TWI475295B - 利用低高度側發光之發光二極體的薄型背光 - Google Patents

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Description

利用低高度側發光之發光二極體的薄型背光
本發明係關於利用發光二極體(LED)之背光，且尤其係關於利用側發光之發光二極體形成薄型背光的技術。
液晶顯示器(LCD)一般係用於行動電話、個人數位助理(PDA)、可攜式音樂播放器、膝上型電腦、桌上型監控器及電視應用。本發明之一具體實施例處理一需要背光的彩色或單色、透射型LCD，其中背光可利用發射白色或彩色光之一或多個LED。LED與雷射二極體之區分在於LED發射非相干光。
在許多小型顯示器(例如行動電話)中，重要的係顯示器及背光為薄型。在此等小背光中，一或多個LED係視需要耦合至或接近一固體透明光導(亦稱為波導)之邊緣。該光導中之光洩漏出光導的一頂部表面以照明液晶顯示器(LCD)面板的一背部表面。在此等小背光中，LCD面板不覆蓋LED因為LED將出現為一亮點，或若LED僅側發光，則LED將出現為一暗點。因為光透過光導之變小，至一固體光導之此邊緣耦合對於大型背光係不實際，其使中心區域比邊緣區域暗更多及/或減少總效率及光輸出。
對於大型背光(例如電視)，LED典型係分布在一反射式背光盒的底部表面上。來自LED陣列之光係於盒內混合，以建立一藉由光線重疊及光係反射離開盒之壁的實質上均勻之發光。此一背光盒係固體。大型背光盒係難以處置且製造起來昂貴。
所需要的係能對於大型應用按比例調整的背光，而沒有在固體背光盒內利用LED所形成之大型背光的缺點。
在此係描述各種型式之薄型側發光非雷射LED，以建立一用於背部照明一LCD之薄型、撓性背光。LED係覆晶，其具有在LED之設置表面上的陰極電極及正極電極。未將線接合利用於較佳具體實施例中。該等LED可具有小於0.5mm的厚度。一LED及一子基板之總厚度可小於1mm。
該背光係一固體透明光導，例如一聚合物(如P MMA)，其具有一定位在光導之一底部表面中所形成之開口內的側發光之發光二極體陣列。藉由一在底部表面上形成的反射箔或位於一反射桶中的光導，光導之底部表面係反射式。在光導之底部表面上分散的係微稜鏡，或其他光散射特徵，其將光反射朝向與底部表面相反之光導的頂部輸出表面。
為了使側發光之發光二極體不在光導的輸出處出現為暗點，至少一稜鏡(或其他光散射特徵)係在LED上方之光導中形成。該稜鏡形成用於LED之開口的頂部表面之部分。在此一組態中，LED上之光導的光學性質係實際上與在光導中其他地方之光學性質相同，故無暗或亮點可在背光之輸出處察覺到。
從該LED之側發射的一些光被導向朝向光導之輸出表面。為了防止此光在LED周圍出現為亮區域，至少一光散射特徵係位於開口之邊緣處或該光導的輸出表面上以防止此直接光在LED上方輸出，其係比用一吸收材料來吸收光更有效的多之選擇。
可將側發光之發光二極體設置在互連該等LED之一撓性電路上，且可將透明光導製成極薄，如厚度約1mm。因此，背光可為撓性及可在一連續捲中形成。該連續捲可針對一特定大小之LCD切割成任何大小。
在一具體實施例中，可將在一行LED(沿該光導捲之一寬度尺寸)中之LED設置於一互連一行中之LED的撓性電路上。用於多行LED之撓性電路的末端可接著以串聯及/或並聯地耦合在一起，且連接至一用於供給能量至背光中之LED的電流供應。亦可將此一系統用於例如一般照明的其他應用。
在一具體實施例中，當裝配LCD時該光導係定位在一反射桶中，以致自側或基底表面逸出的任何光被重導向回至光導內。反射桶亦對於撓性背光提供結構支撐及協助相對於背光對齊LCD面板。
