專利名稱：Led背光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種背光模塊，特別是關(guān)于一種以發(fā)光二極管(Lightemitting diode，LED)作為光源的背光模塊。
背景技術(shù)：
根據(jù)顯示技術(shù)研究(Display Search)報(bào)告，未來(lái)幾年市場(chǎng)對(duì)液晶電視(LCD TV)有著強(qiáng)勁的需求，估計(jì)2006年至少達(dá)到1624萬(wàn)臺(tái)的需求數(shù)量，這使得LCD關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)上游材料與元件出現(xiàn)了巨大的商機(jī)，其中背光模塊更是重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目之一。在背光模塊中的背光源基于環(huán)保、輕薄的趨勢(shì)下，它逐漸由陰極管(Cold cathode fluorescent lamp，CCFL)替換為發(fā)光二極管(Light emitting diode，LED)，發(fā)光源特性也由陰極管的線光源形式轉(zhuǎn)成LED類似點(diǎn)光源的形式。
因此，在下一代背光源的發(fā)展上，由于使用LED光源的背光模塊具備高細(xì)膩度、高輝度、無(wú)水銀、高色再現(xiàn)性等特點(diǎn)，能夠賦予液晶面板更高的附加價(jià)值，而過(guò)去LED始終給人們的印象是省空間。因此，一般認(rèn)為今后LED背光模塊的應(yīng)用將跨越便攜電子產(chǎn)品的門檻，迅速延伸到例如汽車、廣告燈箱、顯示器、電視等視頻、信息、通信、家電及消費(fèi)性等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，目前以LED作為背光源面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何將單點(diǎn)、單色發(fā)光的LED均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)畫面，達(dá)到彩色及亮度均勻化的效果。相關(guān)專利技術(shù)例如美國(guó)專利第5,499,120號(hào)以及美國(guó)專利公開(kāi)第2005/0001537號(hào)等案。
以美國(guó)專利第5,499,120號(hào)案來(lái)說(shuō)，該專利是利用發(fā)光角度較大的LED作矩陣式的排列，用于LCD的背光源。然而，由于這種背光模塊的LED是呈規(guī)則性的排列，且不包括任何光學(xué)元件控制LED的配光曲線，所以無(wú)法進(jìn)行混色。因此，此專利技術(shù)僅適用于單一顏色的光源使用，無(wú)法達(dá)到彩色化的效果。
再就美國(guó)專利公開(kāi)第2005/0001537號(hào)案來(lái)看，該專利是提出在LED上利用全反射(Total Internal Reflection，TIR)原理的技術(shù)，設(shè)計(jì)滿足全反射角的特殊光學(xué)元件結(jié)構(gòu)，將不同顏色的LED晶粒發(fā)出的光源引導(dǎo)到側(cè)邊出光(Side Emitter)，以此達(dá)到混色及均勻化的效果。
但是，此專利使用的光學(xué)元件結(jié)構(gòu)必須滿足TIR原理的臨界角條件，所以設(shè)計(jì)上過(guò)于復(fù)雜，且這種光學(xué)元件結(jié)構(gòu)僅容許極小的公差；因此，不僅開(kāi)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作上較為困難，更因必須開(kāi)多個(gè)模具進(jìn)行制造，令成本居高不下。
同時(shí)，滿足TIR原理的條件相當(dāng)苛刻，只要LED晶粒的位置與TIR面的相對(duì)位置稍有誤差，光就會(huì)從正面散出。因此，此專利技術(shù)實(shí)際實(shí)施時(shí)制成的產(chǎn)品并不能將光全部引導(dǎo)到側(cè)面發(fā)光，導(dǎo)致出光均勻度不佳的現(xiàn)象。
此外，由于應(yīng)用此專利技術(shù)結(jié)構(gòu)下的LED仍會(huì)有些許的光會(huì)從正面露出，所以在整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)上需要設(shè)置兩片擴(kuò)散板改善出光均勻度，并且必須在LED正上方額外加上小區(qū)域的反射片(Spot Reflectors)作完全的遮擋，以滿足臨界角條件，進(jìn)行全反射；換言之，此專利必須借由堆棧相當(dāng)多層的構(gòu)件才能改善出光均勻度不佳的問(wèn)題。因此，應(yīng)用此專利技術(shù)的LED背光模塊有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以制造以及成本較高等問(wèn)題，不利于產(chǎn)業(yè)利用，仍存在需要改進(jìn)之處。
