CN101629678B

CN101629678B - 具有混光机制的背光装置

Info

Publication number: CN101629678B
Application number: CN2008101315126A
Authority: CN
Inventors: 许嘉良
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: CN101629678A

Abstract

本发明公开一种具有混光机制的背光装置，包含多个光源、一导光板及一混光单元。混光单元包含一壳体及至少一分光镜设置于壳体内部。壳体具有多个入光侧面及一出光侧面，出光侧面连接导光板。多个光源选择性地设置于多个入光侧面上，其所发出的光经混光单元形成一混光进入导光板。

Description

具有混光机制的背光装置

技术领域

本发明涉及一种背光装置，尤其是涉及一种具有混光单元的背光装置。

背景技术

以发光二极管作为光源的面发光背光装置已广泛地应用于具液晶显示器的各种电子装置。一般而言，光源所产生的原色光不会是纯原色光。例如发出红色光的光源，也会同时发出品红色(magenta)光；发出绿色光的的光源，也会同时发出青绿色(cyan)的光。因此，直接混合三原色光源来产生白光的背光装置容易有颜色不均的问题。

现有已有利用分光镜来滤光，以解决颜色不均问题的背光装置，如图4所示，现有背光装置40是将三原色光源41R、41G、41B分别透过分光镜44R、44G、44B将不纯色光滤除，以产生白光L_W。然而，由于这种现有装置是将三原色光源41R、41G、41B设置于同一侧面，虽有制造便利的优点，却容易产生设计空间受限且分光镜数量需求较高的问题。举例而言，如果为了增强亮度，而欲增加每一原色光LED芯片的颗数，则可能因为同一侧面的面积有限而局限所能增加的颗数。而且，由于现有三原色光源41R、41G、41B设置于同一侧面，其所发出的光是朝同一方向射出，为使某些光源的入射光转向以便交会混光，需设置更多额外的分光镜。这些额外的分光镜皆会增加成本。

由此可知，需要更能节省空间、更有弹性的方法，来解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有混光机制的背光装置，以解决上述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种具有混光机制的背光装置，包含多个光源、一导光板及一混光单元。混光单元包含一壳体及至少一分光镜设于壳体中。壳体具有多个入光侧面及一出光侧面，出光侧面连接导光板。多个光源选择性地设置于多个入光侧面的至少两个侧面上，其所发出的光经混光单元形成一混光进入导光板。

本发明将多个光源选择性地设置于多个入光侧面的至少两个侧面上，相较于现有将有更多空间可以容纳更多的光源数量以加强背光装置的亮度。本发明并使用数量较现有精简的分光镜，所以成本也可大幅下降。

在一实施例中，本发明提供一种背光装置，包含一导光板；一混光单元，包含一壳体，具有彼此相对的一第一侧面及一第二侧面，及彼此相对的一第三侧面及一第四侧面于另外相对两端，第四侧面连接导光板；一第一分光镜设置于壳体中，第一分光镜可反射一第一原色光；一第二分光镜设置于壳体中，且与第一分光镜相互交叉，其中第二分光镜可反射一第二原色光；一第一光源设置于第一侧面，产生第一原色光而受到第一分光镜反射；一第二光源设置于第二侧面，产生第二原色光而受到第二分光镜反射；及一第三光源设置于第三侧面，产生一第三原色光穿透第一分光镜及第二分光镜；其中，第一光源、第二光源及第三光源所发出的光经过混光单元形成一混光进入导光板。

在另一实施例中，本发明提供一种背光装置，包含一导光板；一混光单元，包含一壳体，具有彼此相对的一第一侧面及一第二侧面，及彼此相对的一第三侧面及一第四侧面，第四侧面连接导光板；一分光镜设置于壳体中，分光镜可反射一第一原色光及一第二原色光；一第一光源设置于第一侧面，产生第一原色光及第二原色光而受到分光镜反射；及一第二光源设置于第三侧面，产生一第三原色光穿透分光镜；其中，第一光源及第二光源所发出的光经过混光单元而形成一混光进入导光板。

在更一实施例中，本发明提供一种背光装置，包含：一导光板；一混光单元，包含：一壳体，具有彼此相对的一第一侧面及一第二侧面；彼此相对的一第三侧面及一第四侧面，第四侧面连接导光板；及一第五侧面及一第六侧面，第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面位在第五侧面及第六侧面之间，其中第二侧面与第四侧面形成一第一夹角；一分光镜设置于壳体中，此分光镜具有平行于第六侧面的一横轴，此横轴与第一夹角的一平分线形成大于0度小于45度的一第二夹角，其中此横轴与第一侧面形成小于90度的夹角以反射一第一原色光，且分光镜与第六侧面形成小于90度的夹角以反射一第三原色光；一第一光源设置于第一侧面，产生第一原色光而受到分光镜反射；一第二光源设置于第三侧面，产生一第二原色光穿透分光镜；及一第三光源设置于第六侧面，产生第三原色光而受到分光镜反射，其中，第一光源、第二光源及第三光源所发出的光经过混光单元而形成一混光进入导光板。

