專利名稱：發(fā)光裝置、背光模組與平面顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光裝置，且特別是有關(guān)于一種具有小角度發(fā)散角的 發(fā)光裝置以及具有此發(fā)光裝置的背光模組及平面顯示器。
背景技術(shù)：
近年來，由于各種顯示技術(shù)不斷地蓬勃發(fā)展，在經(jīng)過持續(xù)地研究開發(fā)之后， 如液晶顯示器、等離子顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器等新產(chǎn)品，已逐漸地商 業(yè)化并應(yīng)用于各種尺寸以及各種面積的顯示裝置。而在整個(gè)顯示器業(yè)界，無不 朝向高亮度以及高效率化發(fā)展，以期能制作出更具商業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品。在顯示器 的各種關(guān)鍵零組件當(dāng)中，用來供應(yīng)光源的背光模組，對(duì)顯示器整體的發(fā)光效率 有舉足輕重的影響力，當(dāng)背光模組本身具有優(yōu)良的發(fā)光效率時(shí)，不僅可以提升 顯示器的亮度，也提供了顯示器中其他組件設(shè)計(jì)以及制造上的彈性，但是當(dāng)背 光模組本身的發(fā)光效率不佳時(shí)，所能提供的光源有限，往往限制了顯示器產(chǎn)品 的亮度表現(xiàn)。
背光模組的結(jié)構(gòu)一般分為側(cè)光式以及直下式兩種，且兩者的運(yùn)作方式以及 應(yīng)用范圍有所不同。但不論是側(cè)光式或是直下式，使用發(fā)光二極管光源的背光 模組，由于具備高細(xì)膩度、高輝度、無水銀、高色再現(xiàn)性等優(yōu)點(diǎn)，能夠賦予液 晶面板更高的附加價(jià)值，相信可以在未來跨越各種技術(shù)門檻，使應(yīng)用領(lǐng)域由可 攜式電子產(chǎn)品迅速蔓延至汽車、顯示器、電視等領(lǐng)域。而在應(yīng)用發(fā)光二極管作 為光源之時(shí)，必須非常注意發(fā)光二極管的發(fā)光方向，才能使其與模組結(jié)構(gòu)搭配 時(shí)產(chǎn)生出優(yōu)良的發(fā)光效率，進(jìn)而達(dá)到提升顯示器產(chǎn)品亮度表現(xiàn)的目的。
請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有一發(fā)光二極管封裝體的示意圖。如圖1所示，現(xiàn)
有的發(fā)光二極管封裝體10是包含有一封裝基座12以及一發(fā)光二極管芯片14。 當(dāng)電流流過發(fā)光二極管芯片14中的PN結(jié)時(shí)，會(huì)促使電子空穴結(jié)合而發(fā)射出光 線，由于光線是向各個(gè)方向發(fā)散，因此，最后大部分的光線是集中于一±60°的發(fā)散角16。當(dāng)發(fā)光二極管封裝體10被應(yīng)用于導(dǎo)光裝置的側(cè)邊時(shí)，這樣的發(fā)
散角16完全無法達(dá)到令人滿意的發(fā)光效率。
請(qǐng)參考圖2，圖2為現(xiàn)有另一發(fā)光二極管封裝體的示意圖。如圖2所示， 現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝體30包含有一半球體透鏡32。當(dāng)光線自發(fā)光二極管封 裝體30發(fā)射出來時(shí)，由于半球體透鏡32的作用，會(huì)使最后所產(chǎn)生的光場(chǎng)(field of illumination)34約略沿著發(fā)光二極管封裝體30的長軸36。也就是說，大部分 自發(fā)光二極管封裝體30所發(fā)射出來的光線是向上發(fā)射，而小部分自發(fā)光二極 管封裝體30所發(fā)射出來的光線是從發(fā)光二極管封裝體30向兩側(cè)發(fā)射。
請(qǐng)參考圖3，圖3為圖2的發(fā)光二極管封裝體設(shè)置于一導(dǎo)光板側(cè)邊時(shí)的示 意圖。如圖3所示，為了要能夠控制光線的行進(jìn)方向，以達(dá)到優(yōu)良的發(fā)光效率， 現(xiàn)有的發(fā)光二極管封裝體30通常是與一反射罩42共同運(yùn)作。反射罩42將由 半球體透鏡32所發(fā)射出來的光線反射，準(zhǔn)直化成為近乎于平行的光線44，再 進(jìn)入導(dǎo)光板38，于進(jìn)行一連串的光學(xué)現(xiàn)象后，成為均勻的平面光源，然后供給 至顯示器。
然而，這樣的發(fā)光二極管封裝體30于搭配反射罩42之后，雖然可以得到 近乎于平行的均勻光線44，但是，光線自發(fā)光二極管封裝體30發(fā)射出來之后， 卻經(jīng)過一連串的介質(zhì)轉(zhuǎn)換。每當(dāng)經(jīng)過一次介質(zhì)轉(zhuǎn)換時(shí)，部分的光線就會(huì)以能量 的形式被介質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)換成介質(zhì)的熱能，所以在多次的介質(zhì)轉(zhuǎn)換之后，必然造 成發(fā)光效率的降低，并不符合前述盡量提高發(fā)光效率，以達(dá)到提升顯示器產(chǎn)品 亮度表現(xiàn)的原則。
因此，如何發(fā)展出一種新的發(fā)光二極管封裝體，其不僅具有小角度的發(fā)散 角，于應(yīng)用時(shí)又不需經(jīng)過多次的介質(zhì)轉(zhuǎn)換，以符合高發(fā)光效率的需求，便成為 十分重要的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，其所提供的光線的發(fā)散角較小。 本發(fā)明提供一種背光模組，其可提供高亮度的背光源。 本發(fā)明提供一種平面顯示器，亮度表現(xiàn)較佳。
本發(fā)明提出一種發(fā)光裝置，包括一發(fā)光半導(dǎo)體元件以及一透鏡體，其中透
6鏡體覆蓋發(fā)光半導(dǎo)體元件。透鏡體包含有二反射面、二折射面以及一菲涅耳
