TW202036123A - 顯示用背光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及顯示裝置用背光裝置，其特徵在於，包括：光源模組，在基板上安裝多個光源，用於向上述光源模組的上部射出光；第一導光部，密封上述光源並與上述基板相結合，用於提取並透射上述光源的光，且由透明材料製成；多個反射圖案，在與上述光源的位置相對應的位置形成於上述第一導光部的上部面，使得上述光源的垂直成分的光向傾斜方向反射；以及反射片，介於上述基板和上述第一導光部之間，使得從上述反射圖案射的光得到反射，並向上述導光部的上部面射出。

Description

顯示用背光裝置
本發明關於顯示用背光裝置。
一般情況下，顯示裝置作為接收影像訊號來進行顯示的裝置，包括電視機(TV)或顯示器，而作為用於顯示影像的機構，正在利用液晶顯示裝置(LCD：Liquid Crystal Display Device)、有機發光裝置(OLED：Organic Light Emitting Display)、電漿顯示裝置(PDP：Plasma Display Panel)等多種裝置。
不同於其他顯示裝置，液晶顯示裝置(LCD)其本身無法進行發光，因而如果想要顯示高品質的圖像，就必須設置額外的外部光源。因此，液晶顯示裝置除了液晶板之外，還需要包括面光源的背光單元，使得背光單元向液晶面板均勻地供給高亮度的光源，從而體現圖像。像這樣，背光單元是指液晶顯示裝置之類的用於實現顯示裝置的圖像的表面照明裝置，並且，根據配置光源的位置，分為直接照明類型(Direct Lighting type)或邊緣照明類型(Edge Lighting type)背光單元。作為背光單元的光源，主要使用具有小型、低耗電、高可靠性等優點的發光二極體(Light Emitting Diode，以下稱之為“LED”)。
圖1為表示先前技術的直接照明類型背光裝置的主要結構的剖視圖。
如圖所示，直接照明類型背光裝置在基板11上安裝有多個LED元件12，在與LED元件12相隔開的上部配置有透光部件13，並在透光部件13的下部面中，在與LED元件12相對應的位置形成有反射圖案14。反射圖案14可以由多種材料的反射物質印刷在透光部件13來形成，或者透光部件13的表面以具有反射功能的方式實現圖案化來形成。並且，在LED元件12的上部，擴散鏡頭15與基板11相結合。
在此，透光部件13可以由折射率為約1.65的透明材料構成，擴散鏡頭15可以由折射率為約1.5的透明材料構成。
在如上所述結構的背光裝置中，從LED元件12射出的點光源的光一邊經過擴散鏡頭15，一邊得到第一次擴散，並經由透光部件13向上側射出。並且，從LED元件12向接近垂直的上側方向射出的光藉助反射圖案14向下側反射，而向下側反射的光重新藉助反射片16來向上側反射。因此，從LED元件12射出的光在向上下側方向反復進行反射的過程中通過透光部件13來向上側射出，背光裝置提供具有整體均勻的亮度的面光源的光。
另一方面，在現有的背光裝置中，空氣層A介於LED元件12和透光部件13之間，從LED元件12射出的光一邊經由具有不同折射率的異質材料的區域，一邊射出。當通過折射率不同的異質材料時，LED元件12的光在其邊界面發生由於折射率的差異引起的全反射。這種全反射導致光損耗，從而降低光提取效率。
即，在先前技術的背光裝置中，具體觀察光的行進路徑如下：在從折射率為約1.8的LED元件12射出後，依次向折射率n為約1.0的第一空氣層A、折射率n2為約1.5的擴散鏡頭15、折射率n為約1.0的第二空氣層A、折射率n3為約1.65的透光部件13及折射率n為約1.0的第二空氣層A行進。因此，先前技術的背光裝置經過折射率不同的異質材料相遇的多個邊界面，因此，在高折射率材料和低折射率材料相連的邊界面中發生由全反射引起的光損耗，最終存在光提取效率具有局限性的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻] 韓國公開專利10-2017-0066974號(2017年06月15日申請公開，光擴散板及包括其的顯示裝置)。
