專利名稱：背光模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于 -種背光模塊，特別是關于一種應用發(fā)光二極管以提高 液晶顯示器的色彩飽和度的背光模塊。
背景技術：
隨著科技發(fā)展的大幅進步以及因特網(wǎng)，多媒體技術，影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)母?度發(fā)展，人們對多媒體顯示器的需求越來越大。近年來由于液晶顯示器具有厚度薄、質量輕及攜帶方便，且相較于傳統(tǒng)的映像管(Cathode Ray Tube ;CRT) 顯示器有低輻射的優(yōu)點，使得需求快速的增加，并廣泛應用于監(jiān)視器，筆記 型計算機，數(shù)碼相機等消費性電子產(chǎn)業(yè)。己逐漸成為顯示器產(chǎn)品的主流。背光模塊(Backlight Module)為液晶顯示器模塊(LCD Module)的關鍵零 組件之一，由于液晶本身不發(fā)光，背光模塊的導光功能即在于供應充足的亮 度與分布均勻的光源，使其能正常顯示影像，而市場上對于目前液晶顯示器 的亮度需求與影像的色彩飽和度的需求也越來越高。背光模塊所使用的光源主要有冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)、熱陰極熒光燈管、發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)及電激發(fā)光組件(Electro-Luminescence; EL)等。由于發(fā)光二極 管具有尺寸小，操作電流小，低耗電量及使用時間長等優(yōu)點，因此發(fā)光二極 管為將來應用于背光模塊的主要光源。已知技術中，有-一些應用發(fā)光二極管為背光模塊光源的技術，仍然呈現(xiàn) 不少待解決的問題。其中的--個問題是在已知技術中，應用三個發(fā)光二極管， 其分別為紅光，藍光，綠光，為光的三原色，此三色光可相互混合成白光，
然而，已知技術是將此三色發(fā)光二極管，封裝在一膠囊狀殼體內(nèi)，再分別控 制此三色發(fā)光二極管的開關與強度，因此在控制上相當不易，且此三色光源， 尚須配合導光板上的導光部設計，如傳統(tǒng)上以網(wǎng)版印刷技術在導光板底面制 造若干導光部，所述導光部為導光板底面的粗糙面設計，利用散射原理使入 射光通過導光部而產(chǎn)生散射后，繼而穿透出導光板表面，不過，由于光色的 不同代表其波長亦不同，使得導光板對不同波長的光線將產(chǎn)生不同的折射率 及散射能力，因此，倘若導光板的導光結構是針對紅光的輝度均勻度而設計， 勢必影響藍光及綠光的輝度均勻效果，故當同時點亮紅、藍、綠三色發(fā)光二 極管時，將使三色光無法均勻混合而產(chǎn)生白光。
為了使背光模塊的光源為均勻混合的白光，如美國專利第2006/0072339 號「Backlight Module」所述的背光模塊，具有一藍光發(fā)光二極管為光源及 一導光板，并在光源與導光板之間放置熒光物質，此熒光物質經(jīng)藍光照射， 受到激發(fā)而產(chǎn)生黃光射出，因此，藍光與黃光兩色光比前述的三色光容易均 勻混合成白光，以形成背光模塊的平面光源。此時，由于黃光并非光的三原 色，是為紅光與綠光的混合，因此黃光頻譜中所含有的紅光頻譜與綠光頻譜 的色純度不高，無法達到提高顯示器色彩飽和度的要求。
欲解決以上所述的問題，即可使用高純度的彩色濾光片，使上述色光通 過，而通過高純度的彩色濾光片的色光便具有較高光頻譜的色純度。相對的， 由于高純度的彩色濾光片濾掉大部分非所需頻譜的光線，因而大大的降低丫 光線穿透量，造成液晶顯示器輝度不足的問題。
因此，上述的技術中，為了生產(chǎn)高色彩飽和度及高輝度的液晶顯示器， 則需使用高純度的彩色濾光片及高亮度的發(fā)光二極管或增加發(fā)光二極管使用 數(shù)量，相對增加背光模塊的制造成本。但若改善光源的色純度的問題，采用
高純度的色光且配合導光板上導光部的設計，使色光可均勻混合成白光，即 可提高液晶顯示器的色彩飽和度，同時不致降低液晶顯示器的輝度，可解決 先前技術所遇見的問題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的目的為解決先前技術中背光模塊光源色純度 不夠以至于液晶顯示器色彩飽和度不佳的問題，不同波長的色光混合成不均 勻白光的現(xiàn)象及背光模塊正面輝度不足的缺點。
