TWI362535B - Surface light source device and backlight unit having the same - Google Patents

Description

-九、發明說明： (主張優先權） θ本發明係主張2006年7月25日於韓國智慧財產局所 提出申請之韓國專利申請案第2006 - 69747號的優先權， 於此併入該專利申請案所揭露之内容供參考。 •【發明所屬之技術領域】 . 本發明係有關於一種面光源裝置，且更詳而言之，是 關於種使用發光二極體（LED)的高品質且高均勻性 鲁（unlformity)的面光源裝置以及具有該面光源裝置的直接 型（direct-type)背光單元。 【先前技術】 近年來，由於顯示器面板之愈趨薄形化以及講求較高 f生月b的趨勢，液晶顯示器（1 土叫μ cryStai display ; LCD) 己被廣泛地使用在電視以及監視器上。液晶顯示面板並不 會由自身發光，因此需要一種分開光源，即背光單元 籲（backlight unit^BLU)。該BLU採用了冷陰極螢光燈（c〇ld Cath〇deFluorescent Lamp ; CXFL)作為其光源，然而最近 則由於色彩呈現以及電力消耗上所佔有的優勢，而讓位給 了發光二極體（light emitting diode ; LED)。 一般而言，背光單元包括了一種邊緣型（edge_type) 月光單元和一種直接型（direct-type)背光單元。在前者 中’一棒形的光源是置放在液晶面板的一側來將光照射在 導光板上。相對地，在後者中，面光源是置放在液晶面板 的下方，以直接地將光照射在導光板上。直接型背光單元 93948 5 1^62535 了°又置在其下部的面光源，以及諸如是散射板之光學 構件，其是設置在該面光源上預定的距離處。 複數個紅光、綠光、藍光發光二極體是以預定的間隔 均勻的設置在電路板上，以為直接型背光單元產生白色面 光源。在k種直接型的背光單元中，由發光二極體發出的 光：其設置而在均勻性上有些微的差異，但-般而言，色 ^^/成在液晶顯示器螢幕的旁側或是中央部，或是背光 單元的上表面。為了消除包括色斑的色彩不均勾性，大量 ^發光二極體會更密集的設置，而其則會造成高成本但卻 热法有效地減少螢幕旁侧出之色彩不均勻。 第la圖是在於解釋用於直接型背光單元之傳統面光 範例的平面圖，而第lb圖則是包括在第la圖中所示之面 光源之背光單元之上表面的光輸出形態的示意圖。參看第 la圖，面光源裝置1〇包括複數個設置在電路板u上的紅 光I、綠光G和藍光B發光二極體。由這些紅μ、綠光g >和藍光B發光二極體發出的光合併在一起，以產生白光。 反射板17是設置在電路板u的旁側，以將由電路板u 松向傳播的光予以向上反射。 紅光R、綠光G和藍光B發光二極體是設置成為具有 、形配置的叢集15，複數個發光二極體叢集丨5則於 置成為陣列。在此’發光二極體叢集係指著一單位發光2 ^體群組，其中至少二個發光二極體是群聚以^生: 。如第la圖所示，所有的發光二極體叢集⑴句是一致 地以某種方式設置，以致於在每一叢集15之高度可見红光 93948 6 ί2體叢集的第—型叢集㈣，且其中，每-第二型列 I)坎左到右以A、D、Α和D重複的次序並依序地以Α和 ；之發光二極體叢集的第二型叢集陣列。 列：Ϊ發:=:Γ在該第一和第二型叢集陣 可數列僅具有以重複次序排列的該等第一型 拿隹t列而偶數列僅具有以重複次序排列的該等第二型 最"陣列。 根據本發明的實施例，該發光二極體叢集的矩陣包括 =固排列橫越該板體的第三型叢集陣列’每-第三型叢 ::二括2X4矩陣，該2X4矩陣具有該等第-型叢集陣 的上列以及該等第二型叢集陣列的下列。 陣列=明實施例，在該第一型和第二型叢集 D . 