TWI479235B - 一種側入式led背光單元 - Google Patents

Description

一種側入式LED背光單元

本發明為一種發光二極體(Light emission diode，以下簡稱LED)背光模組封裝方式，特別是應用於液晶顯示器(Liquid crystal displayer,LCD以下簡稱LCD)背光光源。本發明應用配光映設法，設計LED背光光源模組，針對LED光源之配光曲線特性，分段設計光學結構，相對應之LED配光曲線，以適合不同之背光模組需求，並增加LED背光模組光源利用效率。其中，本發明更揭露，使用LED特殊設計，搭配背光模組邊框，做為LED光源二次調制(Modulation)光學結構，使得LED背光模組之光源利用效率得以最佳化。本發明設計方式更可加入高反射結構，作為導光板內光源調制結構。更進一步，本發明設計可使用嵌入射出製程，使得LED與導光板為一體成形設計，增加光利用效率。

LED背光光源應用範圍相當廣，由早期手機、小型裝置如遙控器等，到近年因高亮度LED出現，應用範圍擴大至筆記型電腦、大型顯示器等產品。另外，由於LED應用於背光源具高色彩飽和度、快速啟動、無汞及壽命長等優點，故顯示器背光光源為LED下一步具發展潛力產品。傳統側入式LED背光板設計，因設置於光導板一段距離，於光偶合時造成大量光源損失。另一方面，雖然各家廠商努力降低成本，提高製程良率，目前LED背光光源模 組製造日趨小型化、薄型化，現行LED背光光源模組製造，依然是個問題。

本發明提供一新型LED背光模組設計結構，適用於多種LCD液晶螢幕背光模組，或其他相關平面光源技術應用。本發明提出之新型LED背光模組設計結構，能夠提高LED光源進入導光板之偶合效率，減少光系統之耗電。更進一步，本發明提出一背光板結構，能夠調制光源方向，並且不發生損耗，以進一步達到LED背光模組之發光效率。

本發明進一步提出相關LED背光模組設計結構，將LED發出之光線作進一步之調制，使得本發明之LED背光模組能夠更具效率且於設計上更具彈性。

根據本發明所提出之LED背光模組設計結構，將LED與背光板以嵌入射出技術結合，將LED光源直接與背光板結合，增加LED光源之偶合效率，並且增加LED光源與背光板之結合精度。

根據本發明所提出之LED背光模組設計結構，更進一步提出於背光板上之光調制結構設計，於背光板上調製LED光源配光曲線，能夠將入射之光線於背光板上做進一步調制，以達到背光模組設計之特殊需求。

於本發明所提出之LED背光模組設計結構，LED與背光板以嵌入射出技術結合，更進一步提出加入中空孔穴結構，或者一並嵌入高反射材質，以達到調制LED光源之目的。此一設計，更可與前述設計結合或單獨使用，以增加背光模組之效能，或者增加設計 彈性。

於本發明所提出之LED背光模組設計結構，LED與背光板以嵌入射出技術結合，更進一步提出LED不同位置，以適用於使用單顆LED之背光模組設計。更提出經系結構設計，以不同之光調制結構設計，以達到更佳之LED背光模組設計。以及，彎曲或者是弧面造型，以增加光源之操控能力，或是提高其均勻度。

於本發明所提出之LED背光模組設計結構，LED與背光板以嵌入射出技術結合，以及調制LED光源配光曲線，更進一步提出光導管設計結構，使得LED光源均勻度增加，並可適用於R、G、B彩色LED光源。

於本發明所提出之LED背光模組設計結構，LED與背光板以嵌入射出技術結合，以及調製LED光源配光曲線，更進一提出適用於智慧光源背光模組設計結構。將背光光源獨立控制，並且與TFTLCD液晶做同步控制，以達成更進一步節省光源輸出之目的。

101‧‧‧light guide plate 101導光板

102‧‧‧circuit board電路基板

103‧‧‧LED LED(發光二極體)

