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TWI450001B - 背光單元及其製造方法 - Google Patents

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TWI450001B
TWI450001B TW100130265A TW100130265A TWI450001B TW I450001 B TWI450001 B TW I450001B TW 100130265 A TW100130265 A TW 100130265A TW 100130265 A TW100130265 A TW 100130265A TW I450001 B TWI450001 B TW I450001B
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light guide
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TW100130265A
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Kyoung Soo Ahn
Sang Jun Park
Kyoung Jong Yoo
Jong Sun Kim
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Lg Innotek Co Ltd
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Description

背光單元及其製造方法
本發明主張於2010年09月03日所申請之韓國專利申請案號10-2010-0086260的優先權，此全文將併入本案以作為參考。
本發明為關於一種背光單元及其製造方法。
冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamps)，因其低廉的價格及易組裝之特性，被廣泛地使用作為LCD之背光光源。然而，冷陰極螢光燈亦具有其缺點，例如汞相關之環境問題、低反應時間、以及色彩重現能力不足等。
肇因於冷陰極螢光燈之上述缺陷，發光二極體(LEDs)被使用作為背光光源。
近來，許多針對使用LED為光源之背光單元的研究紛紛在進行，且此配置之背光單元的生產亦顯著增加。
背光單元可分為側光式(edge type)背光單元與直下式(direct type)背光單元。在側光式背光單元中，光是入射於一導光板之一側，且係經由該導光板之頂面，被導引至一面板。
而在直下式背光單元中，一LED係被設置於一擴散片之一背側，且自LED發出之光係經由該擴散片被提供給一面板。
雖然側光式背光單元可輕易地被製造為輕薄的形狀，但其在一LCD面板的尺寸較大的情況下，很難確保光均勻度。
另一方面，雖然直下式背光單元可以輕易地製作為大尺寸，但因一LED與一擴散片間的距離所致，直下式背光單元很難被製作為薄型。
本發明實施例提供一種背光單元，用來防止導光板的局部集中發光。
在一實施例中，一背光單元包括：一導光板，其中該導光板內形成有複數個溝槽；複數個側光型發光裝置(side emitting type light emitting devices)分別插入在該些溝槽中；以及複數個光學路徑偏移層(optical path shift layers)配置在該些溝槽中以改變(shift)該些側光型發光裝置發出的光的光學路徑。
在另一實施例中，一背光單元包括：一導光板，其中該導光板內形成有複數個開口；複數個側光型發光裝置分別插入在該些開口中；以及複數個光學路徑偏移層配置來密封該些開口以及改變(shift)從該些側光型發光裝置發出的光的光學路徑。
本發明之一個或多個實施例將詳細敘述於下附圖示及說明中。其他特徵可見於本發明之圖示及說明，以及申請專利範圍內。
在下文中，將根據本發明之實施例配合圖示詳細描述與說明本發明之揭示內容與實例。
圖1為繪示根據一實施例背光單元的示意剖視圖。
本實施例的一背光單元包括：一導光板100，其中該導光板內形成有複數個溝槽110；複數個側光型發光裝置(side emitting type light emitting devices)310分別插入在該些溝槽110中；以及複數個光學路徑偏移層(optical path shift layers)200設置在該些溝槽110以改變(shift)該些側光型發光裝置310發出的光之光學路徑。
導光板100可由透明材料所形成。舉例而言，導光板100可由如聚甲基丙烯酸酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸酯(poly carbonate,PC)、及聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)等的丙烯酸酯樹脂(acrylic resin-based)材料之一者所形成。