在另一具體實施例中(通常對於大型背光)，背光可高達10mm厚且非撓性。增加厚度典型會改進來自分離LED之光的混合，用於橫跨背光之更佳色彩及亮度均勻性。
在一具體實施例中，各LED係相同且藉由利用一具有一貢獻紅色及綠色成分之磷光體層的藍色LED晶粒發射白色光。
在一具體實施例中，來自各種LED之光係於該透明光導中混合。
在另一具體實施例中，各LED係藉由鏡面或漫反射壁圍繞，其基本上在各LED周圍建立一矩形單元，故有來自多個LED之光的有限混合。在一變化中，該等壁不在背光的頂部及底部表面間完全延伸以致使光從一單元進入其他單元。在另一變化中，LED係與壁對準從而在多個單元間分光。例如，一在四個單元之邊角處的LED可藉由四個單元同等地共用。在另一具體實施例中，一單元之各壁與一鄰接單元共用一LED，且另一LED係在各單元中間，從而將來自五個LED的光提供用於各單元。已預想到該等具體實施例的任何結合。
本發明之具體實施例包含低高度側發光之發光二極體，其與薄型光導設計結合用於提供一均勻發光表面。本發明之一典型應用係成為一在LCD或一般照明中之薄型背光。
圖1A係一薄型、側發光之發光二極體10之具體實施例的斷面圖。可用於背光具體實施例的薄型、側發光之發光二極體之其他具體實施例可在藉由Oleg Shchekin等人於2006年6月9日申請，標題為"低高度側發光之發光二極體(Low Profile Side Emitting LED)"之美國申請案序號第11/423,419號中發現，其係受讓予本受讓人且藉由引用方式併入本文。
在LED 10之作用層在一範例中產生藍色光。LED 10係在一開始成長基板(例如藍寶石、SiC或GaN)上形成。大體上，一n層12係成長，之後為一作用層14，之後為一p層16。該p層16經蝕刻以曝露底下n層14之一部分。反射金屬電極18(如銀、鋁或合金)係接著在LED之表面上形成以接觸n及p層。當該二極體係正向偏壓時，作用層14發光且其波長係藉由作用層(如AlInGaN)之組成物決定。形成此等LED係為人熟知且無須進一步詳述。形成LED之額外細節係在頒予Steigerwald等人之美國專利第6,828,596號及頒予Bhat等人之美國專利第6,876,008號中描述，兩個專利係受讓予本受讓人且藉由引用方式併入本文。
半導體LED係接著設置在一子基板22上成為一覆晶。子基板22含有金屬電極24，其係經由焊球26焊接或超音波熔接至LED上之金屬電極18。亦可利用其他型式之接合。若該等電極本身可超音波熔接在一起則可刪除焊球26。
子基板電極24係藉由金屬通道電連接至子基板底部上之接點，故子基板可表面黏著至一撓性電路28或印刷電路板上之金屬接點。撓性電路28包含一極薄型聚合物絕緣體，其具有最終連接至一電源供應的印刷金屬跡線。子基板22可由任何適合材料形成，例如陶瓷、矽、鋁等等。若子基板材料係導電，一絕緣層係在基板材料上形成，且金屬電極圖案係在絕緣層上形成。子基板22作為一機械支撐，其提供LED晶片上之n及p電極與電源供應間的一電界面，及提供散熱。子基板係為人熟知。
為了造成LED 10具有一極低高度，及防止光藉由成長基板吸收，成長基板被移除，如藉由CMP或使用一雷射移除方法，其中一雷射加熱GaN及成長基板的界面以建立一從GaN將基板推離之高壓氣體。在一具體實施例中，移除成長基板係在一LED陣列係設置在一子基板晶圓上之後及在LED/子基板被分離(如藉由鋸)之前執行。
