件(例如：导光板)形成发光面，并朝向液晶显示器的液晶面板的方向发出光源。而直下式背光模组系在将复数发光二极管以数组型式排列散布在基板上，并且设在液晶面板的正下方，同样藉由若干个光学组件形成发光面，并朝向液晶显示器的液晶面板的方向发出光源。
然而，侧光式背光模组并不适合大尺寸的液晶显示器，而且无法分划分别进行明暗调节，导致液晶显示器的对比度和色彩饱和度会被牺牲，因此，为了提高液晶显示器的对比度和色彩饱和度，许多的液晶显示器采用直下式背光模组，直下式背光模组利用将发光二极管分区控制的方式，对整个背光模组的不同位置依照输出画面的亮度需求进行控制，使得输出画面的明暗更为明显，达到提高对比度度及色彩饱和度的目的。
请参阅图1所示，传统的直下式背光模组是将布设在基板1上的发光二极管2划分成复数光源群组3，每个光源群组3采用规则矩阵排列，此种排列方式是依照各光源群组3以均匀发光条件下，使得发光二极管2采用此种排列方式，以便计算混光效果。然而采用此种排列方式控制发光二极管2仍有如下所述的缺点。
以使用者观看液晶显示器的使用状况而言，通常使用者是以观察液晶显示器的中央区域为使用率最高的位置，而传统的光源群组采用规则矩阵排列，此种排列方式太过僵化，并无法因应前述的使用习惯，而且也无法针对使用习惯进行控制，因此实有必要针对此一问题进行改善。
发明内容
有鉴于先前技术的问题，本发明的目的在于，将背光模组的基板上的发光二极管，以针对使用者的使用习惯布局，藉以提供较多的光源群组，利用更精致化的控制方式，进而达到因应使用习惯之目的。
根据本发明之目的，系提供一种背光模组，包括基板、复数发光二极管及复数电源单元，复数发光二极管分为复数光源群组，且复数光源群组再将所属的发光二极管分为至少一个子光源群组，每一光源群组系皆以围绕基板中心方式布设各自所属的子光源群组在基板上，又越接近基板中心的光源群组的子光源群组的数量越少，且越接近基板中心的子光源群组被分配的发光二极管的数量越少，而各电源单元分别连接其中一个光源群组，而各电源单元分别其中一个连接光源群组，各电源单元分别提供驱动或调整发光二极管发出光源所需的电源。
其中，复数个发光二极管依照指定条件分配到复数个光源群组及各光源群组所属的各子光源群组，指定条件的定义为发光二极管的总数量与各光源群组的关系为13+23+33+…+m3，其中m为从基板中央到其外围的各光源群组的数量，而13、23、33、…、m3为各光源群组被分配的发光二极管的数量，又从基板中央到其外围的各光源群组与其所属的各子光源群组总数量关系12+22+32+…+n2，其中从基板中央到基板外围的各光源群组所属的各子光源群组的数量依序为12、22、32、…、n2，而从基板中央到其外围的各光源群组所属的其中一个子光源群组的发光二极管的数量分别为1、2、3、…、n。
其中，基板的所有发光二极管的布局方式系为
Figure BDA0002727969730000021
的矩阵。
其中，各电源单元的数量与各光源群组的数量相等，且同一组光源群组的发光二极管连接到同一个电源单元。
其中，各电源单元的数量与各子光源群组的数量相等，且同一组子光源群的发光二极管连接到同一个电源单元。
其中，同一光源群组内的各发光二极管之顺向偏压落在同一范围之内。
其中，同一组的光源群组的发光二极管以一预定范围内的色度坐标分类，并依照色度坐标平均化的方式，将各个不同色度坐标的发光二极管设在基板上。
其中，同一组的子光源群组的发光二极管以预定范围内的色度坐标，在分类至少一个子分类范围，并依照色度坐标平均化的方式，将各个不同色度坐标的发光二极管设在基板上。
根据本发明之目的，系提供一种背光模组的发光二极管的布局方法，包括下列步骤：接收基板所要布局的面积计算所需的复数发光二极管的数量，依据复数发光二极管的数量以指定条件划分为复数光源群组，以及每一个光源群组所属的发光二极管的数量再分成复数子光源群组，判断各光源群组是否适合将各自所属的各子光源群组分别以围绕基板中心的方式布设于基板上，若是则将各光源群组分别组配合适的电源单元，否则进重新制定指定条件划分复数光源群组的数量，及每一光源群组所划分的复数子光源群组的数量，直到复数光源群组能够将各自所属的复数子光源群组以围绕基板中心的方式布设于基板上为止。
