TWI342973B - Light source utilizing a flexible circuit carrier - Google Patents
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Description
1342973 九、發明說明: C 明 々貝:¾¾ 】 本發明係有關於使用可撓性電路載體之光源。 K:先前技術3 5 發明背景
液晶顯示器(LCD)已廣泛地運用在各種電腦與例如電 視等消費性裝置上。背光型LCD,是由多數晝素組成的一 陣列,其中各畫素的作用如同快門一樣,可准許位於圖素 後方的光源之光線通過或將其阻擋。彩色顯示器則是藉由 10 將這些畫素與彩色濾波器裝配在一起而實施的,致使各個 畫素能將特定顏色的光線傳送過去或加以阻擋。來自各個 畫素的光線強度則是藉由畫素在穿透狀態中的時間而決 定的。
顯示器一般是藉由一白色光源加以照射,此白色光源 15 可以在顯示器的背表面上提供均勻的光線強度。以螢光色 的光線為主的照明光源特別具有吸引力,這是因為,他們 在每瓦特小時的電力消耗上具有很高的光線輸出。然而, 這樣的光源需要較高的驅動電壓,致使它們若作為以電池 操作的裝置,則具有較低的吸引力。 20 因此,已經考慮到在這類應用情形中使用以LCD為主
的光源。LED具有類似的電子效率以及較長的壽命。此外, 所需的驅動電壓可以與目前大多數攜帶式裝置所使用的電 池電池電力相容。用於產生而任一顏色光的LED光源一般 是由三個LED構成的。LED的相對亮度可以藉由通過LED 5 1342973 預定位置進入光管的邊緣。典型地,光源包含多數封裝 LED,這些LED係安裝在一小基底上,致使LED的發光方向 會平行於光管的表面。此基底是被裝配置一位於光管下的 電路板上,致使光線能夠發射到光管的邊緣内。假如光源 5 與光管的相對位置並不正確的話,則一部份的光會損失 掉,這是因為光線錯過了光管的邊緣,或者因為有一些光 線進入光管的角度大於臨界角度,因此,光線會在第一次 反射時就離開光管。在任何的一種情形中,都會降低照明
系統的效率及/或均勻程度。 10 【發明内容】 發明概要 本發明包括一個光源,具有一連接到可撓性電路載體 上的發光模組。此可撓性電路載體包括一片可撓性材質, 其具有多數導電痕跡,用於連接一電路安裝區域以及一連 15 接器區域。發光模組是被電氣式連接到此電路安裝區域。 在一實施例中,發光模組是以直線陣列的方式排列。在一 實施例中,發光模組包括多數黏接到基底上的LED晶粒 (LED die),這些LED晶粒是被封入一層透明的封裝體内。 在一實施例中,光源包括一光管,具有一平面層的透明材 20 質,其特徵在於光管的厚度以及頂表面與底表面。發光模 組是被黏接到此平面層的一邊緣上,致使來自發光模組的 光進入此邊緣,且在頂表面與底表面之間產生反射。底表 面包括多數光線散射中心,用於將平面層内的光線以准許 光線離開頂表面的角度發散。在一實施例中,光管是被裝 7 1342973 配到一印刷電路板上,且可撓性載體的連接區域是被裝配 到此印刷電路板。在一實施例中,平面層是被區分成一照 射區域及一光線混合區域,而且此光源進一步包含一反射 器’用以將離開頂部表面的光線,在混合區域中導引回去, 使其通過混合區域的頂表面。在一實施例中,此光源包括 一LCD面板,是藉由離開頂部表面的光線加以照射的,而 LCD面板是被放置在照明區域的上方。
