TW201317683A - 具有作為導光板之樹脂層的發光裝置及具有其之液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種發光裝置包括:複數個頂視型發光二極體光源,形成於一基底基板之上;以及一樹脂層,該些發光二極體光源係嵌入於其中,並係層壓於該基底基板之上。
Description
本發明係主張關於2011年08月31日申請之韓國專利案號No.10-2011-0087502以及2012年02月21日申請之
韓國專利案號No.10-2012-0017287之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種使用一發光二極體作為一光源之發光裝置;更精確來說,是關於一背光單元、一液晶顯示裝置、以及一使用該發光裝置之車輛燈具。
在許多不同的領域中,都需要使用一種經由導引一光源發出之光來照明之發光裝置;例如一用於照明之燈具、一車燈、一液晶顯示裝置等等。在發光裝置中,最重要的技術莫過於一種能夠使裝置尺寸更為輕薄之技術以及一種能夠改善光效率之結構。
在下文中,作為發光裝置應用之一舉例,將說明一種液晶顯示裝置。
參閱圖1,一種發光裝置1係具有結構如下:一平面之導光板30(light guide plate)係被設置於一基板20之上,而複數個側視型發光二極體10(side-view type LEDs),圖中僅繪示一個,係以一陣列形狀(array shape)設置於導光板30之一側面上。自發光二極體10入射於導光板上之光線L,係被設置於導光板30之一底面上之一微小反射圖案(fine
reflection pattern)或一反射片40(reflection sheet)向上反射,並自導光板30發出。然後,光係被提供於導光板30之一上部分之一液晶顯示面板50(LCD panel)。
如圖2所示,發光裝置可形成於一結構中,其中一擴散片31(diffuse sheet),或複數個光學片(optical sheets)如稜鏡片32、33(prism sheets);以及一保護片34(protective sheet)等等,係進一步地被設置於導光板30與LCD面板50之間。
據此,該導光板基本上係被使用作為發光裝置之主要部件;然而,因為導光板之厚度的關係,整體產品的厚度會受到限制。而在一大尺寸發光裝置之情況下,會出現影像品質(image quality)劣化(deteriorated)的問題。
本發明係為解決上述習知技藝之問題,且本發明之一方面在於提供一種發光裝置,其係可減少發光二極體數量、確保光學特性、並將頂視型發光二極體(top view type LEDs)安裝為一直下式(direct type),以實現區域調光(local dimming);另,其亦可創新地使用一樹脂層取代一導光板,
以縮小發光裝置之一厚度。
本發明之一方面提供一種發光裝置,包括:複數個頂視型發光二極體光源,形成於一基底基板(base substrate)之上;以及一樹脂層(resin layer),該些發光二極體光源係嵌入於其中,並係層壓於該基底基板之上。特別是,實施一光學圖案層(optical pattern layer)於該樹脂層之上,以避免光匯聚。另外,實施一反射膜(reflective film)或一反射單元(reflective unit)於該基底基板之上,以改善反射效率(reflection efficiency),並實施一擴散片與一空氣層(air layer),以改善擴散與散佈效果(diffusion and disperse effects)。
根據本發明一實驗實施例,其係具有下述優點:減少發光二極體數量、確保光學特性、並將頂視型發光二極體安裝為一直下式,以實現區域調光;另,其係創新地使用樹脂層取代導光板,以縮小發光裝置之一厚度。
根據本發明另一實驗實施例,其係具有下述優點:形成具有一光學圖案之一光學圖案層、形成一穿孔圖案被形成(perforated pattern)於白色PET(Polyethylene Terephthalate,聚乙烯對苯二酸酯)之上、以及提供一遮光
圖案(light shielding pattern);藉此而得以去除產生於LED光源之一上部分中之熱點(hot spots)和暗區(dark space)、實施該發光裝置而不會出現顯著的光學特性變化、同時確保一黏著材料與接合部件之間的可靠度,並使部件能夠精確地對準排列。
另外,其亦具有下述優點:包含有該空氣層之一空氣間隙模組(air gap module)係由圖案化或使用一獨立部件形成;其係被裝設於擴散片之上,藉此以增強光學特性例如一發光裝置之擴散性或光均勻度。
特別是,包含有反射圖案之反射膜以及包含有空氣層之擴散片係被提供於樹脂層,故可有效地確保穩定的發光性質。