奇數列具有以重複次序地排列並依序地以 止的該等第一型叢集陣列，而偶數列具有以重複 人舻:並依序地以A>D終止的該等第二型叢集陣列。 封裝：明的再一實施例，每-發光二極體叢集包括 及:詈二 件包含有設置在該板體上之封裝本體、以 /在該封裝本體上的紅光、綠光和藍光發光二極體晶 光二明的再一實施例，每一紅光、綠光和藍光發 封事本體I冑裝件，該封㈣包含㈣置在該板體上之 以及設置在該封衷本體上的發光二極體晶片。 根據本發明再一實施例，每一 二極體包括直接地設置在該板體上的發光:二 93948 9 1362535 圍繞著該發光二極體晶片的樹脂封裝膠體(_ encapsulant)。 根據本發明的再-態樣，該面光源裝置包括板體；複 數個以上述方式排列的發光二極體叢集；和設置在該等發 光二極體叢集上並距該板體_預定距離之散射板。

在发月書中，E-C-D-C”代表著由左到右以E、c、D 和c重複的次序排列之叢集陣列。“a_d_a_d”代表著由 左到‘右以，A、D、A和D重複的次序排列的叢集陣列。同樣 地D C代表著由左到右以D和c重複的次序排列的叢 集陣列。“A-D，，代表著由左到右以A*D重複的次序排列 的叢集陣列。 【實施方式】 現將參照所附圖式詳細說明本發明之範例實施例。然 而，本發明可用許多不同的形式具體實施，並且不應解釋 為對此處提出實施例之限制。確切地說，提供這些實施例 籲2得此揭示將完全和完整’並對熟悉此項技術者而言將 完全表達了本發明之範圍。於圖式中，為了清楚顯示的目 的，其形狀和尺寸可能會予以誇大，而相同的元件符號於 整份圖中用來表示相同或相似之組件。本列詳細說明係針 對本發明的某些特定實施例。然而，本發明亦可由許多不 同的方式來加以實施。 弟3圖係為解釋根據本發明實施例之面光源裂置的平 面圖。第4圖則是用以更加瞭解第3圖的示意平面圖。參 看第3圖，面光源裝置1〇〇包括矩形的板體l〇i以及複數 93948 10 1362535 個汉置在該板體上的紅光R、綠光G和藍光β發光二極體。 線路圖案是形成在板體101上’並且一反射板（未顯示）可 設置在該板體的側邊來反射由板體]()1橫向傳播的光。 如第3圖所示，個別的紅光R、綠光G和藍光B發光 二極體是彼此緊密地設置在附近來形成以三角形配置^現 之發光二極體叢集。該等發光二極體叢集是以矩陣的行和 列設置在板體101 i。在此，.列的數目至少是2 數目至少是4。 籲料發光二極體叢集根據該等發光二極體的位置而分 成A、E、C和D組。叢集A具有位在該三角形配置(參看在 第3圖下部的箭頭）之中央的上方S1之紅光發光二極體 R。叢集E具有位在該三角形配置之巾央的右側犯之紅光 發光二極體R三角形配置。叢集c具有紅光發光二極體R， 其係位在三角形配置中央的下側S3。叢集D具有位在該三 角形配置之中央的左侧S4之紅光發光二極體R。a、E、c 籲和D組叢集的分組是依據在每一三角形配置内的紅光發光 .二極體的位置。因此，綠光G發光二極體及藍光β發光二 極體可彼此相反設置。 為了達到高度的色彩均勻性以及完美的白色面光源， 上述的A、E、C和D組叢集是以獨特的方式排列。（參看第 4圖）。也就是說，由第4圖很明顯地得知，發光二極體叢 矩陣包括從該矩陣的上到下以重複的方式交替設置的第 一和第二型列，並終止於第二型列。每一第一型列具有由 左到右以E、C ' D和C重複的次序排列並依序地以D和c 93948 11 央的右側S2。叢隼c I M 丨+ i 氺路氺-iM 上角落’而叢集C中之紅 先發先一極體R則是安置在 ςο f隹A a 你〆一角形配置之中央的底側 。叢“疋排列在左下角落，而 極體R則是安置在該二魚报硕罢^ 尤毛光一 角形配置之中央的上側S卜同樣 ’叢木D是排列在右下角落，而㈣”之 極體R則是安置在該二色來舶罢认山 尤I九一 隹忑一角形配置的中央的左側S4。因此， =體，角落處的紅光發光二極體並不是朝向靠近該板 ，K_2a圖的習用相比較)。