在移除成長基板後，一平面磷光體層30係定位在LED頂部上，用於將自作用層14發射的藍色光波長轉換。磷光體層30可執行為一陶瓷片且附接至LED層，或磷光體粒子可為薄膜沈積(如藉由電泳)。磷光體陶瓷片可為燒結磷光體粒子或在透明或半透明黏合劑中之磷光體粒子，其可為有機或無機。當與藍色光混合時，藉由磷光體層30發射之光建立白色光或另一所需色彩。該磷光體可為一YAG磷光體，其製造黃色光(Y+B=白色)，或可為一紅色及綠色磷光體(R+G+B=白色)。
對於一YAG磷光體(即Ce：YAG)，白色光之色溫主要取決於滲雜在磷光體中之Ce以及磷光體層30之厚度。
一反射膜32係接著在磷光體層30上形成。反射膜32可為鏡面或擴散。一鏡面反射器可為由有機層或無機層形成的分散式布拉格反射器(distributed Bragg reflector;DBR)。鏡面反射器亦可為一層鋁或其他反射金屬，或DBR及金屬之結合，或solgel溶液中之氧化鈦粒子。一漫反射器可由一在一粗糙表面上沈積之金屬或一例如適合白色漆之擴散材料形成。磷光體層30亦協助擴散光以改進光擷取效率。
雖然側發光透鏡有時係用以轉移藉由一LED之頂部表面發射的所有光成為一圓形側發光圖案，此等透鏡係LED本身之厚度的許多倍且將不適於超薄型背光。
在一側發光之發光二極體之非較佳具體實施例(未顯示)中，兩個鏡層(如反射膜)係在磷光體層之相對側(垂直於半導體LED層)上形成，以夾住磷光體層。LED接著將定位在一光導內，以致LED半導體層之主要面係垂直於光導的頂部及底部表面，其中鏡表面係平行於光導的頂部及底部表面。接著離開磷光體層之三個開放側的光大體上平行於鏡層以進入背光光導。
在一低高度/區域內或在背光光導之頂部及底部表面間的一窄或受限角內發射其大多數光之任何LED，在此揭示內容中係視為一側發光之發光二極體。若該LED上之反射層係極薄時，一些光可透過反射層洩漏；然而，此洩漏典型地係少於10%。一適合之側發光之發光二極體可甚至為一具有一將光主要重導向在光導之平面中的透鏡之LED。該透鏡可利用全內反射、準直光學或任何其他技術。
圖1B說明一包括準直光學器件33之側發光之發光二極體10。一支撐表面34可支撐該光學器件33。準直光學器件33在光進入光導前準直該光。在另一具體實施例中，一夫瑞乃(Fresnel)透鏡可形成在LED的一側上用於準直光。
LED半導體層之處理可發生在LED設置於子基板22上之前或之後。
在一具體實施例中，子基板22具有約380微米的厚度，半導體層具有約5微米之結合厚度，磷光體層30具有約200至300微米的厚度，且反射膜32具有約100微米的厚度，以致LED加子基板係小於1mm厚。當然，LED10可製成更厚。LED各側之長度典型係小於1mm。
若LED無須為超薄型，側發光之效率的增加可藉由添加一在n層12上之透明光導層，一在併入反射粒子或一粗糙/稜鏡表面之磷光體層上的散射層，及一在磷光體層30下之兩向分光鏡或單向鏡(如兩向分光鏡)，以致藉由反射膜32向下反射之經波長轉換光係未藉由半導體層吸收。
當用於照明系統時，側發光覆晶LED提供若干優點。在背光中，側發光覆晶LED由於光進入光導內之較佳耦合，而允許使用更薄型光導、更少LED、更佳照明均勻性及更高效率。
圖2係一利用LED 10之背光40及橫跨兩個LED 10切割之部分斷面圖。圖3係一完全背光40之俯視圖。
一聚合物片(如PMMA)形成一透明光導42。在一具體實施例中，光導42之厚度係1至2mm，以致其係撓性且可捲起。在另一具體實施例中，光導42係高達10mm厚用於更大背光應用，以增加光混合用於改進橫跨背光之色彩及亮度均勻性。
模塑成型為光導之底部表面的係稜鏡44，其將光向上反射朝向光導42的頂部。與稜鏡不同的係，可形成將光向上重導向之其他表面形狀，如藉由蝕刻或噴砂隨機粗化底部表面以形成坑。稜鏡44之分散係使得向上之光當藉由一薄型擴散器片46擴散時，建立一橫跨背光40之光輸出表面的適當地均勻發光。擴散器片46可直接定位在光導42上或與光導42分離。
