CN202001954U - 提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，设置于一背光模块内用以提供光源于一液晶显示模块，其包括：多个发光区域，该等发光区域相互邻接设置并分别包含：一色彩光源单元，具有一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管；及一辉度光源单元，具有一白光发光二极管；及一控制器，电性连接该色彩光源单元及该辉度光源单元，供以调变该色彩光源单元及该辉度光源单元的开启、关闭或阶调控制。因而，本实用新型兼具高饱和度与高发光效率的长处，对于显示器的光学效能有更进一步的提升。
Description
技术领域
一种显示器的背光源结构，尤指一种提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构。
背景技术
自2000年以来，平面显示器(FPD)已取代传统阴极射线管显示器(CRT)的地位，成为显示技术的主流，而液晶显示器(LCD)更占了平面显示器市场中的绝大部分。液晶显示器主要由液晶面板和背光模块所组成，由背光模块提供白光光源，再由液晶面板支配显示器展现的色彩变化。液晶面板的结构为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，且液晶面板更可视为由几百万个画素(Pixel)的结构组成的阵列。每一画素的结构在液晶面板下层玻璃有电晶体(TFT)镶嵌于上，而上层的玻璃基板则与彩色滤光片(Color Filter)贴合。当电流通过电晶体产生电场变化，造成液晶分子偏转，藉以改变光线的偏极性，再利用偏光片掌控光线的通过与否，由此决定画素的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个画素各包含红蓝绿三颜色，这些发出红蓝绿色彩的画素便构成了面板上的影像画面。由于液晶面板只能导引光线，无法自发性产生光，液晶显示器所呈现的光学表现由背光模块提供的光源性质所限制，因此，提升背光模块的性能为改良液晶显示器的重点之一。
现有的背光模块结构，由背光光源与光学模块与外壳所组成，背光光源所产生的光，经由光学模块内如导光板、扩散片、棱镜片、反射片及其群组，产生反射、折射、散射的现象，形成均匀的平面光源，最后由光学模块的出光面射出。背光模块的效能，可从辉度、色彩饱和度、耗电量及尺寸厚度的规格来检测，这些项目均与背光光源密切相关，因此背光光源的采用与设计可视为背光模块技术的核心之一。其光源种类主要有荧光灯管(EL)、冷阴极灯管(CCFL)与发光二极管(LED)，由于近年发光二极管的发光功率快速提升，现已成为最主要的背光光源，其主要应用方式有直接使用白光发光二极管，或由红(R)绿(G)蓝(B)三色发光二极管进行混色，而获得白光的效果。一般而言，白光发光二极管可提供较高的发光功率，但其色彩饱和度远低于RGB三色发光二极管混色，而RGB三色发光二极管混色虽然有高色彩饱和度的优点，但其辉度相对较低，上述二种背光光源均无法兼顾辉度及色彩饱和度。
鉴于上述缺点，并为使液晶显示器的表现更进一步提升，本实用新型提出一混合白光与RGB发光二极管的背光模块改良结构，使之同时具有高色彩饱和度与高辉度的长处。
发明内容
本实用新型的主要目的，旨在提供一种提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，利用现有的RGB混色技术，结合高发光效率的白光发光二极管，撷取两者的优点设计成更高规格的光源结构，以提升显示器在使用时的影像品质。
为达上述目的，本实用新型的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，设置于一背光模块内用以提供光源于一液晶显示模块，其包含：多个发光区域，该等发光区域相互邻接设置并分别包含一色彩光源单元，具有一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管；及一辉度光源单元，具有一白光发光二极管；及一控制器，电性连接该色彩光源单元及该辉度光源单元，供以调变该色彩光源单元及该辉度光源单元的开启、关闭或阶调控制。
在一实施例中，该色彩光源单元与该辉度光源单元设置形成该红光发光二极管、该绿光发光二极管、该蓝光发光二极管及该白光发光二极管呈现不规则顺序排列的1*4单一条状结构而使该等发光区域相互邻接形成至少一光条(lightbar)。根据显示器的需求考量，该等光条在该背光模块内为侧入式设置；抑或，该等光条在该背光模块内为直下式设置。直下式设置亦有将该等光条在该背光模块内相对该液晶显示模块的水平线方位平行间隔排列设置，或将该等光条在该背光模块内相对该液晶显示模块的垂直线方位平行间隔排列设置等两种较佳的设置方式。
在一实施例中，该色彩光源单元与该辉度光源单元设置形成该红光发光二极管、该绿光发光二极管、该蓝光发光二极管及该白光发光二极管呈现不规则顺序排列的2*2阵列结构而使该等发光区域相互邻接形成对应该背光模块尺寸大小的矩阵结构。为了增加辉度，其中各该发光区域，更包含：一补强光源单元，置于该2*2阵列结构的中心处位置。其中，该补强光源单元具有一绿光发光二极管；或，该补强光源单元具有一白光发光二极管。
综上，本实用新型结合了现有两种背光源的优点，不仅色彩饱和度与RGB三色发光二极管混色具有相同水准，亦具备白光发光二极管的高辉度表现，使背光源结构拥有更高的效能，顺应高画质与大尺寸的显示器发展趋势。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的安装示意图(一)；
图2为本实用新型较佳实施例的结构示意图；