圖式簡單說明 第1圖是光源10的頂視圖。 第2圖是透過第1圖的直線2 _ 2所做之光源丨〇的剖面圖。 第3圖是光源50的立體分解圖。 第4圖是光源50的剖面圖。 第5圖是模組80的頂視圖。 第6圖是模組80的側視圖。 第7圖是光源90的頂視圖。 第8圖是光源90的側視圖。 第9圖是根據本發明一實施例的顯示器15〇之剖面圖。 C資施方式3 詳細說明 2〇 本發明提供其優點的方式,可以參考第1圖與第2圖而 獲得更清楚的了解,這些圖形顯示―習知的光箱配置方 式’用以照明一LCD顯示器16。第1圖是光源H)的頂視圖, 且第2圖是透過第丨圖所示的直線2_2所做之光源ι〇的剖面 圖。光源10使用一陣列⑽叫1以照明一光管η。該 8 混合區域25的尺寸亦與個別LED之間的距離有關。 led —般包括能發射出三種波段的光線之led,也就是紅 色、藍色以及綠色。在此波段内所發射的光線之相對強度, 會決定觀察者所察覺到的光源顏色。由於各led—般被限 制成只能發射一種波段的光線,所以這些LED正常地是以 一個順序的方式配置,使得其中各個LED與其相鄰的LED 岣發射不同波段的光線。混合區域25必需夠長,以便確保 當此光線離開混合區域25時’來自多數的相鄰LED的光線 成夠混合,以便確保在超過混合區域以外的區域中,並沒 有顏色的變化。於是,其中是使用其中能發射不同波段的 二種LED盡可能彼此接近地放置在一起,這樣的設計是比 較好的’這是由於這樣的配置方式會在任何提供的混合區 域中,提供較佳的顏色混合。在第1圖與第2圖所示的習知 系統中’用於該等LED的最小空間是受到LED封裝的限 制’且因此,需要較大的混合區域。 對於上述種類的顯示器來說,散熱也是一個很重要的 問題。LED所產生的熱是相當可觀的,且因此,必需藉由 大於安裝有LED的基底13之面積的一表面,將熱量發散至 周圍空氣°假如在基底13與印刷電路板之間,具有足夠的 接觸面積的話,可以使用印刷電路板丨5來散熱。為了提供 適备的熱傳導,基底13一般是被焊接到印刷電路板15上, 焊錫的連接部位也能提供信號線路,作為用以驅動LED的 電子彳5號。這樣的隆起連接方式會導致兩個問題,第一、 LED相對於光管12的對齊精準度,則與此連接的精確度有 126073-981013.doc •10· 1342973 是反射器能防止在光波導管内被來回反射的光線跑出去, 且能防止產生不想要的背景照明。第二,反射器57可以使 透過光管53的頂表面離開的 一些光線,在顏色混合區域59 中循環利用。 5 光源50也包括一在光管53下的反射片61,用以防止光 線透過底表面跑出去β光管53包括多數發散中心,其功用 類似於上述參考第2圖所述的方式,用以將光管内行進的一 部份光線發散出去,致使,發散的光線能通過光管的頂表 面而離開光管。發散中心可以懸浮在光管的塑膠内,或者 10分布在光管的底表面上,如同參考第1圖與第2圖所述。一 些散射光將會被以朝下的方向導引,反射片61能夠將光線 重新導引朝向光管53的上表面。 在一實施例中,光波導管53包括一錐狀邊緣65,以防 止可撓性電路載體55由於與光管53的邊緣而受損。 15 帛於照明光r的邊緣之較佳光源是-白色直線光源》 另-方面’ LED本身就是可以發射出具有窄波段波長的光 線之點光源,且因此不是‘‘白色,,的。因此,多數LED必需 組合在-起’以提供-個大約為白色的直線光源。白色的 LED可藉由將多數產生LED的光線組合在—起而構成。典 20型地,可使用能發射紅色、藍色及綠色區域的光譜之三種 LED,這些LED疋沿著光管的邊緣配置’以便當以一距離 觀察時能夠近似一直線光源。為了縮小光源内顏色混合區 域之尺寸,構成三個—組的LED必需盡可能的接近。以封 裝LED為主的光源,是受到了晶粒所安裝的封裝而加以限 126073-981013.DOC -12· 制的。一般來說’實際的LED晶粒相當的小,一般只有 〇,5mm。因此,個別lED會成為三個一組,將其盡可能的封 裝在一起,以便形成一近似白色的LED。此“白色” LED是沿 著光官的邊緣分佈,且具有一間隔,此間隔盡可能地接近, 5而可提供想要的平均光線強度。 