內凹48(或孔或開口)係亦模塑成型為光導42的底部，其中係插入側發光之發光二極體10。子基板22無須插入至內凹48中，因此內凹48可極淺(如0.3至0.5mm)。若子基板具有與LED約相同的尺寸，則可使內凹更深，且LED及子基板之至少一部分可在一內凹48內擬合。此可增加內耦合效率進入光導。
因為側發光之發光二極體10發射少數向上之光，一稜鏡44(或其他反射器)係亦模塑成型為內凹48之頂部壁內，因此一內凹區域上之發光看似與背光40的任何其他區域沒有不同。當LED 10之上無稜鏡44時，LED區域可看似一在背光40的輸出處之暗點。
內凹48可具有垂直或傾斜之側壁。
一反射膜49可形成或置放在光導42之背部表面及側表面上，以反射所有光回至光導42內且大體上朝向該頂部表面。膜49可為從3M公司可獲得之增強鏡面反射器(ESR)膜。或者，背光40係定位在一淺反射桶中，用於將所有光反射回至光導42內及當裝配LCD時提供結構支撐。反射盒亦可在背光上對齊LCD面板。反射器可為鏡面或擴散。
各種光線51係顯示，其說明來自LED之側發光藉由稜鏡44及反射底部表面向上反射的一般原理。來自所有LED之側發光在光導42內一起混合，且經混合之光透過背光40之頂部表面洩漏出，用於一橫跨背光40(其包括擴散器片46)的輸出表面之均勻發射。
若反射膜32係極薄，一些光將透過反射膜32洩漏。大體上，對於一側發光之發光二極體，少於10%之光透過反射器洩漏。為了防止此洩漏在背光之頂部表面處被視為一光點，內凹48之頂部壁可具有光散射特徵53，如藉由在小稜鏡中模塑成型、成扇形、粗化或提供光吸收區域。因而，來自LED透過反射膜32之任何向上光將散開及不顯著。此外，擴散器片46可圖案化及最佳化以補償在從光導擷取之光中的任何非均勻性。
LED 10可利用一撓性電路28電連接在一起且連接至一電流供應50。此一撓性電路28包含一具有在一連接器中終止之金屬跡線的薄型絕緣片或帶。金屬跡線可以串聯及/或並聯地與LED互連。撓性電路可黏著地附接至光導42之底部表面用於將LED固定在定位，及/或LED可利用矽樹脂或任何其他適合膠著劑分離地黏著固定於各內凹48內。
撓性電路28應在LED及一散熱表面(當裝配LCD背光係定位於其上)間提供適當熱傳導。
一或多個薄型亮度增強膜(BEF)54係定位在擴散器片46上用於在某一視角內將擴散光導向以增加該角內的亮度。
一習知液晶顯示器面板56係接著定位在背光40上以建立一用於顯示彩色影像之LCD。該LCD可利用像素快門(如一與一TFT陣列結合之液晶層)、偏光器及RGB濾色器製造彩色影像。此等LCD面板係為人熟知。
圖3係說明一16個LED之陣列的背光40之俯視圖，其中各行LED係藉由一撓性電路28串聯地連接在一起。或者，所有LED 10可藉由一單一撓性電路片串聯及/或並聯地互連。撓性電路導體可用一連接器58終止且連接至一電流供應50。光導42係設置在一反射桶中，或反射箔圍繞背部及側表面。
在一具體實施例中，各LED發射白色光。在另一具體實施例中，紅色、綠色及藍色發光LED分散在背光周圍，其光係於光導中混合以建立白色光。
圖4係另一型式之背光60的一部分斷面圖，其中各LED 10係位於一光學單元61內。單元壁62係漫反射或半透明，以致藉由在一單元內之LED發射的幾乎所有光僅藉由該單元發射。在另一具體實施例中，該單元壁係鏡面。單元壁62可依各種方法形成，如藉由分離地形成光導單元且將單元黏著地固定至擴散器片46或至反射箔49(其中單元壁材料介於單元間)，或藉由將光導模塑成型以具有壁開口及用白色擴散材料填充該等開口，或藉由在與形成光導之透明部分同時形成該等壁，或藉由建立一具有該等壁之支撐結構及接著在支撐結構及壁上形成光導層，或藉由利用任何其他適合方式形成該等壁。該等壁甚至可藉由在各LED單元周圍模塑成型一大型反射稜鏡來形成。藉由相同地形成各單元，各單元將會輸出相同光以在藉由擴散器片46擴散後形成一極均勻的發光。