图3为本实用新型较佳实施例的安装示意图(二)；
图4为本实用新型较佳实施例的组合示意图；
图5为本实用新型另一较佳实施例的组合示意图；
图6为本实用新型另一较佳实施例的补强示意图；
图7为本实用新型另一较佳实施例的光谱分布图。
附图标记说明：1-背光模块；10-光学模块；2-提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构；22-发光区域；222-色彩光源单元；2222-红光发光二极管；2224-绿光发光二极管；2226-蓝光发光二极管；224-辉度光源单元；2244-白光发光二极管；226-补强光源单元；24-控制器；26-光条；3-液晶显示模块。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本实用新型的内容，谨以下列说明搭配图式，敬请参阅。
请参阅图1所示，为本实用新型较佳实施例的安装示意图(一)。本实用新型提供一种提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2，该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2设置于一背光模块1内，并经由该背光模块1，将提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2的光源转换成平面且均匀的白光，用以供予一液晶显示模块3，使之转换成显示器欲表现的彩色画面。
请参阅图2，其为本实用新型较佳实施例的结构示意图。图中所示该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2包含多个发光区域22，该等发光区域22为混光白光的基本单位，并相互邻接设置，构成该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2的发光光源。该等发光区域22分别各包含高色彩饱和度的一色彩光源单位222，与高辉度的一辉度光源单位224。该色彩光源单位222具有一红光发光二极管2222、一绿光发光二极管2224及一蓝光发光二极管2226，其在光学上显露的优势，可从其在CIE 1931色彩空间上的表现窥知，依照现有的技术，该色彩光源单位222的色域均能涵盖电子产品最常使用的sRGB标准，甚至提供NTSC 100％或以上的广色域，并因所选择的发光二极管的波长，组合成所需求的色域范围，但由于制造不同颜色的发光二极管材料不同，连带使电压特性也随之不同，使得该色彩光源单位222调整白平衡困难且成本偏高。而该辉度光源单位224具有一白光发光二极管2244，该白光发光二极管2244多选用蓝光激发黄色荧光粉的发光二极管，由于其发光效率高，能提供较大的辉度，但由于其发出的白光混合蓝黄二波段的光，缺乏红色波段的光谱，造成演色性(color rendition)较差。
该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光原改良结构2，通过电性连接该色彩光源单元222与该辉度光源单元224的一控制器24，操纵该色彩光源单元222与该辉度光源单元224，使之开启、关闭、或做阶调调整，并通过该等发光区域22结合该色彩光源单元222与该辉度光源单位224，使该色彩光源单元222与该辉度光源单元224设置成该红光发光二极管2222、该绿光发光二极管2224、该蓝光发光二极管2226及该白光发光二极管2244呈现不规则顺序排列的1*4单一条状结构，而使该等发光区域22相互邻接形成至少一光条26(light bar)。
该光条26可为侧入式设置于该背光模块1内，如图3的本实用新型较佳实施例的安装示意图(二)所示，该光条26排列成对应该背光模块1的导光板侧面大小的长条状结构，使该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2安插于该背光模块1内的至少一侧边，其发出的光通过该背光模块1的一光学模块10，折射至该光学模块10的上平面，并由棱镜片、扩散片等光学膜片，让白光均匀的从该背光模块1的上平面透出，形成面光源。
此外，该光条26可为直下式设置于该背光模块1内，如图1的本实用新型较佳实施例的安装示意图(一)所示。请参考图4，并一并参阅图1，本实用新型较佳实施例的组合示意图。如图中所示，该光条26平行间隔排列成对应该背光模块1底面大小的平面结构，使该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2安放于该背光模块1的底面，其放置的方式可为相对该液晶显示模块3的水平线方位、或垂直线方位其中之一。且该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2所发出的光，通过该背光模块1的该光学模块10散射至该光学模块10的上平面，并经由棱镜片、扩散片等光学膜片从该背光模块1的正面透出，供应液晶显示模块3均匀的白光。
请参阅图5所示，其为本实用新型另一较佳实施例的组合示意图。其中，该色彩光源单元222与该辉度光源单元224设置形成该红光发光二极管2222、该绿光发光二极管2224、该蓝光发光二极管2226及该白光发光二极管2244呈现不规则顺序排列的2*2阵列结构，使该等发光区域22相互邻接形成对应该背光模块1尺寸大小的矩阵结构。
