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TW200819869A - Back-light source, display device and light emitting device - Google Patents

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TW200819869A
TW200819869A TW096108575A TW96108575A TW200819869A TW 200819869 A TW200819869 A TW 200819869A TW 096108575 A TW096108575 A TW 096108575A TW 96108575 A TW96108575 A TW 96108575A TW 200819869 A TW200819869 A TW 200819869A
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Chih-Kuang Chen
Ci-Guang Peng
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Au Optronics Corp
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Description

200819869 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光裝置，特別是關於一種用 於背光面板之一發光裝置。 【先前技術】 穿透式顯示器，例如：一穿透式或一半穿透反射液晶 顯示面板，需要一背光光源用以照明。而背光光源經常被 使用的形式’例如為：一螢光燈面板或一發光二極體面 板，此外，為了增加提供背光照明的效率，透鏡或聚焦工 具也被使用於導引從背光光源發出之光束並將光束導向 顯示面板之背部。 本發明提供一種導引元件，以導引由發光裝置產生的 光束。 【發明内容】 一背光光源包括複數個發光裝置，其中每個發光裝置 之一端具有一發光單元，且另一端具有一透鏡表面被使用 作導引從發光單元發出之光束穿過透鏡表面。假如透鏡表 面實質上是一球面，那麼焦點實質上會座落在發光單元上 面，或是焦距實質上相等於透鏡表面與發光單元間的距 離。根據本發明，透鏡表面不是球面的是由於在透鏡表面 之一方向上之曲率半徑與在另一方向上之曲率半徑相 異。透鏡的其中之一曲率半徑大於另一曲率半徑，詳細地 說，一曲率半徑實質上相等或小於透鏡表面與發光單元之 間距離的一半，另一曲率半徑實質上相等或大於透鏡表面
Client’s Docket N〇.:AU0602017 TT^ Docket No:0632-A50881TW/F/cindy0903/Nora 5 200819869 與發光單元之間距離的一半。就其本身而論，透鏡實際上 具有兩個焦距，其中之一焦距大於另一焦距導致在一方向 聚焦於發光單元上或聚焦於發光單元之背後，以及在另一 方向聚焦於發光單元上或聚焦於發光單元之前面，例如， 發光單元可能具有複數個單色或三原色（RGB，紅、綠、 藍）中之不同色的發光光源。 當背光光源用來提供背光照明至一穿透式或一半穿 透反射式顯示面板且顯示面板座落於一直立方向時，發光 裝置以較大之曲率半徑實質上朝向一垂直方向以及較小 之曲率半徑實質上朝向一水平方向之方式排列設置。 因此，本發明之第一目的，係提供一種具有透鏡之發 光裝置，該透鏡被使用於導引從一發光單元來的光，其中 透鏡具有一透鏡表面，該透鏡表面沿著光學軸具有不同之 曲率半徑，其中之一曲率半徑大於另一曲率半徑導致透鏡 在一方向上聚焦於發光單元上或聚焦於發光單元之背 後，以及導致透鏡在另一方向聚焦於發光單元上或是聚焦 於發光單元之前面。 本發明之第二目的是提供了具有二維度陣列發光裝 置之一背光光源，其中至少部分發光裝置具有一透鏡表 面，該透鏡表面沿著其光學軸具有不同的曲率半徑。一曲 率半徑大於另一曲率半徑，當光源朝直立方向設置時，發 光裝置以較大之曲率半徑實質上朝向一垂直方向，而較小 之曲率半徑實質上朝向一水平方向之方式排列設置。 本發明之第三目的係為提供一顯示裝置及一如上所 述之背光光源，其中顯示裝置具有一顯示面板，而背光光 源座落於鄰近顯示面板之背面，該背光光源用以提供顯示
