CN100445838C - 发光单元和背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光单元，旨在解决现有技术的发光单元会增加背光模组厚度的问题。该发光单元包括红、绿、蓝三色发光二极管，和合色棱镜、第一反射装置与第二反射装置，该合色棱镜包括第一侧面、第二侧面、第三侧面与第四侧面，该绿色发光二极管发出的绿色光线直接射入该第二反射装置经该第二反射装置反射后由该第一侧面进入该合色棱镜，该红色发光二极管与蓝色发光二极管发出的红色与蓝色光线分别直接射入该第二侧面与第四侧面而进入该合色棱镜，该红、绿、蓝三色光线经该合色棱镜后混色成白色光后从第三侧面射出并被第一反射装置反射。本发明还涉及一种采用该发光单元的背光模组。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的发光单元和采用该发光单元的背光模组。
【背景技术】
由于液晶显示器具有轻、薄、耗电小等优点，其广泛应用于笔记本计算机、监视器、平面电视等现代化信息设备。又因液晶本身不具有发光特性，故需为其提供背光模组以实现显示功能。
背光模组一般可分为侧光式与直下式两种设计。侧光式背光模组通常适用于中小尺寸液晶显示器，对于大尺寸液晶显示器则多采用直下式背光模组，以满足大尺寸液晶显示器对高亮度、高均匀度的需求。
一种现有技术直下式背光模组如图1所示，该背光模组10包括多个发光二极管单元102、扩散板104、下扩散片106、棱镜片108和上扩散片110。该扩散板104包括相对的入光面1041与出光面1042，该发光二极管单元102设置于该扩散板104的入光面1041一侧，该下扩散片106、棱镜片108和上扩散片110依次层叠设置在该扩散板104的出光面1042上。
一起参照图2所示，各发光二极管单元102包括红色发光二极管1021、绿色发光二极管1022与蓝色发光二极管1023，该三种色彩的发光二极管1021、1022与1023发出的光线混色成白光从扩散板104的出光面1042射出。
但是，该种背光模组10存在一些缺点。因发光二极管单元102中各发光二极管的发光角度有一定限制，当发光二极管单元102之间的距离B较大时，容易使扩散板104的A处无光线照到，导致A处亮度较低，而在发光二极管单元102上方的扩散板104的亮度较高，整个背光模组10亮度的均匀性不佳。常用的减小亮度较低的A处的面积的方法有两种，一种方法是增加发光二极管单元102的数量，从而缩短发光二极管单元102的距离B，另一种方法是增加发光二极管单元102与扩散板104的入光面1041的距离，使发光二极管单元102发出的到达扩散板104出光面1042的光源面积范围扩大。增加发光二极管单元102数量的方法容易导致背光模组10的成本升高，且密集排列的发光二极管单元102会产生散热不良的问题。增加发光二极管单元102与扩散板104的入光面1041的距离的方法则会使整个背光模组10的厚度增加，不利于液晶显示产品薄型化的需求。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种可提供较佳亮度均匀性并可降低背光模组厚度的发光单元，以及，一种采用该发光单元的背光模组。
为实现上述实施例的内容提供一种发光单元，该发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜(X-Cube)、第一反射装置与第二反射装置。该合色棱镜包括顺次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面与第四侧面。该第二反射装置与第一反射装置分别位于该合色棱镜相对的第一侧面与第三侧面，该绿色发光二极管对应该第二反射装置，且其发出的绿色光线直接射入该第二反射装置，并经该第二反射装置反射后由该第一侧面进入该合色棱镜，该红色发光二极管与蓝色发光二极管分别位于该合色棱镜相对的第二侧面与第四侧面两侧，其发出的红色与蓝色光线分别直接射入该第二侧面与第四侧面而进入该合色棱镜。该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的光线经该合色棱镜后混色成白色光从第三侧面射出，并投射至第一反射装置后被反射。
以及，提供一种采用该发光单元的背光模组，该背光模组包括扩散板与多个发光单元，该扩散板包括相对的入光面与出光面，该多个发光单元设置在该扩散板入光面一侧，各发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜、第一反射装置与第二反射装置。该合色棱镜包括顺次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面与第四侧面。该第二反射装置与第一反射装置分别位于该合色棱镜相对的第一侧面与第三侧面，该绿色发光二极管对应该第二反射装置，且其发出的绿色光线经该第二反射装置反射后由该第一侧面而进入该合色棱镜，该红色发光二极管与蓝色发光二极管分别位于该合色棱镜相对的第二侧面与第四侧面两侧，其发出的红色与蓝色光线分别直接射入该第二侧面与第四侧面而进入该合色棱镜。该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的光线经该合色棱镜后混色成白色光从第三侧面射出，并投射至第一反射装置并被反射至该扩散板入光面并从该扩散板出光面射出。
以及，提供一种发光单元，包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜与第一反射装置。该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的红色、绿色与蓝色光线分别直接射入该合色棱镜的三个侧面进入该合色棱镜，并经该合色棱镜混色成白色光从该合色棱镜射出，并投射至第一反射装置并被反射。
以及，提供一种背光模组，包括扩散板与多个发光单元，该扩散板包括相对的入光面与出光面，该多个发光单元设置在该扩散板入光面一侧。各发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜与第一反射装置。该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的红色、绿色与蓝色光线分别直接射入该合色棱镜的三个侧面进入该合色棱镜，并经该合色棱镜混色成白色光从该合色棱镜射出，并投射至第一反射装置并被反射至该扩散板入光面并从该扩散板出光面射出。