104‧‧‧橫向光收集結構

105‧‧‧光源調制結構

107‧‧‧孔穴造型

108‧‧‧氣穴

205‧‧‧陣列光源調制結構

207‧‧‧微型反射面

305‧‧‧凹面

304‧‧‧橫向光收集結構

405‧‧‧光源調制結構

406‧‧‧弧形區面橫向光收集結構

503‧‧‧彩色LED

507‧‧‧光收集結構

508‧‧‧導光管

601‧‧‧導光板

602‧‧‧長條型區域

604‧‧‧弧形結構

605‧‧‧斜面結構

圖1-1為以光源直接偶合LED背光板設計之立體圖。

圖1-2為圖1-1設計加入孔穴造型結構之立體圖。

圖1-3為圖1-1加入嵌入高反射物體設計之側視圖。

圖2為陣列凹穴設計LED背光板之立體圖。

圖3為以具有彎角形狀之設計LED背光板之立體圖。

圖4為光源設計於角落之LED背光板設計之立體圖。

圖5為R、G、B LED光源背光板設計之立體圖。

圖6-1為智慧光源之LED背光板設計之上視圖。

圖6-2為圖6-1設計之側視圖。

本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述，而此類敘述係解釋本發明之結構及程序，只用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例之外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例。

實施例一以光源直接偶合背光板設計之LED背光板

請參考圖1-1，於本發明披露，圖1-1係關於一以LED作為背光光源之具體實施例之立體圖。圖1-1是直接耦合的LED背光單元的立體爆炸圖。一導光板101，其材料為一透明樹脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯，可藉由注塑機成型。通過全內反射(TIR)，導光板101，這可以讓其中的光傳播方式。與先前技藝類似，一組散射光源結構圖案設置於(圖中未顯示)背光單元光發射面之另一面，其可以重導向(這裡是LED燈)光源，光源通過反射至光發射面的表面，進而將光線傳遞至該導光板101外部，這是背光單元的簡要機制。

一光調製結構105，設置於該導光板101表面邊緣附近的表面上，其可為該導光板101表面的暗區。請參考圖1-1，導光板101表面上的光調製結構105結構是三角形狀，可以在導光板101注塑成型過程中形成的下沉之腔體。請參考圖1-1，一橫向光收集結構104設置於導光板101，其中設置於該LED103的發光面兩側。在本 發明披露中，該橫向光收集結構104可以收集的大發光角度LED103的光線，這使得聚集更多該LED103之光線。

此外，於圖1-1中電路基板102，亦可為一般PCB基板，上載有LED103，其中LED光源103可為白光LED或其他色光之LED，其連結之方式可為一般習知之方式，例如該LED光源103為SMD封裝方式，或者是裸晶封裝、晶圓尺寸級封裝等方式達成。將圖一中之LED103對準導光板101，其藉由電路基板102通入電源，將LED 103導通以發出所需之光源，射入至導光板101。

傳統的LED背光單元設計，LED元件設置於距離導光板101一點空隙，LED發出的光通過空氣，入射至導光板101，導致一大部份光源於耦合時失去其中。在本發明揭露的LED103和101導光板採用嵌入射出成型工藝，是直接的耦合於一製程之中。眾所周知嵌入射出成型工藝，它可以讓成型塑料直接耦合的其他材料，如LED或其他組件，。在此體現，嵌件成型過程中，讓導光板101直接耦合的LED103還連電路基板102導光板。在本發明揭露的體現，LED103的光可以直接傳播導光板101，於耦合時沒有任何丟失的光線。

當光源入射到導光板101中，如圖1中所示，入射光變將通過一光源調制結構105，如圖所示光源調制結構105位於導光板101緊鄰入光位置，形成一三角下凹形狀，中央對齊於LED光源103。觀察光源調制結構105，具有中央部份凹陷較深，邊緣部份凹陷較淺。另一方面，可觀察到凹陷105結構於LED光源103一側，凹陷量較小，遠離LED光源103一端凹陷量較大。如圖1-1所示，凹陷105結構於側視圖中，於LED光源103一側，凹陷量較小，遠離LED光源103一端凹陷量較大。

一般而言，導光板之設計在光源進入端，並無特殊之設計，最多是設計增進光偶合效率造型，對於光源之配光曲線，並未有特殊之設計。本發明所揭露之設計，乃針對LED之光形，亦即LED之配光曲線，經由背光板101上之光源調制結構105特殊造形設計，將LED之配光曲線，轉換成為背光板所需之配光曲線。於圖1-1中，LED與背光板101直接接合，其主要觀念在於LED光源103設置於背光板101中，直接接合可以有效利用光源，增加光利用效率。

請參閱圖1-2，於本設計中可使用另一結構，以增強光源調制作用，請參考圖1-2，圖中使用孔穴結構107，此一設計如圖中所示，面對LED光源103光源行進方向，具有一狹長小之截面積，貫穿該背光板101，LED光源103之光現行進至此處，因為孔穴結構107之造形設計，使得光源於此以內部全反射(TIR)，將光線行進方向改變，進而改變光源之光分布。