在以下參考所附圖示,將詳細說明本發明之實施例。相同參考的數字將會指定到圖示解說中的相同元件,重複解說的部分將予省略。應理解的是,「第一」、「第二」以及類似的用詞在此是用來描述不同的元件;這些元件並不限制於此些用詞。這些用詞僅係用以區分各項元件者。
本發明之主旨係在於提供一種技術,其中係自一發光裝置去除一導光板,以一樹脂層代替之;頂視型發光二極體係被使用作為一光源,且裝設一光學圖案層,以使光不會匯聚於該樹脂層之一上部分上。
根據本發明之發光裝置並不限定於應用在一液晶顯示裝置之背光單元中。也就是說,該發光裝置可被應用於各種不同需要照明功能之燈具裝置中,例如一車輛燈具、一居家照明裝置、以及一工業用發光裝置等。在車輛燈具中,其亦可被應用於一車輛頭燈、車內照明、一車後燈等等。
圖3係根據本發明一實驗實施例,繪示有一發光裝置之一結構概念圖。
參閱圖3,根據本實驗實施例之發光裝置係包括:複數個頂視型LED光源130,形成於一基底基板101之上;以及一樹脂層140,該些發光二極體光源係嵌入於其中,並係層壓於該基底基板之上。
特別是,在圖中所示之結構中,根據本發明之此實驗實施例之頂視型LED光源130係可將光發出於一向上之方向,並可形成於一結構中,其中該些頂視型LED光源係以一條狀
(bar type)安裝於印刷電路板110(printed circuit board)之上。當然,在此情況下,具有條狀式之印刷電路板110之結構亦可為:複數個條狀印刷電路板,設置於基底基板101之上。
在圖中所示之結構中,印刷電路板110可嵌入於基底基板101中,亦可被設置於一結構中,該結構係具有LED光源130突起;然而,其並不限制於此。該印刷電路板亦可被設置於基底基板101之一表面上。
樹脂層140可被應用於基底基板101之一上表面上。該樹脂層可被層壓於嵌入有LED光源130之一結構,並可被用作為將LED光源所發出之光導引向上之功能。亦即,該樹脂層之功能可為散佈在LED光源130之光。亦即,樹脂層140可執行一傳統導光板之功能。
樹脂層140可使用一光學黏著劑。例如,該光學黏著劑可使用一紫外光硬化樹脂其係連接有寡聚物(oligomer)及單體(monomer)。在此情況下,該寡聚物可由下述:丙烯酸胺基甲酸酯(urethane acrylate)、環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylete)、及丙烯酸-丙烯酸酯(acrylic acrvlate)。在此處,可使用單官能、
雙官能、三官能、及官能單體來作為此單體。舉例而言,根據本發明之此實驗實施例之樹脂層基本上可使用包含有能夠擴散光之一材料之所有樹脂。舉例而言,根據本發明之一例之樹脂層之主要材料,可使用以一丙烯酸胺基甲酸酯寡聚物為主要材料之樹脂。也就是說,可使用可使用作為合成寡聚物之丙烯酸胺基甲酸酯寡聚物與高分子型(polymer type)聚丙烯(polyacrylic)之一混合物。當然,可進一步包含有一單體,其中混合有一低沸點(low boiling point)之反應性稀釋單體(diluted reactive monomer),亦即丙烯酸異冰片酯(isobornyl acrylate,IBOA)、丙烯酸羥基丙酯(hydroxylpropyl acrylate,HPA)、丙烯酸2-羥基乙酯(2-hydroxyethyl acrylate,2-HEA)。此外,可混合一光起始劑(photo initiator)如1-羥基環己基苯基酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone)等等、或一抗氧化劑(antioxidant),作為添加劑(additives)。又,該樹脂層可包括一珠粒(bead),以增強光擴散與光反射。該珠粒被包含於該樹脂層中,其可為對應於該樹脂層之總重量之0.01至0.3 wt%。也就是說,自LED光源發出之光可經樹脂層140與該珠粒而被擴散、反射,並向上行進。因該樹脂層的存在,
可創新地將傳統習知導光板所佔據之一厚度縮小,進而可製造出輕薄的產品。另外,其產品具有延展性(ductile)品質,故可被應用於一彈性顯示器(flexible display device)中。
該珠粒可由:矽(silicon)、矽石(silica)、玻璃球(glass bubble)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)、胺基甲酸酯(urethane)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、三氧化二鋁(Al2O3)、及丙烯醯基(acryl)其中任一者形成,並可具有一粒子粒徑大小為1 μm至20 μm之間。
