TWI383345B - 顯示器與其所使用的光源裝置 - Google Patents

Description

顯示器與其所使用的光源裝置

本發明是有關於一種顯示器(display apparatus)與其使用之光源裝置(light source device)，且特別是有關於一種具有較高成本效益的顯示器與其使用之光源裝置。

由於發光二極體具有壽命長、體積小、耐震性高、發熱度小與耗電量低等優點，發光二極體已被廣泛地應用在平面顯示器的背光模組以及一般照明等領域。在發光二極體的製造過程中，由於時間、溫度、機台、材料差異或其他製程中的變因，每個製作完成的發光二極體在品質上都有些微不同。因此，發光二極體在製作完成後會進一步被測試與分類，以將發光二極體分成多個不同的等級(Bin)。一般而言，發光二極體的分類標準包括波長、發光強度、發光角度、色度或是工作電壓等。

顯示器用的白色發光二極體多半以色度作為區分等級之標準。由於人眼對於色彩的敏感性，若使用未經分選的白色發光二極體作為顯示器光源時，使用者很容易感受到螢幕有亮暗不均或色偏等現象。換言之，顯示器的整體視覺效果會受到影響。因此，顯示器用的白色發光二極體在色度上被賦予相當高的要求。一般而言，僅能採用位於色度座標中白色中心點附近少數幾個等級的白色發光二極體。

然而，在同一批次生產的白色發光二極體中，色度位於色度座標中白色中心點附近者畢竟只佔少數，因而價格較高。所以，為了維持顯示器的顯示品質，在白色發光二極體的成本花費上往往無法降低。

本發明提供一種光源裝置，其包含不同等級的白色發光二極體而有助於降低成本。

本發明另提供一種顯示器，其利用不同等級的白色發光二極體作為光源以減少成本花費。

本發明提出一種光源裝置，其包括多個發光二極體以及承載器。部分發光二極體的色度位於色度座標中的第一區，其餘發光二極體的色度位於色度座標中的第二區。第二區與第一區係點對稱於色度座標中的白色中心，第一區在色度座標中最遠離白色中心的點之座標值是(X₁ ，Y₁ )，第二區在色度座標中最遠離白色中心A的座標值是(X₂ ，Y₂ )，其中0.06≧|X₁ -X₂ |≧0.03且0.06≧|Y₁ -Y₂ |≧0.03。發光二極體配置於承載器上，且任兩相鄰發光二極體的色度在色度座標中的差為(△X，△Y)，其中|△X|≧0.01且|△Y|≦0.01。

在本發明的一實施例中，上述的承載器可以是一印刷電路板或一金屬板材。

在本發明的一實施例中，上述的承載器是一條狀承載器。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體呈線性排列。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體呈陣列排列。

本發明再提出一種顯示器，其包括如上所述的光源裝置、顯示面板以及基材。顯示面板具有顯示區與非顯示區，且非顯示區環繞顯示區。基材具有入光面與出光面，入光面與光源裝置相對設置而出光面與顯示面板相對設置。光源裝置與顯示區的邊緣相距有第一間距A，而任兩相鄰的發光二極體相距有第二間距P，且0.5≦A/P≦1。

在本發明的一實施例中，上述的入光面與出光面係相鄰設置。

在本發明的一實施例中，上述的光源裝置與顯示區的一邊緣相距有一第一間距A，而任兩相鄰的發光二極體相距有一第二間距P，且0.5≦A/P≦1。

在本發明的一實施例中，上述的基材可以是一導光板或一擴散板。

在本發明的一實施例中，上述顯示器的光源裝置中的承載器可以是一印刷電路板或一金屬板材。

在本發明的一實施例中，上述顯示器的光源裝置中的承載器是條狀承載器。

在本發明的一實施例中，上述顯示器的光源裝置中的發光二極體呈線性排列。

在本發明的一實施例中，上述的入光面與出光面係相對設置。

在本發明的一實施例中，上述顯示器的光源裝置中的發光二極體呈陣列排列。

在本發明的一實施例中，上述的基材可以是一擴散板或一導光板。

在本發明的一實施例中，上述的顯示器更包含光學膜片，設置於出光面上方。

本發明的光源裝置選取多個等級的白色發光二極體作為發光光源並適當調控白色發光二極體間的配置方式以及間距以提供理想的白光。因此，本發明的光源裝置可降低整體成本花費。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