(Fresnel)表面。反射面是設(shè)置于透鏡體的一中央軸的兩側(cè)，折射面分別連接反 射面其中之一，并分別與中央軸之間具有一傾角。折射面是從連接反射面處朝 透鏡體底部及中央軸的方向延伸一距離。菲涅耳表面連接于折射面之間。此外， 發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射的光線是進(jìn)入透鏡體，且投射至各反射面的部分光線是 被反射至折射面與菲涅耳表面至少其中之一，再被折射并被集中至一收斂角 內(nèi)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光半導(dǎo)體元件包括一封裝基座以及配置于封裝 基座上的一發(fā)光二極管芯片。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，透鏡體包括一聚碳酸酯透鏡體、 一聚甲基丙稀酸 甲酯透鏡體、 一樹脂透鏡體或是一玻璃透鏡體。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面是對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，折射面是對(duì) 稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，且菲涅耳表面的多個(gè)折射部是對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，收斂角是與中央軸呈±25° 。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面是非對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，折射面是 非對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，且菲涅耳表面的多個(gè)折射部是非對(duì)稱設(shè)置于中央 軸的兩側(cè)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，收斂角與中央軸呈25。與-45° 。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，各反射面為一弧面。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面涂布有一反射材料。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，投射至各反射面的部分由發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射 的光線是于反射面產(chǎn)生全反射后再投射至折射面與菲涅耳表面。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，相連的折射面與反射面之間的夾角為銳角。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，直接投射至折射面及菲涅耳透鏡的光線是被折射 并集中至收斂角內(nèi)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光裝置還包括一電路板，用以承載發(fā)光半導(dǎo)體 元件。
本發(fā)明另提出一種發(fā)光裝置，包括一電路板、 一發(fā)光半導(dǎo)體元件以及一透
7鏡體。發(fā)光半導(dǎo)體元件是配置于電路板上，而透鏡體覆蓋發(fā)光半導(dǎo)體元件。透 鏡體包含有二反射面、多個(gè)折射面以及一容納槽。反射面是設(shè)置于透鏡體的一 中央軸的兩側(cè)，折射面是設(shè)置于反射面之間，并分別與中央軸之間具有一傾角。 折射面其中的二連接反射面，且從連接反射面處朝透鏡體底部及中央軸的方向
延伸一距離。容納槽位于透鏡體底部，且發(fā)光半導(dǎo)體元件是位于容納槽內(nèi)。此 外，發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射的光線是迸入透鏡體，且投射至各反射面的部分光 線是被反射至折射面至少其中之一，再被折射并被集中至一收斂角內(nèi)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光半導(dǎo)體元件為一表面粘著型發(fā)光二極管元件。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，容納槽的空間大于發(fā)光半導(dǎo)體元件的體積，且發(fā) 光半導(dǎo)體元件與容納槽之間的空隙設(shè)有一透明光學(xué)匹配膠。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，透明光學(xué)匹配膠中含有螢光粉。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，容納槽的形狀與發(fā)光半導(dǎo)體元件的形狀相似。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光裝置還包括一反射罩，而透鏡體是配置于反 射罩上，且反射面是迭合于反射罩的表面上。反射罩具有一開孔與多個(gè)定位銷， 發(fā)光半導(dǎo)體元件是位于開孔與容納槽中，而定位銷穿過電路板。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，容納槽為球面凹槽。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光裝置還包括一固定架，反射面是固定于固定
架上，且固定架的底部具有多個(gè)定位銷，穿過電路板。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，每一定位銷的底部具有一卡鉤。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，容納槽恰可容納發(fā)光半導(dǎo)體元件。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，發(fā)光半導(dǎo)體元件包括一封裝基座、 一發(fā)光二極管
