TW201908788A - 包括玻璃導光板及耦合介質的背光單元 - Google Patents

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Abstract

背光單元包含玻璃導光板、至少一個光源及設置在其間的耦合介質。該至少一個光源可經由耦合介質熱耦合或光耦合至玻璃導光板。亦揭示了包括上述背光單元的電子、顯示及照明裝置。

Description

包括玻璃導光板及耦合介質的背光單元
本申請案根據專利法主張於2017年7月10日申請之美國臨時申請案序號第62/530,511號之優先權之權益，依據該案之內容且將該案之內容以其全文引用方式併入本文。
本揭示案一般而言關於背光單元及包括上述背光單元的顯示裝置，更具體而言關於包括經由耦合介質光耦合及/或熱耦合至至少一個光源的玻璃導光板的背光單元。
液晶顯示器(LCD)經常用於各種電子裝置，如手機、膝上型電腦、電子平板電腦、電視機及電腦顯示器。對更薄、更大、高解析度平面顯示器的需求增加推動用於顯示器的高品質基板的需求，例如，作為導光板(LGP)。因此，產業上需要具有更高光耦合效率及/或光輸出的更薄的導光板，這可允許各種顯示裝置之厚度減小及/或螢幕尺寸增加。
如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate; PMMA)的塑膠材料可用於製造導光板。然而，PMMA具有相當高的熱膨脹係數（例如，比玻璃之熱膨脹係數大了大約一個數量級），這可能需要當設計LCD裝置時光源（例如LED）與光導之間的更大空間。此間隙可能降低從光源至光導的光耦合效率及/或需要更大的邊框(bezel)來隱藏顯示器之邊緣。再者，由於塑膠光導相對較弱的機械強度，可能難以製造既足夠大又薄的塑膠光導以滿足當前的消費者需求。因此，塑膠光導可能限制可用於顯示影像的發光表面區域，這是由於邊框的隱藏或不能製造用於期望的顯示尺寸的足夠大的片材。
由於玻璃導光板的低光衰減、低熱膨脹係數及在相對低的厚度下具有高機械強度，玻璃導光板已被提出作為塑膠導光板的替代方案。然而，儘管玻璃可用於生產相對薄的導光板，但上述導光板亦可能具有各種缺點。例如，減小導光板之厚度可能需要使用較小的光源（例如，LED）以促進有效的光耦合。減小光源之尺寸可能進而降低背光單元(BLU)之光輸出亮度及/或效率。可用更大功率驅動較小的光源以彌補降低的亮度，但此舉可能不利地增加LED溫度，這可能進而縮短LED之壽命及/或隨時間降低LED的亮度。另外，玻璃導光板之邊緣可能稍微不均勻，例如，在刻劃、切割及/或分離過程期間可能產生某程度的波紋(waviness)。上述不均勻的邊緣表面可能引入額外的耦合損耗及/或一或更多個光源與導光板的非均質耦合，這可能不當地造成顯示不均勻(mura)。
因此，提供包括具有減小的厚度及改善的亮度的玻璃導光板的背光單元將為有利的。為上述背光單元提供有效地逸散由耦合至導光板的光源產生的熱以改善背光單元壽命的手段亦為有利的。此外有利的是，提供具有改善的光耦合效率及均勻性的上述背光單元。
在各種實施例中，本揭示案關於背光單元，包括：玻璃導光板，包含發光主表面、相對的主表面及光入射邊緣表面；至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；及耦合介質，設置在該至少一個光源與該玻璃導光板之間並且與該至少一個光源與該玻璃導光板直接實體接觸；其中該至少一個光源經由該耦合介質熱耦合及光耦合至該玻璃導光板。
本文亦揭示背光單元，包括：玻璃導光板，包含發光主表面、相對的主表面及光入射邊緣表面；耦合介質層，設置於該光入射邊緣表面上；及至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；其中該至少一個光源與該光入射邊緣表面之間的距離在從0 mm至約1 mm的範圍中。
根據各種實施例，玻璃導光板之光入射邊緣表面被倒角(chamfered)。在某些實施例中，耦合介質之折射率可小於玻璃導光板之折射率。根據進一步實施例，耦合介質可包括選自以下的聚合物：丙烯酸酯(acrylates)、丙烯醯胺(acrylamides)、環氧化物(epoxides)、胺甲酸乙酯(urethanes)、酯類(esters)、聚醯亞胺(polyimides)、硫醇烯類(thiolenes)、多烯(polyenes)、乙烯基醚(vinyl ethers)、聚矽氧基(silicone-based)聚合物、含氟聚合物(fluoropolymers)、上述之共聚物及上述之混合物。在另外的實施例中，耦合介質還可包括黏合促進劑及無機顆粒中之至少一者。耦合介質之彈性模數可例如在從約0.001 GPa至約30 GPa的範圍中。
在非限制性實施例中，於導光板之光入射邊緣表面上的耦合介質之厚度可在從約0.05 mm至約0.5 mm的範圍中。根據某些實施例，在該至少一個光源與耦合介質之間還存在氣隙。氣隙可延伸在從大於0 mm至約0.5 mm的範圍中的距離。在各種實施例中，耦合介質亦可存在於導光板之發光主表面及/或相對的主表面上。在上述一或更多個主表面上的耦合介質之厚度可在從約0.02 mm至約0.5 mm的範圍中，在上述一或更多個主表面上的耦合介質之長度可在從約0.01 mm至約2 mm的範圍中。當存在於導光板之一或更多個主表面上時，耦合介質可包括與主表面的表面角度，該表面角度在從約1o 至約30o 的範圍中。
本揭示案之附加特徵及優點將於以下的實施方式中記載，並且部分地對於本領域熟知技術者而言從該實施方式將為顯而易見的，或藉由實踐本文所述的方法而認知，本文包含以下的實施方式、申請專利範圍以及附圖。
應理解，前述一般性描述及以下實施方式兩者呈現本揭示案之各種實施例，且欲提供用以理解申請專利範圍之本質及特性的概要或架構。本文包含附圖以提供進一步理解本揭示案，且附圖併入此說明書中且構成此說明書之一部分。圖式繪示本揭示案之各種實施例，且圖式與說明一起用以解釋本揭示案之原理及操作。
本文揭示背光單元，包括：玻璃導光板，包含發光主表面、相對的主表面及光入射邊緣表面；至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；及耦合介質，設置在該至少一個光源與該玻璃導光板之間並且與該至少一個光源與該玻璃導光板直接實體接觸；其中該至少一個光源經由該耦合介質熱耦合及光耦合至該玻璃導光板。本文亦揭示背光單元，包括：玻璃導光板，包含發光主表面、相對的主表面及光入射邊緣表面；耦合介質層，設置於該光入射邊緣表面上；及至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；其中該至少一個光源與該光入射邊緣表面之間的距離在從0 mm至約1 mm的範圍中。本文進一步揭示包括上述背光單元的電子、顯示及照明裝置。
現將參照第 1 圖 ~ 第 14 圖 討論本揭示案之各種實施例，第 1 圖 ~ 第 14 圖 繪示示例性背光單元配置及與其光耦合及熱耦合性質相關的曲線圖。以下一般性描述欲提供所要求保護的裝置之概述，並且將參照非限制性實施例在整個揭示內容中更具體地討論各種態樣，這些實施例在本揭示案之上下文內可彼此互換。