側光型發光裝置310可包括發光二極體。
該發光二極體可為彩色發光二極體，可發出紅光、藍光、綠光、和白光的至少一者，或者可為一紫外光發光二極體。舉例而言，該彩色發光二極體可包括紅、藍、綠、和白色等發光二極體的組合。該些彩色發光二極體的排列和彩色發光二極體光的種類可在本發明的技術範圍內作任何改變。
設置有側光型發光裝置310的一印刷電路板300設置在導光板100的之下方。
該印刷電路板300可為一金屬核心印刷電路板、一FR-4印刷電路板、一般印刷電路板、一可撓印刷電路板、或一陶瓷印刷電路板。然而，印刷電路板300並非限定於此，而是可在本發明實施例之技術範圍內作為任何其他種類的印刷電路板。
再者，在本實施例的背光單元中，溝槽(grooves)110形成在導光板100的底部表面，以接收側光型發光裝置310，而且該些光學路徑偏移層200設置在溝槽110的內壁上。
從側光型發光裝置310發出的光之光學路徑在光學路徑偏移層200被偏向(亦即，改變)，然後該光入射在導光板100上。之後，該光藉由導光板100而導引至外部。
此時，光學路徑在光學路徑偏移層200偏向的光透過導光板100而均勻分佈，且接著被導引至外部。因此，從導光板100射出的光不會造成亮點(hotspot)，且因此減少亮度不均。
亦即，在本實施例的背光單元中，光學路徑偏移層200設置在溝槽110，此為側光型發光裝置310插入所在，因此改變從側光型發光裝置310發出的光之光學路徑。此防止了導光板100的局部集中發光。因此減少亮度不均
光學路徑偏移層200可由例如含丙烯酸酯樹脂(acryl-containing resin)和含矽的樹脂(silicon-containing resin)所形成。
光學路徑偏移層200可具有不同於導光板100的折射率(refractive index)。側光型發光裝置310所發出的光可透過空氣層而入射至光學路徑偏移層200，且折射在光學路徑偏移層200。在此方式下，改變從側光型發光裝置310發出的光之光學路徑。
光學路徑偏移層200的折射率可大於或小於導光板100的折射率。
圖4為解釋該實施例之背光單元中光傳遞路徑的示意剖視圖。
如圖2所示，在本發明之背光單元的比較範例中，光學路徑偏移層並非設置在側光型發光裝置310插入所在的溝槽110。
在比較範例中，當側光型發光裝置310發出的光傳遞穿越空氣層及導光板100，光會集中在靠近側光型發光裝置310的區域。這會造成亮點(hotspot)。
亦即，如圖3所示，側光型發光裝置310發出的光線A和B穿過一空氣層而入射至導光板100且透過一區域(K)而射出至外部。
因此，從比較範例發出的光由於亮點而會有亮度不均。
然而，在本實施例的背光單元中，由於該些光學路徑偏移層200設置在導光板100的該些溝槽110，從側光型發光裝置310發出的光線A1和B1傳遞穿越一空氣層且折射在光學路徑偏移層200。亦即，光線A1和B1的光學路徑在光學路徑偏移層200被偏向，且因此光線A1和B1並未集中在導光板100的一區，如圖4所示。
亦即，當光線A1和B1透過導光板100而射出時，光線A1和B1並未集中在導光板100的一特定區域。據此，當光從背光單元發出時，可減少亮點，且因此可防止亮度不均。
圖5為繪示根據第一實施例之背光單元的部份示意剖視圖，圖6為繪示根據第二實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
在第一實施例的背光單元中，如圖5所示，光學路徑偏移層211、212設置在導光板100的溝槽110之部分區域。
亦即，光學路徑偏移層211、212設置在導光板100的溝槽110之預定區域。舉例而言，光學路徑偏移層211、212可塗佈在導光板100的溝槽110內壁的預定區域。
該些導光板100的溝槽110之預定區域可為溝槽110的部份區域中。舉例而言，溝槽110的預定區域可為溝槽110的彼此分離的內壁區域。
舉例而言，光學路徑偏移層211、212可包括溝槽110彼此面對的角落，如圖5所示。
如上所述，光學路徑偏移層211、212設置在導光板100的溝槽110之部分區域中。然而，光學路徑偏移層211、212的位置並非限定於如圖5所示的該些位置。亦即，只要可減少亮點和背光單元發出的光的亮度不均，光學路徑偏移層211、212可設置在任何位置。
在第二實施例的背光單元中，如圖6所示，微結構(uneven pattern)201形成在光學路徑偏移層200上。
微結構201可改變側光型發光裝置310發出的光的光學路徑。亦即，光可根據微結構201的形狀而有不同的散射，且因此當光從該背光單元射出時，光學路徑有各種改變以減少亮點。
圖7為繪示根據第三實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