其中，指定条件系为复数光源群组的数量可以整除所需发光二极管的数量，而且各光源群组所分配的发光二极管的数量，系足够被各自的复数子光源群组的数量整除。
其中，各光源群组是否适合将各自所属的各子光源群组以分别围绕基板中心的方式布设于基板上的定义，系各光源群组系分别以围绕基板中心的方式布设在基板上，且又越接近基板中心的各光源群组的所属的子光源群组的数量越少，且越接近基板中心的子光源群组分配的发光二极管的数量越少。
其中，所有的发光二极管分为m个光源群组，各光源群组被分配的发光二极管的数量，系从基板的中央到基板的外围分别依序为13、23、33、…、m3，而从基板中央到基板的各光源群组所属的各子光源群组的数量依序为12、22、32、…、n2，其中从基板中央到基板外围的各光源群组所属的每一个子光源群组的被分配到的发光二极管的数量分别依序为1、2、3、…、n。
据上所述，背光模组因应用户观看液晶显示器的使用习性，而划分不同发光二极管数量的光源群组，进而提高控制发光的细致度。
附图说明
图1系传统的直下式背光模组的基板上的发光二极管之布局示意图。
图2系本发明之一实施例的基板上的发光二极管之布局示意图。
图3系本发明之光源群组与电源单元连接示意图。
图4系本发明之另一实施例的基板上的发光二极管之布局示意图。
图5系本发明之子光源群组与电源单元连接示意图。
图6系本发明之液晶显示器之架构示意图。
图7系本发明之背光模组的发光二极管的布局方法的流程示意图。
附图标记
1、4：基板
3、5：光源群组
50：子光源群组
2、500：发光二极管
6：电源单元
60：回授控制单元
7：背光模组
70：光学单元
72：布局分区
700：导光层
702：第一扩散层
704：第一增亮层
706：第二增亮层
708：第二扩散层
8：液晶面板
S701～S705：流程步骤
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
请参阅图2所示，本发明系一种背光模组，包括基板4、复数发光二极管500及复数电源单元6，基板4系为印刷电路板(Printed Circuit Board；简称：PCB)、金属核心印刷电路板(Metal Core Printed Circuit Board；简称：MCPCB)，例如：铝基板，或者是陶瓷基板…等。
在本发明中，复数发光二极管500划分成复数光源群组5，每一光源群组5所属的复数发光二极管500分别再划分为至少一个子光源群组50，每一光源群组5系皆以围绕基板4中心的方式布设在基板4上，又越接近基板4中心的光源群组5的子光源群组50的数量越少，且越接近基板4中心的子光源群组50中的发光二极管500的数量越少，发光二极管500系可以为多色发光二极管(RGB LED)、次毫米发光二极管(Mini LED)或微发光二极管(MicroLED)。
请参阅图3所示，而各电源单元6连接光源群组5，各电源单元6分别提供驱动或调整发光二极管500发出光源所需的电源。进一步而言，各电源单元6与其连接的光源群组5之间分别设有一回授控制单元60，各回授控制单元60分别接收匹配的光源群组5的发光二极管500的电气讯号(例如：电压或电流)，各回授控制单元60根据各电气讯号分别产生一回授控制讯号，各回授控制单元60根据各回授控制讯号分别调整所匹配的光源群组5的发光二极管500发出光源所需的电源。
在本发明之一实施例中，复请参阅图2所示，若在基板4上需要依照面积及相关发光需求条件(例如：亮度)，在基板4上需要布设100个发光二极管500，此时，首先将100个发光二极管500依照指定条件规划需要分成多少个光源群组5，在此实施例中，发光二极管500依照指定条件划分各光源群组5及其子光源群组50的定义为：发光二极管500的总数量与从基板4中央到其外围的各光源群组5的关系为13+23+33+…+m3，其中m为各光源群组5的数量，13、23、33、…、m3为各光源群组5被分配的发光二极管的数量，并且将各光源群组5的各子光源群组50的总数量关系为12+22+32+…+n2，其中从基板中央到基板外围的各光源群组所属的子光源群组的数量依序为12、22、32、…、n2，从基板中央到基板外围的各光源群组所属的每一个子光源群组被分配到的发光二极管的数量依序为1、2、3、…、n，其中m＝n。