第 1 圖 繪示根據本揭示案之某些實施例的背光單元100 。背光單元100 可包括玻璃導光板(LGP)110 、耦合介質120 及光源130 ，光源130 經由耦合介質120 光耦合及熱耦合至導光板110 。導光板110 可包括光入射邊緣表面111 、發光主表面112 及相對的主表面113 （與發光主表面相對）。導光板110 之厚度T 在主表面112 與113 之間延伸，並且可在例如從約0.1 mm至約3 mm的範圍中，如從約0.3 mm至約2.5 mm、從約0.5 mm至約2 mm、從約0.7 mm至約1.5 mm或從約1 mm至約1.2 mm，包括介於其間的所有範圍及子範圍。耦合介質120 及/或光源130 之高度可大致上等於導光板110 之厚度T （如所繪示）。在其他實施例中，耦合介質120 及/或光源130 之高度可小於或大於厚度T 。
光源130 可與導光板110 分隔距離d ，距離d 可在從約0.01 mm至約0.5 mm的範圍中，如從約0.1 mm至約0.4 mm或從約0.2 mm至約0.3 mm，包括介於其間的所有範圍及子範圍。在非限制性實施例中，如第 1 圖 中描繪的實施例，距離d 對應於耦合介質120 之厚度，並且在光源130 與耦合介質120 之間或耦合介質120 與導光板110 之間不存在氣隙。
如本文所使用，「光入射邊緣表面」欲表示光耦合至緊鄰光源的邊緣表面，例如，光注入其中的導光板之邊緣。「發光主表面」欲表示面向預期使用者的導光板（或背光單元）之主表面，例如，朝使用者發光的主表面。類似地，「相對的主表面」欲表示與發光主表面相對的導光板（或背光單元）之主表面，相對的主表面背向使用者，例如，朝裝置之後面板（若存在）。
如第 1 圖 所示，背光單元100 可為側光式(edge-lit)，例如，光源位於緊鄰導光板之邊緣表面處或與導光板之邊緣表面相鄰處。如本文所使用，用語「緊鄰(proximate)」欲表示兩個部件位於彼此靠近處，但未必直接實體接觸。應理解，「相鄰(adjacent)」的兩個部件直接實體接觸，例如，彼此鄰接。出於說明目的，第 1 圖 包含另外的背光部件，如LCD面板140 、光學膜141 （例如，稜鏡膜、擴散膜(diffusing film)等）、反射片142 、印刷電路板(PCB)143（例如，金屬芯PCB (MCPCB)）及邊框144 。然而，本文揭示的背光單元不限於上述配置，並且根據各種實施例這些任選的部件可存在或可不存在。
如第 1 圖 中描繪，光源130 可經由耦合介質120 光耦合而且熱耦合至導光板110 。如本文所使用，用語「光耦合」欲表示光源相對於導光板定位，以便將光引入或注入導光板。即使光源不與導光板直接實體接觸，光源仍可光耦合至導光板。如本文所使用，用語「熱耦合」欲表示來自光源的熱可經由穿過耦合介質的熱傳導路徑藉由導光板逸散。即使光源不與導光板或耦合介質直接實體接觸，光源仍可熱耦合至導光板。如第 1 圖 所示，藉由將耦合介質120 定位於光源130 與導光板110 之間並且這些部件之間直接實體接觸來增強上述熱傳導路徑。因此，玻璃導光板可用作光源的附加散熱器，使得光源可以更高的功率驅動以增加亮度。在一些實施例中，例如，如第 1 圖 中繪示，耦合介質120 可與導光板110 及光源130 兩者直接實體接觸。在其他實施例中，在光源130 與耦合介質120 之間可存在氣隙。
為了避免光源隨時間劣化，光源之接面溫度(Tj )應保持低於規定的最大值(Tmax )，該最大值可隨不同光源變化。接面溫度可藉由以下公式來決定：Tj = Ts + Rthj *Pd ，其中Ts 為焊接溫度，Rthj 為焊點與接面之間的阻熱係數，Pd 為輸入功率。輸入功率Pd 可計算為順向電流(IF )與施加電壓(V)的乘積（Pd = IF *V）。隨著Ts 減小，Tj 將對應地減小。
第 2 圖 為繪示對於示例性光源的焊接溫度(Ts )作為持續時間的函數的曲線圖。曲線A 表示未耦合的LED，而曲線B 表示藉由耦合介質熱耦合至玻璃導光板的LED。從兩個曲線可看出，藉由將LED熱耦合至導光板，在繪示的例子中焊接溫度可降低多達9o C。咸信，熱可藉由行進經過耦合介質至導光板來逸散，導光板用作散熱器並且將熱從LED傳導出去。藉由降低Ts ，可使用更高的輸入功率Pd 來實現增加的光輸出而不超過Tmax 。
參照第 3 圖 ，另一個示例性背光單元200 可包含具有倒角的(chamfered)光入射邊緣表面211 的導光板210 。例如，倒角215 可提供於光入射邊緣表面211 與發光主表面212 的連接處及/或於光入射邊緣表面211 與相對的主表面213 的連接處。上述倒角215 可具有高度h 。倒角215 的示例性高度h 可為導光板210 之厚度T 之至少約2%，如在從約0.02*T至約0.3*T、從約0.03*T至約0.2*T或從約0.05*T至約0.1*T的範圍中。例如，在2 mm厚的玻璃片的情況下，具有約0.04 mm的高度的倒角可用於光入射邊緣表面211 之一個或兩個角處，或對於0.7 mm厚的玻璃片，可使用具有約0.014 mm或更大的高度的倒角，或對於1.1 mm厚的玻璃片，可使用具有約0.022 mm或更大的高度的倒角。
倒角215 可以任何適合的角度來切割，例如，範圍從約10o 至約60o ，如從約20o 至約50o 、從約30o 至約40o 或約45o 。在進行倒角之後，光入射邊緣表面211 可具有倒角厚度t ，倒角厚度t 可在例如從約0.04 mm至約2.5 mm的範圍中，如從約0.1 mm至約2 mm、從約0.3 mm至約1.5 mm或從約0.5 mm至約1 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。耦合介質220 及/或光源230 之高度可大致上等於光入射邊緣表面211 之倒角厚度t （如所繪示）。在其他實施例中，耦合介質220 及/或光源230 之高度可小於或大於倒角厚度t 。儘管第 1 圖 之另外的背光單元部件未繪示於第 3 圖 中，應理解，那些部件中之任何一者或全部可與第 3 圖 之背光單元200 組合使用。
第 4 圖 為繪示對於厚度T 為1.5 mm、倒角厚度t 為1.2 mm且倒角高度h 為0.15 mm的玻璃導光板，光耦合效率作為耦合介質之折射率(n)的函數的曲線圖。光源具有1 mm的高度並且經由耦合介質與導光板間隔距離d ，距離d 在0.1 mm至0.5 mm之間變化。從圖中可見，光源與導光板之間較短的距離d 增加光耦合效率。光耦合效率亦可取決於耦合介質之折射率(n)，對於每條曲線具有造成峰值效率的最佳折射率。最佳折射率可隨光源與導光板之間的距離改變而改變，但在每種情況下，峰值效率高於由具有氣隙的類似配置（即，沒有耦合介質）所造成的峰值效率。
藉由非限制性實例，具有0.4 mm的氣隙的配置具有73%的耦合效率。藉由具有折射率(n)為1.4的耦合介質（d = 0.4 mm）取代氣隙，耦合效率可增加至77%（參見第 4 圖 ）。此外，因為耦合介質可提供光源與導光板之間的熱傳導路徑，所以光源可移動得更靠近導光板並且可減小距離d 以提供耦合效率的進一步改善。例如，在距離d 為0.1 mm且耦合介質之折射率為1.4的情況下，耦合效率可進一步提高至79%（參見第 4 圖 ）。熱傳導路徑亦允許以更大功率驅動光源，而Tj 不超過Tmax 以提供額外的亮度。
