CN1306329C - 背光模块的光源 - Google Patents

Abstract

一种背光模块的光源，包括红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、扩散装置、支撑构件以及反射片。其中，红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管设置在载具上，扩散装置配置在载具的上方，其中扩散装置是由一透射体以及分散于透射体内的粉末颗粒所构成。另外，支撑构件设置在扩散装置以及载具之间，而反射片是配置在载具以及扩散装置的两侧。在本发明中，扩散装置可以使红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管所产生的三种色光在其中充分混合成白光。

Description

背光模块的光源

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器的背光模块的光源结构，且特别是有关于一种利用红光、绿光以及蓝光发光二极管混成白光的光源结构。

背景技术

为了配合现代生活模式，视频或图像装置的体积日渐趋于轻薄。传统的阴极射线显示器(CRT)，虽然仍有其优点，但是由于内部电子腔的结构，使得显示器体积庞大而占空间，且显示时仍有辐射线伤眼等问题。因此，配合光电技术与半导体制造技术所发展的平面式显示器(Flat PanelDisplay)，例如液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)或是等离子体显示器(Plasma Display Panel，PDP)，已逐渐成为显示器产品的主流。

承上所述，就液晶显示器而言，按照其光源利用型态可大致分为反射式液晶显示器(Reflective LCD)、穿透式液晶显示器(Transmissive LCD)以及半穿透半反射式液晶显示器三种。以穿透式或是半穿透半反射式的液晶显示器为例，其主要是由一液晶面板及一背光模块所构成，其中，背光模块用以提供此液晶面板所需的面光源，以使液晶显示器达到显示的效果。

公知背光模块中的光源大多是使用灯管或是发光二极管来作为其光源。倘若是利用发光二极管来作为其光源，通常是将红光(R)、绿光(G)以及蓝光(B)发光二极管所产生的三种色光混合成白光，来作为背光模块的光源。在公知技术中，利用发光二极管来作为背光模块的光源的方式是将R、G、B三种发光二极管放置在一平面上，以使R、G、B三种色光彼此发散出来的光混色成白光。

然而，由于发光二极管所放射出来的光发散角的限制，R、G、B三种色光在距离其发光源约数公分以上之处才会混成白光，如此一来，将会对背光模块的尺寸设计造成限制。另外，将R、G、B三种色光混色成白光以作为背光模块的光源还存在有另一问题，就是于不同位置所量测白光的光谱分布有明显的差异性，换言之，其混合出来的白光均匀度不足。

发明内容

因此本发明的目的就是提供一种背光模块的光源，以解决公知利用R、G、B三种发光二极管混光而成的白光会存在有均匀度不足的问题。

本发明的再一目的是提供一种背光模块的光源，以解决公知利用R、G、B三种发光二极管混光成白光的方法会因光发散角的限制，将会限制了背光模块尺寸的设计。

本发明提出一种背光模块的光源，其包括数个发光二极管、一扩散装置、数个支撑构件以及一反射片。其中，发光二极管设置在一载具上，且发光二极管为至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管以及至少一蓝光发光二极管。扩散装置配置在载具的上方，其中此扩散装置是由一透射体以及分散于透射体内的数个粉末颗粒所构成。在此，透射体例如是一高透射的平面基板，而分散于透射体内的粉末颗粒是具有不同折射率的颗粒粉末，其例如是具有不同颗粒尺寸的玻璃颗粒粉末。另外，支撑构件是设置在扩散装置以及载具之间，且支撑构件可以选择具有反射性质的支撑构件，因此本发明的支撑构件还同时具有导光的功能。而反射片是配置在载具以及扩散装置的两侧。

本发明又提出一种背光模块的光源，其包括至少一第一发光二极管、至少一第二发光二极管、至少一第三发光二极管、一扩散装置以及一反射片。其中，第一发光二极管具有一第一光主轴，第二发光二极管具有一第二光主轴，第三发光二极管具有一第三光主轴，且第一光主轴、第二光主轴以及第三光主轴彼此都不平行。另外，第一发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管以及其组合。第二发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管以及其组合。第三发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管以及其组合。另外，扩散装置是设置在第一发光二极管、第二发光二极管以及第三发光二极管的上方，且第一光主轴、第二光主轴以及第三光主轴皆指向扩散装置中的同一位置。在此，扩散装置是由一透射体以及分散于透射体内的数个粉末颗粒所构成。在此，透射体例如是一透射有机玻璃体，而分散于透射体内的粉末颗粒是具有不同折射率的颗粒粉末，其例如是具有不同颗粒尺寸的玻璃颗粒粉末。另外，反射片是贴覆于部分扩散装置的表面上，而扩散装置上未被反射片覆盖的部分分别为一光入射面以及一光出射面。