换言之，100个发光二极管500可以划分成四个光源群组5，从基板4中央到其外围的各光源群组5的发光二极管的数量分别为1、8、27、64个，并且四个光源群组5各自所属的子光源群组50的数量分别为1、4、9及16个，各子光源群组50的被分配的发光二极管的数量分别为1、2、3及4个。
承上所述，从基板4中央到其外围依序为第一个光源群组5～第四个光源群组5，第一个光源群组5的子光源群组50数量为1，发光二极管500的数量为1个，第二个光源群组5的子光源群组50数量为4个，每个子光源群组50的发光二极管500的数量为2个，共计为8个发光二极管500，第三个光源群组5的子光源群组50数量为9个，每个子光源群组50的发光二极管500的数量为3个，共计为27个发光二极管500，第四个光源群组5的子光源群组50数量为16个，每个子光源群组50的发光二极管500的数量为4个，共计为64个发光二极管500，所以从基板1中央到基板1外围的各光源群组5的发光二极管500的数量依序为1、8、27、64，共计为100个发光二极管500，从基板1中央到基板1外围的各光源群组5所属的子光源群组50的数量依序为1、4、9、16，共计为30个子光源群组50。
在本发明中，可以进一步将上述的规则的整倍数数量的发光二极管500布局在基板4上，请参阅图4所示，例如：100×25个发光二极管500，此时，基板4可以划分成25个布局分区72，并且每个布局分区72的发光二极管500数量为100个，又每个布局分区72以上述的实施例设置发光二极管500在基板4上。
再者，若以m＝5而言，发光二极管500的数量为225个，子光源群组50的数量为55个，而且所有的发光二极管500系以其数量的二次方根号的矩阵(15×15)排列在基板4上。又以m＝6而言，发光二极管500的数量为441个，子光源群组50的数量为91个，而且所有的发光二极管500系以其数量的二次方根号的矩阵(21×21)排列在基板4上，并依此类推，意即，所有的发光二极管500布局在基板4的方式系为
Figure BDA0002727969730000061
的矩阵。
在本发明中，请参阅图3所示，为了分别控制各个光源群组5的发光方式，各电源单元6及各回授控制单元60的数量与各光源群组5的数量相等。或者，为了更精准地控制各个光源群组5的各子光源群组50的发光方式，请参阅图5所示，各电源单元6及各回授控制单元60的数量与各子光源群组50的数量相等。又，同一光源群组5内的各发光二极管500之顺向偏压落在同一范围之内，使得各电源单元6可以分别使用对应顺向偏压的电源来控制各发光二极管500，将可进一步达到减少电源损耗的问题。
在本发明中，同一组的光源群组5的发光二极管500以一预定范围内的色度坐标分类，并依照色度坐标平均化的方式，将各个不同色度坐标的发光二极管500设在基板4上。或者更进一步，同一组的子光源群组50的发光二极管500以预定范围内的色度坐标，再分类成至少一个子分类范围，并依照色度坐标平均化的方式，将各个子分类的色度坐标的发光二极管500设在基板4上。藉此使得背光模组的发光均匀度更加的提高。
请参阅图6所示，系将本发明的背光模组安装在液晶显示器，背光模组7设在液晶面板8之下，其中背光模组7更包括光学单元70，光学单元70系设在背光模组7的基板4与液晶面板8之间。
在本发明中，光学单元70系在背光模组7与液晶面板8之间依序设有导光层700、第一扩散层702、第一增亮层704、第二增亮层706及第二扩散层708，导光层700、第一扩散层702、第一增亮层704、第二增亮层706及第二扩散层708系为微结构的薄膜，用以增加背光模组7的发光效率。