為達到上述的目的，本發(fā)明揭露一種背光模塊，其具有一導光板及數(shù)個 光源，該導光板包含有一出光面、數(shù)個環(huán)繞于出光面的入光面及數(shù)組設置于 與出光面相對的底面的導光部，該數(shù)組導光部是對應一虛擬圓心形成一同心 圓弧狀導光部組，且各該導光部組的虛擬圓心是位于所述入光面的外側，該 數(shù)個光源是分別對應于各導光部組，而由各導光部組的虛擬圓心朝向數(shù)個入 光面其中之一投射-一光線，使各光源投射的光線被其所對應的導光部組導引 至出光面法線方向，其中各光源所投射的光線的波長，是不等于其它光源所 投射的光線的波長。
本發(fā)明的功效在于利用三種不同波長的色光為背光光源，并配合光路精 確設計的導光部，以提高光源的色彩飽和度，使不同色光可均勻混合成白光，
并且v字形導光部可以使射出出光面的光線有較佳的方向性，以提高背光模
塊正面的輝度，即可以解決先前技術中所遇見的問題。本發(fā)明亦可以減少在 制程上因需使用高純度彩色濾光片及高亮度發(fā)光二極管或增加發(fā)光二極管使 用數(shù)量而附加的生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品與價格更符合市場需求。
以下在實施方式中詳細敘述本發(fā)明的詳細特征以及優(yōu)點，其內(nèi)容足以使
任何熟悉相關技術者了解本發(fā)明的技術內(nèi)容并據(jù)以實施，且根據(jù)本說明書所 揭露的內(nèi)容、權利要求及附圖，任何熟悉相關技術者可輕易地理解本發(fā)明相 關的目的及優(yōu)點。
圖1A為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的單一光源側視圖IB為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的導光板結構立體圖1C為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的光線導引圖2A為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的直線排列的三種光源底視圖2B為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的不同光源位置底視圖2C為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的另一不同光源配置底視圖2D為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的多種光源配置底視圖3A為本發(fā)明背光模塊的第二實施例的導光板結構立體圖3B為本發(fā)明背光模塊的第二實施例的三種光源底視圖4A為本發(fā)明背光模塊的第三實施例的單一光源側視圖4B為本發(fā)明背光模塊的第三實施例的導光板結構立體圖4C為本發(fā)明背光模塊的第三實施例的光線導引圖；及
圖5為本發(fā)明背光模塊的第四實施例的導光板結構立體圖。
符號說明
100、 200、 300、 400、 500、 600...........背光模塊
110....................................紅光光源
112....................................綠光光源
114....................................藍光光源
116....................................青光光源
120....................................導光板
122....................................出光面
124....................................入光面
126....................................連續(xù)延伸倒V字形導光部
127....................................非連續(xù)延伸倒V字形導光部
128....................................連續(xù)延伸V字形導光部
129....................................非連續(xù)延伸V字形導光部