一般來說，發光二極體在製作完成後會進一步測試分類，以將發光二極體分成多個不同的等級(Bin)。圖1是一種在色度座標中劃分白色發光二極體等級的示意圖。請參考圖1，依照色度的不同，白色發光二極體舉例而言可在色度座標中被分成A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4等十六個等級(Bin)。詳細而言，各等級(Bin)中不同的發光二極體在色度的表現相近但可以略為不同，亦即各等級的劃分實際上涵蓋特定色度分布範圍。

值得一提的是，此處僅以16個等級(Bin)做代表以便後續實施例之說明。在其他可能的實施例中，白色發光二極體的色度分級可以更加細緻而得出16個以上的等級(Bin)。或者，白色發光二極體的色度分級可以更加粗略而得出16個以下的等級(Bin)，且視使用者需求而定。

實際上，在色度座標中，僅有白色中心W所呈現的顏色是人眼所認為的純白色，意即白色中心W所呈現的顏色不帶有其他如紅、綠、藍等顏色。因此，白色發光二極體的色度落在白色中心W時可以作為理想的白光光源。相較之下，色度位於A4等級中的白色發光二極體所發出的白光可能帶有輕微黃色，而色度位於D1等級中的白色發光二極體所發出的白光則可能帶有輕微青色。

考慮到人眼對色彩的敏感性以及顯示器的顯示品質，顯示器的光源所選用的白色發光二極體在色度上往往被賦予較高的要求。因此，白色發光二極體的色度需落在白色中心W週圍的白色中心區130中才會被應用於顯示器，以確保顯示器的顯示品質。然而，色度位於白色中心區130的白色發光二極體畢竟只佔少數，因而其價格較高。所以，為了維持顯示器的顯示品質同時降低成本的花費，本發明提出數種光源裝置與顯示器，其中各種等級的白色發光二極體都可以被採用。

圖2是本發明一實施例之一種光源裝置的側視圖。請先參考圖2，光源裝置200包括多個發光二極體210以及一承載器220，且發光二極體210配置於承載器220上。在本實施例中，承載器220可以是一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)且呈條狀。在其他實施例中，承載器220也可以是一金屬板材。此外，本實施例之發光二極體210例如是呈線性排列，如圖2所示。具體而言，本實施例的光源裝置200是一光條(light bar)。

請參考圖1與圖2，光源裝置200中部分發光二極體210的色度(chromaticity)位於色度座標(chromaticity coordinate diagram)中的一第一區110，其餘發光二極體210的色度則位於色度座標中的一第二區120。此外，第二區120與第一區110係點對稱(point symmetric)於白色中心W。換言之，本實施例的發光二極體210之間的色度大致可以相互補償。因此，光源裝置200可以呈現理想的白光。也就是說，光源裝置200的整體出光效果可以符合顯示器光源所需。更進一步來說，由於不同等級的白色發光二極體具有不同的價位，其中又以色度位於白色中心區130的白色發光二極體最昂貴。因此，光源裝置100所採用色度落於第一區110與第二區120的發光二極體210可以有效地降低成本。

具體而言，在本實施例中，第一區110包括A3、A4、B3、B4這4個等級(Bin)的白色發光二極體的色度分佈範圍。同時，第二區120包括C1、C2、D1、D2這4個等級(Bin)的白色發光二極體的色度分佈範圍。值得一提的是，第一區110與第二區120的劃分方式不限於此。在其他可能的實施例中，第一區110可以包括C3、C4、D3、D4共4個等級(Bin)的白色發光二極體的色度分佈範圍而第二區120包括A1、A2、B1、B2共4個等級(Bin)的白色發光二極體的色度分佈範圍。

詳言之，第一區110具有一最遠離白色中心W的B點，且B點在色度座標中的座標值是(X₁ ，Y₁ )。第二區120則具有一最遠離白色中心W的C點，且C點在色度座標中的座標值是(X₂ ，Y₂ )。在本實施例中，座標(X₁ ，Y₁ )與座標(X₂ ，Y₂ )的關係例如是0.06≧|X₁ -X₂ |≧0.03且0.06≧|Y₁ -Y₂ |≧0.03。由於本實施例能夠採用的發光二極體210之色度範圍較大，故有助於降低採買發光二極體210所需的成本。

