TWI223701B - Compact illumination system and display device - Google Patents

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TWI223701B
TWI223701B TW091121003A TW91121003A TWI223701B TW I223701 B TWI223701 B TW I223701B TW 091121003 A TW091121003 A TW 091121003A TW 91121003 A TW91121003 A TW 91121003A TW I223701 B TWI223701 B TW I223701B
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TW
Taiwan
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light
panel
lighting system
mixing
edge region
Prior art date
Application number
TW091121003A
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English (en)
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Hees Antonius Johannes Mar Van
Christoph Gerard August Hoelen
Nicola Bettina Pfeffer
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

可 發明説明（ 發明領域 且：發明關於供照明一顯示裝置之照明系統，該照明系統 -、有一光源及一發光面板，其中 -該光源包含至少一發光二極體， -該發光面板包含-前壁、—與該前壁相對之後壁，及至 ^'一傳遞光之邊緣區， -而邊緣區係介於發光面板之前壁及後壁間。 本發明亦關於包含該照明系統之顯示裝置。 明系統本身係習知，而或可稱為邊緣發光系統。尤 二疋可用作（影像）顯示裝置之背光，例如電視接收器及監視 此照明系統特別適於用作非放射性顯示之背光，例如 f晶顯示裝置（亦稱為LCD面板），其係使用於（可攜式）電腦 或（無線）電話。 該顯示裝置大體上包括一具有普通模式之晝辛，直至少 由-電極所驅動。為了在（影像）顯示裝置（顯示）幕之相關區 域内再生影像或資料圖形，該顯示裝置使用一控制線路。 在LCD裝置内，當運用各種型式之液晶效果時，由背光處 起始之光線係藉由一交換器或調變器加以調變。此外， 依據電泳或機電效應而顯示。 严在先前文章所提之照明系統中，通常一管狀低壓水銀 氣放氣燈（例如一或多個用作光源之冷陰極螢光燈管 (CCFL))在操作時，由光源放射出之光進人與其_接而作為 ，學波導之發光面板中。此光學波導大體上形成相對上較 薄且平之面板，其通常由如合成樹脂或玻璃製成，光線在 本纸乐尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210X297公董） 裝- 訂 t •4- 4 ·1223701
(全）反射之作用下傳過該光學波導。 '此一照明系統也可具有型式為複數個光電元件（亦稱為電 光元件，如電致發光元件）的一替代光源，例如發光二極體 (led)。這些光源大體上限制於靠近（或接觸）發光面板之發 光邊緣區，以至於在操作時來自於之光源係入射至發光邊 緣區而後擴散至面板内。 發明背景 美國專利第5 921 652號揭示一種用於照明[(：£|面板之照 明系統。其使用發光二極體（LED)為光源，將光線經由一稱 為光轉變區域耦接進入一發光面板（亦稱光管）。光在該光轉 變區内混合。 上述型式之照明系統具有需要太大空間以混合光的缺點。 發明概述 本發明之目的在於完全或部份克服上述缺點。根據本發 明’此目的之達成在於該照明系統包含一用於混合起源於 光源之光的混合面板，該光混合面板具有一光輸入邊緣區 用於麵接起源於光源之光進入光混合面板，且具有一光輸 出邊緣區用於搞接光離開光混合面板，在操作中，起源於 光源之光經入射至光混合面板之光輸入邊緣區，而後擴散 至光混合面板， -用於將光由光混合面板傳輸至發光面板之光傳輸室係位 於光混合面板及發光面板之間，光混合面板及發光面板之 配置使其實質上彼此平行延伸。 藉由配置光混合面板使其實質上平行於發光面板而延伸 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂 f 1223701 A7
