一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置的製作方法

2023-05-07 15:40:56 1

專利名稱：一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示背光源亮度的採樣裝置，尤其是涉及一種具有較寬的測量亮度適應範圍的背光亮度採樣裝置。
背景技術：
液晶顯示作為一種被動顯示技術，需要光線穿透液晶層，人眼才能觀察到液晶層呈現的圖像字符信息。在液晶面板透過率和光學膜片增亮效率一定的條件下，為其提供照明光線的背光源的亮度決定了液晶顯示器的出屏亮度。在某些時候需要實時了解背光源或顯示器的亮度，例如應用於高溫環境或長期使用後的顯示器，其光源發光效率有所下降，為維持亮度穩定需要進行電流反饋補償，補償值取決於實測亮度的變化率，為了不影響顯示和外觀，可以在背光中安裝亮度傳感器。對於一些用於特種顯示用途的背光，需要亮度測量裝置對於不同亮度測量範圍可以作同樣的設計，且不隨安裝位置的變化、裝配公差而更換感光元件或結構組成，以具備通用性、可互換性，不同產品間不需要藉助軟體和電路的信號處理就可達到測量範圍和精度的一致性。另外對於側背光，如果需要將傳感器安裝在導光板以下，勢必與導光板底下的反射片形成衝突，在反射片上開孔過大會可能會影響顯示效果，而且環境光過強會透過有效顯示區域照射到傳感器上，幹擾背光亮度採樣；開孔過小又會使接收亮度對開孔位置、裝配誤差敏感，不利於批量生產狀態控制。通常的側背光是由固定結構件、背光光源(冷陰極螢光燈或發光二極體)、導光板、燈罩、底部反射片和頂部光學膜片組成，如果要加入亮度傳感功能，將傳感器安裝於光源附近，結構空間有限，而且光源屬於發熱量較大的器件，其溫升會影響傳感器測量的精度。但如果安裝在導光板反射片背面，反射片本身是反射率很高、透射微弱的材質，僅靠透射的光強不足以使傳感器工作在線性區；如果在反射膜片上開孔，開孔過大會在顯示面上看到明顯的暗影，並且在前端器件透過率較大時受到外界環境光的幹擾；開孔過小又存在裝配中難以與傳感器嚴格對齊，不利於產品狀態一致性控制的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的問題提供一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其目的是既不影響顯示效果，又能確保亮度採樣信號遠離傳感器響應曲線的截止和飽和區域的亮度採樣裝置。本發明的技術方案是該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置包括固定在反射片背面結構件上的金屬外殼，所述的金屬外殼內部有一個貫通空腔，三張功能膜片依次疊放在空腔的前部，邊緣與金屬外殼連接，且，三張膜片從接近導光板的一側開始依次是倒置的第一稜鏡片、擴散片和第二稜鏡片；所述的導光板的底面上設有對從光源發出的光線起到反射作用的網點或微結構；傳感器安裝在採樣電路板上，沿腔體中軸線貼合在稜鏡片的底部，且傳感器的感光面與稜鏡片的中心相對。所述的第一稜鏡片和第二稜鏡片上都設有周期性分布的三角形稜鏡單元，所述的第一稜鏡片的鋸齒面背嚮導光板。所述的第一稜鏡片和第二稜鏡片上的三角形稜鏡單元均為等腰直角三角形。所述的三張膜片的邊緣通過點膠方式固定在金屬外殼的內側，傳感器焊接在採樣電路板上。所述的第一稜鏡片和第二稜鏡片的基地材質均為聚合物。所述的光源為冷陰極螢光管，光源的外部設有保護和提高光線利用率的燈罩。具有上述結構的該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置具有以下優點1.該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置最接近導光板的第一稜鏡片採用倒置的安裝方式，對於接近垂直入射的光線有原路返回的效果，對於很大傾角的光線會循環利用進入下一周期，對於中間角度的適度傾斜方向的光線能向軸向會聚並透射，因此， 從正面方向看，大多數返回的光線(約佔總光通量的30% 40%)使第一稜鏡片表觀有類似於普通光面型反射片的光亮、均一的效果，收集的中間入射角的光線(約佔總光通量的 30% 40% )被會聚後朝向傳感器方向透出。