TW201439627A - 發光裝置以及背光模組 - Google Patents

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Abstract

一種發光裝置包括一個雷射光源，一個光學透鏡以及一個發散透鏡。該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光。該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射。該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光。

Description

發光裝置以及背光模組
本發明係關於一種發光裝置以及包括該發光裝置的背光模組。
背光模組為液晶顯示器提供白光光源，直下式背光模組中的白光光源一般由較多的光源構成，如LED點陣或冷陰極管等。以LED點陣或冷陰極管的白光一般是通過激發螢光粉後混合而成，但這樣會使使用該背光模組的顯示器有顯示色域不足以及顯示色彩不鮮豔等缺陷。
有鑑於此，有必要提供一種能使顯示器顯示色域較廣且使顯示色彩鮮豔的發光裝置以及背光模組。
一種發光裝置包括一個雷射光源，一個光學透鏡以及一個發散透鏡。該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光。該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射。該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光。
一種背光模組包括一個發光裝置以及一個擴散板。該發光裝置包括一個雷射光源，一個光學透鏡以及一個發散透鏡。該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光。該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射。該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光。該擴散板位於該發散透鏡背離該光學透鏡的一側。該擴散板與該發散透鏡對準並用於接收並進一步發散由該發散透鏡發出之該發散光。
一種背光模組包括複數發光裝置以及一個擴散板。該每個發光裝置包括一個雷射光源，一個光學透鏡以及一個發散透鏡。該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光。該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射。該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光。該擴散板位於該發散透鏡背離該光學透鏡的一側。該複數發光裝置相互間隔地排列且該每個發光裝置的發散透鏡均與該擴散板對準，該擴散板用於接收並進一步發散由該發散透鏡發出之該發散光。
相較於先前技術，本發明所提供之發光裝置及背光模組利用該雷射光源發出由三原色光線混合而成的準直白光，從而擴大顯示器的顯示色域並使顯示色彩更加鮮豔。
800,900．．．背光模組
100．．．發光裝置
10．．．雷射光源
20．．．反射鏡
30．．．光學透鏡
40．．．發散透鏡
50,60．．．擴散板
11．．．第一雷射單元
12．．．第二雷射單元
13．．．第三雷射單元
14．．．第一透反鏡
15．．．第二透反鏡
41．．．入光面
42．．．出光面
43．．．側面
45．．．容置腔
48．．．頂點
49．．．底面
52,62．．．光入射面
54,64．．．光出射面
圖1為本發明第一實施方式提供的發光裝置的示意圖。
圖2為圖1中發光裝置中的雷射光源的結構示意圖。
圖3為本發明第二實施方式提供的背光模組的示意圖。
圖4為本發明第三實施方式提供的背光模組的示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明第一實施方式提供的發光裝置100包括一個雷射光源10，一個反射鏡20，一個光學透鏡30以及一個發散透鏡40。
該雷射光源10用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光。具體地，請參閱圖2，該雷射光源10包括一個第一雷射單元11、一個第二雷射單元12、一個第三雷射單元13、一個第一透反鏡14以及一個第二透反鏡15。該第一雷射單元11、該第二雷射單元12以及該第三雷射單元13分別用於發出三原色光線。在本實施方式中，該第一雷射單元11發出綠光，該第二雷射單元12發出紅光，該第三雷射單元13發出藍光。
該第一雷射單元11、該第二雷射單元12以及該第三雷射單元13呈L形排列。該第二雷射單元12及該第三雷射單元13相互間隔地排列成一條直線，該第一雷射單元11設置於垂直該直線的方向上。第一透反鏡14以及該第二透反鏡15設置於該第一雷射單元11的出光方向上。該第一透反鏡14與該第二雷射單元12對應。該第二透反鏡15與該第三雷射單元13對應。
該第一雷射單元11發出的綠光依次穿透該第一透反鏡14以及該第二透反鏡15。該第二雷射單元12發出的紅光被該第一透反鏡14反射後穿透該第二透反鏡15。該第三雷射單元13發出的藍光被該第二透反鏡15反射並與穿透該第二透反鏡15的該綠光及該紅光混合形成準直白光。
