TWI767549B - 背光裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種背光裝置。背光裝置包含光源座及均光構件。均光構件設置於光源座的一側。均光構件包含本體及多個反射結構。本體的其中一寬側面形成有多個凸出結構，多個反射結構設置於的所述寬側面。各個反射結構包含多個填充部及一連接部，各個填充部填充於相鄰的兩個凸出結構之間的空隙，連接部連接多個填充部。均光構件的厚度小於1公釐，各個凸出結構的寬度不大於100微米。各個連接部的厚度不大於30微米。通過均光構件的設置，將可以提升背光裝置的出光均勻度。
Description
本發明涉及一種背光裝置，特別是一種厚度不大於5公釐(mm)的直下式背光裝置。
隨著消費需求，現有背光裝置整體厚度已經被要求低於5公釐(mm)，在厚度不大於5公釐(mm)的情況下，傳統的背光裝置存在有均光效果不佳的問題。
本發明公開一種背光裝置，主要用以改善習知的背光裝置，在整體厚度被要求不大於5公釐(mm)的情況下，容易發生均光效果不佳的問題。
本發明的其中一實施例公開一種背光裝置，其包含：一光源座及一均光構件。光源座包含一基板及多個發光二極體，多個發光二極體彼此間隔地設置於基板；各個發光二極體的寬度小於0.4公釐(mm)，各個發光二極體的長度小於0.4公釐(mm)。均光構件設置於光源座的上方，均光構件的厚度小於1公釐(mm)，均光構件包含：本體及多個反射結構。本體的其中一寬側面形成有多個凸出結構，各個凸出結構緊密地排列形成於寬側面，而彼此相鄰的兩個凸出結構之間未有間隙；各個凸出結構為角錐結構或半球狀結構，且各個凸出結構的寬度為發光二極體的寬度或長度的1/10倍至1倍，且各個凸出結構的寬度不大於100微米(um)。各個反射結構包含多個填充部及一連接部，多個填充部與連接部相連接，各個反射結構的多個填充部對應填平一部分的多個凸出結構之間的空隙；各個反射結構能反射發光二極體所發出的光束；各個發光二極體朝向寬側面的方向正投影的正投影區域，對應位於其中一個反射結構朝向寬側面的方向正投影的正投影區域內；各個連接部的厚度不大於30微米。其中，光源座所發出的光束進入均光構件後，一部分的光束將直接穿過本體而朝向本體相反於光源座的方向射出，一部分的光束將被至少一個填充部反射，一部分的光束將被至少一個連接部反射。
綜上所述，本發明的背光裝置，通過於本體形成多個凸出結構，以及使各個反射結構具有填充部及連接部等設計，可以讓背光裝置在整體厚度不大於5公釐(mm)的情況下，仍可以達到相對較佳的均光效果。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。
請一併參閱圖1至圖4，本發明的背光裝置100包含：一光源座1及一均光構件2，均光構件2設置於光源座1的一側，而光源座1所發出的光束，將通過均光構件2後向外射出。需特別說明的是，背光裝置100應用於各式顯示裝置中時，可以是依據需求，使背光裝置100包含有其他各種構件，於此不加以限制。
光源座1包含一基板11、多個發光二極體12及一封裝體13。基板11的材料例如可以是選自玻璃、玻璃纖維板(FR4)、BT樹脂等，於此不加以限制。多個發光二極體12彼此間隔地設置於基板11。在較佳的實施中，各個發光二極體12可以是倒裝晶片(Flip Chip)。在實際應用中，各個發光二極體12可以是能發出波長介於420～480奈米的光束，且封裝體13內可以是依據需求設置有擴散粒子、色轉換粒子，於此不加以限制，當然，封裝體13也可以是完全不設置有任何粒子。在封裝體13完全不設置有任何粒子的實施例中，封裝體13的折射率可以是介於1.4～1.6。在封裝體13內設置有色轉換粒子的實施例中，各個發光二極體12所發出波長介於420～480奈米的光束，通過摻有色轉換粒子的封裝體13後，將轉換為白光向外射出。在具體的實施應用中，所述封裝體13例如可以是由矽樹脂、環氧樹脂等材料製成；所述色轉換粒子例如是包含磷光體、半導體奈米晶體(Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族化合物)等材料。
