背光組件及其色彩感測裝置的製作方法
2023-05-26 00:31:41 4
專利名稱：背光組件及其色彩感測裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種背光組件(backlight module),且特別是有關於一種具 有色彩補償(color compensation)功能的背光組件及其色彩感測裝置(color sensing apparatus)。
背景技術：
顯示器(display)是行動電話(mobile phone)、數位相機(digital camera)、 數碼攝影機(digital video camera)、筆記本電腦(notebook computer)等數位化 工具不可或缺的人機溝通界面。隨著產業日益發達，液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)已成為顯示器的主流。此外，液晶顯示器更朝向大尺寸發展而被廣 範地應用於液晶電視(LCD TV)、液晶監視器(LCD monitor)等。由於液晶顯示器的 液晶顯示面板(LCD panel)本身並不具有發光的功能，故在液晶顯示面板下方必須 配置一背光組件以提供一顯示光源(display light source)，進而達到顯示的功能。 目前，背光組件比較常見的有直下式(direct type)背光組件及側邊入光式(side incident type)背光組件。此外，背光組件依其發光元件的種類又可分為冷陰極熒 光燈管(cold cathode fluorescence lamp, CCFL)背光組件以及發光二極體(light emitting diode, LED)背光組件等。其中，由於發光二極體背光組件所提供的顯示 光源具有較廣的色域(color space),且發光二極體較冷陰極螢光燈管省電，因此 發光二極體背光組件已逐漸被應用於新一代的液晶顯示器中。圖1為現有的一種發光二極體背光組件的爆炸圖。請參照圖1,現有的發光二 極管背光組件100包括一反射板(reflector) 110、 一導光板(light guide plate) 120、一擴散片(diffuser film) 130、 一增光膜(brightness enhancement film) 140、多個發光二極體150、 一色彩感測器(color sensor) 160、 一控制單元(control unit) 170以及一印刷電路板(printed circuit board) 180。其中，導光板120 具有一出光面(light emitting surface) 122、相對於出光面122的一下表面124以及連接出光面122與下表面124的一入光面(light incident surface) 126。反 射板110配置於下表面124下，擴散片130配置於出光面122上，而增光膜140 配置於擴散片130上。印刷電路板180配置於入光面126處，而發光二極體150 配置於印刷電路板180上。色彩感測器160配置於導光板120的與入光面126相對 的一側面上。發光二極體150所發出的光線會經由入光面126進入導光板120，並 經由出光面122出射而使背光組件100能夠提供一顯示光源。部分來自入光面126 的光線會經由反射板110的反射而經由出光面122出射，而部分來自入光面126 的光線會經由導光板120傳遞至色彩感測器160。色彩感測器160電性連接至控制 單元170，而發光二極體150通過印刷電路板180電性連接至控制單元170。一般而言，發光二極體150對溫度非常敏感。當發光二極體150的溫度隨著 其點亮時間而增加時，發光二極體150的發光顏色會偏離剛點亮時的發光顏色，而 色彩感測器160的裝設就是為了改善此一顏色偏離問題。現有的色彩感測器160 是利用三個光電二極體(photodiode)(未繪示)搭配分別配置於這些光電二極體上 方的紅色濾光片(未繪示)、綠色濾光片(未繪示)與藍色濾光片(未繪示)來感測紅 光、綠光與藍光的強度。色彩感測器160會將其所感測到光線強度轉換成電信號傳 遞給控制單元170。控制單元170可根據電信號判別出發光二極體150的發光顏色 是否偏離預期。當顏色偏離時，控制單元170會調整通入發光二極體150的電流以 修正其發光顏色。承上述，由於印刷電路板180上的發光二極體容易因散熱效率不同或其他因 素造成各發光二極體150的發光顏色不完全一致，但現有技術只能針對整個顯示光 源的顏色進行修正，而無法針對單一發光二極體150的發光顏色進行修正，因此現 有技術無法有效改善色偏的現象。此外，由於顯示器的尺寸越做越大，故背光組件100的發光強度必須越來越 強。此時若仍採用現有色彩感測器160，背光組件100內的光線強度會超過光電二 極管的工作範圍，導致色彩感測器160無法正常運作。發明內容本發明的目的是提供一種色彩感測裝置(color sensing apparatus),其可感 測各點光源的發光顏色。