在上述的背光模块的光源中，更包括一第一透镜、一第二透镜以及一第三透镜，第一透镜是设置于第一发光二极管以及扩散装置之间，第二透镜是设置于第二发光二极管以及扩散装置之间，第三透镜是设置于第三发光二极管以及扩散装置之间。由第一发光二极管、第二发光二极管以及第三发光二极管所产生的光在通过第一透镜、第二透镜以及第三透镜之后，才会射入扩散装置中。通过透镜的设置，可以使光更加的集中的射入扩散装置中，以此增加光入射效率。

本发明在R、G、B三种发光二极管上方设置有扩散装置，且扩散装置中具有不同折射率的粉末颗粒，因此当R、G、B三种色光射入扩散装置而撞击其中的粉末颗粒之后，光线会呈现不同角度的折射而呈现散乱的分布，因此R、G、B三种色光在扩散装置中便可以充分的混合成均匀的白光。

本发明将R、G、B三种发光二极管放置在不同的水平面上，以使三种色光的光主轴会投射在扩散装置中的同一位置，此种方式可以缩短三种色光混合白光所需的距离，而且通过扩散装置可以使三种色光能更充分的混合。

本发明更在发光二极管以及扩散装置之间设置有球透镜，以使光能更集中的射入扩散装置中，以此增加光入射效率。

附图说明

图1是依照本发明第一优选实施例的背光模块的光源的结构示意图；

图2是依照本发明第二优选实施例的背光模块的光源的结构示意图；

图3是依照本发明第三优选实施例的背光模块的光源的结构示意图；

图4是依照本发明第四优选实施例的背光模块的光源的结构示意图；以及

图5是依照本发明第五优选实施例的背光模块的光源的结构示意图。

附图标记说明

100、200、200a、200b、200c：载具

102a、102b、102c、202a、202b、202c：发光二极管

104、204、304：透射体

106、206、306：粉末颗粒

108、208、308：扩散装置

110、210：反射片

112：支撑构件

130、230、330：光入射面

140、240、340：光出射面

212a、212b、212c：球透镜

220a、220b、220c：光主轴

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

请参照图1，其绘示是依照本发明第一优选实施例的一种背光模块的光源的示意图。本实施例的背光模块的光源包括数个发光二极管102a、102b、102c、一扩散装置108、数个支撑构件112以及一反射片110。

其中，发光二极管102a、102b、102c设置在一载具100上，载具100优选的是具有反射性质的载具。而设置在载具100上的发光二极管102a、102b、102c，其布置的数目与方式是依照实际所需而定。发光二极管102a、102b、102c例如是红光(R)发光二极管、绿光(G)发光二极管以及蓝光(B)发光二极管。

扩散装置108是配置在载具100的上方，且扩散装置108是由一透射体104以及分散于透射体104内的数个粉末颗粒106所构成。在一优选实施例中，透射体104例如是一高透射的平面基板，其材质例如是有机玻璃，而分散于透射体104内的粉末颗粒106为具有不同折射率的颗粒粉末，其例如是具有不同颗粒尺寸的玻璃颗粒粉末。

另外，支撑构件112设置在扩散装置108以及载具100之间，用以支撑扩散装置108。在此，所使用的支撑构件112可以选择具有反射性质的支撑构件，因此支撑构件112除了用来支撑扩散装置108之外，还同时具有导光的功能，以使发光二极管102a、102b、102c所产生的光能有效的射入扩散装置108中。

再者，在载具100以及扩散装置108的两侧配置有反射片110。反射片110可以增进光射入扩散装置108的效率，而且能增进混色后的白光的射出效率。

当发光二极管102a、102b、102c所产生的光直接由扩散装置108的光入射面130射入或是经支撑构件112与反射片的反射才由光入射面130射入扩散装置108之后，R、G、B三种色光会撞击扩散装置108中具有不同折射率的粉末颗粒106，如此将使得射入的光线充分折射，而在扩散装置108中散乱分布，以此达到充分混光的目的。而混合成的白光将会从扩散装置180的光出射面140射出。