另外,一光學圖案層150可被裝設於樹脂層140之一上部分中,進而執行避免LED光源130所發出之光匯聚之功能。
在繪示結構中,根據本發明之較佳實施例,該光學圖案層係可由白色PET形成,且可形成於一結構中,其中複數個穿孔152(through holes)係被圖案化於該白色PET之上,藉此以防止因光匯聚而產生熱點,並均勻地形成暗線(dark lines)。當然,在此情況下,一金屬材料可取代該些穿孔被印刷並實施於該白色PET之上。又,除了具有穿孔設置於白色PET上之結構以外,亦可使用一結構,其中印刷有一光學圖案151,以屏蔽光線。
除了使用白色PET實施光學圖案層之例子以外,另一舉
例係可將光學圖案層提供於一結構中,其中光學圖案151係被印刷於一普通的聚合物膜(polymer film)(例如PET)之上。光學圖案151可藉由局部地遮蔽LED光源130所發出之光、防止其匯聚,而避免一熱點情形產生。亦即,光學圖案151可被實施,以使用單一光學圖案來調整光的遮蔽程度(shield level)或擴散性(diffusivity),以使光學圖案得以執行局部遮光或擴散光之功能,而非完全地屏蔽光線。另外,較佳地,根據本發明之本實施例之光學圖案可被實施為一複合圖案(composite pattern)之一交疊印刷結構(overlapping printing structure)中。該交疊印刷結構係為一結構,由形成一圖案並印刷另一圖案形狀於於該一圖案之上部分來實施。
例如,光學圖案151可被實施為一擴散圖案(diffusion pattern)以之一交疊印刷結構;該擴散圖案係藉由使用一遮光墨水(light shielding ink),以一發光方向形成於一聚合物膜之一下表面上,其中該遮光墨水係包括選自:TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、Silicon、ZnO、Al、及Ag上述其中材料;而該遮光圖案係使用該遮光墨水,包括Al或者Al及TiO2之一混合材料。也就是說,光學圖案可由將擴散圖案黑白印
刷(white-printing)於聚合物膜之一表面上、接著將遮光圖案再形成於其上;或者,以相反順序,光學圖案可形成為一雙重結構。當然,很明顯的,其圖案形成設計可隨著光效率(light efficiency)、光強度(light intensity)、及一遮光比(light shielding ratio)而修正變動。此外,該光學圖案可形成為一三重結構(triple structure);其中在一依序層壓結構(sequential laminated structure)中,作為一金屬圖案之遮光圖案係形成於一中間層,而擴散圖案係分別被實施於其上部分及上部分中。在此三重結構裡,光學圖案可以選自由上述材料來實施。作為一較佳例,三重結構可確保光效率與均勻度;在該結構中,擴散圖案其中之一可使用具有絕佳反射性(reflectance)之TiO2來實施,另一擴散圖案可使用具有絕佳光穩定性(light stability)與色感(color sense)之TiO2及CaCO3兩者一起來實施,而遮光圖案則可使用具有絕佳遮蔽性(hiding properties)之Al來實施。特別是,CaCO3可透過減少黃光暴露之功能,最終實施白光,進而達到具有更穩定效率之光。除了CaCO3以外,可使用無機材料如BaSO4、Al2O3、Silicon珠粒,其具有大粒徑及相似結構。又,對於光效率而言,較佳地,光學圖案係經由
調整一圖案密度來形成,藉此以在光學圖案移動遠離LED光源之發光方向時降低圖案密度。
此外,如圖3中所示之結構,根據本發明知本實施例之發光裝置可進一步包括一第一反射膜121,層壓於基底膜之之一表面上。該第一反射膜可應用一Ag膜或一白色PET膜。
本發明之本實驗實施例係可被實施為一結構,其中一空氣層係因將反射膜結構結合統一於第一實驗實施例中之結構而形成。
也就是說,如圖5中結構所示,一反射單元120可形成為一結構,其中一空氣區係被實施於基底基板101和樹脂層140之間,在層壓於基底基板101之上之一結構中。
反射單元120可包括:第一反射膜121,緊密地黏著於基底基板101之一表面上;以及一第二反射膜122,與第一反射膜121相隔而設以形成一第一空氣區A1,且係由一透明材料形成。第一及第二反射膜121、122可層壓於該基底基板之上。
第一空氣區A1可形成於一結構,其中第一及第二反射膜121、122係整體地被壓縮,而不使用一部件來協助,如
一獨立的黏著劑。又,如圖所示,第一空氣區A1,其中空氣係透過一空間件123如一獨立黏著件來容納,可以實施為:第一及第二反射膜121、122彼此相隔而設。