由于上述現(xiàn)有技術(shù)存在無(wú)法彩色化、出光均勻度不佳、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本較高以及不具有產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值等問(wèn)題，因此，如何生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、低成本的背光模塊，并具有較佳的混色及均勻化的效果，解決現(xiàn)有技術(shù)衍生的問(wèn)題，成目前需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種提高混色及均勻化的效果的LED背光模塊。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的LED背光模塊。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種可降低制造成本的LED背光模塊。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種可提高產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值的LED背光模塊。
為達(dá)到上述以及其它目的，本發(fā)明提供一種LED背光模塊，該LED背光模塊包括擴(kuò)散板、至少一個(gè)設(shè)在該擴(kuò)散板下方具有高反射率的反射面的光學(xué)元件、至少一個(gè)對(duì)應(yīng)設(shè)在該光學(xué)元件下方的發(fā)光二極管以及設(shè)在該發(fā)光二極管下方以及整個(gè)模塊側(cè)邊的反射片。
該光學(xué)元件是高透光率的材料制成的結(jié)構(gòu)，其中，該高透光率的材料是塑料或玻璃。該光學(xué)元件的反射面可選擇具有金屬層或介電層，其中，該金屬層可例如是蒸鍍處理或?yàn)R鍍處理構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，該介電層則可例如是由堆棧多層介電材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。該金屬層是在塑料上濺鍍銀或鋁所制成的光學(xué)元件的反射面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)；該介電層可以是借由在玻璃上堆棧例如TiO2所制成的光學(xué)元件的反射面上構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，該反射面呈幾何圖形斷面，其中，該反射面例如是由V形、弧狀、正圓、橢圓狀或鋸齒狀斷面組成的一種組合。該呈V形斷面的反射面與該發(fā)光二極管是好是呈1至60度的夾角。此外，本發(fā)明的LED背光模塊可包括多個(gè)相對(duì)數(shù)量的光學(xué)元件及發(fā)光二極管，且該發(fā)光二極管可例如是紅、綠、藍(lán)色LED的任意排列組合，該發(fā)光二極管還可以是白光的發(fā)光二極管。
此外，該LED背光模塊還可包括設(shè)在該擴(kuò)散板上方的增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)，該增亮膜例如是多元脂(Polyester)或聚碳酸脂(Polycarbonate)的材料制成的薄膜或薄片，用于凝聚光線與提高輝度。
本發(fā)明可提供一種直下式LED背光模塊，將包括紅、藍(lán)、綠等多色彩的LED以交錯(cuò)的排列方式排列在液晶面板的正下方，背光模塊的下方及側(cè)邊的反射片則可將光源反射入液晶面板中，且每顆LED都有一個(gè)可以控制LED配光曲線的光學(xué)元件。因此，由于該光學(xué)元件的反射面的高反射率的特性，可將LED晶粒直接發(fā)出的光線引導(dǎo)到特定的方向，不是直接從正面出光。這樣，便可消除現(xiàn)有技術(shù)中使用單一顏色的光源造成的無(wú)法混色的缺點(diǎn)，也不會(huì)如現(xiàn)有技術(shù)那樣，必須借由堆棧相當(dāng)多層的構(gòu)件才能改善出光均勻度不佳的問(wèn)題，相對(duì)可達(dá)到背光模塊的混色及均勻化的效果。
同時(shí)，本發(fā)明應(yīng)用的光學(xué)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，可解決現(xiàn)有技術(shù)中因結(jié)構(gòu)復(fù)雜且必須堆棧相當(dāng)多層的構(gòu)件造成的制造困難、成本過(guò)高且不利于產(chǎn)業(yè)利用的問(wèn)題。
本發(fā)明的LED背光模塊在達(dá)到混色及均勻發(fā)光效果的同時(shí)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的LED背光模塊，可降低制造成本、提高產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值，解決了現(xiàn)有技術(shù)所衍生的種種問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的LED背光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的LED的排列結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的LED背光模塊中的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的觀點(diǎn)，并非以任何觀點(diǎn)限制本發(fā)明的范疇。
實(shí)施例1圖1至圖3是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管(Light emitting diode，LED)背光模塊的實(shí)施例1繪制的。如圖1所示，該LED背光模塊1包括擴(kuò)散板(Diffusion late)11、多個(gè)光學(xué)元件13、多個(gè)發(fā)光二極管15以及反射片(Reflection Sheet)17。