请参阅图7所示，本发明系一种背光模组的发光二极管的布局方法，包括下列步骤：
(S701)接收基板4所要布局的面积计算所需的复数发光二极管500的数量；
(S702)依据复数发光二极管500的数量以指定条件划分为复数光源群组5，以及每一个光源群组5再分成复数子光源群组50；
(S703)判断各光源群组5是否适合将各自所属的各子光源群组50以分别围绕基板4中心的方式布设于基板4上，若是进行步骤(S704)，否则进行步骤(S705)；
(S704)依照各光源群组5分别组配合适的电源单元6；
(S705)重新制定指定条件划分为复数光源群组5的数量，及每一光源群组5所划分的复数子光源群组50的数量，直到复数光源群组5能够将各自所属的复数子光源群组50以围绕基板4中心的方式布设于基板4上为止。
在本发明中，步骤(S702)的指定条件，系为复数光源群组5所分配的发出二极管500的数量可以被复数光源群组5的数量整除，而且各光源群组5所分配的发光二极管500的数量，系可以被各自的复数子光源群组50的数量整除。另外，步骤(S703)每一光源群组系分别以围绕基板中心的方式布设在基板上，又越接近基板中心的光源群组的子光源群组的数量越少，且越接近基板中心的子光源群组中的发光二极管的数量越少。
进一步而言，复数个发光二极管、复数个光源群组及其所属的子光源群组的关系如下所述：复数个发光二极管分为m个光源群组5，各光源群组5被分配的发光二极管的数量，从基板4中央到基板4外围分别为13、23、33、…、m3。从基板4中央到基板4的各光源群组5所属的各子光源群组50的数量关系为12、22、32、…、n2，其中从基板中央到基板外围的各光源群组所属的各子光源群组的被分配到的发光二极管的数量分别为1、2、3、…、n。
综上所述，本发明的背光模组7系依用户观看液晶显示器的使用习惯，将复数发光二极管500分成复数光源群组5及复数子光源群组50，并且依使用者观看液晶显示器的使用习惯布局在基板4上，而且以电源单元6分别控制各光源群组5，解决了传统背光模组以矩阵分区控制，而非因应使用者习惯排列的问题，而且进一步依照顺向偏压的大小分群可以节省电源，并更进一步依照色度坐标更可以提高发光均匀度。
上列详细说明系针对本发明的可行实施例之具体说明，惟前述的实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。

Claims (14)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
一基板；
复数发光二极管，所述复数发光二极管分成复数光源群组，每一所述光源群组分别设有至少一个子光源群组，每一所述光源群组皆以围绕所述基板中心的方式布设在所述基板上，越接近所述基板中心的所述光源群组的所述子光源群组的数量越少，且越接近所述基板中心的所述子光源群组中的所述发光二极管的数量越少；以及
复数电源单元，各所述电源单元连接各所述光源群组，各所述电源单元分别提供驱动或调整所述光源群组发出光源所需的电源。
2.如权利要求1所述的背光模组，其中所述复数个发光二极管依照一指定条件划分所述复数个光源群组及所属的各所述子光源群组的数量，所述指定条件的定义为：
所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组与所述发光二极管的总数量的关系为13+23+33+…+m3，其中m为各所述光源群组的数量，且为正整数，13、23、33、…、m3为所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组被分配的所述发光二极管的数量；以及
所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组与其所属的各所述子光源群组的总数量关系为12+22+32+…+n2，其中12、22、32、…、n2为所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组的所属的所述复数子光源群组的数量，而1、2、3、…、n为所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组的所属的各所述子光源群组的被分配的发光二极管的数量。