如圖2所示，在實際應用中，各個發光二極體12的寬度12W可以介於0.1～0.4公釐(mm)，各個發光二極體12的長度12D可以是介於0.1～0.4公釐(mm)，各個發光二極體12的可以是高度12H介於0.05～0.2公釐(mm)。較佳地，各個發光二極體12可以是次毫米發光二極體(Mini LED)，而封裝體13的可以是厚度介於0.1～0.6公釐(mm)。
如圖1至圖4所示，均光構件2設置於光源座1的上方，而光源座1所發出的光束大部分將直接進入均光構件2，進入均光構件2的大部分光束，將由均光構件2相反於光源座1的一側向外射出。於本實施例圖中並未繪示出用來將均光構件2固定於光源座1的上方的構件，在實際應用中，均光構件2可以是依據需求，通過各式結構或方式固定於光源座1的上方。
均光構件2包含：一本體21及多個反射結構22。在實際應用中，本體21可以是透明結構，而本體21內是不摻有任何擴散粒子，且本體21對於發光二極體12所發出的光束具有良好的穿透率，但不以此為限；在不同的實施例中，本體21內也可以是摻有擴散粒子。本體21的材料例如可以是聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)等，於此不加以限制。
本體21的其中一寬側面可以是定義為一第一寬側面211，本體21於第一寬側面211形成有多個凸出結構213，各個凸出結構213緊密地排列形成於第一寬側面211，而彼此相鄰的兩個凸出結構213於第一寬側面211未有間隙。多個凸出結構213是與本體21一體成型地設置，而多個凸出結構213可以是於製造本體21的過程中，利用滾壓等方式，於本體21的第一寬側面211形成。各個凸出結構213的寬度213D為發光二極體12的寬度12W(如圖2所示)或長度12D(如圖2所示)的1/10倍至1倍，且各個凸出結構213的寬度213D不大於50微米(um)。
在實際應用中，各個凸出結構213為角錐結構或半球狀結構。舉例來說，如圖3所示，各個凸出結構213例如是三角錐結構，而於本體21形成有多個凸出結構213的一側的俯視圖中，將可以看見各個三角錐結構的任一個底邊是連接另一個三角錐結構的底邊，而各個凸出結構213是緊密地排列於本體21的寬側面；其中，為三角錐結構的各個凸出結構213的寬度213D是發光二極體12的寬度12W(如圖2所示)或長度12D(如圖2所示)的1/10倍至1倍，且各個凸出結構213的寬度213D不大於50微米(um)。在各個凸出結構213為角錐結構的實施例中，各個凸出結構213包含一底面及多個斜面，較佳地，各個凸出結構213的底面與任一個斜面的夾角是介於45～75度。在各個凸出結構213為半球狀結構的實施例中，各個凸出結構213可以半圓球狀結構或半橢圓球狀結構等，於此不加以限制。
如圖5所示，在不同的實施例中，各個凸出結構213也可以是四角錐結構；其中，各個凸出結構213的寬度213D是發光二極體12的寬度12W(如圖2所示)或長度12D(如圖2所示)的1/10倍至1倍，且各個凸出結構213的寬度213D不大於50微米(um)。如圖6所示，在另一實施例中，各個凸出結構213也可以是六角錐結構；其中，各個凸出結構213的寬度213D是發光二極體12的寬度12W(如圖2所示)或長度12D(如圖2所示)的1/10倍至1倍，且各個凸出結構213的寬度213D不大於100微米(um)。各個凸出結構213相對於第一寬側面211的高度213H可以是介於10微米(um)至50微米(um)之間；各個凸出結構213的寬度213D可以是介於10微米(um)至100微米(um)之間。