由圖1-2中孔穴造型107結構，改變光源之光分布的觀念設計，此一設計概念可轉化為，製作一空氣介面，使得光源遇到此介面以內部全反射原理，將光源之行進方向改變。請參考圖1-3，此為本實施例中之側視圖，圖1-2中孔穴造型107結構，依此方式達成亦可以使用雷射燒灼，於導光板101中形成一氣穴108，如此亦可達到相類似之功能。此一設計觀念類似於將光線使用結構設計，以內部全反射分別導向不同位置，達到改變光分部之目的。

此外，由圖1-3可見使用此一製程，可將LED光源103端之背光板結構，設計為曲面當LED光源103之光線由多個側面發出時，此處具有曲面設計106之背光板造型，可將LED光源103側面所發出之光線，以及如圖1-1中，上下兩方向之光線，藉由曲面之內部全反射，將光線導向導光板101之右方。此一設計，可更加增強LED 光源之使用效率，近一步降低光源之電能消耗。更近一步，請參考圖1與圖1-1，曲面設計106之造型可與光源調制結構105相互結合，更進一步將光源做最佳之調至。

一般而言，LED發光之配光曲線，為一3D之朗伯分布，為一中央光源較強，大角度光線較弱之配光曲線。此一特性，對於背光光源應用容易造成背光板兩側角落之光強較低，而中央之光源較強。由方形之背光板形狀吾人可發現，中央距離LED較近兩角落距離LED較遠，因此於背光板平面方向之配光曲線需為雙峰形配光曲線，其光源利用效率較高，傳統之朗伯分布必須使用背光板本身之散射點分布以及外加擴散片設計，達成均勻光輸出。圖中所揭露之光源調制結構105，即為將LED光形由朗伯分布，改變成為雙峰形配光曲線，如圖所示楔形凹穴將正對LED光源103光源發射後，光源調制結構105之斜面會將LED正面之光源，作一偏斜方向之內部全反射，以改變LED之固有光形，造成雙峰形分布之配光曲線。

其製程可首先LED光源103黏著於電路基板102上，使用裸晶封裝(COB)，緊接著將背光板101放置於前，此時黏著於電路基板102上之LED光源103與背光板101之間尚有一定之空間，緊接著灌入膠水達成接合成一體之目的。其中注入膠水之方式，可使用治具，並且於另一端抽真空，或者於真空環境，進行灌膠作業。再者，愈達成此一目的，其製程亦可為將其製程可首先LED光源103使用裸晶封裝(COB)黏著於電路基板102上，並將其放置於塑膠模具內，使用嵌入射出技術，將LED光源103以及電路基板102直接製作於背光板101上，成為一體。

此外，LED光源為3D朗伯分布，亦即所有發光方向之縱切面，皆 為相似之朗伯分布。但背光板為一薄形透明塑膠，因此LED光源於背光板Y方向，將因LED光源角度過大，無法於背光板中作內部全反射，造成光源之損失。另一方面，Y方向之光源在透明塑膠中作內部全反射，造成中央之光線密度增加，因此整個背光板於LED光源，於背光板遠端所造成之配光曲線分布，並非為均勻朗伯分布，中央之光源強度將高於側面光源強度，進一步造成配光曲線之不平均。本發明將背光板於LED入光後，背光板設計有一呈弧形或楔形設計，此一方式於入光方向有一斜面，此斜面於Y、Z方向成一角度或弧面，其作用與燈源反射罩相同，可有效將光源聚攏，並減少Y方向大角度光源逸失。可有效將Y方向之光源加以應用，減少因Y方向角度過大之光源損失。

由光源調制結構105設計，也可以為彎曲或任何凹形之拋物線導光板101面，亦可以弧形或是任意凹形之拋物面、橢圓面設計背光板，使得LED光源再輸出時得以改變配光曲線，達到光源均勻分布背光板，以使背光板之光源利用率達到最高。更精確調節LED 103，然後轉換的配光曲線，以達到均勻的背光燈源，使背光源利用率最高。本發明之LED背光單元，結合PCB板傳統的設計，突破了傳統的LED元件表面貼裝技術，LED光線位於該板塊的入口側，LED背光組件從一個缺口的邊緣等設計。須知於本發明揭露，LED光型轉換的設計理念，尤其是光調製器結構105或其他結構，也可單獨應用於傳統的LED背光單元設計。