優選地，該第一雷射單元11、該第二雷射單元12以及該第三雷射單元13均採用半導體雷射器件，該第一雷射單元11、該第二雷射單元12以及該第三雷射單元13的體積相較於採用其他傳統的雷射器件較小。相應地，該雷射光源10及該發光裝置100的體積亦較小。
該反射鏡20位於該雷射光源10的出光方向上。該反射鏡20用於接收並反射自該雷射光源10發出的準直白光。在本實施方式中，該反射鏡20將從該雷射光源10發出的準直白光的光路轉折90度並將該準直白光反射至該光學透鏡30。可以理解，在其它實施方式中，反射鏡20可以省略，該雷射光源10發出的準直白光直接進入該光學透鏡30。
該光學透鏡30面對該反射鏡20，該光學透鏡30用於接收經該反射鏡20反射之該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射，且使該發散光的光場分佈近視為朗伯分佈。本實施方式中，該光學透鏡30為凸透鏡，該准直白光穿過該光學透鏡30後於該光學透鏡30的焦點處會聚，如此，經過該光學透鏡30焦點後的光線即為發散光。
該發散透鏡40與該反射鏡20位於該光學透鏡30的相對兩側，且該發散透鏡40與該光學透鏡30對準，即該發散透鏡40設置於該光學透鏡30的出光方向上。該發散透鏡40與該光學透鏡30的距離大於該光學透鏡30之焦距。
該發散透鏡40包括一個入光面41，一個出光面42以及一個側面43。該入光面41與該出光面42分別位於該發散透鏡40的相背兩側。該側面43連接該入光面41與該出光面42。所述發散透鏡40的製作材料選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃其中之一。在本實施方式中，該發散透鏡40具有一個光軸OO’，該發散透鏡40沿光軸OO’呈軸對稱分佈。該光學透鏡30的光軸與該光軸OO’重合。
該入光面41為平面，該入光面41的中部形成有一個容置腔45。該容置腔45朝該出光面42的方向凹入。在本實施方式中，該容置腔45包括一個頂點48以及一個底面49。該容置腔45沿該光軸OO’呈軸對稱分佈，該頂點48及該底面49的圓心位於該光軸OO’之上。該容置腔45沿該光軸OO’的截面形狀呈半橢圓。根據需要，該頂點48與底面49之間的高度H大於該底面49的半徑R，以使光線以更大的角度朝遠離發散透鏡40的光軸OO’方向偏折。
該出光面42朝遠離該入光面41的方向凸起。該側面43形成有霧化結構而使光線散射。根據需要，所述霧化結構可通過噴砂加工方式的形成。此外，所述霧化結構亦可通過放電加工的方式形成。
該入光面41面對該光學透鏡30，來自該光學透鏡30的發散光由該入光面41入射至該發散透鏡40，然後經由該出光面42以及該側面43發散出射。
由於該入光面41上設置有該容置腔45，當光線從該入光面41入射時，該容置腔45將使光線朝遠離光軸OO’的方向偏折，從而擴大出光角度。並且，由於該發散透鏡40的出光角度增大，在側面43出射的光線將相應增多。此時，藉由在側面43形成有霧化結構，該霧化結構將使從該側面43出射的光線更加均勻化。因此，該發散透鏡40可在提高出光角度的同時使從該側面43出射的光線均勻化，從而使整個發光裝置100所發出的發散光較為均勻柔和。
請參閱圖3，本發明第二實施方式提供的背光模組800包括一個如上所述的發光裝置100以及一個擴散板50。該擴散板50位於該發散透鏡40背離該光學透鏡30的一側並與該發散透鏡40對準。具體地，該擴散板50包括一個光入射面52及與該光入射面52平行相背的光出射面54。該光入射面52與該出光面42相對並與該入光面41平行。從該出光面42出射的發散光從該光入射面52入射至該擴散板50，然後經由該光出射面54出射從而進一步被發散。該背光模組800可用於小尺寸顯示器中。
請參閱圖4，本發明第三實施方式提供的背光模組900包括複數如上所述之發光裝置100以及一個擴散板60。該擴散板60位於該發散透鏡40背離該光學透鏡30的一側。該複數發光裝置100相互間隔排列且該複數發光裝置100中的發散透鏡40均與該擴散板60對準。具體地，該擴散板60包括一個光入射面62及與該光入射面62平行相背的光出射面64。該光入射面62與該出光面42相對並與該入光面41平行。從該出光面42出射的發散光由該光入射面62入射至該擴撒板60，然後經由該光出射面64出射從而進一步被發散。
本發明所提供的發光裝置100利用雷射光源10發出由三原色光線混合而成的準直白光以擴大顯示器的顯示色域並使顯示色彩更加鮮豔。而且，由於該發光裝置100中採用半導體雷射器件，且利用反射鏡20轉折光路，使該發光裝置100內部可以進行合理佈局且以減小該發光裝置100的體積。同時，由於該發光裝置100採用光學透鏡30將雷射光源10發出的準直白光擴散成發散光且利用該發散透鏡40進一步擴大出光角度，從而使得由該發光裝置100發出的發散光更加發散且各方向光線均勻。
本發明所提供的背光模組800，900具有與該發光裝置100相同的有益效果，在此不再贅述。另外，由於該發光裝置100所發出的發散光較發散，則可以利用較少的該發光裝置100即可使該背光模組800，900達到一定大小的出光面積。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
800．．．直下式雷射背光模組
100．．．直下式雷射發光裝置
10．．．雷射光源
20．．．反射鏡
30．．．光學透鏡
40．．．發散透鏡
50．．．擴散板
41．．．入光面
42．．．出光面
52．．．光入射面
54．．．光出射面