第 5A 圖 ~ 第 5B 圖 分別為耦合至光源130 之陣列的玻璃導光板110 之側視圖及俯視圖。在第 5A 圖 ~ 第 5B 圖 中繪示的實施例中，氣隙將導光板110 與光源130 分隔距離a 。如第 5B 圖 中描繪，玻璃導光板100 之光入射表面111 可為不均勻的，例如，因為製造過程中的一或更多個步驟，如刻劃、切割、斷裂等。在某些實施例中，光入射表面111 可具有波狀圖案，由於光源130 與導光板110 之間的不同耦合距離，這可能降低光耦合效率並且產生導光板之平面中的不均勻的亮度。波狀圖案可具有波幅A 及半週期P ，如第 5B 圖 中繪示。
第 6A 圖 ~ 第 6B 圖 為分別在從光入射邊緣的（a）20 mm及（b）50 mm的距離處，光強度作為沿著導光板之長度L 的水平位置的函數之曲線圖。該圖假設光入射表面波紋具有50 mm的半週期P 及0.2 mm的波幅A 。光源陣列包括2 x 6 mm的LED（寬度x長度），LED之間的間隔為4 mm。光入射表面之長度L 為300 mm，導光板之厚度T 為2 mm。LED與導光板之間的最短距離a 為0.2 mm。曲線C 繪示在LED陣列與導光板之間具有氣隙的配置的光強度，而曲線D 繪示其中氣隙填充有折射率(n)為1.35的耦合介質的配置的光強度。如第 6A 圖 ~ 第 6B 圖 兩者中的曲線所描繪，藉由利用耦合介質，可減少光入射表面波紋對光耦合效率及均勻性的影響。第 6A 圖 ~ 第 6B 圖 兩者中的曲線D 皆展現出作為水平位置的函數的亮度變化減小以及整體亮度增加約10%。將耦合介質施加至導光板之光入射邊緣亦可具有額外的益處：消除對於習知用於減少光入射邊緣上的缺陷（否則將會干擾光耦合）的昂貴的邊緣修整過程的需求。
儘管第 1 圖 及第 3 圖 繪示光源130 、230 與耦合介質120 、220 直接實體接觸，但亦可在這兩個部件之間提供氣隙，如第 7 圖 中繪示。光源230 與耦合介質220 之間的氣隙距離a 的範圍可為例如從大於0 mm至約0.5 mm或更小，如從約0.01 mm至約0.4 mm、從約0.05 mm至約0.3 mm或從約0.1 mm至約0.2 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。上述氣隙可存在於第 1 圖 中繪示的非倒角配置或第 3 圖 中繪示的倒角配置中。耦合介質層之厚度m 亦可在從約0.05 mm至約0.5 mm的範圍中，如從約0.1 mm至約0.4 mm或從約0.2 mm至約0.3 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在某些實施例中，如第 7 圖 中描繪的實施例中，光源130 與導光板110 之間的整體距離d (a +m )可為約1 mm或更小，如在從約0.05 mm至約0.5 mm的範圍中，如從約0.1 mm至約0.4 mm或從約0.2 mm至約0.3 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
第 8 圖 為對於第 7圖 中繪示的配置的光耦合效率作為耦合介質之折射率(n)的函數之曲線圖，a = 0.01 mm及a = 0.1 mm。非倒角導光板厚度T 為1.5 mm，耦合介質厚度m 為0.1 mm。對於較小的氣隙觀察到改善的耦合效率，對於a = 0.01 mm的峰值耦合效率在n近似為1.15，對a = 0.1 mm的峰值耦合效率在n近似為1.35。
在非限制性實施例中，光源130 可包括在光源封裝中的LED及環繞該LED的封裝物。第 9 圖 為對於具有不同折射率(ne )的光源封裝物的光耦合效率作為耦合介質之折射率(n)的函數之曲線圖。在光源130 與耦合介質120 之間沒有氣隙（例如，a = 0）。導光板110 沒有倒角並且具有1.5 mm的厚度T 。耦合介質120 具有0.1 mm的厚度m 及1.5的折射率(n)。光源包括在被封裝物完全填充的空腔中的LED。LED封裝為1 x 3.6 x 1.5 mm（寬x長x高）並且具有95%的朗伯特背反射器(Lambertian back reflector)。第 9 圖 中的曲線說明光源封裝物與耦合介質之間的菲涅耳損失。通常，可從第 9 圖 中的曲線觀察到，耦合效率隨著封裝物折射率(ne )降低而增加。在某些實施例中，封裝物折射率(ne )可小於導光板110 及/或耦合介質120 之折射率。
第 10 圖 描繪背光單元300 之進一步實施例，其中耦合介質層320 施加至玻璃導光板310 之光入射邊緣表面311 。耦合介質層320 亦繞周圍延伸以接觸導光板310 之發光主表面312 及/或相對的主表面313 之至少一部分。上述塗層能夠與光源330 直接接觸（如第 10 圖 中繪示）或與光源330 緊密接近（如第 11 圖 及第 13 圖 中繪示），而不損壞導光板310 及/或光源330 ，並且可為光入射邊緣表面311 提供保護。
在一些實施例中，光入射邊緣表面311 上的耦合介質320 之最大厚度m 可在從約0.02 mm至約0.5 mm的範圍中，如從約0.03 mm至約0.4 mm、從約0.05 mm至約0.3 mm或從約0.1 mm至約0.2 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。主表面312 、313 上的耦合介質320 之最大厚度p 可類似地在從約0.02 mm至約0.3 mm的範圍中，如從約0.04 mm至約0.2 mm或從約0.05 mm至約0.1 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。如從光入射邊緣表面311 上的塗層之邊緣所量測，主表面312 、313 上的耦合介質320 之整體長度r 亦可在從約0.01 mm至約4 mm的範圍中，如從約0.05 mm至約3 mm、從約0.1 mm至約2 mm或從約0.5 mm至約1 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
如第 11 圖 所示，亦可在光源330 與耦合介質320 之間提供具有距離a 的氣隙。耦合介質320 亦可例如在施加至導光板310 期間及/或施加至導光板310 之後被修改，以產生不同的形狀，如與導光板310 之一或更多個主表面312 、313 呈不同表面角度Θ 。在一些實施例中，表面角度Θ 可在從大於0o 至約30o 或更小的範圍中，如從約0.5o 至約25o 、從約1o 至約20o 、從約2o 至約15o 、從約3o 至約10o 、從約4o 至約9o 、從約5o 至約8o 或從約6o 至約7o ，包括介於其間的所有範圍及子範圍。光入射邊緣表面311 上的耦合介質320 之最大厚度m 、主表面312 、313 上的最大厚度p 及整體長度r 可與以上關於第 10 圖 所討論的那些相同。
