[发明专利]LED背光系统

说明书

一种LED背光系统，其具有多个背光段，该多个背光段包括完整的光波导，每个背光段支撑侧面发光的LED。具有矩形形状、平坦顶表面和弯曲下表面的光导限定了具有顶部和侧壁的腔，其中侧面发光的LED位于该腔中。反射层和顶部输出耦合结构中的至少一个可以位于腔的顶部和侧面发光的LED之间。

技术领域

本发明涉及发光装置领域，并且具体地涉及一种用于高动态范围显示装置的像素化的发光背光结构。

背景技术

移动电话、平板电脑、笔记本电脑或更大的电子显示器在图像的暗部和亮部之间理想地具有大的对比度。因为人眼具有14个数量级的非常高的动态范围（HDR），所以支持高对比度范围的显示器允许呈现更真实的图像。高动态范围显示器应该具有高对比度、非常黑的状态和高峰值亮度，并且允许光水平的精确控制。例如，基于有机LED（OLED）的显示器通常可以具有完美的（无光的）黑色，提供了支持HDR观看的高对比度。相比之下，由于来自穿过光学系统的背光的光泄漏，液晶显示器（LCD）不能够支持完美的黑色。然而，用于LCD的最大光输出总体上高于用于OLED显示器的最大光输出，允许在较亮端处扩展动态范围。如果可以显著降低黑色值，则LCD显示器可以匹配或超过OLED的动态范围。

减少LCD显示器中的黑色值的一种公认方式是（局部地）关闭背光以增强图像的对比度。可以被关闭的背光的面积越小，对比度分辨率越好。这个技术常常被应用于基于LCD的电视机中，并且通常被称为全阵列局部调光（FALD）。

不幸的是，常规的FALD技术不在为笔记本电脑、平板电脑和移动装置提供的较小的显示器上工作，主要由于支撑背光的厚度（通常小于0.4mm）。支持FALD的LED被嵌入光导中，并且通常从顶部发射光。用非常薄的背光，穿过光导层和光学系统的剩余部分（亮度增强膜和漫射箔），LED将是清晰可见的。用具有几乎不从封装的顶部发射的侧面发光的LED代替顶部照明的LED源是不可行的，因为这将在LED上方产生“黑洞”，而不是均匀的光照。

发明内容

根据本发明的实施例，LED背光系统包括多个背光段，该多个背光段包括完整的光波导，每个背光段支撑侧面发光的LED。具有矩形形状、平坦顶表面和弯曲下表面的光导限定了具有顶部和侧壁的腔，其中侧面发光的LED位于该腔中。反射层和顶部输出耦合结构中的至少一个可以位于腔的顶部和侧面发光的LED之间。

在一些实施例中，背光段被光学屏障彼此分开，该光学屏障可以包括反射涂层或光吸收层。多个背光段中的每个可以位于邻近印刷电路板基板上的至少一个其它背光段。

侧壁输出耦合结构可以位于腔的侧壁和侧面发光的LED之间。在一些实施例中，仅顶部输出耦合结构位于腔的顶部与侧面发光的LED之间，而在另一些实施例中，在顶部输出耦合结构上形成了另外的反射层。

多个背光段可以彼此邻近地位于印刷电路板基板上，并且可以被类似地确定尺寸以允许模块化布局。每个侧面发光的LED可以位于相应的背光段中央。

附图说明

参考以下附图描述了本公开的非限制性的和非穷举性的实施例，其中除非被指定，否则遍及各个附图，相同的附图标记指示相同的部分。

图1图示了包括单独控制的分段背光的LED显示系统的一个实施例；

图2A图示了具有光波导的LED背光的一个实施例，该光波导具有腔，LED被装配到该腔中；

图2B是模拟结果，其图示了诸如图2A中所示出的LED背光的接近均匀的光输出；

图3A图示了LED背光的一个实施例，该LED背光具有位于腔的顶部和侧面发光的LED之间的顶部输出耦合结构；

图3B是模拟结果，其图示了诸如图3A中所示出的LED背光的接近均匀的光输出；

图4A图示了具有弯曲且渐缩的光波导的LED背光的一个实施例，该光波导具有腔，LED被装配到该腔中；