可区域调控出光强度的LED背光模块的制作方法

本实用新型涉及一种可区域调控出光强度的LED背光模块。

背景技术：

为了实现HDR(High-Dynamic Range，高动态范围成像)显示品质的要求，近来LCD显示器之背光模块，开始采用Mini LED直下式发光设计，并搭配local dimming(区域调光)驱动，除了可以有类似OLED的高对比度显示特性，也兼具省电的功能.

直下式Mini LED的LED chip最大问题就是使用LED数量大以及均一性要求非常高，举例来说，一个6”背光模块大约需要3000-9000颗Mini LED，不仅成本过高，另外还因为牵涉到巨量转移工艺的挑战问题，致使良率产量一直受限，是以一直存在技术困难及开发成本过高问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可区域调控出光强度的LED背光模块，以解决mini LED巨量移转困难及成本过高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可区域调控出光强度的LED背光模块，其特征在于：包括一侧向LED光源、侧反射板从上至下设置的液晶导光板和反射板；所述液晶导光板包括上透明基板、下透明基板和设置在上、下透明基板之间的液晶层。

进一步的，所述透明基板可采用玻璃、PET、PC和PMMA。

进一步的，所述透明基板厚度为0.01~0.6mm，折射系数为1.5。

进一步的，所述上透明基板下侧和下透明基板上侧均设置有区域化图形电级。

进一步的，所述区域化图形电级厚度为0.005mm~0.03mm，折射率为1.4~1.8。

进一步的，所述液晶层厚度为5-50um，折射率为1.4~2。

进一步的，一种可区域调控出光强度的LED背光模块的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1:LED光源发出入射光，入射光由液晶导光板的下透明基板侧边入光；

步骤S2:入射光在下导光基光板内部实现全反射；

步骤S3:通过控制区域化图形电级的施加电压，液晶分子轴的排列会变化，改变液晶层的光折射率，对光全反射路径进行调整，产生不同的出光强度。

进一步的，所述步骤S3具体为：调整区域化图形电级的控制电场大小从而改变液晶的光折射率；

当区域化图形电级为开状态时(施加电压)，液晶层有效的折射率小于下透明基板，对光的全反设破坏性最低，光在下透明基光板内部全反射，出光程度最低；

当区域化图形电级为关状态时(未施加电压)，液晶层有效的折射率大于透明基板，对光的全反设破坏性最高，光将不在下透明基板内部全反射，出光程度最大。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型透过控制加诸区域图案化电极的电压大小，即可控制该图案区的出光强弱，可达到区域调控出光程度的导光板。

附图说明

图1是本实用新型结构原理图

图2是本实用新型实施例1中结构侧视图；

图3是本实用新型实施例1中光路路径图；

图4是本实用新型实施例2中结构侧视图；

图5是本实用新型实施例2中光路路径图；

图6是本实用新型实施例3中结构侧视图；

图中：1-LED光源、2-电压源、3-上透明基板、4-下透明基板、5-反射板、6-液晶层、7-区域化图形电级，8-侧反射板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

请参照图1，本实用新型提供一种可区域调控出光强度的LED背光模块，包括一侧向LED光源1、侧反射板8以及从上至下设置的液晶导光板和反射板5；液晶导光板包括上透明基板3、下透明基板4和设置在上、下透明基板之间的液晶层6；上透明基板3下侧和下透明基板4上侧均设置有区域化图形电级7，电压源2与图形电极7电性连接。上和下透明基板均可采用玻璃、PET、PC和PMMA，厚度为0.01~0.6mm，折射系数为1.5左右。区域化图形电级7厚度为0.005mm~0.03mm，折射率为1.4~1.8。液晶层6厚度为5-50um，折射率为1.4~2。

实施例1：

本实施例的一实侧例结构及光学路径示意图，如图2及3所示，左侧为LED灯源1，光源由液晶导光板的下透明基板4侧边入光,光在下导光基光板4内部全反射,侧反射板8功能在于收集反射光再利用,反射板5目的在于收集液晶导光板背侧的发散光源，反射向上再利用，两者应用都是为了增加光利用效率。

上下透明基板材料可为玻璃/PET/PC/PMMA…等材料，厚度及折射系数分别约为0.01~0.6mm、1.5左右，中间区域化图形电级7之间设有液晶层6，其中区域化图形透明电极及液晶厚度分别约为0.005mm~0.03mm、5-50um,折射率分别约为1.4~1.8、1.4~1.9。

