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1、10申请公布号CN102322612A43申请公布日20120118CN102322612ACN102322612A21申请号201110308461122申请日20111012F21V5/04200601F21V19/00200601F21S8/00200601G02F1/13357200601F21Y101/0220060171申请人深圳市华星光电技术有限公司地址518000广东省深圳市光明新区光明大道92号72发明人张光耀贺虎74专利代理机构深圳市百瑞专利商标事务所普通合伙44240代理人邢涛田夏54发明名称一种LED一次透镜、背光模组及液晶显示装置57摘要本发明公开一种LED一次透镜、。
2、背光模组及液晶显示装置，一种直下式背光模组的LED一次透镜，所述的LED一次透镜的色散指数01；所述的色散指数为其中DA为LED晶片主要发光面上一微面元；DI为DA光线射向透镜时，入射角恰落在临界区域内的立体角；所述的临界区域是指LED发射出的各种波长的光在透镜内会发生色散的区域；对应于微面元DA，会发生色分离的总立体角为DTOTAL为透镜出光表面对应任一微面元DA的立体角。本发明可以在保障较宽发光辉度的情况下同时避免色散现象。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页CN102322620A1/1页21一种直下式背光模组的LED一次透镜，其。
3、特征在于，所述的LED一次透镜的色散指数01；所述的色散指数为其中DA为LED晶片主要发光面上一微面元；DI为DA光线射向透镜时，入射角恰落在临界区域内的立体角；所述的临界区域是指LED发射出的各种波长的光在透镜内会发生色散的区域；对应于微面元DA，会发生色分离的总立体角为DTOTAL为透镜出光表面对应任一微面元DA的立体角。2如权利要求1所述的一种直下式背光模组的LED一次透镜，其特征在于，所述的LED晶片主要发光面为正对透镜之发光面。3如权利要求1所述的一种直下式背光模组的LED一次透镜，其特征在于，所述的LED晶片主要发光面为最大的发光面。4如权利要求1所述的一种直下式背光模组的LED一。
4、次透镜，其特征在于，所述的临界区域为根据射向LED一次透镜的光线中的峰值计算发生全反射的临界角度范围最小值，最大值的基础上确定的最小值03O最大值03O的区域。5如权利要求1所述的一种直下式背光模组的LED一次透镜，其特征在于，所述的透镜材质为有机硅材质，所述的LED为白光LED，所述的入射角为恰落在临界区域内的立体角。6一种直下式背光模组，包括如权利要求15任一所述的直下式背光模组的LED一次透镜。7如权利要求6所述的一种直下式背光模组，其特征在于，所述背光模组中每一列的LED固定在一条PCB板上。8一种液晶显示装置，包括如权利要求6所述的一种直下式背光模组。权利要求书CN102322612。
5、ACN102322620A1/4页3一种LED一次透镜、背光模组及液晶显示装置技术领域0001本发明涉及显示领域，更具体的说，涉及一种LED一次透镜、背光模组及液晶显示装置。背景技术0002近年LED电视快速发展，相关技术日新月异，市场需求剧增。尤其侧入式LED电视，具有外型美观，成本低的效益高的优点，市场占有率不断提升。然其对应的光学部材，来不及供应，导光板、反射式偏光片DBEF，PET光学膜片产生缺料的情况。加上LED产能持续扩张，LED光源缺料问题已经解决，增加LED颗数，减少对光学膜片、导光板、DBEF的依赖，已成为各大模组场开发重点。0003直下式LEDTV模组中不需使用导光板。LE。
6、D分布密度相较于侧入式稀疏，小功率LED不需特殊散热设计。增加LED颗数，以拿掉反射式偏光片DBEF，对成本更有效益。同时，直下式光源可分区控制，根据讯号源，做驱动控制、影像补偿，提高影像品质。但是其致命缺点为必须使用一定数量的LED，以免产生LED网点MURA，同时必须采用发光板LIGHTBOARD，造成成本居高不下。增加背光空腔的高度虽可改善均匀性，却会造成辉度降低如图1所示，因此，如何通过LED透镜设计，在适当的背光空腔高度下，达到LED数量最少，取得成本、效率、品质三者间均衡，成为目前LED背光设计一大课题。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是提供一种能改善LED出光颜色不均的现。
