專利名稱：包含發(fā)光二極管的背光組件以及包含它的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，尤其是，涉及使用包含發(fā)光二極管的背光組件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
顯示裝置典型地使用了陰極射線管(CRT)。當(dāng)前，已經(jīng)進行了很多努力用于研究和開發(fā)各種類型的平板顯示器作為CRT的替代品，諸如液晶顯示(LCD)裝置，等離子顯示面板(PDP)，場發(fā)射顯示器以及電致發(fā)光顯示器(ELD)。LCD裝置具有超越其他平板顯示器的優(yōu)點，一部分優(yōu)點是分辨率高，重量輕，外形薄，尺寸緊湊以及需要的能量供應(yīng)低。
通常，LCD裝置包括彼此分離且面對的兩個基板，并且液晶材料插入在該兩個基板之間。該兩個基板包括彼此面對的電極。施加在該電極之間的電壓產(chǎn)生與該液晶材料相交的電場。在該液晶材料內(nèi)的液晶分子的排列根據(jù)所產(chǎn)生的電場的強度而改變，由此改變LCD裝置的光透射率。于是，LCD裝置通過改變所產(chǎn)生的電場的強度而顯示圖像。
由于LCD裝置為非發(fā)射型顯示裝置，因此需要背光向該非發(fā)射型顯示裝置提供光。已經(jīng)使用了冷陰極熒光燈(CCFL)或外電極熒光燈(EEFL)。近來，由于發(fā)光二極管(LED)不含有汞(Hg)并且提高了彩色顯示能力而得到了廣泛的使用。
圖1是基于現(xiàn)有技術(shù)使用LED的LCD模塊的分解透視圖，并且圖2是沿圖1的II-II線的截面圖。
如圖1和2所示，在現(xiàn)有技術(shù)的LCD模塊中，背光組件20和液晶板40依次設(shè)置在下殼體10上。主支承體30具有矩形框形狀，并支承背光組件20和液晶板40。主支承體30與下殼體10相結(jié)合。
驅(qū)動電路42通過柔性印刷電路板(FPCB)連接到液晶板40。頂蓋50設(shè)置在LCD板的頂部。頂蓋50加壓并使液晶板40的周邊部分固定，并與主支承體30和下殼體10相結(jié)合。
背光組件20包括多個LED 22，反射片23，導(dǎo)光板25和諸如棱鏡片27a和散射片27b的光學(xué)片。LED 22設(shè)置在多個印刷電路板(PCB)21上。PCB 21平行設(shè)置在下殼體10上。反射片23具有多個通孔24。通孔24對應(yīng)于LED 22，并且反射片23覆蓋PCB 21和下殼體10。導(dǎo)光板25與LED 22相分離并具有多個反射點26。反射點26對應(yīng)于LED 22。光學(xué)片27與導(dǎo)光板25相分離。光學(xué)片27使穿過導(dǎo)光板25的光會聚并散射。
LED 22包括相同數(shù)量的紅、綠和藍色LED。該紅、綠和藍色LED同時開通以混合紅、綠和藍色，由此形成白色光。
為了使該顏色混合，在現(xiàn)有技術(shù)的LCD模塊中使用側(cè)面發(fā)射型LED。該側(cè)面發(fā)射型LED從側(cè)面發(fā)射光。如果從一種顏色的LED 22發(fā)射的光直接向上行進，那么該光與從其他LED 22發(fā)射的光沒有充分混合，由此會產(chǎn)生彩色斑點并會透過液晶板40作為LED的固有顏色來顯示。因此，普遍使用的是不向上發(fā)射光的側(cè)面發(fā)射型LED。
現(xiàn)有技術(shù)的LED 22在相對于LED 22的垂直中心軸大約80度的發(fā)射角處具有最高發(fā)光強度。換句話說，大部分光在鄰近80度的范圍內(nèi)從LED 22發(fā)射形成白色光。
然而，從LED 22發(fā)射的光的一部分仍然直接向上行進。近似地，從LED發(fā)射的光總量的百分之五至八直接向上行進。該比率足以造成所述的彩色斑點。
為了避免現(xiàn)有技術(shù)中的彩色斑點問題，在背光組件中的導(dǎo)光板25具有反射點26。反射點26被稱作換向器(diverter)。類似于反射片23，反射點26用來反射光。
因此，從一個LED 22直接發(fā)射的光或從反射點26反射的光與來自其他LED 22的發(fā)射光混合形成白色光。然后，該白色光透過導(dǎo)光板25和光學(xué)片27傳輸，并入射到液晶板40上。液晶板40使用該白色光來顯示圖像。
導(dǎo)光板25是透明的，但是由丙烯酸樹脂構(gòu)成。由于丙烯酸樹脂部分地吸收光或反射光，因此導(dǎo)光板25使光效率降低了大約百分之十。為了解決光效率的降低，增大了功率消耗。
另外，由于導(dǎo)光板25靠近LED 22設(shè)置，因此當(dāng)LCD模塊受到撞擊或旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)光板25和LED 22可能會受到破壞。因此，降低了現(xiàn)有技術(shù)的背光組件的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包含設(shè)置于基底部分上的發(fā)射部分的發(fā)光二極管。同樣還提供了覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其中該傾斜上表面具有倒錐體形狀以及相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