130....................................雄
L、 L' 、 L〃............................光線
P......................................,
具體實施例方式
為使對本發(fā)明的目的、構造、特征、及其功能有進一步的了解，現(xiàn)配合 實施例詳細說明如下。
請參閱圖1A及圖1B，分別為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的單--光源側 視圖及本發(fā)明背光模塊的第一實施例的導光板結構立體圖。如圖1A及圖1B 所示，背光模塊100包含有一導光板120以及數(shù)個光源130。導光板120具有 一出光面122及一入光面124 ，且在相對于出光面122的一底面上，形成數(shù) 個倒V字形導光部126，倒V字形導光部126是于導光板120底面朝向出光面 122的溝槽，且各倒V字形導光部126皆對應一虛擬圓心而形成一同心圓弧狀 的導光部組，對應不同的虛擬圓心則形成不同的導光部組；而數(shù)個光源130 則設置于各導光部組所對應的虛擬圓心位置，由光源130所發(fā)射的光線L則
通過入光面124射入導光板120中。
請參閱圖1C，是為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的光線導引示意圖。如 圖1C所不，背光模塊100具有一導光板120及一光源130。導光板120包含 -入光面124、-一出光面122以及數(shù)個向導光板內(nèi)部凹陷的倒V字形導光部 126。其中，入光面124為導光板120鄰近光源130處以容許光線L'及L〃 射入的側面，出光面122是鄰接于入光面124以供光線L'及L〃射出的頂面， 倒V字形導光部126是位于出光面122所對應的底面上，且為連續(xù)延伸溝槽 結構，可將入射光線L'及L"導向出光面122法線方向。每一個倒V字形導 光部126皆對應一虛擬圓心，且對應同一個虛擬圓心的多個倒V字形導光部 126組成一同心圓弧狀的導光部組。另外，光源130設置于各導光部組所對應 的虛擬圓心位置，且可為具有各種不同波長的光源。
當一自導光部組虛擬圓心位置的光源130投射的光線L'及L〃穿過入光 面124時，會于導光板120中進行全反射傳遞，通過圓弧狀排列的連續(xù)倒V 字形導光部126結構及特定的斜面角度設計，使光線L'及L"經(jīng)過一至數(shù)次 的全反射后，透過倒V字形導光部126的斜面，再以全反射的方式將光線L '及L〃由出光面122的法線方向射出。例如，通過出光面122的光線L'是 以_ --次全反射而由出光面122的法線方向射出；而通過出光面122的光線L "則是經(jīng)過二次全反射再由出光面122的法線方向射出，其它光線導向情形 以此類推。由于自出光面122射出的光線，其光線分布集中在出光面122的 法線方向附近，因此在導光板120的出光面122上可獲得最大輝度。此外， 針對不同波長的光源130，倒V字形導光部126的斜面角度設計亦不相同，且 當光源130所發(fā)出的光線L入射非對應于光源130的倒V字形導光部126吋， 光線L被倒V字形導光部126全反射時，將不會以出光面122的法線方向射
出出光面122。因此，通過上述背光模塊100設計，不同波長的光源130可搭 配不同的圓弧狀倒V字形導光部126結構，以使各倒V字形導光部126結構 只能將所對應的各種不同波長的光源130導至出光面122法線方向射出，以 提升背光模塊100所提供光源的混光均勻性。
請參閱圖2A，是為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的三種光源底視圖。如 圖2A所不，三種不同波長色光的發(fā)光二極管光源排列成-- 直線，是分別為紅 光光源110，綠光光源112及藍光光源114，其中紅光波長介于630-780 nm， 綠光波長介于500-570 nm，藍光波長介于420-470 nm，且分別對應于三組由 倒V字形導光部126所組成的圓弧狀導光部組，其中每-一個倒V字形導光部 ]26為連續(xù)延伸的溝槽結構。由于導光板120中各不同位置至各色光光源110、 112及114的距離不同，因此，在已知技術中會因偏重某一色光的導光效果而 導致其它色光的導光效果不佳，以致自出光面122某一位置射出的各色光強 度不均而無法獲致混色均勻的白光表現(xiàn)。