準直光源模塊及顯示裝置制造方法
【專利摘要】一種準直光源模塊，包括一底板、至少一反射元件、至少一發(fā)光元件以及至少一遮光元件。反射元件包括一反射曲面并設置于底板上。發(fā)光元件設置于底板上，用以向反射曲面提供照明光束。遮光元件設置于底板上，發(fā)光元件位于遮光元件與反射元件之間，其中，反射曲面用以反射照明光束并轉換為一準直平行光束，且準直平行光束平行于底板。
【專利說明】準直光源模塊及顯示裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光源裝置，且特別涉及一種影像顯示裝置。
【背景技術】
[0002]美國專利第7932960號揭露一種抬頭顯示裝置，其照明光束自發(fā)光元件射出后，經過光管(light pipe)或積分柱傳遞至顯示面板。此種顯示裝置入射至積分柱內的照明光束均勻性高，但是照明光束射出積分柱的有效面積后，因能量降低，容易產生暗區(qū)。為了解決此一問題，此專利的發(fā)光元件需要使用發(fā)光二極管陣列才可提供一定面積的均勻光源。并且，隨著面積愈大，發(fā)光二極管陣列的發(fā)光二極管數量也愈多。美國專利第7513668號揭露的抬頭顯示裝置也是采用發(fā)光二極管陣列來提供均勻的光源，其用以傳遞照明光束的元件僅是光管或反射鏡，沒有收斂照明光束的效果。
[0003]因此，目前抬頭顯示裝置的光源模塊利用光管或積分柱配合發(fā)光二極管陣列的技術來提供均勻光源，其顯示裝置的可視角控制能力較差，照明光束射出顯示面板后的發(fā)散角度過大。當顯示裝置需要窄視角的光源時，現有技術的設計無法提供高準直性的光源，會造成雜散光過多，降低影像對比度。此外，在顯示裝置中設置大量的發(fā)光二極管，對散熱設計而言是一大挑戰(zhàn)，并且過多的發(fā)光二極管也會產生過多的功耗。
[0004]此外，美國專利第7777960號、美國專利第5709463號、中國臺灣專利第M301798號、第1341376號、第593926號，中國專利公告CN201568898U號，以及日本專利申請?zhí)亻_2006058480也揭露了多種不同形式的光源模塊。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種準直光源裝置及一種顯示裝置，可提供高亮度與高準直性的光源。
[0006]本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。
[0007]為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提供一種準直光源模塊包括一底板、至少一反射元件、至少一發(fā)光元件以及至少一遮光元件。反射元件包括一反射曲面并設置于底板上。發(fā)光元件設置于底板上，用以向反射曲面提供照明光束。遮光元件設置于底板上，發(fā)光元件位于遮光元件與反射元件之間，其中，反射曲面用以反射照明光束并轉換為一準直平行光束，且準直平行光束平行于底板。
[0008]本發(fā)明的另一實施例提供一種顯不裝置，包括一顯不面板、一光源模塊。光源模塊包括一底板、至少一反射元件、至少一發(fā)光元件以及至少一遮光元件。反射元件設置于底板上，且反射元件包括一反射曲面。發(fā)光元件設置于底板上，用以向反射曲面提供一照明光束。遮光元件設置于底板上，其中顯示面板設置于底板上，且垂直于底板，遮光元件位于發(fā)光元件與顯示面板之間。反射曲面用以反射照明光束并轉換為一準直平行光束，并且將準直平行光束投射至顯示面板。
[0009]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面在一通過發(fā)光元件、平行于準直平行光束且垂直于底板的一剖面上為一非球面曲線。
[0010]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面在一通過發(fā)光元件、平行于準直平行光束且垂直于底板的一剖面上為一拋物線，發(fā)光元件設置于拋物線的一對稱軸上。
[0011]本發(fā)明的一實施例中，發(fā)光元件設置于拋物線的焦點上。
[0012]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面在一通過發(fā)光元件、平行于準直平行光束且垂直于底板的一剖面上為一橢圓曲線，發(fā)光元件設置于橢圓曲線的一長軸上，其中發(fā)光元件設置于長軸的一端點與橢圓曲線的一焦點之間。
[0013]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面在一通過發(fā)光元件、平行于準直平行光束且垂直于底板的一剖面上為一橢圓曲線，發(fā)光元件設置于橢圓曲線的一短軸上。
[0014]本發(fā)明的一實施例中，光源模塊包括多個反射元件以及多個發(fā)光元件，這些反射元件沿一特定方向排列，上述特定方向實質上垂直于準直平行光束的傳遞方向。
[0015]本發(fā)明的一實施例中，這些發(fā)光元件相對這些反射元件一對一配置。
