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TWI509323B - 背光單元 - Google Patents

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TWI509323B
TWI509323B TW100129244A TW100129244A TWI509323B TW I509323 B TWI509323 B TW I509323B TW 100129244 A TW100129244 A TW 100129244A TW 100129244 A TW100129244 A TW 100129244A TW I509323 B TWI509323 B TW I509323B
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TW
Taiwan
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light
guide plate
backlight unit
light guide
optical path
Prior art date
Application number
TW100129244A
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TW201219924A (en
Inventor
Kyoung Soo Ahn
Sang Jun Park
Kyoung Jong Yoo
Jong Sun Kim
Original Assignee
Lg Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Innotek Co Ltd filed Critical Lg Innotek Co Ltd
Publication of TW201219924A publication Critical patent/TW201219924A/zh
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Publication of TWI509323B publication Critical patent/TWI509323B/zh

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Description

背光單元
本發明係主張關於2010年08月31日申請之韓國專利案號10-2010-00849595之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種背光單元。
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LED與擴散片間的距離所致，直下式背光單元很難被製作為薄型。
本發明之實施例提供一種背光單元，其係可避免一導光板之局部光匯聚。
在一實施例中，一種背光單元係包括：一導光板包含複數個溝槽；複數個側邊發光型發光裝置分別設置於該些溝槽內；以及一光學路徑變動部設置於該些溝槽之間，以改變該些側邊發光型發光裝置發出之光的光學路徑。。
該些溝槽可均勻地沿著該導光板配置。
該些溝槽可形成於該導光板之一底側。
該光學路徑變動部可為形成於該導光板之一頂側或該導光板之底側之該些溝槽之間的一光學路徑變動溝槽。
該光學路徑變動部可為一開口設置於該些溝槽之間，並穿透該導光板。
該背光單元可進一步包括一樹脂層，設置於至少一部分的光學路徑變動部中，其中該樹脂層之折射率可與該導光板之折射率不同。
該樹脂層亦可被設置於該導光板之一頂側或之一底側。
珠粒(beads)可被散佈於該樹脂層中。
該珠粒可包括丙烯醯基(acryl)、矽、玻璃、及聚苯乙烯(polystyrene)其中至少一者。
該背光單元可進一步包括一樹脂層設置於穿透該導光板之開口之至少一部分。
該背光單元可進一步包括一樹脂層設置於該些溝槽之內壁上，其中該樹脂層之折射率可與該導光板之折射率不同。
該光學路徑變動部可為一光學路徑變動溝槽形成於該導光板之底側，且側邊發光型發光裝置可被設置於一印刷電路板(printed circuit board，PCB)上；其中，穿透孔可經由該印刷電路板形成於與該光學路徑變動溝槽相連通之位置。
一耦接部可被插入於形成於該導光板底側之該光學路徑變動溝槽以及該穿透孔中，以將該導光板與該印刷電路板相耦接。
該側邊發光型發光裝置可以其中設置有LED之封裝件形式提供。
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係根據一第一實施例，繪示有一背光單元之剖面圖；圖2係根據一第二實施例，繪示有一背光單元之剖面圖；圖3係根據一第三實施例，繪示有一背光單元之剖面圖。
本發明實施例之背光單元係包括：一導光板100，其中形成有複數個溝槽110a、110b；複數個側邊發光型發光裝置310a、 310b；以及一光學路徑變動部設置於該些溝槽110a、110b之間，以改變該些側邊發光型發光裝置310a、310b發出之光的光學路徑。
在本發明實施例之背光單元中，側邊發光型發光裝置310a、310b發出之光的光學路徑係在該光學路徑變動部被改變，然後入射於導光板100上。在此之後，該光經由導光板100被發射至外界。
側邊發光型發光裝置310a、310b可以其中設置有LED之封裝件的形式來提供。
該LED可為能夠發出紅、藍、綠及白光其中至少一者之彩色LED，或可為紫外光(ultraviolet，UV)LED。舉例而言，彩色LED可包括紅、藍、綠及白色LED之組合。彩色LED之配置與光的類型可在本發明實施例之技術範圍內作變動。
側邊發光型發光裝置310a、310b可被設置於一印刷電路板300上。
印刷電路板300可為一金屬芯印刷電路板(metal core PCB，MCPCB)、一FR-4印刷電路板、一典型之一般印刷電路板、一軟性印刷電路板(flexible PCB，FPCB)、或一陶瓷電路板。然而，印刷電路板300並不限制於此，而是可在本發明實施例之技術範圍內的任何其他種類的印刷電路板。
一反射件(未圖示)可被設置於印刷電路板300之頂側，以將來自側邊發光型發光裝置310a、310b之光以一向上方向反射。
導光板100可由一透明材料形成。舉例而言，導光板100可由丙烯醯基(acryl)樹脂材料其中一者形成，例如：聚甲基丙烯酸酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、一聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthlate，PET)樹脂、一聚碳酸酯(polycarbonate，PC)樹脂、及一聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)樹脂。
溝槽110a、110b可形成於導光板100之底側。
溝槽110a、110b可均勻地配置於導光板100上。
該光學路徑變動部可被設置於導光板100之頂側或底側，側邊發光型發光裝置310a、310b之間。
導光板100之頂側係為一發光表面；自側邊發光型發光裝置310a、310b所發出之光可經此而傳導至外界。導光板100之底側係為面對印刷電路板300之一表面，其上係支持著側邊發光型發光裝置310a、310b。
如圖1所示，該光學路徑變動部可為下述其中一者：一光學路徑變動溝槽115a形成於導光板100之頂側，如圖1所示；一光學路徑變動溝槽115b形成於導光板100之底側，如圖2所示；以及一開口116經導光板100之頂側及底側形成，如圖3所示。
形成於導光板100之頂側及底側之光學路徑變動溝槽115a、115b係具有深度小於導光板100之厚度，但大於導光板100之厚度的1/2。
也就是說，若光學路徑變動溝槽115a、115b之深度係等於導光板100之厚度，則光學路徑變動溝槽115a、115b可為穿透導光板100之頂側及底側的開口(參閱圖3中的開口116)。亦即，無法界定出溝槽。
