專利名稱：光源系統(tǒng)及其光源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源系統(tǒng)及其光源模塊，特別涉及一種利用發(fā)光二極管的光源系統(tǒng)及其光源模塊。
背景技術(shù)：
公知的液晶顯示器是利用大量的發(fā)光單元所產(chǎn)生的光點(diǎn)，來(lái)構(gòu)成一個(gè)欲顯示的畫(huà)面。每個(gè)發(fā)光單元包含一個(gè)發(fā)光二極管，用來(lái)發(fā)出特定的色光。
美國(guó)專利第6,536,914號(hào)披露一種照明系統(tǒng)，是用于液晶顯示器上，其包含一光發(fā)射面板，此面板具有一個(gè)光發(fā)射窗口及至少一個(gè)用以耦合光線至光發(fā)射面板的邊緣表面(edge surface)。此照明系統(tǒng)還包含一個(gè)混光室，緊鄰邊緣表面，用以提供光源。此光源包含多組具有不同光發(fā)射波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，例如包含藍(lán)色、綠色、紅色或甚至琥珀色的發(fā)光二極管，以提供均勻的光分布。
此種照明系統(tǒng)雖然較傳統(tǒng)陰極射線管式顯示器省電，但每組發(fā)光二極管應(yīng)用于中大型顯示器時(shí)，因使用期間持續(xù)發(fā)光，其耗電依舊驚人，且每組發(fā)光二極管持續(xù)發(fā)光亦會(huì)造成顯示器過(guò)熱，影響其壽命，因此一個(gè)低耗電的光源模塊仍是業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光源模塊，包含第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管、第三發(fā)光二極管及控制電路，其中第一發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第一色光，第二發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第二色光，第三發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第三色光?？刂齐娐冯娺B接至第一、第二及第三發(fā)光二極管，并以一切換速率與一切換順序周期性切換第一、第二及第三發(fā)光二極管發(fā)光，通過(guò)第一、第二及第三色光混合成特定光線，并達(dá)到省電、低發(fā)熱且高光效能的目的。
其切換順序可以為(1)第一發(fā)光二極管發(fā)光；(2)第二發(fā)光二極管發(fā)光；(3)第三發(fā)光二極管發(fā)光；以及(4)第一、第二及第三發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光。
此光源模塊還可包含第四發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第四色光，第一、第二、第三及第四色光混合成該特定光線。其切換順序可以為(1)第一發(fā)光二極管發(fā)光；(2)第二發(fā)光二極管發(fā)光；(3)第三發(fā)光二極管發(fā)光；(4)第四發(fā)光二極管發(fā)光；以及(5)第一、第二、第三及第四發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光源系統(tǒng)，包含多個(gè)光源模塊及一控制電路。每一個(gè)光源模塊包含第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管及第三發(fā)光二極管。第一發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第一色光，第二發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第二色光，第三發(fā)光二極管用以產(chǎn)生第三色光，其中第一、第二及第三色光混合成特定光線?？刂齐娐冯娺B接至上述多個(gè)光源模塊，并以一切換速率與一切換順序周期性切換光源模塊發(fā)光，進(jìn)而造成視覺(jué)上感覺(jué)有如一整體大型光源發(fā)光，以達(dá)到省電、低發(fā)熱與視覺(jué)上大面積均勻發(fā)光效果的目的。
在參閱附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，該技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者便可了解本發(fā)明的其它目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實(shí)施方式。


圖1為顯示第一光源模塊實(shí)施例的示意圖；圖2為顯示第二光源模塊實(shí)施例的示意圖；圖3為顯示第三光源模塊實(shí)施例的示意圖；圖4為顯示第三光源模塊實(shí)施例的另一實(shí)施方式的示意圖；圖5為顯示第三光源模塊實(shí)施例的另一實(shí)施方式的示意圖；以及圖6為顯示一光源系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