在第三實施例的背光單元中，珠粒(beads)220散佈在光學路徑偏移層200中。
珠粒220不規則的反射側光型發光裝置310發出的光，因此可防止導光板100的局部集中發光。因此減少亮點。
珠粒220可由丙烯醯基(acryl)、矽(silicon)、玻璃(glass)、和聚苯乙烯(polystyrene)的至少一者所形成。
圖8A至8C為繪示根據第四實施例之背光單元的部份示意剖視圖，圖9為繪示根據第五實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
第四實施例的背光單元可包括：一導光板100，其中該導光板內形成有複數個開口111；複數個側光型發光裝置310分別插入在該些開口111中；以及一光學路徑偏移層200密封該些開口111和改變側光型發光裝置310發出的光的光學路徑。
由於導光板100的該些開口111被光學路徑偏移層200所密閉，側光型發光裝置310發出的光透過光學路徑偏移層200或導光板100而射出至外部。
參閱圖8A，光學路徑偏移層200可與側光型發光裝置310間隔開，因此空氣層可形成在光學路徑偏移層200和側光型發光裝置310之間。
或者，光學路徑偏移層200可與側光型發光裝置310接觸，因此空氣層不會形成在側光型發光裝置310、光學路徑偏移層200、和導光板100之間。
在此狀況下，光學路徑偏移層200可部份覆蓋側光型發光裝置310，如圖8B所示，或如圖8C所示的全部覆蓋側光型發光裝置310。
參閱圖9，第五實施例的背光單元可包括：一導光板100，其中該導光板內形成有複數個溝槽110；複數個側光型發光裝置310分別插入在該些溝槽110中；以及一光學路徑偏移層200覆蓋該些側光型發光裝置310和改變側光型發光裝置310發出的光的光學路徑。參閱圖9，光學路徑偏移層200覆蓋側光型發光裝置310的表面且以一預定距離與導光板100的溝槽110側壁間隔開，因此一空氣層可形成在光學路徑偏移層200和導光板100之間。
圖10A至10D為解釋根據實施例之背光單元製造方法的示意剖視圖。
根據該實施例之背光單元製造方法，首先，複數個側光型發光裝置310設置在一印刷電路板300上，如圖10A所示。
接著，準備一導光板100，其中該導光板100形成有複數個溝槽110(參閱圖10B)。
接著，光學路徑偏移層200形成在導光板100的溝槽110中，以改變側光型發光裝置310發出的光的光學路徑(參閱圖10C)。
此時，光學路徑偏移層200可形成在如圖1所示的溝槽110整個內壁上，或在如圖5所示的溝槽110內壁的部份區域。在後者的情況中，光學路徑偏移層200可形成在溝槽110內壁彼此面對的角落上。此外，光學路徑偏移層200可具有如圖6所示的微結構表面(uneven surface)。
光學路徑偏移層200可由以上描述提及的材料之一者所形成。
接著，導光板100與印刷電路板300對齊，因此側光型發光裝置310可插入至導光板100的溝槽110(參閱圖10D)。
當導光板100與印刷電路板300對齊時或之後，進行一固定的製程，如結合(coupling)或接合(bonding)的製程，以將導光板100固定在印刷電路板300。
圖11為繪示根據第六實施例背光單元的部份示意剖視圖。
在第六實施例的背光單元中，一微結構(pattern)101設置在面對一印刷電路板300的一導光板100上，以射出光入射至導光板100。
如圖11所示，背光單元包括：一光學路徑偏移層200在形成在導光板100的溝槽110的內壁上；以及一反光板320在導光板100的底部表面上。
亦即，該微結構(pattern)101形成在導光板100上，且反光板320設置在導光板100的底部表面。因此，入射至反光板320的光和從反光板320反射至導光板100的光可分散在該微結構(pattern)101。因此，光可從背光單元射出而無亮點。
如上所述，在實施例的背光單元中，光學路徑偏移層設置在側光型發光裝置插入所在的溝槽，因此改變側光型發光裝置發出的光的光學路徑。此防止了導光板的局部集中發光，因此減少了亮度不均。
此外，珠粒(beads)可分散在光學路徑偏移層中，以不規則反射側光型發光裝置發出的光，因此防止導光板的局部集中發光。從而減少亮點。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟習此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
100．．．導光板
101．．．微結構
110．．．溝槽
111．．．開口
200．．．光學路徑偏移層
201．．．微結構
211．．．光學路徑偏移層
212．．．光學路徑偏移層
220．．．珠粒
300．．．印刷電路板
310．．．側光型發光裝置
320．．．反光板
A、B．．．光線
A1、B1．．．光線
K．．．區域
圖1為繪示根據一實施例之背光單元的示意剖視圖。