附图说明

图1A至1B是本发明第一实施例的背光装置示意图；

图2A至2C是本发明第二实施例的背光装置示意图；

图3A及3B是本发明第三实施例的背光装置示意图；

图4是现有技术的背光装置示意图。

主要元件符号说明

100，200，300，40 背光装置

110，210，310 导光板

111，211，311 上表面

112，212，312 下表面

113，213，313 侧面

120，220，320 扩散板

130，230，330 增亮膜

140，240，340 混光单元

140A，240A 界面

141，241，341 第一侧面

142，242，342 第二侧面

143，243，343 第三侧面

144，244，344 第四侧面

145，245，345 第五侧面

146，246，346 第六侧面

147，247，347 壳体

248，348，44R，44G，44B 分光镜

148 第一分光镜

149 第二分光镜

150R，150G，150B 光源

250Y，250B 光源

350R，350G，350B 光源

41R，41G，41B 光源

170，270反射层

LR，LG，LB，LW 光

γ、β、δ、ψ夹角

具体实施方式

以下将参考所附附图示范本发明的较佳实施例。所附附图中相似元件采用相同的元件符号。应注意为清楚呈现本发明，所附附图中的各元件并非按照实物的比例绘制，而且为避免模糊本发明的内容，以下说明也省略现有的零组件、相关材料、及其相关处理技术。

图1A及1B例示本发明的一第一实施例。如图1A所示，本发明的一背光装置100包含一导光板110、一扩散板120、一增亮膜130、一混光单元140及多个光源150R、150G及150B。导光板110具有一上表面111、一下表面112及一侧面113。混光单元140连接于导光板110的侧面113，而扩散板120设置于导光板110的上表面111上方。扩散板120是一种由聚碳酸酯所制成的光学薄膜，其可使来自导光板110的光更均匀化。增亮膜130进一步地堆叠于扩散板120上方。增亮膜130有聚光效果，可使来自扩散板120的光聚集于如图1A所示的一液晶面板190的视角范围。除了上述的扩散板120、增亮膜130外，可视需要增加任何其他光学薄膜以提升背光装置100的面发光效果。

图1B为第一实施例所示背光装置100的混光单元140连结多个光源150R、150G及150B的俯视图。同时参考图1A及图1B，混光单元140包含一壳体147，其具有彼此相对的一第一侧面141及一第二侧面142；彼此相对的一第三侧面143及一第四侧面144；及彼此相对的一第五侧面145及一第六侧面146，其中除了第四侧面144为出光面外，其余侧面皆可作为入光面。本发明的第一实施例以立方状的壳体147作示范说明，所以两个相对的侧面(例如第一侧面141及第二侧面142)垂直于其他各侧面。然应了解其他具多个入光面及一个出光面的多面体也适用于本发明。

除了壳体147外，混光单元140更包含一第一分光镜148及一第二分光镜149。第一分光镜148及一第二分光镜149交叉地设置于壳体147中。更详言之，如图1A及1B所示，第一分光镜148一端连接第三侧面143与第一侧面141的连接处，另一端连接的第四侧面144与第二侧面142的连接处；而第二分光镜149则一端连接第四侧面144与第一侧面141的连接处，另一端连接的第三侧面143与第二侧面142的连接处。第一分光镜148及一第二分光镜149的镜面垂直于第五侧面145及第六侧面146。第一分光镜148用以反射一第一原色光而使其他光通过。第二分光镜149用以反射一第二原色光而使其他光通过。较佳而言，第一分光镜148与第二分光镜149相互交叉的夹角约90度，且壳体147中除第一分光镜148与第二分光镜149外不含任何其他分光镜。经由上述应可了解，第一侧面141与第一分光镜148形成小于90度的夹角。

第一实施例的多个光源150B、150G及150R分别设置在第一侧面141、第二侧面142及第三侧面143上。第四侧面144连接导光板110。光源的种类并无限制，可为发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)或其他合适光源。本发明以多个发光二极管作示范说明。第一光源150B为一种主要可以产生第一原色光(例如蓝光L_B)的光源；第二光源150G为一种主要可以产生第二原色光(例如绿光L_G)的光源；而第三光源150R为一种主要可以产生一第三原色光(例如红光L_R)的光源。每个光源也可产生除上述的其他原色的光。各光源的发光芯片可为一个或多个。