為解決上述的問題，本發(fā)明通過以 各色光光源110、 112及114為虛擬圓心的圓弧狀倒V字形導光部126結構， 使各倒V字形導光部126結構只能將所對應的各種不同波長的光線導:辛:出光 面122法線方向射出，以加強各色光光源110、 112及114自出光面122射出 的光線強度。因此，依據(jù)導光板120中各位置與各光源的距離程度，使各色 光光源110、 112及114所對應的各同心圓弧狀倒V字形導光部126具有不同 的密度分布，即各導光部組的密度分布相異于其它導光部組的密度分布，且 其分布方式是沿著遠離所對應的色光光源110、 112及114方向，由疏到密排 列，以調整各色光光源IIO、 112及114于出光面122各位置的射出強度。
通過上述適當?shù)恼{整設計，可使自出光面122任何位置射出的各色光線 具有相同強度，以使三種不同波長的光線可自出光面122任何位置射出而均 勻混合成白光，以解決先前技術中，運用高純度色光卻造成混光效果不佳的問題。例如圖2A上的出光面122上一區(qū)域P，區(qū)域P距離紅光光源110最遠， 距離藍光光源114最近，因此， 一般來說，自出光面122區(qū)域P射出的紅光 的強度會小于藍光的強度，而使混合的光線偏向藍光。而在本實施例中，通 過調整設計每一層倒V字形,光部126依距離而有不同的疏密分布，即可使 導光板120中區(qū)域P具有相同強度的紅光、綠光及藍光，以使三種不同波長 的光線可自出光面122上區(qū)域P均勻射出而混合成白光。本實施例中的不同 波長的色光光源并不僅限于三種光源，且入射光線L不限由同一-入光面124 投射進入導光板120中，又光源設置的位置亦不以本實施例為限。請參閱圖2B、圖2C及圖2D，分別為本發(fā)明背光模塊的第一實施例的不 同光源位置及多種光源的底視圖。如圖2B及圖2C所示，背光模塊200及300 中大部分結構與上述圖2A的背光模塊100相同，其主要的差異在于各色光光 源110、 112、 114 nT置于導光板120四周不同位置，使三種不同波長的色光 光源ll()、 112、 以不同角度的入光面124入射至導光板120中。如「第 2B圖」中各光源并非于同一直在線，紅光光源110及藍光光源114是位于導 光板120兩相鄰角落，而綠光光源112則置于紅光光源110及藍光光源114 之間，各色光光源110、 112及114皆具有相應的入光面124;又如圖2C中各 色光光源110、 112及114是分別位于導光板120的三個角落，且具有其對應 的入光面124。因此，本發(fā)明的背光模塊可配合模塊外觀的設計與體積的限制, 而采用上述的設計，增加背光模塊在設計上的自由度。再者，如圖2D所示， 背光模塊400中大部分結構亦與上述圖2C相同，其主要的差異在于導光板120 周圍的光源數(shù)目增加為四種色光，其分別為紅光光源110、綠光光源112、藍 光光源114及青光(Cyan)光源116等四種不同波長的色光，其中紅光波長介 于630-780訓，綠光波長介于500-570 nm，藍光波長介于420-470 nm，青光 波長介于500 470 nm，且各光源位于導光板120周圍的不同角落位置，而光 線L nj從不同的入光面124射入導光板120中，通過連續(xù)倒V字形導光部126 反射，而形成均勻混合的白光。因此，通過四種高純度且具有不同波長的色 光，可以增加背光模塊所提供的光源的色彩飽和度。上述本發(fā)明的背光模塊，例如可配合場序法(Field Sequential)的驅動 方式來操作，即將每一個顯示畫面結構分成數(shù)個子結構，例如分別為紅光子 結構、綠光子結構、藍光子結構，且在個別的子結構時間內(nèi)，只送出單-一色 光的光線經(jīng)倒V字形導光部126反射導引而自出光面122射出以達于顯示面 板上，并且隨著時間切換而轉換不同顏色光源及其所對應的畫面子結構，配 合本發(fā)明的背光模塊，借著快速切換使三色光因視覺暫留效果在人的眼睛中 均勻混合成白光。此顯示方法的優(yōu)點在于不需要使用彩色濾光片，并且每一 色光的點亮時間可減少2/3，可以降低制造上的成本，也節(jié)省能源的消耗。請參閱圖3A及圖3B，是為本發(fā)明背光模塊的第二實施例的導光板結構立 體圖及底視圖。