CN110646972A - 背光装置 - Google Patents

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熊全宾
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Abstract

本发明是有关一种背光装置，其包含一反射结构与一背光板，设置于背光板的多个发光元件面向于反射结构的一入光侧，而该些个发光元件的光线即进入反射结构的入光侧并经由反射结构反射至反射结构的一出光侧，以在反射结构的出光侧形成背光源，用于提供至一显示面板。

Description

背光装置
技术领域
本发明是有关一种光源装置，尤其是一种背光装置。
背景技术
电子装置空间应用多被要求轻薄短小，车用电子产品因为空间与能耗要求，有更多空间设计与省能要求。
抬头显示器(Head up display，HUD)装置于飞机普及到汽车后，其为增加汽车驾驶安全，除了可以提供基本简易讯息提示，例如车速、油量、温度之外，更可提供驾驶人需要的安全讯息如：前车距离不足、车道偏移、更换车道提示等讯息，此些安全讯息可提高驾驶安全，因此抬头显示器装置已逐渐变成汽车的基本配备。
然而，因为在汽车仪表后方位置的空间有限下，需要将HUD的整体体积尽量缩小。然而，HUD为光学设备，光学器件所需要的空间不易缩减，只能从HUD的背光及散热设计进行空间的压缩。
基于上述的问题，本发明提供一种背光装置，其透过设置反射结构而缩减光传输空间的情况下，仍维持光传输路径，并可以提高产生背光源的效能。
发明内容
本发明的主要目的，提供一种背光装置，其藉由反射结构搭配背光板的相对位置缩小光传输空间，以利于HUD的设计。
本发明的主要目的，提供一种背光装置，其藉由缩减设置于背光板的发光元件的光线的出光角度，而集中光束，可提高产生背光源的效率，进而降低耗电。
本发明揭示了一种背光装置，其包含一反射结构与一背光板，其中该反射结构具有一入光侧与一出光侧，而该背光板位于该入光侧并设有多个发光元件，该些个发光元件面向于该入光侧，该些个发光元件的光线经该反射结构反射至该出光侧成该背光源。
附图说明
图1A：其为本发明的一实施例的立体图；
图1B：其为本发明的一实施例的分解示意图；
图1C：其为本发明的一实施例的另一分解示意图；
图2A：其为本发明的一实施例的俯视图；
图2B：其为图2A的AA线的剖面示意图；
图3A：其为本发明的一实施例的HUD的立体图；
图3B：其为本发明的一实施例的HUD的分解示意图；
图3C：其为本发明的一实施例的HUD的另一分解示意图；图3D：其为本发明的一实施例的HUD的俯视图；
图3E：其为图3D的BB线的剖面示意图；
图3F：其为图3E的部分放大示意图；
图4A：其为本发明的另一实施例的立体图；
图4B：其为本发明的另一实施例的分解示意图；
图4C：其为本发明的另一实施例的另一分解示意图；
图5A：其为本发明的另一实施例的俯视图；
图5B：其为图5A的CC线的剖面示意图；
图6A：其为本发明的另一实施例的立体图；
图6B：其为本发明的另一实施例的分解示意图；
图7A：其为本发明的另一实施例的俯视图；以及
图7B：其为图7A的DD线的剖面示意图。
【图号对照说明】
10 背光装置
20 反射结构
20A 入光侧
20B 出光侧
22 集光罩
222 入光开口
224 出光开口
226 反射面
228 光通道
30 背光板
32 发光元件
40 出光光学组件
50 显示面板
52 壳体
52A 第一侧
52B 第二侧
522 下方开口
524 投射开口
54 反射镜
56 投射元件
562 连接件
58 散热结构
582 散热鳍片
60 背光装置
70 反射结构
70A 入光侧
70B 出光侧
72 集光罩
722 入光开口
724 出光开口
726 反射面
728 光通道
80 背光板
82 发光元件
84 光学元件
90 出光光学组件
92 光扩散件
94 集光件
100 背光装置
110 反射结构
110A 入光侧
110B 出光侧
112 集光罩
1122 入光开口
1124 出光开口
1126 反射面
1128 光通道
120 背光板
122 发光元件
124 透镜组件
124A 透镜
130 出光光学组件
θ1 入射角
θ2 出光角度
θ3 出光角度
D 显示区域
L 背光源
L1 第一出光
L2 第二出光
L3 第三出光
P1 第一投射路径
P2 第二投射路径
R 反射路径
R1 第一光线
R2 第二光线
R3 第三光线
X 纵向方向
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