本發明的另一目的是提供一種背光組件，其能有效達到色偏補償的效果。 為達上述或是其他目的，本發明提出一種背光組件，其包括一燈箱(lightbox)、 一色彩感測裝置、多個點光源(point light source)、 一控制單元以及一擴 散板(diffuser plate)。燈箱具有相對的一底部與一出光截面。色彩感測裝置配置 於底部，且包括一感測元件(sensor)、 一光衰減元件(optical attenuator)以及至 少一透鏡(lens)。感測元件具有多個感測區塊(sensitive area)。光衰減元件配置 於感測元件上方。透鏡配置於光衰減元件上方。點光源分布於底部，並對應至感測 區塊。控制單元電性連接至點光源與感測元件。擴散板配置於出光截面上。在本發明一實施例中，上述點光源所發出的光線會分別傳遞至擴散板的不同 區域，而感測元件適於感測傳遞至擴散板的不同區域的光線顏色並輸出一電信號至 控制單元。控制單元適於根據此電信號調整各感測區塊所對應的點光源的發光顏色。在本發明一實施例中，上述感測元件可為互補式金屬氧化物半導體感測元件 (metal oxide semiconductor sensor, CMOS sensor)或電荷耦合元件感測元件 (charge coupled device sensor, CCD sensor)c在本發明一實施例中，上述光衰減元件可為中性密度濾光片(neutral density filter)。在本發明一實施例中，上述點光源可為發光二極體。在本發明一實施例中，上述點光源可包括多種不同顏色的點光源。舉例而言， 點光源可包括紅色點光源、綠色點光源以及藍色點光源。在本發明一實施例中，上述每一感測區塊分別與點光源的其中之一對應。 在本發明一實施例中，上述每一感測區塊分別與點光源的其中數個對應。 在本發明一實施例中，上述每一感測區塊可包括一個像素。在本發明一實施例中，上述每一感測區塊可包括多個像素。 在本發明一實施例中，上述色彩感測裝置還包括一殼體，以固定感測元件、 光衰減元件及透鏡的相對位置。在本發明一實施例中，上述背光組件還包括一電路板(circuit board),配置於燈箱底部。這些點光源與色彩感測裝置配置於電路板上，其中控制單元是通過電 路板而電性連接至這些點光源與感測元件。在本發明一實施例中，上述這些點光源可呈陣列排列於底部。 在本發明一實施例中，上述背光組件還包括一光學膜片，其配置於擴散板上方。在本發明一實施例中，上述光學膜片包括擴散片及/或增光片。 為達上述或是其他目的，本發明還提出一種上述的色彩感測裝置。 基於上述，本發明利用具有多個感測區塊的感測元件以分別感測各點光源的 發光顏色，使得控制單元能僅針對產生色偏的點光源進行補償。因此，本發明的背 光組件能有效達到色偏補償的效果。此外，由於色彩感測裝置具有光衰減元件，因 此色彩感測裝置中的感測元件不會因光線過強而無法正常運作。為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實 施例，並配合附圖作詳細說明如下。
圖1為現有的一種發光二極體背光組件的爆炸圖。圖2為本發明一實施例的背光組件的剖面示意圖。 圖3為圖2中的色彩感測裝置的爆炸圖。 圖4為圖3中的感測元件的上視示意圖。 圖5為圖2的背光組件的立體圖。 圖6為圖2的背光組件的電路方塊圖。
具體實施方式
圖2為本發明一實施例的背光組件的剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的背 光組件200包括一燈箱210、 一色彩感測裝置220、多個點光源230以及一擴散板 250。燈箱210具有相對的一底部212與一出光截面214。擴散板250配置於出光 截面214處，而色彩感測裝置220與點光源230是配置於燈箱底部212。更詳細地 說，在本實施例中，色彩感測裝置220及點光源230是固定於設置在燈箱底部212 的一電路板260上。此外，點光源230例如是發光二極體，且點光源230可包括多 種不同發光顏色的點光源，例如紅色點光源、綠色點光源及藍色點光源。電路板 260例如為印刷電路板或其他種類的線路載板。圖3為圖2中的色彩感測裝置的爆炸圖。請參照圖3，色彩感測裝置220包括 一感測元件222、 一光衰減元件224以及一透鏡226。光衰減元件224配置於感測 元件222上方，而透鏡226配置於光衰減元件224上方。在本實施例中，可通過一 殼體228固定感測元件222、光衰減元件224及透鏡226的相對位置。感測元件222 例如為互補式金屬氧化物半導體感測元件或電荷耦合元件感測元件,而光衰減元件 224例如為中性密度濾光片(neutral density filter)。此外，透鏡226的數量除 了可為一個之外，也可為多個，其數量依背光組件200的尺寸來決定。圖4為圖3中的感測元件的上視示意圖，而圖5為圖2的背光組件的立體圖， 其中為了讓讀者易於觀看，在圖5中省略了導光板250。