該擴(kuò)散板11設(shè)于液晶面板12下方，使光線形成漫射，進(jìn)行均勻擴(kuò)散。由于液晶面板12的構(gòu)造及作用原理均為現(xiàn)有技術(shù)，故不再贅述。
該光學(xué)元件13分別設(shè)在該擴(kuò)散板11下方，各該光學(xué)元件13較佳是由高透光率材料制成的結(jié)構(gòu)，其中該高透光率的材料可選擇為塑料、玻璃或其它適當(dāng)材料。而且如圖2所示，各該光學(xué)元件13分別具有高反射率的反射面131。其中，各該光學(xué)元件13的反射面131具有金屬層、介電層或其它例如呈鏡面的等效膜層，且該反射面131與該發(fā)光二極管15呈1至60度的夾角。其中，該金屬層是可借由蒸鍍處理或?yàn)R鍍處理形成的結(jié)構(gòu)，例如，可濺鍍銀、鋁在例如塑料制成的光學(xué)元件13的反射面131上；該介電層則可以是堆棧多層介電材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，例如，可在例如玻璃制成的光學(xué)元件13的反射面131上堆棧TiO2。該反射面131表面呈鏡面的處理，所需材質(zhì)可根據(jù)需要加以變化，而非以本實(shí)施例所述為限。
各該發(fā)光二極管15分別設(shè)在各該光學(xué)元件13下方。如圖3所示，該發(fā)光二極管15可分別是紅R、綠G、藍(lán)B發(fā)光二極管以交錯(cuò)的排列方式和任意的排列組合，排列在液晶面板的正下方。這樣，各該發(fā)光二極管15都含有一個(gè)可以控制LED配光曲線的光學(xué)元件13，此光學(xué)元件13具有一個(gè)高反射率的反射面131，可將該發(fā)光二極管15直接發(fā)出的光反射到特定的方向，而不是從正面出光。當(dāng)然，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)的人員皆知，該發(fā)光二極管15也可選擇為白光的發(fā)光二極管。
該反射片17則設(shè)在該發(fā)光二極管15下方以及整個(gè)模塊的側(cè)邊，將該發(fā)光二極管15發(fā)出的未散射光源再反射入該液晶面板12中，增加光的使用效率。由于擴(kuò)散板11以及該反射片17等構(gòu)建均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)的人員熟知，所以不再贅述。
在本實(shí)施例中，該LED背光模塊1還可包括設(shè)在該擴(kuò)散板11上方的增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)19，由該增亮膜19凝聚光線、提高輝度。該增亮膜19可例如是多元脂(Polyester)或聚碳酸脂(Polycarbonate)材料制成的薄膜或薄片，但并非以此為限。同時(shí)，在其它實(shí)施例中，也可將該增亮膜19整合到該液晶面板12中，降低成本與簡(jiǎn)化構(gòu)造。但是，這乃是所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者能夠想到以及可輕易做到的變化，所以不再多作說(shuō)明。
由于該各該光學(xué)元件具有反射面131，可令各該發(fā)光二極管15發(fā)出的光線接觸到該反射面131的位置不同，使光線朝著下方的各方向反射的高反射率特性，可達(dá)到無(wú)方向性的均勻散光效果。這樣，該發(fā)光二極管15發(fā)出的光源經(jīng)過(guò)該光學(xué)元件13反射后，會(huì)再經(jīng)由該反射片17將光反射入該液晶面板12內(nèi)，該擴(kuò)散板11則可遮擋向上(即正面)出光的極少數(shù)光源，達(dá)到混色及均勻化的效果。
現(xiàn)有技術(shù)中是使用特殊構(gòu)造的光學(xué)元件，且其光學(xué)元件必須應(yīng)用多塊模具才能進(jìn)行制造，成本較高且難以實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的光學(xué)元件僅需使用例如一個(gè)注射成型基板，加工容易。同時(shí)，應(yīng)用本發(fā)明的LED背光模塊不需要完全滿足全反射(Total InternalReflection，TIR)的苛刻條件，可解決現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際實(shí)施時(shí)制成的產(chǎn)品不能將光全部引導(dǎo)到側(cè)面發(fā)光的問(wèn)題。
因此，應(yīng)用本發(fā)明的LED背光模塊可達(dá)到混色及均勻化的效果，不僅制造成本比現(xiàn)有技術(shù)低，且因?yàn)橐子谥圃?、沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，可提高產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
實(shí)施例2圖4是根據(jù)本發(fā)明的LED背光模塊的實(shí)施例2繪制的。其中，與實(shí)施例1相同或近似的組件是以相同或近似的組件符號(hào)表示，并省略詳細(xì)的附圖與敘述，使本案的說(shuō)明更清楚易懂。
如圖4所示，實(shí)施例2與實(shí)施例1最大不同之處在于，實(shí)施例1中的光學(xué)元件13具有例如呈V形斷面的反射面131，實(shí)施例2的光學(xué)元件13′則提供一種具有例如呈弧狀斷面的反射面131′。
在本實(shí)施例中，借由該呈弧狀斷面的反射面131′的設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步減少?gòu)恼嫔⒊龉饩€，提高光源擴(kuò)散的均勻度。