在另一方面，一種背光組件包括多個發(fā)光二極管；具有與該多個發(fā)光二極管相對應(yīng)的多個通孔的反射片；以及直接設(shè)置在該多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
在另一方面，一種顯示裝置包括顯示板；以及該顯示板下方的背光組件，其中該背光組件包括多個發(fā)光二極管；具有與該多個發(fā)光二極管相對應(yīng)的多個通孔的反射片；以及直接設(shè)置在該多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
在另一方面，一種背光組件包括多個發(fā)光二極管，其中該多個發(fā)光二極管的至少一個包括在基底部分上的發(fā)射部分；以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其中該傾斜上表面具有倒錐體形狀，使得該多個發(fā)光二極管的至少一個在相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至80度的角度處具有最高發(fā)光強度；以及直接設(shè)置在該多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
附圖簡要說明圖1是基于現(xiàn)有技術(shù)使用LED的LCD模塊的分解透視圖；圖2是沿圖1的線II-II的截面圖；圖3是在基于本發(fā)明一個示范性實施例的背光組件中的LED的截面圖；圖4A至4C是描繪當(dāng)在相對于LED的垂直中心軸分別為40，50和67.5度的角度處達到最高發(fā)光強度時，沒有使用導(dǎo)光板的背光組件中的顏色混合的模擬圖片；圖5A和5B分別是描繪來自具有大約67度的傾斜角的LED的發(fā)射光分布的極坐標(biāo)圖和直角坐標(biāo)圖；以及圖6是基于本發(fā)明另一示范性實施例的LED的截面圖。
具體實施例方式
參考附圖可以更好地理解示范性實施例，但是這些實例并不用于限定本發(fā)明?；诒景l(fā)明示范性實施例的LCD模塊具有與圖1的LCD模塊類似的結(jié)構(gòu)。因此，本文中省略了與圖1的LCD模塊相類似的部件的詳細(xì)解釋。
圖3是在基于本發(fā)明一個示范性實施例的背光組件中的LED的截面圖；如圖3所示，基于本發(fā)明該示范性實施例的LED 100包括基底部分102，在該基底部分102上的發(fā)射部分104，和覆蓋該發(fā)射部分104的透鏡部分106。透鏡部分106是透明的，其使來自發(fā)射部分104發(fā)射的光朝向LED 100的一側(cè)折射?；撞糠?02在外部LED操作系統(tǒng)與LED 100之間提供了一接口。
透鏡部分106具有比該透鏡部分106外部的空氣更高的折射率。因此，當(dāng)光穿過透鏡部分106的側(cè)表面時，根據(jù)Snell原理，折射角大于入射角。因此，從發(fā)射部分104發(fā)射的大部分光向側(cè)面?zhèn)鬏?，并與從相鄰的LED發(fā)射的光混合形成白色光。
透鏡部分106具有傾斜上表面106a以避免光直接向上行進。傾斜上表面106a將直接向上傳播的光朝向LED 100的側(cè)面反射，由此減少了彩色斑點。傾斜上表面106a可以具有倒錐體形狀。傾斜上表面106a具有相對于LED 100的中心軸大約55至85度的傾斜角θ。由于傾斜上表面106a具有大約55至85度的傾斜角θ，因此向上傳播的大部分光從該傾斜上表面106a朝向透鏡部分106的側(cè)面反射。由于LED 100具有傾斜上表面106a，該傾斜上表面具有55至85度的傾斜角，因此從相鄰LED 100發(fā)射的不同顏色的光均勻地混合形成白色光。因此，該示范性實施例的LCD模塊不需要導(dǎo)光板。因此，在不使用導(dǎo)光板的情況下就能夠避免彩色斑點，并且同時能夠避免由于導(dǎo)光板而造成的光效率的降低。
圖4A至4C是說明當(dāng)在相對于LED的垂直中心軸分別為40，50和67.5度的角度處達到最高發(fā)光強度時，在沒有導(dǎo)光板的背光組件中的顏色混合的模擬圖片。出于示范性的原因，假設(shè)圖4A至4C的背光組件具有40毫米的厚度，這與現(xiàn)有技術(shù)的背光組件的厚度相同。在圖4A至4C左側(cè)的圖片是對彩色圖片經(jīng)灰度分級后的圖片。由于難以通過灰度分級區(qū)分顏色和顏色邊界，因此將在圖4A至4C右側(cè)通過從該彩色圖片中提取顏色的輪廓而得到的圖片與該經(jīng)灰度分級的圖片相結(jié)合。由于在右側(cè)的圖片是通過提取顏色的輪廓得到而不是由該經(jīng)灰度分級的圖片得到，因此它們并不呈現(xiàn)出與相應(yīng)的經(jīng)灰度分級的圖片相同。
如圖4A所示，當(dāng)在大約40度的角度形成最高發(fā)光強度時，其為紅、綠和藍色的LED(圖3中的100)的固有顏色直接出現(xiàn)在該LED上方，并由此該顏色并不有效混合。因此，造成彩色斑點。
如圖4B所示，當(dāng)在大約50度的角度形成最高發(fā)光強度時，顏色的混合比圖4A提高很多，但是LED(圖3中的100)的固有顏色仍然直接出現(xiàn)在該LED上方。因此，仍然造成彩色斑點。