現在參考第5圖至第6圖,係顯示以三個晶片為主的白 光模組80 ’此三個晶片分別能發射出的紅色、藍色與綠色 區域的光譜之光線。第5圖是模組8〇的頂視圖,且第6圖是 模組80的側視圖。模組8〇是由lEd晶粒81至83所構成的’ 10這些LED晶粒係安裝在一基底84上,此基底包含多數電氣 痕跡用以提供信號至該等晶粒。LED80所使用的晶粒具有 一塵、,係共用於所有晶粒,且具有多數了 1免每H, 係用於藉由晶粒所發出的光線之強度而決定的信號,來供 電至個別晶粒。頂部終端是藉由金屬黏而連接至襯 15 墊。該等晶粒是被封裝入一透明塑膠87内。由於較佳的結 構近似一直線光源,所以,這些LED是被安裝在同一直線 上,而非如其中LED是被安裝在三角形的頂點之配置方 式。雖然這樣的定位方式會使LED稍為有一些隔開,但是 它能夠確保LED能夠將光線相對於光管射入同樣的圓錐角 20 内。 LED晶粒組最好是比光管更薄,致使來自LED的光線 能夠被直接連接到光管内,而不需要任何的中間光管裝 置。在許多手提式裝置内所使用的光管是小於或等於 0.8mm,這些晶粒小於〇_5mm,因此’本發明能夠對光管提 13 1342973 供想要的連接。個別晶粒是被放置成相隔〇.5mm般的接 近,因此,這樣的接近供了一種模組,具有一組紅色、藍 色與綠色的晶粒,非常近似任一顏色的點光源。
在沿著光管邊緣的多數這類模組與光源的成本之間有 5 一交換(tradeoff),可藉由將這些模組盡可能地沿著光管邊 緣的長度,封裝的越接近越好,而獲得最佳性能。這樣的 配置方式會最近似一直線光管,且需要最小的混合區域。 然而,這樣的配置方式卻具有最高的成本,且晶粒的總數 很大。假如模組的數目減少因而降低成本的話,則在這些 10 模組之間會有間隔,且所產生的光源將會非常不近似一想 要的直線光源。為了彌補這樣的誤差,便需要很較大的混 合區域。 假如光管的厚度比LED晶粒的寬度大很多的話,則將 所有晶粒放置在同一直線上的優點便降低了。在此情形 15 中,這些晶粒可以二維陣列的方式,放置在多數緊密間隔 的直線内,其中陣列的長度是此寬度大很多。這樣的配置 方式可以提供較高的光線強度,且因此較適用於具有較大 表面積的光管。 要知道的是,個別LED可以被混入單一長封裝内,此 20 封裝橫跨光管邊緣的長度。在此情形中,LED的單一封裝 陣列是被裝配至可撓性載體,而非上述的個別模組。 現在參考第7圖與第8圖,他們是在可撓性電路載體上 的光源之詳細圖形,可用於本發明的一照明系統。第7圖是 光源90的頂視圖,且第8圖是光源90的側視圖。光源90包含 14 間的連接,是藉由苛撓性電路載體131以類似於上述的方式 加以提供的。要知道的是,反射器122可以被包含在本配置 方式中成為的一部分夾子120。 適用於本發明的可挽性電路載體,很容易以一般商業 方式獲得,因此,在此將不再詳細說明。例如:Multi-Fineline Electronix,Inc· of Anaheim,CA製造商载體係適用於本發 明。為了達到本發明所敘述的目的,要知道是這樣的栽體, 其厚度可以小於0.2mm,且因此,能夠比習知的隆起式印 刷電路板提供更有效的散熱效果,這是由於熱量可以透過 載體而被傳送到正對著零件所放置側邊上β 對於熟知技術者來說,根據上述的說明與附圖,可以 輕易構思出本發明的其它修改。於是,本發明僅藉由以下 的申請專利範圍而加以限定》 I:圓式簡單說明】 第1圖是光源10的頂視圖。 第2圖是透過第1圖的直線2-2所做之光源1〇的剖面圖。 第3圖是光源50的立體分解圖。 第4圖是光源50的剖面圖。 第5圖是模組80的頂視圖。 第6圖是模組80的側視圖。 第7圖是光源90的頂視圖。 第8圖是光源90的侧視圖。 第9圖是根據本發明一實施例的顯示器15〇之剖面圖。 126073-981013.DOC • 16 · 1342973 .