Client’s Docket No.:AU0602017 TT^ Docket No:0632-A50881TW/F/cindy0903/Nora 6 200819869 面板之照明。 易懂ί 之=及4其他目的'特徵和優點能更明顯 1圖至第實施例’並配合所附圖式第 【實施方式】 ，了_提供顯示面板之照明使得觀看者得以在面板上 板二射而將-背光光源設置於-穿透式顯示面 ,-n+透射式顯示面板的後方，例如第1圖所示， f告顯1〇0包括一顯示模組200及一背光光源300。 方^:二置在：直立方向，以使得觀看者得以依 平杆看一：頁不影像’顯示面板100之垂直軸大約 ;軸’且顯不面板100之水平軸大約平行於X軸（參 光：二^及勺第％圖)。如第2圖所示，根據本發明之背 成—個二維陣列發光裝置1光裝置連結 群）。發光裝S 10可能具有如第3a目所示之一長 圓體ίί如第Μ圖所示之一圓柱形本體，其“ 、4cS^ 圓形或一擴圓形之截面積。如第如至 =先==1 發光裝£ 1G具有—發光單元2G和與該 ^ 〇 —光導引元件％，如帛&圖之實施 ’光導引元件3〇可以由一具有彎曲表面之-光學 ==而該f曲表面可藉由折射導引從發光單元2〇 ‘杏方’形成一光導引表面。另外，在第4b圖所示 例中，光導引元件3〇包括由一光學材料製成之一 32 Γ部分/1 ’以及由另一光學材料所製成之一中間部分 。而在第4c圖所示之實施例中，透鏡部分幻可以是具
Chengs Docket No.：AU0602017 S 〇cket No;〇632-A5088 1 TW/F/cindy0903/Nora η 200819869 有二維度透鏡部分之一透鏡薄板之一部分，在第 示之中間部分32可以是一 *洛μ ps ,,圖所 丨刀乂了以疋工軋間隔。此外，如第4c圖所 不之透鏡科，每個透鏡部分31之平表面面對 他不同的實施例中，透鏡薄板以每-個i鏡部分 之·寫曲表面面對發光單元2〇之方式設置，如第4悄所示。
因為顯示面板100之視覺排列與人類眼睛之 性’更好的是光導引元件30在光學上不對稱於2抽，因 此在方向之光導引元件30之曲率半徑不同於另一 向之曲率半徑。舉例來說，x方向上之曲率半徑c不同於 Y方向上之曲率半徑（參閱第心3b及5圖）。如第5圖所 不，發光裝置10具有與發光裝置1〇之聚焦特性相關之一 而度Η以及-寬度W1 ’如果高度H與光導引元件3 焦距相等且光導引元件3〇之折射率大約為15時，那麼 光導引兀件30之曲率半徑大約等於H/2。發光單元汕可 能包括設置於一基板22上之複數個發光二極體24，如第 6圖所示:舉例來說，發光二極體24可為在三原色（RGB， 紅、、綠、藍）中之不同顏色的光源。或者，發光單元2〇亦 可為具有一個或多個白色發光二極體或模組。 依據本發明，更好是在一方向上之光導引元件之 曲率半徑（第4a圖）或透鏡部分31之曲率半徑小於h/2。 舉例來說，在第7a圖中，X方向之曲率半徑α小於h/2 (當顯示面板100設置在相對於—垂直狀直立方向時係 為士平方向），意思是說，焦點f連結曲率半徑Cl之長度 比尚度Η紐，就其本身而論，在光導引元件3〇之較低表 面上之一點光源將產生一收斂光束。曲率半徑C1之尺寸 介於Η/2與W1/2，或是曲率半徑C1意指是在χ方向上
Client’s Docket No.:AU0602017 丁丁’s Docket Nck0632-A50881 丁 W/F/cindy0903/No】 8 200819869 寬度之一半。在某些極端的狀況下，例如，曲率半徑ci 與高度Η之比值等於0.05。 更佳地，在Υ方向上之曲率半徑C2相等或大於Η/2, 意思是說，焦點f連結曲率半徑C2之位置座落於裝置末 端之後，如第7b圖所示。就其本身而論，在光導引元件 30之較低表面上之一點光源將產生一發散光束。 綜上所述，本發明使用於一穿透式與一半穿透反射式 顯示面板之一背光光源300，至少部分光導引元件在光學 上不對稱，該部分光導引元件用以導引從發光單元提供之 " 光束。當顯示面板設置於相對於一垂直牆之一直立位置 時，例如，在一垂直方向上之部分光導引元件之曲率半徑 小於在水平方向上之曲率半徑。光導引元件可以由各別光 學元件合併至發光單元而製成，光導引元件也可以一薄板 形之光學材料所製成，其中該薄板形之光學材料可與發光 單元分開之。光導引元件30可以由一平凸透鏡所製成， 如第4a至第4d圖，然而，光導引元件30可以由一雙凸 透鏡、一凹凸透鏡、或兩者之組合所製成。 # 此外，在一大型顯示面板中，在背光光源中央之光導