[0016]本發(fā)明的一實施例中，這些反射元件在上述特定方向上的一總寬度等于顯示面板的一主動區(qū)在上述特定方向上的一寬度。
[0017]本發(fā)明的一實施例中，虛擬出光平面的可視角介于正負5度之間。
[0018]本發(fā)明的一實施例中，發(fā)光元件的底部與底板形成一夾角，夾角小于60度且大于O度。
[0019]本發(fā)明的一實施例中，遮光元件還包括一凹球面反射鏡，該凹球面反射鏡設置于遮光元件的表面上，用以反射發(fā)光元件所提供的照明光束，其中，發(fā)光元件設置于凹球面反射鏡的球心上。
[0020]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面包括多個單位反射面，這些單位反射面彼此接合以形成反射曲面。
[0021]本發(fā)明的一實施例中，這些單位反射面之間的接合處形成不連續(xù)的曲面。
[0022]本發(fā)明的一實施例中，還包括一散熱元件，該散熱元件設置于底板旁，用以傳遞發(fā)光元件所產生的熱量至顯示裝置外部。
[0023]本發(fā)明的一實施例中，還包括一光學膜片，該光學膜片設置于顯不面板朝向反射曲面的一側，用以調整照明光束的出光角度。
[0024]本發(fā)明的一實施例中，反射曲面由底板向垂直于底板方向且向準直平行光束的傳遞方向延伸。
[0025]基于上述，本發(fā)明的實施例所提供的光源模塊與顯示裝置，利用反射曲面將照明光束準直的反射至虛擬出光平面或顯示面板，因此其光源模塊可提供高亮度與高準直性的光源。此外，光源模塊還包括遮光元件或球面反射鏡來降低雜散光對準直平行光束的影響。另外，利用球面反射鏡，或者將發(fā)光元件相對底板朝向反射曲面傾斜一角度，可提高發(fā)光元件的光源使用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
[0027]圖1示出本發(fā)明一實施例的光源模塊的立體示意圖。[0028]圖2為本發(fā)明一實施例的光源模塊的剖面示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明另一實施例的光源模塊的剖面示意圖。
[0030]圖4A為本發(fā)明又一實施例的光源模塊的剖面示意圖。
[0031]圖4B為本發(fā)明再一實施例的光源模塊的剖面示意圖。
[0032]圖5示出本發(fā)明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
[0033]圖6示出本發(fā)明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
[0034]圖7示出本發(fā)明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
[0035]圖8示出本發(fā)明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
[0036]圖9示出本發(fā)明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
[0037]圖10示出部分反射曲面的立體示意圖。
[0038]【主要元件符號說明】
[0039]100,520,620,720,820,920:光源模塊
[0040]500、600、700、800、900:顯示裝置
[0041]101、501、601、701、801、901:底板
[0042]110:虛擬出光平面
[0043]122、522a、522b、622、722、822、922:反射元件
[0044]124,524a,524b,624,724,824,924:發(fā)光元件
[0045]510、610、710、810、910:顯示面板
[0046]602,702,802,902:基座
[0047]126、526a、526b、626、726、826、926:遮光元件
[0048]640、740、840、940:散熱元件
[0049]650、750、850、950:外殼
[0050]930:光學膜片
[0051]S123、S123a、S123b、S123c、S123d、S523a、S523b、S923:反射曲面
[0052]S925:單位反射面
[0053]Θ:夾角
[0054]Ll、Lla、Llb:照明光束
[0055]L2、L2a、L2b:準直平行光束
[0056]Wl:寬度
[0057]W2:寬度
[0058]Pl:交點
[0059]P2:發(fā)光元件的設置位置
[0060]Dl:P2 與 Pl 的距離
[0061]D2:發(fā)光元件設置位置與拋物線頂點O的距離
[0062]F:拋物線的焦點
[0063]Fl:橢圓曲線的焦點
[0064]O:拋物線的頂點
[0065]01、橢圓曲線的長軸a的端點
[0066]02:橢圓曲線的短軸b的端點[0067]SA:拋物線的對稱軸
[0068]a:橢圓曲線的長軸
[0069]b:橢圓曲線的短軸
[0070]C:橢圓曲線的中心點
【具體實施方式】