於圖中所示，光源調制結構105其設計為左右對稱，適用於一般之背光源設計，本實施例中之光源調制結構105其楔形凹穴左右兩邊可為不對稱設計，以達到兩邊光源分部不同之需求。一般而言，若是使用於多個LED所形成之陣列設計，或者是LED光源設置 於角落，即可使用光源調制結構105其楔形凹穴左右兩邊可為不對稱設計。

實施例二使用陣列凹穴設計LED背光板Design using LED backlight array pockets

LED背光板於設計時需考慮暗區寬度，顧名思義暗區為背光板較暗之區域，一般而言LED因為其發光特性於大角度時光線較弱，故而LED背光板於應用時將會有一小段區域較暗。請參考圖二，本實施例中之LED背光板設計，導光板101上具有陣列光源調制結構205以多個凹面所組成，如圖所示本發明揭露實施例一中之光源調制結構，轉換成為複數個凹面或是陣列凹面。一般而言，於背光板上使用此一設計調制光源，一方面能夠將光源做更靈活之調制，另一方面可以降低背光板上之凹陷量。此複數個凹面組合之陣列光源調制結構205，成為前一實施例中凹面，達到改變LED光輸出之配光曲線。更進一步，由於此複數個凹面設計可以個別調整凹面斜率，此複數個凹面可作為增強LED曲線效能，或者減少凹面佔據背光板之長度。另一方面此複數個凹面因可具有不同斜率，可視為不同之反射鏡，相對於光源不同之反射鏡將光反射至不同方向，達到控制配光曲線之目的。

此一設計方式可以擴大實施，將本實施例中之設計成為一微型陣列斜面，由於LED光源於背光板內部作內部全反射，可將其設計為一多個微型反射面207(圖中未顯示)，其設計之原理與陣列光源調制結構205類同，如此便可依據光學計算一一設計反射面之形狀，並進一步優化LED之配光曲線。

此一設計，其方法可類同fresnel lens設計原理，fresnel lens可將需要曲率大之鏡片，以多個分散之曲面替代，以達到相同曲 率卻可節省空間之目的，本設計概念亦復如此，將調制光源之弧面分割為許多小曲面。更進一步，陣列光源調制結構205亦可具有前一實施例中之凹陷面，其中每一面上具有微型陣列斜面或曲面，更進一步增加光源調制之效能。

同理，本實施例亦可引進第一中之設計，成為多個小型單元，以增加設計自由度，並增加效率。例如，於實施例一中孔穴造型，除了可設置於不同於光線路徑正前方之其他位置，亦可藉由多個小型單元-例如陣列設計，增加光源調制之能力。同理可推論，於實施例中所述，使用嵌入射出於導光板101中，設計有高反射物體，以本設計之精神，高反射物體可具有多種設計，或嵌入多個造型。一般而言，背光模組對於光源之配光曲線，並非一成不變。傳統之設計，需要光源能夠均勻分布，並且解決LED光源正前方光強度較高。然而，目前平面顯示器(FPD)設計，開始採用智慧光源設計，亦即將背光模組光源分成數個區塊，以達到節省能源之目的。此時光源分布若是能夠成為較集中，並非過份發散，是較佳之設計。於導光板101中之高反射物體，設計成為柵狀結構，亦即將高反射物體設計成為具有多個區域，則光源將有可能成為較集中之配光。更進一步，多個區域之高反射物體設計，其可為不對稱結構，可成為將LED中央光源調製成為較低，但大部分光強度集中於前方。

以上之設計，皆可以與實施例中之陣列光源調制結構，配合應用，以增加設計彈性以及光源調制能力。以上實施例中之設計亦可以應用於LED陣列光源，使用於大尺寸LED背光模組，亦即使用多個LED光源並向對應多個凹面設計。更進一步，由於大尺寸LED背光光源之LED配光曲線，位於中間之LED與邊緣之LED光源所需具 備之配光曲線並不相同，本發明實施例中之凹面結構亦可以做對應之修改。

實施例三以具有彎角形狀之設計LED背光板To corner shape design with LED Backlight

請參考圖3，如圖所示LED光源103裝設於電路基板102上，其裝設方向與導光板101出光面方向相同，本實施例中LED光源103之出光方面垂直。一般而言，側入式背光模組，光源入射方向與出光面方向垂直，本實施例中則有所不同。如圖中所示，導光板101於般原設計有一角度轉折，於本圖示中其曲折角度約為90度。一般而言，前述之實施例中，光源調制結構設計需要一段背光板長度，作為調整出光均勻度，彎角形設計可以減少此段背光板之長度，且一般背光板必須搭配LCD，因此整體之厚度可以無須改變。