相较于现有技术，上述实施例所提供的发光单元利用合色棱镜和反射装置增加发光二极管发出的光线在进入扩散板前的行进路程，从而扩大到达扩散板出光面的光源面积，提供给背光模组较佳的亮度均匀性，同时，还可减小背光模组的整体厚度。
上述实施例的背光模组因采用所提供的发光单元，其亮度均匀性较佳，且整体厚度较小，另外，因各发光单元内的发光二极管是分开排列，其散热效果较佳。
【附图说明】
图1是一种现有技术背光模组的平面示意图。
图2是图1所示的背光模组的发光二极管单元内部的红绿蓝三色发光二极管的混色示意图。
图3是本发明背光模组的立体示意图。
图4是图3所示的背光模组的光路示意图。
图5是图3所示的背光模组的另一视角的光路示意图。
【具体实施方式】
如图3和图4所示，分别是本发明背光模组的立体示意图和平面示意图。该背光模组300包括多个发光单元30和扩散板40。该扩散板40包括相对的入光面41与出光面42。该多个发光单元30规则设置于该扩散板40的入光面41一侧。
该发光单元30包括红色发光二极管31、绿色发光二极管32、蓝色发光二极管33、合色棱镜34、两个直角三棱镜35与36。该合色棱镜34是由四个镀制有特定光学薄膜的直角棱镜胶合而成，其整体成正方体结构，且该四个直角棱镜的斜面作为该合色棱镜34的四个顺次连接的侧面(未标示)。该直角三棱镜35的一个直角面连结在该合色棱镜34的一侧，且该直角三棱镜35的反射面351垂直于该扩散板40的入光面41。该直角三棱镜36的一个直角面连结在该合色棱镜34的与该直角三棱镜35相对的一侧，且该直角三棱镜36的反射面361与该扩散板40的入光面41成45度设置。该绿色发光二极管32对应该直角三棱镜35的另一直角面设置，该红色发光二极管31与蓝色发光二极管33分别设置在该合色棱镜34的未胶合有直角三棱镜的两侧。
以下结合图4和图5对该发光单元30的光路以及混色过程进行说明，为方便说明，图中的三个发光二极管31、32与33仅以分别发出一条光线表示，其实际光线则应呈圆锥状发射。因反射面351与361具反射功能，当绿色发光二极管32发出的光线321进入直角三棱镜35并投射在反射面351上时，该光线321被垂直反射进入该合色棱镜34，然后该光线321直接射出该合色棱镜34并投射在该直角三棱镜36的反射面361上。当红色发光二极管31发出的光线311进入该合色棱镜34时，其在该合色棱镜34内被垂直反射出，并投射在该直角三棱镜36的反射面361上。当蓝色发光二极管33发出的光线331进入该合色棱镜34时，其在该合色棱镜34内被垂直反射出，并投射在该直角三棱镜36的反射面361上。由于该三种色彩的光线311、321和331经过合色棱镜34后均朝同一方向出射，该三种色彩的光线311、321和331被混色成白色光37，该白色光37投射在反射面361上后被垂直反射，并投射在该扩散板40的入光面41上。
由于该三个发光二极管31、32与33实际发出的光线是呈圆锥状，其在进入扩散板40前均有被反射的过程，也就是说，该三个发光二极管31、32与33发出的光线的行进路程均得到增长，从而扩大最终到达扩散板40入光面41的光线面积，该光线进入扩散板40后进一步被扩散，从而提供给背光模组300较佳的亮度均匀性，同时，还可减小背光模组300的整体厚度。
该背光模组300因采用多个上述的发光单元30，其亮度均匀性较佳，且整体厚度较小，另外，因各发光单元30内的发光二极管31、32与33是分开排列，其散热效果较佳。
本发明背光模组还可以有其它实施例，例如：
取消直角三棱镜35，将该绿色发光二极管32正对该直角三棱镜35所在的侧面设置，使该绿色发光二极管32发出的光线直接进入该合色棱镜34，此时，由于该绿色发光二极管32发出的光线还将被直角三棱镜36的反射面361反射，其光线的行进路程依然得到增长；
将该发光单元30的各个元件进一步固定安装在一基板上；也可采用反射镜替代上述的直角三棱镜35、36。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (30)
1.一种发光单元，包括红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管，其特征在于：进一步包括合色棱镜、第一反射装置与第二反射装置，该合色棱镜包括顺次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面与第四侧面，该第二反射装置与第一反射装置分别位于该合色棱镜相对的第一侧面与第三侧面，该绿色发光二极管对应该第二反射装置，且其发出的绿色光线直接射入该第二反射装置，并经该第二反射装置反射后由该第一侧面进入该合色棱镜，该红色发光二极管与蓝色发光二极管分别位于该合色棱镜相对的第二侧面与第四侧面两侧，其发出的红色与蓝色光线分别直接射入该第二侧面与第四侧面而进入该合色棱镜，该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的光线经该合色棱镜混色成白色光从第三侧面射出，并投射至第一反射装置并被反射。
2.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该第一反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜的第一侧面。
3.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该第二反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜的第三侧面。
4.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该合色棱镜是由四个镀制有特定光学薄膜的直角棱镜胶合而成的正方体结构。
5.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该绿色发光二极管发出的绿色光线是被该第二反射装置垂直反射进入该合色棱镜。
6.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该红色发光二极管发出的红色光线在该合色棱镜内被垂直反射。
7.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该蓝色发光二极管发出的蓝色光线在该合色棱镜内被垂直反射。
8.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：该白色光线被该第一反射装置反射后的方向垂直于该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管所在的平面。