芯片以及一導(dǎo)線架，其中封裝基座是配置于電路板上，而發(fā)光二極管芯片配置
于封裝基座上，且位于容納槽內(nèi)。導(dǎo)線架則是電性連接至發(fā)光二極管芯片及電路板。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，透鏡體包括一聚碳酸酯透鏡體、 一聚甲基丙稀酸 甲酯透鏡體、 一樹脂透鏡體或是一玻璃透鏡體。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面是非對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，且折射面 是非對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)。
8在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，收斂角是與中央軸呈25°與-45° 。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面是對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)，且折射面是 對(duì)稱設(shè)置于中央軸的兩側(cè)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，收斂角與中央軸呈±25° 。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，各反射面為一弧面。 在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，反射面涂布有一反射材料。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，投射至各反射面的部分由發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射 的光線是于反射面產(chǎn)生全反射后再投射至折射面。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，相連的折射面與反射面之間的夾角為銳角，且其 余的折射面是構(gòu)成一半球面。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，相連的折射面與反射面之間的夾角為銳角，且其 余的折射面是構(gòu)成一三角面。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，直接投射至折射面的光線是被折射并集中至收斂 角內(nèi)。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，透鏡體的折射面的數(shù)量為二，且折射面分別連接 反射面其中之一，而透鏡體還包括一菲涅耳表面，連接于折射面之間。
本發(fā)明又提出一種背光模組，其包括一導(dǎo)光件、至少一光學(xué)薄膜以及至少 一發(fā)光裝置，且此發(fā)光裝置為上述兩種發(fā)光裝置其中一種。光學(xué)薄膜是配置于 導(dǎo)光件上方，而發(fā)光裝置配置于導(dǎo)光件的側(cè)面附近。
在本發(fā)明的背光模組中，導(dǎo)光件為一導(dǎo)光板，而發(fā)光裝置是配置于導(dǎo)光板旁。
在本發(fā)明的背光模組中，導(dǎo)光板為平板形導(dǎo)光板或楔形導(dǎo)光板。
在本發(fā)明的背光模組中，導(dǎo)光件為一反射片。此反射片的兩側(cè)面為曲面， 且此反射片的底面具有一翹起結(jié)構(gòu)，以形成兩反射面。背光模組包括多個(gè)發(fā)光 裝置，配置于反射片的兩側(cè)面。
在本發(fā)明的背光模組中，導(dǎo)光件為一平板形導(dǎo)光板，而發(fā)光裝置是配置于 導(dǎo)光板下方，且導(dǎo)光板的一上表面的相對(duì)于發(fā)光裝置的部分具有一錐狀凹陷。
在本發(fā)明的背光模組中，背光模組還包括一反射片，設(shè)置于導(dǎo)光板底部，
且反射片相對(duì)于發(fā)光裝置的部分具有一開孔。本發(fā)明再提出一種平面顯示器，其包括一顯示面板以及上述的背光模組， 其中背光模組是配置于顯示面板下方。
本發(fā)明的透鏡體的設(shè)計(jì)能將發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)出的光線集中至一收斂 角內(nèi)，所以發(fā)光裝置所提供的光線的發(fā)散角較小。因此，使用本發(fā)明的發(fā)光裝 置的背光模組的光利用效率較佳，如此能提供高亮度的背光源給顯示面板，進(jìn) 而提升本發(fā)明的平面顯示器的亮度表現(xiàn)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中
圖1為現(xiàn)有一發(fā)光二極管封裝體的示意圖。 圖2為現(xiàn)有另一發(fā)光二極管封裝體的示意圖。
圖3為圖2的發(fā)光二極管封裝體設(shè)置于一導(dǎo)光板側(cè)邊時(shí)的示意圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的一種發(fā)光裝置的示意圖。
圖5是圖4的發(fā)光裝置的一收斂角的示意圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種發(fā)光裝置的分解圖。
圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的另一種發(fā)光裝置的分解圖。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的另一種透鏡體的立體圖。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。