第 12 圖 為繪示對於具有第 11 圖 之配置的背光單元的光耦合效率作為表面角度Θ 的函數的曲線圖，其中a = 0.1 mm，光入射邊緣表面311 上的耦合介質厚度（m，未標記）為0.1 mm，耦合介質之折射率為1.49，導光板折射率為1.5，導光板厚度為1.5 mm，光源為朗伯特LED且反射率為60%，及LED高度為1 mm。如第 12 圖 所示，光耦合效率隨著表面角度Θ 增加而降低。例如，對於繪示的實施例，當表面角度從1o 增加至10o 時，耦合效率降低約3%。在非限制性實施例中，表面角度Θ 可小於20o ，如在從1o 至約15o 或從約5o 至約10o 的範圍中，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
如第 11 圖 所示，存在於一或更多個主表面312 、313 上的耦合介質320 之部分可具有實質上恆定的斜率，例如，遵循表面角度Θ 軌跡，並且在一些實施例中，可具有圓角325 。然而，亦可修改耦合介質之形狀以提供一或更多個平面區域及傾斜區域，如第 13 圖 中描繪的配置。儘管傾斜區域320’ 大體上可遵循表面角度Θ 軌跡，但平面區域320’’ 可與一或更多個主表面312 、313 平行或大致上平行。平面區域320’’ 之長度可根據期望而變化，在一些實施例中，可在從約0.01 mm至約1 mm的範圍中，如從約0.02 mm至約0.5 mm、從約0.04 mm至約0.2 mm或從約0.05 mm至約0.1 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。傾斜區域320’ 之長度可類似地變化，並且可在例如從約0.01 mm至約3 mm的範圍中，如從約0.02 mm至約2 mm、從約0.03 mm至約1 mm、從約0.05 mm至約0.5 mm或從約0.1 mm至約0.2 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。光入射邊緣表面311 上的耦合介質320 之最大厚度m 、主表面312 、313 上的最大厚度p 及整體長度r 可與以上關於第 10 圖 所討論的那些相同。
第 14 圖 為繪示對於具有第 13 圖 之配置的背光單元的光耦合效率作為表面角度Θ 的函數的曲線圖，其中a = 0.1 mm，光入射邊緣表面311 上的耦合介質厚度為0.1 mm，平面區域320’’ 之厚度為0.1 mm，平面區域320’’ 之長度為0.6 mm，耦合介質之折射率為1.49，導光板折射率為1.5，導光板厚度為1.5 mm，光源為朗伯特LED且反射率為60%，及LED高度為1 mm。如第 14 圖 所示，耦合效率曲線包含兩個區域：平面區域及具有負斜率的區域。對於小於約10o 的表面角度Θ ，對於繪示的實施例，耦合效率幾乎維持恆定在約90~91%。此指示包含如第 13 圖 中描繪的平面區域320’’ 至少對於較低的表面角度可降低耦合效率對於耦合介質320 之表面角度Θ 的敏感度。
大體上參照第 1 圖 、第 3 圖 、第 5A 圖 ~ 第 5B 圖 、第 7 圖 、第 10 圖 及第 11 圖 中之各圖，光源130 、230 、330 （如LED）可光耦合及/或熱耦合至導光板110 、210 、310 之光入射邊緣表面111 、211 、311 ，例如，緊鄰表面或與表面相鄰。光源可將光注入導光板，例如具有在從約100 nm至約400 nm的範圍中的波長的藍光、UV光或近UV光。根據非限制性實施例，導光板與光源之間的距離，由d （僅耦合介質）、a （僅氣隙）或a+m （氣隙+耦合介質）來表示，例如，可在從0 mm至約2 mm的範圍中，如從0.01 mm至約1.5 mm、從約0.05 mm至約1 mm、從約0.1 mm至約0.6 mm、從約0.2 mm至約0.5 mm或從約0.3 mm至約0.4 mm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
光源的高度亦可實質上等於導光板之厚度T （第 1 圖 ）或導光板之倒角厚度t （第 3 圖 ）。在一些實施例中，根據期望的配置所需，光源高度可大於或小於導光板之厚度T 或倒角厚度t 。例如，光源高度可在從約0.5*T至約1.5*T的範圍中，如從約0.6*T至約1.2*T、從約0.7*T至約1*T或從約0.8*T至約0.9*T，包含介於其間的所有範圍及子範圍。類似地，光源高度可在從約0.5*t至約1.5*t的範圍中，如從約0.6*t至約1.2*t、從約0.7*t至約1*t或從約0.8*t至約0.9*t。應理解，光源之高度或任何其他尺寸在本文中指光源之有效區域，例如發光的區域（與固持光源的殼體所對應的區域相反）。
根據某些實施例，導光板之厚度T 可小於或等於約3 mm，例如，在從約0.1 mm至約2 mm、從約0.3 mm至約1.5 mm、從約0.5 mm至約1.1 mm或從約0.7 mm至約1 mm的範圍中，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在某些實施例中，導光板之表面可為平面的或實質上平面的，例如，實質上平面的。在各種實施例中，導光板之發光主表面及相對的主表面可為平行的或實質上平行的。藉由非限制性實例，導光板可包括具有四個邊緣的矩形或正方形片，但可設想其他形狀及配置，包含具有一或更多個曲線部分的表面，並且其欲落入本揭示案之範疇內。
根據各種實施例，導光板及/或耦合介質的構造材料可經選擇以承受連續操作期間的各種工作條件，如由光源發射的熱及/或光，而不會展現出老化效應，如變色、形變、裂開及/或分層。隨著光源與導光板之間的間隙減小，導光板與耦合介質承受熱的能力可能變得更為重要。儘管藉由減小光源與導光板之間的間隙可獲得改善的耦合效率，但與光源的接近度相關的溫度變化可能為顯著的，例如，高達20~40o C。
因此，可能期望選擇具有相同或類似熱膨脹係數(CTE)的導光板與耦合介質材料。例如，若耦合介質之CTE與導光板之CTE差別很大，則可能由於背光單元之操作期間的提高的溫度而在兩種材料之介面處產生應力。特定而言，大的CTE不匹配與高彈性模數的結合可能造成應力超過將耦合介質與導光板保持在一起的黏著力，或者，若此不發生，則應力可能會產生可能干擾光耦合的平面外彎曲。因此，可能期望選擇導光板及/或耦合介質的構造材料，使得在耦合介質與導光板之間有足夠的CTE匹配，或選擇至少一種彈性模數低於另一種材料之彈性模數的材料，使其在操作期間產生易於管理的應力水平。
