TWI521273B - 背光單元 - Google Patents

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TWI521273B
TWI521273B TW100118588A TW100118588A TWI521273B TW I521273 B TWI521273 B TW I521273B TW 100118588 A TW100118588 A TW 100118588A TW 100118588 A TW100118588 A TW 100118588A TW I521273 B TWI521273 B TW I521273B
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崔善
金根永
李政憲
朴鍾辰
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三星電子股份有限公司
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Description

背光單元 [相關申請案之交互參照]
本發明主張於2010年5月31日於韓國智慧財產局所提出之專利申請案號10-2010-0051022號申請案之優先權，該案之內容在此一併提出以供參考。
本發明係關於背光單元，尤係關於能夠藉由使用發光裝置作為光源，用於顯示裝置等之發光之背光單元。
一般而言，液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)，目前常見的薄型顯示裝置，被應於各種設備，譬如壁掛型電視、筆記型電腦、用於桌上型電腦之監視器、導航系統、個人數位輔助器(personal digital assistant，PDA)、手機、和便攜式電腦遊戲機、等等。液晶顯示器之液晶組構顯示裝置，其本身並不會發光，並且僅可以依照施加於其上之電訊號而實施下述簡單功能：傳送或阻隔光之。
因此，為了於液晶面板上顯示資訊，從背面照射液晶面板之所謂的面發光裝置，背光單元必須分別設置於液晶顯示器中。此種背光單元需能增加光之照度，以及形成均勻表面光源以照射光至液晶面板上，此點就產品品質之觀點非常重要。
因為一般的背光單元具有小的尺寸和長的使用壽命，並且直接將電能轉變成光能，因此具有譬如高能量效率和 低操作電壓優點之發光二極體(light emitting diode，LED)已經使用為用於背光單元之光源。
此外，背光單元根據光源之安裝位置被分類成側光型背光單元(側視型)和直下型背光單元(俯視型)。於側光型背光單元，棒狀光源被定位於液晶面板之側邊照射光透過導光板朝向液晶面板。與側光型背光單元對比，直下型背光單元直接從配置在液晶面板下方之面光源照射光至液晶面板。
隨著最近的趨勢朝向大、薄、高功能的影像顯示裝置，積極進行研發，以實現藉由允許局部調光而具有減少厚度同時呈現優越光學特性之背光。
然而，於較直下型背光單元纖細之側光型背光單元之情況，有利於的是，可製造具有相對小的尺寸(例如，17吋(inch)或更小)之側光型背光單元以具有相對減少之厚度。然而，於具有大尺寸(意即，40至70吋或更大)之LCD背光單元之情況，難以在背光單元中獲得充分的亮度，並且可能因此劣化亮度均勻性。
此外，側光型背光單元無法適合於譬如局部調光之部分驅動方法，並且難以將其應用於具有相當大面積之液晶面板。
本發明之一個態樣係提供一種側光型背光單元，該側光型背光單元有利於使用背光單元之大、薄型產品，並且可以實現有效的局部調光。依照本發明之態樣，提供一種 背光單元，包含：導光板；光源模組，包含設有電路接線之基板和複數個發光二極體(LED)區塊，該複數個LED區塊各包含一個或多個LED，該一個或多個LED安裝在該基板上成相對於該基板垂直定位，該一個或多個LED配置成面對該導光板之側表面；底座，包含基底和從該基底之周圍向上延伸之側壁，並以該一個或多個LED配置成鄰接該側壁之方式容裝該光源模組和該導光板；以及驅動單元，控制施加至各該複數個LED區塊之電流訊號，以藉此控制用於各LED區塊之亮度。
於該光源模組中，該基板可安裝在該基底上成以下述方式沿著該基底之側壁相對於該基底水平定位：該一個或多個LED之發光表面面對該導光板，而該一個或多個LED之另一表面面對該底座之側壁。
該光源模組可以配置在該導光板之至少一個側表面與該底座之側表面之間。