這可防止紅光或是普 二 =斑形成在該板體的角㊄，不然紅色或是黃色的色斑 σ月匕θ因為反射板（未顯示）而出現。 排列在該板體上每一側部S1、S2、S3和以之每一叢 本的紅光發光二極體並不是朝向靠近該板體的侧部（和第 ia圖的習用相比較）。所以，該板體的側部幻、^、兕和 以均不可能會有因為反射板（未顯示）而存在的紅光色 斑此外，紅光R、綠光G和藍光B發光二極體是相當均 句地排列在該板體的側部S2、幻和S4，因此不會造 彔色和監色色斑。換句話說，在第圖的先前技術中， 光G和藍光β發光二極體是排列在該板體靠近於下側部 S3的列。因此綠色和藍色色斑明顯地是出現在該板體的 下側部S3。在該板體上非側部的區域中，紅光R、綠光^ 矛现光B發光二極體是理想且均勻地排列著，因此展了實 質上热色差之咼度色彩均勻性。每一發光二極體叢集均具 有二個排列成三角形配置的主要顏色的發光二極體，因此 產生了沒有色斑的勻勻性白光。此外，在靠近的兩個發光 13 93948 I362535 -1〇1 的散射板 160。諸如集光層（light gathering sheet) 或是稜鏡層之光學層可設置在散射層板16〇之上。反射板 170是設置在該板體的邊緣，以將橫向穿越該板體的光予 以向外反射。 每一發光二極體叢集！ 50具有以上述方式（參閱第3、 -5、7牙口 9圖）排列成三角形配置的綠光、紅光和藍光發光 • 一極體。發光二極體叢集150是以上述參考第4和第6圖 ，相同的方式而設置在板體1〇1上。例如，發光二極體叢集 鲁150可排列成，參看第4圖，包括重複排列的第三叢集陣 列的矩陣。或者，發光二極體叢集可排列成，參看第6圖， 包括重複排列的第三叢集陣列18〇，並以從矩陣的上到下 重複地排列之交替的D-C和A_D的陣列終止。 如上所述，本發明的背光單元150發射出均勻橫越板 體或是背光單元上表面的白光，消除了色差或是色斑的問 喊。因此，所需的發光二極體數目可予以減少，以節省製 擊造背光單元的製造成本。 如上所述’根據本發明範例性實施例，面光源裝置產 生均勻地杈越板體上表面的白光由紅光、綠光和藍光發光 一極體發出的光在板體的中央部以及側部予以理想地合 併以產生均勾横越整體面積的白光。這則在板體的侧部 或疋角落處廢制了色斑。這也因此減少了發光二極體所需 要的數目，因此減少了背光單元的製造成本。 雖然本發明已藉由較佳的實施例予以顯示以及解釋， 仁對於那些在本行業具有通常知識者而言，修改以及變更 27 93948

Claims (1)

1:362535 " 第96118655號專利申請案 L ιοί年1月2日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1 · 一種面光源裝置，包括： " 板體；以及 複數個以行及列的矩陣排列在該板體上的發光二 極體叢集’該等發光二極體叢集之各者包含排列成三角 形配置之紅光發光二極體、綠光發光二極體和藍光發光 二極體， 其t’該等發光二極體叢集是依據肖等紅光發光二 極體的位置而分成為A、E、〇和D組叢集，該A、E、c 和D組叢集分別地具有位在該三角形配置之中央的上 方、右側、下方以及左侧之紅光發光二極體，、 其中，該等發光二極體叢集的矩陣包含重複地從該 矩陣的上到下而設置之交替的第一和第二型列，重複且 終止於該第二型列， 其中，該等第-型列之各者具有由左到右以e、c、 D和C重複的次序排列並依序地以❻c終止之發光二 極體叢集的第一型叢集陣列， "’該等第二型列之各者具有由左到右以A、 A和D重複的次序排列並依序地以^和d終止之發夫 極體叢集的第二型叢集陣列。 ^ 2·如申請專範圍第1項之面光源裝置，其中，在該第- 列的矩陣中，奇數列僅具有以重複次序 列專弟一型叢集陣列，且偶數列僅具有以重複次 排列的該等第二型叢集陣列。 