CN103299236A - 背光单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种背光单元，包括：装设有多个LED的印刷电路板；以及导光板，装设有安装槽以容纳所述多个LED。优选地，该导光板包括一个表面以及面对该一个表面的另一个表面；第一密度图案区和第二密度图案区形成于该一个表面中，且该第二密度图案区的密度高于该第一密度图案区的密度；以及设置该第二密度图案区的区域比设置该第一密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。根据本发明，借由在导光板的上表面上形成高密度光学图案以及扩散LED的光，可以去除热点。同时，借由在邻近区域中设置低密度光学图案，可以延伸光的传输范围，并可改善取光效率。

Description

背光单元
技术领域
本申请要求2010年11月10日申请的韩国专利申请第10-2010-0111234号和2010年11月10日申请的韩国专利申请第10-2010-0111235号的优先权，这些内容借以引用的方式全部并入本申请。
本发明涉及一种可以减少及去除热点(hot spots)的背光单元。
技术背景
被安装于本身不产生光的LCD之后的背光单元对LCD均匀地照明，以产生可见的显示图像。导光板是一种实现背光单元的亮度及均匀照明的元件，并将LED发出的光均匀地传送至整个LCD表面。
图1示出使用LED作为光源的背光单元的结构。如图所示，该背光单元具有安装于印刷电路板10的上部中的多个LED20，并且具有将LED20所发出的光传送至该上部的导光板30。特别是，多个LED被用作光源，并试图使发光表面均匀地发光穿越整个表面。在此情况下，多个LED被设置于该表面之上，且多个孔形成于该导光板之上，以使LED能被插入这些孔内。
若这些LED被插入于该导光板内，热点会因靠近LED的表面中的热而产生。因此，靠近LED的区域的亮度变得相对较高，据此，亮点(brightnessspecks)会形成于该区域中。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种背光单元，其可借由在导光板的上表面上形成高密度光学图案以及扩散LED的光来去除热点，并可借由在邻近区域中设置低密度光学图案来延伸光的传输范围并改善取光效率(light extractionefficiency)。
技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种背光单元，包括：装设有多个LED的印刷电路板；以及导光板(light guide plate)，装设有安装槽(mounting grooves)以容纳这些LED。其中，该导光板包括一个表面以及面对该一个表面的另一个表面；第一密度图案区(first density pattern area)和第二密度图案区(seconddensity pattern area)形成于该一个表面中，且该第二密度图案区的密度高于该第一密度图案区的密度；以及设置该第二密度图案区的区域比设置该第一密度图案区的区域更靠近LED的发光表面。
特别是，该第一及该第二密度图案区可以形成的方式是起伏结构(reliefstructure)的多个突出图案(protruding patterns)彼此交叠或彼此各自独立形成。此外，起伏结构的多个突出图案可形成为多角锥形图案(polygonal cone pattern)或半球型图案(hemisphere type pattern)的形状。
在该导光板的另一表面上，形成有第三密度图案区以及第四密度图案区，其中该第四密度图案区的图案密度高于该第三密度图案区；优选地，设置该第三密度图案区的区域比设置该第四密度图案区的区域更靠近LED的发光表面。
该第三及该第四密度图案区可以形成的方式是使雕刻结构(engravingstructure)的图案彼此交叠或彼此各自独立形成。该雕刻结构的图案可朝向该导光板的内部形成为多角锥形图案或半球型图案。