如图1B所示，由第一光源150B所产生的蓝光L_B以垂直第一侧面141方式进入混光装置140。由于第一分光镜148用以反射一第一原色光(即蓝光L_B)而使其他光通过且第一侧面141与第一分光镜148形成小于90度的夹角，因此第一光源150B所产生的蓝光L_B受到第一分光镜148反射将转向至第四侧面144。第一光源150B也可能产生的其他色光，其将穿透第二分光镜149。同样地，第二光源150G所产生的绿光L_G以垂直第二侧面142方式进入混光装置140，此绿光L_G将受到第二分光镜149反射而转向至第四侧面144。第二光源150G也可产生其他色光，其将穿透第一分光镜148。设置于第三侧面143的第三光源150R则产生红光L_R，并以垂直第三侧面143方式进入混光装置140，穿透第一分光镜148及第二分光镜149而朝第四侧面144射出。由此可知，第一光源150B、第二光源150G及第三光源150R所发出的光可经由上述的混光机制进行混光而形成一白色混光L_W进入导光板110。

除此以外，为了防止入射至混光单元140的光再从非出光面的各侧面逃离，在壳体147的非出光侧面(即除了第四侧面144以外)的表面上设置一反射层170。反射层170的反射面朝向壳体147内部。应注意反射层170不覆盖第四侧面144，也不覆盖各光源与壳体147的界面140A。

图2A至2C例示本发明的一第二实施例。如图2A所示，第二实施例的一背光装置200包含一导光板210、一扩散板220、一增亮膜230、一混光单元240及多个光源250B及250Y。导光板210具有一上表面211、一下表面212及一侧面213。混光单元240连接于导光板210的侧面213，而扩散板220设置于导光板210的上表面211上方。增亮膜230进一步地堆叠于扩散板220上方。如同在第一实施例中所述，可视需要增加任何其他光学薄膜以提升背光装置200的面发光效果。

图2B及2C为第二实施例所示背光装置200的混光单元240连结多个光源250B及250Y的俯视图及立体透视图。参考图2A至图2C，混光单元240包含一壳体247，其具有彼此相对的一第一侧面241及一第二侧面242；彼此相对的一第三侧面243及一第四侧面244；及彼此相对的一第五侧面245及一第六侧面246，其中除了第四侧面244为出光面外，其余侧面皆可作为入光面。本发明的第二实施例以立方状的壳体247作示范说明，然应了解其他具多个入光面及一个出光面的多面体也适用于本发明。

除了壳体247外，混光单元240更包含一分光镜248设于壳体247中。较佳而言，分光镜248的镜面以垂直于第五侧面245及第六侧面246置放，并与第一侧面241形成一夹角α；夹角α较佳地是小于90度，以大约45度为更佳。当夹角α以45度为例时，分光镜248与第四侧面244及第二侧面242所构成夹角的平分线重叠。壳体247中除分光镜248外较佳不含任何其他分光镜。分光镜248用以反射一第一原色光及一第二原色光而使其他光通过。

第二实施例的多个光源250Y及250B分别设置在第一侧面241及第三侧面243上。第四侧面244连接导光板210。光源的种类并无限制，可为发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)或其他合适光源。本发明以多个发光二极管作示范说明。第一光源250Y为一种主要可以产生一第一原色光(例如绿光L_G)与一第二原色光(例如红光L_R)的光源。换言之，第一光源250Y可为发出黄光，或品红光(蓝光结合红光)或青绿光(绿光结合蓝光)的光源；第二光源250B为一种主要可以产生一第三原色光(例如蓝光L_B)的光源。每个光源也可产生除上述的其他原色的光。举例而言，第一光源250Y可为现有的荧光转化发光二极管(Phosphor Converted Light Emitting Device)，例如以蓝光激发黄光荧光粉所制成的黄光发光二极管。各光源的发光芯片可为一个或多个。

如图2B及图2C所示，由第一光源250Y所产生的黄光L_Y以垂直第一侧面241方式进入混光装置240，并受到第一分光镜248反射而转向至第四侧面244。设置于第三侧面243的第二光源250B则产生蓝光L_B，并以垂直第三侧面243方式进入混光装置240，穿透分光镜248而朝第四侧面244射出。第一光源250Y及第二光源250B所发出的光可经由上述的混光机制进行混光而形成一白色混光L_W进入导光板210。