請參照圖4與圖5，感測 元件222具有多個感測區塊222a。在本實施例中，每一感測區塊222a可包括一個 像素，且感測區塊222a可呈陣列排列。然而在本發明的其他實施例中，每一感測 區塊222a也可包括多個像素。此外，點光源230可呈陣列排列於電路板260上， 並對應至感測區塊222a。舉例來說，第一行第一列的點光源230(1， l)對應至第一 行第一列的感測區塊222a(l, 1)，第一行第二列的點光源230(1, 2)對應至第一行第 二列的感測區塊222a(1，2)，以此類推，第M行第N列的點光源230對應至第M行 第N列的感測區塊222a，其中M與N皆為自然數。以上為點光源230 —對一地與 感測區塊222a對應的例子，且當每一感測區塊222a僅具有一個像素時，點光源 230與像素為一對一的對應；而當每一感測區塊222a具有多個像素時，點光源230 與像素為一對多的對應。除此之外，點光源230與感測區塊222a也可為多對一的 對應。圖6為圖2的背光組件的電路方塊圖。請參照圖4、圖5與圖6，背光組件200 包括一控制單元240，電性連接至點光源230與感測元件222。具體而言，控制單 元240是通過電路板260電性連接至點光源230與感測元件222。在本實施例中， 各點光源230所發出的光線A會分別傳遞至擴散板250的不同區域，而感測元件 222的每一感測區塊222a可感測傳遞至擴散板250的特定區域的光線A的顏色， 且感測元件222可根據各感測區塊222a的感測結果輸出一電信號至控制單元240。請參照圖4至圖6，控制單元240適於根據感測元件222所輸出的電信號調整 各感測區塊222a所對應的點光源230的發光強度，即對各感測區塊222a所對應的 點光源230進行色彩補償，以使各點光源230的發光顏色與所需相符。舉例來說，當第1行第2列的點光源230(1，2)的發光顏色因溫度升高而偏離預期的發光顏色 時，控制單元240會根據感測區塊222a(l， 2)所感測到的光線的顏色判斷出顏色偏 離的程度，並調整通入點光源230(1，2)的電流大小，以即時修正點光源230(1,2) 的發光顏色。因此，本實施例的背光組件200可僅針對產生色偏的點光源230進行 補償，以修正其發光顏色，如此能有效達到色偏補償的效果。請再參考圖3與圖5,由於有透鏡226的作用，感測元件222能感測到來自擴 散板250的光線A。此外，通過透鏡226的光線A會先經過光衰減元件224再傳遞 至感測元件222。由於光衰減元件224可適當地減弱光線A的強度，所以感測元件 222不會因光線A過強而無法運作，也不會因光線A過強而受損。因此，本實施例 的色彩感測裝置220即使應用在大尺寸的背光組件中，仍不會因光線過強而無法運 作。請再參照圖2，為了提升背光組件200所提供的顯示光源的品質，在本實施例 中，可在擴散板250上方配置一光學膜片(未繪示)。光學膜片可為擴散片及/或增 光片。此外，在本實施例中，所有點光源230與是配置於同一塊電路板上260上。 然而在本發明的其他實施例中，背光組件200也可包括多塊電路板，而每一塊電路 板上配置有多個點光源230。再者，當背光組件200的尺寸很大而使單一個色彩感 測裝置220的感測範圍無法涵蓋到整面擴散板250時，也可在燈箱底部212配置多 個色彩感測裝置220，以分別感測來自擴散板250的不同區域的光線。綜上所述，本發明的背光組件利用具有多個感測區塊的感測元件以分別感測 各點光源的發光顏色，使得控制單元能僅針對產生色偏的點光源進行補償，以修正 其發光顏色。因此，本發明的背光組件能夠有效達到色偏補償的效果。此外，由於 本發明的色彩感測裝置具有光衰減元件，使得色彩感測裝置中的感測元件不會因光 線過強而無法正常運作，所以色彩感測裝置即使應用在大尺寸的背光組件中，仍不 會因光線過強而無法運作。另外，由於本發明的色彩感測裝置具有透鏡，故可增加 色彩感測裝置的收光範圍。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習 此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明 的保護範圍當以權利要求所界定的為準。
權利要求
1. 一種色彩感測裝置，適於感測多個點光源的發光顏色，該色彩感測裝置包括一感測元件，具有多個感測區塊，其中該些點光源與該些感測區塊為相互對應；一光衰減元件，配置於該感測元件上方；以及至少一透鏡，配置於該光衰減元件上方。
2. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，該感測元件為互補式金屬 氧化物半導體感測元件或電荷耦合元件感測元件。
3. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，該光衰減元件為中性密度濾光片。
4. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，還包括一殼體，以固定該感測元件、該光衰減元件及該透鏡的相對位置。
5. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，每一感測區塊分別與該些 點光源的其中之一對應。
6. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，每一感測區塊分別與該些 點光源的其中數個對應。
7. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，每一感測區塊包括一個像素。
8. 如權利要求1所述的色彩感測裝置，其特徵在於，每一感測區塊包括多個像素。
9. 一種背光組件，包括一燈箱，具有相對的一底部與一出光截面； 一色彩感測裝置，配置於該底部，該色彩感測裝置包括-一感測元件，具有多個感測區塊；一光衰減元件，配置於該感測元件上方；至少一透鏡，配置於該光衰減元件上方； 多個點光源，分布於該底部，該些點光源對應至該些感測區塊； 一控制單元，電性連接至該些點光源與該感測元件；以及一擴散板，配置於該出光截面上。
10. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該些點光源所發出的光線會 分別傳遞至該擴散板的不同區域，而該感測元件適於感測傳遞至該擴散板的不同區 域的光線強度並輸出一電信號至該控制單元，且該控制單元適於根據該電信號調整 各該感測區塊所對應的點光源的發光顏色。
11. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該感測元件為互補式金屬氧 化物半導體感測元件或電荷耦合元件感測元件。
12. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該光衰減元件為中性密度濾 光片。
13. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該些點光源為發光二極體。
14. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該些點光源包括多種不同顏 色的點光源。
15. 如權利要求14所述的背光組件，其特徵在於，該些點光源包括紅色點光源、 綠色點光源以及藍色點光源。
16. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，每一感測區塊分別與該些點 光源的其中之一對應。
17. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，每一感測區塊分別與該些點 光源的其中數個對應。
18. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，每一感測區塊包括一個像素。
19. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，每一感測區塊包括多個像素。
20. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該色彩感測裝置還包括一殼 體，以固定該感測元件、該光衰減元件及該透鏡的相對位置。
21. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，還包括一電路板，配置於該 底部，而該些點光源與該色彩感測裝置配置於該電路板上，其中該控制單元是通過 該電路板而電性連接至該些點光源。
22. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，該些點光源是呈陣列排列於 該底部。
23. 如權利要求9所述的背光組件，其特徵在於，還包括一光學膜片，配置於 該擴散板上方。24.如權利要求23所述的背光組件，其特徵在於，該光學膜片包括擴散片及/ 或增光片。
全文摘要
本發明公開了一種背光組件，其包括燈箱、色彩感測裝置、多個點光源、控制單元以及擴散板。燈箱具有相對的底部與出光截面。色彩感測裝置配置於底部，且包括感測元件、光衰減元件及至少一透鏡。感測元件具有多個感測區塊。光衰減元件配置於感測元件上方。透鏡配置於光衰減元件上方。點光源分布於底部，並對應至這些感測區塊。控制單元電性連接至點光源與感測元件。擴散板配置於出光截面處。感測元件適於感測由點光源傳遞至擴散板的不同區域的光線顏色並輸出一電信號至控制單元。控制單元適於根據此電信號調整各感測區塊所對應的點光源的發光顏色。
文檔編號G01J3/46GK101266171SQ200710087659
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者吳世民, 莫啟能, 郭庭宸, 陳宏緯, 陳昱蓁, 黃鵬丞 申請人:中華映管股份有限公司