專利名稱：Lcd背光源產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)背光源，尤其是一種利用發(fā)光二極管(LED)光源并配合透鏡體，使LED光源出射光線所涵蓋的角度范圍更為廣闊的LCD背光源產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器由于具有重量輕，體積小的特性，因此由過(guò)去筆記本型計(jì)算機(jī)等小型設(shè)備的顯示裝置，逐步應(yīng)用并已有取代傳統(tǒng)CRT屏幕或電視的趨勢(shì)，其也隨著零部件的性能提高，使得LCD面板尺寸、亮度、對(duì)比等規(guī)格，也一直在進(jìn)步提升當(dāng)中。LCD依照光源產(chǎn)生影像的方式，可分為反射型與穿透型兩類，早期的LCD多以反射型為主，目前則主要以穿透型LCD為市場(chǎng)大宗。而穿透型LCD則依照光源設(shè)置的位置可分作側(cè)光式(side-edge)與直下式(direct type)背光模式，側(cè)光式LCD的光源設(shè)置于導(dǎo)光板(light guide)二左右側(cè)邊或四側(cè)邊處，使光線藉由導(dǎo)光板的全反射作用以及導(dǎo)光板下方的擴(kuò)散片所設(shè)的擴(kuò)散點(diǎn)，將光線均勻地從導(dǎo)光板表面射出，進(jìn)而再透過(guò)液晶面板，呈現(xiàn)出影像。
然而，在大型LCD的發(fā)展需求下，足夠的顯像亮度、寬廣的觀看視角、鮮明的影像對(duì)比以及較長(zhǎng)的使用壽命，已成為研發(fā)最主要的重點(diǎn)，因而在這種標(biāo)準(zhǔn)要求下，直下式的背光模塊形態(tài)便成為大型LCD發(fā)展的技術(shù)主流。已知直下式的背光模塊請(qǐng)參閱圖1，一般LCD是由上半部的液晶面板10與下半部提供光源的背光模塊20所構(gòu)成。背光模塊20主要包括一棱鏡片21、一擴(kuò)散膜22、一導(dǎo)光板23、一反射罩24與一光源25。目前所利用于直下式背光模塊的光源24包括電激發(fā)光(EL)、冷陰極熒光燈(CCFL)、陰極發(fā)射燈(CCL)或金屬鹵化燈等，其中以冷陰極熒光燈應(yīng)用最廣。光源24所發(fā)射的光線直接穿透導(dǎo)光板23以及具有配光效果的棱鏡片21與擴(kuò)散膜22，而能均勻的由背光模塊10表面射出，并透射進(jìn)入液晶面板10中。
以一般使用冷陰極熒光燈的直下式背光模塊與側(cè)光式背光模塊相比較，因前者設(shè)有較多的燈管數(shù)，且光線可直接穿透導(dǎo)光板(有些甚至并未設(shè)有導(dǎo)光板)，可避免一些側(cè)光的漏失，而使整體的輝度與發(fā)光效能大幅提升。然而，燈管數(shù)目增多時(shí)，其所產(chǎn)生的熱能也較多，所造成的溫度升高也會(huì)對(duì)液晶分子或是彩色光阻產(chǎn)生影響，而有色彩異變的現(xiàn)象，通常必須將背光模塊的厚度增加，以減低這種干擾，因而不得不加大LCD的厚度體積。除此之外，燈管間的分布排列，相當(dāng)容易產(chǎn)生明暗條紋的情況，并對(duì)齊度產(chǎn)生一定的影響。
因此曾有利用LED光源取代冷陰極熒光燈的背光模塊產(chǎn)生，由于LED光源具有體積小、產(chǎn)熱性低、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)的特性，加上近來(lái)制造技術(shù)的進(jìn)步，其發(fā)光亮度不斷提升，且其制造成本亦逐漸降低，目前已逐步應(yīng)用于各種照明設(shè)備中，未來(lái)，LED光源更可能取代目前燈泡或日光燈源，而成為照明設(shè)備中最重要的發(fā)光組件。但是以LED光源作為L(zhǎng)CD背光源仍有其存在的問(wèn)題。請(qǐng)參閱圖2，此以2θ1/2為120度的表面粘著型(SMD)LED光源30為例(θ1/2是指LED發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半時(shí)該方向與軸向的夾角，2倍θ1/2即為視角)，其與照射表面在距離為X的情況下，若以其照射所能涵蓋直徑為X長(zhǎng)度的圓周范圍內(nèi)的照度計(jì)算，只能達(dá)成65％的均勻度。請(qǐng)同時(shí)參閱并比較圖3，該圖是LED光源發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光角度的關(guān)系圖，從圖中可知，發(fā)光角度為軸向而為0度時(shí)，LED的發(fā)光強(qiáng)度最高，但隨著偏離軸向的角度逐漸增大，其發(fā)光強(qiáng)度則等比降低。因此LED中央最亮，越旁邊則等比變暗。LED光源發(fā)散光線后，照射到被照射表面時(shí)，在等距離的情況下，原則上應(yīng)依光線強(qiáng)度相似的比例分布，但因LED光源是照射于一平面上，其所發(fā)散較大角度的光線，與被照射表面的距離較遠(yuǎn)，且照射面積較大，使其照度相對(duì)上降低許多。因此無(wú)法依原LED光源強(qiáng)度比例的分布，并在直徑長(zhǎng)度為X的圓周區(qū)域邊緣處，形成僅有圓周中央照度65％的均勻度。因此，在一定均勻度的需求下，其所能涵蓋的面積較窄，若欲使其光照區(qū)域滿布并能均勻，其在大尺寸面板上就必須設(shè)置相當(dāng)多的LED光源，此將耗費(fèi)相當(dāng)?shù)某杀荆蝗粼O(shè)置數(shù)目不足，則將無(wú)法克服前述明暗相間隔且光照不均的缺失，而影響到顯像的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