通过以上叙述应可了解，本发明的第一实施例及第二实施例皆具有将多个光源形成在不同的平面的特点。而且，第二实施例使用更少的分光镜，如此将可使制造成本更低。

除此以外，为了防止入射至混光单元240的光再从非出光面的各侧面逃离，背光装置200同样也包含一反射层270设置于壳体247的非出光侧面(即除了第四侧面244以外)的表面上。应注意反射层270不覆盖第四侧面244，也不覆盖各光源与壳体247的入光界面240A。

图3A及图3B例示本发明的一第三实施例。本发明的第三实施例与第二实施例的差异在于两者分光镜的置放位置不同，而且第三实施例选择三个侧面放置光源，第二实施例只有选择两个侧面。如图3A所示，本发明的一背光装置300包含一导光板310、一扩散板320、一增亮膜330、一混光单元340及多个光源350R、350G及350B。导光板310具有一上表面311、一下表面312及一侧面313。混光单元340连接于导光板310的侧面313，而扩散板320设置于导光板310的上表面311上方。增亮膜330进一步地堆叠于扩散板320上方。除了上述的扩散板320、增亮膜330外，可视需要增加任何其他光学薄膜以提升背光装置300的面发光效果。

图3B为第三实施例所示背光装置300的混光单元340连结多个光源350R、350G及350B的立体透视图。参考图3A及图3B，混光单元340包含一壳体347，其具有彼此相对的一第一侧面341及一第二侧面342；彼此相对的一第三侧面343及一第四侧面344；及彼此相对的一第五侧面345及一第六侧面346，其中第二侧面342与第四侧面344形成一第一夹角δ。在此实施例中，第一夹角δ为90度。除了第四侧面344为出光面外，其余侧面皆可作为入光面。本发明的第三实施例以立方状的壳体347作示范说明，然应了解其他具多个入光面及一个出光面的多面体也适用于本发明。

混光单元340更包含一分光镜348设于壳体347中。如同第二实施例的壳体247中只有一个分光镜248，第三实施例的壳体347中也是只有一个分光镜348。以下详细说明第二实施例的分光镜248与第三实施例的分光镜348的差异。为使第三实施例更容易被理解，在此重复描述第二实施例，以引导出第三实施例的内容。在第二实施例中(参考图2C)，分光镜248的镜面垂直于第五侧面245及第六侧面246置放，意即分光镜248的镜面与第五侧面245及第六侧面246成90度夹角。而且，分光镜248与第四侧面244及第二侧面242所构成夹角的平分线重叠，故分光镜248的镜面与第一侧面241形成45度夹角。所以，通过分光镜248，来自第一侧面241的光L_Y将反射至第四侧面244。至于第三实施例(参考图3A及3C)，分光镜348则于分光镜248所处的位置(如前述，与第四侧面244及第二侧面242所构成夹角的平分线重叠的位置)进行两阶段位置变化。在第一阶段中，分光镜348先于分光镜248所处的位置以平分第一夹角δ的平分线X(图中以细虚线表示)为轴心，向第六侧面346的方向顺时钟倾斜一小于90度角度β。因此，原本在第二实施例中，分光镜248的镜面与第六侧面成90度夹角，在第三实施例中，经过上述的倾斜角度β，分光镜348的镜面将与第六侧面346形成小于90度夹角γ，其中β加γ等于90度。在此实施例中，角度β为45度。

接着进行第二阶段变化，即将分光镜348于上述所处的位置向第二侧面342的方向逆时钟转一第二夹角ψ。换言之，经过第二阶段变化的分光镜348具有平行于第六侧面的一横轴348A(图中以粗虚线表示)。横轴348A与平分线X形成一第二夹角ψ。第二夹角ψ大于10度小于等于40度，较佳地是介于15度与30度之间。

经由上述的两阶段变化可知，分光镜348与第六侧面346形成小于90度的夹角γ；而分光镜348的横轴348A则与第一侧面341形成小于90度的夹角(ψ+(1/2)δ)，亦即此夹角大于55度小于85度，较佳地是介于60度与75度之间。分光镜348的大小及形状可视壳体347可容纳的空间进行调整，意即分光镜348可为各种形状并不限于平行四边形。

第三实施例的多个光源350B、350R及350G设置在第一侧面341、第三侧面343及第六侧面346。第四侧面344连接导光板310。光源的种类并无限制，可为发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)或其他合适光源。本发明以多个发光二极管作示范说明。第一光源350B为一种主要可以产生一第一原色光(例如蓝光L_B)的光源；第二光源350R为一种主要可以产生一第二原色光(例如红光L_R)的光源；而第三光源350G为一种主要可以产生一第三原色光(例如红光L_G)的光源。每个光源也可产生除上述的其他原色的光。各光源的发光芯片可为一个或多个，第三实施例以每个光源一个芯片作为示范。