圖IO是本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。
圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。
圖12是本發(fā)明第六實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。
圖13是本發(fā)明第七實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。
圖14是本發(fā)明第八實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。
圖15是本發(fā)明第九實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。
圖16是本發(fā)明第十實(shí)施例的一種平面顯示器的示意圖。
主要元件符號(hào)說明-
10、 30:發(fā)光二極管封裝體
12、 512:封裝基座14、 514:發(fā)光二極管芯片
16:發(fā)散角
32:半球體透鏡 24. I私
~ ~r . 乂 U ,力
36:長軸 38:導(dǎo)光板
42、 540:反射罩
44、 234、 274、 284、 414a、 414b:光線
100、 400、 500、 500c、 500d、 500e:發(fā)光裝置
230、 250、 270、 280、 330:背光模組
232、 252、 282:導(dǎo)光板
236、 256:擴(kuò)散點(diǎn)
238、 258、 278、 288:光學(xué)機(jī)制
272、 286:反射片
273:反射面
283:錐狀凹陷
287、 532、 542:開孔
300:平面顯示器
302:顯示面板
332:面光源
410、 510、 510e:發(fā)光半導(dǎo)體元件
412:封裝基座
414:發(fā)光二極管芯片
420、 520、 520a、 520b、 520c、 520d:透鏡體
421、 521:中央軸
422、 522:反射面 424、 524:折射面 426:菲涅耳表面 426a:折射部430、 530:電路板
512a:凹槽
516:導(dǎo)線架 《1". 統(tǒng)——忌咖
516b:第二導(dǎo)腳 526:容納槽 544、 554:定位銷 550:固定架 556:卡鉤
560:透明光學(xué)匹配膠 e :收斂角
e i、 e2、 e3、 e 4:傾角
a 、 X 、 Y :入射角 X ，、 Y ':折射角
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的一種發(fā)光裝置的示意圖，而圖5是圖4的發(fā)光 裝置的一收斂角的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，本實(shí)施例的發(fā)光裝置400包括一發(fā)光 半導(dǎo)體元件410以及一透鏡體420，其中透鏡體420覆蓋發(fā)光半導(dǎo)體元件410。 透鏡體420包含有二反射面422、 二折射面424以及一菲涅耳表面426。反射 面422是設(shè)置于透鏡體420的一中央軸421的兩側(cè)，每一個(gè)折射面424連接一 個(gè)反射面422，并分別與中央軸421之間具有一傾角(在圖4中是以6p 62表 示)。折射面424是從連接反射面422處朝透鏡體420底部及中央軸421的方向 延伸一距離。菲涅耳表面426連接于兩折射面424之間。此外，菲涅耳表面426 包含多個(gè)相鄰的折射部426a，且這些折射部426a是對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的 兩側(cè)。每一折射部426a的擺設(shè)的角度有些許的不同。這些折射部426a可使發(fā) 光半導(dǎo)體元件410所提供的發(fā)散光束形成大致上平行的光束。
承上述，反射面422例如是對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的兩側(cè)，折射面424例
12如是對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的兩側(cè)。此外，各反射面422例如為弧面。相連的 折射面422與反射面424之間的夾角例如為銳角。另外，透鏡體420例如是一 聚碳酸酯透鏡體、 一聚甲基丙稀酸甲酯透鏡體、 一樹脂透鏡體或是一玻璃透鏡 體。透鏡體420制作方式例如是利用灌注再脫膜的方式制作而成，但不以此為 限。
上述的發(fā)光半導(dǎo)體元件410例如是配置于一電路板430上。其中，發(fā)光半 導(dǎo)體元件410可包括一封裝基座412以及配置于封裝基座412上的一發(fā)光二極 管芯片414，而發(fā)光二極管芯片414是電性連接至電路板430。當(dāng)電流經(jīng)由電 路板430留過發(fā)光二極管芯片414中的PN結(jié)時(shí)，會(huì)促使電子空穴結(jié)合而發(fā)射 出光線414a、 414b。由于光線414a、 414b是向各個(gè)方向發(fā)射，因此會(huì)有部分 的光線414a(發(fā)散角約大于40° 50°的光線)投射至兩個(gè)反射面422。由于與 空氣相較，透鏡體420為一密介質(zhì)，而空氣為一疏介質(zhì)，因此透鏡體420的折 射系數(shù)N1大于空氣的折射系數(shù)N2。如此一來，當(dāng)光線414a投射至反射面422 的入射角a符合sin a ^N^N,時(shí)，光線414a會(huì)分別于兩個(gè)反射面422處產(chǎn)生全 反射，而被反射至折射面424與菲涅耳表面426至少其中之一。
而當(dāng)光線414a被反射至折射面424及菲涅耳表面426時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一入 射角x，此時(shí)，在折射面424與空氣的介面以及菲涅耳表面426與空氣的介面 會(huì)產(chǎn)生折射的現(xiàn)象。也就是說，光線414a會(huì)以入射角x進(jìn)入折射面424與菲涅 耳表面426，然后其行進(jìn)路徑會(huì)偏離折射面424及菲涅耳表面426的法線，以 折射角x '離開折射面424。而入射角x與折射角x '的關(guān)系如下