另一方面，具有彎角設計之背光板可以有增加LED光源混光距離，因此在設計上LED之混光與改變配光曲線之結構設計，相較之下將較為容易。如圖所示於導光板101設計有凹面305，其設計成一曲面順著導光板101轉彎之角度，設計一具有向下凹陷之結構。由前所述，此結構設計亦具有將入設光源導向至其他方向之作用，亦即此設計亦可以入射之光源改變其行進方向，以達到調制光源配光曲線之目的。如同前述實施例中所提，該導光板101可進一步設置一橫向光收集結構304，以搜集該LED103所發出之大角度光線。

由於此一設計，可增加光源之行進距離，亦即增加光程長度，如此便可增加光源均勻度。更進一步，此一設計更可於LED光源於全彩，亦即R、G、B應用時，因光源之光程長度較長，經由R、G 、B光源混合後，光源再於導光板101向後傳遞，如此便可以得到三色均勻混光之光源，而無需增加背光板實際長度。

此外，對於LED背光板設計，散熱設計試一大考量，LED對於溫度升高時，LED之色彩輸出會偏移；另一方面，LED之工作溫度增加將造成LED發光效率降低，過高的工作溫度更會造成LED使用壽命之降低。因此，高性能LED背光板設計，需要考慮LED工作溫度穩定，亦即需要有良好之散熱設計。如圖所示，本發明設計將背光板轉90度，PCB與LED之平面與LCD螢幕相平行，故而整個LED散熱設計可以直接黏著於外觀件(未於圖面顯示)，簡化LED之散熱設計。

例如LED設計背光板設計應用於筆記型電腦，其中LED黏著於金屬PCB上或亦於導熱之PCB例如陶瓷電路基板或軟性電路板，PCB底部直接緊貼於筆記型電腦外殼，或使用散熱膏、銀膠抑或是石墨散熱貼片等，習知之散熱技術將熱源傳導致機殼外部，達到穩定散熱之功能。若是使用導熱係數甚低之PCB板如FR4，亦可使用大面積銅箔，加上散熱微孔(Micro Via)將熱源帶至背板，依循上述方式將熱源傳導致機殼外。

實施例四以光源設計於角落之LED背光板設計Embodiment four corners of the LED light source designed to backlight design

請參考圖四，圖四為本實施例之3D圖解，本實施例為一將LED光源設置於角落之LED背光光板模組設計。尤其，由本案揭露之設計方式可大幅提高光源效率，另一方面隨著LED光源本身之效率提升，於小尺寸背光板應用中，例如手機或者是其他手持式系統LCD螢幕，使用單顆LED光源設計成為可能。單顆LED光源設計有 許多好處，例如無需考慮色溫或者光強度之不均。本實施例中即可使用於單顆LED光源，其LED光源設置於背光板之一角落。

如圖所示LED光源103裝設於電路基板102上，其裝設方向與導光板101出光面方向相同，本實施例中LED光源103之出光面向背光板101。由圖可見，此一設計方式前述實施例略同，所不同者LED光源103其設計位置位於一背光板101四角落之一。緊接著由本設計實施例中，LED光源103與背光板101以嵌入射出方式結合。

如圖所示，鄰近LED光源103出光方向設置有光源調制結構405，如同前述實施例中，其設計方式可為凹面設計，如圖中所示。此外，本實施例中，亦設計一弧形曲面橫向光收集結構406，如圖所示弧形曲面橫向光收集結構406為一帶有弧狀之區面設計，一般而言LED光源103所發出之光線，其於大角度方向依然具有一定強度之光射出，弧形曲面橫向光收集結構406之設計可以克服傳統平面之設計，將部分可能逸散出背光板101之光線，藉由此一設計再次成為可利用之光源。

雖說，將LED光源設置於小尺寸LCD背光板角落，使用單一顆LED光源之專利，業已有人提出。然而，LED光源位置之對準、光源之偶合效率以及光源之利用率，使得目前傳統之設計較難以施行。本發明設計結構則可以克服此一問題，尤其是嵌入射出技術配合背光板上之弧形區面以及光源調制結構，經由上述技術之配合，可輕易達成此一設計。例如，於市面上之小尺寸LCD螢幕之寬長比不同，所需之光源配光曲線則需不同。雖說，傳統之設計無法達成此一要求，因此並未見有人提出，然而自光學原理推論，自然是先行具有較佳之配光分佈，如此即無需費心設計散射點分布，並損失許多光源。