参阅图6，为本实用新型另一较佳实施例的补强示意图，此种2*2阵列结构的该等发光区域22更包含一补强光源单元226，配合高辉度要求的产品需求，供以增加该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2的辉度表现。该补强光源单元226含有一绿光或白光发光二极管，置于此2*2阵列结构的该等发光区域22的中心位置，被该色彩光源单元222与该辉度光源单元224所环绕，由于绿光和白光在同样功率下人眼感受到的辉度较高，且其光谱对该提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2的光谱特性影响较微，可以通过该控制器24维持原本的白平衡，故此种结构可增添该发光区域22的辉度，而不影响其他光学特性。
通过本实用新型的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构2，能得到高色饱和度、高辉度、以及白平衡最佳化的效果。图7为本实用新型另一较佳实施例的光谱分布图，图中显示本实用新型使用的彩色滤光片(CF)、该色彩光源单元222与辉度光源单元224的频谱。测量使用本实用新型前后的该背光模块1，搭配使用NTSC为68.9％的彩色滤光片的该液晶显示模块3，做光学测试可以得到以下的数据：
越大的透过率，即可得到越高的辉度。经过实际验证，本实用新型的该色彩光源单元222与该辉度光源单元224全开时，能使该液晶显示模块3的辉度提高；即便经由阶调调整，亦能比现有的RGB混色光源得到更高的辉度。在NTSC色域的表现，本实用新型可与现有的RGB混色光源达到相同水准。而现有的RGB混色光源很难调整到精准的白平衡，容易造成色偏差，本实用新型加上白光的该辉度光源单元224后，能使系统更容易调整得到理想的白平衡，此外，该色彩光源单元222与该辉度光源单元224可搭配启闭、阶调调整，使白平衡达到最佳化。
本实用新型结合了现有的RGB混光光源与白光二极体光源的两种白光LED背光光源结构，兼容并济，并利用光学的特性，使本实用新型兼具高色彩饱和度与高辉度的优点，有效改善现有的白光二极体光源演色度不足以及现有RGB混光光源辉度表现较差的特性，并进而改善现有RGB混光光源白平衡不易调整的缺点，达到去芜存菁、截长补短的效果，使背光模块所提供的光学效能更加提升，令显示器具备更高品质的发展。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型实施的范围，其他转变方式亦皆在本案的范畴之中；故此等熟习此技术所作出等效或轻易的变化，在不脱离本实用新型的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型的专利范围内。
综上所述，本实用新型的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，具有专利的实用新型性，及对产业的利用价值；申请人于是依专利法的规定，向钧局提起新型专利的申请。
Claims (10)
1.一种提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，设置于一背光模块内用以提供光源于一液晶显示模块，其特征在于，其包括：
多个发光区域，该等发光区域相互邻接设置并分别包含：
一色彩光源单元，具有一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管；及
一辉度光源单元，具有一白光发光二极管；及
一控制器，电性连接该色彩光源单元及该辉度光源单元，该控制器调变该色彩光源单元及该辉度光源单元的开启、关闭或阶调控制。
2.如权利要求1所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该色彩光源单元与该辉度光源单元设置形成该红光发光二极管、该绿光发光二极管、该蓝光发光二极管及该白光发光二极管呈现不规则顺序排列的1*4单一条状结构而使该等发光区域相互邻接形成至少一光条。
3.如权利要求2所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该等光条在该背光模块内为侧入式设置。
4.如权利要求2所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该等光条在该背光模块内为直下式设置。
5.如权利要求4所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该等光条在该背光模块内相对该液晶显示模块的水平线方位平行间隔排列设置。
6.如权利要求4所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该等光条在该背光模块内相对该液晶显示模块的垂直线方位平行间隔排列设置。
7.如权利要求1所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该色彩光源单元与该辉度光源单元设置形成该红光发光二极管、该绿光发光二极管、该蓝光发光二极管及该白光发光二极管呈现不规则顺序排列的2*2阵列结构而使该等发光区域相互邻接形成对应该背光模块尺寸大小的矩阵结构。
8.如权利要求7所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，各该发光区域，还包含：一补强光源单元，置于该2*2阵列结构的中心处位置。
9.如权利要求8所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该补强光源单元具有一绿光发光二极管。
10.如权利要求8所述的提升色彩饱和度与辉度及白平衡表现的显示器背光源结构，其特征在于，该补强光源单元具有一白光发光二极管。
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