如圖1、圖3及圖4所示，各個反射結構22能反射發光二極體12所發出的光束。各個反射結構22包含多個填充部221及一連接部222，多個填充部221與連接部222相連接，各個反射結構22的多個填充部221對應填平一部分的多個凸出結構213之間的空隙G。具體來說，各個反射結構22可以是由反射油墨固化所形成，而反射油墨可以是利用噴墨、網版印刷等方式，形成於本體21具有多個凸出結構213的一側。當然，各個反射結構22可以是任何可以用來反射發光二極體12所發出的光束的結構，而不侷限為白色反射油墨。如圖1所示，在較佳的實施例中，各個連接部222的厚度222H可以是介於1微米(um)至30微米(um)之間。
如圖3及圖4所示，在實際應用中，於均光構件2相反於光源座1的一側觀看均光構件2的俯視圖中，各個反射結構22的外型可以是依據需求變化，只要各個發光二極體12朝向本體21形成多個凸出結構213的第一寬側面的方向正投影的正投影區域12A，位在相對應的反射結構22朝向本體21的第一寬側面的方向正投影的正投影區域22A內即可。較佳地，各個發光二極體12朝向本體21形成多個凸出結構213的第一寬側面的方向正投影的正投影區域中，可以是對應具有至少6個凸出結構213。
如圖1所示，在較佳的實施例中，若相鄰的兩個發光二極體12的中心軸CP彼此間的水平距離定義為一間隔距離P，則各個連接部222的寬度222D是不小於間隔距離P的八分之一，且各個連接部222的寬度222D不大於間隔距離P的二分之一，如此，將可得到相對較佳的均光效果。較佳地，間隔距離P可以是介於2～6公釐(mm)。在較佳的應用中，均光構件2的厚度2H不大於1公釐，亦即，本體21的厚度21H、各個凸出結構213相對於第一寬側面211的高度213H與各個反射結構22的連接部222的厚度222H和不大於1公釐(mm)。
值得一提得是，在圖3中，是以單一個反射結構22對應遮蔽6個為三角錐結構的凸出結構213，但單一個反射結構22對應遮蔽的凸出結構213的數量不以此為限，在實際應用中，可以是依據各個發光二極體的尺寸及各個凸出結構213的尺寸對應修改。相同地，在圖5中，是以單一個反射結構22對應遮蔽4個為四角錐結構的凸出結構213，但單一個反射結構22所遮蔽的凸出結構213不以此為限。在圖6中，是以單一個反射結構22對應遮蔽4個為六角錐結構的凸出結構213，但單一個反射結構22所遮蔽的凸出結構213不以此為限。
依上所述，光源座1所發出的光束進入均光構件2後，一部分的光束將直接穿過本體21而朝向本體21相反於光源座1的方向射出，一部分的光束將被至少一個填充部221反射，一部分的光束將被至少一個連接部222反射，而光源座1的光束通過均光構件2後，將可以呈現出相對較佳的均光效果。具體來說，背光裝置100在未設置有多個凸出結構213及多個反射結構22的狀況下，背光裝置100最亮位置的亮度與最暗位置的亮度兩者差約為20%；在本體21設置有多個凸出結構213，但未設置有多個反射結構22的狀況下，背光裝置100的最亮位置的亮度與最暗位置的亮度兩者差將降至15%以下；在本體21同時設置有多個凸出結構213及反射結構22時，背光裝置100的最亮位置的亮度與最暗位置的亮度兩者差將降至5%以下。
請參閱圖7，其顯示為本發明的背光裝置的第二實施例的剖面示意圖。本實施例與前述實施例最大不同之處在於：本體21相反於第一寬側面211的另一個寬側面定義為一第二寬側面212，本體21於第二寬側面212形成有多個輔助凸出結構214，各個輔助凸出結構214緊密地排列形成於第二寬側面212，而彼此相鄰的兩個輔助凸出結構214之間未有間隙。在實際應用中，各個輔助凸出結構214的外型及尺寸，可以是與各個凸出結構213的外型及尺寸完全相同，但不以此為限。均光構件2設置於光源座1的一側時，第二寬側面212是面對光源座1設置，而多個輔助凸出結構214則是面對光源座1設置，各個凸出結構213及反射結構22則是位於本體21相反於光源座1的一側。