該光源模組可以包含複數個光源模組，而該複數個光源模組可以包含分別配置在該導光板之一個側表面和該導光板之另一個側表面上之第一光源模組和第二光源模組。
該背光單元可以進一步包含分別配置在該導光板之側表面之第三光源模組和第四光源模組，其係相對於該第一和第二光源模組垂直定位，同時在其間具有該導光板，並且具有與該第一和第二光源模組相同的配置。
該導光板可以由至少一個或多個分割構件形成。
該導光板可以設置有一個或多個凹槽部分，其係改變 光之路徑。
該凹槽部分可以從該導光板之下表面朝向該導光板之上表面被壓入預定深度。
該凹槽部分可以從該導光板之中央配置於該導光板之水平方向和垂直方向。
該一個或多個LED可以包含在其中形成有腔室之主體，並且沿著該主體之側表面和端表面裝備有引線端子，該引線端子電性連接至該電路接線以藉此透過該側表面和端表面安裝在該基板上。
該引線端子可以包含：第一引線，設置成與該主體之後表面共平面，並且從該主體之端表面向外突出；以及第二引線，從該第一引線之末端垂直彎曲以朝向該主體之前表面延伸，並且具有朝向該主體之側表面水平彎曲之一個末端。
該第二引線可以具有整體‘L’形之結構，以便平行於該主體之端表面和側表面。
該一個或多個LED可以包含散熱器，於該腔室之底表面中，該貫穿該主體，以透過該主體之後表面向外暴露。
該背光單元可以進一步包含配置在該導光板下方之反射板。
該背光單元可以進一步包含配置在該導光板上之光學片。
下文中將參考圖式說明依照本發明之實施例之背光 單元。
然而，本發明可以以許多不同的形式予以具體實施，並且不應解釋為受限於本文中提出之實施例。而是，提出這些實施例使得本揭示發明將徹底和完整，並且將完全表達本發明之範圍於熟悉此項技術者。
於諸圖式中，為了清楚起見，組件之形狀和大小被誇大。整篇說明書中相同或相等的元件以相同的元件符號表示。
現在將參照第1至5圖說明依照本發明之實施例之背光單元。
第1圖為依照本發明之實施例之背光單元之示意圖。第2圖為第1圖之背光單元之示意剖面圖。第3圖為示意地顯示配置於第1圖之背光單元中導光板與底座之側壁之間之光源模組之擴展視圖。
參照第1圖，依照本發明之實施例之背光單元1可以將光照射至配置於背光單元1上之液晶面板(未顯示)，並且包含導光板100、光源模組200、底座300、和驅動單元400。背光單元1可以進一步包含配置於導光板100上並且受供應予光之光學片500。
底座300可以是，將容裝導光板100和光源模組200於其中以支撐該導光板100和光源模組200之框架構件。
底座300可以具有由平基底310和側壁320形成之箱形結構，該側壁320從基底310之周圍向上延伸，並且具有暴露於外側之上部(或前面)。一般而言，底座300鑑於 散熱等可以由金屬材料製成；然而，並不限於此種情況。此外，組構背光單元之其餘之組件(譬如光源模組200和導光板100)可以配置在底座300內側。
導光板100可以具有長方體(rectangular parallelepiped)板形狀，可以沿著於導光板100之主軸方向中的側表面設置光入射表面110，光源模組200配置於該光入射表面110上，並且光入射至該光入射表面110。
為了平穩地導引入射至光入射表面110之光，導光板100可以由透明材料製成，譬如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。導光板100之下表面可以設置成具有特定的圖樣(未顯示)，譬如突起和凹陷等，以藉此令導光板100的向下前進之光被向上反射。
導光板100之上部可以包含光學片500，於此光學片500中，擴散片或菱鏡片選擇性地堆疊以藉此促成照度之改善，該擴散片將發射至液晶面板(未顯示)之光擴散於各種方向，該菱鏡片將發射至液晶面板之光收集進入前視角；然而，光學片500於本發明之本實施例中可以不是必要的組件。
如果需要的話，可以另外設置反射板510於導光板100與底座300之間。
包含複數個發光二極體(LEDs)以發射白光之光源模組200可以是：能使用作為具有預定面積之面光源或線光源之單元。光源模組200可以包含：複數個LED區塊B，具有基板220和安裝於其上之一個或多個LED 210。
光源模組200可以設置於導光板100之至少一個側表面與底座300之側壁320之間。尤其是，光源模組200可以配置成沿著導光板100之側表面鄰接底座300之側壁320，而使得LED 210面對導光板100之側表面。