Nl/N2 = sin x /sin x '
由于折射系數(shù)N1大于折射系數(shù)N2，折射角x'會(huì)大于入射角x。因此， 在經(jīng)過連續(xù)的全反射以及折射后，原本發(fā)散的光線414a被集中至一收斂角e (如圖5所示)內(nèi)，而收斂角9例如是與中央軸421呈±25° 。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D4，從發(fā)光二極管芯片414發(fā)射出的光線414b因?yàn)榫哂休^小的 發(fā)散角，將會(huì)直接投射至菲涅耳表面426，進(jìn)而產(chǎn)生折射的現(xiàn)象。也就是說， 光線414b會(huì)以入射角Y進(jìn)入菲涅耳表面426，然后其行進(jìn)路徑會(huì)偏離菲涅耳表 面426的法線，以折射角Y '離開折射面426。而入射角y與折射角Y '的關(guān)系如 下Nl/N2 = sin y /sin Y '
由于折射系數(shù)N1大于折射系數(shù)N2，折射角Y'會(huì)大于入射角Y。最后， 光線414b亦被集中至收斂角e內(nèi)。
本實(shí)施例的透鏡體420是利用光線414a進(jìn)入反射面422時(shí)的入射角a大 于臨界角時(shí)所產(chǎn)生的全反射現(xiàn)象，來抑制由發(fā)光二極管芯片414發(fā)射出的大發(fā) 散角的光線4Ma的行進(jìn)方向，再利用光線414a進(jìn)入折射面424及菲涅耳表面 426時(shí)所產(chǎn)生的折射現(xiàn)象，來將引導(dǎo)至收斂角e內(nèi)。因此，本實(shí)施例的發(fā)光裝 置400所提供的光線的發(fā)散角度較小。若將此發(fā)光裝置400搭配導(dǎo)光板時(shí)，發(fā) 光二極管芯片414所發(fā)射出的光線414a、414b只經(jīng)由透鏡體420便被導(dǎo)引至導(dǎo) 光板，而不必經(jīng)過其他的介質(zhì)轉(zhuǎn)換，如此可避免光能量的損失，且可省掉各種 輔助裝置的設(shè)置。
值得一提的是，由于本實(shí)施例的透鏡體420具有菲涅耳表面426，所以能 使使透鏡體420的厚度更薄。此外，上述的反射面422并非必須為弧面，而反 射面422反射光線的機(jī)制并非限定為全反射。亦即，在本實(shí)施例中也可于反射 面422上涂布反射材料，以反射光線。
另外，在本實(shí)施例中，兩個(gè)反射面422也可非對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的兩 側(cè)，兩個(gè)折射面424也可非對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的兩側(cè)，且菲涅耳表面426 的多個(gè)折射部426a也可非對(duì)稱設(shè)置于中央軸421的兩側(cè)。如此，可讓中央軸 421兩側(cè)的光線的發(fā)散角度不同，舉例來說，中央軸421兩側(cè)的光線能被集中 至與中央軸421呈25。及-45°的收斂角內(nèi)。
以下將再舉出多個(gè)發(fā)光裝置的實(shí)施例，其優(yōu)點(diǎn)與本實(shí)施例的發(fā)光裝置400 的優(yōu)點(diǎn)相似，故下文中將僅針對(duì)結(jié)構(gòu)上的差異進(jìn)行說明。
第二實(shí)施例
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種發(fā)光裝置的分解圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6，本實(shí)施 例的發(fā)光裝置500包括一發(fā)光半導(dǎo)體元件510、一透鏡體520以及一電路板530。 發(fā)光半導(dǎo)體元件510是配置于電路板530上，此電路板530可為金屬芯印刷電 路板(MCPCB)，而透鏡體520覆蓋發(fā)光半導(dǎo)體元件510。透鏡體520包含有二 反射面522、多個(gè)折射面524以及一容納槽526。反射面522是設(shè)置于透鏡體 520的一中央軸521的兩側(cè)，折射面524是設(shè)置于反射面522之間，并分別與中央軸521之間具有一傾角(在圖6中是以e ,、 e2、 e3、 64表示)。折射面524 其中的二連接反射面522，且從連接反射面522處朝透鏡體520底部及中央軸 521的方向延伸一距離。容納槽526位于透鏡體520底部，且發(fā)光半導(dǎo)體元件 510是位于容納槽526內(nèi)。此外；發(fā)光半導(dǎo)體元件510所發(fā)射的光線是進(jìn)入透 鏡體520，且投射至各反射面522的部分光線是被反射至折射面524至少其中 之一，再被折射并被集中至一收斂角內(nèi)。
承上述，反射面522例如是對(duì)稱設(shè)置于中央軸521的兩側(cè)，折射面524例 如是對(duì)稱設(shè)置于中央軸521的兩側(cè)。此外，各反射面522例如為弧面。相連的 折射面524與反射面522之間的夾角例如為銳角，且其余的折射面524例如是 構(gòu)成一半球面。在本發(fā)明中，未與反射面522相連的折射面524還可構(gòu)成其他 形狀，如三角面(請(qǐng)參照?qǐng)D7的透鏡體520a)。另外，本實(shí)施例的透鏡體520， 其收斂光線的機(jī)制與第一實(shí)施例的透鏡體420相似，差別處僅在于本實(shí)施例的 透鏡體520是利用多個(gè)折射面524來取代透鏡體420的菲涅耳表面426。