在圖4之一變化中，各單元內係有多個LED，且來自多個LED的光在單元內混合。可能每單元係2、3、4或更多LED。
圖5係圖4之背光60的俯視圖，其中LED 10利用一撓性電路及連接器58電耦合至一電流供應50。
圖6說明圖4之背光的一變化，其中壁66僅部分地延伸穿過光導61厚度。在此具體實施例中，因為一些光通過壁進入至不同單元區域內，係混合更多來自不同單元中之LED的光。如在所有具體實施例中，擴散器片46可經圖案化以最佳化橫跨背光的亮度均勻性。
圖7說明圖4之背光的另一變化，其中LED係與單元壁67對準。該等單元壁可圍繞各LED延伸，以致來自各LED之光係在鄰接單元間分割。
圖8係圖7之背光68的俯視圖，其中LED 10利用一撓性電路及連接器58電耦合至一電流供應50。邊緣LED 10可能較小，因為其光係未在單元間分割，或邊緣單元之區域可製成較小。額外之LED可與水平繪製單元壁對準以從四個LED提供光至各單元。一單一LED 10(為了簡化)係顯示於虛線中以與一水平壁對準。此改進色彩均勻性，因為LED的色溫稍微變化，且來自複數個LED之經結合光將色溫平均。
在一具體實施例中，可能每單元有五個LED，四個LED與四個單元壁對準且一LED在一單元之中央內。在所有具體實施例中，一單元之大小可能取決於一單元之所需亮度及一單元中的LED數目。該等單元可為模組化，以致一更大背光可藉由單純添加單元形成而無須關注額外單元將如何影響背光之其餘方面。
可連接之LED係串聯與並聯的一結合以獲得所需電壓降。在另一具體實施例中，構成背光之個別LED或在一單元中之LED的各群組可分離地控制以使亮度均勻性最佳。
圖9係一背光之一部分的俯視圖，其類似圖7及8，但其中LED 10係位於單元壁70的邊角。因此，各LED貢獻光至四個鄰接單元。一額外LED 10(以虛線顯示)可定位在各單元之中間用於額外亮度或更佳均勻性。在背光邊緣處之LED可較小，以致該等邊緣單元具有與其他單元相同的亮度，或該等單元可具有較小區域。
圖10係一在任何所述背光(例如圖5、8及9中所顯示者)中的兩個對接單元(或片段)之邊緣的斷面。與一單元之邊緣係垂直壁不同的係，邊緣72可傾斜以將光73反射(藉由TIR)向上朝向光導75的輸出表面74。各邊緣之上部分係垂直。
圖11係類似於圖10但顯示一路延伸至光導77頂部的傾斜邊緣76。可最佳化該等邊緣之角以提供光橫跨各單元的最佳均勻性或僅允許一經控制量之光在鄰近單元間通過，其中該角控制全內反射光之量相對於洩漏通過及/或藉由底部鏡反射進入相鄰單元內的光。
圖12說明光導79之頂部表面78如何可具有光學特徵80，如稜鏡、四坡屋頂狀(即一具有四個平傾斜側之形狀)、圓錐、球、橢圓、角錐、孔、凸塊或其變化，其增加超過一側發光之發光二極體10之光擷取，以致在LED上沒有暗點。圖12顯示在對於光導之頂部表面的一淺角處之光線82，其通常將會反射回至光導內。然而，由於傾斜內凹79，光線82在LED之上發射以改進橫跨整個光導之亮度的均勻性。
圖13說明一潛在性問題，其中一來自側發光之發光二極體10之亮圖案由於某一側發光之發光二極體光85係向上發射而出現在光導84的輸出處。