如圖4C所示，當(dāng)在大約67.5度的角度形成最高發(fā)光強度時，LED(圖3中的100)的固有顏色并不直接出現(xiàn)在該LED上方，并由此顏色有效混合。因此，沒有造成彩色斑點。
上面模擬的實例證明了當(dāng)最高發(fā)光強度在大約67.5度的角度實現(xiàn)時，在不使用導(dǎo)光板的情況下也能夠有效地避免彩色斑點。另外，當(dāng)最高發(fā)光強度在大約55至80度的角度范圍實現(xiàn)時，在不使用導(dǎo)光板的情況下也能夠有效地避免彩色斑點。當(dāng)傾斜上表面具有大約55至85度的傾斜角時，最高發(fā)光強度將在大約55至80度的角度范圍實現(xiàn)。
圖5A和5B分別是描繪來自具有大約67度的傾斜角的LED的發(fā)射光分布的極坐標(biāo)圖和直角坐標(biāo)圖。
如圖5A和5B所示，從LED(圖3中的100)發(fā)射的大部分光都分布在大約50至90度的發(fā)射角范圍內(nèi)，并且最高發(fā)光強度在大約60至70度的發(fā)射角范圍內(nèi)實現(xiàn)。
特別是，LED發(fā)射的光并不直接向上行進，即，從LED發(fā)射的光并不保持在0度發(fā)射角附近。只要能阻止LED發(fā)射的光直接向上傳播，就能夠避免彩色斑點。于是，能夠在該示范性實施例的背光組件中省略現(xiàn)有技術(shù)中使用的導(dǎo)光板。在實驗中，當(dāng)在0度處的發(fā)光強度與最高發(fā)光強度的比率等于或小于百分之二時，在不使用導(dǎo)光板的情況下就能夠?qū)嵸|(zhì)上避免彩色斑點。
盡管使用了該示范性實施例的LED，但是在實驗中，當(dāng)下殼體具有10毫米的高度時，可能會造成彩色斑點。因此，該下殼體可以具有足以避免該彩色斑點的高度。
為了更有效地避免彩色斑點，透鏡部分(圖3中的106)可以由具有大約1.49至1.51的折射率的材料構(gòu)成，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和硅石。
圖6是基于本發(fā)明另一示范性實施例的LED的截面圖。
如圖6所示，LED 100進一步包括反射器108，其涂覆在該傾斜上表面106a上。反射器108具有高反射率，以阻擋該發(fā)射的光直接向上行進，并且可以由諸如鋁(Al)的金屬構(gòu)成。
如上所解釋的，該示范性實施例的LED具有大約55至85度的傾斜角的傾斜上表面。因此，從LED發(fā)射的全部光均向側(cè)面而不是上方傳播。于是，從一個彩色LED發(fā)射的光能夠有效地與其他彩色LED發(fā)射的光混合形成白色光。因此，該示范性實施例的背光組件不需要現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)光板，并且提高了光效率。結(jié)果，能夠降低產(chǎn)品成本并能夠提高可靠性。
該示范性實施例的背光組件的另一個結(jié)果是其提供了比現(xiàn)有技術(shù)更明亮的白色光。因此，可以將該背光組件中的多個LED分為若干個部分，并且該若干個部分能夠依次運行。
以下，參考圖1、3和6簡要地解釋該示范性實施例的LCD模塊。除了導(dǎo)光板的使用和LED的結(jié)構(gòu)之外，該示范性實施例的LCD模塊與現(xiàn)有技術(shù)的LCD模塊類似。
背光組件20和液晶板40依次設(shè)置在下殼體10上。主支承體30具有矩形框形狀并支承背光組件20和液晶板40。主支承體30與下殼體10相結(jié)合。
驅(qū)動電路通過柔性印刷電路板(FPCB)連接到液晶板40。頂蓋50設(shè)置在LCD板40的頂部。頂蓋50加壓并使液晶板40的周邊部分固定，并與主支承體30和下殼體10相結(jié)合。
背光組件20包括多個LED 100，反射片23和諸如棱鏡片27a和散射片27b的光學(xué)片27。LED 100設(shè)置在多個印刷電路板(PCB)21上。PCB 21平行設(shè)置在下殼體10上。反射片23具有多個通孔24。通孔24對應(yīng)于LED 100，并且反射片23覆蓋PCB 21和下殼體10。光學(xué)片27直接設(shè)置在LED 100上方并且使從LED 100發(fā)射以及從反射片23反射的光會聚并散射。換句話說，在該示范性實施例中，由于不需要導(dǎo)光板，因此將光學(xué)片27的透明部分直接設(shè)置在LED 100上方，這一點與導(dǎo)光板的反射點成對比。
LED 100包括相同數(shù)量的紅、綠和藍色LED。該紅、綠和藍色LED可以同時開通以混合光，由此形成白色。
該示范性實施例的背光組件可以適用于其他非發(fā)射型顯示裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明的使用該LED的LCD裝置及背光組件進行各種改進和改變。由此，傾向于使本發(fā)明覆蓋在附加的權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)提供的本發(fā)明的改進和改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括在基底部分上的發(fā)射部分；以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其特征在于，該傾斜上表面具有倒錐體形狀以及相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的二極管，其特征在于，該透鏡部分具有大約1.49至1.52的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的二極管，其特征在于，該透鏡部分包括聚甲基丙烯酸甲酯和硅石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的二極管，其特征在于，進一步包括涂覆在該傾斜上表面上的反射器。