在本實(shí)施例中，發(fā)光半導(dǎo)體元件510例如為一表面粘著型發(fā)光二極管元件。 此外，發(fā)光裝置500例如還包括一反射罩540，設(shè)置于電路板530上，而透鏡 體520是配置于反射罩540上，且反射面522是迭合于反射罩540的表面上。 此反射罩540的材質(zhì)可為反射式白色聚碳酸脂(polycarbonate, PC)、金屬或是透 明膠體，但此透明膠體與透鏡體520的反射面522相連接的表面需鍍上反射膜。 另外，反射罩540具有一開孔542與多個(gè)定位銷544，發(fā)光半導(dǎo)體元件510是 位于開孔542與容納槽526中，而定位銷544穿過電路板530。在本實(shí)施例中， 可借由膠體使定位銷544與電路板530相黏合。
承上述，容納槽526的形狀例如是與發(fā)光半導(dǎo)體元件510的形狀相似。透 鏡體520的容納槽526的空間大于發(fā)光半導(dǎo)體元件510的體積，且發(fā)光半導(dǎo)體 元件510與容納槽526之間的空隙設(shè)有一透明光學(xué)匹配膠560，其折射率約與 透鏡體520的折射率相等，如此可避免發(fā)光半導(dǎo)體元件510所發(fā)出的光線的行 進(jìn)方向因發(fā)光半導(dǎo)體元件510與容納槽526之間的空隙而改變。此透明光學(xué)匹 配膠560的形成方法，例如是將發(fā)光半導(dǎo)體元件510、反射罩540及透鏡體520 組裝于電路板530之后，再進(jìn)行灌膠。
值得一提的是，在透明光學(xué)匹配膠560中可摻雜螢光粉，以借由發(fā)光半導(dǎo)
15體元件510所發(fā)出的光線來激發(fā)螢光粉，進(jìn)而放射出不同顏色的光線，以與發(fā) 光半導(dǎo)體元件510所發(fā)出的光線混合成其他顏色。舉例來說，在本實(shí)施例中可
利用發(fā)光半導(dǎo)體元件510所發(fā)出的藍(lán)光或紫外光來激發(fā)螢光粉，使螢光粉放射
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此外，在本發(fā)明中透鏡體的反射面與折射面并非必須對(duì)稱于中央軸的兩 側(cè)。換言之，如圖8的透鏡體520b所示，反射面522還可非對(duì)稱設(shè)置于中央 軸521的兩側(cè)，且折射面524也可以非對(duì)稱設(shè)置于中央軸521的兩側(cè)。如此， 可讓中央軸521兩側(cè)光線的發(fā)散角度不同，舉例來說，中央軸521兩側(cè)光線能 被集中至與中央軸521呈25°及-45°的收斂角內(nèi)。
第三實(shí)施例
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。請(qǐng)參照?qǐng)D9，本實(shí)施例的 發(fā)光裝置500c與圖6的發(fā)光裝置500相似，不同處在于發(fā)光裝置500c的透鏡 體520c的容納槽526為球面凹槽，且透鏡體520c的反射面522是固定于一固 定架550上。此固定架550的底部具有多個(gè)定位銷554，這些定位銷554是穿 過電路板510。此外，反射面522可為全反射面，或是反射面522與固定架550 之間可涂布一層反射層。
由于本實(shí)施例的透鏡體520c的容納槽526設(shè)計(jì)為球面凹槽，其可有效改 善透鏡體520c射出成型后，容納槽526容易變形的問題。此外，發(fā)光半導(dǎo)體元 件510與容納槽526之間的空隙可利用透明光學(xué)匹配膠(未繪示)填滿，而此透 明光學(xué)匹配膠中也可摻雜螢光粉，以借由發(fā)光半導(dǎo)體元件510所發(fā)出的光線來 激發(fā)螢光粉，進(jìn)而放射出不同顏色的光線。
第四實(shí)施例
圖IO是本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。請(qǐng)參照?qǐng)D10，本實(shí)施例 的發(fā)光裝置500d與圖9的發(fā)光裝置500c的差別處在于，發(fā)光裝置500d的透鏡 體520d的容納槽526恰可容納發(fā)光半導(dǎo)體元件510。此外，固定架550的每一 定位銷524的底部具有一卡鉤526。更詳細(xì)地說，發(fā)光裝置500d的組裝方式例 如是先將發(fā)光半導(dǎo)體元件510組裝于電路板530上，之后再使卡鉤526穿過電 路板530的開孔532，以借由卡鉤526將固定架550固定于電路板530上。當(dāng)固定架550固定于電路板530上時(shí)，發(fā)光半導(dǎo)體元件510是位于容納槽526內(nèi)。 本實(shí)施例不需借由膠體交固定架550固定于電路板530上，當(dāng)發(fā)光半導(dǎo)體
元件510故障時(shí)，可輕易拆卸固定架550，以更換新的發(fā)光半導(dǎo)體元件510。
因此，本實(shí)施例的發(fā)光裝置500d的維修較為容易。 第五實(shí)施例
在第二至第四實(shí)施例中所舉例的發(fā)光半導(dǎo)體元件皆以表面粘著型發(fā)光二 極管元件為例，然而在本發(fā)明中，發(fā)光半導(dǎo)體元件并不限定為表面粘著型發(fā)光 二極管元件。圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光裝置的分解圖。請(qǐng)參照?qǐng)D11， 本實(shí)施例的發(fā)光裝置500e的發(fā)光半導(dǎo)體元件510e包括一封裝基座512、 一發(fā) 光二極管芯片514以及一導(dǎo)線架516，其中封裝基座512例如是一散熱器，其 配置于電路板530上。此封裝基座512例如具有一凹槽512a，而發(fā)光二極管芯 片514例如是配置于凹槽512a內(nèi)，且發(fā)光二極管芯片514與封裝基座512之間 設(shè)有一導(dǎo)熱絕緣膠。
此外，導(dǎo)線架516可包括一第一導(dǎo)腳516a與一第二導(dǎo)腳516b，其中第一 導(dǎo)腳516a的一端是電性連接至發(fā)光二極管芯片514的一電極，另一端是電性連 接至電路板530，而第二導(dǎo)腳516b的一端是電性連接至發(fā)光二極管芯片514的 另一電極，另一端是電性連接至電路板530。此外，為避免導(dǎo)線架516與封裝 基座512電性連接，在導(dǎo)線架.516與封裝基座512之間可設(shè)置絕緣體。
第六實(shí)施例