為改善已知LCD背光源利用冷陰極熒光燈的高產(chǎn)熱以及齊度較差的缺點(diǎn)，本發(fā)明將提供一種利用LED光源并結(jié)合一透鏡體，以作為L(zhǎng)CD背光源來(lái)源的LCD背光源產(chǎn)生方法，使LED光源在一定均勻度條件下的照射范圍增加，或甚至提升其照射均勻度，并同時(shí)能夠減少背光模塊中LED設(shè)置的數(shù)目，以降低背光模塊的制作成本。
本發(fā)明的LCD背光源產(chǎn)生方法，包括提供一LED光源；提供一透鏡體；將該透鏡體套蓋于該LED光源上；將套蓋有該透鏡體的該LED光源，設(shè)置于LCD背光模塊中最接近LED光源的光學(xué)膜片下方X長(zhǎng)度距離處；以及使LED光源射出的光線經(jīng)由透鏡體的折射后，照射到該光學(xué)膜片上直徑為2X～7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)，而該直徑為2X～7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)的光均勻度可達(dá)到75％以上。
依靠本發(fā)明LCD背光源產(chǎn)生方法，可使LED光源所發(fā)散的光線，經(jīng)過(guò)該透鏡體的折射，改變?cè)饩€出射的角度，從而使整體出射光線的角度變大，而能夠涵蓋更大的面積。另一方面，則同時(shí)改變出射光線強(qiáng)度的分布，使原本軸向中央光線強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域，往與軸向較大角度的二端偏移，使出射角度較大光線的強(qiáng)度加強(qiáng)，并降低中央軸向的光線強(qiáng)度，以使LED光源所發(fā)出的光線能夠在穿透該透鏡體內(nèi)部一段距離后，照射到較外圍且較遠(yuǎn)距離的表面時(shí)，不但不會(huì)使均勻度降低，反而可增加均勻度至75％以上。因此，利用本發(fā)明方法，可使LED光源在作為L(zhǎng)CD的背光源時(shí)，能夠維持在較高均勻度的水準(zhǔn)下，照射涵蓋較已知LED光源所能照射涵蓋面積4倍至49倍的區(qū)域，一方面使被照射表面的均勻度提高，另一方面則因照射面積的大幅擴(kuò)增，能夠配置較少的LED光源，因而也有大幅降低設(shè)備成本的優(yōu)點(diǎn)。
以下將配合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，下述所列舉的實(shí)施例是用以闡明本發(fā)明，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以做一些更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。


圖1是已知LCD背光模塊的示意圖；
圖2是已知LED光照的示意圖；圖3是已知LED光源發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光角度的關(guān)系圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源光照的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源的分解立體示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源的光徑示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光角度的關(guān)系圖。
圖中10 液晶面板 30 LED光源20 背光模塊 40 透鏡體21 棱鏡片50 基座22 擴(kuò)散片X 距離23 導(dǎo)光板Y 直徑24 反射罩Z 光學(xué)膜片25 光源具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖4，該圖是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源光照的示意圖。于該圖中，一LED光源30上套蓋有一透鏡體40，該套蓋有透鏡體40的LED光源30，是設(shè)置于光學(xué)膜片C下方距離X處，并照射到光學(xué)膜片Z上直徑為Y長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖4與圖5，圖5是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源的分解立體示意圖。本發(fā)明的LCD背光源產(chǎn)生方法，首先提供一LED光源30，再提供一透鏡體40，而后將透鏡體40套蓋于所述LED光源30上，該LED光源30可接設(shè)于一基座50上；將套蓋有透鏡體40的LED光源30，進(jìn)一步設(shè)置于LCD背光模塊中最接近LED光源的光學(xué)膜片Z下方處，光學(xué)膜片Z至套蓋有透鏡體40的LED光源30的距離為X。LED光源30射出的光線經(jīng)由透鏡體40的折射后，照射到光學(xué)膜片Z上直徑為Y長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)，其中，LED光源可為SMD型的LED，或其它形式的LED，而其發(fā)光顏色則可為白光或其它依需要的其它色光。