裝置能儘可能地一般⑽，期里一（影像）顯示 b也精5，亦即圍繞（LCD)顯示幕之邊緣占用最 '^、°除了節省材料及成本外，此可使得各種顯示幕能 ^ Λ近放置，上述顯示幕之配置實質上可使彼此互相接 觸:此外，用於驅動顯示裝置畫素之（電氣）驅動器之配置必 須二繞行照明系統，但如果照明系統占用太大空間，則此 (才示準）驅動、線路可能會太短。如光混合面才反係以此方式相對 於發光面板配置，則光混合面板長度足以充分混合起始光 源（如一或多個LED，或如不同彩色光源）之額外重要優勢即 可獲得。 由於根據本發明之方法，由照明系統發射之光分佈均勻 度確已改進。結果，（影像）顯示裝置可達到更均勻之照明。 藉由光混合面板與發光面板之配置實質上彼此平行延伸 之事實，光傳輸室相當精巧的設計確具可行性。為達此， 照明糸統具體貫施例的特徵在於，光傳輸室包含一擴圓 形之反射内壁。此一光傳輸室有效地將起源於光混合面板 之光傳輸至發光面板。具有一 π扁’’橢圓形之橢圓形狀内壁 的光傳輸室，其優勢為只占用相當小之空間。 藉由將光傳輸室橢圓形内壁適當地配合光混合面板及發 光面板而定位，光將可由光混合面板有效率地傳輸至發光 面板。為達此，施行照明系統之較佳具體實施例係使橢圓 的第一焦點位於或至少靠近光混合面板之光輸出邊緣區， 而橢圓之第二焦點位於或至少靠近發光面板之光傳輸邊緣 區。
裝 訂 f « 本紙張尺度適用中國國苳標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1223701 A7 ------- ---B7 五、發明説明（4 ~ " -- 適當地選擇光傳輸室之橢圓形反射内壁的形狀，可使光 有效率地由光混合面板傳輸至發光面板。為達此，照明系 統的更佳具體實施例之特徵在於橢圓短軸長度對橢圓長軸 長度之比介於下列範圍： 0.4 < ^- < 1 , b 一 其中a代表橢圓短軸長度之半，而b代表橢圓長軸長度之半。 選定之a/b比值愈小，可實施之光傳輸室就愈小。當比值 a/b<0.4時，光傳輸之效率降低。在該比值a/b<〇 4時，光線 返回光’tb合面板之可能性增加。在比值a/h 1時，光傳輸室 之實際尺寸變成不具競爭性。 更有利的疋選疋a/b之比值不能太小’同時應注意光傳輸 室之尺寸不能太大。較佳的是，橢圓短軸長度之半對橢圓 長軸長度之半的比值介於下列範圍： 0.8 幺 $ < 1。 b 在光傳輸室具有橢圓形反射性内壁之特定具體實施例中 ，光傳輸室之該内壁實質上至少為圓形，圓形之圓心位於 光混合面板之光輸出邊緣區與發光面板之光傳遞邊緣區間 。圓形係橢圓之特殊具體實施例，其中a==b。此一光傳輸室 之形狀較為有利，特別是當光混合面板與發光面板之距離 極小時。此達成例如可藉由使光混合面板與發光面板之配 置方式包括一小夾角，使得在光混合面板之光輸出邊緣區 與务光面板之光輸入邊緣區處，光混合面板與發光面板（實 質上）彼此接觸。、 除了光傳輸室具有橢圓形反射性内壁外，光傳輸室之替 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝· 訂 t A7 發明説明（5 代性具體實施例亦屬可行。照明系統的一替代性具體實施 例之特徵在於該光傳輸室包含二光傳遞稜鏡。已知以某角 度入射之光可藉由夾角為9〇。之稜鏡再射出。在實質配置係 平行於發光面板而延伸的光混合面板中，中間有空氣間隙 之二相連稜鏡，能使經耦接輸出光混合面板之光有效率地 再被輕接進入發光面板。具有二稜鏡之光傳輸室構造具有 占用相當小空間之優勢。 照明系統之進一步替代具體實施例的特徵在於該光傳輸 至包含一小平面之反射内壁。多重小平面内壁在光學上類 似橢圓形内壁。其佔據相當小之空間，且可僅折彎部份内 壁而易於製成。習知高度反射鏡有時在折彎後會出現減低 反射性之組件。此效應可藉由小平面而減低。 如果光混合面板之壁厚度隨著光源之發光表面尺寸而變 化’期望能改進光線由起始光源進入光混合面板之輸入情 形。