尤其是，上述结构的该第一至该第四密度图案区形成的方式是使其包含上凸(raised)或下凹(depressed)的多角锥形图案；其密度可被调整至使该多角锥形图案的下倾斜角(σ)(lower inclination angle)在35度至70度的范围内。
该第二密度图案区在自该安装槽形成的位置起向上垂直的方向上形成在该导光板的表面上；该第二密度图案区可形成于该安装槽和邻近安装槽间的第一距离（d1）的1/5内的区域中。
并且，该第三密度图案区可被设置为包括至少两个或以上的区域。
另外，该安装槽和LED之间的距离可确定为100mm或以下。
尤其是，根据本发明，该第一密度图案区包含形成在导光板的第一方向上的第一光学图案(optical pattern)或形成在导光板的第二方向上的第二光学图案；使得该第二密度图案区提供以第一及第二光学图案的交叉图案(crosspatterns)形成的背光单元。
设置该第二密度图案区的区域可比设置该第一密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
另外，该第一光学图案或该第二光学图案形成的方式是使具有起伏结构的突出图案可形成为直线形状。在此情况下，具有起伏结构的突出图案可形成为多角锥形图案(polygonal cone pattern)或半球型直线图案(hemisphere typeline pattern)的形状。
技术效果
根据本发明，借由在导光板的上表面上形成高密度光学图案以及扩散LED的光，可以去除热点；同时，借由在邻近区域中设置低密度光学图案，可以延伸光的传输范围，并可改善取光效率。
特别是，在导光板下表面上，借由在LED的发光单元的邻近区域中设置低密度光学图案，以及在远离该发光单元的区域中设置高密度光学图案，可改善取光效率，并同时改善光均匀度(light uniformity)。
附图说明
附图对本发明的内容及实施例提供进一步的说明，并被纳入构成本申请范围的一部分，且与本申请书的内容说明一起用以作为解释本申请书的申请原则。
图1示出将LED用作光源的背光单元的结构；
图2是根据本发明，示出背光单元的结构的概念剖面图；
图3根据本发明，示出光学图案的范例；
图4根据本发明，示出实现导光板的光学图案的多角锥形图案的范例；
图5根据本发明，示出光学图案的范例；
图6根据本发明，示出在导光板的下表面中形成的光学图案的形状；以及
图7根据本发明，示出在背光单元中形成光学图案的范例的上部平面图。
最佳实施方式
本发明提供一种背光单元，借由调整导光板的上表面及下表面之上的特殊形状的光学图案的密度，来减少因LED周围产生的光的强烈照明而形成的热点，并改善光均匀度。
为达此目的，本发明提供一种背光单元，包括：装设有多个LED的印刷电路板；以及导光板，装设有安装槽以容纳这些LED，其中，该背光单元包括一个表面以及面对该一个表面的另一个表面；第一密度图案区和第二密度图案区形成于该一个表面中，且该第二密度图案区的密度高于该第一密度图案区的密度；以及设置该第二密度图案区的区域比设置该第一密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
特别是，该第一及该第二密度图案区可以形成的方式是使起伏结构的多个突出图案彼此交叠或彼此各自独立形成。此外，该起伏结构的突出图案可形成为多角锥形图案或半球型图案的形状。另一方面，该第一密度图案区包含在导光板的第一方向上形成的第一光学图案或在导光板的第二方向上形成的第二光学图案；使得该第二密度图案区来提供以第一及第二光学图案的交叉图案形成的背光单元。
在该导光板的另一表面上，形成有第三密度图案区以及第四密度图案区，其中该第四密度图案区的图案密度高于该第三密度图案区；优选地，设置该第三密度图案区的区域比设置该第四密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