當(dāng)然，該反射面131、131′的斷面形狀設(shè)計(jì)，并非以上述實(shí)施例的V形與弧狀為限，可利于脫模的各種幾何或非幾何圖形設(shè)計(jì)均適用于本發(fā)明，例如正圓、橢圓狀、鋸齒狀或其它多邊形等，該反射面在兩側(cè)曲面的曲率值可由希望得到的光源反散角度來(lái)決定，且該反射面兩側(cè)曲面的曲率值可以不相同；換言之，上述例如LED的數(shù)目與設(shè)置位置、該反射面的形狀以及鍍膜材質(zhì)與制程等，均可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)或改變，而非以上述實(shí)施例所述為限，且這些均為所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者易于思及的。
因此，本發(fā)明的LED背光模塊不僅可由光學(xué)元件控制LED配光曲線，將LED晶粒直接發(fā)出的光線引導(dǎo)到特定的方向，不是直接從正面出光，達(dá)到混色及均勻化的效果，本發(fā)明制造簡(jiǎn)單、制造成本低，能夠有效提高產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值，可解決現(xiàn)有技術(shù)的種種缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種LED背光模塊，其特征在于，該背光模塊包括擴(kuò)散板；至少一個(gè)光學(xué)元件，設(shè)在該擴(kuò)散板下方，具有高反射率的反射面；至少一個(gè)發(fā)光二極管，對(duì)應(yīng)設(shè)在該光學(xué)元件下方；以及反射片，設(shè)在該發(fā)光二極管下方以及整個(gè)模塊的側(cè)邊。
2.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該光學(xué)元件是由高透光率的材料制成的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的LED背光模塊，其特征在于，該高透光率的材料是塑料或玻璃中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該光學(xué)元件的反射面是具有金屬層或介電層中的一種。
5.如權(quán)利要求4所述的LED背光模塊，其特征在于，該金屬層是借由蒸鍍處理或?yàn)R鍍處理構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的LED背光模塊，其特征在于，該金屬層是在塑料上濺鍍銀或鋁制成的光學(xué)元件的反射面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求4所述的LED背光模塊，其特征在于，該介電層是堆棧多層介電材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的LED背光模塊，其特征在于，該介電層是在玻璃上堆棧TiO2制成光學(xué)元件的反射面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該反射面是呈幾何圖形斷面。
10.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該反射面是選自V形、弧狀、正圓、橢圓狀或鋸齒狀斷面組成組合中的一種。
11.如權(quán)利要求10所述的LED背光模塊，其特征在于，該呈V形斷面的反射面與該發(fā)光二極管呈介于1至60度之間的夾角。
12.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該背光模塊包括多個(gè)相對(duì)數(shù)量的光學(xué)元件及發(fā)光二極管。
13.如權(quán)利要求12所述的LED背光模塊，其特征在于，該發(fā)光二極管是紅、綠、藍(lán)色LED的任意排列組合。
14.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該發(fā)光二極管是白光的發(fā)光二極管。
15.如權(quán)利要求1所述的LED背光模塊，其特征在于，該模塊還包括設(shè)在該擴(kuò)散板上方的增亮膜。
全文摘要
本發(fā)明的一種LED背光模塊包括擴(kuò)散板、至少一個(gè)光學(xué)元件、至少一個(gè)發(fā)光二極管以及反射片，該光學(xué)元件設(shè)在該擴(kuò)散板下方，并且具有高反射率的反射面，該發(fā)光二極管設(shè)在該光學(xué)元件下方，該反射片則設(shè)在該發(fā)光二極管下方以及整個(gè)模塊的側(cè)邊，控制LED配光曲線的光學(xué)元件，將LED發(fā)出的光線引導(dǎo)到特定的方向，不是直接從LED的正面出光，進(jìn)而達(dá)到混色及均勻化的效果；本發(fā)明的LED背光模塊在達(dá)到混色及均勻發(fā)光效果的同時(shí)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的LED背光模塊，可降低制造成本、提高產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值，解決了現(xiàn)有技術(shù)所衍生的種種問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1896833SQ20051008425
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者呂英宗, 楊政霖, 黎邦, 伍清欽 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院