[0071]有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的多個實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如上、下、前、后、左、右等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。
[0072]圖1示出本發(fā)明一實施例的光源模塊的立體示意圖。請參考圖1，本實施例的光源模塊100包括一底板101、一反射兀件122、一發(fā)光兀件124以及一遮光兀件126,其中一虛擬出光平面110垂直于底板101。反射兀件122設置于底板101上。反射兀件122包括一反射曲面S123。反射元件122例如是具有反射曲面的反射鏡或鍍有反射材質的曲面。反射曲面S123由底板101沿著Y方向向上、Z方向向前延伸，即反射曲面S123由底板101向虛擬出光平面110延伸。發(fā)光元件124設置于底板上，位于虛擬出光平面110和反射元件122之間。發(fā)光兀件124用以向反射曲面SI提供照明光束LI。遮光兀件126設置于底板101上，用以遮蔽發(fā)光元件124直接向虛擬出光平面110所傳遞的照明光束。遮光元件126不限于特定形狀，只要能達到遮蔽發(fā)光元件124直接朝向虛擬出光平面110所傳遞的照明光束的結構即可，例如一向反射元件122方向傾斜的平板或反射鏡、具有面向發(fā)光元件的凹洞或容置空間的立體結構(例如殼狀的管體或方體)、凹球面反射鏡。發(fā)光元件124位于遮光元件126與反射元件122之間。反射曲面SI用以將照明光束LI轉換為準直平行光束L2，以將準直平行光束L2射向虛擬出光平面110且該準直平行光束L2平行于底板101。
[0073]在本實施例中，反射曲面S123例如是一非球面反射面，其曲面設計原則在于照明光束LI經反射曲面SI反射后，可轉換為沿平行于底板101的方向射向虛擬出光平面110的準直平行光束L2，也就是說，如圖1所示，準直平行光束L2的傳遞方向實質上平行于Z方向。在本實施例中，準直平行光束L2的可視角由Z方向看入是介于正負5度之間。即虛擬出光平面110的可視角由Z方向看入是介于正負5度之間。此一角度數值僅用以代表在窄視角的需求下虛擬出光平面110的可視角的數值范圍的例示說明，本發(fā)明并不對此加以限制。
[0074]接著分別以非球面反射面、拋物面反射面及橢圓面反射面作為反射曲面的范例實施例，來說明反射曲面的設計方式。
[0075]圖2為本發(fā)明的一實施例的光源模塊的剖面示意圖，例如是圖1光源模塊在通過發(fā)光元件124、平行于準直平行光束L2且垂直于底板101取一剖面。請參考圖1及圖2，本實施例的反射曲面S123a例如是一非球面反射面。反射曲面S123a在該剖面上為一非球面曲線。依圖2所示的直角坐標軸，非球面曲線滿足下列方程式:
[0076]
【權利要求】
1.一種準直光源模塊，包括一底板、至少一反射元件、至少一發(fā)光元件以及至少一遮光元件， 該至少一反射元件設置于該底板上，該反射元件包括一反射曲面， 該至少一發(fā)光元件設置于該底板上，用以向該反射曲面提供一照明光束， 該至少一遮光元件設置于該底板上，該至少一發(fā)光元件位于該遮光元件與該反射元件之間，其中，該反射曲面用以反射該照明光束并轉換為一準直平行光束，且該準直平行光束平行于該底板。
2.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一非球面曲線。
3.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一拋物線，該發(fā)光元件設置于該拋物線的一對稱軸上。
4.如權利要求3所述的準直光源模塊，其特征在于，該發(fā)光元件設置于該拋物線的焦點上。
5.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一橢圓曲線，該發(fā)光元件設置于該橢圓曲線的一長軸上，其中該發(fā)光元件設置于該長軸的一端點與該橢圓曲線的一焦點之間。
6.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一橢圓曲線，該發(fā)光元件設置于該橢圓曲線的一短軸上。
7.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該光源模塊包括多個反射元件以及多個發(fā)光元件，這些反射元件沿一特定方向排列，該特定方向實質上垂直于該準直平行光束的傳遞方向。
8.如權利要求7所述的準直光源模塊，其特征在于，這些發(fā)光元件相對這些反射元件一對一配置。
9.如權利要求7所述的準直光源模塊，其特征在于，這些反射元件在該特定方向上的一總寬度等于該顯不面板的一主動區(qū)在該特定方向上的一寬度。
10.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該準直平行光束的可視角介于正負5度之間。
