TWI503608B - 平面光源產生裝置 - Google Patents

Description

平面光源產生裝置

本發明是有關於一種平面光源產生裝置，且特別是有關於一種可應用於側邊入光式背光模組之平面光源產生裝置。

目前背光模組依照光源與出光面相對位置的不同，可區分成直下式(Bottom Lighting)及側邊入光式(Edge Lighting)兩種背光模組。直下式背光模組係直接將光源放置於液晶面板下方，使光源所發出的光線經由反射板反射後分散射出。側邊入光式背光模組為將光源設置於背光模組之邊緣，當光源所發出的光線進入導光板後，便可藉由導光板底部的印刷網點或微結構將光線導引至導光板的出光面。上述直下式背光模組或側邊入光式背光模組中之所使用的光源一般可區分為發光二極體(LED)與冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，簡稱CCFL)等兩種型式，其中發光二極體又可以區分為紅綠藍(RGB)LED與白光LED兩種類型。

然而在不同批次的製程中所製作出之白光LED，其亮度或色度皆有些微差異，甚至在同一批次製程中所製作出之白光LED也或多或少具有上述問題。因此若光源模組中包括有複數個不同亮度或色度之白光LED，則將導致難以掌控背光模組之色度與亮度的品質。此外，對於傳統背光模組而言，當背光模組中之複數個白光LED組裝完成之後，便無法再改變背光模組的色度與亮度。

有鑑於此，有必要提出一種新的背光模組，以解決複數個白 光LED所造成之色度與亮度的差異問題。

本發明提出一種平面光源產生裝置，以便於達成能動態調整背光模組之色度及/或亮度。

為達上述優點或其他優點，本發明之一實施例提出一種平面光源產生裝置，包括：導光板模組、光源模組與濾光片模組。上述光源模組設置於導光板模組之一側，且光源模組適於發出光線以射入導光板模組。上述濾光片模組設置於光源模組所發出之光線進入導光板模組之路徑上。上述濾光片模組中相對應光源模組的位置設有至少一漸層區，其中漸層區與光源模組之間可進行相對位置的改變而調整進入導光板模組中之光線的頻譜分佈或強度。

在本發明之一實施例中，上述之導光板模組包含導光板主體、光學網點圖案結構、底反射片、擴散片與稜鏡片。導光板主體具有第一表面與第二表面。光學網點圖案結構完成在第一表面上，用以將進入導光板主體之光線進行反射而從第二表面穿出。底反射片完成在第一表面之一側，用以將穿出導光板主體之光線反射回導光板主體中。擴散片與稜鏡片分別完成在第二表面之一側。

在本發明之一實施例中，上述之導光板模組更包含頂反射片，完成在第二表面之一側並接近光源模組，用以反射從光源模組所發出之光線，並使得反射的光線從第二表面進入導光板主體。

在本發明之一實施例中，上述之濾光片模組設置於頂反射片與導光板主體之間。

在本發明之一實施例中，上述之濾光片模組設置於光源模組與導光板主體之間。

在本發明之一實施例中，上述之濾光片模組包含色度濾 光片及/或一亮度濾光片，其中色度濾光片上設有色度漸層區，色度漸層區包含有複數個不同顏色的透光區域，用以調整進入導光板模組中之光線的頻譜分佈；亮度濾光片上設有亮度漸層區，亮度漸層區包含有複數個不同透光率之透光區域，用以調整進入導光板模組中之光線的強度。

在本發明之一實施例中，上述之色度漸層區呈現黃白藍漸層分佈，亮度漸層區呈現黑白漸層分佈。

在本發明之一實施例中，上述之平面光源產生裝置更包含容置框，用以容置導光板模組、光源模組與濾光片模組，其中容置框包括至少一透孔與至少一濾片刻度痕。上述透孔對應光源模組而形成於容置框的一側。上述濾片刻度痕位於透孔之一側，色度濾光片及/或亮度濾光片的一端穿過透孔並沿特定方向移動，藉由調整色度濾光片及/或亮度濾光片的該端在濾片刻度痕上的位置進而使亮度漸層區及/或色度近層區與光源模組之間進行相對位置的改變。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組包含設置於光源模組之一側之電路板與設置於電路板上之複數個點光源。

在本發明之一實施例中，上述之點光源為複數個白光發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組包含設置於光源模組之一側之電路板與設置於電路板上之複數個線光源。

在本發明之一實施例中，上述之線光源為冷陰極燈管

綜上所述，本發明所提出之平面光源產生裝置，係設置具有漸層區之濾光片模組於光源模組所發出的光線進入導光板模組之路徑上，並藉由改變漸層區與光源模組之間的相對位置，進而調整進入導光板模組中之光線的頻譜分佈或強度。如此將可輕易調控背光模組之色度與亮度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100、400‧‧‧平面光源產生裝置

110、410‧‧‧導光板模組

111‧‧‧導光板主體

112‧‧‧光學網點圖案結構

113‧‧‧底反射片

115‧‧‧擴散片

116‧‧‧稜鏡片

120、120a‧‧‧光源模組

121、122、123、124、125a、125b‧‧‧白光發光二極體

130、612‧‧‧濾光片模組

130a、130b、130c‧‧‧色度濾光片

130P‧‧‧端點

132‧‧‧亮度濾光片

140‧‧‧電路板

190、690‧‧‧容置框

192、196‧‧‧透孔

194、6124‧‧‧濾片刻度痕

412‧‧‧頂反射片

6122‧‧‧轉動式濾光片

6126‧‧‧濾片對位線

L1‧‧‧光線

Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6‧‧‧色度漸層區

Z21、Z22、Z23、Z24‧‧‧亮度漸層區

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

D1‧‧‧方向

圖1A為本發明之一實施例之平面光源產生裝置的剖面圖。

圖1B為圖1A之平面光源產生裝置中之導光板主體、濾光片模組與光源模組之上視圖。

圖1C為圖1B之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。

圖1D為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。

圖1E為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。

圖2係為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。

圖3係為本發明之另一實施例之具有色度濾光片與亮度濾光片之濾光片模組的側視圖以及與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。

圖4係為本發明之另一實施例之平面光源產生裝置的剖面圖。

圖5A係為本發明之圖1A之平面光源產生裝置之立體爆炸圖。

圖5B係為本發明之圖5A之平面光源產生裝置的立體組裝圖。

圖5C係為本發明之圖5B於移除導光板模組後之平面光源產生裝置的立體組裝圖。

圖6係為本發明另一實施例之移除導光板模組後之平面光源產生裝置的立體組裝圖。

圖1A為本發明之一實施例之平面光源產生裝置的剖面圖。圖1B為圖1A之平面光源產生裝置中之導光板主體、濾光片模組與光源模組之上視圖。圖1C為圖1B之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。請合併參閱圖1A~圖1C。本發明之平面光源產生裝置100包括導光板模組110、光源模組120、濾光片模組130與容置框190。上述光源模組120設置於導光板模組110之一側，且光源模組120適於發出光線L1進入導光板模組110。上述濾光片模組130設置於光源模組120所發出之光線L1進入導光板模組110之路徑上。上述濾光片模組130中相對應光源模組120的位置設有至少一漸層區，例如是色度漸層區Z1。其中色度漸層區Z1與光源模組120之間可進行相對位置的改變而調整進入導光板模組110中之光線的頻譜分佈或強度。上述容置框190，將於後續圖5A~5B中進行解說。

請繼續參照圖1A。上述導光板模組110包括導光板主體111、光學網點圖案結構112、底反射片113、擴散片115與稜鏡片116。上述導光板主體111具有第一表面S1與第二表面S2。上述光學網點圖案結構112完成在第一表面S1上。當光線L1進入導光板主體111後，會在導光板主體111中進行全反射。而光學網點圖案結構112係用以破壞光線L1在導光板主體111中的全反射，以便於使光線L1可以反射並穿出第二表面S2。此外，上述底反射片113設置於第一表面S1之一側，係用以將穿出導光板主體111之光線反射回導光板主體111中。此外，上述擴散片115與稜鏡片116依序設置在第二表面S2之一側，其中擴散片115係用以從導光板主體111穿出的光線L1能夠擴散的更為均勻，而稜鏡片116係用以集中光線以提昇模組亮度。

請繼續參照圖1A並合併參照圖1B。上述光源模組120包括電路板140與複數個點光源。上述電路板140設置於光源模組120之一側。上述複數個點光源例如是複數個白光發光二極體121、122、 123、124，且至少一白光LED對應一漸層區。於圖1B中係以四個白光LED121、122、123、124分別對應四個色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4為解說範例，但本發明不以此為限。

請繼續參照圖1C。上述濾光片模組130例如包括色度濾光片及/或亮度濾光片。而於圖1C中係以濾光片模組130包括色度濾光片130a作為解說範例。上述色度濾光片130a上設有至少一色度漸層區，於圖1C中係以色度濾光片130a包含有四個色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4為解說範例，但本發明不以此為限。上述色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4包含有複數個不同顏色的透光區域，用以調整進入導光板模組110中之光線的頻譜分佈。此外，上述每一色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4例如是呈現黃白藍漸層分佈，如圖1C所示。本發明係藉由調整色度濾光片130a中之色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4與白光LED121、122、123、124的相對位置，使得白光LED121、122、123、124所發出的白光進入色度漸層區而使得白光的發光頻譜能夠進行動態微調，以便得到所需的白光色度規格。值得一提的是，上述色度濾光片130a的動態移動方向例如平行於色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4的顏色漸層方向。

圖1D為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。請參照圖1D。上述之濾光片模組除了可以是包含有複數個色度漸層區之色度濾光片130a之外，本發明之濾光片模組例如亦可以是僅包含一色度漸層區Z5之色度濾光片130b，其中色度漸層區Z5對應光源模組120中之複數個白光LED121、122、123、124。且色度濾光片130b的動態移動方向例如平行於色度濾光片130b的顏色漸層方向。值得一提的是，若光源模組包含電路板與線光源(例如是冷陰極燈管)，亦即將上述複數個白光LED替換成冷陰極燈管，則上述之僅包含一色度漸層區Z5之色度濾光片130b，亦可應 用配置於冷陰極燈管(圖未示出)與導光板模組之間。

圖1E為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。請參照圖1E。若光源模組120a中包含兩組不同色度規格之白光LED，例如包含需進行白光頻譜調整之白光LED125a與無需進行頻譜調整之白光LED125b，則色度濾光片130c相對白光LED125a的位置需設置色度漸層區Z6，而色度濾光片130c相對白光LED125b的位置則無需設置色度漸層區。因此本發明之色度濾光片可依照光源模組中之複數個白光LED的頻譜分佈來設計須設置色度漸層區的位置。

圖2係為本發明之另一實施例之具有漸層區之濾光片模組的側視圖以及光源模組與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。請參照圖2。本發明之上述濾光片模組130例如是亮度濾光片132。上述亮度濾光片132上設有至少一亮度漸層區，且亮度漸層區包含有複數個不同透光率之透光區域，可用以調整進入導光板模組110中之光線的強度。於圖2中係以亮度濾光片132包含有四個亮度漸層區Z21、Z22、Z23、Z24，並分別對應光源模組120中之四個白光LED121、122、123、124為解說範例，但本發明不以此為限。此外，上述每一亮度漸層區Z21、Z22、Z23、Z24例如分別呈現黑白漸層分佈。因此，若白光LED121、122、123、124所發射出之原始白光過亮，則可移動亮度濾色片132，以便於將亮度漸層區Z21、Z22、Z23、Z24中透光率較低的區域(顏色偏黑的區域)對應於白光LED121、122、123、124。

圖3係為本發明之另一實施例之具有色度濾光片與亮度濾光片之濾光片模組的側視圖以及與濾光片模組中之漸層區的相對位置圖。請參閱圖3。本發明之上述濾光片模組130例如同時包括有色度濾光片130a及亮度濾光片132。而於圖3中係以光源模組120具有四個白光LED121、122、123、124並分別對應四個色度漸層區Z1、Z2、Z3、 Z4與四個亮度漸層區Z21、Z22、Z23、Z24為解說範例。值得一提的是，當光線通過色度濾光片130a後亦會降低出射光線的亮度。因此亮度濾光片132與色度濾光片130a之較佳的相對設置方式為，讓亮度漸層區Z21、Z22、Z23、Z24中較黑的區域對應色度漸層區Z1、Z2、Z3、Z4中之黃色區域，如此可以避免由光源模組120所射出的光線經過色度濾光片與亮度濾光片之後過度降低出射光線的亮度。

圖4係為本發明之另一實施例之平面光源產生裝置的剖面圖。請合併參照圖4與圖1A。本實施例之平面光源產生裝置400除了包括平面光源產生裝置100之所有元件與結構之外，平面光源產生裝置400中之導光板模組410更包含頂反射片412。上述頂反射片412完成於導光板模組410之第二表面S2之一側並接近光源模組120。上述頂反射片412係用以反射從光源模組120所發出之光線，並使得反射光線從第二表面S2進入導光板主體111。如此可避免光源模組120所發出之光線在未進入導光板主體111進行面光源的轉換之前，就從光源模組120直接發射至擴散片115。因此，在平面光源產生裝置400中，濾光片模組130除了可以設置在光源模組120與導光板主體111之間，亦可設置於頂反射片412與導光板主體111之間。此外，值得一提的是，若考慮光源模組120所發射的光線有可能會發射至光源模組120下方之電路板140，則上述濾光片模組130例如亦可設置在電路板140與光源模組120之間。

以上描述在於從平面光源產生裝置的平面剖面圖與平面上視圖來解說本發明之平面光源產生裝置的結構。以下，則利用平面光源產生裝置之立體組裝圖與爆炸圖來進行更詳盡的結構描述。

圖5A係為本發明之圖1A之平面光源產生裝置之立體爆炸圖。圖5B係為本發明之圖5A之平面光源產生裝置的立體組裝圖。圖5C係為本發明之圖5B於移除導光板模組後之平面光源產生裝置的立體 組裝圖。請先參閱圖5A。本發明之平面光源產生裝置100包括導光板模組110、光源模組120、濾光片模組130與容置框190。上述容置框190係用以容置導光板模組110、光源模組120與濾光片模組130。上述容置框190包括至少一透孔與至少一濾片刻度痕194，於圖5A中係以透孔192、196為解說範例。上述透孔192、196對應光源模組120而形成於容置框190的一側與相對一側，且上述濾片刻度痕194位於透孔192之一側，然而亦可設置另一濾片刻度痕於透孔196之一側。上述濾光片模組130的一端130P穿過透孔192，而濾光片模組130的另一端(圖未示出)穿過透孔196，並使濾光片模組130沿一特定方向D1移動，藉由調整濾光片模組130的該端130P至濾片刻度痕194上的位置進而使濾光片模組130與光源模組120之間進行相對位置的改變。本發明之平面光源產生裝置100組裝後的示意圖請參考圖5B與圖5C。其中圖5C係為移除圖5B中之導光板模組110後的示意圖，可以更清楚的看出濾光片模組130與光源模組120的相對配置關係。由圖5B與圖5C中可看出，濾片刻度痕194係以顏色之不同漸層程度來作為刻度，並相對濾光片模組130中之漸層區的分佈方式來設計濾片刻度痕194，以便於藉由移動濾光片模組130的該端130P至濾片刻度痕194之不同漸層顏色的位置，即可調整濾光片模組130之漸層區中之不同顏色或不同透光率之透光區域與光源模組120的相對位置。值得一提的是，上述將濾光片模組130暫時固定於濾片刻度痕194上的方式例如是黏貼的方式。

圖6係為本發明另一實施例之移除導光板模組後之平面光源產生裝置的立體組裝圖。於前述實施例中，濾光片模組皆以平面條狀的方式呈現濾光片的型態。然而於本實施例中，本發明另提出濾光片模組612，配置於容置框690之一側上方，且配置於光源模組120上方。上述容置框690不具有上述之透孔。上述濾光片模組612包括轉動式濾光片6122 與濾片刻度痕6124，如圖6所示。上述轉動式濾光片6122例如是色度濾光片或是亮度濾光片，係以顏色之不同漸層程度來作為刻度，且其漸層方向D1垂直於光源模組120中之各點光源的配置延伸方向。上述轉動式濾光片6122環繞於濾片刻度痕6124周圍，且轉動式濾光片6122的邊緣處具有濾片對位線6126。如此於轉動該轉動式濾光片6122時，即可藉由濾片對位線6126所對應到之濾片刻度痕6124之不同漸層區，而得知並得以進一步調整轉動式濾光片6122中之不同顏色或不同透光率之漸層區與光源模組120的相對位置。