5.一種背光組件，包括多個發(fā)光二極管，具有與該多個發(fā)光二極管相對應(yīng)的多個通孔的反射片；以及直接設(shè)置在該多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組件，其中該多個發(fā)光二極管的至少一個包括在基底部分上的發(fā)射部分；以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其特征在于，該傾斜上表面具有倒錐體形狀并具有相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的組件，其特征在于，該透鏡部分具有大約1.49至1.52的折射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的組件，其特征在于，該透鏡部分包括聚甲基丙烯酸甲酯和硅石。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的組件，其特征在于，該多個發(fā)光二極管的至少一個進一步包括涂覆在傾斜上表面上的反射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的組件，其特征在于，直接位于多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片的一部分是透明的。
11.一種顯示裝置，包括顯示板；以及該顯示板下方的背光組件，其中該背光組件包括多個發(fā)光二極管，具有與該多個發(fā)光二極管相對應(yīng)的多個通孔的反射片；以及直接設(shè)置在該多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中該多個發(fā)光二極管的至少一個包括在基底部分上的發(fā)射部分；以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其特征在于，該傾斜上表面具有倒錐體形狀并具有相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，該多個發(fā)光二極管的至少一個進一步包括涂覆在該傾斜上表面上的反射器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，直接位于該多個發(fā)光二極管的至少一部分上方的至少一個光學(xué)片的一部分是透明的。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，該顯示板包括液晶板。
16.一種背光組件，包括多個發(fā)光二極管，其中該多個發(fā)光二極管的至少一個包括在基底部分上的發(fā)射部分；以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分，其中該傾斜上表面具有倒錐體形狀，使得該多個發(fā)光二極管的至少一個在相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至80度的角度處具有最高發(fā)光強度；以及直接設(shè)置在多個發(fā)光二極管上方的至少一個光學(xué)片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的組件，其特征在于，直接向上行進的光的發(fā)光強度與該最高發(fā)光強度的比率等于或小于0.02。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的組件，其特征在于，該傾斜上表面具有相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的組件，其特征在于，該多個發(fā)光二極管的至少一個進一步包括涂覆在該傾斜上表面上的反射器。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含發(fā)光二極管的背光組件以及包含它的顯示裝置，其還提供了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括在基底部分上的發(fā)射部件，以及覆蓋該發(fā)射部分并具有傾斜上表面的透鏡部分。該傾斜上表面具有倒錐體形狀并具有相對于該發(fā)射部分的中心軸大約55至85度的傾斜角。
文檔編號G02F1/133GK1885128SQ20061008282
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者田成萬 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社