由上述分析，本實施例中結構，其設計可為步驟。於嵌入射出技術設計，於模具中將LED光源103之零角度亦即最大光強角度，設計於對準背光板101之對角，或者是約略偏向長邊。由LED光源103發光特性，此一設計即可直接得到於背光板之最長路徑上，具有最大光強度。此外由上述分析，使用光源調制結構405可進一步調制LED光源103之配光曲線。由本實施例中，LED光源103之配光曲線兩側最好設計成為不對稱，亦即背光板101之長邊方向需具有較強之光線。

由上述可知，以及之前實施例所述，將光源調制結構405，設計設計為不對稱結構即可達成此一需求。例如將光源調制結構405之結構設計如前述實施例中之兩下凹之三角型，然而兩下凹三角形連接之處亦對準備光板101之對絞線，且其連結處之下凹量最小，而向外之兩側校凹量較大。如此可推論，通過光源調制結構405中央之光線較多，於光源調制結構405兩側則容易被本節構將LED光源103通過此處之光線，調制到其他方向。更進一步，於光源調制結構405兩側設計為不對稱，亦即往背光板101之短邊方向，反射較多光源亦即將光線導向長邊，以達到不對稱之光分佈。

由上述可知，本發明設計可為多種結構組合，因此亦可輕易得知，直接使用弧形曲面406將LED光源103所發出之光線，於短邊方向之光線，藉由弧形曲面406不對稱設計，導向背光板101之長邊方向，以達到光源配光曲線不對稱之設計。以上所述可知，本結構可藉由LED光源103所對準之方向，弧形曲面406之設計，以及搭配光源調制結構405，達到LED光源103配光曲線不對稱，而本實施例中之設計亦為如此。需知，由上所述，本實施例中所揭露之結構，亦可僅單獨使用，達到LED光源103配光曲線不對稱之結 果，雖然相互搭配使用其效能較佳。

實施例五使用R、G、B LED光源背光板設計Use of R,G,B LED light source backlight design

本實施例設計為一可使用R、G、B LED光源之TFTLCD背光設計，一般而言使用R、G、B LED光源可使用前述實施例設計，例如使用第一實施例中之設計，將R、G、B LED光源以裸晶封裝方式緊密排列。然而於此應用時需考慮到色彩均勻度，例如上述設計使用將R、G、B LED光源以裸晶封裝方式緊密排列，雖說理論上LED各個色光將於一段距離後混合成均勻白光。故而傳統之R、G、B LED光源設計，例如Lumileds之設計便是利用R、G、B LED光源距離拉長，使其光源均勻混合後方進入有效區域(Active area)，此一設計對於背光板混光距離有一定之需求，於現今輕薄短小之趨勢，一定長度之混光距離，代表著較大之體積或面積。

為了解決這個問題，請參考圖5橫斷面圖，於本發明揭露設計，此尤其是應用TFTLCD的R，G，B序列色彩光源應用。於在圖4所示，導光板501位於圖5，其中光調製結構光導板105設置於該導光板501，其中調製的光，這是用來轉換光分佈的權重。請參閱圖5中，一電路基板502於設計圖5中，其作用與上述案件中的設計和實施的原則是類同。進一步請參考圖5，彩色LED503設置於該電路基板502之上，該彩色LED 503設置是一個的LED組合，其排列方式可為R，G，G，B晶粒安排，與傳統的設計相似。更進一步，光收集結構507處，接合該電路基板502。請參閱圖5中，可以看到一光收集結構507，如圖所示該光收集結構507其具有圓錐形的形狀，其更進一步可具有高反射塗層，另一方面其形狀可以適當調整，將各顏色之彩色LED503設置在在圓錐形的中心。在 前面所述的彩色LED 503的排列，其發射之光源經過管狀的結構一導光管508混光後，各顏色之間的彩色LED 503光線混合後，接著進入光調製器結構105，做光源調制。

在傳統的彩色LED白光應用，LED晶粒必須緊密排列，並在PCB板上使用各種技術，以保持較小之混光距離。在本發明中揭露，彩色LED 503設置於該電路板502上，亦可實施上述設置。將彩色LED503位於電路板502上之技術，可使用的芯片封裝(COB，對板上的芯片)或晶圓級封裝(CSP，芯片級封裝)或其他微型封裝技術。如圖所示，執行的方法使用的LED芯片封裝(COB，對板上的芯片)或晶圓級封裝(CSP封裝，芯片級封裝)和其他小尺寸的封裝技術。通過嵌入注塑(插入成型)製程，該光導管508結構的截面積，稍大於該彩色LED 503芯片封裝面積。如此可縮小於傳統設計時，所需之混光距離，進一步縮小LED背光源之設計面積。