值得一提的是，為了使光源裝置200發出理想的白光，不同等級的發光二極體210例如是依照某種規則排列。尤其是，承載器220上任兩相鄰發光二極體210的色度在色度座標中的差為(△X，△Y)，其中|△X|≦0.01且|△Y|≦0.01。相鄰發光二極體210的色度差值越小，則發光二極體210間的混光效果越理想。因此，本實施例的光源裝置200不容易有亮紋或是混光不均的現象，也就是本實施例的光源裝置200可以提供均勻的光源。

舉例而言，在本實施例中，線性排列於承載器220上的各發光二極體210的色度等級(Bin)例如依序為：A4、B4、A3、B3、C2、D2、C1、D1、C1、D1、C1以及D2。在其他可能的實施例中，線性排列於承載器220上的各發光二極體210的色度等級(Bin)可以依序為：B4、A4、A3、B3、C2、D2、D1、C1、D1以及D2。當然，以上發光二極體210的排列方式僅為舉例說明之用，並非用以限定本發明。在第一區110與第二區120的劃分範圍不同時，發光二極體210的排列方式也會不同。

圖3是本發明一實施例之另一種光源裝置的立體圖。請參照圖3，在其他可能的設計中，光源裝置300中的發光二極體210可以呈陣列(array)排列，如圖3所示。在此，發光二極體210的選用與排列方式可以參考上述說明之原則，所以光源裝置300可以提供顯示器所需之白光且所需成本較低。簡言之，光源裝置300應用於顯示器時有助於降低顯示器的製作成本同時可維持顯示器的顯示品質。

圖4A是本發明一實施例之一種顯示器的爆炸圖。圖4B是圖4A的顯示器的上視圖。請參照圖4A，顯示器400包括一光源裝置200、一顯示面板410以及一基材420。本實施例中的光源裝置200與上述實施例中的光源裝置200相同，此處不再贅述。

顯示面板410具有一顯示區410a與一非顯示區410b，在本實施例中，非顯示區410b環繞顯示區410a。基材420具有一入光面420a與一出光面420b，入光面420a與光源裝置200相對設置而出光面420b與顯示面板410相對設置，如圖4A所示。值得一提的是，本實施例中的入光面420a與出光面420b係相鄰設置，亦即，顯示器400是一側面入光式光源設計的顯示器。

此外，本發明並不特別限制顯示器400中的顯示面板410與基材420必需相鄰設置。舉例而言，上述的顯示面板410與基材420間也可以增設多個如擴散片、增亮膜等光學膜片(未繪示)，亦即光學膜片係設置於基材420的出光面420b上方。在本實施例中，基材420是一導光板(light guide plate)。在其它的實施例中，基材420也可以是一擴散板(diffuser plate or diffuser board)。

光源裝置200與顯示區410a的一邊緣相距有一第一間距A，詳細而言，第一間距A是光源裝置200中發光二極體210的出光面210a和顯示區410a的邊緣的距離。除此之外，任兩相鄰的發光二極體210相距有一第二間距P，詳細而言，第二間距P是任兩相鄰發光二極體210的中點之間的距離。在本實施例中，0.5≦A/P≦1。

在光源裝置200所發出的光照射於入光面420a之前，需要足夠的光程將不同發光二極體210所發出的光充份混合。在本實施例中，正向混光光程即為第一間距A。類似地，光源裝置200中任兩相鄰的發光二極體210間需維持一定距離，以提供足夠的側向混光光程。在本實施例中，側向混光光程即為第二間距P。藉由調控A/P比值的比例，可以使得光源裝置200所發出的光初步混合後再進入入光面420a。之後，光在基材420內經過適當的反射或折射後，會以適當的出光角度由基材420的出光面420b發出，而進入顯示面板410。當顯示器400的光源是如此充分混合過的白光時，因混光不均勻而產生的亮暗紋或色偏情形可以被減低。

圖5是本發明另一實施例之一種顯示器的爆炸圖。請參照圖5，顯示器500包括一光源裝置300、一顯示面板510以及一基材520。本實施例中的光源裝置300與前述實施例中的光源裝置300相同，此處不再贅述。

顯示面板510具有一顯示區510a與一非顯示區510b，在本實施例中，非顯示區510b環繞顯示區510a。基材520具有一入光面520a與一出光面520b，入光面520a與光源裝置300相對設置，而出光面520b與顯示面板510相對設置，如圖5所示。值得一提的是，本實施例中的入光面520a與出光面520b係相對設置。亦即，顯示器500是一直下入光式光源的顯示器。