【主要元件符號說明】 10…光源 11---LED 12…光管 13…電路板 15…印刷電路板 16…LCD顯示器 17…表面 21…表面 22…顆粒 23…光線 24…頂表面 25…區域 50…光源 51---LED 52…基底 53…光管 55…可撓性電路載體 56…連接器 57…反射器 59…顏色混合區域 61…反射片 65…錐狀邊緣 70…顯示面板 80…模組 81-83 ...LED 晶粒 84…基底 86…金屬黏接 87…透明塑膠 90…光源 92…前侧 93…可撓性電路載體 94…可撓性絕緣層 95…基底 96…傳熱層 98…連接器 102···區域 11卜··電路板 112, 113…襯墊 114—LED 模組 115···光管 120, 121···夾子 122···反射器 131···可撓性電路載體 150···顯示器 17
Claims (1)
- B42973 . 第095119029號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(98年10十、申請專利範圍·· 1. 一種光源,包含: 一可撓性電路載體,包含1可撓性材質,其具有 多數導電痕跡’用以連接-電路安裝區域以及連接器區 域,該片可撓性材質進-步包含:_第―側,其上安置者 該電路安裝區域和該導電痕跡.m丨,以及 多數發光模組設置在該片可撓性材質之該第一 側,該發光模組,豈係雷氣斗、,、你€乳式連接至該電路安裝區域; 以及 側; 一傳熱層,其係設置 在該片可撓性材質之該第二 至少 傳熱構件’從該第—側至該第二側經過 = 該部分傳熱構件係設置在該傳熱層和 間’用來傳輸熱從該等發光模組之 至少一個至该傳熱層。可 2. 如申請=範圍第1項之光源,其中該傳熱層在該片 撓性材質之該第二側包含-金屬層。 3. 如申請專鄕之光源,其中該可祕片是呈錐 狀’致韻連_域具有—個小㈣祕絲區域的究 度0 4·如申請專利範圍第1項之光源,其中該發光模組是被排 列在一直線陣列内。 5‘如申請專·_丨項之光源,其中該等發光模組之一 包含黏接到一基底的多數led晶粒而該基板與可繞性 126073-981013.DOC 1342973 電路載體分離,該等LED晶粒是被一起封裝入一層透明 的封裝體内。6. 如申請專利範圍第1項之光源,進一步包含一光管,含 有一平面層的透明材質,係以光管厚度與頂表面和底表 面做為其特徵,該等多數發光模組是被連接至該平面層 的一邊緣,致使來自該等發光模組的光線能進入該邊緣 内,且在該頂表面與底表面之間產生反射,該底表面包 含多數光線發散中心,用於將該平面層内的光線,以允 許該光線離開該頂表面的角度加以散射。 7. 如申請專利範圍第6項之光源,進一步包含一印刷電路 板,該光管是被裝配在該印刷電路上。 8. 如申請專利範圍第7項之光源,其中該可撓性電路載體 的連接器區域是被連接至該印刷電路板。 9. 如申請專利範圍第7項之光源,其中印刷電路板是藉由 一機械式夾子而被裝配至該光管。10. 如申請專利範圍第7項之光源,進一步包含在該底表面 下方的一反射層。 11. 一種光源,包含: 一可撓性電路載體,包含一片可撓性材質,其具有 多數導電痕跡,用以連接一電路安裝區域以及連接器區 域; 多個發光模組,其係電氣式連接至該電路安裝區 域;以及 一光管,含有一平面層的透明材質’係以光管厚度 126073-981013.doc -2- 與頂表面和底表面做為其特徵,該等多數發光模組是被 連接至該平面層的一邊緣,致使來自該等發光模組的光 線能進入該邊緣内,且在該頂表面與底表面之間產生反 射,該底表面包含多個光線發散中心,用於將該平面層 内的光線以允許該光線離開該頂表面的角度加以散射; 其中該平面層是被分成一照明區域以及光線混合 區域,且其中該光源進一步包含一反射器,用以將該混 合區域中離開該頂表面的光線重新導引通過該混合區 域的頂表面。 12. 如申請專利範圍第11項之光源,進一步包含一 LCD面 板,是藉由離開該頂表面的光線加以照射,該LCD面板 是設置在該照明區域的上方。 13. —種光源,包含: 一可撓性電路載體,包含一片可撓性材質,其具有 多個導電痕跡,用以連接一電路安裝區域以及連接器區 域;多個發光模組,係電氣式連接至該電路安裝區域; 一光管,含有一平面層的透明材質,係以光管厚度 與頂表面和底表面做為其特徵,該等發光模組是被連接 至該平面層的一邊緣,致使來自該等發光模組的光線能 進入該邊緣内,且在該頂表面與底表面之間產生反射, 該底表面包含多數光線發散中心,用於將該平面層内的 光線以允許該光線離開該頂表面的角度加以散射;以及 一印刷電路板,該光管被裝在該印刷電路板,其中印刷 電路板是藉由一機械式夾子而被裝配至該光管;且其中 126073-98I013.doc 1342973 該爽子包括一彈簧。 14.如申請專利範圍第13項之光源,其中該彈簧包含一彈性 襯墊,係介於該平面層與該印刷電路板之間。 126073-981013.doc 4-
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