在一些實施例中，導光板及耦合介質可經選擇使得他們的CTE在彼此的30%內，例如，0.7*CTE1 ≤ CTE2 ≤ 1.3*CTE1 ，或0.8*CTE1 ≤ CTE2 ≤ 1.2*CTE1 ，或0.9*CTE1 ≤ CTE2 ≤ 1.1*CTE1 ，或 0.95*CTE1 ≤ CTE2 ≤ 1.05*CTE1 。對於玻璃材料，示例性CTE（在約25~300o C的溫度範圍內量測）可在例如從約3 x 10-6 /o C至約11 x 10-6 /o C的範圍中，如從約4 x 10-6 /o C至約10 x 10-6 /o C、從約5 x 10-6 /o C至約8 x 10-6 /o C或從約6 x 10-6 /o C至約7 x 10‑6 /o C，包含介於其間的所有範圍及子範圍。玻璃材料的示例性彈性模數可在從約50 GPa至約90 GPa的範圍中，如從約60 GPa至約80 GPa或從約70 GPa至約75 GPa，包含介於其間的所有範圍及子範圍。聚合物耦合介質材料的CTE可在從約50 x 10‑6 /o C至約80 x 10-6 /o C的範圍中，如從約55 x 10-6 /o C至約75 x 10-6 /o C、從約60 x 10-6 /o C至約70 x 10‑6 /o C，包含介於其間的所有範圍及子範圍。聚合物材料之示例性彈性模數可低於玻璃之彈性模數，例如，在從約0.001 GPa至約30 GPa的範圍中，如從約0.01 GPa至約10 GPa、從約0.05 GPa至約5 GPa、從約0.1 GPa至約1 GPa或從約0.2 GPa至約0.5 GPa，包含介於其間的所有範圍及子範圍。因此，儘管塑膠/聚合物材料之CTE與玻璃之CTE相比可能高，但由於塑膠/聚合物之低彈性模數，這些材料之間的適合耦合仍然為可能的。在一些情況下，耦合介質之彈性模數小於約5 GPa，如小於約1 GPa、小於約0.5 GPa、小於約0.1 GPa或小於約0.01 GPa，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
繼續參照第 1 圖 、第 3 圖 、第 5A 圖 ~ 第 5B 圖 、第 7 圖 、第 10 圖 及第 11 圖 ，導光板110 、210 、310 可包括任何本領域已知的用於顯示裝置及其他類似裝置（例如波導）的材料。例如，導光板可由玻璃材料構成，如鋁矽酸鹽(aluminosilicate)、鹼金屬鋁矽酸鹽(alkali-aluminosilicate)、硼矽酸鹽(borosilicate)、鹼金屬硼矽酸鹽(alkali-borosilicate)、鋁硼矽酸鹽(aluminoborosilicate)、鹼金屬鋁硼矽酸鹽(alkali-aluminoborosilicate)、鹼石灰及其他適合的玻璃。適用於玻璃光導的市售玻璃之非限制性實例包含例如來自Corning Incorporated的EAGLE XG® 、LotusTM 、Willow® 、IrisTM 及Gorilla® 玻璃。
一些非限制性玻璃組成物可包含約50 mol%至約90 mol%之間的SiO2 、0 mol%至約20 mol%之間的Al2 O3 、0 mol%至約20 mol%之間的B2 O3 以及0 mol%至約25 mol%之間的Rx O，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1，及其中玻璃產生小於或等於2 dB/500 mm的吸收。在一些實施例中，玻璃包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。在一些實施例中，Fe之濃度為＜約50 ppm、＜約20 ppm或＜約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約10 ppm。在其他實施例中，組成物片材包括約60 mol%至約80 mol%之間的SiO2 、約0.1 mol%至約15 mol%之間的Al2 O3 、0 mol%至約12 mol%之間的B2 O3 及約0.1 mol%至約15 mol%之間的R2 O及約0.1 mol%至約15 mol%之間的RO，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1，及其中玻璃產生小於或等於2 dB/500 mm的吸收。在一些實施例中，玻璃產生小於0.006、小於0.005、小於0.004或小於0.003的色偏(color shift)。
在其他實施例中，玻璃組成物可包括約65.79 mol%至約78.17 mol%之間的SiO2 、約2.94 mol%至約12.12 mol%之間的Al2 O3 、約0 mol%至約11.16 mol%之間的B2 O3 、約0 mol%至約2.06 mol%之間的Li2 O、約3.52 mol%至約13.25 mol%之間的Na2 O、約0 mol%至約4.83 mol%之間的K2 O、約0 mol%至約3.01 mol%之間的ZnO、約0 mol%至約8.72 mol%之間的MgO、約0 mol%至約4.24 mol%之間的CaO、約0 mol%至約6.17 mol%之間的SrO、約0 mol%至約4.3 mol%之間的BaO以及約0.07 mol%至約0.11 mol%之間的SnO2 。在一些實施例中，玻璃可產生＜0.015的色偏。在一些實施例中，玻璃可產生＜0.008、小於0.005或小於0.003的色偏。
在另外的實施例中，玻璃組成物可包括在0.95與3.23之間的Rx O/Al2 O3 比率，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2。在進一步實施例中，玻璃組成物可包括在1.18與5.68之間的Rx O/Al2 O3 比率，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。在更進一步實施例中，玻璃組成物可包括在-4.25與4.0之間的Rx O – Al2 O3 – MgO，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2。在仍進一步實施例中，玻璃組成物可包括在約66 mol%至約78 mol%之間的SiO2 、在約4 mol%至約11 mol%之間的Al2 O3 、在約4 mol%至約11 mol%之間的B2 O3 、在約0 mol%至約2 mol%之間的Li2 O、在約4 mol%至約12 mol%之間的Na2 O、在約0 mol%至約2 mol%之間的K2 O、在約0 mol%至約2 mol%之間的ZnO、在約0 mol%至約5 mol%之間的MgO、在約0 mol%至約2 mol%之間的CaO、在約0 mol%至約5 mol%之間的SrO、在約0 mol%至約2 mol%之間的BaO以及在約0 mol%至約2 mol%之間的SnO2 。
在另外的實施例中，玻璃組成物可包括約72 mol%至約80 mol%之間的SiO2 、約3 mol%至約7 mol%之間的Al2 O3 、約0 mol%至約2 mol%之間的B2 O3 、約0 mol%至約2 mol%之間的Li2 O、約6 mol%至約15 mol%之間的Na2 O、約0 mol%至約2 mol%之間的K2 O、約0 mol%至約2 mol%之間的ZnO、約2 mol%至約10 mol%之間的MgO、約0 mol%至約2 mol%之間的CaO、約0 mol%至約2 mol%之間的SrO、約0 mol%至約2 mol%之間的BaO以及約0 mol%至約2 mol%之間的SnO2 。在某些實施例中，玻璃組成物可包括在約60 mol %至約80 mol%之間的SiO2 、在約0 mol%至約15 mol%之間的Al2 O3 、在約0 mol%至約15 mol%之間的B2 O3 以及在約2 mol%至約50 mol%之間的Rx O，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1，且其中Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm。