此外，本發明並不特別限制顯示器500中的顯示面板510與基材520必需相鄰設置。舉例而言，上述的顯示面板510與基材520間也可以增設多個如擴散片、增亮膜等光學膜片(未繪示)，亦即光學膜片係設置於基材520的出光面520b上方。在本實施例中，基材520是一擴散板(diffuser plate or diffuser board)。在其它的實施例中，基材520也可以是一導光板(light guide plate)。

由上述實施例的描述可知，光源裝置300所提供的白光可以符合顯示器500之需求。另外，本實施例採用不同等級的發光二極體310來提供顯示器500所需之光源。因此，顯示器500所需之成本較低。

綜上所述，本發明的光源裝置藉由混合不同等級的白色發光二極體而產生白光。經由適當選取不同等級的白色發光二極體、以及調控相鄰白色發光二極體間的距離和白色發光二極體與顯示區之間的距離等手段，可得到混色均勻且色偏不顯著之白色混光光源。故應用本發明之光源裝置的顯示器在生產成本可有效地降低，且在顯示品質上仍維持良好。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110．．．第一區

120．．．第二區

130．．．白色中心區

200、300．．．光源裝置

210．．．發光二極體

210a．．．出光面

220、320．．．承載器

400、500．．．顯示器

410、510．．．顯示面板

410a、510a．．．顯示區

410b、510b．．．非顯示區

420、520．．．基材

420a、520a．．．入光面

420b、520b．．．出光面

A．．．第一間距

P．．．第二間距

W．．．白色中心

B點

C點

圖1是一種在色度座標中劃分白色發光二極體等級的示意圖。

圖2是本發明一實施例之一種光源裝置的側視圖。

圖3是本發明一實施例之另一種光源裝置的立體圖。

圖4A是本發明一實施例之一種顯示器的爆炸圖。

圖4B是圖4A的顯示器的上視圖。

圖5是本發明另一實施例之一種顯示器的爆炸圖。

110．．．第一區

120．．．第二區

130．．．白色中心區

W．．．白色中心

B．．．點

C．．．點

Claims (16)

1. 一種光源裝置，包括：多個發光二極體，部分該些發光二極體的色度位於色度座標中的一第一區，其餘該些發光二極體的色度位於色度座標中的一第二區，該第二區與該第一區係點對稱於色度座標中的一白色中心，該第一區在色度座標中最遠離該白色中心的座標值是(X₁ ，Y₁ )，該第二區在色度座標中最遠離該白色中心的座標值是(X₂ ，Y₂ )，其中0.06≧|X₁ -X₂ |≧0.03且0.06≧|Y₁ -Y₂ |≧0.03；以及一承載器，該些發光二極體配置於該承載器上，且任兩相鄰發光二極體的色度在色度座標中的差為(△X，△Y)，其中|△X|≦0.01且|△Y|≦0.01。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該承載器是一印刷電路板(PCB)或一金屬板材。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該承載器是一條狀承載器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光源裝置，其中該些發光二極體呈線性排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該些發光二極體呈陣列排列。
6. 一種顯示器，包括：一如申請專利範圍第1項所述的光源裝置；一顯示面板，其具有一顯示區與一非顯示區，且該非顯示區環繞該顯示區；以及一基材，其具有一入光面與一出光面，其中該入光面與該光源裝置相對設置而該出光面與該顯示面板相對設置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該入光面與該出光面係相鄰設置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中該光源裝置與該顯示區的一邊緣相距有一第一間距A，而任兩相鄰的發光二極體相距有一第二間距P，且0.5≦A/P≦1。
9. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中該基材可以是一導光板或一擴散板。
10. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中該光源裝置的該承載器是一條狀承載器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示器，其中該光源裝置的該些發光二極體呈線性排列。
12. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該入光面與該出光面係相對設置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示器，其中該光源裝置的該些發光二極體呈陣列排列。
14. 如申請專利範圍第12項所述之顯示器，其中該基材可以是一擴散板或一導光板。
15. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該光源裝置的該承載器是一印刷電路板(PCB)或一金屬板材。
16. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中更包含多個光學膜片，設置於該出光面上方。