2.該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置的中間的膜片為具有漫透射功能的擴散片，從而將從第一稜鏡片透出光線打散，降低由於裝配位置不統一、反射片上所開孔和導光板底部散射網點橫向位置偏移的隨機性能因素所導致的光線強度不一致或不均勻。3.該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，經過擴散片後的光再經過正向放置的第二稜鏡片，將佔能量比例較大的近軸光線再度偏折向較大角度，防止了由於傳感器相對安裝位置有偏移而導致感光面不正對膜片中心，帶來不同產品間能採樣的亮度動態範圍有偏差的問題。


下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明中稜鏡片對入射光各角度成分的作用效果。在圖1-2中，1 光源；2 燈罩；3 導光板；4 網點或微結構；5 第一稜鏡片；6 擴散片；7 第二稜鏡片；8 傳感器；9 採樣電路板；10 金屬外殼；11 反射片背面結構件； 12 反射片；00 入射光線；01 近軸方向出射光；02 偏離軸出射光；03 偏射光；04 反射光。
具體實施例方式由圖1所示結構可知，該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置具有圓柱或立方體外形，外部為金屬外殼10，通過螺釘固定於反射片背面結構件11上，金屬外殼10的內部有一個貫通空腔，三張功能膜片依次疊放在空腔的前部，邊緣與金屬外殼10連接，且， 三張膜片從接近導光板3的一側開始依次是倒置的第一稜鏡片5、擴散片6和第二稜鏡片 7，三張膜片的邊緣通過點膠方式固定在金屬外殼10的內側，視傳感器能夠有效探測照度的動態範圍選用不同霧度和透射率的擴散片，以達到所需的探測範圍和精度，例如3414型 16位數字傳感器在52 μ ff/cm2輻照度條件下的典型計數率為77COimtS每μ ff/cm2,去除掉線性度不好的部分(高1位低2位)，能夠較好測量的照度範圍約為0. 05 420 μ W/cm2。導光板3的底面上設有對從光源1發出的光線起到反射作用的網點或微結構4 ； 傳感器8焊接在採樣電路板9上，沿腔體中軸線貼合在稜鏡片7的底部，且傳感器8的感光面與稜鏡片7的中心相對。第一稜鏡片5和第二稜鏡片7上都設有周期性分布的等腰直角三角形稜鏡單元，第一稜鏡片5的鋸齒面背嚮導光板3，第一稜鏡片5和第二稜鏡片7的基地材質均為聚合物。光源1為冷陰極螢光管(CCFL)，光源1的外部設有保護和提高光線利用率的燈罩2。圖2為本發明中稜鏡片對入射光各角度成分的作用效果。由圖1和圖2所示結構結合可知，光源1發出的光線和燈罩2反射的光線通過導光板3的側邊射入導光板3，並在其內部通過全反射向遠端傳輸。當光線遇到導光板3底面的網點或微結構4時被散射，散射向上的光線大部分射出導光板3成為背光出射光，另一部分散射向下及被導光板3頂面反射回的光線可能從導光板3的底部射出，被反射片12反射循環利用。倒置的第一稜鏡片5對從導光板3開孔透出的光線各角度成分的偏折效果，其中 00為入射光線，01為近軸方向出射光照射到擴散片6上，02為偏離軸方向出射光，03為偏折到下一稜鏡單元周期的光，04為接近原方向返回導光板的光線。該種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置適當使反射片12上正對傳感器的開孔增大(孔徑在傳感器感光面2倍以上，並且不小於導光板3底部上相鄰兩個網點或微結構4的間距)，確保了開孔位置和裝配公差不會影響到達傳感器感光面的光通量。第一稜鏡片5、擴散片6和第二稜鏡片7裁切成同樣大小，周邊密封並相對固定，通過有空腔的結構件安裝到背光腔底部，上口與反射膜片開孔相對，下口與固定在電路板上的亮度傳感器的感光面相對，很好的解決了顯示效果和環境光幹擾的問題。具體工作過程為最接近導光板3的膜片採用倒置的第一稜鏡片5，對於接近垂直入射的光線有原路返回的效果，對於很大傾角的光線會循環利用進入下一周期，對於中間角度的適度傾斜方向的光線能向軸向會聚並透射。