由于扩散装置108可能使R、G、B三种色光充分均匀的混光成白光，因此可以解决公知以R、G、B三种发光二极管混光的光源会有不均匀的情形。而且因R、G、B三种色光可以在扩散装置108中充分混合，因此不会受到发光二极管的光发散角的限制，而使背光模块的尺寸设计受到限制。

在本发明的第二优选实施例中，是为另一种可以使R、G、B三种发光二极管所产生的光能充分均匀的混光成白光的光源结构。

请参照图2，其绘示为依照本发明第二优选实施例的背光模块的光源结构，其包括至少一第一发光二极管202a、至少一第二发光二极管202b、至少一第三发光二极管202c、一扩散装置208以及一反射片210。

其中，第一发光二极管202a具有一第一光主轴220a，第二发光二极管202b具有一第二光主轴220b，第三发光二极管202c具有一第三光主轴220c，且第一光主轴220a、第二光主轴220b以及第三光主轴220c彼此不平行，且会相交于同一位置。在此，第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c的布置数目是依照实际所需而定。另外，第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c例如是设置在一载具200上，且载具200例如是具有反射性质的载具。特别是，载具200具有第一部分200a、第二部分200b以及第三部分200c，第二部分200b与第一部分200a以及第三部分200c之间具有钝角夹角，以使放置在载具第一部分200a的第一发光二极管202a、放置在载具第二部分200b的第二发光二极管202b以及放置在载具第三部分200c的第三发光二极管202c位在不相同的平面上，并且使其光主轴能相交在同一位置。

在此，位于载具第一部分200a的第一发光二极管202a例如是至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管或是其组合。位于载具第二部分200b的第二发光二极管202b例如是至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管以及其组合。位于载具第三部分200c的第三发光二极管202c例如是至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管以及其组合。

而扩散装置208是设置在第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c的上方，且第一光主轴220a、第二光主轴220b以及第三光主轴220c指向扩散装置208中的同一位置。如先前所述，扩散装置208由一透射体204以及分散于透射体204内的数个粉末颗粒206所构成。在此，透射体204例如是一透射有机玻璃体，而分散于透射体204内的粉末颗粒是具有不同折射率的颗粒粉末，其例如是具有不同颗粒尺寸的玻璃颗粒粉末。

另外，反射片210贴覆于部分扩散装置208的表面上，而扩散装置208上未被反射片210覆盖的部分是分别为一光入射面230以及一光出射面240。

因此，当第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c所产生的光由扩散装置208的光入射面230射入扩散装置208之后，R、G、B三种色光会在扩散装置208中的同一位置交会而混合成白光，而且R、G、B三种色光在扩散装置208中还会因粉末颗粒206之故而产生充分的折射效应，因此将能使光更充分的混合。而混合成的白光将从扩散装置208的光出射面240射出。另外，在部分扩散装置208的表面上贴覆有二反射片210，此反射片210可以促进于扩散装置208中混合后的白光的射出效率。

在上述的背光模块的光源结构中，还可以再额外的装设一第一透镜212a、一第二透镜212b以及一第三透镜212c，如图3所示，其为本发明第三优选实施例的背光模块的光源的结构示意图。在图3中，第一透镜212a设置于第一发光二极管202a以及扩散装置208之间，第二透镜212b设置于第二发光二极管202b以及扩散装置208之间，第三透镜212c设置于第三发光二极管202c以及扩散装置208之间，且第一透镜212a、第二透镜212b以及第三透镜212c例如是圆柱状球透镜。当由第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c所产生的光在通过第一透镜212a、第二透镜212b以及第三透镜212c之后，才会入射至扩散装置208中。通过透镜212a、212b、212c的设置，可以使第一发光二极管202a、第二发光二极管202b以及第三发光二极管202c所产生的光能更加集中的入射至扩散装置208中，以此增加光的入射效率。