7、象，可以在保障较宽发光辉度的情况下同时避免色散现象的LED一次透镜、背光模组及液晶显示装置。0005本发明的目的是通过以下技术方案来实现的0006一种直下式背光模组的LED一次透镜，所述的LED一次透镜的色散指数01；所述的色散指数为0007其中0008DA为LED晶片主要发光面上一微面元；0009DI为DA光线射向透镜时，入射角恰落在临界区域内的立体角；0010所述的临界区域是指LED发射出的各种波长的光在透镜内会发生色散的区域；对应于微面元DA，会发生色分离的总立体角为0011DTOTAL为透镜出光表面对应任一微面元DA的立体角。0012优选的，所述的LED晶片主要发光面为正对透镜之发光面。
8、。0013优选的，所述的LED晶片主要发光面为最大的发光面。0014优选的，所述的临界区域为根据射向LED一次透镜的光线中的峰值计算发生全反说明书CN102322612ACN102322620A2/4页4射的临界角度范围最小值，最大值的基础上确定的最小值03O最大值03O的区域。根据各主波长峰值的临界角度设定的一个临界区域区间，在此区间内采用不同光源、不同透镜材料都有较好的抑制色散的效果。0015优选的，所述的透镜材质为有机硅材质，所述的LED为白光LED，所述的入射角为恰落在临界区域内的立体角。0016一种直下式背光模组，包括上述的直下式背光模组的LED一次透镜。0017优选的，所述背光模组。
9、中每一列的LED固定在一条PCB板上。0018一种液晶显示装置，包括上述的一种直下式背光模组。0019利用LED透镜设计可以将光线分散，理论上发光辉度视角愈广，显示区域愈均匀。然事实上，LED光谱呈宽分布，却隐藏著色散的危险。本发明提出一种LED一次透镜结构，当色散指数满足KDISPERSION01，能改善LED出光颜色不均的现象，可以在保障较宽发光辉度的情况下同时避免色散现象。附图说明0020图1是LED亮度和背光空腔之间的关系示意图；0021图2是LED未加一次透镜时的辉度示意图；0022图3是LED加一次透镜时的辉度示意图；0023图4是LED加一次透镜时的结构示意图；0024图5是LE。
10、D白光的光谱图；0025图6是LED色散现象示意图；0026图7是LED发光面的微面元的示意图；0027图8是LED一次透镜临界区域示意图；0028图9是LED一次透镜出光表面对应任一微面元DA的立体角的示意图；0029其中1、红色区块；2、蓝色区块；3、绿色区块。具体实施方式0030下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。0031如图2所示，现阶段LEDLENS的设计，利用简单几何光学原理，折射、内全反射，将LED的光型变的分散一些，以减少LED的混光距离，或减少LED的颗数。0032LED增加了一次透镜以后如图3、4所示，透镜结构中间下陷，对应LED大小，根据单一波长可大约分成三种。
11、类红色区块1、蓝色区块2、绿色区块3。与传统点胶制程SMDLED不同，光线以折射居多。而白光LED光谱为宽分布，如图5光谱所示，蓝光晶片加黄色荧光粉，加上晶片相对于透镜尺寸，属于同一个量级，必须考虑整个发光面积，还有荧光粉的厚度，光线无法如图5所示那样有明显的分界。而因为短波长的光折射角度较大，会提早达内全反射条件，光线在区与区交界处，容易产生红蓝分离的现象如图6所示，当蓝光超出蓝光区块2后会在内部发生全反射，而红光还可以通过折射析出透镜。直下式背光模组中，LED与显示面相距一个空腔距离，容易将两种类型的光分开，造成色散现象，使得LED光源的边缘呈环状偏黄偏红。0033通过研究发现，对产生这种。