圖14說明對於圖13之問題的修正，其中折射特徵88係形成接近用於側發光之發光二極體10之光導內凹90的頂部邊緣。自LED 10之該等側發射的向上光92係從LED 10之上導向離開以防止LED周圍的亮區域。此改進藉由光導93發射之光的均勻性，其係一有效選擇以用一吸收材料吸收該光。
圖15說明對於圖13之問題的另一修正，其中全內反射(TIR)特徵94係在光導95的輸出表面上形成，以防止LED周圍之亮區域。
圖16說明圖15之TIR特徵的變化，其中TIR特徵97係在光導98的輸出表面上形成以防止在LED 10周圍之亮區域。
可將在此所述的任何光導特徵結合成一單一光導。
圖17說明一在一光導102底部中之內凹100內的藍色光側發光之發光二極體10，其具有一在該光導之輸出表面上的白色光磷光體層104以致所發射光係白色。當藉由藍色光供給能量時，一YAG磷光體層104發射黃綠色光，且經轉換光及洩漏通過之藍色光的結合建立白色光。磷光體層104亦可為紅色及綠色磷光體之一結合以建立白色光。LED 10亦可發射UV，且磷光體層104可包括藍色、綠色及紅色磷光體以建立白色光。
在各種具體實施例中，側發光係藉由一在LED晶粒上之反射層(如金屬)建立。然而，側發光可藉由在LED上形成一利用TIR來重導向LED光之側發光透鏡建立。圖18係側發光透鏡106(其係圍繞一中心軸對稱)之斷面圖，其可用以取代一在半導體LED 108上之反射器層。該LED 108係約0.63mm寬，且透鏡106具有約5mm的直徑及約2.25mm的高度。利用一側發光透鏡大幅地限制背光的最小厚度。
側發光之發光二極體之各種其他型式可用於與本發明背光結合，其中背光藉由具有在光導中形成之光學特徵而避免暗點及亮點，因此LED區域基本上看似與非LED區域相同。
在所有具體實施例中，模塑成型為光導內以散射光之光學特徵可用散射反射器取代，其係在大約與圖式中所示之內凹特徵的相同位置處沈積於光導表面上。此散射(漫)反射器可為一白顏料，例如適合之白漆或金屬或其他材料。此材料可利用任何適合方式沈積，例如網印、濺鍍、蒸鍍或其他方式。
光導之所有具體實施例皆可用於一LCD之背光或用於其中需要一薄型照明源之一般目的照明。
因為圖2至17之背光(含有LED 10)可在1mm厚之量級，故該等背光可利用一最終將該背光捲成為一連續捲之程序製造，如圖19中顯示。在一具體實施例中，擴散器片46及BEF 54亦可附接至背光及成捲。然而，在較佳具體實施例中，擴散器片46及BEF 54係在背光展開後附接以避免脫層。為了LCD之裝配，LCD之製造商可將背光切成所需長度及寬度用於一單一LCD。背光及LCD面板係接著裝配件。
此外，在一些應用中，係需要一撓性LCD，且背光之撓性實現該最後LCD的撓性特徵。
已詳述本發明，熟悉此項技術人士應明白根據本給定的揭示內容，可對本發明作修改而不脫離本文所述精神與本發明概念。因此，無意於限制本發明之範疇於所說明及描述的特定具體實施例。
10．．．發光二極體/LED
12．．．n層
14．．．作用層
16．．．p層
18．．．反射金屬電極
22．．．子基板
24．．．子基板電極
26．．．焊球
28．．．撓性電路
30．．．磷光體層
32．．．反射膜
33．．．準直光學器件
34．．．支撐表面
40．．．背光
42．．．光導
44．．．稜鏡/光學特徵
46．．．擴散器片
48．．．內凹/光學特徵
49．．．反射膜/反射箔
50．．．電流供應
51．．．光線
53．．．光散射特徵
54．．．亮度增強膜/BEF
56．．．液晶顯示器面板
58．．．連接器
60．．．背光
61．．．光學單元/光導
62．．．單元壁
66．．．壁
67．．．單元壁
68．．．背光
70．．．單元壁
72．．．邊緣/單元壁
73．．．光
74．．．輸出表面
75．．．光導