93948 修 JL版 21 1362535 ^96118655號專利申請案 3 如由-主宙- L101年1月2曰修正替換頁 、3.如申料㈣第丨項之面光源 =體叢集的矩陣包含複數個重複地排列橫越該板體的 第三型叢集陣列，該等第三型叢集陣列之各者包括2x4 矩陣’該2x4矩陣具有該等第—霞集陣狀形式的上 列以及該等第二型叢集陣列之形式的下列。 4.如申請專範圍第1項之面光源裝置，其中，在該第一型 ‘和第二型叢集陣列的矩料’奇數列具有以重複次序排 -列並依序地以D和c終止的該等第—型叢⑽列，而偶 數列具有以重複次序排列並依序地以終止的該 第一型叢集陣列。 、 5·如申請專範圍p項之㈣源裝置，其中，該等發光二 ㉟體叢集之各者包括封裝件，該封裝件包含有設置在該 板體上的封裝本體'以及設置在該封裝本體上的紅光γ 綠光和藍光發光二極體晶片。 6.如申請專範圍第丨項之面光源裝置，其中，該等紅光、 綠光和藍光發光二極體之各者包括封裝件，該封裝件包 含有設置在該板體上之封裝本體、以及設置在該封裝本 體上的發光二極體晶片。 7·如申請專範圍第丨項之面光源裝置，其中，該等紅光、 綠光和藍光發光二極體之各者包括直接地設置在該板 體上的發光一極體晶片以及圍繞著該發光二極體晶片 的樹脂封裝膠體。 8. 一種面光源裝置，包括： 板體； 93948修正版 1362535 ___ • 第96118655號專利申請案 _ 1〇1年1月2日修正替換頁 複數個以行及列之矩陣排列在該板體上的發光二 ' 極體叢集’該等發光二極體叢集之各者包含排列成三角 • 形配置之紅光發光二極體、綠光發光二極體和藍光發光 二極體；以及 散射板，其係以預疋的距離返離於該板體而設置在 該等發光二極體叢集的上方， . 其中，遠專發光二極體叢集是依據該等紅光發光二 - 極體的位置而分成A、E、C和D組叢集，該A、E、c 和D組叢集分別地具有位在該三角形配置之中央的上 方、右側、下方以及左側的紅光發光二極體， 其中，該等發光二極體叢集的矩陣包含重複地從該 矩陣的上到下而設置之交替的第一和第二型 終止於該第二型列， 其中，該等第一型列之各者具有由左到右以E、c、 D和C重複的次序排列並依序地以〇和c終止之發光二 極體叢集的第一型叢集陣列， 其中’該等第二型列之各者具有由左到右以㈠、 A和D重複的次序排列並依序地以A和D終止之發光二 極體叢集的第二型叢集陣列。 9.如申請專範圍第8項之面光源裝置，其_，在該第一和 第一型叢集陣列的矩陣中，奇數列僅具有以重複次序排 列的該等第一型叢集陣列，且偶數列僅具有以重複次序 排列的該等第二型叢集陣列。 爪如申請專範圍第8項之面光源裝置，其中，該等發光二 93948修正版 23 第96118655號專利申請案 101年1月2曰修正替換頁 極體叢集的矩陣包含複數個舌、q 笛-荆f4早°3稷數個重稷地排列橫越該板體的 一叢木陣列，該等第三型叢集陣列之各者包括了 ‘ X4矩陣，該2x4矩陣具有該等第一型叢集陣列之形式 的上列以及該等第二型叢集陣列之形式的下列。 U.如申請專範㈣8項之面光源裝置，其中，在該第-型 和第一型叢集陣列的矩陣中’奇數列具有以重複次序排 列並依序地以D和c終止的該等第—型叢集陣列，而偶 數U以重複次序排列並依序地以A和D終止的該等 第一型叢集陣列。 12. 如申請專姻第8項之面光源裝置，其中，該等發光二 極體叢集之各者包括封裝件、該封裳件包含有設置在該 板體上的封裝本體、以及設置在該封裝本體上的紅光、 綠光和藍光發光二極體晶片。 13. 如申請專範㈣8項之面光職置，其中，該等紅光、 、，彔光和藍光發光二極體之各者包括封裝件，該封裝件包 含有設置在該板體之封裝本體、以及設置在該封裝本體 上的發光二極體晶片。 K如申請專範圍第8項之面光源裝置，其中，該等紅光、 綠光和藍光發光二極體之各者包括直接地設置在該板 體上的發光一極體晶片以及圍繞著該發光二極體晶片 的樹脂封裝膠體。 93948修正版 24