V 引元件並不需要與在背光光源左右部分之光導引元件相 同，舉例來說，位於邊緣部份之光導引元件30相對於位 於中央部份之光導引元件30具有一較大散射角，意思是 說，在邊緣部份之光導引元件30之曲率半徑C1可能大於 位在背光光源300中央部份之光導引元件30之曲率半徑 C1，又，在背光光源中央部份之光導引元件30的透鏡表 面有可能為球面狀的或對稱於光導引元件之光學軸0。再 者，例如：依照光導引元件之位置相對應於顯示面板之中
Client’s Docket No.:AU0602017 TT5s Docket No:0632-A50881TW/F/cindy0903/Nora 9 200819869 央，其比值C1/C2之範圍從0.95至0.05。 簡言之，本發明提供一背光光源包括複數個發光裝 置，其中每個發光裝置在一端具有一發光單元，以及另一 端具有一透鏡表面，該透鏡表面可導引從發光單元發射之 光束穿過透鏡表面。如果透鏡表面實質上為球面狀，則焦 點實質上位於發光單元上，或焦距實質上相等於透鏡表面 與發光單元間之距離。根據本發明，由於透鏡表面不是球 面狀，使得在發光元件之一方向上之曲率半徑相異於另一 方向上之曲率半徑。透鏡上其中之一曲率半徑大於另一曲 率半徑，特別地，一曲率半徑實質上相等或小於介於透鏡 表面與發光單元間之距離之一半。另一曲率半徑實質上等 於或大於介於透鏡表面與發光單元間之距離的一半。就本 身而論，透鏡實際上具有兩個焦距，一曲率半徑大於另一 曲率半徑導致透鏡聚焦於一方向之發光單元上或聚焦於 發光單元之背後，以及導致透鏡聚焦在另一方向之發光單 元上或是在發光單元之前面。 當背光光源用來提供背光照明至一穿透式或半穿透 反射式顯示面板且顯示面板座落於一直立方向時，發光裝 置以較大之曲率半徑實質上在一垂直方向且較小之曲率 半徑實質上在一水平方向之方式被排列。 雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後付之申請專利範圍所界定者為準。
Client’s Docket No」AU0602017 TT，s Docket No:0632-A50881TW/F/cindy0903/Nora 10 200819869 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之一穿透式或半穿透反射式顯示 器及一背光光源代表示意圖，其中背光光源包括複數個發 光裝置； 第2圖係為本發明之複數個發光裝置的剖面圖，其中 至少部分發光裝置具有透鏡表面特性； 第3a圖係為本發明一實施例之複數個發光裝置之代 表不意圖， 第3b圖係為本發明另一實施例之複數個發光裝置之 ' 代表示意圖； 第4a圖係為本發明一實施例之一發光裝置之剖面 圖， 第4b圖係為本發明另一實施例之一發光裝置之代表 不意圖， 第4c圖係為本發明之一不同實施例在發光裝置中之 透鏡排列方式之代表示意圖； 第4d圖係為本發明之另一不同實施例在發光裝置中 之透鏡排列方式之代表示意圖； 乂 ， 第5圖顯示本發明之一實施例中之聚焦透鏡之曲率 半徑與一發光裝置高度之間的關係； 第6圖顯示在一發光單元中之複數個發光二極體； 第7a圖顯示在一方向之一光導引元件之曲率半徑； 以及 第7b圖顯示在另一方向之一光導引元件之曲率半 徑。
Client’s Docket No.:AU0602017 TT’s Docket N〇:0632-A5088 lTW/F/cindy0903/Nora 11 200819869 【主要元件符號說明】 ίο〜發光裝置； 24〜發光二極體； 31〜透鏡部分； 100〜顯示面板； 300〜背光光源； W1〜寬度； f〜焦點； 20〜發光單元； 30〜光導引元件； 32〜中間部分； 200〜顯示模組； Η〜高度； C、a、C2〜曲率半徑； 〇〜光學轴。
Clienfs Docket N〇.:AU0602017 TT5s Docket No:0632>A50881TW/F/cindy0903/Nora

Claims (1)

