CN1504803A - 背光源及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于液晶显示装置的背光源，其包括多个发光二极管、一导光板以及多个微透镜，该导光板包括一与该多个发光二极管相对的光入射面；该多个微透镜设置于该多个发光二极管与该导光板入射面之间，且该多个发光二极管与该导光板分别定位于该多个微透镜两侧的工作距离内，从而使得该微透镜耦合该多个发光二极管出射的发散光以均匀的平行光自入射面入射至导光板，该导光板耦合该平行光自一平面均匀出射。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种均匀发光的背光源以及一种应用该背光源做为面光源的液晶显示装置。
【背景技术】
现阶段，液晶显示器因其反应时间快、显示品质较佳、无辐射、适用于大型动画显示等优点，被广泛应用于笔记本计算机、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、可视电话、便携式VCD、DVD及其它一些便携式装置。然，液晶本身并不发光，须有一背光源为其提供显示图像所需的亮光。且液晶显示面板是由多个液晶单元组成，每一液晶单元对亮光的获取有同样要求，所以此背光源必须是发光辉度均匀分布的面光源。通常背光源中的光源有线光源与点光源二种，光源性质及其位置设置的不同，该背光源的结构设计思想也就相应不同。
请看图1，一种常用的以点光源为光源的背光源10包括有多个发光二极管13、一导光板15、一贴合于导光板15底面的反射板(图未示)以及设置于导光板15出光面的棱镜板与扩散板(图未示)。该多个发光二极管13彼此均匀间隔排列于导光板15的入光面一侧。导光板15将发光二极管13的点光源转化为面光源出射。
请一并看图2，是杨氏干涉原理示意图，三个发光二极管13出射光频率基本相同、存在相互平行的振动分量、位相差也比较稳定，如采用发散角较大的发光二极管，容易产生干涉现象，而于图1中的A、B、C等区域产生如图2中所示的暗点，从而使整个导光板15辉度不均，若采用较小发散角的发光二极管，则于靠近发光二极管光源发散角的外区域D、E、F、G区域无光束通过，使得该区域内亮度不足。
【发明内容】
为解决背景技术中面光源辉度不均与亮度不足的缺陷，本发明提供一种辉度均匀分布的背光源。
本发明解决的另一技术问题为提供一种应用上述背光源做为面光源的液晶显示装置。
本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种背光源包括多个发光二极管、一导光板以及多个微透镜，该导光板包括一与该多个发光二极管相对的光入射面；该多个微透镜设置于该多个发光二极管与该导光板入射面之间，且该多个发光二极管与该导光板分别定位于该多个微透镜两侧的工作距离内，从而使得该微透镜耦合该多个发光二极管出射的发散光以均匀的平行光自入射面入射至导光板，该导光板耦合该平行光自一平面均匀出射。
本发明提供的的液晶显示装置包括一用以图像显示的液晶面板与一提供液晶面板所需亮光的背光源。该背光源包括多个发光二极管、一导光板以及多个微透镜，该导光板包括一与该多个发光二极管相对的光入射面；该多个微透镜设置于该多个发光二极管与该导光板入射面之间，且该多个发光二极管与该导光板分别定位于该多个微透镜两侧的工作距离内，从而使得该微透镜耦合该多个发光二极管出射的发散光以均匀的平行光自入射面入射至导光板，该导光板耦合该入射平行光自一平面均匀出射至该液晶面板。
本发明的背光源采用微透镜与发光二极管组合构成光源组合，使得发光二极管点光源发散光转化为平行光入射至导光板，不同于背景技术中发光二极管以一定角度的发散光出射至导光板，容易在导光板内发生干涉效应，以致在导光板出射面产生明暗亮度不同的区域或者在靠近光源且超出发散角的外区域产生暗区，本发明以微透镜准直后的平行光入射进入导光板，不会产生干涉现象，也不会出现靠近光源的暗区。而采用该背光源的液晶显示装置亦能获得均匀的辉度。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1是背景技术背光源的立体图。
图2是杨氏干涉原理示意图。
图3是本发明第一实施方式背光源的横截面图。
图4是图3中微透镜与发光二极管的光路耦合示意图。
图5、图6是图3中微透镜的其它两种实施方式。
图7是本发明另一实施方式背光源的横截面图。
图8是本发明液晶显示装置的横截面图。
【具体实施方式】
请看图3，本发明背光源的第一实施方式，该背光源20包括有多个发光二极管21与一导光板22，多个微透镜23设置于该发光二极管21与导光板22之间，且该多个发光二极管21与该导光板22分别定位于该多个微透镜23左右侧的工作距离内(详后述)，使得该微透镜23耦合该多个发光二极管21出射的发散光以均匀的平行光入射至导光板22内。
导光板22大致成一长方体平板实体，其包括有一与微透镜23相邻近的光入射面221，与入射面221垂直的光出射面222、底面223、第一侧面(图未示)、与第一侧面相对的第二侧面(图未示)以及与入射面221相对的第三侧面226，为使光线自出射面222均匀出射，通常于该底面223设置有多个网点(图未示)，该网点可有多种型态的分布，且为提高光利用效率，于该底面223以及该各侧面通常还镀有反射膜或者再贴合一层反射板(图未示)，以反射自导光板22底面223或侧面出射光返回导光板22而自出射面222出射，于该入射面221与出射面222镀有抗反射膜以减少光能量的吸收损耗。导光板22与该多个发光二极管21及微透镜23构成的光源组合成一定角度设置，使得光源组合出射至导光板22的平行光以预定的方向与位置自导光板22出射面222出射。当然，光源组合亦可邻近底面223设置，以底面223为光入射面，此时，则应于底面223与光出射面222镀有抗反射膜，而于与光出射面222及底面223相交的四个侧面镀反射膜或贴反射板。