12、现象的原因主要包括以下几点说明书CN102322612ACN102322620A3/4页500341白光LED存在一个发光的光谱，涵盖了可见光波段，对于特定的透镜LENS材质，不同波长的光线在透镜LENS中的传播速度不同，会出现不同的折射率。以透镜LENS材质是硅有机树脂SILICONE为例，450NM的蓝光对应的折射率为153359，525NM绿光对应的折射率为152281，650NM的红光对应的折射率为151439，即随着波长的增加，对应的折射率会减小，光曲折度变小。00352在透镜LENS与空气的界面，随着入射光角度的增大，会出现内全反射现象，内全反射的临界角，依赖与材料的折射率。硅有机。
13、树脂SILICONE材质的透镜LENS为例，其450NM的蓝光对应的全反射临界角为4070度，而650NM的红光对应的全反射临界角为4133度，即随着波长的增大，全反射的临界角会增大。00363透镜LENS设计时的曲面会影响入射光的角度，从而影响内全反射。当入射角在一定的区间内时，就会出现长短波长的分离，一部分波长发生折射，一部分波长发生内全反射，就出现了颜色的分离。如图9所示，为含有一次透镜LENS的LED模型，以含有SILICONE硅有机树脂材质的一次透镜LENS的LED为例，界面会出现三种情况，当入射角度满足0405，所有波长的光线都会发生折射；当405415时，可见光波段将会发生颜色的。
14、分离，长波段的光发生折射，而短波长的光会发生全反射，这是造成色场不均匀的主要原因；当415时，所有的可见光都会发生内全反射。00374在透镜LENS界面发生的色散，经过LED到扩散板之间的混光距离会得到效果的放大，造成色场分布的不均匀。0038下表列出白光LED常用晶片、荧光粉的主波长，及对应硅有机树脂SILICONE的折射率，光发生内全反射临界角。00390040如图79所示，根据以上研究，本发明提供一种液晶显示装置，包括一种直下式背光模组，所述直下式背光模组包括一种直下式背光模组的LED一次透镜，所述的LED一次透镜的色散指数01；所述的色散指数为；00410042其中0043DA为LED。
15、晶片主要发光面上一微面元；0044DI为DA光线射向透镜时，入射角恰落在临界区域内的立体角；0045所述的临界区域是指LED发射出的各种波长的光在透镜内会发生色散的区域；说明书CN102322612ACN102322620A4/4页6对应于微面元DA，会发生色分离的总立体角为0046DTOTAL为透镜出光表面对应任一微面元DA的立体角。0047进一步的，所述的LED晶片主要发光面为正对透镜之发光面。0048进一步的，其特征在于，所述的LED晶片主要发光面为最大的发光面。0049进一步的，所述的临界区域为根据射向LED一次透镜的光线中的峰值计算发生全反射的临界角度范围最小值，最大值的基础上确定的。
16、最小值03O最大值03O的区域。0050进一步的，所述的透镜材质为有机硅材质，所述的LED为白光LED，所述的入射角为恰落在临界区域内的立体角。0051进一步的，所述背光模组中每一列的LED固定在一条PCB板上。该实施方式中只保留固定LED和供LED供电的必要的PCB板，可以节省PCB板的用量，降低成本。0052色散指数的定义规范了一个色散的程度，从理论上将该系数越小越好。人眼是有一定的分辨能力的，所以色散在一定的范围以内，可以被人接受。从色散的程度来讲，在相同的扩散高度，光斑的大小基本相同，只是在外围会存在色散。色散情况由大变小，也就是色散指数变小。因此该色散指数可以在设计透镜LENS时进行。
17、考量，这样与实际使用时对应。如果设计时的该指数无法达标，则出来的色散效果不会被一般消费者接受。0053以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。说明书CN102322612ACN102322620A1/4页7图1图2说明书附图CN102322612ACN102322620A2/4页8图3图4说明书附图CN102322612ACN102322620A3/4页9图5图6图7说明书附图CN102322612ACN102322620A4/4页10图8图9说明书附图CN102322612A。