為達此，照明系統的一具體實施例之特徵在於，用於 將起源於光源之光耦接進入光混合面板的一光準直元件係 位於光源與光混合面板間。 通常光混合面板係長方形，使其與發光面板相似，該發 光面板符合（影像）顯示裝置之（顯示）幕的尺寸。在照明系統 的一替代具體實施例中，光混合面板在遠離光輸出邊緣區 之方向變窄。在照明系統的一替代具體實施例中，二個或 以上的此類光混合面板之配置係彼此互相靠近。此尺寸相 當小之光混合面板具有占用極小空間之優勢，且需求較少 材料而導致顯示裝置重量之減低。 -8- ------- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1223701 A7 __ B7 __ 五、發明説明（6 ) 在照明系統的進一步替代具體實施例中，光混合面板在 光輸出邊緣區之方向變窄，使得LED射出之光通過橫向延 伸之光輸出邊緣區的最寬處。另一選擇是二個此鏡狀之混 合面板可以並置，使光可經由二邊緣區耗接進入。 在照明系統的一進一步替代具體實施例中，光混合面板 之光輸入邊緣區具有之結構，可使光以較大之角度在光混 合面板中傳播，造成色彩混合及/或通量均質化的改進，而 光混合面板之光輸入邊緣區具有之構造，可使射入此邊緣 區之光未全反射，或其構造係使該反射邊緣區未造成上述 之全反射。 在照明系統的另一替代具體實施例中，光混合面板之光 輸出邊緣區與發光面板之光輸入邊緣區彼此形成一相對夾 角。此一具體實施例具有增加光傳輸室效率之優勢。 在照明系統的一較佳具體實施例中，光混合面板包含一 第一及一第二部份，各具有個別之第一及第二光輸入邊緣 區及一第一及第二光輸出邊緣區，其中用於將光由個別之 第一及第二光混合面板部份傳輸至發光面板之第一及第二 光傳輸室，係經設於個別之第一及第二光混合面板部份及 發光面板間。此一具體實施例具有進一步改進通量均質化 之優勢。 在泫較佳具體實施例之第一型式中，光源係供第一及第 二光混合面板部份共用。此對某些需求相當高程度之一致 角度的放射模式（例如由多數個LED形成）之光源特別有利。 在該較佳具體實施例之第二型式中，該光源包含一第一及 -9-
1223701 A7 發明説明 第一區段輕接至個別之第一及第二光輸入邊緣區。以此方 式有利於達成進一步增加亮度。 照明系統的一較佳具體實施例之特徵在於，該光源包含 具有第一、第二及第三光發射波長之至少三個發光二極體 ’其發光波長均不同。較佳的是，與光混合面板之光輸入 邊緣區聯結的光源，包含藍、綠及紅色發光二極體之叢集。 當使用例如白（高通量）LED或二種型式之LED(其中之一發 射二種發光波帶如藍及綠光，而另一發射其他發光波帶如 紅光）時’在光混合面板内混合光之原理也可用以均質化通 量分佈。因此，光混合面板可作為二種用途：起源於不連 續（led)光源之光分佈均質化及當使用不同色光源時之色彩 混合。藉由使一 LED具有一螢光體，可獲得具有二種發光 波長之LED,因為由LED發射之光經螢光體轉換成不同需求 發光波長的光。基於此目的，該應用特別適合由紅光led 及螢光體LED之組合製成。 應用LED具有可能獲得動態照明之額外優勢。基於此目的 ’用於測量操作中光源發光之光學性質的感測器，較佳是 在光混合面板的一邊緣區處，或較佳是在發光面板的一邊 緣區處。如果組合不同型式之LED及/或使用不同之色彩， 可以用符合需求之方式混合色彩而使該照明系統發射具有 符合需求色溫之白光。此外，色彩改變的造成可與顯示裝 置之狀態無關。 由LED放射之光量係藉變化發光二極體之光通量而加以調 整。光通量之調整大體上以能量效率方式產生。例如， -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂 f 1223701 A7 ____—__B7 五、&説明（8 )~^ "" LED可變暗而不使效率減低。較佳的是，由發光二極體發 射之光強度係依據顯示裝置顯示之影像的照明程度而變化 ,或者是依據周圍之光亮程度。較佳的是，由顯示裝置顯 示之影像的彩色點係由照明系統所決定。因此，由顯示裝 置顯示之影像的動態範圍（例如對比程度）即可獲得改進。 藉由本發明之方法，該照明系統放射之光將較均句分佈 。結果，（影像）顯示裝置可獲得較均勻之照明。此外，根據 本發明的一照明系統可使得一較小型之（側面）照明系統獲得 相同之光均勻性。 