76．．．傾斜邊緣
77．．．光導
78．．．頂部表面
79．．．光導/傾斜內凹
80．．．光學特徵
82．．．光線
84．．．光導
85．．．側發光之發光二極體
88．．．折射特徵/光學特徵
90．．．光導內凹
92．．．光
93．．．光導
94．．．全內反射(TIR)特徵/散射反射器/光學特徵
95．．．光導
97．．．TIR特徵/散射反射器/光學特徵
98．．．光導
100．．．內凹
102．．．光導
104．．．磷光體層
106．．．透鏡
108．．．半導體LED
圖1A係一根據本發明之具體實施例的低高度、側發光之發光二極體之斷面圖。
圖1B說明具有準直光學器件之圖1A的側發光之發光二極體。
圖2係一透過根據本發明之一具體實施例的LED切割之背光的部分斷面圖。亦顯示的係一從背光分離的LCD面板。
圖3係一圖2之背光的俯視圖，其顯示額外的LED。
圖4係一根據本發明之另一具體實施例之透過LED切割的背光之部分斷面圖，其中背光係被分成單元。
圖5係一圖4之背光的俯視圖，其顯示額外的LED。
圖6係一根據本發明之另一具體實施例之透過LED切割的背光之部分斷面圖，其中背光單元壁不在背光的頂部及底部表面間完全延伸。
圖7係一根據本發明之另一具體實施例之透過LED切割的背光之部分斷面圖，其中LED係與背光單元壁對準，以致來自各LED的光係在兩個單元中分開。
圖8係一圖7之背光的俯視圖，其顯示額外LED，其中LED可視需要個別地定址。
圖9係一根據本發明之另一具體實施例說明如何將LED定位在四個單元之邊角處的背光之一部分的俯視圖。
圖10係一單元或一片段之邊緣的斷面圖，且說明各單元之邊緣如何具有用於將光反射朝向輸出表面之傾斜邊緣。
圖11與圖10類似且顯示一稍微不同的單元邊緣。
圖12說明光導之頂部表面如何可具有光學特徵(例如稜鏡型內凹)，其增加在一側發光之發光二極體上之光擷取以致在LED上沒有暗點。
圖13說明一潛在性問題，其中一來自側發光之發光二極體之亮圖案由於一些側發光之發光二極體光被向上發射而出現在光導的輸出處。
圖14說明對於圖13之問題的修正，其中折射特徵係位於用於側發光之發光二極體之光導內凹的頂部邊緣處。
圖15說明對於圖13之問題的另一修正，其中全內反射(TIR)特徵係在光導的輸出表面上形成。
圖16說明圖15之TIR特徵的一變化。
圖17說明一在一光導之底部中之內凹內的藍色光側發光之發光二極體，其具有一在光導之輸出表面上的白色光磷光體層(如YAG)以致發射之光係白色。
圖18係一對稱圍繞中心軸之側發光透鏡形狀的斷面圖，其可用以取代半導體LED上之一金屬反射器層。
圖19說明光導如何可在製造後捲起用於易於處置。
各圖式中相似或相同之元件係以相同編號標示。
10．．．發光二極體/LED
22．．．子基板
28．．．撓性電路
40．．．背光
42．．．光導
44．．．稜鏡/光學特徵
46．．．擴散器片
48．．．內凹/光學特徵
49．．．反射膜
50．．．電流供應
51．．．光線
53．．．光散射特徵
54．．．亮度增強膜(BEF)
56．．．液晶顯示器面板

Claims (14)

  1. 一種發光裝置，其包含：至少一側發光非雷射發光二極體(LED)(10)，其中垂直於一半導體LED晶粒的一頂部表面發射之光的大多數被重導向遠離法線(normal)；及一光導(42)，其具有一輸出表面，光係透過該輸出表面發射，該光導在與該輸出表面相對之一第一表面中具有至少一內凹，其中各內凹含有一側發光之發光二極體，該內凹之壁形成該第一表面的部分，該光導在該輸出表面及該第一表面之至少一者上具有光學特徵(44、48、80、88、94、97)，用於限制在各LED上之暗區域或接近各LED之亮區域的出現，該等光學特徵重導向光以改進橫跨該光導之該輸出表面的亮度之一均勻性，其中該光導包含複數個單元，各單元含有至少一LED，各單元包含在側向上圍繞至少一LED且延伸至該光導之該輸出表面的單元壁(62、67、72、76)，各單元壁係至少部分地反射。