有鉴于习知HUD装置的体积大而占用空间，据此，本发明遂提出一种背光装置，以解决习知技术所造成的空间问题。
以下，将进一步说明本发明揭示一种背光装置所包含的特性、所搭配的结构：
首先，请参阅图1A至图2B，其为本发明的一实施例的立体图、分解示意图、另一分解示意图、俯视图与图2AAA线的剖面示意图。如图1A与图1B所示，本发明的背光装置10，其包含一反射结构20与一背光板30。反射结构20具有一入光侧20A与一出光侧20B，其中该反射结构20的该入光侧20A与该出光侧20B位于不同方向。背光板30设有多个发光元件32。背光板30位于该入光侧20A，该些个发光元件32面向于该入光侧20A，该些个发光元件32发出的光线经该反射结构20反射至该出光侧20B成一背光源L(图1A以出光方向示意该背光源L)，以提供至显示面板。本实施例的详细结构说明如下：
如图1A至图1C所示，反射结构20包含一集光罩22，集光罩22于入光侧20A具有一入光开口222，集光罩22于出光侧20B具有一出光开口224，集光罩22内设有一反射面226与一光通道228，也就是反射面226与光通道228位于入光开口222与出光开口224之间，反射面226相对入光开口222与出光开口224。该些个发光元件32面向入光侧20A，当背光板30设置于反射结构20时，该些个发光元件32进一步位于入光开口222，因此该些个发光元件32产生的光线由入光侧20A的入光开口222进入集光罩22的光通道228中，经反射面226反射光线至出光开口224而成为背光源L，即反射面226反射该些个发光元件32产生的光线至出光侧20B，因此入光开口222与出光开口224并非平行设置。由于反射结构20反射光线而改变光路径，相当于弯折光路径，如此可让入光开口222与出光开口224并非平行设置，即入光侧20A与该出光侧20B位于不同方向，如此可缩减背光装置10所占的空间。本实施例的背光装置10进一步可包含一出光光学组件40，其设于出光侧20B，因此于出光开口224外所形成的背光源L会穿过出光光学组件40。
如图2A与图2B所示，背光板30的该些个发光元件32产生的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3经位于入光侧20A的入光开口222进入集光罩22的光信道228中，光信道228导引该些发光元件32产生的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3于反射面226，以反射至出光侧20B的出光开口224成背光源L。另外，出光光学组件40会对背光源L调整行进路线，因而增强光照并均匀化。其中，第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3即表示该些个发光元件32的出光角度约略为30度至120度，反射面226可为一反射镜或一柱体球面，且反射面226可为柱体球面镜，以反射该些个发光元件32的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3至出光侧20B，其中第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3于出光开口224经出光光学组件40调整角度，而构成第一出光L1、第二出光L2与第三出光L3。其中出光光学组件40即为光学透镜或光学薄膜，用以增强光照并均匀化。
如图3A至图3E所示，背光装置10应用于一光成像装置1，例如抬头显示器装置，光成像装置1除了包含背光装置10之外，更包含一显示面板50、一壳体52、一反射镜54与一投射元件56。其中，显示面板50相对于背光装置10的出光侧20B，并相对于出光光学组件40，换而言之，出光光学组件40设置于显示面板50与出光开口224之间。显示面板50位于壳体52的一第一侧52A的下方开口522下。如图3E所示，反射镜54相对于下方开口522并设置于显示面板50的第一投射路径P1上，投射元件56设置于反射镜54的反射路径R上，且投射元件56设置于壳体52的一第二侧52B，壳体52的上方设置一投射开口524，且投射元件56的一第二投射路径P2穿过投射开口524，因而让投射元件56藉第二投射路径P2投射影像。其中，投射元件56设有多个连接件562，以藉由该些个连接件562连接于壳体52上。