較佳的是，該照明系統包含用於改變發光二極體之光通 量的控制電路。適當之控制電器可連到需求之色溫效應。 此特別適合於控制電路會受該組成之使用者、測量（如周圍 光線之色溫）用之感測器、如（個人）電腦之影像介面卡及/戋 個人電腦之驅動軟體影響之情形。 發光面板之前壁或較佳是後壁大體上具有用於轉接光線 輸出面板之裝置。此用於耦接輸出光之裝置亦稱為輸出構 件。習知.這些裝置本身即包含變形（之模式）。該裝置藉由反 射、散射及/或折射耦接光離開發光面板。用於輕接光離開 之裝置大體上並非均句分佈在相關發光面板之後壁上，而 是具有一預定之斜度可使光儘可能均勻地由發光面板離開。 圖式簡單說明 本發明此及其他特點在參考以下描述之具體實施例的闊 明後將更加明暸。 在附圖中： -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -------- 1223701 A7 ---B7 五、發明説明（9 ] " ~-- 圖1係包含本發明之照明系統的具體實施例之顯示裝置側 視圖； 圖2A係根據本發明之照明系統的一替代具體實施例之剖 面圖； ° 圖2B至2E係圖2A之光混合面板之各種具體實施例之側視 圖； 圖3 A係根據本發明之照明系統的一替代具體實施例之剖 面圖； 圖3B至3D係根據本發明之照明系統的各種其他替代具體 實施例之剖面圖； 圖4A係根據本發明之照明系統一進一步替代具體實施例 的剖面圖； 圖4B至4C係圖4A之照明系統的各種具體實施例之側視圖； 圖5A係根據本發明之照明系統一進一步替代具體實施例 的細部剖面圖； 圖5 B係根據本發明之照明系統一進一步替代具體實施例 的細部剖面圖；及 圖6顯示180。橢圓之光通量的耦合效率之圖形，其係以擴 圓之短軸長度與橢圓之長軸長度之比為函數而緣製。 圖形僅描述輪廓而未正確比例繪製。為了特別明示，某 些尺寸被誇大。在可能之情形，圖形中相同之數字代表相 同之部份。 發明詳細說明 圖1係包含本發明之照明系統的一顯示裝置具體實施例之 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1223701 A7 B7 五、發明説明（11 ) 合面板之幾何形狀並不限於直角。如果發光面板及/或光混 合面板構成一長方形方塊及一稜鏡之組成，則發光面板之 光輸入邊緣區及/或光混合面板之光輸出邊緣區形成稜鏡之 斜面。此構成之優勢在於可增強由光傳輸室耦合之光通量 的效率。 光源6包含複數個發光二極體（LED)。通常，LED之光源 亮度是螢光燈管的許多倍。此外，當使用LED製成品時， 光耦接進入面板之效率係高於使用螢光燈管之情形。使用 LED作為光源具有可接觸合成樹脂製成之面板的優勢。LED 幾乎不會在發光面板1的方向放射熱，且不會放射有害的 (UV)放射線。使用LED具有可以免除用於將起源於LED之 光耦接進入面板的裝置之額外優勢。LED之應用較適宜達 成小型照明系統。在照明系統中，LED可包含經適當選擇 之紅、綠及藍光LED之叢集，或單或雙色光LED之適當組合 或複數個具有高通量之白光LED。 在照明系統不同具體實施例中使用之LED較佳的是各自具 有至少50微瓦之光學光通量。具有如此高輸出之LED亦可 稱為LED功率封裝。功率LED之實例為nLuxeonTM’’-型 LED(Lumileds)，其中每一紅色LED之光通量為35流明（lm) 。綠色LED為20流明。藍色LED為8流明，·而琥珀色LED為 40流明。 在替代具體實施例中，可使用黃色、琥珀色、青綠色、 紫紅色及/或紫色LED之製成品，其具有相當高之光輸出（不 論是否由二分光譜之發光波長製成）。也可能使用複數個具 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1223701 A7
發光面板1在其各自之邊緣區 8 ; 4之