在此情況下,第一反射膜121可使用一反射光之反射材料,亦即形成有一Ag金屬層之一膜。第二反射膜122可使用由一透明材料製成之一膜,以使LED光源發出之光被傳導至第一反射膜之一表面上,然後再一次地被反射。特別是,除了LED光源130發出之光會被傳送至第一反射膜然後再一次地被反射於第二反射膜,一反射圖案124可透過黑白印刷設於第二反射膜122之一表面上,故可進一步促進光之散佈,進而改善亮度。反射單元120可實施使光亮度最大化之效果。該反射圖案可使用一反射墨水(reflective ink)來印刷,該反射墨水係包括下述其中任一者:TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、Silicon、及PS。
圖6係繪示有一結構,其中除了第一及第二實驗實施例所述結構外,進一步地包含一擴散片170於光學圖案層150之上。
也就是說,如圖6所示,在第三實驗實施例中,發光裝
置可被實施為進一步包括一第二空氣區,設置於光學圖案層150與擴散片170之間。也就是說,根據本發明之發光裝置之組成中,可加入一結構,其中裝設有空氣層即,第二空氣區161,於光學圖案層150與擴散片170之間。因為第二空氣區161的存在,可使LED光源發出之光被擴散、並改善其光均勻度。又,為了使傳導至樹脂層140及光學圖案層150之光的偏差最小化,該第二空氣區可具有一厚度為0.01至2mm。
第二空氣區161可藉由將空氣層形成於擴散片之一下部分的結構來形成。第三空氣區可包括藉由處理擴散片本身來實施該空氣區,即空氣層,之一方法,或是一結構組成,其中該空氣區係由形成一獨立結構於擴散片之下部分來形成。
根據本發明之發光裝置可被應用於下述之LCD中。
以下將配合圖6來說明,光係自頂視型LED光源130以一向上的方向發出。發出之光係在取代傳統導光板功能之樹脂層140被反射、擴散。此處不使用用以防止過量光匯聚之光學圖案層150來避免光匯聚,而是藉由樹脂層間所包含之珠粒之擴散效果,來改善光亮度。
又,被發出、反射之光係隨擴散片170之方向移動。在
此情形下,光學圖案層150可避免光匯聚,而形成於擴散片之下部分之第二空氣區161可使光偏移現象達到最小化。
特別是,因為根據本發明之本實施例中,因設置於樹脂層140和印刷電路板110之間的反射單元120之故,反射率(reflectance)可被提升、光效率得以最大化,且亮度亦可被改善。特別是,在根據本發明之本實施例中反射單元120。可由以圖案化一黏著材料層來實施空氣區,進而變動設計,來實施反射率的控制。根據一圖案化黏著材料之原料與種類,可調整其他反射率與色彩之實施。又,根據光特性和第二反射膜122之一厚度,可調整反射率。
如此,通過樹脂層140之光係被形成於光學圖案層150之上的光學圖案151擴散或屏蔽,而經此處理後之光又由形成於擴散片之下部分之第三空氣區再一次純化,因此可提升其均勻度。光係以一白光之形式,通過隨後加入之一光學片如一稜鏡片180、反射式偏光增亮膜190(Dual Brightness Enhancement Film,DBEF),等等,而入射於一LCD面板上。
綜上所述,在本發明詳細說明中,詳細地描述了本發明之實施例,但很明顯的,熟習此項技術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。因此,
應理解的是,上述關於本發明特定實施例之說明並非用以限制本發明,且所有對於本發明揭示之實施例以及其他實施例範疇內之修改均應被理解為被包括於本發明申請範疇之內。
1‧‧‧發光裝置
10‧‧‧發光二極體
20‧‧‧基板
30‧‧‧導光板
31‧‧‧擴散片
32‧‧‧稜鏡片
33‧‧‧稜鏡片
34‧‧‧保護片
40‧‧‧反射片
50‧‧‧液晶顯示面板
101‧‧‧基底基板
110‧‧‧印刷電路板
121‧‧‧第一反射膜
122‧‧‧第二反射膜
123‧‧‧空間件
124‧‧‧反射圖案
130‧‧‧頂視型LED光源
140‧‧‧樹脂層
150‧‧‧光學圖案層
151‧‧‧光學圖案
152‧‧‧穿孔
161‧‧‧第二空氣
170‧‧‧擴散片
180‧‧‧稜鏡片
190‧‧‧反射式偏光增亮膜
以下所附圖示係用以更佳的說明本發明,且係為本說明書之一部份。本發明實施例係由上述文字說明配合以下所附圖示說明之,其中:圖1、2係繪示有一傳統發光裝置之結構概念圖;圖3係根據本發明一實施例,繪示主要有一發光裝置之一結構概念剖面圖;圖4係根據本發明另一實施例,繪示有一光學圖案層之結構之一平面圖;以及圖5、6係根據本發明又一實施例,繪示有一發光裝置之結構之剖面圖。
101‧‧‧基底基板
110‧‧‧印刷電路板
121‧‧‧第一反射膜
124‧‧‧反射圖案
130‧‧‧頂視型LED光源
140‧‧‧樹脂層
150‧‧‧光學圖案層
151‧‧‧光學圖案
152‧‧‧穿孔
Claims (16)