9.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：进一步包括基板，该红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜、第一反射装置与第二反射装置均固定在该基板上。
10.一种背光模组，包括扩散板与多个发光单元，该扩散板包括相对的入光面与出光面，该多个发光单元设置在该扩散板入光面一侧，各发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管，其特征在于：该发光单元进一步包括合色棱镜、第一反射装置与第二反射装置，该合色棱镜包括顺次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面与第四侧面，该第二反射装置与第一反射装置分别位于该合色棱镜相对的第一侧面与第三侧面，该绿色发光二极管对应该第二反射装置，且其发出的绿色光线直接射入该第二反射装置，经该第二反射装置反射后由该第一侧面进入该合色棱镜，该红色发光二极管与蓝色发光二极管分别位于该合色棱镜相对的第二侧面与第四侧面两侧，其发出的红色与蓝色光线分别直接射入该第二侧面与第四侧面而进入该合色棱镜，该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的光线经该合色棱镜后混色成白色光从第三侧面射出，并投射至第一反射装置并被反射至该扩散板入光面并从该扩散板出光面射出。
11.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：该第一反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜的第一侧面。
12.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：该第二反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜的第三侧面。
13.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：该合色棱镜是由四个镀制有特定光学薄膜的直角棱镜胶合而成的正方体结构。
14.如权利要求11所述的背光模组，其特征在于：该第二反射装置的反射面垂直于该扩散板的入光面。
15.如权利要求14所述的背光模组，其特征在于：该绿色发光二极管发出的绿色光线是被该第二反射装置垂直反射进入该合色棱镜。
16.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：该红色发光二极管发出的红色光线在该合色棱镜内被垂直反射。
17.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：该蓝色发光二极管发出的蓝色光线在该合色棱镜内被垂直反射。
18.如权利要求12所述的背光模组，其特征在于：该第二反射装置的反射面与该扩散板的入光面成45度设置。
19.如权利要求18所述的背光模组，其特征在于：该白色光线被该第一反射装置反射后的方向垂直于该扩散板的入光面。
20.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于：进一步包括基板，该发光单元是固定在该基板上。
21.一种发光单元，包括红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管，其特征在于：该发光单元进一步包括合色棱镜与第一反射装置，该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的红色、绿色与蓝色光线分别直接射入该合色棱镜的三个侧面进入该合色棱镜，并经该合色棱镜混色成白色光从该合色棱镜射出，并投射至第一反射装置并被反射。
22.如权利要求21所述的发光单元，其特征在于：进一步包括一第二反射装置，该第二反射装置将该绿色发光二极管发出的绿色光线垂直反射入该合色棱镜。
23.如权利要求21所述的发光单元，其特征在于：该第一反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜。
24.如权利要求22所述的发光单元，其特征在于：该第二反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜。
25.如权利要求21所述的发光单元，其特征在于：进一步包括基板，该红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管、合色棱镜与第一反射装置均固定在该基板上。
26.一种背光模组，包括扩散板与多个发光单元，该扩散板包括相对的入光面与出光面，该多个发光单元设置在该扩散板入光面一侧，各发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管，其特征在于：该发光单元进一步包括合色棱镜与第一反射装置，该红色发光二极管、绿色发光二极管与蓝色发光二极管发出的红色、绿色与蓝色光线分别直接射入该合色棱镜的三个侧面进入该合色棱镜，并经该合色棱镜混色成白色光从该合色棱镜射出，并投射至第一反射装置并被反射至该扩散板入光面并从该扩散板出光面射出。
27.如权利要求26所述的背光模组，其特征在于：进一步包括一第二反射装置，该第二反射装置位于该绿色发光二极管的光路之中，并将该绿色发光二极管发出的绿色光线垂直反射入该合色棱镜。
28.如权利要求26所述的背光模组，其特征在于：该第一反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的直角面连结在合色棱镜，该第一反射装置的反射面与该扩散板的入光面成45度设置。
29.如权利要求27所述的背光模组，其特征在于：该第二反射装置为直角三棱镜，该直角三棱镜的一直角面连结在合色棱镜，该第二反射装置的反射面垂直于该扩散板的入光面。
30.如权利要求26所述的背光模组，其特征在于：进一步包括基板，该发光单元固定在该基板上。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081224 Termination date: 20170624 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |