TWI699499B - 背光裝置 - Google Patents

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TWI699499B
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熊全賓
鄭舜文
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矽創電子股份有限公司
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Abstract

本發明係有關一種背光裝置，其包含一反射結構與一背光板，設置於背光板之複數個發光元件面向於反射結構之一入光側，而該些個發光元件之光線即進入反射結構之入光側並經由反射結構反射至反射結構之一出光側，以在反射結構之出光側形成背光源，用於提供至一顯示面板。

Description

背光裝置
本發明係有關一種光源裝置，尤其是一種背光裝置。
電子裝置空間應用多被要求輕薄短小，車用電子產品因為空間與能耗要求，有更多空間設計與省能要求。
抬頭顯示器(Head up display，HUD)裝置於飛機普及到汽車後，其為增加汽車駕駛安全，除了可以提供基本簡易訊息提示，例如車速、油量、溫度之外，更可提供駕駛人需要的安全訊息如：前車距離不足、車道偏移、更換車道提示等訊息，此些安全訊息可提高駕駛安全，因此抬頭顯示器裝置已逐漸變成汽車的基本配備。
然而，因為在汽車儀表後方位置的空間有限下，需要將HUD的整體體積儘量縮小。然而，HUD為光學設備，光學器件所需要的空間不易縮減，只能從HUD的背光及散熱設計進行空間的壓縮。
基於上述之問題，本發明提供一種背光裝置，其透過設置反射結構而縮減光傳輸空間的情況下，仍維持光傳輸路徑，並可以提高產生背光源的效能。
本發明之主要目的，提供一種背光裝置，其藉由反射結構搭配背光板之相對位置縮小光傳輸空間，以利於HUD的設計。
本發明之主要目的，提供一種背光裝置，其藉由縮減設置於背光板之發光元件之光線的出光角度，而集中光束，可提高產生背光源之效率，進而降低耗電。
本發明揭示了一種背光裝置，其包含一反射結構與一背光板，其中該反射結構具有一入光側與一出光側，而該背光板位於該入光側並設有複數個發光元件，該些個發光元件面向於該入光側，該些個發光元件之光線經該反射結構反射至該出光側成該背光源。
10:背光裝置
20:反射結構
20A:入光側
20B:出光側
22:集光罩
222:入光開口
224:出光開口
226:反射面
228:光通道
30:背光板
32:發光元件
40:出光光學組件
50:顯示面板
52:殼體
52A:第一側
52B:第二側
522:下方開口
524:投射開口
54:反射鏡
56:投射元件
562:連接件
58:散熱結構
582:散熱鰭片
60:背光裝置
70:反射結構
70A:入光側
70B:出光側
72:集光罩
722:入光開口
724:出光開口
726:反射面
728:光通道
80:背光板
82:發光元件
84:光學元件
90:出光光學組件
92:光擴散件
94:集光件
100:背光裝置
110:反射結構
110A:入光側
110B:出光側
112:集光罩
1122:入光開口
1124:出光開口
1126:反射面
1128:光通道
120:背光板
122:發光元件
124:透鏡組件
124A:透鏡
130:出光光學組件
θ1:入射角
θ2:出光角度
θ3:出光角度
D:顯示區域
L:背光源
L1:第一出光
L2:第二出光
L3:第三出光
P1:第一投射路徑
P2:第二投射路徑
R:反射路徑
R1:第一光線
R2:第二光線
R3:第三光線
X:縱向方向
第一A圖：其為本發明之一實施例之立體圖；第一B圖：其為本發明之一實施例之分解示意圖；第一C圖：其為本發明之一實施例之另一分解示意圖；第二A圖：其為本發明之一實施例之俯視圖；第二B圖：其為第二A圖AA線之剖面示意圖；第三A圖：其為本發明之一實施例之HUD之立體圖；第三B圖：其為本發明之一實施例之HUD之分解示意圖；第三C圖：其為本發明之一實施例之HUD之另一分解示意圖；第三D圖：其為本發明之一實施例之HUD之俯視圖；第三E圖：其為第三D圖BB線之剖面示意圖；第三F圖：其為第三E圖之部分放大示意圖；第四A圖：其為本發明之另一實施例之立體圖；第四B圖：其為本發明之另一實施例之分解示意圖；第四C圖：其為本發明之另一實施例之另一分解示意圖；第五A圖：其為本發明之另一實施例之俯視圖； 第五B圖：其為第五A圖CC線之剖面示意圖；第六A圖：其為本發明之另一實施例之立體圖；第六B圖：其為本發明之另一實施例之分解示意圖；第七A圖：其為本發明之另一實施例之俯視圖；以及第七B圖：其為第七A圖DD線之剖面示意圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：有鑑於習知HUD裝置之體積大而佔用空間，據此，本發明遂提出一種背光裝置，以解決習知技術所造成之空間問題。
以下，將進一步說明本發明揭示一種背光裝置所包含之特性、所搭配之結構：首先，請參閱第一A圖至第二B圖，其為本發明之一實施例之立體圖、分解示意圖、另一分解示意圖、俯視圖與第二A圖AA線之剖面示意圖。如第一A圖與第一B圖所示，本發明之背光裝置10，其包含一反射結構20與一背光板30。反射結構20具有一入光側20A與一出光側20B，其中該反射結構20之該入光側20A與該出光側20B位於不同方向。背光板30設有複數個發光元件32。背光板30位於該入光側20A，該些個發光元件32面向於該入光側20A，該些個發光元件32發出之光線經該反射結構20反射至該出光側20B成一背光源L(第一A圖以出光方向示意該背光源L)，以提供至顯示面板。本實施例之詳細結構說明如下：如第一A圖至第一C圖所示，反射結構20包含一集光罩22，集光罩22於入光側20A具有一入光開口222，集光罩22於出光側20B具有一出光開口224，集光罩22內設有一反射面226與一光通道228，也就是反射面226與光通道228位於入光開口222與出光開口224之間，反射面226相對入光開口222與出光開口224。該些個發光元件32面向入光側20A，當背光板30設置於反射結構20時，該些個發光元件32進一步位於入光開口222，因此該些個發光元件32產生之光線由 入光側20A之入光開口222進入集光罩22之光通道228中，經反射面226反射光線至出光開口224而成為背光源L，即反射面226反射該些個發光元件32產生之光線至出光側20B，因此入光開口222與出光開口224並非平行設置。由於反射結構20反射光線而改變光路徑，相當於彎折光路徑，如此可讓入光開口222與出光開口224並非平行設置，即入光側20A與該出光側20B位於不同方向，如此可縮減背光裝置10所佔之空間。本實施例之背光裝置10進一步可包含一出光光學組件40，其設於出光側20B，因此於出光開口224外所形成之背光源L會穿過出光光學組件40。
如第二A圖與第二B圖所示，背光板30之該些個發光元件32產生之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3經位於入光側20A之入光開口222進入集光罩22之光通道228中，光通道228導引該些發光元件32產生之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3於反射面226，以反射至出光側20B之出光開口224成背光源L。另外，出光光學組件40會對背光源L調整行進路線，因而增強光照並均勻化。其中，第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3即表示該些個發光元件32之出光角度約略為30度至120度，反射面226可為一反射鏡或一柱體球面，且反射面226可為柱體球面鏡，以反射該些個發光元件32之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3至出光側20B，其中第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3於出光開口224經出光光學組件40調整角度，而構成第一出光L1、第二出光L2與第三出光L3。其中出光光學組件40即為光學透鏡或光學薄膜，用以增強光照並均勻化。
如第三A圖至第三E圖所示，背光裝置10應用於一光成像裝置1，例如抬頭顯示器裝置，光成像裝置1除了包含背光裝置10之外，更包含一顯示面板50、一殼體52、一反射鏡54與一投射元件56。其中，顯示面板50相對於背光裝置10之出光側20B，並相對於出光光學組件40，換而言之，出光光學組件40設置於顯示面板50與出光開口224之間。顯示面板50位於殼體52之一第一側52A之下方開口522下。如第三E圖所示，反射鏡54相對於下方開口522並設置於顯示面板50之第一投射路徑P1上，投射元件56設置於反射鏡54之反射路徑R上，且投射元件56設置於殼體52之一第二側52B，殼體52之上方設置一投射開口524，且投射 元件56之一第二投射路徑P2穿過投射開口524，因而讓投射元件56藉第二投射路徑P2投射影像。其中，投射元件56設有複數個連接件562，以藉由該些個連接件562連接於殼體52上。
如第三F圖所示，該些個發光元件32之光線經反射面226反射後相對於該出光側20B至顯示面板50之入射角θ1為80度至100度之間，較佳地，入射角θ1為90度。如第三B圖與第三C圖所示，背光裝置10更包含一散熱結構58，其設置於背光板30之一側，本實施例之散熱結構58亦是設置於殼體52之第一側52A，散熱結構58具有複數個散熱鰭片582。顯示面板50與散熱結構58位於一縱向方向X，散熱結構58朝該縱向方向X延伸，也就是該些個散熱鰭片582之設置方向為依據縱向方向X設置。
其中本實施例之散熱結構58為金屬所製成之結構，例如鋁合金，但本發明不限於此，更可為其他金屬合金所製成之散熱結構58。如第三B圖與第三C圖所示，顯示面板50具有一顯示區域D，反射結構20之出光開口224對應整個顯示區域D，如此只需本發明之一個反射結構20即可提供顯示面板50所需之背光源L，即第一出光L1、第二出光L2與第三出光L3，因此通過顯示面板50之第一入射光V1、第二入射光V2與第三入射光V3具有入射角θ1，入射角θ1為80度至100度之間，較佳地，入射角θ1為90度，以上所述之入射角θ1較合乎顯示面板50之液晶分子的排列方式，可提高提供給顯示面板50的背光源L的光效能，也就是提高第一入射光V1、第二入射光V2與第三入射光V3之光效能，如此可不需要使用較高功率的發光元件32(例如：高功率LED)產生光線，如此即可以降低背光裝置10的功耗。
如第四A圖至第四C圖所示，本發明另揭示一種背光裝置60，背光裝置60包含反射結構70與背光板80，反射結構70包含一集光罩72，本實施例之集光罩72於入光側70A具有入光開口722並於出光側70B具有出光開口724，背光板80除了設有該些個發光元件82之外，更進一步設有複數個光學元件84，該些個光學元件84設置於該些個發光元件82之上，背光板80之該些個發光元件82與該些個光學元件84位於入光側70A，當背光板80設置於反射結構70時，該些個發光元 件82與該些個光學元件84進一步位於入光開口722，因此該些發光元件82之光線經該些個光學元件84縮減出光角度θ2，以經由入光側70A之入光開口722進入反射結構70之集光罩72，集光罩72內之反射面726將光線反射至出光開口724。
因此本實施例之入光開口722與出光開口724並非平行設置。本實施例之背光裝置60進一步包含一出光光學組件90，其設於出光側70B，因此背光源L會穿過出光光學組件90，出光光學組件90包含一光擴散件92與一集光件94，光擴散件92設置於該出光側70B，集光件94設置於光擴散件92上，光擴散件92為光擴散膜，集光件94為聚光透鏡或菲涅爾透鏡。其中，該些個光學元件84為光學膠、透光高分子材料或透光封裝材料，做成砲彈狀外形，為本實施例的舉例，更可為可縮減出光角度θ2的其他幾何外形，例如：半橢圓形、半圓形。
如第五A圖與第五B圖所示，背光裝置60經由背光板80之該些發光元件82產生之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3經該些個光學元件84縮減該些個發光元件82之光線的出光角度θ2，接續經位於入光側70A之入光開口722進入集光罩72，該些個光學元件84使通過入光開口722之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3集中於反射面726，以反射至出光側70B之出光開口724成背光源L，由於該些個光學元件84縮減該些發光元件82之光線的出光角度θ2，而集中光束於反射面726，可提高產生背光源之效率，如此基於相同亮度條件下，可進一步降低背光裝置60的耗電。另外，出光光學組件90會對背光源L調整行進路線，因而增強光照並均勻化。其中，反射面726為一反射鏡或一柱體球面，反射該些個發光元件82之光線至出光側70B，且反射面226更可為柱體球面鏡。
如第六A圖至第六B圖所示，本發明進一步揭示一種背光裝置100，背光裝置100包含反射結構110與背光板120，反射結構110包含一集光罩112，集光罩112於入光側110A具有一入光開口1122，集光罩112於出光側110B具有一出光開口1124，背光板120除了設有該些個發光元件122之外，更進一步設有一透鏡組件124，其設置於該背光板120與該反射結構110之間，該透鏡組件124設有複數個透鏡124A，該些個透鏡124A相對於該些個發光元件122，該些個透鏡124A與該些個發光元件122位於入光側110A，當背光板120設置於反射結構110時，該些 個發光元件122與該些個透鏡124A進一步位於入光開口1122，因此該些個發光元件122之光線經該些個透鏡124A縮減出光角度θ3，經縮減出光角度θ3之光線由入光側110A之入光開口1122進入反射結構110之集光罩112，集光罩112內之反射面1126(如第七B圖所示)將光線反射至出光側110B。本實施例之背光裝置100進一步包含一出光光學組件130，其設於出光側110B，因此背光源L會穿過出光光學組件130。由於反射結構110反射光線而改變光路徑，相當於彎折光路徑，如此可讓入光開口1122與出光開口124並非平行設置。
如第七A圖與第七B圖所示，背光裝置100經由背光板120之該些發光元件122產生之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3經該些個透鏡124A縮減該些個發光元件122之光線的出光角度θ3，接續經位於入光側110A之入光開口1122進入集光罩112，該些個透鏡124A使通過入光開口1122之第一光線R1、第二光線R2與第三光線R3集中於反射面1126，以反射至出光側110B之出光開口1124成背光源L，由於該些個透鏡124A縮減該些發光元件122之光線的出光角度θ3，而集中光束於反射面1126，可提高產生背光源之效率，如此基於相同亮度條件下，可進一步降低背光裝置100的耗電。另外，出光光學組件130會對背光源L調整行進路線，因而增強光照並均勻化。其中，反射面1126為一反射鏡或一柱體球面，反射該些個發光元件122之光線至出光側110B且反射面1126可為柱體球面鏡。其中該些個透鏡124A為曲面透鏡。
綜上所述，本發明之背光裝置，其應用於提供一背光源至一顯示面板，並透過反射結構中的集光罩之反射面將入光側進入之光線反射至出光側，以提供背光源至顯示面板，並進一步用以提供光至成像裝置投射影像。進一步透過光學元件或透鏡組件，使背光板上的發光元件可縮減出光角度，以提高產生背光源之效率。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧背光裝置
20‧‧‧反射結構
20A‧‧‧入光側
20B‧‧‧出光側
22‧‧‧集光罩
222‧‧‧入光開口
224‧‧‧出光開口
226‧‧‧反射面
228‧‧‧光通道
30‧‧‧背光板
32‧‧‧發光元件
40‧‧‧出光光學組件
L‧‧‧背光源
L1‧‧‧第一出光
L2‧‧‧第二出光
L3‧‧‧第三出光
R1‧‧‧第一光線
R2‧‧‧第二光線
R3‧‧‧第三光線

Claims (15)

  1. 一種背光裝置，其提供一背光源於一顯示面板，該背光裝置包含：一反射結構，其具有一入光側與一出光側；一背光板，其位於該入光側並設有複數個發光元件，該些個發光元件面向於該入光側；以及一透鏡組件，其設置於該背光板與該反射結構之間，該透鏡組件設有複數個透鏡，該些個透鏡相對於該些個發光元件，該些個發光元件所發出之光線通過該些個透鏡，該些個透鏡縮減該些個發光元件之光線的一出光角度而照射至該反射結構之一反射面，以經該反射結構反射至該出光側成該背光源，該反射面為一球面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該反射結構之該入光側與該出光側位於不同方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該反射結構包含：一集光罩，其具有一入光開口、一出光開口與一光通道，該光通道位於該入光開口與該出光開口間，該入光開口位於該入光側，該些個發光元件面向該入光開口，該出光開口位於該出光側。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背光裝置，其中該集光罩具有該反射面，該反射面反射該些個發光元件之光線至該出光開口。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之背光裝置，其中該反射面為一反射鏡，其反射該些個發光元件之光線至該出光開口。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之背光裝置，其中該反射面為一柱體球面，其反射該些個發光元件之光線至該出光開口。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該些個發光元件之光線經該反射面反射後相對於該出光側至該顯示面板之入射角為80度至100度間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該些個透鏡為曲面透鏡。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，更包含：一出光光學組件，其設置於該出光側。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光裝置，其中該出光光學組件包含：一光擴散件，其設置於該出光側；以及一集光件，其設置於該光擴散件上。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，更包含：一散熱結構，其設置於該背光板之一側，該散熱結構具有複數個散熱鰭片。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之背光裝置，其中該顯示面板位於一縱向方向，該散熱結構朝該縱向方向延伸。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該顯示面板具有一顯示區域，該反射結構之該出光側具有一出光開口，該出光開口對應整個該顯示區域。
  14. 一種背光裝置，其提供一背光源於一顯示面板，該背光裝置包含：一反射結構，其具有一入光側與一出光側；一背光板，其位於該入光側並設有複數個發光元件，該些個發光元件面向於該入光側；以及複數個光學元件，其設置於該些個發光元件上，該些個發光元件所發出之光線通過該些個光學元件，該些個光學元件縮減該些個發光元件之光線的一出光角度而照射至該反射結構之一反射面，以經該反射結構反射至該出光側成該背光源，該反射面為一球面。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之背光裝置，其中該些個光學元件呈砲彈狀外形、半橢圓形或半圓形之幾何外形。
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