主要元件標(biāo)記說(shuō)明
1光源模塊 100第一色光101第一發(fā)光二極管 102第二色光103第二發(fā)光二極管 104第三色光105第三發(fā)光二極管 106特定光線107控制電路 109導(dǎo)光元件111第一側(cè) 113第二側(cè)115第三側(cè) 117第四側(cè)2光源模塊 200第四色光201第四發(fā)光二極管 202特定光線3光源模塊 300特定光線301導(dǎo)光元件 303第一側(cè)305第二側(cè) 307第三側(cè)309第四側(cè) 401繞射元件403反射元件 501棱鏡陣列600第一色光 601光源模塊602第二色光 603光源模塊604第三色光 605第一發(fā)光二極管606特定光線 607第二發(fā)光二極管609第三發(fā)光二極管 611控制電路具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一實(shí)施例如圖1所示，為一種光源模塊1，用于液晶顯示器的背光模塊。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，背光模塊包含多個(gè)光源模塊1所組成的陣列，每一個(gè)光源模塊1會(huì)產(chǎn)生一個(gè)光點(diǎn)，即一個(gè)照明像素(lighting pixel)，這些像素陣列便會(huì)形成畫(huà)面。
光源模塊1包含第一發(fā)光二極管101用以產(chǎn)生第一色光100、第二發(fā)光二極管103用以產(chǎn)生第二色光102、第三發(fā)光二極管105用以產(chǎn)生第三色光104、以及控制電路107?？刂齐娐?07電連接至第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管103及第三發(fā)光二極管105，并以一切換速率與一切換順序周期性切換第一、第二及第三發(fā)光二極管101、103及105發(fā)光。
光源模塊1還包含導(dǎo)光元件109，第一色光100、第二色光102及第三色光104在導(dǎo)光元件109中混合成特定光線106。導(dǎo)光元件109包含第一側(cè)111、第二側(cè)113、第三側(cè)115及第四側(cè)117。第一、第二及第三發(fā)光二極管101、103及105系位于第一側(cè)111。第二側(cè)113及第三側(cè)115為一鏡面，用以反射第一色光100、第二色光102及第三色光104，即反射特定光線106。第四側(cè)117為此光源模塊1的出光口。特定光線106經(jīng)第二側(cè)113及第三側(cè)115反射后，會(huì)通過(guò)第四側(cè)117發(fā)射出去，以形成上述的光點(diǎn)。
在此一實(shí)施例中，第一色光100為紅色，第二色光102為綠色，第三色光104為藍(lán)色。控制電路107所控制的切換順序?yàn)?1)第一發(fā)光二極管101發(fā)光、(2)第二發(fā)光二極管103發(fā)光、(3)第三發(fā)光二極管105發(fā)光、(4)第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管103及第三發(fā)光二極管105同時(shí)發(fā)光。如此每個(gè)發(fā)光二極管并非隨時(shí)都處于發(fā)光狀態(tài)，因此可達(dá)到省電的目的。假設(shè)每個(gè)發(fā)光二極管的切換發(fā)光時(shí)間都相同，則在同一段時(shí)間內(nèi)，此實(shí)施例比不切換發(fā)光的背光模塊省電50％左右。由于光源模塊1系由半導(dǎo)體材料制成，過(guò)高的溫度會(huì)影響半導(dǎo)體材料的工作效率，因此每個(gè)發(fā)光二極管切換發(fā)光可使其半導(dǎo)體材料維持高效能，因此除了省電之外，此一實(shí)施例還具有低發(fā)熱與高光效能的優(yōu)點(diǎn)。
若此光源模塊1欲產(chǎn)生白光的特定光線106，則第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管103及第三發(fā)光二極管105分別產(chǎn)生適當(dāng)飽和度的第一色光100、第二色光102及第三色光104，以混合成白光。但若切換速率太慢，即不超出肉眼所能分辨的最快速率，則以上述切換順序切換時(shí)，肉眼在一個(gè)切換周期內(nèi)所看到的色光為(1)紅光、(2)綠光、(3)藍(lán)光、(4)白光，無(wú)法達(dá)到混合成白光的目的。因此，切換速率需快于肉眼所能分辨的速度，較佳為不慢于1/120秒，也就是切換速率最慢為1/120秒，使得肉眼在一個(gè)切換周期內(nèi)所看到的色光恒為白光。