区域化图形电级7可用薄膜沉积、黄光微影图形化及蚀刻或者是喷墨印刷印等工艺方式来制作，液晶注入时为了控制充填空间及防止液晶接触外界的水域杂志，基板边缘四周还会设置一框胶墙及注入口，当上下两基板相对位置固定及液晶注入口封口后，真空加压加热使框浇硬化即能形成一固定液晶Gap厚度空间，完成液晶层的填充;另一种液晶层制作方式是与光学胶混和固化后，形成膜材状态再与基板贴合或者成半液态后在基板上涂布后固化获得。反射板5使用口字胶等方式，依胶体厚度及工艺作业性等需求考虑，间隔距离为0.01~1mm的空气间隙，贴附于下透明基板4下。

光学路径图中，nS代表的是透明基板的折射率、nair代表的是空气的折射率、nn lc,on、n lc,off分别代表的是液晶在施加开及关电压状态下的折射率。

根据全反射的原理，光在介质界中行进，如果是由光密介质（折射率大）进入到光疏介质（折射率小）的界面时，光将全部被反射回原介质内，构成全反射现象。

图形化电极控制电场大小会改变液晶的光折射性进而破坏光全反射路径，产生不同出光强度。

举例来说:当开状态时(施加电压)，液晶层有效的折射率小于下透明基板，对光的全反设破坏性最低,光在下透明基光板内部全反射,出光程度最低；

当关状态时(未施加电压)，液晶层有效的折射率大于透明基板，对光的全反设破坏性最高，光将不在下透明基板内部全反射，出光程度最大，借以达成背光区域调光之目的。

实施例2：

本实施例的另一实侧例结构及光学路径示意图，如图4及5所示，左侧为LED灯源1，光源由液晶导光板的上下透明基板之间，侧边入光,光在上下两导光板之间全反射,侧反射板8功能在于收集反射光再利用,反射板5目的在于收集液晶导光板背侧的发散光源，反射向上再利用，两者应用都是为了增加光利用效率。

上下透明基板材料可为玻璃/PET/PC/PMMA…等材料，折射系数约为1.5左右，厚度及折射系数分别约为0.01~0.6mm、1.5左右，中间图案化透明电极之间设有液晶层，其中透明电极及液晶厚度分别约为0.005mm~0.03mm、5-50um,折射率分别约为1.4~1.8、1.5~2。

区域化图形电级7可用薄膜沉积、黄光微影图形化及蚀刻或者是喷墨印刷印等工艺方式来制作，液晶注入时为了控制充填空间及防止液晶接触外界的水域杂志，基板边缘四周还会设置一框胶墙及注入口，当上下两基板相对位置固定及液晶注入口封口后，真空加压加热使框浇硬化即能形成一固定液晶Gap厚度空间，完成液晶层的填充;另一种液晶层制作方式是与光学胶混和固化后，形成膜材状态再与基板贴合或者成半液态后在基板上涂布后固化获得。反射板5使用口字胶等方式，依胶体厚度及工艺作业性等需求考虑，间隔距离为0.01~1mm的空气间隙，贴附于下透明基板4下。

光学路径图中，nS代表的是透明基板的折射率、nair代表的是空气的折射率、nn lc,on、n lc,off分别代表的是液晶在施加开及关电压状态下的折射率。

根据全反射的原理，光在介质界中行进，如果是由光密介质（折射率大）进入到光疏介质（折射率小）的界面时，光将全部被反射回原介质内，构成全反射现象。

图形化电极控制电场大小会改变液晶的光折射性进而破坏光全反射路径，产生不同出光强度。

举例来说:当开状态时(施加电压)，液晶层有效的折射率接近于上下透明基板，对光的全反设破坏性最低,光在上下两导光板之间全反射,出光程度最低；

当关状态时(未施加电压)，液晶层有效的折射率大于透明基板，对光的全反设破坏性最高，光将不在上下透明基板之间全反射，出光程度最大，借以达成背光区域调光之目的。

实施例3：

本实施例的另一实侧例结构示意图，如图6所示, 其功能及光学原理相同前实施例2所述，差异在于进步设置一上下配向膜9，该配向膜9设置于液晶层6的上下侧，其目的在于帮助液晶分子获得更好的配向排列，提高液晶分子的光学控制性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。