[发明专利]发光二极管镜片及其光源装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管镜片及其光源装置，尤其是关于一种适用于液晶显示面板的背光模块，用以形成均匀的碟状光型的发光二极管镜片及其光源装置。

背景技术

液晶显示器是广泛地应用于电视、笔记型电脑、平版型电脑及手机等具有显示功能的电子产品上。于液晶显示器中，已知可采用冷阴极萤光灯(CCFL)、场效发光器(EL)与发光二极管(Light-Emitting Diodes，LED)等可见光源来作为其背光源。近年来，由于LED具有光亮度均匀、使用寿命长、体积自由度大、低电压(或交流)驱动、不需要逆变器及色域宽广等的优点，使得LED渐渐取代传统的冷阴极萤光灯而成为主流的趋势。

LED背光装置是由多个LED排列成与液晶显示器大小相符的阵列。为使显示器各点的光度均匀且尽量没有亮点产生，于现有技术中，主要通过改良覆盖于LED上的光通量控制镜片，使LED的亮度分布均匀。因此，现今采用LED做为背光源的显示器中，如何增进LED背光源的光亮度均匀性或加大光分布范围，则为主要的改善重点，例如专利文献1(美国专利号US7348723B2)、专利文献2(美国专利号US7963680)、专利文献3(美国专利号US7621657)、专利文献4(美国专利US7798679)、专利文献5(美国专利US7866844 B2)、专利文献6(美国专利US7766530)、专利文献7(美国专利US20090116245)、专利文献8(美国专利US7474475)及专利文献9(美国专利US7746565)。

专利文献1公开了一种镜片及光源装置，其光源装置1如图1所示，包含一固定于基板12的发光元件11以及一镜片13。发光元件11是容置于镜片13的半球状凹槽10中，且光束自发光元件11发出后是穿透出镜片13的光出射面130。光出射面130包括第一出光区域130a以及第二出光区域130b，其中第一出光区域130a向光轴略微向下凹曲的凸起配置。光源装置1构成的光型分布如图2，为一近轴区的亮度高于离轴区(Off-Axis Region)亮度的单峰所构成的圆形光型。

然而，如此的光型分布将造成各光源装置1的近轴区过亮而有均光性不足的缺点，使其应用时容易在背光模块产生亮点；且更由于近轴区较亮，使得采用此光源装置1的背光模块必须缩短各光源装置1间的距离，以解决均光性不足的问题。再者，由于显示屏幕趋于薄型化的需求以及成本上的考量，增加光源装置1的散光性以缩短发光元件至液晶面板的距离或增加各发光元件间的距离，是此类光源装置必须改进的问题。然而，若通过增加光出射面130的折射能力以增加光源装置1的散光性，将可能导致菲涅耳反射现象发生，而造成光通量降低。此外，由于光源装置1具有入射角愈大则出射角与入射角比值愈小，以及当入射角大于半功率角的范围(Half-Intensity-Angular-Range)时，入射角等于出射角的特性，造成入射角等于出射角的区域的光被集中，而产生了围绕中央亮点的圆盘亮线。进一步地，为了使此圆盘亮线不明显，需通过降低光源装置1的散光性而克服，亦即此光源装置1难以使散光性与均光性兼备。专利文献3所公开的光源装置类似于专利文献1，其同样具有近轴区过亮且难以达到高散光性要求的缺点。

专利文献6公开了一种光源装置，其光学镜片的入射面及出射面皆设有凸面及凹面，其中各凸面皆设置于光源装置的光轴上，而各凹面是位于镜片的边缘处，且两凸面间及两凹面间的曲率不同，进而形成近似钟型的镜片。然而，其亦为近轴区亮度较高的设计，且由于各凹面是使侧向光束被折射成向上光束，而各凸面是使向上光束被折射成侧向光束，故此类光源装置仍具有均光性及散光性不足的缺点。

专利文献5、7则是进一步的公开了入射面具有锯齿状结构与凹部的光学镜片，以达到散热及避免产生环形光圈的目的，然而其同样为近轴区亮度较高的设计，而无法满足高均光与高散光的需求。