請(qǐng)參閱圖6，該圖是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源的光徑示意圖。LED光源30套蓋有一透鏡體40后，LED光源所發(fā)出的光線可經(jīng)由透鏡體的折射作用，改變?cè)饩€所行經(jīng)的路徑，轉(zhuǎn)而偏向中心軸的兩端，而擴(kuò)大其照射的面積，而此面積的大小約為距離X的2倍至7倍長(zhǎng)的直徑圓周范圍。
請(qǐng)參閱圖7，該圖是本發(fā)明實(shí)施例LCD背光源其發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光角度的關(guān)系圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)光角度為軸向方向而為0度時(shí)，本發(fā)明LED光源的發(fā)光強(qiáng)度已由前述(請(qǐng)參閱圖3)的最高強(qiáng)度降低至幾乎為最低強(qiáng)度，且隨著偏離軸向角度的逐漸增大，其發(fā)光強(qiáng)度約在70度時(shí)達(dá)到最高峰，角度再繼續(xù)增加時(shí)，其發(fā)光強(qiáng)度則迅速降低。需注意的是，此處是本發(fā)明實(shí)施例LCD光源30套蓋透鏡體40后，發(fā)光“強(qiáng)度”與發(fā)光角度的分布關(guān)系。由透鏡體40射出的光線仍要進(jìn)一步照射到光學(xué)膜片Z上，因此這些光線照射分布到光學(xué)膜片Z上時(shí)，由于距離以及照射面積的差異，將使其照度發(fā)生變化，而不會(huì)依照光線強(qiáng)度的比例分布。雖然本發(fā)明中接近軸向而角度較小得出射光線其強(qiáng)度較低，但其照射距離短，所擴(kuò)散的面積小，所以照度將略微降低；而出射角度較大的光線，其與被照射表面的距離較遠(yuǎn)，且擴(kuò)散的區(qū)域較大，因此會(huì)使分布在每一單位面積上的光束照度降低，原本會(huì)造成發(fā)光角度較大得出射光照度驟降，但在本發(fā)明中，由于發(fā)光角度較大得出射光其強(qiáng)度大幅增加，因此其邊緣處的照度均勻度仍能維持在75％以上。亦即，LED光源軸向0度射出至光學(xué)膜片Z的光線照度以100計(jì)算時(shí)，這些在直徑為2X長(zhǎng)度至7X長(zhǎng)度的圓周邊緣的光線照度則有75以上。
因此，通過(guò)本發(fā)明的LCD背光源產(chǎn)生方法，利用一透鏡體40的重新配光作用，使LED背光源其照射的區(qū)域范圍在均勻度75％以上的條件下，可以增加已知LED光源所照射涵蓋面積的4倍至49倍之多，一方面使被照射表面的均勻度提高，另一方面則因照射面積的大幅擴(kuò)增，LCD之背光模塊中能夠配置較少的LED光源，因而也能夠大幅降低設(shè)備所需的成本。
權(quán)利要求
1.一種LCD背光源產(chǎn)生方法，包括提供一LED光源；提供一透鏡體；將該透鏡體套蓋于該LED光源上；將套蓋有該透鏡體的該LED光源設(shè)置于LCD背光模塊中最接近LED光源的光學(xué)膜片下方X距離處；以及使LED光源射出的光線經(jīng)由透鏡體的折射后，照射到該光學(xué)膜片上直徑為2X至7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的LCD背光源產(chǎn)生方法，其特征在于，所述直徑為2X至7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)其光均勻度在75％以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LCD背光源產(chǎn)生方法，其特征在于，所述LED光源是一白光LED。
4.如權(quán)利要求1或2所述的LCD背光源產(chǎn)生方法，其特征在于，所述LED光源是一表面粘著型LED。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種利用發(fā)光二極管光源配合透鏡體，使LED光源出射光線所涵蓋的角度范圍更為廣闊的LCD背光源產(chǎn)生方法。本發(fā)明的LCD背光源產(chǎn)生方法，包括提供一LED光源；提供一透鏡體；將該透鏡體套蓋于該LED光源上；將套蓋有該透鏡體的該LED光源，設(shè)置于LCD背光模塊中最接近LED光源的光學(xué)膜片下方X長(zhǎng)度距離處；以及使LED光源射出的光線經(jīng)由透鏡體的折射后，照射到該光學(xué)膜片上直徑為2X至7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)內(nèi)，而該直徑為2X至7X長(zhǎng)度的圓周區(qū)域內(nèi)的光均勻度可達(dá)到75％以上。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1858636SQ20051006949
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者謝啟堂, 林長(zhǎng)青, 黃博亮 申請(qǐng)人:巨虹電子股份有限公司