米，而光混合面板5與 厚度約為6毫米。 圖2 A係根據本發明—祛 #代具體貫施例之照明系統的剖面 略圖。該照明系統包含-發光面板1、-光混合面板5及-用於將光由光混合面板5轉移至發光面板1之光傳輸室9。光 混合面板5與發光面板1之配置係實質上彼此平行。光源未 顯示於圖2A，因為力；岡π丄β 口馬在圖2Β至2Ε中顯示各種光混合面板5之 具體實施例’ #中LED具有不同之位置。 操作中，發光面板丨向顯示裝置之方向放射光，例如一液 晶顯示（LCD)裝置（未顯示於圖2A中）。為此目的，發光面板 1之後壁3係具有裝置15用於耦接光輸出發光面板丨。這些裝 置15包含變形(模式)如同螢幕印刷點、楔及/或脊部。裝置 15係藉由例如印刷、沖壓、㈣、刻劃或噴沙方式形成於 面板1之後壁内。在一替代具體實施例，該變形係在發光面 板之前壁處。裝置15藉由反射、散射及/或折射耦接光輸出 發光面板1。一般而言，用於耦接輸出光之裝置丨5並非均勻 分佈在相關發光面板之後壁上，而是具有一預定之斜度使 光儘可能地由發光系統均勻耦接。 用於搞接光輸出之裝置15可作為第二光源。一特定之光 學系統可聯結此第二光源，該光學系統係彳列如限制於前壁2 上（未顯示於圖2A中）。該光學系統可用於如產生一寬光束。 在圖2A中，經光輸出邊緣區8耦接輸出光混合面板5之光 線如圖中之箭頭所示，該光實質上係由光傳輸室9橢圓形反 射内壁10(具焦點6及f*2)所反射，之後光線被耦接進入發光 -17- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1223701 A7 ___—_____ B7_ 五、發明説明（16 ) 搞接輸出光混合面板5，且該側面進一步具有一散佈地反射 鏡24。包含藍（6B)、綠（6G)及紅（6R)光LED線性陣列之光源 ’其耗接光進入光混合面板5之光輸入邊緣區7。在圖2C顯 示之情況中，操作時起源於LED 6B、6G、6R之光入射在光 輸入邊緣區7上，光其次擴散且在光混合面板5中混合，之 後光藉由裝置15經光輸出邊緣區8輸出光混合面板5。在圖 2C中’圖示箭頭指出起源於led 6B、6G、6R之光線行經光 混合面板5，隨後經耦接輸出光混合面板5。 圖2D係圖2A所示之光混合面板的進一步替代具體實施例 之側視圖。在此例中，光輸入邊緣區7及光輸出邊緣區8經 配置以包含一夾角（如圖2D中顯示之例中該角度為直角）。 在此例中，位於光輸出邊緣區8相對側之光混合面板5的一 側面’具有裝置15用以將光耦接離開光混合面板5。位於光 輸入邊緣區7相對側之光混合面板5的一側面，在此例中具 有一（散佈式）反射鏡14。包含藍（6B)、綠（6G)及紅（6R)光 LED線性陣列之光源，耦接光進入光混合面板5之光輸入邊 緣區7。在圖2D所示之情況中，操作時，起源於LED 6B、 6G、6R之光入射在光輸入邊緣區7上，其次光擴散且在光 混合面板5中混合，之後光藉由裝置1 5經光輸出邊緣區8輸 出光混合面板5。在圖2D中，圖示箭頭指出起源於LED 6B 、6G、6R之光線行經光混合面板5，而後經耦接輸出光混 合面板5。 圖2E係圖2A所示之光混合面板的進一步替代具體實施例 之側視圖。在此例中，光輸入邊緣區7及光輸出邊緣區8經 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1223701 發明説明 配置以包含一夾角（在圖2E中顯示之例中，此角度為直角） 。在此例中，光輸出邊緣區8具有裝置1 5用以將光耦接離開 光混合面板5。位於光輸入邊緣區7相對側之光混合面板5的 一側面’在此例中具有一（反射式）反射鏡14。包含藍（6B)、 綠（6G)及紅（6R)光LED線性陣列之光源，其耦接光進入光混 合面板5之光輸入邊緣區7。在圖2E顯示之情況中，操作時 起源於LED 6B、6G、6R之光入射在光輸入邊緣區7，該光 其次擴散且在光混合面板5中混合，之後光藉由裝置1 5經光 輸出邊緣區8離開光混合面板5。在圖2E中，圖示箭頭指出 起源於LED 6B、6G、6R之光線行經光混合面板5，隨後經 麵接離開光混合面板5。 圖3 A係根據本發明之一替代具體實施例之照明系統的剖 面略圖。該照明系統包含一發光面板1、一光混合面板5及 一用於將光由光混合面板5轉移至發光面板1之光傳輸室9。 光混合面板5與發光面板1之配置使其實質上彼此平行延伸 。圖3A顯示之照明系統的實例特別節省空間。為達此目的 ，光混合面板5在遠離光輸入邊緣區7而朝光輸出邊緣區8之 方向變窄，而發光面板1(以一互補方式）在遠離光輸入邊緣 區4之方向變窄。 在操作中’發光面板1向顯示裝置之方向放射光，例如一 液晶顯示（LCD)裝置（未顯示於圖3A)。基於此目的，發光面 板1之後壁3具有裝置1 5用於耦接光離開發光面板1。 在圖3A中，圖示箭頭指出起源於光源6之光線耦接光經由 光輸入邊緣區7進入光混合面板5，該光線在光混合面板5中 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂
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角度之放射模式的光泝 Φ , _ ’、寺別有利。在此進一步具體實施例 中，母一個第一及第_ 先傳輸室191、192各自包含二個光 傳遞稜鏡21、2 Γ、2 2、μ , ,aa 22 ’該型式之光傳輸室將在圖5A及 相關說明中詳加闡明。 圖4A係根據本發明之昭 之…、明系統之進一步替代具體實施例 的剖面圖；該照明系統包含-發光面板！' -光混合面板5 及，用於將光由光混合面板5轉移至發光面板工之光傳輸室9 。光此合面板5與發光面板丨之配置實質上使其彼此平行延 伸。 在圖4A中，圖示箭頭指出起源於光源6之光線，耦接光經 由光輸入邊緣區7進入光混合面板5 ,該光線在光混合面板5 中擴散而隨後光藉由裝置！ 5經光輸出邊緣區8輸出光混合面 板5 ’之後该光線藉由光傳輸室9之橢圓形反射内壁丨〇反射 ，及其次經光輸入邊緣區4進入發光面板丨，其後光經裝置 1 5輕接離開發光面板1之前壁2。 圖4B與4C顯示圖4A中節省空間及節省材料之各種光混合 面板具體實施例。這些圖形顯示光混合面板之具體實施例 ’其中光混合面板5由光輸入邊緣區7向光輸出邊緣區8之方 向加寬。在圖4B中，LED 6B、6G、6R接觸光輸入邊緣區7 ’而在圖4C中光混合面板5具有凹處16、16,、…以便獲得較 發散之光束，因而改進在光混合面板5内之色彩之混合或光 通量之均質性。凹處16、16’、…之形狀可使LED發光的部 份適入該凹處。在圖4C中，光混合面板5之側面進一步具有 (可反射地）反射側面14、14’。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1223701
圖5A係根據本發明之照明系統之進_步替代具體實施例 剖面略圖，其中㈣輸室19包含二光傳遞稜鏡2()、2〇，。光 混合面板5及發光面板丨僅部份顯示。光傳輸室較佳是包含 可反射式反射内壁。圖上箭頭代表一光束。如果二稜鏡中 間之空氣間隙m]、，每一束離開光混合面板之光將被_ 接進入發光面板1。在替代具體實施例中，一空氣室或光學 波導係位於二稜鏡間。 圖5B係根據本發明之照明系統之進一步替代具體實施例 的剖面略圖，其中光傳輸室29包含一多重小平面之反射内 壁30。該光傳輸室29較佳是包含五個或以上（最好是八個）反 射小平面。經與上述橢圓形内壁比較，具有5個反射小平面 之内壁導致光通量耦合效率減低5〇/〇，而具有8個小平面之内 壁導致光通量耦合效率減低2%。光混合面板5及發光面板i 僅部份顯示。 圖6顯示180°橢圓之光通量耦合效率ρ的圖形，其係以橢 圓之短軸長度與橢圓之長軸長度之比值為函數而繪製。效 率F係發光面板1之通量對光混合面板5之通量的比值（以百 分比％計）。橢圓之反射内壁的反射效率係〇·95。圖6中顯示 之各圓點係一貫驗相關結果，其中光混合面板5及發光面板 1之距離係0.5毫米。圖6中顯示之各方點係另一實驗相關結 果，其中光混合面板5及發光面板1之距離係0.6毫米。將近 9.5%之光損耗可歸因於在橢圓反射中之吸收及散射。損耗 隨著a/b比值之降低（較扁平之橢圓）而增加，係因起源於光 混合面板5之光束被回授至光混合面板5之量增加所導致。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

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A BCD 弟〇91121003號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年1月） 申請專利範圍 L 一種用於照明一顯示裝置之照明系統，該照明系統具有 一光源（6)及一發光面板（1 )，其中： -该光源（6)包含至少一發光二極體， -該發光面板（1)包含一前壁（2)、一位於該前壁相對 側之後壁（3)及至少一光傳遞邊緣區（4), -且該光傳遞邊緣區（4)介於該發光面板（1)之該前壁 (2)及該後壁（3)之間，其中： -讜照明系統包含一光混合面板（5 )，用於混合起源於 該光源（6)之光， -該光混合面板（5)具有一光輸入邊緣區（7),用於耦 接起源於該光源（6)之光進入該光混合面板（5)，且具有 一光輸出邊緣區（8)，用於耦接離開該光混合面板（5)之 光， -在操作中，起源於該光源（6)之光經入射至該光混合 面板（5)之該光輸入邊緣區（7)而後在該光混合面板（5)中 擴散， -一用於由該光混合面板（5)傳輸光至該發光面板（i) 之光傳輸室（9)，係位於該光混合面板與該發光面板 (1)間，及 -該光混合面板（5)與該發光面板（丨）之配置係實質上 彼此平行延伸。 