一般來(lái)說(shuō)，紅、綠、藍(lán)三色光可混合成任何一種顏色的光線，但以目前的技術(shù)而言，綠光及藍(lán)光發(fā)光二極管所產(chǎn)生的亮度會(huì)大于紅光發(fā)光二極管，如此的差異會(huì)造成欲產(chǎn)生的特定顏色的光線發(fā)生偏差。為了彌補(bǔ)紅色發(fā)光二極管亮度的不足，本發(fā)明的另一實(shí)施例如圖2所示，與光源模塊1不同處在于光源模塊2(控制電路107未表示)還包含第四發(fā)光二極管201，用以產(chǎn)生第四色光200，因而第一色光100、第二色光102、第三色光104及第四色光200可混合成特定光線202。第四色光200為黃色，可彌補(bǔ)第一發(fā)光二極管101亮度的不足。
在此實(shí)施例中，其發(fā)光二極管的切換順序?yàn)?1)第一發(fā)光二極管101發(fā)光、(2)第二發(fā)光二極管103發(fā)光、(3)第三發(fā)光二極管105發(fā)光、(4)第四發(fā)光二極管201發(fā)光、以及(5)第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管103、第三發(fā)光二極管105及第四發(fā)光二極管201同時(shí)發(fā)光。這樣每個(gè)發(fā)光二極管并非隨時(shí)都處于發(fā)光狀態(tài)，因此可達(dá)到省電的目的。假設(shè)每個(gè)發(fā)光二極管的切換發(fā)光時(shí)間都相同，則在同一段時(shí)間內(nèi)，此實(shí)施例比不切換發(fā)光的背光模塊省電60％左右。同樣的，此實(shí)施例亦具有低發(fā)熱的優(yōu)點(diǎn)。
上述實(shí)施例的出光口皆位于導(dǎo)光元件109的第四側(cè)117，但本發(fā)明的光源模塊可依實(shí)際需要改變出光方向。如圖3所示，本發(fā)明的另一實(shí)施例亦為光源模塊，光源模塊3包含第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管103、第三發(fā)光二極管105、第四發(fā)光二極管201及控制電路(未表示)，如上所述，發(fā)光二極管101、103、105、201分別用以產(chǎn)生第一色光100、第二色光102、第三色光104及第四色光200，以混合成特定光線300。
光源模塊3亦包含導(dǎo)光元件301，其包含第一側(cè)303、第二側(cè)305、第三側(cè)307及第四側(cè)309，其中發(fā)光二極管101、103、105、201亦位于第一側(cè)303。與光源模塊1、2的導(dǎo)光元件109不同的是，光源模塊3的出光口位于第三側(cè)307，即特定光線300在導(dǎo)光元件301中被傳導(dǎo)至第三側(cè)307后發(fā)射出去。
為了將特定光線300由第三側(cè)307發(fā)射出去，導(dǎo)光元件301的第二側(cè)305具有凹凸表面(未表示)，其凹凸表面可以利用蝕刻(etch)、劃線(scribe)或噴砂(sandblast)等方式來(lái)形成。此凹凸表面能將射向第二側(cè)305的色光100、102、104及200反射至導(dǎo)光元件301的第三側(cè)307。
除了利用凹凸表面的方式，光源模塊3可如圖4所示，包含繞射元件401，系位于導(dǎo)光元件301的第二側(cè)305。繞射元件401可將第一色光100、第二色光102、第三色光104及第四色光200反射至第三側(cè)307。
由于繞射元件401的材質(zhì)可能無(wú)法將色光100、102、104及200完全反射至第三側(cè)307，因此有部分色光會(huì)折射穿出繞射元件401。為增加反射效率，光源模塊3可包含反射元件403，系位于繞射元件401相對(duì)于導(dǎo)光元件301的另一側(cè)，即繞射元件401的下方。反射元件403能將穿透繞射元件401的色光100、102、104及200再反射回導(dǎo)光元件301的第三側(cè)307。繞射元件401及反射元件403可以是光柵或是其它具有繞射功能的元件。
光源模塊3亦可如圖5所示，于第三側(cè)307安排棱鏡陣列501，用以控制特定光線300的發(fā)散角。
上述實(shí)施例的出光口雖然僅位于一側(cè)(第三側(cè)或第四側(cè))，但本發(fā)明并不限制出光口的方向，例如出光口可以同時(shí)為第三側(cè)和第四側(cè)，這樣光源模塊便具有2個(gè)出光口，故本發(fā)明亦具有多面出光的優(yōu)點(diǎn)，以配合實(shí)際運(yùn)用的需要。
本發(fā)明亦提供一種光源系統(tǒng)，系為液晶顯示器，此液晶顯示器具有背光模塊，包含多個(gè)光源模塊所組成的陣列，每一個(gè)光源模塊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)照明像素，這些像素陣列便會(huì)形成畫(huà)面。本發(fā)明的一實(shí)施例如圖6所示，為說(shuō)明方便，圖中僅表示2個(gè)光源模塊601及603。光源模塊601及603分別包含第一發(fā)光二極管605用以產(chǎn)生第一色光600、第二發(fā)光二極管607用以產(chǎn)生第二色光602、以及第三發(fā)光二極管609用以產(chǎn)生第三色光604，其中第一、第二及第三色光600、602及604混合成特定光線606。此實(shí)施例還包含控制電路611，電連接至光源模塊601及603，并以一切換速率與一切換順序周期性切換光源模塊601及603發(fā)光，以達(dá)到省電及低發(fā)熱的目的。光源模塊601及603可以是圖1至圖5所示的光源模塊。