如图3B所示，由第一光源350B所产生的蓝光L_B以垂直第一侧面341方式进入混光装置340。此时，有一部分蓝光L_B会受到分光镜348的横轴348A反射而转至第四侧面344。应注意，由于分光镜348的镜面横轴348A相较于第二实施例中所在位置往第二侧面342方向转第二夹角ψ，所以此部分蓝光L_B经分光镜348的横轴348A反射而转至第四侧面344时也会往第二侧面342方向偏折。第二光源350R所产生的红光L_R以垂直第三侧面343方式进入混光装置340，并穿透分光镜348而朝第四侧面344射出。设置于第六侧面346的第三光源350G则产生绿光L_G，并以垂直第六侧面346方式进入混光装置340。由于分光镜348的镜面与第六侧面346形成小于90度夹角γ，且分光镜348的镜面横轴348A相较于第二实施例中所在位置往第二侧面342方向转第二夹角ψ，所以第三光源350G的红光L_G会受到分光镜348的反射而转向第四侧面344射出，如图3B所示。由此可知，第一光源350B、第二光源350R及第三光源350G所发出的光可经由上述的混光机制进行混光而形成一白色混光进入导光板310。

通过上述应可明了，本发明的第三实施例也可将多个光源形成在不同的平面上。而且，第三实施例更具有使用一分光镜同时反射来自两个不同方向的光线的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在上述的权利要求内。

Claims

1.一种背光装置，包含：

导光板；

混光单元，包含：

壳体，具有彼此相对的一第一侧面及一第二侧面；彼此相对的一第三侧面及一第四侧面，该第四侧面连接该导光板；及一第五侧面及一第六侧面，该第一侧面、该第二侧面、该第三侧面及该第四侧面位在该第五侧面及该第六侧面之间，其中该第二侧面与该第四侧面形成一第一夹角；

分光镜，设置于该壳体中，该分光镜具有平行于该第六侧面且与该第一夹角的一平分线形成大于10度小于等于40度的一第二夹角的一横轴，其中该横轴与该第一侧面形成小于90度的夹角以反射一第一原色光；且该分光镜还与该第六侧面形成小于90度的夹角以反射一第三原色光；

第一光源，设置于该第一侧面，该第一光源产生该第一原色光；

第二光源，设置于该第三侧面，该第二光源产生一第二原色光穿透该分光镜；及

第三光源，设置位于该第六侧面，该第三光源产生该第三原色光，其中，该第一光源、该第二光源及该第三光源所发出的光经过该混光单元而形成一混光进入该导光板。

2.如权利要求1所述的背光装置，其中该横轴与该第一侧面形成60度至75度的夹角。

3.如权利要求1所述的背光装置，其中该分光镜与该第六侧面形成45度的夹角。

4.如权利要求1所述的背光装置，还包含一反射层涂布于该壳体的非第四侧面的一表面上，该反射层用以防止入射至该混光单元的光逃离该混光单元，该反射层不覆盖各该第一光源、该第二光源及该第三光源与该壳体所形成的界面。

5.如权利要求1所述的背光装置，其中该第一光源、该第二光源及该第三光源均为发光二极管。

6.一种混光装置，包含：

壳体，具有彼此相对的一第一侧面及一第二侧面；彼此相对的一第三侧面及一第四侧面，该第四侧面连接导光板；及一第五侧面及一第六侧面，该第一侧面、该第二侧面、该第三侧面及该第四侧面位在该第五侧面及该第六侧面之间，其中该第二侧面与该第四侧面形成一第一夹角；

分光镜，设置于该壳体中，该分光镜具有平行于该第六侧面且与该第一夹角的一平分线形成大于10度小于等于40度的一第二夹角的一横轴，其中，该横轴与该第一侧面形成小于90度的夹角以反射一第一原色光；且该分光镜还与该第六侧面形成小于90度的夹角以反射一第三原色光；

第三光源，设置位于该第六侧面，该第三光源产生该第三原色光，其中，该第一光源、该第二光源及该第三光源所发出的光经过该壳体而形成朝向该第四侧面的一混光。

7.如权利要求6所述的混光装置，其中该横轴与该第一侧面形成60度至75度的夹角。

8.如权利要求6所述的混光装置，其中该分光镜与该第六侧面形成45度的夹角。