实施方式
在下文中，将配合所附附图详细说明本发明的结构及操作。在参照附图描述本发明时，将相似附图标记分配给相似构成元件而与附图编号无关，并且省略相应说明。包含“第一”、“第二”等等的词语可被用于叙述各种不同的组成元件，但这些组成元件并不限于这些用语。这些用语仅是使用作为区别一个组成元件与另一个组成元件。
图2是根据本发明，示出背光单元的结构的概念剖面图。
(1)第一实施例：第一及一第二密度图案区形成于导光板的上表面上：
如图所示，根据本发明，背光单元包括：装设有多个LED120的印刷电路板110，以及导光板130，装设有安装槽140以容纳这些LED120，其中，导光板的一个表面或另一个表面具有光学图案区，其密度被调整过。LED120可为侧光式LED，其发光表面121安装在安装槽140的侧壁的方向上。也就是说，LED120可应用在侧壁方向上而非向上的方向上具有发光结构的光源。优选地，安装槽140与LED之间的距离(d)可确定为100mm或以下。
也就是说，根据本发明，背光单元130包括一个表面以及面对该一个表面的另一个表面；并且第一密度图案区X1和第二密度图案区X2形成于导光板130的该一个表面中，且第二密度图案区X2的密度高于第一密度图案区X1的密度。具体地，优选设置第二密度图案区的区域比设置第一密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
包含有第一及第二密度图案区X1、X2的光学图案可以形成的方式是使起伏结构的多个突出图案彼此交叠或彼此各自独立形成。举例而言，第二密度图案区X2中的光学图案应形成的方式是具有比第一密度图案区X1更高的密度；可借由形成在相邻的图案间具有较小空间的具有起伏结构的多个突出图案或形成彼此交叠的部分突出图案，进而控制光学图案的密度，来达到较高的密度。
特别是，优选设置第二密度图案区X2的区域比设置第一密度图案区X1的区域更靠近LED的发光表面。也就是说，优选第二密度图案区X2形成为与LED光源的发光表面较为接近，而第一密度图案区X1形成为与LED光源的发光表面较为远离。由于通过高密度图案的设置或通过彼此交叠的图案；以及通过将第二密度图案区X2设置为靠近LED光源的发光表面来实现形成于导光板的上表面上的第二密度图案区X2，而使得大量强入射光被扩散或散布(diffused or scattered)，从而可达到减少热点的效果。另外，优选第二密度图案区X2在自该安装槽形成的位置起向上垂直的方向上形成在该导光板的表面上；该第二密度图案区形成于在该安装槽和邻近安装槽间的第一距离（d1）的1/5内的区域中。更优选地，形成该第二密度图案区的极限点(limitpoint)形成于自该LED的发光表面起10mm的距离X3内，进而防止热点的生成。
另一方面，通过假设使具有起伏结构的多个突出图案彼此各自独立形成的单一结构，降低导光板的上表面中的第一密度图案区X1的图案密度；据此，因长距离传输发出的光的功能以及取光效率均被改善，故可改善光均匀度。
(2)第二实施例：第三及第四密度图案区形成于导光板的下表面上：
除了参考图2所详细描述的实施例，根据本发明的实施例可在面对导光板的一个表面的另一个表面上实现光学图案。特别是，形成于导光板的另一表面上的该光学图案同样能够以包括独立形状或独立结构的光学图案的交叠结构的形式实现；然而，优选地，该光学图案是以雕刻结构的形式直接形成于该导光板之上。
也即，优选地，该光学图案形成于导光板130的另一表面（下表面）上，并且同时，该光学图案形成于没有安装槽的区域的表面上。
更具体来说，于导光板130的另一表面上，形成有第三密度图案区Y1以及密度高于第三密度图案区的第四密度图案区Y2；特别是，优选设置该第三密度图案区的区域比设置该第四密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。在此情况下，该第三及第四密度图案区可以形成的方式是使雕刻结构的图案彼此交叠或彼此各自独立形成。