在較佳的應用中，均光構件2的厚度2H不大於1公釐，亦即，本體21的厚度21H、各個輔助凸出結構214相對於第二寬側面212的高度214H、各個凸出結構213相對於第一寬側面211的高度213H與各個反射結構22的連接部222的厚度222H和不大於1公釐(mm)；各個輔助凸出結構214可以為角錐結構或半球狀結構，且各個輔助凸出結構214的寬度214D為發光二極體12的寬度12W(如圖2所示)或長度12D(如圖2所示)的1/10倍至1倍，且各個輔助凸出結構214的寬度214D不大於100微米(um)。
通過多個輔助凸出結構214的設置，將可以更進一步地提升背光裝置100的出光均勻度，具體來說，前述實施例的背光裝置100的最亮位置的亮度及最暗位置的亮度兩者差為5%以下，而本實施例的背光裝置100的最亮位置的亮度與最暗位置的亮度兩者差將降至3%以下。
請參閱圖8，其顯示為本發明的背光裝置的第三實施例的剖面示意圖。本實施例與圖7所示實施例最大不同之處在於：本體21的第一寬側面211是面對光源座1設置，而各個反射結構22則是面對光源座1設置。
請一併參閱圖9及圖10，圖9顯示為本發明的背光裝置的第四實施例的剖面示意圖，圖10為圖9所示實施例的光源座的局部放大示意圖。本實施例與圖1所示的實施例其中一個不同之處在於：背光裝置100還包含一藍光穿透膜3、一色轉換膜4及一稜鏡片(Prism Sheet)5。均光構件2設置於藍光穿透膜3及光源座1之間，藍光穿透膜3設置於色轉換膜4與均光構件2之間，色轉換膜4設置於藍光穿透膜3與稜鏡片5之間。簡單來說，光源座1上依序設置有均光構件2、藍光穿透膜3、色轉換膜4及稜鏡片5，而光源座1所發出的波長介於420～480奈米的光束，依序通過均光構件2、藍光穿透膜3及色轉換膜4後，將轉換為白光。需說明的是，本實施例的光源座1的封裝體13內部是不摻有任何色轉換粒子。所述色轉換膜4例如是包含磷光體、半導體奈米晶體(Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族化合物)材料。
在實際應用中，藍光穿透膜3對波長介於420～480奈米的光束的穿透率大於90%以上，藍光穿透膜3對波長介於550～750奈米的光束的穿透率不大於2%。於本實施例的圖式中，並未繪示出用來使光源座1、均光構件2、藍光穿透膜3、色轉換膜4及稜鏡片5相互固定的結構，在實際應用中，可以依據需求進行設計，於此不加以限制。
依上所述，本實施例的背光裝置100通過均光構件2、藍光穿透膜3及色轉換膜4等設計，可以使背光裝置100在整體厚度不大於5公釐(mm)的情況下，背光裝置100最亮的位置的亮度與最暗的位置的亮度兩者差可以是小於10%；相對地，習知具有相類似構件的背光裝置，在整體厚度不大於5公釐(mm)的情況下，該背光裝置100最亮的位置的亮度與最暗的位置的亮度兩者差將無法小於10%(一般是大於20%)。
如圖10所示，本實施例與前述實施例的其中一個不同之處在於：各個發光二極體12相反於基板11的一頂面121，設置有一遮光構件122，遮光構件122對發光二極體12所發出的光束的反射率介於95%～98%。通過遮光構件122的設計，可以降低各個發光二極體12的正向光的光強度，從而可以進一步提升光源座1整體的均光效果。在較佳的實施例中，遮光構件122例如可以是分散式布拉格反射器(Distributed Bragg reflectors)，且遮光構件122可以是形成於發光二極體12的藍寶石基板相反於發光二極體12的PN層的一側，而遮光構件122是由多層金屬、金屬氧化物(例如TiO