如图3F所示，该些个发光元件32的光线经反射面226反射后相对于该出光侧20B至显示面板50的入射角θ1为80度至100度之间，较佳地，入射角θ1为90度。如图3B与图3C所示，背光装置10更包含一散热结构58，其设置于背光板30的一侧，本实施例的散热结构58亦是设置于壳体52的第一侧52A，散热结构58具有多个散热鳍片582。显示面板50与散热结构58位于一纵向方向X，散热结构58朝该纵向方向X延伸，也就是该些个散热鳍片582的设置方向为依据纵向方向X设置。其中本实施例的散热结构58为金属所制成的结构，例如铝合金，但本发明不限于此，更可为其他金属合金所制成的散热结构58。如图3B与图3C所示，显示面板50具有一显示区域D，反射结构20的出光开口224对应整个显示区域D，如此只需本发明的一个反射结构20即可提供显示面板50所需的背光源L，即第一出光L1、第二出光L2与第三出光L3)，因此通过显示面板50的第一入射光L1、第二入射光L2与第三入射光L3具有入射角θ1，入射角θ1为80度至100度之间，较佳地，入射角θ1为90度，以上所述的入射角θ1较合乎显示面板50的液晶分子的排列方式，可提高提供给显示面板50的背光源L的光效能，也就是提高第一入射光L1、第二入射光L2与第三入射光L3的光效能，如此可不需要使用较高功率的发光组件32(例如:高功率LED)产生光线，如此即可以降低背光装置10的功耗。
如图4A至图4C所示，本发明另揭示一种背光装置60，背光装置60包含反射结构70与背光板80，反射结构70包含一集光罩72，本实施例的集光罩72于入光侧70A具有入光开口722并于出光侧70B具有出光开口724，背光板80除了设有该些个发光元件82之外，更进一步设有多个光学元件84，该些个光学元件84设置于该些个发光元件82的上，背光板80的该些个发光元件82与该些个光学元件84位于入光侧70A，当背光板80设置于反射结构70时，该些个发光元件82与该些个光学元件84进一步位于入光开口722，因此该些发光元件82的光线经该些个光学元件84缩减出光角度θ2，以经由入光侧70A的入光开口722进入反射结构70的集光罩72，集光罩72内的反射面726将光线反射至出光开口224。
因此本实施例的入光开口722与出光开口724并非平行设置。本实施例的背光装置60进一步包含一出光光学组件90，其设于出光侧70B，因此背光源L会穿过出光光学组件90，出光光学组件90包含一光扩散件92与一集光件94，光扩散件92设置于该出光侧，集光件94设置于光扩散件92上，光扩散件92为光扩散膜，集光件94为聚光透镜或菲涅尔透镜。其中，该些个光学元件84为光学胶、透光高分子材料或透光封装材料，做成炮弹状外形，为本实施例的举例，更可为可缩减出光角度θ2的其他几何外形，例如:半椭圆形、半圆形。
如图5A与图5B所示，背光装置60经由背光板80的该些发光元件82产生的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3经该些个光学元件84缩减该些个发光元件82的光线的出光角度θ2，接续经位于入光侧70A的入光开口722进入集光罩72，该些个光学元件84使通过入光开口722的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3集中于反射面726，以反射至出光侧70B的出光开口724成背光源L，由于该些个光学组件84缩减该些发光组件82的光线的出光角度θ2，而集中光束于反射面726，可提高产生背光源L的效率，如此基于相同亮度条件下，可进一步降低背光装置60的耗电。另外，出光光学组件90会对背光源L调整行进路线，因而增强光照并均匀化。其中，反射面726为一反射镜或一柱体球面，反射该些个发光元件82的光线至出光侧70B，且反射面226更可为柱体球面镜。
如图6A至图6B所示，本发明进一步揭示一种背光装置100，背光装置100包含反射结构110与背光板120，反射结构110包含一集光罩112，集光罩112于入光侧110A具有一入光开口1122，集光罩112于出光侧110B具有一出光开口1124，背光板80除了设有该些个发光元件122之外，更进一步设有一透镜组件124，其设置于该背光板120与该反射结构110之间，该透镜组件124设有多个透镜124A，该些个透镜124A相对于该些个发光元件，该些个透镜124A与该些个光学元件124位于入光侧110A，当背光板120设置于反射结构110时，该些个发光元件122与该些个透镜124A进一步位于入光开口1122，因此该些个发光元件122的光线经该些个光学元件124缩减出光角度θ3，经缩减出光角度θ3的光线由入光侧110A的入光开口1122进入反射结构110的集光罩112，集光罩112内的反射面1126(如图7B所示)将光线反射至出光侧110B。本实施例的背光装置100进一步包含一出光光学组件130，其设于出光侧110B，因此背光源L会穿过出光光学组件130。由于反射结构110反射光线而改变光路径，相当于弯折光路径，如此可让入光开口1122与出光开口124并非平行设置。