圖12是本發(fā)明第六實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D12，本實(shí) 施例的背光模組230包括一導(dǎo)光板232(即導(dǎo)光件)以及至少一發(fā)光裝置100，其 中發(fā)光裝置100是設(shè)置于導(dǎo)光板232的側(cè)邊。此發(fā)光裝置100可為第一實(shí)施例 至第五實(shí)施例中所述的任一種發(fā)光裝置。當(dāng)光線234從發(fā)光裝置100發(fā)射出來 時(shí)，由于發(fā)散角甚小(±25° )，所以幾乎所有的光線234都會(huì)射入導(dǎo)光板232 之內(nèi)，然后經(jīng)由導(dǎo)光板232底部的擴(kuò)散點(diǎn)236將光線234向上方反射，再經(jīng)過 由諸如擴(kuò)散片、控散片及增亮片等光學(xué)薄膜所組成的光學(xué)機(jī)制238產(chǎn)生均勻的 面光源以供應(yīng)至顯示面板。
在本實(shí)施例中，由于導(dǎo)光板232為平板形導(dǎo)光板，故其所搭配的發(fā)光裝置 100可為上述的發(fā)散角不對(duì)稱的發(fā)光裝置，以使整個(gè)導(dǎo)光板232的光均勻化效果更佳。
第七實(shí)施例
圖13是本發(fā)明第七實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D13，本實(shí) 施例的背光模組250包括一導(dǎo)光板252(即導(dǎo)光件)以及至少一發(fā)光裝置100，其 中發(fā)光裝置100是設(shè)置于導(dǎo)光板252的側(cè)邊。導(dǎo)光板252為楔形導(dǎo)光板。此外， 發(fā)光裝置IOO可為第一實(shí)施例至第五實(shí)施例中所述的任一種發(fā)光裝置。當(dāng)光線 254從發(fā)光裝置IOO發(fā)射出來時(shí)，由于發(fā)散角甚小(±25° )，所以幾乎所有的光 線254都會(huì)射入導(dǎo)光板252之內(nèi)，再利用導(dǎo)光板252本身的結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)光板252 底部的擴(kuò)散點(diǎn)256的輔助，將光線254向上方反射，然后經(jīng)過由諸如擴(kuò)散片、 控散片及增亮片等光學(xué)薄膜所組成的光學(xué)機(jī)制238產(chǎn)生均勻的面光源以供應(yīng)至 顯示面板。
第八實(shí)施例
圖14是本發(fā)明第八實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D14，背光 模組270具有一反射片272(即導(dǎo)光件)。此反射片272的兩側(cè)面為曲面，且此反 射片272的底面具有一翹起結(jié)構(gòu)，以形成兩反射面273。背光模組270的多個(gè) 發(fā)光裝置100，其配置于反射片的兩側(cè)面。當(dāng)光線274從發(fā)光裝置IOO發(fā)射出 來時(shí)，由于發(fā)散角甚小(±25° )，所以幾乎所有的光線274都會(huì)朝向反射面273， 而反射面273會(huì)將光線向上方反射，然后再經(jīng)過由諸如擴(kuò)散片、控散片及增亮 片等光學(xué)薄膜所組成的光學(xué)機(jī)制278，最后產(chǎn)生均勻的面光源以供應(yīng)至顯示面 板。
第九實(shí)施例
圖15是本發(fā)明第九實(shí)施例的一種背光模組的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D15，本實(shí) 施例的背光模組280包括一導(dǎo)光板282(即導(dǎo)光件)以及至少一發(fā)光裝置100，其 中發(fā)光裝置100是設(shè)置于導(dǎo)光板282的側(cè)邊。導(dǎo)光板282為平板形導(dǎo)光板。發(fā) 光裝置100是配置于導(dǎo)光板282下方，且導(dǎo)光板282的一上表面的相對(duì)于發(fā)光 裝置100的部分具有一錐狀凹陷283。此外，發(fā)光裝置100可為第一實(shí)施例至 第五實(shí)施例中所述的任一種發(fā)光裝置。另外，背光模組280還包括一反射片286， 其設(shè)置于導(dǎo)光板282底部，且反射片286相對(duì)于發(fā)光裝置100的部分具有一開 孔287。當(dāng)光線284從發(fā)光裝置100發(fā)射出來時(shí)，由于發(fā)散角甚小(±25° ),所以 幾乎所有的光線284都會(huì)經(jīng)由開孔287射入導(dǎo)光板282之內(nèi)，再被錐狀凹陷283 的表面反射，以在導(dǎo)光板282內(nèi)均勻化。而反射片286可將光線284向上方反 射，然后經(jīng)過由諸如擴(kuò)散片、控散片及增亮片等光學(xué)薄膜所組成的光學(xué)機(jī)制288 產(chǎn)生均勻的面光源以供應(yīng)至顯示面板。
第十實(shí)施例
圖16是本發(fā)明第十實(shí)施例的一種平面顯示器的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D16，本 實(shí)施例的平面顯示器300包含有一顯示面板302以及一背光模組330，且背光 模組330是設(shè)置于顯示面板302的下方。此顯示面板302可為液晶顯示面板， 而背光模組330可為第六實(shí)施例至第九實(shí)施例中所述的任一種背光模組。背光 模組330可提供一面光源332至顯示面板302。
綜上所述，在本發(fā)明中，經(jīng)過設(shè)計(jì)的透鏡體包含有反射面及折射面，因此 進(jìn)入反射面的光線會(huì)被反射，以抑制由發(fā)光半導(dǎo)體元件發(fā)射出來的大發(fā)散角的 光線的行進(jìn)方向，而折射面可將光線引導(dǎo)至一收斂角內(nèi)。由于光線不需經(jīng)過多 重的介質(zhì)轉(zhuǎn)換才能進(jìn)入導(dǎo)光板，故應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的背光模組具有較高 的光利用效率。而且，由于背光模組的光利用效率較佳，所以能提升平面顯示 器的亮度表現(xiàn)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