除此之外，本发明还可以将图2与图3中背光模块的光源结构的扩散装置的光出射面制作成平面的结构，如图4与图5所示，其分别绘示本发明第四以及第五优选实施例的背光模块的光源的结构示意图。在图4与图5中，扩散装置308同样是由一透射体304以及分散于透射体304中的粉末颗粒306所构成。且反射片210贴覆于部分扩散装置308的表面上，而扩散装置308上未被反射片210覆盖的部分为光入射面330以及光出射面340。在此，光入射面330为曲面，光出射面340则是平面。将扩散装置308的光出射面340设计成平面具有使射出扩散装置308的白光更佳的均匀的优点。

本发明在R、G、B三种发光二极管上方设置有扩散装置，且扩散装置中具有不同折射率的粉末颗粒，因此当R、G、B三种色光射入扩散装置而撞击其中的粉末颗粒之后，光线会呈现不同角度的折射而呈现散乱的分布，因此R、G、B三种色光在扩散装置中便可以充分的混合成均匀的白光。

本发明将R、G、B三种发光二极管放置在不同的水平面上，以使三种色光的光主轴会投射在扩散装置中的同一位置，此种方式可以缩短三种色光混合白光所需的距离，而且通过扩散装置可以使三种色光能更充分的混合。

本发明还在发光二极管以及扩散装置之间设置有球透镜，以使光能更集中的射入扩散装置中，以此增加光入射效率。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (19)

1.一种背光模块的光源，包括：

多个发光二极管，设置在一载具上；

一扩散装置，配置在该载具的上方，其中该扩散装置是由一透射体以及分散于该透射体内的多个粉末颗粒所构成；

多个支撑构件，设置在该扩散装置以及该载具之间；以及

一反射片，配置在该载具以及该扩散装置的两侧。

2.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该些支撑构件具有反射性质。

3.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置的该些粉末颗粒是具有不同折射率的粉末颗粒。

4.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置的该些粉末颗粒包括多个玻璃粉末颗粒。

5.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置的该透射体包括一透射平面基板。

6.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该载具具有反射性质。

7.如权利要求1所述的背光模块的光源，其特征在于：该些发光二极管包括至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管以及至少一蓝光发光二极管。

8.一种背光模块的光源，包括：

至少一第一发光二极管，该些第一发光二极管具有一第一光主轴；

至少一第二发光二极管，该些第二发光二极管具有一第二光主轴；

至少一第三发光二极管，该些第三发光二极管具有一第三光主轴，其中该第一光主轴、该第二光主轴以及该第三光主轴彼此都不平行；

一扩散装置，设置在该些第一发光二极管、该些第二发光二极管以及该些第三发光二极管的上方，且该第一光主轴、该第二光主轴以及该第三光主轴都指向该扩散装置；以及

一反射片，贴覆于部分该扩散装置上，而该扩散装置上未被该反射片覆盖的部分分别为一光入射面以及一光出射面。

9.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该第一光主轴、该第二光主轴以及该第三光主轴是指向该扩散装置中的同一位置。

10.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该些第一发光二极管、该些第二发光二极管以及该些第三发光二极管是设置在一载具上。

11.如权利要求8所述的背光模块的光源，还包括一第一透镜、一第二透镜以及一第三透镜，其特征在于：该第一透镜位于该些第一发光二极管以及该扩散装置之间，该第二透镜位于该些第二发光二极管以及该扩散装置之间，该第三透镜位于该些第三发光二极管以及该扩散装置之间。

12.如权利要求11所述的背光模块的光源，其特征在于：该第一透镜、该第二透镜以及该第三透镜分别为一圆柱状球透镜。

13.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置包括：

一透射体；以及

多个粉末颗粒，分散于该透射体中。

14.如权利要求13所述的背光模块的光源，其特征在于：该些粉末颗粒是具有不同折射率的粉末颗粒。

15.如权利要求13所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置的该些粉末颗粒包括多个玻璃粉末颗粒。

16.如权利要求13所述的背光模块的光源，其特征在于：该扩散装置的该透射体为一透明有机玻璃体。

17.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该些第一发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管及其组合。

18.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该些第二发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管及其组合。

19.如权利要求8所述的背光模块的光源，其特征在于：该些第三发光二极管是选自至少一红光发光二极管、至少一绿光发光二极管、至少一蓝光发光二极管及其组合。

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