圖2為繪示該實施例的背光單元之比較範例之示意剖視圖。
圖3為解釋該實施例之背光單元比較範例中光傳遞路徑的示意剖視圖。
圖4為解釋該實施例之背光單元中光傳遞路徑的示意剖視圖。
圖5為繪示根據第一實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
圖6為繪示根據第二實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
圖7為繪示根據第三實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
圖8A至圖8C為繪示根據第四實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
圖9為繪示根據第五實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
圖10A至圖10D為解釋根據一實施例之背光單元製造方法的示意剖視圖。
圖11為繪示根據第六實施例之背光單元的部份示意剖視圖。
100．．．導光板
110．．．溝槽
200．．．光學路徑偏移層
300．．．印刷電路板
310．．．側光型發光裝置

Claims (16)

  1. 一種背光單元，包括：一導光板，其中該導光板內形成有複數個溝槽；複數個側光型發光裝置分別插入在該些溝槽中；以及複數個光學路徑偏移層形成於該些側光型發光裝置的外表面以改變該些側光型發光裝置發出的光的光學路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些光學路徑偏移層可由一樹脂形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些光學路徑偏移層可有一折射率不同於該導光板的折射率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些側光型發光裝置為發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中微結構(uneven patterns)設置在該些光學路徑偏移層上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中珠粒(beads)分佈在該些光學路徑偏移層中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光單元，其中該些珠粒可由丙烯醯基(acryl)、矽(silicon)、玻璃(glass)、和聚苯乙烯(polystyrene)的至少一者所形成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些側光型發光裝置設置在一印刷電路板上，且一反光板設置在該導光板和該印刷電路板之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之背光單元，其中一微結構(uneven pattern)設置在與該反光板接觸的該導光板的一表面上。
  10. 一種背光單元，包括：一導光板，其中該導光板內形成有複數個開口；複數個側光型發光裝置分別插入在該些開口中；以及複數個光學路徑偏移層配置來密封該些開口且改變該些側光型發光裝置發出的光的光學路徑，其中該些光學路徑偏移層具有一折射率不同於該導光板的折射率。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中空氣層(air layers)形成在該些光學路徑偏移層和該些側光型發光裝置之間。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中該些光學路徑偏移層係設置來覆蓋該些側光型發光裝置的部份區域。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中該些側光型發光裝置為發光二極體。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之背光單元，其中該些光學路徑偏移層由一樹脂所形成。
  15. 一種背光單元製造方法，該方法包括：設置複數個側光型發光裝置在一印刷電路板上；準備一導光板，其中該導光板內形成有複數個溝槽； 形成複數個光學路徑偏移層於該些側光型發光裝置的外表面以改變該些側光型發光裝置發出的光的光學路徑；以及對齊該導光板與該印刷電路板以將該些側光型發光裝置插入至該導光板的該些溝槽中。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法，其中進行該些光學路徑偏移層的形成，因而使該些光學路徑偏移層形成在該些溝槽內壁的部份區域。
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