若光學路徑變動溝槽115a、115b之深度小於導光板100之厚度的1/2，則自側邊發光型發光裝置其中一者，例如側邊發光型發光裝置310a，所發出之光可傳輸至鄰近的側邊發光型發光裝置310b，因此自側邊發光型發光裝置310a及其鄰近的側邊發光型發光裝置310b所發出之光可疊加(superposed)，進而產生一熱點(hot spot)。
也就是說，光的傳播路徑可在光學路徑變動部被完全改變，且因此光可傳輸至外界而不會被局部匯聚於導光板100。也因此，可以防止熱點產生於導光板100中，並進而可減少亮度不均(brightness irregularity)的情況。
如上所述，在本發明實施例之背光單元中，光學路徑變動部係被設置於其中插入有側邊發光型發光裝置之溝槽之間，以改變自側邊發光型發光裝置輸出之光的光學路徑，進而避免光被局部匯聚於導光板。由此，可減少亮度不均的情況。
圖4係繪示有說明本發明比較實例中一背光單元之光傳播路徑之剖面圖；圖5係繪示有說明本發明一實施例中一背光單元中光傳播路徑之剖面圖。
如圖4所示，在本發明一背光單元之比較實例中，一光學路徑變動部並非被設置於導光板100中有側邊發光型發光裝置310a、310b插入之溝槽110a、110b間。
在比較實例中，自側邊發光型發光裝置310a發出之一光束A可傳播至導光板100，朝向設置有相鄰的側邊發光型發光裝置310b之溝槽110b，且光束A可在溝槽110b通過導光板100之一特定區域K被折射至外界。
另外，自側邊發光型發光裝置310b發出之一光束B可通過導光板100之特定區域K被輸出至外界。
在此情況下，因為自側邊發光型發光裝置310a發出之光束A與自鄰近的側邊發光型發光裝置310b發出之光束B係被匯聚於導光板100之特定區域K上，故可能會形成一熱點。
因此，在比較實例中，發出之光可能因熱點而有亮度不均的情況。
然而，參閱圖5，在本發明一實施例之背光單元中，一光學路徑變動部如一光學路徑變動溝槽115a係形成於側邊發光型發光裝置310a、310b之間一導光板100之頂側。因此，自側邊發光型發光裝置310a發出之一光束A之光學路徑係在光學路徑變動溝槽115a處被改變，以使光束A可沿著與自側邊發光型發光裝置310b發出之一光束B之光學路徑相隔開的路徑輸出至外部。
也就是說，在本發明一實施例之背光單元中，自側邊發光型發光裝置310a、310b發出之光束不會被匯聚於導光板100之一 特定區域上，故可避免背光單元發出之光的熱點與亮度不均的情況。
圖6係根據一第四實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；圖7係根據一第五實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；圖8係根據一第六實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖。
在第四及第五實施例之背光單元中，一樹脂層230係被設置於一光學路徑變動溝槽115a之至少一部分中，其中該光學路徑變動溝槽115a係被提供於一導光板100中，作為一光學路徑變動部之一實例。
樹脂層230係將自側邊發光型發光裝置310a發出之光折射，來改變該光之光學路徑，以使其不會與自側邊發光型發光裝置310b發出之光結合。因此，光不會被匯聚在導光板100之一特定區域上。
在實施例中，一光學路徑變動部可為下述其中一者：一光學路徑變動溝槽115a形成於導光板100之頂側；一光學路徑變動溝槽(未圖示)形成於導光板100之底側；以及一開口(未圖示)經導光板之頂側及底側形成。樹脂層230可被設置於光學路徑變動部之所有或一部分的內部分中。
舉例而言，如圖6所示，樹脂層230可被設置於光學路徑變動溝槽115a之一部分中，其中光學路徑變動溝槽115a係作為一光學路徑變動部之一實例。
另外，如圖7所示，樹脂層230亦可被設置於導光板100之頂側或底側。
或者，在圖8所示之第六實施例之背光單元中，樹脂層230係被設置於溝槽110a、110b中，側邊發光型發光裝置310a、310b設置之處。
樹脂層230之折射率可與導光板100之折射率不同。也就是說，樹脂層230之折射率大於或小於導光板100之折射率。
圖9係根據一第七實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖。
在第七實施例之背光單元中，珠粒220係被散佈於一樹脂層230中。
珠粒220係將側邊發光型發光裝置310a、310b所發出之光不規則地反射，以避免導光板100發出之光被局部匯聚。因此，可減少熱點。
舉例而言，側邊發光型發光裝置310a所發出大部分的光可被散佈於樹脂層230之珠粒220不規則地反射。
珠粒220可包括丙烯醯基(acryl)、矽、玻璃、及聚苯乙烯其中至少一者。
圖10係根據一第八實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖。
在一光學路徑變動溝槽115b形成作為一光學路徑變動部之情況下，光學路徑變動溝槽115b可被使用以將一導光板100連 接至一設置有側邊發光型發光裝置310a、310b之印刷電路板300。
舉例而言，如圖10所示，一穿透孔320可形成於印刷電路板300中，與光學路徑變動溝槽115b相連通，且一耦接部500(coupling part)如一螺絲可被插入於印刷電路板300之穿透孔320與導光板100之光學路徑變動溝槽115b中，以耦接印刷電路板300和導光板100。
為達此目的，螺紋溝槽可形成於印刷電路板300之穿透孔320與導光板100之光學路徑變動溝槽115b之壁上，且該耦接部可耦接於螺紋溝槽。
因為印刷電路板300和導光板100係使用形成於導光板100中的光學路徑變動溝槽115b來彼此耦接，以減少熱點，故不需要額外的耦接部或材料如一黏著劑，由此可降低背光單元之厚度。
如上所述，根據本發明實施例，光學路徑變動部係被設置於插入有側邊發光型發光裝置之溝槽間，以改變側邊發光型發光裝置發出之光的光學路徑，進而避免自導光板發出之光被局部匯聚。因此，可減少亮度不均的情況。
另外，珠粒可被散佈於樹脂層中，以不規則地反射側邊發光型發光裝置所發出之光，藉此避免導光板發出之光被局部匯聚。因此，可減少熱點。
另外，因為印刷電路板和導光板可使用形成於導光板中的光學路徑變動溝槽來彼此耦接，以減少熱點，故不需要額外的耦接部或材料如一黏著劑，且可降低背光單元之厚度。
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。對於熟悉此項技術者而言，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
110a、110b‧‧‧溝槽
115a、115b‧‧‧光學路徑變動溝槽
116‧‧‧開口
220‧‧‧珠粒
230‧‧‧樹脂層
300‧‧‧印刷電路板
310a、310b‧‧‧側邊發光型發光裝置
320‧‧‧穿透孔
500‧‧‧耦接部
A、B‧‧‧光束
K‧‧‧特定區域
圖1係根據一第一實施例，繪示有一背光單元之剖面圖；圖2係根據一第二實施例，繪示有一背光單元之剖面圖；圖3係根據一第三實施例，繪示有一背光單元之剖面圖；圖4係繪示有說明本發明比較實例中一背光單元之光傳播路徑之剖面圖；圖5係繪示有說明本發明一實施例中一背光單元中光傳播路徑之剖面圖；圖6係根據一第四實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；圖7係根據一第五實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；圖8係根據一第六實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；圖9係根據一第七實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖；以及 圖10係根據一第八實施例，繪示有一背光單元之局部剖面圖。
100．．．導光板
110a、110b．．．溝槽
115a．．．光學路徑變動溝槽
300．．．印刷電路板
310a、310b．．．側邊發光型發光裝置