若切換速率太慢，即不超出肉眼所能分辨的最快速率時(shí)，肉眼在一個(gè)切換周期內(nèi)將可辨識(shí)光源模塊依次發(fā)光，無(wú)法達(dá)到將單一光源模塊所產(chǎn)生的點(diǎn)光源形成線光源或面光源的目的。因此，切換速率需快于肉眼所能分辨的速度，較佳為不慢于1/120秒，即切換速率最慢為1/120秒。
雖然圖6的實(shí)施例僅以2個(gè)光源模塊說(shuō)明，但熟悉該技術(shù)領(lǐng)域者可輕易推及至超過(guò)2個(gè)光源模塊的實(shí)施樣式。例如，液晶顯示器可將每8個(gè)光源模塊視為一個(gè)單位，每個(gè)單位由一個(gè)控制電路控制其發(fā)光順序。
在實(shí)務(wù)上，由于生產(chǎn)光源模塊的模具較生產(chǎn)大型光源的模具小，因此本發(fā)明的光源系統(tǒng)(大型光源)憑借多個(gè)光源模塊所組成的特點(diǎn)，避免了制作大型模具的需要，故可以達(dá)到節(jié)省成本的目的。
上述的實(shí)施例雖皆以液晶顯示器為例，然而本發(fā)明并未限制僅能應(yīng)用于此。例如，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能根據(jù)以上的披露將本發(fā)明的光源模塊應(yīng)用于投影器(包含前投影式及背投影式)或其它顯示裝置。換言之，本發(fā)明的光源系統(tǒng)亦可為投影器或其它顯示裝置。
綜上所述，雖然本發(fā)明以一較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的實(shí)施方式，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所界定的內(nèi)容及其均等技術(shù)范圍內(nèi)，可作各種更動(dòng)與修改。
權(quán)利要求
1.一種光源模塊，其特征是包含第一發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第一色光；第二發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第二色光；第三發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第三色光；以及控制電路，電連接至該第一、第二及第三發(fā)光二極管，并以一切換速率與一切換順序周期性切換該第一、第二及第三發(fā)光二極管發(fā)光，通過(guò)該第一、第二及第三色光混合成特定光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源模塊，其特征是該切換速率最慢為1/120秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源模塊，其特征是該切換順序?yàn)?1)該第一發(fā)光二極管發(fā)光；(2)該第二發(fā)光二極管發(fā)光；(3)該第三發(fā)光二極管發(fā)光；以及(4)該第一、第二及第三發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源模塊，其特征是該第一色光為紅色、該第二色光為綠色、該第三色光為藍(lán)色。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源模塊，其特征是該特定光線為白光。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源模塊，其特征是還包含第四發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第四色光，其中該第一、第二、第三及第四色光混合成該特定光線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源模塊，其特征是該第四色光為黃色。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源模塊，其特征是該切換順序?yàn)?1)該第一發(fā)光二極管發(fā)光；(2)該第二發(fā)光二極管發(fā)光；(3)該第三發(fā)光二極管發(fā)光；(4)該第四發(fā)光二極管發(fā)光；以及(5)該第一、第二、第三及第四發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源模塊，其特征是該特定光線為白光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源模塊，其特征是還包含導(dǎo)光元件，用以傳導(dǎo)該特定光線，該導(dǎo)光元件包含第一側(cè)，該第一、第二及第三發(fā)光二極管位于該第一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光源模塊，其特征是還包含繞射元件及反射元件，該導(dǎo)光元件還包含第二側(cè)，其中該繞射元件位于該第二側(cè)，該反射元件位于該繞射元件相對(duì)于該導(dǎo)光元件的另一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光源模塊，其特征是該導(dǎo)光元件還包含第二側(cè)，該第二側(cè)具有凹凸表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光源模塊，其特征是還包含棱鏡陣列，該導(dǎo)光元件還包含第三側(cè)，該棱鏡陣列位于該第三側(cè)。