2、SiO
2)結構堆疊而成，藉此，相關人員將可以精準地控制遮光構件122所包含的每一層結構的折射率，而可以精確地控制發光二極體12所發出的光束通過遮光構件122的折射路徑。
需說明的是，本實施例與前述實施例存在有三個差異特徵：本體21包含多個凸出結構213、各個發光二極體12具有遮光構件122，以及背光裝置100包含藍光穿透膜3、色轉換膜4及稜鏡片5；在不同的實施例中，相關技術人員可以是依據需求，選擇三個差異特徵中的至少一個結合於前述第一實施例中，而三個差異技術特徵，不侷限於必須同時存在。
綜上所述，本發明的背光裝置通過使本體的外側面形成多個凹槽，並使多個反射結構的一部分填充於多個凹槽中，配合使本體的內側面形成多個凸出結構、使各個發光二極體具有遮光構件、使背光裝置的均光構件的一側依序設置有藍光穿透膜3、色轉換膜4及稜鏡片5等設計，可以讓背光裝置可以在整體厚度小於5公釐(mm)的情況下，仍可達到相對較佳的均光性(背光裝置100最亮的位置的亮度與最暗的位置的亮度兩者差可以是小於10%)。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。
100:背光裝置
1:光源座
11:基板
12:發光二極體
121:頂面
122:遮光構件
12W:寬度
12D:長度
12H:高度
12A:正投影區域
13:封裝體
2:均光構件
2H:厚度
21:本體
21H:厚度
211:第一寬側面
212:第二寬側面
213:凸出結構
213D:寬度
213H:高度
214:輔助凸出結構
214D:寬度
214H:高度
22:反射結構
22A:正投影區域
221:填充部
222:連接部
222D:寬度
222H:厚度
3:藍光穿透膜
4:色轉換膜
5:稜鏡片
P:間隔距離
G:空隙
CP:中心軸
圖1為本發明的背光裝置的第一實施例的局部剖面示意圖。
圖2為本發明的背光裝置的第一實施例的光源座的局部放大示意圖。
圖3為本發明的背光裝置的第一實施例的本體形成有多個凸出結構的俯視示意圖。
圖4為本發明的背光裝置的第一實施例的本體形成有多個凸出結構的局部俯視示意圖。
圖5為本發明的背光裝置的其中一實施例的本體形成有多個凸出結構的俯視示意圖。
圖6為本發明的背光裝置的其中一實施例的本體形成有多個凸出結構的俯視示意圖。
圖7為本發明的背光裝置的第二實施例的局部剖面示意圖。
圖8為本發明的背光裝置的第三實施例的局部剖面示意圖。
圖9為本發明的背光裝置的第四實施例的局部剖面示意圖。
圖10為本發明的背光裝置的第四實施例的光源座的局部放大示意圖。
100:背光裝置
1:光源座
11:基板
12:發光二極體
12D:長度
13:封裝體
2:均光構件
2H:厚度
21:本體
21H:厚度
211:第一寬側面
212:第二寬側面
213:凸出結構
213D:寬度
213H:高度
22:反射結構
221:填充部
222:連接部
222D:寬度
222H:厚度
P:間隔距離
G:空隙
CP:中心軸
Claims (10)
- 一種背光裝置，其包含：一光源座，其包含一基板及多個發光二極體，多個所述發光二極體彼此間隔地設置於所述基板；各個所述發光二極體的寬度小於0.4公釐(mm)，各個所述發光二極體的長度小於0.4公釐(mm)；一均光構件，其設置於所述光源座的上方，所述均光構件的厚度小於1公釐(mm)，所述均光構件包含：一本體，所述本體的其中一寬側面形成有多個凸出結構，各個所述凸出結構緊密地排列形成於所述寬側面，而彼此相鄰的兩個所述凸出結構之間未有間隙；各個所述凸出結構為角錐結構或半球狀結構，且各個所述凸出結構的寬度為所述發光二極體的寬度或長度的1/10倍至1倍，且各個所述凸出結構的寬度不大於100微米(um)；多個反射結構，各個所述反射結構包含多個填充部及一連接部，多個所述填充部與所述連接部相連接，各個所述反射結構的多個所述填充部對應填平一部分的多個所述凸出結構之間的空隙；各個所述反射結構能反射所述發光二極體所發出的光束；各個所述發光二極體朝向所述寬側面的方向正投影的正投影區域，對應位於其中一個所述反射結構朝向所述寬側面的方向正投影的正投影區域內；各個所述連接部的厚度不大於30微米；其中，所述光源座所發出的光束進入所述均光構件後，一部分的光束將直接穿過所述本體而朝向所述本體相反於所述光源座的方向射出，一部分的光束將被至少 