CN100381904C - 应用面函数控制的直下式背光源模组 - Google Patents

Abstract

本发明为一种应用面函数控制的直下式背光源模组，包含有：一框架；至少一灯管，稳固地设置于该框架；一反射片，设置于该框架，位于该灯管的下方，以及一扩散板，设置于该框架，位于该灯管的上方；其中该扩散板具有至少一透光板片，其至少一侧面直接成形有一表面轮廓(surface profile)，而该表面轮廓是由复数个光学转换单元(opticaltransform units)所组成以形成一预定布局(pattern)，该布局是依据该扩散板相对于该等灯管与该反射片的相对空间位置，并利用一适当的面函数转换而得到。

Description

应用面函数控制的直下式背光源模组

技术领域

本发明与液晶显示装置有关，特别是关于一种应用面函数控制的直下式背光源模组。

背景技术

一般的液晶显示器主要是由一液晶面板以及一背光源模组所组成，其中液晶面板本身并不发光，面板的光源则是由背光模组提供。而公知背光源模组可分为直下式与侧入式两种。

直下式的背光源模组大体包含有一框架，一个或数个冷阴极灯管(ColdCathode Fluorescent Lamps，CCFLs)装设于该框架中，一扩散板固定于该框架，位于灯管的上方，以及一反射片，设于该框架，位于该灯管的下方。该扩散板的功能在于扩散灯管所发出的光源，使其形成一均匀的面光源。而反射板的功能在于将灯管向下发射的光线反射，使其进入扩散板。

该扩散板的设置目的在于将灯管所发出的光源扩散，使其成为一均匀的面光源，而投射至液晶面板。而一般扩散板是在一透光基板内设置不透光或是半透光的物质(例如有机填充物(organic fillers))，以反射或吸收预定位置的光源。

前述扩散原理为遮蔽该等灯管所产生光源中辉度较大区域的部分光源区域。这样的作法会使得穿过扩散板的光源的辉度降低。对于现今要求背光源模组要求高辉度的设计原理相违背。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用面函数控制的直下式背光源模组，其可提供较大的辉度与可视角。

为实现上述目的，本发明所提供的应用面函数控制的直下式背光源模组，包含有：

一框架；

至少一灯管，稳固地设置于该框架；

一反射片，设置于该框架，位于该灯管下方，以及

一扩散板，设置于该框架，位于该灯管上方；

其中该扩散板具有至少一透光板片，其一侧面直接成形有一表面轮廓(surface profile)，而该表面轮廓是由复数个光学转换单元(opticaltransform units)所组成以形成一预定的布局(pattern)，该等光学转换单元分别具有一预定深度与一预定宽度，以改变光线通过该表面轮廓后的路径。

其中该扩散板在该透光基板相反二侧均各设有一表面轮廓。

其中该扩散板具有二透光基板，而每一透光基板的一侧分别具有一表面轮廓。

其中该二透光基板上的表面轮廓，其中之一位于面对该等灯管的一侧，另一者位于背对该等灯管的一侧。

其中该二透光基板上的表面轮廓分别位于面对该等灯管的一侧。

其中该二透光基板上的表面轮廓分别位于背对该等灯管的一侧。

其中该表面轮廓具有至少一部份的光学转换单元的宽度小于10μm，使由该等灯管所产生的光源在穿过该表面轮廓时产生绕射的现象。

其中该表面轮廓具有至少一部份的光学转换单元的深度在1-20倍波长(入)之间。

其中该表面轮廓是根据该被光模组中各元件的相对空间位置，利用一预定函数计算所得到。

附图说明

为了详细说明本发明的构造及特点所在，举以下较佳实施例并配合

附图说明如后，其中：

图1为本发明第一较佳实施例的分解图；

图2为本发明第一较佳实施例的侧面剖视图；

图3为本发明第一较佳实施例的扩散板的放大侧视图；

图4为本发明第一较佳实施例的扩散板的放大立体图；

图5为本发明第一较佳实施例的视角与光强度曲线图；

图6为本发明第二较佳实施例的扩散板的放大侧视图；

图7为本发明第二较佳实施例的视角与光强度曲线图；

图8为本发明第三较佳实施例的扩散板的放大侧视图，以及

图9为本发明第四较佳实施例的扩散板的放大侧视图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明第一较佳实施例所提供的应用面函数控制的直下式背光源模组包含有：

一框架10，由一底座12以及一上框14所组成，其中该上框具有一视窗16。

三灯管18，本发明实施例为三呈U形的冷阴极灯管(Cold CathodeFluorescent Lamps，CCFLs))，其具有管径细、寿命长与光效高等优点。该等灯管18稳固地被固定于该底座12，并连接置一变压器(未显示)，以提供该等灯管18产生光源时必要的电力。实际上，该等灯管18与变压器的数量与形状当视背光源模组的规格而定。

一反射片22，固定于该底座12，位于该等灯管18的下方。

一扩散板24，固定于该底座12，位于该等灯管18的上方。

二侧板26，设于灯管18二侧，用以固定该等灯管18。

请参阅图3所示，该扩散板24具有一透光基板28，并在该透光基板28的一侧直接成形一具有一预定的表面轮廓(surface profile)30。

该表面轮廓30具有一预定的布局(pattern)，其是根据该背光源模组中，该扩散板24与其他各元件(如：该等灯管18、该反射片22)的相对空间位置，以及设计者自行设定的某些限制要件(例如该背光源模组被要求的辉度范围与可视角范围等)，由数值分析上Project on Convex Set(POCS)的方式，以调整元件转换函数间的权值经由递回架构方式得到设计结果的收敛与最佳化。