導光板亦可包括玻璃，玻璃可例如藉由離子交換而經化學強化。在離子交換處理期間，玻璃片之表面處或其附近的玻璃片內的離子可被交換成例如來自鹽浴的較大的金屬離子。將較大的離子併入玻璃中可藉由在靠近表面區域中產生壓縮應力來強化玻璃片。可在玻璃片之中心區域內引起相應的拉伸應力以平衡壓縮應力。
例如，可藉由將玻璃浸入熔融鹽浴中歷時預定的時間來執行離子交換。示例性鹽浴包含但不限於KNO3 、LiNO3 、NaNO3 、RbNO3 及上述之組合。熔融鹽浴之溫度及處理時間可變化。本領域熟知技術者具有能力根據期望的應用決定時間及溫度。藉由非限制性實例，熔融鹽浴之溫度可於從約400ºC至約800ºC的範圍中，如從約400ºC至約500ºC，並且預定的時間可於從約4小時至約24小時的範圍中，如從約4小時至約10小時，儘管可預想其他溫度及時間組合。藉由非限制性實例，可將玻璃浸沒於KNO3 浴中，例如，於約450o C下歷時約6小時，以獲得賦予表面壓縮應力的富含K的層。
在某些實施例中，導光板可為透明的或實質上透明的。如本文所使用，用語「透明的」欲表示導光板於大約1 mm的厚度下在光譜之可見光區域（420 nm~750 nm）中具有大於約80%的穿透率。例如，示例性透明導光板可在可見光區域中具有大於約85%的穿透率，如大於約90%、大於約92%或大於約95%的穿透率，包含介於其間的所有範圍及子範圍。以下更詳細討論的耦合介質可類似地選自透明的或實質上透明的材料。
在一些實施例中，示例性透明導光板可包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。在一些實施例中，Fe之濃度為＜約50 ppm、＜約20 ppm或＜約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約10 ppm。根據另外的實施例，示例性透明導光板可包括＜0.015的色偏，或在一些實施例中，＜0.008的色偏。
色偏可藉由以下來表徵：使用用於色彩量測的CIE 1931標準，量測沿著樣品之長度L的色度座標y的變化。針對玻璃導光板，色偏值可報告為Δy=y(L2 )-y(L1 )，其中L2 及L1 為沿遠離源發射的面板或基板方向的Z位置，其中L2 -L1 =0.5公尺。
根據各種實施例，導光板之一或更多個表面可被圖案化而具有複數個光提取特徵，例如，導光板之發光主表面及/或相對的主表面。如本文所使用，用語「圖案化」欲表示複數個元件及/或特徵以任何給定的圖案或設計存在於導光板之表面上，其可例如為隨機或排列的、重複的或不重複的。例如，在光提取特徵的情況下，上述特徵可分佈於一或更多個主表面上，例如，作為構成粗糙化表面的紋理特徵。
在各種實施例中，存在於導光板之一或更多個主表面上的光提取特徵可包括光散射位置(scattering site)。例如，導光板之發光主表面或相對的主表面可被紋理化、蝕刻、塗佈、損傷及/或粗糙化以產生光提取特徵。上述方法之非限制性實例包含，例如，用雷射損傷表面、用酸蝕刻表面以及用TiO2 塗佈表面。在某些實施例中，雷射可用於將孔切割至導光板中以及損傷第一及/或第二表面以產生光提取特徵。根據各種實施例，提取特徵可以適合的密度來圖案化，以便產生實質上均勻的照明。取決於玻璃表面中特徵之深度，光提取特徵可產生光之表面散射及/或體積散射。可藉由例如在產生提取特徵時使用的處理參數來控制這些特徵之光學特性。可根據本領域已知的任何方法處理導光板以產生光提取特徵，例如，在共同審理中及共同擁有的國際專利申請號PCT/US2013/063622中揭示的方法，將該案以其全文引用方式併入本文。
耦合介質可為固體（例如，非氣態）材料，其部分地或完全地填充至少一個光源與導光板之間的間隙。耦合介質可選自透明的或實質上透明的材料，例如，耦合介質之透明度可實質上類似於玻璃導光板之透明度。用於耦合介質的示例性材料可包含聚合物材料，如UV可固化或熱固性聚合物，或可使用其他能量形式固化的聚合物。在一些實施方案中，耦合介質可包括選自以下的聚合物：丙烯酸酯(acrylates)、丙烯醯胺(acrylamides)、環氧化物(epoxides)、胺甲酸乙酯(urethanes)、酯類(esters)、聚醯亞胺(polyimides)、硫醇烯類(thiolenes)、多烯(polyenes)、乙烯基醚(vinyl ethers)、聚矽氧基(silicone-based)聚合物如矽氧烷(siloxanes)及倍半矽氧烷(silsesquioxanes)、含氟聚合物(fluoropolymers)、上述之共聚物及上述之混合物。在各種實施例中，環氧基及聚矽氧基材料可用作耦合介質。可能適用的非限制性商業產品包含來自Dow Corning的Q3-6696、OE7640、OE6630及Sylgard® 184矽氧烷，以及來自MasterBond的Epoxy UV15-7LRI，僅舉幾例。在一些實施例中，耦合介質可直接施加至導光板，例如，使用任何適合的塗佈或印刷製程，如浸塗(dip coating)、輥塗(roll coating)、噴塗(spray coating)、分配器塗佈(dispenser coating)、噴墨印刷、3D列印、噴射沉積、膜轉移等，然後進行固化製程，如UV固化、熱固化及其組合。在一些實施例中，可藉由包含一或更多種溶劑來調整在施加製程期間耦合介質之黏度及/或塗佈厚度，並且可在固化製程之前移除溶劑。
根據各種實施例，耦合介質可進一步包括至少一種黏合促進劑，如丙烯酸(acrylic acid)、丙烯酸(acrylate acid)、矽烷(silanes)等。示例性黏合促進劑濃度可為例如在從約0.1 wt%至約5 wt%的範圍中，如從約0.5 wt%至約3 wt%或從約1 wt%至約2 wt%，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在其他實施例中，在施加耦合介質之前，可將黏合促進劑直接塗佈至導光板上作為底漆層(primer layer)。
如以下討論的，耦合介質亦可包括一或更多種無機成分，如無機奈米顆粒，例如，TiO2 、SiO2 或ZrO2 ，其可用於修改耦合介質之折射率及/或改善耦合介質之耐震性(shock resistance)。在某些實施例中，耦合介質中包含的無機顆粒的濃度可在從約1 wt%至約85 wt%的範圍中，如從約2 wt%至約75 wt%、從約3 wt%至約50 wt%、從約4 wt%至約40 wt%、從約5 wt%至約30 wt%或從約10 wt%至約20 wt%，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