如圖所示，本實施方式可為LED以使用裸晶封裝(COB,chip on board)或晶圓尺寸封裝(CSP,chip scale package)等為小型封裝技術，藉由嵌入射出技術(insert molding)，將LED封裝於導光板101內，如圖所示LED光源將經過導光管508，其截面積略大於LED晶片所佔之面積。當R、G、B三種色光之LED光源發出時，光源經過導光管508之混光，以達到均勻混合光源之目的。此設計可具有較小距離，以作為LED混合光之用，一般而言使用導光管混合光源約需截面積之2.5倍，於本實施例中，由於LED晶片面積不大，因此導光管508可控制於2mm以下，對於一般之背光板設計，其背光板主動區域與邊緣間，亦是預留數個mm作為均勻光源之用，因此本設計與傳統之設計尺寸相當，可立即將當R、G、 B三種色光之LED光源應用於背光板設計。

更進一步，於使用嵌入射出技術(insert molding)將導光板101以及電路基板102做結合時，可加入一光收集結構507，利用內部全反射(TIR,total internal reflection)，將LED側面發出之光源反射，以增加光源利用效率。一般而言，LED光源於較小晶粒應用時，其於側面所發出之光線比例上高於大面積LED晶片，如高功率LED。因此，一些LED封裝設計，會設計一斜面，將LED邊緣所發出之光線反射，以增加光源利用效率。本設計實施例中，光收集結構507之作用亦是如此，其不同點僅在於實施例中之光收集結構507結構為利用內部全反射，將LED側面發出之光源做有效之應用。

LED封裝於LED燈外殼內部中央，於本實施例中LED裸晶以線焊接將電極連接至導線架，再以傳統PCB製程連接於PCB(圖中未畫出)。LED燈之光源輸出後，利用本發明所揭露之配光曲線轉換結構，緊接著LED燈輸出端。如圖所示，一空心之LED配光曲線轉換結構，密接於LED燈輸出，將LED之光源之配光曲線，轉換成為背光板所需之配光曲線。圖中之LED配光曲線轉換結構，其材質可為高反射塑膠以射出成型製成之空心結構，或者是以透明塑膠製成光導管。LED燈與配光曲線轉換結構以及背光板入射口，背光板放置於圖之右上方，三著之擺放位置如圖所示之緊密連接。此一設計方式由上述之原理，LED之配光曲線亦會被LED配光曲線轉換結構轉變，將光源入射背光板時成為較為適當之配光曲線，以增加光偶合以及光源利用效率。

實施例六適用於智慧光源之LED背光板設計

如圖6-1所示，此為本結構設計支應一實施例，此結構設適用 於智慧光源。目前LCD液晶螢幕之背光板設計，要求省電、效率，故而背光板設計開始有所謂”智慧光源Smart Lighting”之概念提出。一般而言，智慧光源原始之概念起因於直下式背光板，由於直下式背光板使用多組陣列式光源，分布於LCD背光板之後方，當LCD驅動電路由螢幕上方掃描至螢幕下方，液晶螢幕上之光閾也因而順序打開。直下式背光板設計，於LED光源應用時，亦可隨著LCD驅動電路順序開關，同步開關LED光源，達到省電之目的。本結構設計，即是依照上述之原理，達到省電之效果。

如圖6-1中為本設計結構導光板601設計之上視圖，如圖所示本設計將背光板分為多個長條型區域602，由上至下分為多個長條型之區域602，LED光源103對應於該長條型之區域602之兩側邊中央位置。如圖中所示，該LED光源103之光線由兩側進入該導光板601，弧形結構604設計於該LED光源103之旁，作為該LED光源103調製光源配光曲線。由前述實施例中可知，本設計之該LED光源103光源可為傳統式設計結構，亦即將LED光源放置於背光板601之邊緣，該LED光源103所發出之光線，藉由空氣耦合至該背光板601之中。此外，本結構設計之該LED光源103與該背光板601，其光源耦合方式亦可設計為以嵌入射出技術，將該LED光源103直接結合於該背光板601之中，以增加光耦合效率。