19
權(quán)利要求
1. 一種平面顯示器，包括一顯示面板；一背光模組，配置于該顯示面板下方，該背光模組包括一導(dǎo)光件；至少一光學(xué)薄膜，配置于該導(dǎo)光件上方；至少一發(fā)光裝置，配置于該導(dǎo)光件的側(cè)面附近，該發(fā)光裝置包括一發(fā)光半導(dǎo)體元件；一透鏡體，覆蓋該發(fā)光半導(dǎo)體元件，該透鏡體包含有二反射面，設(shè)置于該透鏡體的一中央軸的兩側(cè)；二折射面，分別連接該些反射面其中之一，并分別與該中央軸之間具有一傾角，該些折射面是從連接該些反射面處朝該透鏡體底部及該中央軸的方向延伸一距離；以及一菲涅耳表面，連接于該些折射面之間，其中，該發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射的光線是進(jìn)入該透鏡體，且投射至各該反射面的部分光線是被反射至該些折射面與該菲涅耳表面至少其中之一，再被折射并被集中至一收斂角內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的平面顯示器，其特征在于，該導(dǎo)光件為一平板形導(dǎo) 光板，而該發(fā)光裝置是配置于該導(dǎo)光板下方，且該導(dǎo)光板的一上表面的相對(duì)于 該發(fā)光裝置的部分具有一錐狀凹陷。
3. 如權(quán)利要求2所述的平面顯示器，其特征在于，該背光模組還包括一反 射片，設(shè)置于該導(dǎo)光板底部，且該反射片相對(duì)于該發(fā)光裝置的部分具有一開孔。
4. 如權(quán)利要求1所述的平面顯示器，其特征在于，該導(dǎo)光件為一反射片， 該反射片的兩側(cè)面為曲面，且該反射片的底面具有一翹起結(jié)構(gòu)，以形成兩反射 面，而該背光模組包括多個(gè)該發(fā)光裝置，配置于該反射片的兩側(cè)面。
5. 如權(quán)利要求1所述的平面顯示器，其特征在于，該些反射面是非對(duì)稱設(shè) 置于該中央軸的兩側(cè)，該些折射面是非對(duì)稱設(shè)置于該中央軸的兩側(cè)，且該菲涅 耳表面的多個(gè)折射部是非對(duì)稱設(shè)置于該中央軸的兩側(cè)。
6. 如權(quán)利要求5所述的平面顯示器，其特征在于，該收斂角是與該中央軸 呈25。與-45。。
7. —種平面顯示器，包括 一顯示面豐反；一背光模組，配置于該顯示面板下方，該背光模組包括 一導(dǎo)光件；至少一光學(xué)薄膜，配置于該導(dǎo)光件上方； 至少一發(fā)光裝置，包括 一電路板；一發(fā)光半導(dǎo)體元件，配置于該電路板上；一透鏡體，覆蓋該發(fā)光半導(dǎo)體元件，該透鏡體包含有二反射面，設(shè)置于該透鏡體的一中央軸的兩側(cè)；多個(gè)折射面，設(shè)置于該些反射面之間，并分別與該中央軸之間具有一 傾角，該些折射面其中之二連接該些反射面，且從連接該些反射面處朝該 透鏡體底部及該中央軸的方向延伸一距離；以及一容納槽，位于該透鏡體底部，且該發(fā)光半導(dǎo)體元件是位于該容納槽內(nèi)；其中，該發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射的光線是進(jìn)入該透鏡體，且投射至各該反 射面的部分光線是被反射至該些折射面至少其中之一，再被折射并被集中至一 收斂角內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求7所述的平面顯示器，其特征在于，該導(dǎo)光件為一平板形導(dǎo) 光板，而該發(fā)光裝置是配置于該導(dǎo)光板下方，且該導(dǎo)光板的一上表面的相對(duì)于 該發(fā)光裝置的部分具有一錐狀凹陷。
9. 如權(quán)利要求7所述的平面顯示器，其特征在于，該容納槽的空間大于該 發(fā)光半導(dǎo)體元件的體積，且該發(fā)光半導(dǎo)體元件與該容納槽之間的空隙設(shè)有一透 明光學(xué)匹配膠。
10. 如權(quán)利要求9所述的平面顯示器，其特征在于，該透明光學(xué)匹配膠中含 有螢光粉。
11. 如權(quán)利要求7所述的平面顯示器，其特征在于，還包括一反射罩，而該透鏡體是配置于該反射罩上，且該些反射面是迭合于該反射罩的表面上，其中 該反射罩具有一開孔與多個(gè)定位銷，該發(fā)光半導(dǎo)體元件是位于該開孔與該容納槽中，而該些定位銷穿過該電路板。
12. 如權(quán)利要求7所述的平面顯示器，其特征在于，還包括一固定架，該些 反射面是固定于該固定架上，且該固定架的底部具有多個(gè)定位銷，穿過該電路 板。
13. 如權(quán)利要求12所述的平面顯示器，其特征在于，每一定位銷的底部具 有一卡鉤。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)光裝置、背光模組與平面顯示器，該發(fā)光裝置包括一發(fā)光半導(dǎo)體元件以及一透鏡體，其中透鏡體覆蓋發(fā)光半導(dǎo)體元件。透鏡體包含有二反射面、二折射面以及一菲涅耳表面。反射面是設(shè)置于透鏡體的一中央軸的兩側(cè)，折射面分別連接反射面其中之一，并分別與中央軸之間具有一傾角。折射面是從連接反射面處朝透鏡體底部及中央軸的方向延伸一距離。菲涅耳表面連接于折射面之間。此外，發(fā)光半導(dǎo)體元件所發(fā)射的光線是進(jìn)入透鏡體，且投射至各反射面的部分光線是被反射至折射面與菲涅耳表面至少其中之一，再被折射并被集中至一收斂角內(nèi)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK101520570SQ20081008065
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者洪振濱 申請(qǐng)人:奇美電子股份有限公司