綜上所述，本發明所提出之平面光源產生裝置，係設置具有漸層區之濾光片模組於光源模組所發出的光線進入導光板模組之路徑上，並藉由改變漸層區與光源模組之間的相對位置，進而調整進入導光板模組中之光線的頻譜分佈或強度。如此將可輕易調控背光模組之色度與亮度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧平面光源產生裝置

110‧‧‧導光板模組

111‧‧‧導光板主體

112‧‧‧光學網點圖案結構

113‧‧‧底反射片

115‧‧‧擴散片

116‧‧‧稜鏡片

120‧‧‧光源模組

130‧‧‧濾光片模組

140‧‧‧電路板

190‧‧‧容置框

L1‧‧‧光線

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

Claims (11)

1. 一種平面光源產生裝置，其包含：一導光板模組；一光源模組，設置於該導光板模組之一側，該光源模組所發出之光線進入該導光板模組；以及一濾光片模組，設置於該光源模組所發出之光線進入該導光板模組之路徑上，該濾光片模組中相對應該光源模組的位置而設有至少一漸層區，該漸層區與該光源模組之間可進行相對位置的改變而調整進入該導光板模組中之光線的頻譜分佈或強度，其中該濾光片模組包含一色度濾光片及/或一亮度濾光片，該色度濾光片上設有一色度漸層區，該色度漸層區包含有複數個不同顏色的透光區域，用以調整進入該導光板模組中之光線的頻譜分佈，該亮度濾光片上設有一亮度漸層區，該亮度漸層區包含有複數個不同透光率之透光區域，用以調整進入該導光板模組中之光線的強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的平面光源產生裝置，其中該導光板模組包含：一導光板主體，具有一第一表面與一第二表面；一光學網點圖案結構，完成在該第一表面上，用以將進入該導光板主體之光線進行反射而從該第二表面穿出；以及一底反射片，完成在該第一表面之一側，用以將穿出該導光板主體之光線反射回該導光板主體中；一擴散片，完成在該第二表面之一側；以及一稜鏡片，完成在該第二表面之一側。
3. 如申請專利範圍第2項所述的平面光源產生裝置，其中該導光板模組更包含一頂反射片，完成在該第二表面之一側並接近該光源模組，用以反射從該光源模組所發出之光線，並使得反射的光線從該第二表面進入該導光板主體。
4. 如申請專利範圍第2項所述的平面光源產生裝置，其中該濾光片模組設置於該頂反射片與該導光板主體之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的平面光源產生裝置，其中該濾光片模組設置於該光源模組與該導光板主體之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的平面光源產生裝置，其中該色度漸層區呈現黃白藍漸層分佈，該亮度漸層區呈現黑白漸層分佈。
7. 如申請專利範圍第1項所述的平面光源產生裝置，更包含一容置框，用以容置該導光板模組、該光源模組與該濾光片模組，其中該容置框包括：至少一透孔，該透孔對應該光源模組而形成於該容置框的一側，以及；至少一濾片刻度痕，位於該透孔之一側，該色度濾光片及/或該亮度濾光片的一端穿過該透孔並沿一特定方向移動，藉由調整該色度濾光片及/或該亮度濾光片的該端在該濾片刻度痕上的位置進而使該亮度漸層區及/或該色度近層區與該光源模組之間進行相對位置的改變。
8. 如申請專利範圍第1項所述的平面光源產生裝置，其中該光源模組包含： 一電路板，設置於該光源模組之一側；以及複數個點光源，設置於該電路板上。
9. 如申請專利範圍第8項所述的平面光源產生裝置，其中該等點光源為複數個白光發光二極體。
10. 如申請專利範圍第8項所述的平面光源產生裝置，其中該光源模組包含：一電路板，設置於該光源模組之一側；以及一線光源，設置於該電路板上。
11. 如申請專利範圍第10項所述的平面光源產生裝置，其中該線光源為一冷陰極燈管。