本文揭示的背光單元可用於各種顯示裝置中，包含但不限於用於電視、廣告、汽車及其他產業的LCD或其他顯示器。本文揭示的背光單元亦可用於任何適合的照明應用，例如但不限於照明器具或類似者。
與不包括耦合介質的類似背光單元相比，本文揭示的背光單元可具有改善的光耦合效率。例如，光耦合效率可高達95%或甚至更高，如在從約75%至約95%、從約80%至約92%或從約85%至約90%的範圍中，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，藉由減小光源與導光板之間的距離或藉由消除導光板與光源之間的任何氣隙，可改善光耦合效率。
在沒有耦合介質的情況下，可能必須有大的氣隙（例如，＞0.4 mm）以防止損壞光源及/或導光板之光入射邊緣，這可能顯著地降低背光單元之光耦合效率。另外，若將沒有耦合介質的玻璃導光板放置成與光源陣列直接接觸，則由於陣列內光源高度的微小變化及/或導光板邊緣表面的非均勻性，導光板邊緣表面將可能不會接觸所有光源。不與導光板接觸的光源在背光單元之運輸或操作期間將有更高的損壞機會。在本文揭示的實施例中，耦合介質可用作光源與玻璃導光板之間的緩衝物，以防止損壞這兩個部件。在一些實施例中，耦合介質還可用作用於逸散由光源產生的熱的熱傳導路徑，例如，當光源與導光板之間的間隙減小時。與塑膠導光板不同，玻璃導光板可承受更高的操作溫度而不會發生不期望的翹曲，並且可更好地將熱從光源傳導出去。這些特徵中之每一者或其任何組合可用於改善所揭示的背光單元之光耦合效率，例如，與不包括耦合介質的習知背光單元相比，多達20%，如15%、10%或5%。
如第 4 圖 、第 8 圖 及第 9 圖 所示，藉由選擇耦合介質(n)、導光板(nL )及/或光源封裝物(ne )之相對折射率，可進一步改善背光單元之光耦合效率。根據各種實施例，耦合介質、導光板及/或封裝物可具有大於1且小於2的折射率，如從約1.1至約1.8、從約1.2至約1.7、從約1.3至約1.6或從約1.4至約1.5，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，耦合介質之折射率(n)可實質上等於或小於導光板之折射率(nL )。例如，n可為約1.05*nL 或更小，如小於約1.02*nL 、1*nL 、0.95*nL 、0.9*nL 、0.85*nL 、0.8*nL 、0.75*nL 或0.70*nL ，包含介於其間的所有範圍及子範圍。根據某些實施例，ne 亦可小於nL ，並且在一些實施例中，亦可小於n。例如，ne 可小於0.95*nL ，如小於0.9*nL 、0.85*nL 、0.8*nL 、0.75*nL 或0.70*np ，包含介於其間的所有範圍及子範圍，或小於0.95*n，如小於0.9*n、0.85*n、0.8*n、0.75*n或0.70*n，包含介於其間的所有範圍及子範圍。
導光板的示例性折射率包含但不限於從約1.3至約1.8，如從約1.4至約1.7或從約1.5至約1.6，包含介於其間的所有範圍及子範圍。耦合介質的非限制性折射率可包含從約1.1至約1.6，如從約1.2至約1.5或從約1.3至約1.4，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在某些實施例中，可藉由在耦合介質中包含一或更多種無機成分（如無機奈米顆粒）來修改耦合介質之折射率。
將理解，各種揭示的實施例可涉及結合該特定實施例描述的特定特徵、元件或步驟。亦將理解，儘管關於一個特定實施例進行了描述，但特定特徵、元件或步驟可與各種未繪示的組合或置換中的替代實施例互換或組合。
亦將理解，如本文所使用的用語「該(the)」、「一(a)」或「一(an)」意謂「至少一個」，除非明確指出相反的情況，否則不應限於「僅一個」。因此，例如，除非上下文另有明確指示，否則對「光源」的參照包含具有兩個或多於兩個上述光源的實例。類似地，「複數個」或「陣列」欲表示「多於一個」。因此，「複數個光源」或「光源之陣列」包含兩個或多於兩個上述光源，如三個或多於三個上述光源等。
在本文中可將範圍表示為從「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表示如此的範圍時，實例包含從該特定值及/或至該另一個特定值。類似地，當將數值表示為近似值時，藉由使用先行詞「約」，將理解該特定值形成另一個態樣。將進一步理解，每個範圍之端點關於另一個端點皆為有意義的並且獨立於該另一個端點。
如本文所使用的用語「實質」、「實質上」及其變化欲指出所述的特徵等於或大約等於值或描述。例如，「實質上平面的」表面欲表示平面或近似平面的表面。如本文所使用，用語「實質上類似」欲表示兩個值大約相等，例如，在一些情況下在彼此的約5%內或在彼此的約2%內。例如，在折射率為1.5的情況下，實質上類似的折射率可在從約1.425至約1.575的範圍中。
除非另外明確說明，否則本文記載的任何方法決不欲解釋為要求以特定順序實行該方法的步驟。因此，當方法請求項實際上並未敘述該方法的步驟所要遵循的順序時，或當在申請專利範圍或說明書中並未另外特定說明步驟將限於特定的順序時，決不欲推斷任何特定順序。
儘管可使用連接詞「包括」來揭示特定實施例之各種特徵、元件或步驟，但應理解，隱含了替代實施例，其包含可使用連接詞「由……組成」或「基本上由……組成」來描述的實施例。因此，例如，對於包括A+B+C的設備的暗示的替代實施例包含其中設備由A+B+C組成的實施例以及其中設備基本上由A+B+C組成的實施例。
對於本領域熟知技術者而言將為顯而易見的是，可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下對本揭示案作各種修改及變異。由於併入本揭示案之精神及實質的揭示的實施例之修改組合、子組合及變化對於本領域熟知技術者而言可能發生，因此本揭示案應解釋為包含在所附申請專利範圍及其均等物之範疇內的所有內容。
以下實例僅為非限制性的及說明性的，本發明之範疇由申請專利範圍界定。實例 實例 1
使用具有厚度為1.1 mm及在589 nm下折射率為1.497的Corning® IrisTM 導光板來製備具有由耦合介質塗佈的光入射邊緣表面的示例性導光板。導光板之光入射邊緣表面沒有倒角。藉由浸塗及隨後的UV固化將聚合物耦合介質（Q3-6696聚矽氧，在589 nm下n = 1.413）在光入射邊緣處塗佈至導光板上。所造成的耦合介質層在光入射邊緣表面上具有約0.12 mm的最大厚度，並且在主表面上具有約0.035 mm的最大厚度。耦合層沿主表面延伸約0.37 mm的長度，表面角度約為11o 。實例 2
使用折射率為1.497（在589.3 nm下）並且厚度為1.1 mm及1.5 mm的非倒角Corning® IrisTM 導光板來製備具有與第 10 圖 中描繪的配置類似的配置的示例性背光單元。將各種耦合介質施加至導光板之光入射邊緣表面，以在光入射邊緣表面上提供厚度約0.1 mm的層。將4014LED光源放置成與耦合介質直接接觸。將具有耦合介質的導光板之光耦合效率與沒有耦合介質的導光板（與LED分隔0.4 mm的氣隙）之光耦合效率進行比較。比較的導光板具有1.5 mm的厚度，倒角高度為0.1 mm。每種導光板的改善百分比呈現於下表1中。表 1 光耦合效率改善