14.一種光源系統(tǒng)，其特征是包含多個(gè)光源模塊，每一個(gè)光源模塊包含第一發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第一色光；第二發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第二色光；以及第三發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第三色光；其中該第一、第二及第三色光混合成特定光線；以及控制電路，電連接至該多個(gè)光源模塊，并以一切換速率與一切換順序周期性切換該多個(gè)光源模塊發(fā)光。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源系統(tǒng)，其特征是該切換速率最慢為1/120秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源系統(tǒng)，其特征是該第一色光為紅色、該第二色光為綠色、該第三色光為藍(lán)色。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光源系統(tǒng)，其特征是該特定光線為白光。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光源系統(tǒng)，其特征是每一個(gè)光源模塊還包含第四發(fā)光二極管，用以產(chǎn)生第四色光，其中該第一、第二、第三及第四色光混合成該特定光線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光源系統(tǒng)，其特征是該第四色光為黃色。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光源系統(tǒng)，其特征是該特定光線為白光。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源系統(tǒng)，其特征是每一個(gè)光源模塊還包含一導(dǎo)光元件，用以傳導(dǎo)該特定光線，該導(dǎo)光元件包含第一側(cè)，該第一、第二及第三發(fā)光二極管位于該第一側(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光源系統(tǒng)，其特征是每一個(gè)光源模塊還包含一繞射元件及一反射元件，該導(dǎo)光元件還包含第二側(cè)，該繞射元件位于該第二側(cè)，該反射元件位于該繞射元件相對(duì)于該導(dǎo)光元件的另一側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光源系統(tǒng)，其特征是該導(dǎo)光元件還包含第二側(cè)，該第二側(cè)具有凹凸表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光源系統(tǒng)，其特征是每一個(gè)光源模塊還包含棱鏡陣列，該導(dǎo)光元件還包含第三側(cè)，該棱鏡陣列位于該第三側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源系統(tǒng)，其特征是該光源系統(tǒng)為液晶顯示器。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源系統(tǒng)，其特征是該光源系統(tǒng)為投影機(jī)。
全文摘要
一種光源模塊包含多個(gè)發(fā)光二極管及一控制電路，每一個(gè)發(fā)光二極管用以產(chǎn)生不同的色光，控制電路電連接至該多個(gè)發(fā)光二極管，并以一切換速率與一切換順序周期性切換發(fā)光二極管發(fā)光，從而混合成特定光線。一種光源系統(tǒng)包含多個(gè)上述光源模塊及一控制電路，此控制電路電連接至每一個(gè)光源模塊，并以一切換速率與一切換順序周期性切換光源模塊發(fā)光。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1920639SQ20051009093
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者李孝貽, 鄭宏隆, 黃明仁, 謝美鑾, 翁嘉成, 黃致恒 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司