- 一種發光裝置包括:複數個頂視型發光二極體(LED)光源,形成於一基底基板之上;以及一樹脂層,該些發光二極體光源係嵌入於其中,並係層壓於該基底基板之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置,其中該些LED光源係以一條狀被裝設於一印刷電路板之上。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置,其中該印刷電路板係被設置於一結構,其中至少兩個或以上的該印刷電路板係被層壓於該基底基板之上,或者該印刷電路板係嵌入於該基底基板之中。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置,其進一步包括一光學圖案層,其係包含有一光學圖案於該樹脂層之一上部分上,並係用以遮蔽光線。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置,其中該光學圖案層係具有一結構,其中複數個穿孔係被圖案化於白色PET(Polyethylene Terephthalate)之上。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置,其中該光學圖案 層係具有一結構,其中用以遮光之該光學圖案係使用一原料,而被印刷於一聚合物膜之上;其中該原料係包含有下述材料:TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、矽、及PS。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置,其中該樹脂層係為包含有一寡聚物的一紫外光硬化樹脂,。
- 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置,其中該寡聚物係選自由丙烯酸胺基甲酸酯(urethane acrylate)、環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、及丙烯酸-丙烯酸酯(acrylic acrylate)所組成的群組。
- 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置,其中該樹脂層係進一步包括珠粒,其係選自由矽(silicon)、矽石(silica)、玻璃球(glass bubble)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)、胺基甲酸酯(urethane)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、三氧化二鋁(Al2O3)、及丙烯醯基(acryl)所組成的群組之其中任一者所形成。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置,其進一步包括一第一反射膜,層壓於該基底基板之上。
- 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置,其中該第一反 射膜係為一Ag膜或者一白色PET膜。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置,其進一步包括一反射單元,包含有:一第一反射膜,緊密地黏著於該基底基板之一表面上;以及一第二反射膜,與該第一反射膜相隔而設以形成一第一空氣區,且係由一透明材料形成。
- 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置,其中該第二反射膜係緊密地黏著於該樹脂層,且一反射圖案係進一步形成於該第二反射膜之一表面上。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置,其中該反射圖案係使用一反射墨水來印刷並圖案化,該反射墨水係包含有下述其中一者:TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、矽、及PS。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置,其進一步包括一擴散片,層壓於該光學圖案層之上;其中,一第二空氣區係被實施於該光學圖案層與該擴散片之間。
- 一種液晶顯示裝置,具有如申請專利範圍第4項所述之使用頂視型發光二極體作為光源之一種發光裝置,其中該發光裝置係包括:一樹脂層,其係層壓於嵌入有該些 光源之一結構中之一印刷電路板之上;以及一光學圖案層,其係設置於該樹脂層之一上部分上,並包含有一遮光圖案。
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