本實施例的背光模塊500中大部分結構與第一實施例的背光 模塊100相同，其主要的差異在于背光模塊500中的導光板120除具有連續(xù) 延伸結構的倒V字形導光部126的外，更包含分成多個區(qū)段的非連續(xù)延伸結 構的倒V字形導光部127。由于導光板120底部對應不同的光源位置形成三組 同心圓弧狀的導光部組，此三組同心圓弧的圓弧面必定會有數(shù)個交會處，為 增加制造上的簡易度，因此有些導光部可設計為非連續(xù)延伸結構。此種非 連續(xù)延伸倒V字形導光部127的形成，可以簡化導光部在交會處的設計，以 降低在制造上的復雜性。當然，第二實施例的背光模塊500的光源數(shù)量與相 關位置配設亦可如圖2B、圖2C及圖2D所述的情形，即所使用的光源并不僅 光線不限由同一入光面124投射進入導光板120中， 又光源設置的位置亦不以本實施例為限。此外，本實施例的背光模塊400亦 口丁配合場序法(Field Sequential)的驅動方式來操作，將各色光光線以連續(xù) 及非連續(xù)倒V字形導光部126及127反射導引而自出光面122射出以達于顯 示面板上，通過視覺暫留效果在人的眼睛中均勻混合成白光。請參閱圖4A及圖4B，分別為本發(fā)明背光模塊的第三實施例的單一光源側 視圖及本發(fā)明背光模塊的第三實施例的導光板結構立體圖。如圖4A及圖4B 所示，背光模塊600包含有一導光板120以及數(shù)個光源130。本實施例與第--及第二實施例所述的背光模塊最大差異在于其導光部是為突出于導光板120 外的V字形導光部128，其中每一個V字形導光部128為連續(xù)延伸的溝槽結構。 本實施例的導光板120具有-一出光面122及數(shù)個環(huán)繞于出光面122的入光面 124 ，且在相對于出光面122的一底面上，形成數(shù)組V字形導光部128， V字 形導光部128是突出于導光板120底面的結構，且各V字形導光部128皆對 應--虛擬圓心，對應同一個虛擬圓心的多個V字形導光部128組成 一同心圓 弧狀的導光部組；而數(shù)個光源130則設置于各導光部組所對應的虛擬圓心位 置，分別為紅光光源110、綠光光源112及藍光光源114，光線L則通過入光 面24射入導光板120中。如圖4C所示，當一自導光部組虛擬圓心位置的光源130投射的光線L' 及L〃穿過入光面124時，會于導光板120中進行全反射傳遞，通過圓弧狀排 列的連續(xù)V字形導光部128結構及特定的斜面角度設計，使光線L'及L〃經(jīng) 過--至數(shù)次的全反射后，透過連續(xù)V字形導光部128的斜面，再以全反射的 方式將光線L'及L"由出光面122的法線方向射出。如通過出光面122的光 線L'是以一次全反射而由出光面122的法線方向射出，而通過出光面122的
光線L〃則是經(jīng)過二次全反射再由出光面122的法線方向射出，其它光線導向 情形以此類推。當然，第三實施例的背光模塊600的光源數(shù)量與相關位置配設亦可如圖 2B、圖2C及圖2D所述的情形，即所使用的光源并不僅限于三種光源，且入 射光線不限由同一入光面124投射進入導光板120中，又光源設置的位置亦 不以本實施例為限。此外，本實施例的背光模塊600亦可配合場序法(Field Sequential)的驅動方式來操作。請參閱圖5所示，是為本發(fā)明背光模塊的第四實施例的導光板結構立體 圖。本實施例的導光板大部分結構與第三實施例相同，其主要的差異在于導 光板120除具有連續(xù)延伸結構的V字形導光部128的外，更包含非連續(xù)延伸 結構的V字形導光部129。此種非連續(xù)延伸的V字形導光部129的形成，可以 簡化導光部在交會處的設計.以降低在制造上的復雜性。當然，第四實施例 的背光模塊的光源數(shù)量與相關位置配設亦可如圖2B、圖2C及圖2D所述的情 形，即所使用的光源并不僅限于三種光源，且入射光線不限由同一入光面i24 投射進入導光板120中，又光源設置的位置亦不以本實施例為限。此外，本 實施例的背光模塊亦可配合場序法(Field Sequential)的驅動方式來操作。因此，本發(fā)明可以解決先前技術中所遭遇的問題，在本發(fā)明所揭露的背 光模塊中，由于使用三種以上高純度、不同波長的色光光源，有助于提升液 晶顯示器的色彩飽和度，并且配合背光模塊的導光板上具有同心圓弧狀的導 光部結構，使得高純度、不同波長的色光可均勻混合成白光，提高液晶顯示 器的光源均勻性。再者，通過本發(fā)明可以減少在制程上因需使用高色純度彩 色濾光片及高亮度發(fā)光二極管或增加發(fā)光二極管使用數(shù)量而附加的生產(chǎn)成 本，使產(chǎn)品與價格更符合市場需求。