[發明所要解決的問題]
本發明為了解決如上所述的問題而提出，本發明的目的在於，提供顯示用背光裝置，上述顯示用背光裝置可沿著從LED元件射出的光的路徑去除空氣層，從而將在經過不同折射率的異質材料的過程中出現的全反射及光損耗最小化，由此提高光提取效率。
[用以解決問題的手段]
用於實現如上所述的目的的本發明的背光裝置的特徵在於，包括：光源模組，在基板上安裝多個光源，用於向上述光源模組的上部射出光；第一導光部，密封上述光源並與上述基板相結合，用於提取並透射上述光源的光，且由透明材料製成；多個反射圖案，在與上述光源的位置相對應的位置形成於上述第一導光部的上部面，使得上述光源的垂直成分的光向傾斜方向反射；以及反射片，介於上述基板和上述第一導光部之間，使得從上述反射圖案反射的光得到反射，並向上述導光部的上部面射出。
並且，本發明的背光裝置的特徵在於，還包括第二導光部，上述第二導光部一邊覆蓋上述反射圖案，一邊形成於上述第一導光部的上部面。
並且，本發明的特徵在於，上述第一導光部由折射率低於上述光源的折射率的透明材料構成。
並且，本發明的特徵在於，上述反射圖案呈具有傾斜結構的反射面的立體形狀，用於向傾斜方向反射垂直成分的光。
並且，本發明的特徵在於，上述反射圖案填充於上述第一導光部的上部面的凹版腔或塗敷於上述第一導光部的上部面的凹版腔。
[發明功效]
如上所述結構的導光部對LED元件進行密封而無法沿著光的路徑形成空氣層，從而將在經過不同折射率的異質材料的過程中出現的光的全反射和光損耗最小化，由此提高光提取效率。
並且，在本發明中，反射圖案呈3D立體結構，從而將從LED元件射出的光的反射過程最小化來減少光損耗，由此提高光提取效率。
本發明及通過實施本發明來實現的技術問題將通過以下所述的多個較佳的實施例來變得明確。參照以下所附的圖式來詳細觀察本發明的較佳的實施例。
後述的本實施例的差異應被理解為互不排斥的事項。即，需要理解的是，在不脫離本發明的技術思想及範圍的情況下，所記載的特徵形狀、結構及特性可以涉及一實施例來體現為其他實施例，各個所公開的實施例內的個別結構要素的位置或配置可以發生變更，並且，在圖式中，類似的元件符號在多個方面指稱相同或類似的功能，長度、面積、厚度等以及其形態可以為了便於說明而以誇張的方式表達。在本實施例的說明中，第一、第二、內、外、上、下等表達作為相互表示相對性的順序或位置、方形等的，其技術含義不應局限於詞典上的含義。
圖2為表示本發明第一實施例的背光裝置的剖視圖。
參照圖2，第一實施例的背光裝置包括：光源模組100，在基板110上安裝有多個LED元件120；導光部200，對LED元件120進行密封，並在基板110上以規定的厚度形成；反射片300，介於基板110和導光部200之間；以及反射圖案400，形成於導光部200的上部面。並且，雖然未圖示，但背光裝置還包括配置於導光部200的上部的光學片，並且在光學片的上部配置液晶面板來構成顯示裝置。
在如上所述結構的背光單元中，從LED元件120射出的點光源的光一邊經過導光部200，一邊得到擴散及散射，並藉助導光部200的上部的反射圖案400來向下側反射，之後重新反復進行在下側的反射片300得到反射的過程，並轉換為整體均勻的面光源的光，從而從導光部200的上部面的出光面200a射出。
具體觀察如下，光源模組100作為背光裝置的光源，LED元件120以朝橫向、豎向、對角線或任意方向形成規定間隔的方式在基板110上安裝多個。在基板110印刷有規定的電路，LED元件120包括朝向上側照射光的頂視圖(top view)方式的元件。從各LED元件120射出的光向導光部200的內部入射。
導光部200一邊對LED元件120進行密封，一邊提取LED元件120的光，並且，在向導光部200的整個區域擴散所提取的光後，引導向上部面射出。導光部200可通過使用光源模組100作為插入物的注塑成型(injection molding)或點膠成型(dispensing molding)或熱熔成型(hot melt molding)等步驟與光源模組100形成為一體型。因此，從LED元件120射出的光無需經由空氣層而直接向導光部200入射，從而還可以防止由折射率差異引起的光損耗。