這樣從正面方向看，大多數返回的光線 (約佔總光通量的30% 40% )使稜鏡片表觀有類似於普通光面型反射片(例如3M公司的ESR膜)的光亮、均一的效果，收集的中間入射角的光線(約佔總光通量的30% 40%) 被會聚後朝向傳感器方向透出。中間的膜片為具有漫透射功能的擴散片6，其作用是將從第一稜鏡片5透出光線打散，降低由於裝配位置不統一、反射片12上所開孔和導光板底部散射網點橫向位置偏移的隨機性能因素所導致的光線強度不一致或不均勻。經過擴散片6後的光再經過正向放置的第二稜鏡片7，其作用是將佔能量比例較大的近軸光線再度偏折向較大角度，以防止傳感器8相對安裝位置有偏移，導致感光面不正對膜片中心，帶來不同產品間能採樣的亮度動態範圍有偏差的問題。依據具體的材料特性(特別是擴散片的霧度、透過率)上述三張膜片的組合對軸向光強的透射率在5% 12%左右。中間的擴散片6與第一稜鏡片5和第二稜鏡片7之間也可以再插入其它的功能膜例如中性衰減片、相互呈一定角度的一對偏振片等，以自由控制膜片組合對光線的衰減倍率，實現對較寬的背光亮度範圍均能使照射到傳感器的光線調整到有效照度範圍之內。
權利要求
1.一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的側背光亮度採樣裝置包括固定在反射片背面結構件(11)上的金屬外殼(10)，所述的金屬外殼(10)內部有一個貫通空腔，三張功能膜片依次疊放在空腔的前部，邊緣與金屬外殼(10)連接，且，三張膜片從接近導光板(3)的一側開始依次是倒置的第一稜鏡片(5)、擴散片(6)和第二稜鏡片(7)；所述的導光板(3)的底面上設有對從光源(1)發出的光線起到反射作用的網點或微結構(4)；傳感器(8)安裝在採樣電路板(9)上，沿腔體中軸線貼合在稜鏡片(7)的底部，且傳感器(8)的感光面與稜鏡片(7)的中心相對。
2.根據權利要求1所述的一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的第一稜鏡片( 和第二稜鏡片(7)上都設有周期性分布的三角形稜鏡單元，所述的第一稜鏡片(5)的鋸齒面背嚮導光板(3)。
3.根據權利要求2所述的一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的第一稜鏡片( 和第二稜鏡片(7)上的三角形稜鏡單元均為等腰直角三角形。
4.根據權利要求1-3任一項權利要求所述的一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的三張膜片的邊緣通過點膠方式固定在金屬外殼(10)的內側， 傳感器( 焊接在採樣電路板⑶)上。
5.根據權利要求4所述的一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的第一稜鏡片( 和第二稜鏡片(7)的基地材質均為聚合物。
6.根據權利要求5所述的一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，其特徵在於所述的光源(1)為冷陰極螢光管，光源(1)的外部設有保護和提高光線利用率的燈罩 O)。
全文摘要
本發明公開了一種用於較寬亮度範圍的側背光亮度採樣裝置，包括固定在反射片背面結構件(11)上的金屬外殼(10)，金屬外殼(10)內部有一個貫通空腔，三張功能膜片依次疊放在空腔的前部，且三張膜片從接近導光板(3)的一側開始依次是倒置的第一稜鏡片(5)、擴散片(6)和第二稜鏡片(7)；導光板(3)的底面上設有對從光源(1)發出的光線起到反射作用的網點或微結構(4)；傳感器(8)安裝在採樣電路板(9)上，沿腔體中軸線貼合在稜鏡片(7)的底部，且傳感器(8)的感光面與稜鏡片(7)的中心相對。該亮度採樣裝置既不影響顯示效果，又能確保亮度採樣信號遠離傳感器響應曲線的截止和飽和區域，獲得較準確的亮度檢測結果。
文檔編號G01J1/00GK102506996SQ20111035754
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者李培華, 李建立, 陸小松, 陳秀琴 申請人:中航華東光電有限公司