雖然本發(fā)明的實施例揭露如上所述，然并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 相關技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，凡依本發(fā)明權利要求所述的 形狀、構造、特征及精神當可做些許的變更，例如導光部結構的斷面不限于V 字形，可以是U字形、梯形……等，因此本發(fā)明的保護范圍須視本說明書所 附的權利要求所界定的為準(.
權利要求
1.一種背光模塊，其特征在于一導光板，包含有一出光面、至少一入光面及數(shù)個導光部，所述導光部設置于與該出光面相對的底面，各所述導光部是分別具有對應的一虛擬圓心以形成一同心圓弧狀導光部組，且各該虛擬圓心是位于該入光面的外側；及數(shù)個光源，分別設于各該虛擬圓心位置，所述光源所分別投射的可見光的光線波長互不相同。
2. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述光源是為發(fā)光二 極管。
3. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部是為一 朝向導光板內(nèi)部凹陷的溝槽，所述各個導光部具有面向對應光源的一迎光面， 入射光方向實質上垂直所述迎光面。
4.如權利要求3所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部是為--倒V字形溝槽。
5. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部是為一 朝向導光板外部突出的結構，所述各個導光部具有面向對應光源的一迎光面， 入射光方向實質上垂直所述迎光面。
6. 如權利要求7所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部是為一 V字形突出結構。
7. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述光源是為一紅光光源、 一藍光光源及一綠光光源，其中紅光波長介于630-780 nm，藍光波長 介于420-470 nm，綠光波長介于500-570 nm。
8. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述光源是為一紅光光源、 一藍光光源、 一綠光光源及一青光光源，其中紅光波長介于630-780 nm， 藍光波長介于420-470 nm，綠光波長介于500-570 nm，青光波長介于500-470體o
9. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述導光板具有單一 個入光面，其中所述光源是位于該入光面的外側。
10. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述導光板具有數(shù)個 入光面，其中所述光源是分布于所述入光面的外側。
11. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部組的密 度分布相異于其它導光部組的密度分布。
12. 如權利要求1所述的背光模塊，其特征在于所述各導光部組的密 度分布是沿著遠離對應的光源的方向由疏到密。
全文摘要
一種背光模塊，其具有一導光板及數(shù)個光源，該導光板包含有一出光面、數(shù)個環(huán)繞于出光面的入光面及數(shù)組設置于與出光面相對的底面的導光部，該數(shù)組導光部是對應一虛擬圓心形成一同心圓弧狀導光部組，且各導光部組的虛擬圓心是位于所述入光面的外側，該數(shù)個光源是分別對應于各導光部組，而由各導光部組的虛擬圓心朝向數(shù)個入光面其中之一投射一光線，使各光源投射的光線被其所對應的導光部組導引至出光面，其中各光源所投射的光線的波長，是不等于其它光源所投射的光線的波長。
文檔編號G02F1/13GK101149522SQ20061015303
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權日2006年9月18日
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