Claims (11)

  1. 一種發光裝置，包括：
    一個雷射光源，該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光；
    一個光學透鏡，該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射；及
    一個發散透鏡，該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該雷射光源包括第一雷射單元、第二雷射單元、第三雷射單元、第一透反鏡以及第二透反鏡，該第一雷射單元、該第二雷射單元以及該第三雷射單元分別用於發出綠光、紅光及藍光，該第二雷射單元與該第三雷射單元相互間隔排列成一條直線，該第一雷射單元設置於垂直該直線的方向上；該第一透反鏡以及該第二透反鏡依次設置於該第一雷射單元的出光方向上，該第一透反鏡與該第二雷射單元對應，該第二透反鏡與該第三雷射單元對應，該綠光依次穿透該第一透反鏡及該第二透反鏡，該紅光被該第一透反鏡反射後穿透該第二透反鏡，該藍光被該第二透反鏡反射並與穿透該第二透反鏡的該綠光及該紅光混合形成該準直白光。
  3. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該發散透鏡包括入光面，出光面以及側面，該入光面與該出光面分別位於該發散透鏡的相背兩側，該側面連接該入光面及該出光面，該入光面面對該光學透鏡並開設有朝該出光面凹入的容置腔，該出光面朝遠離該入光面的方向凸起，該側面形成有霧化結構。
  4. 如請求項3所述之發光裝置，其中，該發散透鏡具有一個光軸，該發散透鏡沿該光軸呈軸對稱分佈，該容置腔沿該光軸呈軸對稱分佈且該容置腔沿該光軸的截面形狀呈半橢圓，該容置腔包括一個頂點以及底面，該頂點與該底面之間的高度大於該底面的半徑。
  5. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該發光裝置更包括一個反射鏡，該反射鏡用於接收由該雷射光源發出之該準直白光並將該準直白光反射至該光學透鏡。
  6. 一種背光模組，包括：
    一個發光裝置，該發光裝置包括：
    一個雷射光源，該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光；
    一個光學透鏡，該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射；及
    一個發散透鏡，該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光；及
    一個擴散板，該擴散板位於該發散透鏡背離該光學透鏡的一側，該擴
    散板與該發散透鏡對準以用於接收並進一步發散由該發散透鏡發出之該發散光。
  7. 如請求項6所述之背光模組，其中，該雷射光源包括第一雷射單元、第二雷射單元、第三雷射單元、第一透反鏡以及第二透反鏡，該第一雷射單元、該第二雷射單元以及該第三雷射單元分別用於發出綠光、紅光及藍光，該第二雷射單元與該第三雷射單元相互間隔排列成一條直線，該第一雷射單元設置於垂直該直線的方向上；該第一透反鏡以及該第二透反鏡依次設置於該第一雷射單元的出光方向上，該第一透反鏡與該第二雷射單元對應，該第二透反鏡與該第三雷射單元對應，該綠光依次穿透該第一透反鏡及該第二透反鏡，該紅光被該第一透反鏡反射後穿透該第二透反鏡，該藍光被該第二透反鏡反射並與穿透該第二透反鏡的該綠光及該紅光混合形成該準直白光。
  8. 如請求項6所述之背光模組，其中，該發散透鏡包括入光面，出光面以及側面，該入光面與該出光面分別位於該發散透鏡的相背兩側，該側面連接該入光面及該出光面，該入光面面對該光學透鏡並開設有朝該出光面凹入的容置腔，該出光面朝遠離該入光面的方向凸起，該側面形成有霧化結構。
  9. 一種背光模組，包括：
    複數發光裝置，每個發光裝置包括：
    一個雷射光源，該雷射光源用於發出由綠、紅、藍三原色光線混合而成之準直白光；
    一個光學透鏡，該光學透鏡用於接收該準直白光以使該準直白光轉化為發散光出射；及
    一個發散透鏡，該發散透鏡位於該光學透鏡的出光方向上並與該光學透鏡對準，該發散透鏡與該光學透鏡之間的距離大於該光學透鏡之焦距，該發散透鏡用於接收並進一步發散由該光學透鏡出射之該發散光；及
    一個擴散板，該擴散板位於該發散透鏡背離該光學透鏡的一側，該複數發光裝置相互間隔地排列且該每個發光裝置的發散透鏡均與該擴散板對準，該擴散板用於接收並進一步發散由該發散透鏡發出之該發散光。
  10. 如請求項9所述之背光模組，其中，該雷射光源包括第一雷射單元、第二雷射單元、第三雷射單元、第一透反鏡以及第二透反鏡，該第一雷射單元、該第二雷射單元以及該第三雷射單元分別用於發出綠光、紅光及藍光，該第二雷射單元與該第三雷射單元相互間隔排列成一條直線，該第一雷射單元設置於垂直該直線的方向上；該第一透反鏡以及該第二透反鏡依次設置於該第一雷射單元的出光方向上，該第一透反鏡與該第二雷射單元對應，該第二透反鏡與該第三雷射單元對應，該綠光依次穿透該第一透反鏡及該第二透反鏡，該紅光被該第一透反鏡反射後穿透該第二透反鏡，該藍光被該第二透反鏡反射並與穿透該第二透反鏡的該綠光及該紅光混合形成該準直白光。
  11. 如請求項9所述之背光模組，其中，該發散透鏡包括入光面，出光面以及側面，該入光面與該出光面分別位於該發散透鏡的相背兩側，該側面連接該入光面及該出光面，該入光面面對該光學透鏡並開設有朝該出光面凹入的容置腔，該出光面朝遠離該入光面的方向凸起，該側面形成有霧化結構。
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