100‧‧‧背光單元
110‧‧‧導光板
111‧‧‧光入射邊緣表面
112‧‧‧發光主表面
113‧‧‧相對的主表面
120‧‧‧耦合介質
130‧‧‧光源
140‧‧‧LCD面板
141‧‧‧光學膜
142‧‧‧反射片
143‧‧‧印刷電路板
144‧‧‧邊框
200‧‧‧背光單元
210‧‧‧導光板
211‧‧‧光入射邊緣表面
212‧‧‧發光主表面
213‧‧‧相對的主表面
215‧‧‧倒角
220‧‧‧耦合介質
230‧‧‧光源
300‧‧‧背光單元
310‧‧‧導光板
311‧‧‧光入射邊緣表面
312‧‧‧發光主表面
313‧‧‧相對的主表面
320‧‧‧耦合介質層
320’‧‧‧傾斜區域
320’’‧‧‧平面區域
325‧‧‧圓角
330‧‧‧光源
A‧‧‧波幅
a‧‧‧距離
d‧‧‧距離
h‧‧‧高度
L‧‧‧長度
m‧‧‧厚度
P‧‧‧半週期
p‧‧‧厚度
r‧‧‧整體長度
T‧‧‧導光板之厚度
t‧‧‧倒角厚度
Θ‧‧‧表面角度
當結合以下圖式閱讀時可進一步理解以下實施方式，其中，在可能的情況下，相同的符號表示相同的部件，應理解附圖未必按比例繪製。
第 1 圖 繪示根據本揭示案之實施例的背光單元；
第 2 圖 為對於耦合的及非耦合的光源，焊接溫度作為時間的函數之曲線圖；
第 3 圖 繪示根據本揭示案之另外的實施例的具有倒角導光板的背光單元；
第 4 圖 為對於以改變的距離與光源間隔的倒角導光板，光耦合效率作為耦合介質折射率的函數之曲線圖；
第 5A 圖 ~ 第 5B 圖 繪示具有不均勻的光入射邊緣表面的玻璃導光板之俯視圖及側視圖；
第 6A 圖 ~ 第 6B 圖 為在具有耦合介質及不具有耦合介質的情況下，在具有不均勻邊緣表面的玻璃導光板內距該邊緣表面不同距離處的傳播的光強度之曲線圖；
第 7 圖 繪示根據本揭示案之各種實施例的具有氣隙的背光單元；
第 8 圖 為對於以改變的距離與光源間隔的非倒角導光板，光耦合效率作為耦合介質折射率的函數之曲線圖；
第 9 圖 為對於耦合至具有具不同折射率的光源封裝物(encapsulant)的光源的非倒角導光板，光耦合效率作為耦合介質折射率的函數之曲線圖；
第 10 圖 繪示根據本揭示案之實施例的背光單元；
第 11 圖 繪示根據本揭示案之某些實施例的包括在光入射邊緣表面及主表面之一部分上的耦合介質的背光單元；
第 12 圖 為第 11 圖 之背光單元之光耦合效率作為導光板主表面上的表面角度的函數之曲線圖；
第 13 圖 繪示根據本揭示案之另外的實施例的包括在光入射邊緣表面及主表面之一部分上的耦合介質的背光單元；及
第 14 圖 為第 13 圖 之背光單元之光耦合效率作為導光板主表面上的表面角度的函數之曲線圖。
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Claims (20)

  1. 一種背光單元，包括： 一玻璃導光板，包括一發光主表面、一相對的主表面及一光入射邊緣表面；至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；及一耦合介質，設置在該至少一個光源與該玻璃導光板之間並且與該至少一個光源與該玻璃導光板直接實體接觸；其中該至少一個光源經由該耦合介質熱耦合及光耦合至該玻璃導光板。
  2. 如請求項1所述之背光單元，其中該玻璃導光板之該光入射邊緣表面被倒角(chamfered)。
  3. 如請求項1所述之背光單元，其中該耦合介質之一第一折射率小於或等於該玻璃導光板之一第二折射率。
  4. 如請求項1所述之背光單元，其中該耦合介質包括選自以下的一聚合物：丙烯酸酯(acrylates)、丙烯醯胺(acrylamides)、環氧化物(epoxides)、胺甲酸乙酯(urethanes)、酯類(esters)、聚醯亞胺(polyimides)、硫醇烯類(thiolenes)、多烯(polyenes)、乙烯基醚(vinyl ethers)、聚矽氧基(silicone-based)聚合物、含氟聚合物(fluoropolymers)、上述之共聚物及上述之混合物。
  5. 如請求項4所述之背光單元，其中該耦合介質進一步包括一黏合促進劑及無機顆粒中之至少一者。
  6. 如請求項1所述之背光單元，其中該耦合介質包括在從約0.001 GPa至約30 GPa的範圍中的一彈性模數。
  7. 如請求項1所述之背光單元，其中該耦合介質包括在從約0.05 mm至約0.5 mm的範圍中的一厚度。
  8. 一種背光單元，包括： 一玻璃導光板，包括一發光主表面、一相對的主表面及一光入射邊緣表面；一耦合介質層，設置於該光入射邊緣表面上；及至少一個光源，設置於緊鄰該光入射邊緣表面處；其中該至少一個光源與該光入射邊緣表面之間的一距離在從0 mm至約1 mm的範圍中。
  9. 如請求項8所述之背光單元，其中該玻璃導光板之該光入射邊緣表面被倒角。
  10. 如請求項8所述之背光單元，其中該耦合介質層之一第一折射率小於或等於該玻璃導光板之一第二折射率。
  11. 如請求項8所述之背光單元，其中該耦合介質包括選自以下的一聚合物：丙烯酸酯(acrylates)、丙烯醯胺(acrylamides)、環氧化物(epoxides)、胺甲酸乙酯(urethanes)、酯類(esters)、聚醯亞胺(polyimides)、硫醇烯類(thiolenes)、多烯(polyenes)、乙烯基醚(vinyl ethers)、聚矽氧基(silicone-based)聚合物、含氟聚合物(fluoropolymers)、上述之共聚物及上述之混合物。
  12. 如請求項11所述之背光單元，其中該耦合介質層進一步包括一黏合促進劑及無機顆粒中之至少一者。
  13. 如請求項8所述之背光單元，其中該耦合介質層包括在從約0.001 GPa至約30 GPa的範圍中的一彈性模數。
  14. 如請求項8所述之背光單元，其中於該光入射邊緣表面上該耦合介質層包括在從約0.05 mm至約0.5 mm的範圍中的一厚度。
  15. 如請求項8所述之背光單元，包括在該至少一個光源與該耦合介質層之間延伸的一氣隙，該氣隙之一距離在從大於0 mm至約0.5 mm的範圍中。
  16. 如請求項8所述之背光單元，進一步包括設置在該發光主表面及該相對的主表面中之至少一者上的該耦合介質層。
  17. 如請求項16所述之背光單元，其中在該發光主表面或該相對的主表面上的該耦合介質層之一厚度在從約0.02 mm至約0.5 mm的範圍中。
  18. 如請求項16所述之背光單元，其中在該發光主表面或該相對的主表面上的該耦合介質層具有從該光入射邊緣表面延伸的一長度，該長度從約0.01 mm至約2 mm。
  19. 如請求項16所述之背光單元，其中該發光主表面或該相對的主表面上的該耦合介質層具有一表面角度，該表面角度在從約1o 至約30o 的範圍中。
  20. 一種包括請求項1或8所述之背光單元的電子裝置、顯示裝置或照明裝置。
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