此外，如圖6-1所示，該弧形結構604其寬長比甚大，相對該LED光源103之大角度光線，該弧形結構604之其曲面，僅能調制部分光線。其餘部份之光線，請參閱圖6-2中斜面結構605設計，將部份之光線藉由斜面之內部全反射，將光線反射藉此調整背光模組發光均勻度，並增加光線使用效率。請參閱圖6-2，其中為本設計結構之一長條型區域602之側視圖，由圖6-1可 知該背光板601為多個長條型之區域602所組成，圖6-2僅劃長條型之區域602作為代表。

綜觀本說明書中所謂之一個實施例或一實施例係指描述其連接關係中之一特殊之特徵、結構或特性而言，並包含於本發明至少一實施內。因此，在整篇說明書中各實施例所出現之一個實施例或一實施例，不需指明是相同實施例。此外，特殊之特徵、結構或特性亦可於一或多個實施例內以任何適當方式組合。

101‧‧‧導光板

102‧‧‧電路基板

103‧‧‧LED(發光二極體)

104‧‧‧橫向光收集結構

105‧‧‧光源調制結構

Claims (10)

1. 一種側入式LED背光模組製作方法，包含：一電路基板，其上刻畫電路並以相關製程承載相關電子元件；一或複數個LED光源，設置於該電路基板之上，以作為背光模組光源；以嵌入射出形成一導光板，將該LED光源發射之光以適當之結構設計，將光源轉換為面型光源，該導光板與該LED光源以及該電路基板以嵌入射出製程直接結合。
2. 如申請專利範圍第1項之側入式LED背光模組製造方法，其中該導光板於該LED端設計光導管結構，以作為該LED光源混合。該LED光源可為R、G、B或R、G、G、B或多種LED色光組成。
3. 如申請專利範圍第1項之側入式LED背光模組製造方法，其中該導光板上可設計一光源調制結構，其位於該導光板之上與該LED光源入光方向相對應位置，該光源調制結構位於該導光板上形成凹陷面構成，以作為調制該LED光源之配光曲線，光調制能力可為發散光源或為收斂光源設計。
4. 一種側入式LED背光單元結構，其包含：一電路基板，其上刻畫電路並以相關製程承載相關電子元件；一或複數個LED光源，位於該電路基板之上，以作為背光模組光源；一導光板，將該LED光源發射之光以適當之結構設計，將光 源轉換為面型光源，該導光板之邊緣與該LED光源相距一距離；一光源調制結構，位於該導光板之上與該LED光源入光方向相對應位置，該光源調制結構位於該導光板上形成凹陷面構成，以作為調制該LED光源之配光曲線。
5. 如申請專利範圍第4項之側入式LED背光單元結構，其中該光源調制結構其凹陷面結構可為不對稱於該LED光源，以達到調制該LED光源不同側之配光曲線能力。
6. 如申請專利範圍第4項之側入式LED背光單元結構，其中該導光板於該LED端設計光導管結構，以作為該LED光源混合。該LED光源可為R、G、B或R、G、G、B或多種LED色光組成。
7. 如申請專利範圍第4項之側入式LED背光單元，該凹陷面結構進一步包含一複數個陣列微型結構，其光調制能力可為發散光源或為收斂光源設計。
8. 一種側入式LED智慧背光模組結構，其包含：一電路基板，其上刻畫電路並以相關製程承載相關電子元件；一或複數個LED光源，位於該電路基板之上，以作為背光模組光源；一TFT面板以作為顯示畫面；一控制電路，藉由控制電路控制該側入式LED智慧背光模組，以達到該LED智慧背光模組所需之功能；一導光板，將該LED光源發射之光以適當之結構設計，將光源轉換為面型光源；複數個斜面結構設計於該導光板之上，由導光板側視方向與 該導光板之出光面呈一斜面，且該斜面結構於該導光板上形成複數個平行之長型區域，且該LED光源之位置約略位於該導光板邊緣且由斜面結構形成之長方形之中央，該側入式LED智慧背光模組結構藉由該控制電路分別控制該LED光源輸出之時間、強度或同時兩者，以控制該斜面結構各個所形成之長型區域發光，以達到節省電源之功效。
9. 如申請專利範圍第8項之側入式LED智慧背光模組結構，其中該LED光源與該導光板之結合方式可為嵌入式射出，以嵌入式射出技術將該LED光源與該導光板於射出成形製程中直接接合。
10. 如申請專利範圍第8項之側入式LED智慧背光模組結構，可設置一光源調制結構，位於該導光板之上與該LED光源入光方向相對應位置，該光源調制結構位於該導光板上形成凹陷面構成，以作為調制該LED光源之配光曲線。