该微透镜23可为业界常用的满足准直条件的各种微透镜或其组合，请一并看图4，本实施方式中该多个微透镜23的每一横截面为一超圆锥横截面(Superconic Cross Section)，其包括一部分椭圆面231，自部分椭圆面231开口向外延伸的梯形面232。请再配合看图5与图6，该梯形面的顶边亦可向椭圆面一侧凹陷成曲面，该梯形二侧边亦可相互平行设置。多个发光二极管21分别定位于邻近相应微透镜23的顶边233，并位于微透镜23顶边233一侧的光学工作距离内；该导光板22的入射面221定位于邻近该椭圆面231，且使得导光板22位于该多个微透镜23椭圆面231一侧的光学工作距离内。多个发光二极管21出射的发散光经相应的微透镜23准直为均匀平行光自导光板22的入射面221入射，导光板22传输该平行光束自邻近或远离光源组合的出射面222出射。本发明中可设置有多个微透镜23与发光二极管21的光源组合，分别定位于导光板的其它侧面，仅需将导光板22邻近光源组合的光入射面上的反射膜改为抗反射膜即可。
请看图7，为本发明背光源第二实施方式的横截面图，该背光源30除却其导光板32，其它结构与第一实施方式的背光源20的相应结构完全一致。该导光板32大致成一楔形，其包括有一与微透镜33相邻近的光入射面321，与入射面321相交的光出射面322、与入射面321成锐角相交的底面323、第一侧面(图未示)、与第一侧面相对的第二侧面(图未示)以及与入射面321相对的第三侧面326，为使光线自出射面322均匀出射，通常于该底面323设置有多个网点(图未示)，该网点可有多种型态的分布，且为提高光利用效率，于该底面323以及该各侧面通常还镀有反射膜或者再贴合一层反射板(图未示)，以反射自导光板32底面323或侧面出射光返回导光板32而自出射面322出射，于该入射面321与出射面322镀有抗反射膜以减少光能量的吸收损耗。
请看图8，本发明液晶显示装置40包括一液晶面板50、一第一实施方式的背光源20，当然，该背光源亦可为第二实施方式的背光源30，该背光源20、30耦合光源组合的发散光为均匀出射的平面光，供给液晶面板50所需的光亮。
不同于背景技术的发光二极管以一定角度的发散光出射至导光板，容易在导光板内发生干涉效应，在导光板出射面产生明暗亮度不同的区域或者在靠近光源且超出发散角的外区域产生暗区，本发明的背光源采用微透镜与发光二极管组合构成的光源组合做为光源，使得发光二极管点光源发散光转化为平行光入射至导光板，不会产生干涉现象，也不会出现靠近光源的暗区。采用该背光源的液晶显示装置亦能获得一均匀的辉度。
通常，为获得更佳的光学效果，该液晶显示装置40可进一步包括一扩散板(图未示)设置于该导光板的出光面，以及一棱镜(图未示)板设置于该扩散板面向液晶面板50一侧。
Claims (10)
1.一种背光源，其包括多个发光二极管、一包括一与该多个发光二极管相对的光入射面的导光板，其特征在于：该背光源还包括多个微透镜设置于该多个发光二极管与该导光板入射面之间，且该多个发光二极管与该导光板分别定位于该多个微透镜两侧的工作距离内，从而使得该微透镜耦合该多个发光二极管出射的发散光以均匀的平行光自入射面入射至导光板，该导光板耦合该平行光自一平面均匀出射。
2.如权利要求1所述的背光源，其特征在于该微透镜的每一横截面为一超圆锥横截面(Superconic Cross Section)，其包括一部分椭圆面与一自该部分椭圆面开口向外延伸的梯形面。
3.如权利要求2所述的背光源，其特征在于该导光板定位于该超圆锥横截面的椭圆面一侧。
4.如权利要求3所述的背光源，其特征在于该多个微透镜面向多个发光二极管一侧为曲面。
5.如权利要求1项所述的背光源，其特征在于该导光板为一长方体或楔形体，该底面设置有多个网点，且进一步包括一反射自导光板底面出射光回导光板的反射板或镀有一反射膜。
6.如权利要求权利要求1至5任一项权利要求所述的背光源，其特征在于该入射面镀有抗反射膜。
7.一种液晶显示装置包括一用以图像显示的液晶面板、一提供液晶面板所需亮光的背光源，该背光源包括多个发光二极管、一包括一与该多个发光二极管相对的光入射面的导光板，其特征在于：该背光源进一步包括多个微透镜设置于该多个发光二极管与该导光板入射面之间，且该多个发光二极管与该导光板分别定位于该多个微透镜两侧的工作距离内，从而使得该微透镜耦合该多个发光二极管出射的发散光以均匀的平行光自入射面入射至导光板，该导光板耦合该平行光自一平面均匀出射至该液晶面板。
8.如权利要求权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于该微透镜的每一横截面为一超圆锥横截面，其包括一部分椭圆面与一自该部分椭圆面开口向外延伸的梯形面。
9.如权利要求权利要求8项所述的液晶显示装置，其特征在于该导光板是定位于该超圆锥横截面的椭圆面一侧。
10.如权利要求权利要求9项所述的液晶显示装置，其特征在于该多个微透镜面向多个发光二极管一侧为曲面。
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