也就是说，导光板130的该第三及该第四密度图案区可以形成的方式是使具有雕刻结构的不同形式的剖面形状（半圆、椭圆、不规则等等）形成于该导光板的内部的方向上。在根据本发明的实施例中，可形成多角锥形图案或半球型图案。
特别是，由于第三密度图案区Y1改善了LED发出的光的取光效率，进而改善光均匀度，而第四密度图案区Y2是由具有比第三密度图案区相对高的密度的光学图案来实现，以改善光的扩散(diffusion)和散射(scattering)。
图3示出形成于图2中描述的导光板的上表面（该一个表面）中的光学图案的范例。
如图所示，图3(a)、图3(b)将突出结构的光学图案以多角锥形图案的形式来实现；图3(a)示出了紧密设置有四角锥形的光学图案的结构，而图3(b)示出了借由在相邻的图案之间设置具有较大空间的光学图案来控制这些光学图案的密度的实例。尤其，图3(a)示出了范例，其中部分的独立四角锥形图案彼此交叠，大大地增加了光学图案的密度。
图3(c)、图3(d)示出半球型图案的设置；其中图3(c)示出了较紧密设置的光学图案，而图3(d)示出了较不紧密设置、彼此间较为分离的光学图案。在后者的情况下，同样可借由将部分的独立半球型图案如(c)所述设置为彼此交叠的形式，来增加光学图案的密度。此时，根据本发明的半球型图案指包括半椭圆形图案以及各种与半球型图案相同不具有尖锐边缘的3D图案的概念。
图4示出图3的具有起伏结构的突出图案的实际图像；图4(b)示出了图案设置的图像，其中该图案借由将图4(a)中所示的四角锥形图案印刷为彼此交叠，来形成较紧密的结构。而图4(d)示出了如图4(c)的实际图像。如前所述，应注意的是，这种图案可通过对图案进行雕刻来形成于导光板的下表面上。
特别是，在图4(f)的情况下，若如图4(e)中所示的上凸或下凹的多角锥形图案被列入考虑，则多角锥形图案的下倾斜角(σ)在15度至80度的范围内。更佳地，借由使多角锥形图案的下倾斜角(σ)落在35度至70度的范围内，可控制光学图案的密度。当倾斜角小于15度时，因取到的光量变小，其效率也变差；而当倾斜角大于80度时，因光学图案的倾斜角度过大，其可靠度会减低。尤其，在35度至70度的范围内，取光效率为最大化且可靠度也能够被维持。
举例而言，在四角锥形图案的情况下，对于低密度设置，其图案形成为具有35度至50度的倾斜角；而对于高密度设置，图案形成为具有50度至70度的倾斜角。
(3)第三实施例：第一及一第二密度图案区形成于导光板的上表面上，形成直线图案及交叉图案：
在下文中，描述了在第一实施例中实施的第一及第二密度图案区的另一实施例。
参阅图2至图5，根据第三实施例的背光单元包括：装设有多个LED120的印刷电路板110，以及导光板130，装设有安装槽140以容纳这些LED120，其中，导光板的一个表面或另一个表面具有光学图案区，其密度被调整过。LED120可为侧光式LED，其发光表面121安装在安装槽140的侧壁的方向上。也就是说，LED120可应用具有在侧壁方向而非向上的方向上发光的结构的光源130。优选地，安装槽140与LED之间的距离(d)可确定为100mm或以下。
也就是说，根据本发明，导光板130包括一个表面以及与该一个表面相对的另一个表面；第一密度图案区X1和第二密度图案区X2形成于导光板的该一个表面中，且第二密度图案区X2的密度高于第一密度图案区X1的密度。在此情况下，第一密度图案区X1包含有第一光学图案，形成于导光板的第一方向上；或第二光学图案，形成于导光板的第二方向上；而第二密度图案区X2包含有第一及第二光学图案的交叉图案。此时，该交叉图案表示：当直线形状的光学图案形成为在第一方向或第二方向（表示导光板的水平或垂直方向）上彼此交叉时，形成这些光学图案。