本发明的扩散板24是由表面轮廓30的变化来改变光行径路线的改变，即是表面轮廓30的结构的变化是在该透光基板28的表面做出不同的表面深度，或称为光学转换单元(optical transform units 31)，然而该扩散板24能改变光行径路线的变化量将随光学元件的结构的光学转换单元31的大小(制程的单元大小)而随之变化，若欲达到改变光行径路线的高变化量以达到该扩散板24的光均匀化与高穿透度要求，则需将以更精密的制程(Pixel小)来达到此结果。

但是随该表面轮廓30的像素(Pixel)缩小，光的行径方式将不再以几何光学的方式模拟，而是需以绕射的方式加以模拟才是足够，而在光学原理里面光绕射将是以傅利叶转换(Fourier Transfer)的方式来近似。

在背光模组中各元件并不会随时间而变动，故我们可将所有元件整合一起设计并合并制造。这样既可以减少架设空间和架设的难易度，也可以减少光的能量衰减，提高整体背光***的绕射效率。

根据发明人的实际试验结果，利用杨欧演算法(Y-G Algorithm)可得到较为接近真正相位的表面轮廓30。而该表面轮廓30可以蚀刻、印刷或电铸等方式。

本发明的另一特征在于，我们提供的扩散板24的表面轮廓30，其每一相位(phase)的高度与宽度可为不相同的。传统的方式是利用相位平分去近似所到的实际相位。而我们的作法则不是依据传统的平分相位方式来决定蚀刻深度。我们将假设每一阶的蚀刻深度及宽度都可不同。如此之下，则在所有的高度及宽度组合下必有某一组合会有较好的远场(Far-Field)绕射结果。计算相位的公式如下：

$\mathrm{phase}=(\frac{x}{\mathrm{\λ}/n}+\frac{d-x}{\mathrm{\λ}})\×2\mathrm{\π}$

请参阅图4所示，其为显微镜下的该扩散板24的表面轮廓30，其透光基板28的材质为高分子聚合物(例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA))，厚度约为2mm。该表面轮廓30是由复数个光学转换单元(optical transform units)所组成，每一光学转换单元具有一预定高度与宽度。各该光学转换单元的宽度大约在0.5:m-10:m，深度约为1-20倍波长(入)。

图5为该扩散板24以RGB三原色分别在不同视角下在光学元件前所形成的光学分布情形，由此结果得知，RGB三色在左右60o皆可得到均匀化且高穿透度(大于60％)的结果，但是其中R原色的表现特性在PMMA材料下其穿透度较差。

本发明第二较佳实施例所提供的扩散板32，请参阅图6所示，其在透光基板34的二侧均具有一表面轮廓36、38，而该二表面轮廓36、38各具有一预定的布局(pattern)。该二表面轮廓36，38的成形方法与第一较佳实施例相同。

图7该扩散板32以RGB三原色分别在不同视角下在光学元件前所形成的光学分布情形，由此结果得知，R原色在经该二表面轮廓36后，其穿透度以提升起过70％。

图8显示本发明第三较佳实施例的扩散板40，其具有二透光基板42、44，每一透光基板42、44的一侧各具有一表面轮廓43、45。其中一表面轮廓43是位于面对灯管(未显示)的一侧，而另一表面轮廓43则定位于背对灯管的一侧。

图9显示本发明第四较佳实施例的扩散板46，其具有二透光基板48、50，每一透光基板48、50的一侧各具有一表面轮廓49、41。该二表面轮廓49、41均为于面对(或背对)灯管的一侧。

Claims (8)

1.一种应用面函数控制的直下式背光源模组，包含有：

一框架；

至少一灯管，稳固地设置于该框架；

一反射片，设置于该框架，位于该灯管下方，以及

一扩散板，设置于该框架，位于该灯管上方；

其中该扩散板具有至少一透光基板，其一侧面直接成形有一表面轮廓，而该表面轮廓是由复数个光学转换单元所组成以形成一预定的布局，该复数个光学转换单元分别具有一预定深度与一预定宽度，以改变光线通过该表面轮廓后的路径；

其中该表面轮廓具有至少一部份的光学转换单元的宽度小于10um，使由灯管所产生的光源在穿过该表面轮廓时产生绕射的现象。

2.依据权利要求1所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该扩散板在该透光基板相反二侧均各设有一表面轮廓。

3.依据权利要求1所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该扩散板具有二透光基板，而每一透光基板的一侧分别具有一表面轮廓。

4.依据权利要求3所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该二透光基板上的表面轮廓，其中之一位于面对该灯管的一侧，另一者位于背对该灯管的一侧。

5.依据权利要求3所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该二透光基板上的表面轮廓分别位于面对该灯管的一侧。

6.依据权利要求3所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该二透光基板上的表面轮廓分别位于背对该灯管的一侧。

7.依据权利要求1所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该表面轮廓具有至少一部份的光学转换单元的深度在1-20倍波长之间。

8.依据权利要求1所述的应用面函数控制的直下式背光源模组，其特征在于，其中该表面轮廓是根据该背光源模组中各元件的相对空间位置，利用一预定函数计算所得到。

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