  2. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含至少一光學特徵(44)，其係形成在含有一個別LED的該至少一內凹的一頂部壁中，以致在該光導內撞擊在一覆蓋各LED之光學特徵上之光係重導向朝該光導的該輸出表面，因此該側發光之發光二極體不在該光導的該輸出表面處出現 成為一暗點。
  3. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含至少一光學特徵(80)，其係形成在大體上於一個別LED上之該光導的該輸出表面中，使得撞擊在各LED上方之一光學特徵上的光係重導向，以致係透過大體上在該LED上方之該輸出表面發射，因此該側發光之發光二極體不在該光導之該輸出表面處出現為一暗點。
  4. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含至少一光學特徵(48)，其係形成在接近含有一個別LED之該至少一內凹的一頂部壁的側邊緣，以致自該LED發射朝向該光導之該輸出表面的直接光係重導向遠離該光導之該輸出表面，因此自該LED發射朝向該光導之該輸出表面的直接光不在該光導之該輸出表面處出現為一亮點。
  5. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含至少一光學特徵(97)，其係形成在大體上於一個別LED上方之該光導的該輸出表面中，以致自該LED發射朝向該光導之該輸出表面的直接光，係重導向遠離該光導之該輸出表面，因此自該LED發射朝向該光導之該輸出表面的直接光不在該光導之該輸出表面處出現為一亮點。
  6. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含內凹特徵。
  7. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含形成在該光導之一表面內或之上之稜鏡、斜坡屋頂狀、球、橢球、角錐、坑、凸塊或孔。
  8. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵係模塑成型為該 光導的一表面內。
  9. 如請求項1之裝置，其中該等光學特徵包含散射反射器(94、97)，其係沈積在該光導的一表面上。
  10. 如請求項1之裝置，其中該等散射反射器包含一白色顏料。
  11. 如請求項1之裝置，其中該等單元壁(72)係傾斜以致將光重導向朝向該光導的該輸出表面。
  12. 一種發光裝置，其包含：複數個側發光非雷射發光二極體(LED)(10)；一光導(61)，其具有一輸出表面，光係透過該輸出表面發射，各LED係定位於一在該光導中之開口內，以光學耦合光進入該光導；及單元壁(67、72)，其係在該光導內在側向上圍繞一或多個LED且延伸至該光導之該輸出表面，各單元壁係至少部分地反射，其中該等單元壁在該光導內建立複數個單元，一自各單元輸出之光係實質上相同。
  13. 如請求項12之裝置，其中該等單元壁(67)係漫反射。
  14. 如請求項12之裝置，其中該等單元壁(72)係傾斜以將光重導向至該光導的該輸出表面。
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