11.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該發(fā)光元件的底部與該底板形成一夾角，該夾角小于60度且大于O度。
12.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該遮光元件還包括: 一凹球面反射鏡，設置于該遮光元件的表面上，用以反射該發(fā)光元件所提供的該照明光束，其中該發(fā)光兀件設置于該凹球面反射鏡的球心上。
13.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面包括多個單位反射面，這些單位反射面彼此接合以形成該反射曲面。
14.如權利要求13所述的準直光源模塊，其特征在于，這些單位反射面之間的接合處形成不連續(xù)的曲面。
15.如權利要求1所述的準直光源模塊，其特征在于，該反射曲面由該底板向垂直于該底板方向且向該準直平行光束的傳遞方向延伸。
16.—種顯不裝置,包括一顯不面板以及一光源模塊,該光源模塊包括一底板、至少一反射元件、至少一發(fā)光元件以及至少一遮光元件， 該至少一反射元件設置于該底板上，該反射元件包括一反射曲面， 該至少一發(fā)光元件設置于該底板上，用以向該反射曲面提供一照明光束， 該至少一遮光元件設置于該底板上，其中該顯示面板設置于該底板上且垂直于該底板，該遮光元件位于該發(fā)光元件與該顯示面板之間，該反射曲面用以將該照明光束轉換為一準直平行光束，并且將該準直平行光束投射至該顯示面板。
17.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一非球面曲線。
18.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一拋物線，該發(fā)光元件設置于該拋物線的一對稱軸上。
19.如權利要求18所述的顯示裝置，其特征在于，該發(fā)光元件設置于該拋物線的焦點上。
20.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該 底板的一剖面上為一橢圓曲線，該發(fā)光元件設置于該橢圓曲線的一長軸上，其中該發(fā)光元件設置于該長軸的一頂點與該橢圓曲線的一焦點之間。
21.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面在一通過該發(fā)光元件、平行于該準直平行光束且垂直于該底板的一剖面上為一橢圓曲線，該發(fā)光元件設置于該橢圓曲線的一短軸上。
22.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該顯示裝置包括多個反射元件以及多個發(fā)光元件，這些反射元件沿一特定方向排列，該特定方向實質上垂直于該準直平行光束的傳遞方向。
23.如權利要求22所述的顯示裝置，其特征在于，這些發(fā)光元件相對這些反射元件一對一配置。
24.如權利要求22所述的顯示裝置，其特征在于，這些反射元件在該特定方向的一總寬度等于該顯示面板的一主動區(qū)在該特定方向的一寬度。
25.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該顯示面板的可視角介于正負5度之間。
26.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該發(fā)光元件的底部與該底板形成一夾角，該夾角小于60度且大于O度。
27.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該遮光元件還包括: 一凹球面反射鏡，設置于該該遮光兀件的表面上，其中該發(fā)光兀件設置于該凹球面反射鏡的球心上。
28.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一散熱元件，該散熱元件設置于該底板旁，用以傳遞該發(fā)光元件所產生的熱量至該顯示裝置外部。
29.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面包括多個單位反射面，這些單位反射面彼此接合以形成該反射曲面。
30.如權利要求29所述的顯示裝置，其特征在于，這些單位反射面之間的接合處形成不連續(xù)的曲面。
31.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，還包括: 一光學膜片，設置于該顯示面板朝向該反射曲面的一側，用以調整該照明光束的出光角度。
32.如權利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，該反射曲面由該底板向垂直于該底板方向且向該準直平行 光束的傳遞方向延伸。
【文檔編號】G09F19/12GK103899935SQ201210578607
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權日:2012年12月27日
【發(fā)明者】莊福明, 游志杰, 蔡漢文 申請人:中強光電股份有限公司