3.如权利要求2所述的背光模组，其中所述基板的所有所述发光二极管的布局方式系为
Figure FDA0002727969720000011
的矩阵。
4.如权利要求1所述的背光模组，其中各所述电源单元的数量与各所述光源群组的数量相等，且同一组所述光源群组的所述发光二极管连接到同一个所述电源单元。
5.如权利要求1所述的背光模组，其中各所述电源单元的数量与各所述子光源群组的数量相等，且同一组所述子光源群的所述发光二极管连接到同一个所述电源单元。
6.如权利要求1所述的背光模组，其中同一所述光源群组内的各所述发光二极管之顺向偏压落在同一范围之内。
7.如权利要求1所述的背光模组，其中同一所述光源群组的发光二极管以一预定范围内的色度坐标分类，并依照色度坐标平均化的方式，将各个不同色度坐标的所述发光二极管设在所述基板上。
8.如权利要求7所述的背光模组，其中同一所述子光源群组的所述发光二极管以所述预定范围内的色度坐标，再分类成至少一个子分类，再依照色度坐标平均化的方式，将各所述子分类的色度坐标的所述发光二极管设在所述基板上。
9.如权利要求1所述的背光模组，其中各所述电源单元与其连接的所述光源群组之间分别设有一回授控制单元，各所述回授控制单元分别接收匹配的所述光源群组的所述发光二极管的电气讯号，各所述回授控制单元根据各所述电气讯号分别产生一回授控制讯号，各所述回授控制单元根据各所述回授控制讯号分别调整所匹配的所述光源群组发出光源所需的电源。
10.一种背光模组的发光二极管的布局方法，其特征在于，包括下列步骤：
接收一基板所要布局的面积计算所需的复数发光二极管的数量；
依据所述复数发光二极管的数量以指定条件划分为复数光源群组，以及每一所述光源群组再分成复数子光源群组；
判断所述复数光源群组是否适合将各自所属的所述复数子光源群组以分别围绕基板中心的方式布设于基板上；
若是，则结束；以及
当所述复数光源群组无法将各自所属的所述复数子光源群组以分别围绕基板中心的方式布设于基板上，重新制定指定条件划分为复数光源群组的数量，及每一所述光源群组所划分的所述复数子光源群组的数量，直到所述复数光源群组能够将各自所属的所述复数子光源群组以围绕基板中心的方式布设于基板上为止。
11.如权利要求10所述的背光模组的发光二极管的布局方法，其中当所述复数光源群组将各自所属的所述复数子光源群组以分别围绕基板中心的方式布设于基板上后，依照各光源群组分别组配合适的电源单元。
12.如权利要求10所述的背光模组的发光二极管的布局方法，其中所述指定条件系为所述复数光源群组的数量可以整除所需发光二极管的数量，而且各所述光源群组所分配的所述复数发光二极管的数量，系足够被各自的所述复数子光源群组的数量整除。
13.如权利要求12所述的背光模组的发光二极管的布局方法，其中所述复数光源群组是否适合将各自所属的所述复数子光源群组以分别围绕所述基板中心的方式布设于所述基板上的定义，系每一所述光源群组系分别以围绕所述基板中心的方式布设在所述基板上，且又越接近所述基板中心的所述光源群组的所属的所述子光源群组的数量越少，且越接近所述基板中心的所述子光源群组分配的所述发光二极管的数量越少。
14.如权利要求13所述的背光模组的发光二极管的布局方法，其中所述复数个发光二极管分为m个光源群组，各所述光源群组被分配的所述发光二极管的数量，系从所述基板中央到所述基板外围分别依序为13、23、33、…、m3，而从所述基板中央到所述基板的各所述光源群组所属的各所述子光源群组的数量关系依序为12、22、32、…、n2，其中从所述基板中央到所述基板外围的各所述光源群组所属的各所述子光源群组的被分配到的所述发光二极管的数量分别为1、2、3、…、n。
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