並且，導光部200由具有高透明性的材料構成，使得內部的光損耗最小化，作為一例，可以由包含Glass、Sapphire、PMMA、PUA、PET、PI、PO、PVC、PC、PE、PP、PS、Si、SiOx 、Al、Al2 Ox 、ZnO、POE、EVA、環氧基中的一種以上的透明材料構成(x為任意的自然數)。並且，導光部200由折射率低於LED元件120的透明材料構成，而本實施例的導光部200的折射率為1.33至1.7。
反射片300配置於基板110和導光部200之間，即，基板110的上部面，並且，分布於導光部200的內部或在反射圖案400中重新向上側反射向下側反射的光，從而向導光部的上部面的出光面200a射出。反射片300可以由具有高反射率的薄片或膜與基板110的上部面相結合或由具有高反射率的物質塗敷於基板110的上部面來形成。
反射圖案400阻斷在LED元件120的上側基於點光源的熱點(hot spot)，並反射從LED元件120向垂直上側射出的光，從而在導光部200的整個區域射出均勻亮度的光。反射圖案400在與LED元件120相對應的位置形成於導光部200的上部面。即，反射圖案400在以1:1的比例與各LED元件120相對應的位置位於LED元件120的垂直上部，並在導光部200的上部面朝橫向、豎向、對角線或任意方向形成規定間隔來形成多個。
反射圖案400可以由具有高反射率的物質塗敷於導光部200的上部面來形成。構成反射圖案400的光反射物質可包含Ag、TiO2 、ZnO、Si、SiO2 、Al2 O3 、Al中的一種以上。
在如上所述結構的本發明中，從LED元件120射出的光不經過空氣層(參照圖1的“A”)而直接向導光部200入射，因而不會出現由LED元件120和空氣層之間的折射率差異引起的光損耗。並且，在向導光部200入射的光因反射圖案400而得到反射的過程中，不會經由導光部200和空氣層(圖1的“A”)而直接向反射片300反射，從而在導光部200和空氣層之間也不會發生由折射率差異引起的光損耗。因此，本發明的背光裝置可提高從LED元件120射出的光的提取效率。
圖3為表示本發明第二實施例的背光裝置的剖視圖。
參照圖3，第二實施例的背光裝置包括：第一導光部210，由導光部200對LED元件120進行密封，並在上述第一導光部210的上部面形成反射圖案400；以及第二導光部220，在第一導光部210的上部面保護反射圖案400，光源模組100和反射片300形成與第一實施例相同的結構。
第一導光部210一邊對LED元件120進行密封，一邊提取LED元件120的光，並在向第一導光部210的整個區域第一次擴散所提取的光後，引導向上部面射出。第一導光部210可通過使用光源模組100作為插入物的注塑成型或點膠成型或熱熔成型(hot melt molding)等步驟與光源模組100形成為一體型。因此，從LED元件120射出的光無需經由空氣層而直接向第一導光部210入射，從而還可以防止由折射率差異引起的空氣層中的光損耗。
並且，第一導光部210由折射率低於LED元件120的透明材料構成，而本實施例的第一導光部210的折射率為1.33至1.7。
第二導光部220在第一導光部210的上部面具有規定的厚度，並與第一導光部210形成為一體。第二導光部220一邊對反射圖案400進行密封來實施保護，一邊擴散經由第一導光部210來向上側行進的光，從而從上部面的出光面200a射出更為均勻的光。
第一導光部210及第二導光部220由具有高透明性的材料構成，作為一例，可以由包含Glass、Sapphire、PMMA、PUA、PET、PI、PO、PVC、PC、PE、PP、PS、Si、SiOx 、Al、Al2 Ox、ZnO、POE、EVA、環氧基中的一種以上的透明材料構成(x為任意的自然數)。