也就是说，本发明中导光板130的一个表面（也即实施例中示出的上表面）具有包括高密度图案区（第二密度图案区）以及低密度图案区（第一密度图案区）的结构。该第一及第二密度图案区各自由在导光板的水平或垂直方向上的直线形状的光学图案来实施；特别是，该第二密度图案区由交叉图案形成，故能实现高密度的光学图案。
尤其，根据本发明，该第一及该第二光学图案可以的形成方式是使具有起伏结构的突出图案被以直线形状配置于导光板的水平或垂直方向上（在本发明中，将其称为“直线图案”）。如图5所示，具有起伏结构的该突出图案（直线图案）可以由多角锥形直线图案或半球型直线图案的形式来实现，其垂直剖面形状为多角形或半圆形。
另外，优选地，第二密度图案区被设置于较接近LED的发光表面的区域中。也就是说，优选地，第二密度图案区X2形成为与LED光源的发光表面较为接近，而第一密度图案区X1形成为与LED光源的发光表面较为远离。由于形成于该导光板上表面上的第二密度图案区X2以高密度图案的交叉图案设置来实现，且也因为第二密度图案区X2设置为靠近LED光源的发光表面，而使得大量强入射光被扩散或散布，故可达到减少热点的效果。
尤其，优选地，第二密度图案区X2在自该安装槽形成的位置起向上垂直的方向上形成于该导光板的表面上；该第二密度图案区形成于该安装槽和邻近安装槽间的第一距离（d1）的1/5内的区域中。更佳地，形成该第二密度图案区的极限点形成于自该LED的发光表面起10mm的距离X3内，进而防止热点的生成。
另一方面，通过将该第一光学图案或该第二光学图案形成为单一结构而非交叉结构，导光板的上表面中的第一密度图案区X1的图案密度被降低；据此，因长距离传输发出的光的功能以及取光效率均被改善，故可改善光均匀度。
如上第三实施例所述，第二实施例中描述的第三及第四密度图案区可以形成的方式是使具有雕刻结构的不同形式的剖面形状（半圆、椭圆、不规则等等）形成于该导光板的内部的方向上。
图5示出有形成于导光板的上表面（该一个表面）中的直线图案及交叉图案的一个范例。
如图所示，图5(a)及图5(c)示出根据本发明的“直线图案”的范例；图5(a)示出有棱镜直线图案(prism line pattern)，而图5(c)示出有半圆直线图案(semi-circle line pattern)。如上所述，该直线图案表示直线形状的光学图案形成在导光板的第一或第二方向上；根据该直线图案的剖面形状，可形成各种不同的光学图案，如多角形直线图案、半圆直线图案、椭圆直线图案、及棱镜直线图案（三角形直线图案）。
图5(b)、图5(d)根据本发明示出了借由该第一和该第二光学图案所形成的交叉图案的范例；图5(b)示出有由图5(a)中棱镜直线图案的交叉结构所形成的交叉图案，而图5(d)示出有图5(c)中半圆直线图案的交叉结构所形成的交叉图案。因此，根据第一或第二光学图案的形状结构，本发明的交叉图案可以由不同方式形成；举例而言，交叉图案可以由图5(a)及图5(c)中的交叉结构的形式获得。
图6根据本发明，示出在导光板的下表面中形成的光学图案的形状，并示出在导光板的内部的方向上具有雕刻结构的独立图案形状，如多角锥形图案或半球型图案。
图6(a)示出多角锥形图案的范例，其中四角锥形的图案形状在导光板的内部方向上形成有雕刻结构。图6(b)示出半球型图案的范例，其中该半球型图案在导光板的内部方向上形成有雕刻结构。
特别是，这样的图案可根据其设置方式而具有不同的密度，其中可借由具有如形成图6(a)或6(b)中显示的结构的部分光学图案形成为彼此互相交叠，来提升光学图案的密度。图6(c)是图6(a)中显示的多角锥形图案的实际图像，表示部分多角锥形图案彼此交叠的结构，而图6(d)示出有这样一种结构，其中借由以相邻的光学图案间的预设分离距离来独立设置多角锥形图案进而降低光学图案的密度。
图7根据本发明，示出在背光单元中形成光学图案的范例的上部平面图。
参阅附图，在多个LED120装设于导光板110内的结构中，若导光板的上表面的第一方向P1以及第二方向P2被考虑在内，则第二密度图案区X2可由形成为彼此交叉的形成于第一方向P1上的第一光学图案以及形成于第二方向P2上的第二光学图案的交叉图案来实现。也就是说，如图所示，若第一或第二光学图案对应于棱镜型图案或半圆直线图案，则可形成不同类型结构的交叉图案。