  1. 200819869 十、申謗專利範圍： h一種背光光源，包括： 數個發光裝置，其尹至少部分笋光壯署θ 卓，，沿著該光學軸之一第一端u具有-光學 著該光學軸之-第二端設置之n先早凡，以及沿 已補充），該光導w表面用作導尤^表面（於第7頁中 之光，且其中該光料表 單元所發射出 徑，且在-第-方向上之曲率曲率半 曲率半徑’該第-方向與該第二方向實質上c之 軸。 布乃叼只貝上垂直於該光學 光單2元===第1項所述之背光光源，其中該發 半徑實質上相等或小於該距離之離半且方向之曲率 光單3元Ϊ:5利範圍第1項所述之背光光源’其中該發 ^早2和該光導弓丨表面分開—距離，且該第—方向之 半徑貫質上相等或大於該距離之一半。 一 4·如申請專利範圍第3項所述之背光光源，其中該第 一方向之曲率半徑小於該距離之一半 、5·如申請專利範圍第丨項所述之背光光源，其中當該 背光光源被設置於一直立方向，該第一方向實質上平行於 一垂直方向。 一时6·如申請專利範圍第1項所述之背光光源，其中該發 光單元包括複數個單色之發光光源。 7·如申請專利範圍第6項所述之背光光源，其中該單 色實質上係為白色。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之背光光源，其中該發 Chenfs Docket N〇.：AU0602017 s Docket N〇：0632-A50881TW/F/cmdy0903/Nora 13 200819869 光單元包括複數個多色之發光光源。 部分該發:°it ;二所述之背光光源，其中至少 _〇.如巾明專利範圍第i項所述之背光光源，其中在 L" 7二向和該第"'方向上之曲率半徑比率之範圍實質 上故0.95至〇·〇5 〇 Π·一種顯示裝置，包括： 顯不面板，具有用以觀看之一第一邊及相對該第一 透之一第二邊；以及 一如h專利1&圍第丨項所述之―㈣光源，設置於該 顯示面板之該第二邊之相關位置上。 12·—種發光裝置，包括： 一光學軸； 一第一端及一相對之第二端，定義沿著該光學軸之一 長度； 一發光單元，設置於該第一端上；以及 一光導引表面，設置於該第二端，其中該光導引表面 具有在不同方向之不同曲率半徑，且在一第一方向之曲率 半徑大於在一第二方向之曲率半徑，該第一方向與該第二 方向實質上垂直於該光學軸。 13.如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中該 第二方向之曲率半徑實質上相等或小於該長度之一半。 14·如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中該 第一方向之曲率半徑實質上相等或大於該長度之一半。 15·如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該 弟一方向之曲率半控小於該長度之一半。 Client’s Docket N〇.:AU0602017 TT's Docket No:0632-A50881TW/F/cindy0903/Nora 14 200819869 16. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中該 發光單元包括複數個單色之發光光源。 17. 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置，其中該 單色實質上係為白色。 18. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中該 發光單元包括複數個多色之發光光源。 19. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中該 發光單元具有小於該長度之一寬度，且在該第二方向上之 曲率半徑介於該寬度之一半及該長度之一半之間。 20. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中在 該第二方向和該第一方向上之曲率半徑比率之範圍實質 上從0.95至0.05。 Client’s Docket No.:AU0602017 15 TTJs Docket N〇:0632-A5088 lTW/F/cindy0903/Nora
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