2. 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中，該光傳輸室 (9)包含一橢圓形狀之反射内壁（1〇)。 3. 如申請專利範圍第2項之照明系統，其中， O:\80\80615-930107.DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1223701 A8 B8 C8 no
4. -該橢圓之該第一焦點（fl)位於或至少接近該光混合 面板（5)之該光輸出邊緣區（8),及 -该橢圓之該第二焦點位於或至少接近該發光面 板（1)之該光傳遞邊緣區（4)。 如申請專利範圍第2項之照明系統，其中，該橢圓短軸 長度之半（a)與該橢圓長軸長度之半（b)的該比值介於下列 範圍： 0.4中 5. 如申請專利範圍第4項之照明系統，其中，該橢圓短軸 長度之半（a)與該橢圓長軸長度之半（1})的該比值介於下 範圍： 0.8 S 三 < 1。 列 裝 如申請專利範圍第3項之照明系統，其中，該光傳输室 (9)之該内壁（1〇)實質上係至少為圓形，該圓之圓心係位 於該光混合面板（5)之該光輸出邊緣區（8)與該發光面板 (1)之該光傳遞邊緣區（4)之間。 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中，該光傳輸室 (19)包含二光傳遞稜鏡（2〇、2〇，）。 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中，該光傳輸室 (29)包含一小平面反射内壁（3〇)。 如申請專利範圍第1、2、7或8項之照明系統，其中，一 用於耦接起源於該光源之光進入該光混合面板（5)之光準 直元件，係位於該光源（6)與該光混合面板（5)間。 10·如申請專利範圍第1、2、7或8項之照明系統，其中，該 6. 7. 8. 9· O:\80\80615-930107.DOC 5 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐） 訂 m
12. 13. 光混合面板（5)在朝遠離該光輸出邊緣區（8)之方向變窄。 如申請專利範圍第i、2、7或8項之照明系統，其中，該 光源（6)包含具有一第一、一第二及一第三發光波長之至 少三發光二極體（6B、6G、6R)，其發光波長均不相同。 如申請專利範圍第11項之照明系統，其中，聯接至該光 混合面板（5)之該光輸入邊緣區（7)之該光源（6)包含藍、 綠及紅發光二極體（6B、6G、6R)之叢集。 如申請專利範圍第1、2、7或8項之照明系統，其中，該 光混合面板（5)包含一第一及一第二部份（5 1、52)，具有 一個別的第一及第二光輸入邊緣區（71、72)及一第一及 第二光輸出邊緣區（81、82)及其中 用於由該個別的第 一及第二光混合面板部份（51、52)傳輸光至該發光面板 (1)之该一第一及第二光傳輸室（9丨、92),係位於該個別 的第一及第二光混合面板部份（51、52)與該發光面板〇) 之間。 14·如申請專利範圍第13項之照明系統，其中，該光源（6)係 由該第一及第二光混合面板部份共用。 15.如申請專利範圍第13項之照明系統，其中，該光源（6)包 含一第一及一第二區段（61、02)耦接至該個別之第—及 第二光輸入邊緣區（71、72)。 16· —種顯示裝置，包含如申請專利範圍第}、2、7或8項之 照明系統。 Π·如申請專利範圍第16項之顯示裝置，其中該顯示裝置包 含一液晶顯示器（12)。 O:\80\80615-930107.DOC 5 -3 -
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