Claims (11)

  1. 一種背光單元，用於顯示單元之背景照明，包括：一導光板，包含有複數個溝槽；複數個側邊發光型發光裝置分別設置於該些溝槽內；一光學路徑變動溝槽設置於該些溝槽之間，以改變該些側邊發光型發光裝置發出之光的光學路徑；以及一樹脂層，設置在該光學路徑變動溝槽之內部中，其中該樹脂層具有一折射率不同於該導光板之折射率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些溝槽係均勻地沿著該導光板配置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該些溝槽形成於該導光板之底側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該光學路徑變動溝槽形成於該些溝槽之間、且形成於該導光板之一頂側或該導光板之底側中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該樹脂層僅配置在該光學變動溝槽之內部中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中多個珠粒被散佈於該樹脂層中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光單元，其中該些珠粒包括丙烯醯基(acryl)、矽、玻璃、及聚苯乙烯(polystyrene)其中至少一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其進一步包括一樹脂層設置於該些溝槽之內壁上，其中該樹脂層之折射率與該導光板之折射率不同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該光學路徑變動溝槽形成於該導光板之底側，且該側邊發光型發光裝置被設置於一印刷電路板上，其中，一穿透孔係經由該印刷電路板形成於與該光學路徑變動溝槽相連通之位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光單元，其中一耦接部被插入於形成在該導光板之該底側之該光學路徑變動溝槽以及該穿透孔中，以將該導光板與該印刷電路板相耦接。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中該側邊發光型發光裝置以其中設置有發光二極體(LED)之封裝件形式提供。
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