并且，第二密度图案区X2可实现为第一或第二光学图案由单一图案而非交叉图案所形成的区域。也即第二密度图案区X2可由棱镜型图案或半圆直线图案来形成。
如上所述，特定实施例在本发明的详细内容中被详细说明。然而，在不偏离本发明的范围内，可进行各种变化。本发明的技术原则并不限制于本发明上述所述的实施例。本发明的技术原则并不仅限于本发明的实施例所述，而是技术原则应不仅通过权利要求所限定的内容来限定，而也包括与其等同的范围。

Claims (15)

1.一种背光单元，包括：
印刷电路板，装设有多个LED；以及
导光板，装设有多个安装槽以容纳所述多个LED，该导光板包括一个表面以及面对该一个表面的另一个表面；第一密度图案区和第二密度图案区形成于该一个表面中，且该第二密度图案区的密度高于该第一密度图案区的密度；以及
设置该第二密度图案区的区域比设置该第一密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中，该第一密度图案区及该第二密度图案区形成为彼此交叠或彼此各自独立的具有起伏结构的多个突出图案。
3.如权利要求2所述的背光单元，其中，具有起伏结构的该突出图案为多角锥形图案或半球型图案。
4.如权利要求1所述的背光单元，其中，该第一密度图案区由形成于该导光板的第一方向上的第一光学图案或形成于该导光板的第二方向上的第二光学图案形成；而该第二密度图案区由该第一光学图案及该第二光学图案的交叉图案形成。
5.如权利要求4所述的背光单元，其中，形成为具有起伏结构的突出图案的该第一光学图案或该第二光学图案形成为直线形状。
6.如权利要求5所述的背光单元，其中，具有起伏结构的该突出图案为多角锥形直线图案或半球型直线图案。
7.如权利要求1所述的背光单元，其中，在该导光板的所述另一个表面上，形成有第三密度图案区以及第四密度图案区，其中该第四密度图案区的图案密度高于该第三密度图案区的图案密度；并且设置该第三密度图案区的区域比设置该第四密度图案区的区域更靠近该LED的发光表面。
8.如权利要求7所述的背光单元，其中，该第三密度图案区及该第四密度图案区形成的方式是使雕刻结构的图案彼此交叠或彼此各自独立形成。
9.如权利要求8所述的背光单元，其中，该雕刻结构的图案朝向该导光板的内部形成为多角锥形图案或半球型图案的形状。
10.如权利要求7所述的背光单元，其中，该第一密度图案区至该第四密度图案区形成的方式是包含上凸或下凹的多角锥形图案，该多角锥形图案的下倾斜角(σ)在35度至70度的范围内。
11.如权利要求1所述的背光单元，其中，该第一密度图案区及该第二密度图案区包括具有起伏结构的多个多角锥形图案，且包含该第一密度图案区的该多角锥形图案的下倾斜角(σ)在35度至50度的范围内，而包含该第二密度图案区的该多角锥形图案的下倾斜角(σ)在50度至70度的范围内。
12.如权利要求7所述的背光单元，其中，该第三密度图案区及该第四密度图案区包括具有雕刻结构的多个多角锥形图案，且包含该第三密度图案区的该多角锥形图案的下倾斜角(σ)在35度至50度的范围内，而包含该第四密度图案区的该多角锥形图案的下倾斜角(σ)在50度至70度的范围内。
13.如权利要求7所述的背光单元，其中，该第二密度图案区在自该安装槽形成的位置起向上垂直的方向上形成于该导光板的表面上；该第二密度图案区形成于在该安装槽和邻近安装槽间的第一距离（d1）的1/5内的区域中。
14.如权利要求13所述的背光单元，其中，该第三密度图案区被设置为包含至少两个或更多的区域。
15.如权利要求12所述的背光单元，其中，该安装槽与该LED之间的距离被确定为100mm或以下。
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