圖4為表示本發明第三實施例的背光裝置的剖視圖。
參照圖4，在第三實施例的背光裝置中，反射圖案400呈立體結構，光源模組100、導光部200及反射片300形成與第一實施例或第二實施例相同的結構。
本實施例的反射圖案400向側面反射從LED元件120向垂直上側射出的光，以便均勻地分布於導光部200的整個區域。反射圖案400形成3D結構的立體形狀來具有傾斜結構的反射面410。而較佳地，用於此的反射圖案400的縱向剖面呈倒錐體形狀。其中，倒錐體形狀是指越朝向下側，直徑越相對變窄，使得光能夠朝向側面傾斜方向反射的形狀，頂角可呈具有規定曲率的彎曲形狀，並包括半球形或半橢圓形。並且，反射圖案400的橫截面可呈圓形、四邊形、多邊形等多種形狀。
這種反射圖案400可以在導光部200的上部面以凹陷的方式形成凹版的空腔(cavity)210內填充光反射物質來形成。反射圖案400可在空腔的內部的所有區域填滿光反射物質，或者可沿著空腔的表面塗敷而成。
在具有立體結構的反射圖案400的背光裝置中，從LED元件120向垂直上側射出的光L1在反射圖案400的反射面410向傾斜方向反射之後L2，在反射片300重新得到反射，並向反射圖案400之間的出光面200a射出L3。因此，本實施例的背光裝置使從LED元件120向垂直上側射出的光得到反射的過程實現最小化來射出，從而使反射過程中出現的光損耗最小化。
並且，由於本實施例的背光裝置即使厚度變薄，也不會出現由反射引起的光損耗，因此，既有利於背光裝置的超薄化，又可以呈現高的亮度。在本實施例的背光裝置中，LED元件120和反射圖案400可形成0.05mm至20mm的間隔。
如上所述，雖然示出本發明的例示性的實施例進行了說明，但本發明所屬技術領域的普通技術人員可以實施多種變形和其他實施例。這種變形和其他實施例均被發明要求保護範圍所考慮和包含，從而視為不脫離本發明的真正的宗旨和範圍。
11基板 12:LED元件 13:透光部件 14:反射圖案 15:擴散鏡頭 16:反射片 100:光源模組 110:基板 120:LED元件 200:導光部 200a:出光面 210:第一導光部 220:第二導光部 300:反射片 400:反射圖案 410:反射面
圖1為表示先前技術的直接照明類型背光裝置的主要結構的剖視圖。
圖2為表示本發明第一實施例的背光裝置的剖視圖。
圖3為表示本發明第二實施例的背光裝置的剖視圖。
圖4為表示本發明第三實施例的背光裝置的剖視圖。
100:光源模組
110:基板
120:LED元件
200:導光部
200a:出光面
300:反射片
400:反射圖案

Claims (5)

  1. 一種顯示用背光裝置，包括： 光源模組，在基板上安裝多個光源，用於向所述光源模組的上部射出光； 第一導光部，密封所述光源並與所述基板相結合，用於提取並透射所述光源的光，且由透明材料製成； 多個反射圖案，在與所述光源的位置相對應的位置形成於所述第一導光部的上部面，使得所述光源的垂直成分的光向傾斜方向反射；以及 反射片，介於所述基板和所述第一導光部之間，使得從所述反射圖案射的光得到反射，並向所述導光部的上部面射出。
  2. 如請求項1所述之顯示用背光裝置，其還包括第二導光部，所述第二導光部一邊覆蓋所述反射圖案，一邊形成於所述第一導光部的上部面。
  3. 如請求項1所述之顯示用背光裝置，其中，所述第一導光部由折射率低於所述光源的折射率的透明材料構成。
  4. 如請求項1所述之顯示用背光裝置，其中，所述反射圖案呈具有傾斜結構的反射面的立體形狀，用於向傾斜方向反射垂直成分的光。
  5. 如請求項4所述之顯示用背光裝置，其中，所述反射圖案填充於所述第一導光部的上部面的凹版腔或塗敷於所述第一導光部的上部面的凹版腔。
TW108132260A 2019-03-20 2019-09-06 顯示用背光裝置 TW202036123A (zh)

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