如图7A与图7B所示，背光装置100经由背光板120的该些发光元件122产生的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3经该些个透镜124A缩减该些个发光元件122的光线的出光角度θ3，接续经位于入光侧110A的入光开口722进入集光罩112，该些个透镜124A使通过入光开口1122的第一光线R1、第二光线R2与第三光线R3集中于反射面1126，以反射至出光侧110B的出光开口1124成背光源L，由于该些个透镜124A缩减该些发光组件122的光线的出光角度θ3，而集中光束于反射面1126，可提高产生背光源L的效率，如此基于相同亮度条件下，可进一步降低背光装置100的耗电。另外，出光光学组件130会对背光源L调整行进路线，因而增强光照并均匀化。其中，反射面1126为一反射镜或一柱体球面，反射该些个发光元件122的光线至出光侧110B且反射面1126可为柱体球面镜。其中该些个透镜124A为曲面透镜。
综上所述，本发明的背光装置，其应用于提供一背光源至一显示面板，并透过反射结构中的集光罩的反射面将入光侧进入的光线反射至出光侧，以提供背光源至显示面板，并进一步用以提供光至成像装置投射影像。进一步透过光学元件或透镜组件，使背光板上的发光元件可缩减出光角度，以提高产生背光源的效率。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种背光装置，其特征在于，其提供一背光源于一显示面板，该背光装置包含：
一反射结构，其具有一入光侧与一出光侧；以及
一背光板，其位于该入光侧并设有多个发光元件，该些个发光元件面向于该入光侧，该些个发光元件的光线经该反射结构反射至该出光侧成该背光源。
2.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，其中该反射结构的该入光侧与该出光侧位于不同方向。
3.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，其中该反射结构包含：
一集光罩，其具有一入光开口、一出光开口与一光信道，该光信道位于该入光开口与该出光开口间，该入光开口位于该入光侧，该些个发光元件面向该入光开口，该出光开口位于该出光侧。
4.如权利要求3所述的背光装置，其特征在于，其中该集光罩具有一反射面，该反射面反射该些个发光元件的光线至该出光口。
5.如权利要求4所述的背光装置，其特征在于，其中该反射面为一反射镜，其反射该些个发光元件的光线至该出光开口。
6.如权利要求4所述的背光装置，其特征在于，其中该反射面为一柱体球面，其反射该些个发光元件的光线至该出光开口。
7.如权利要求4所述的背光装置，其特征在于，其中该些个发光元件的光线经该反射面反射后相对于该出光侧至该显示面板的入射角为80度至100度间。
8.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，更包含：
多个光学元件，其设置于该些个发光元件上，该些个光学元件缩减该些个发光元件的光线的一出光角度。
9.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，更包含：
一透镜组件，其设置于该背光板与该反射结构之间，该透镜组件设有多个透镜，该些个透镜相对于该些个发光元件，该些个透镜缩减该些个发光元件的光线的一出光角度。
10.如权利要求9所述的背光装置，其特征在于，其中该些个透镜为曲面透镜。
11.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，更包含：
一出光光学组件，其设置于该出光侧。
12.如权利要求11所述的背光装置，其特征在于，其中该出光光学组件包含：
一光扩散件，其设置于该出光侧；以及
一集光件，其设置于该光扩散件上。
13.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，更包含：
一散热结构，其设置于该背光板的一侧，该散热结构具有多个散热鳍片。
14.如权利要求13所述的背光装置，其特征在于，其中该显示面板位于一纵向方向，该散热结构朝该纵向方向延伸。
15.如权利要求1所述的背光装置，其特征在于，其中该显示面板具有一显示区域，该反射结构的该出光侧具有一出光开口，该出光开口对应整个该显示区域。
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