一個所述填充部反射，一部分的光束將被至少一個所述連接部反射。
- 如請求項1所述的背光裝置，其中，各個所述連接部的厚度介於1微米(um)至30微米(um)之間；各個所述凸出結構相對於所述寬側面的高度介於10微米(um)至50微米(um)之間；各個所述凸出結構的寬度介於10微米(um)至100微米(um)之間。
- 如請求項1所述的背光裝置，其中，相鄰的兩個所述發光二極體的中心軸彼此間的水平距離定義為一間隔距離，各個所述連接部的寬度不小於所述間隔距離的八分之一，且各個所述連接部的寬度不大於所述間隔距離的二分之一。
- 如請求項1所述的背光裝置，其中，各個所述凸出結構為角錐結構；各個所述凸出結構包含一底面及多個斜面，所述底面與任一個所述斜面的夾角介於45~75度。
- 如請求項1所述的背光裝置，其中，所述本體形成有多個所述凸出結構的所述寬側面定義為一第一寬側面，所述本體的另一個寬側面定義為一第二寬側面，所述本體於所述第二寬側面形成有多個輔助凸出結構，各個所述輔助凸出結構緊密地排列形成於所述第二寬側面，而彼此相鄰的兩個所述輔助凸出結構之間未有間隙；所述均光構件的厚度不大於1公釐(mm)；各個所述輔助凸出結構為角錐結構或半球狀結構，且各個所述輔助凸出結構的寬度為所述發光二極體的寬度或長度的1/10倍至1倍，且各個所述輔助凸出結構的寬度不大於100微米(um)。
- 如請求項5所述的背光裝置，其中，所述第一寬側面面對所述光源座。
- 如請求項5所述的背光裝置，其中，所述第二寬側面面對所述光源座。
- 如請求項1所述的背光裝置，其中，各個所述發光二極體能發出波長介於420~480奈米的光束；各個所述發光二極體的寬度介於0.1~0.4公釐(mm)，各個所述發光二極體的長度介於0.1~0.4公釐(mm)，各個所述發光二極體的高度介於0.05~0.2公釐(mm)；相鄰的兩個所述發光二極體的中心軸彼此間的水平距離定義為一間隔距離，所述間隔距離介於2~6公釐(mm)；所述光源座還包含一封裝體，所述封裝體設置於所述基板，且包覆所有的所述發光二極體，所述封裝體的折射率介於1.4~1.6，所述封裝體的厚度介於0.1~0.6公釐(mm)。
- 如請求項8所述的背光裝置，其中，各個所述發光二極體相反於所述基板的一頂面，設置有一遮光構件，所述遮光構件對所述發光二極體所發出的光束的反射率不小於95%。
- 如請求項8所述的背光裝置，其中，所述背光裝置還包含一藍光穿透膜、一色轉換膜及一稜鏡片，所述均光構件設置於所述藍光穿透膜及所述光源座之間，所述藍光穿透膜設置於所述色轉換膜與所述均光構件之間，所述色轉換膜設置於所述藍光穿透膜與所述稜鏡片之間；所述藍光穿透膜對波長介於420~480奈米的光束的穿透率大於90%以上，所述藍光穿透膜對波長介於550~750奈米的光束的穿透率不大於2%；所述光源座所發出的光束依序通過所述均光構件、所述藍光穿透膜及所述色轉換膜後，將轉換為白光。
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- 2021-02-03 TW TW110103941A patent/TWI767549B/zh active
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