此處，一個或多個LED 210可以是白色LED；然而，本發明不限於此種情況。LED 210可以是包含LED晶片211於其中之一般的封裝件產品。尤其是，LED 210可以安裝在基板220上成相對於該基板220垂直定位，而使得其發光表面210A面對導光板100之光入射表面110。
參照第4和5圖，將詳細說明LED 210之結構。
第4圖(a)至第4圖(c)為組構該光源模組之發光二極體(LED)之示意擴展圖。第5圖(a)至第5圖(c)顯示示意地顯示光源模組之透視圖，和示意地顯示鄰近底座之側壁設置之LED之剖面圖。
如第4圖中，LED 210可以包含具有長方體形狀並且由矽或陶瓷製成之主體212。主體212之前表面，發光表面210A可以設置有腔室C，腔室C暴露於外側，以藉此具有LED晶片安裝於其中。
腔室C可以用透明密封構件213填充以便保護LED晶片211，而且該密封構件213可以包含螢光物質(未顯示)，以轉換發射自LED晶片211之光之波長。
如第4圖(b)和第4圖(c)中所示，LED晶片安裝於其中之腔室C之底表面可以設有散熱器214，該散熱器214貫穿該主體212，以透過該主體之後表面210B向外暴露。 於此情況，散熱器214可以從主體212之後表面210B突出。於是，產生自LED晶片211之熱可以經由散熱器214發散至外側。
再者，用電路接線(未顯示)電性連接LED晶片211之引線端子215可以沿著主體212之側表面設置。
尤其是，引線端子215可以包含：第一引線215A，設置成與主體212之後表面210B共平面，並且從該主體之端表面向外突出；以及第二引線，從該第一引線之末端垂直彎曲以朝向主體之前表面延伸，並且具有一端水平地彎曲成朝向該主體之側表面。
再者，第二引線215B可以與第一引線215A整合，並且具有整體橢圓‘L’形結構，而使得第二引線215B可以形成平行於與端表面和主體212之側表面。
如此一來，裝配有引線端子215之表面，尤其是裝配有第二引線215B之側表面，可以安裝在基板220上，以便面對基板220，藉此，該LED 210可以安裝在基板220上成經由其主體212之側表面相對於基板220垂直定位。
於此情況，散熱器214可以從裝配有第二引線215B之主體212之側表面向外突出，並且可以相對於主體212之側表面連同第二引線215B水平設置。
因此，當主體212安裝於基板220上時，散熱器214連同第二引線215B可以接觸到基板220，以藉此允許提供較寬的安裝面積和穩定的安裝結構。再者，產生自LED 210之熱可以經由散熱器214轉移至基板220，藉此可以提高 導熱係數。
基板220可以設有與LED 210電性連接之電路接線(未顯示)，並且具有整體棒狀(bar-shaped structure)結構，如第5圖(a)中所示。
基板220可以配置於基底310上成以下述方式沿著側壁320相相對於基底310水平定位：LED 210之前表面、發光表面210A面對導光板100之側表面，而LED 210之後表面面對底座300之側壁320以形成與其之接觸。於此種情況，暴露於LED主體212之後表面210B之散熱器214可以直接與側壁320接觸，如第5圖(b)和第5圖(c)中所示。
透過基板220之配置結構，產生自LED 210之熱可以主要地直接傳導至底座300之側壁320以發散至外側，次要地經由基板220傳導至底座300之基底310以發散至外側。如此一來，產生自LED 210之熱可以藉由增加與底座300之接觸面積而更有效地傳導至底座300，由此可以改進熱效率。
同時，參照第6和7圖，係依照本發明之範例實施例之一種於側光型背光單元中執行局部調光之方法，其中，光源模組200以下述方式沿著導光板100之側表面配置：形成與底座300之側壁320接觸。
第6A和6B圖為示意地顯示於第1圖之背光單元中導光板和光源模組當從上方看時之俯視圖。第7圖為顯示依照從第6A和6B圖之修改實施例當從上方看時導光板和光 源模組之俯視圖。
如第1圖和第6A和6B圖中所示，可以設置由複數個LED區塊B所組成之複數個光源模組200，該複數個光源模組200可以配置於導光板100之二側表面成彼此相對。此外，驅動單元400可以連接至各光源模組200及控制各LED區塊B之亮度值。可以藉由控制施加至各LED區塊B之電流訊號之大小，而進行亮度值的控制。因此，可以完成局部調光。
詳言之，包含於光源模組200中之各自LED區塊B可以包含一個或多個LED 210，而且其亮度可以藉由透過驅動單元400施加之不同的電流訊號加以控制。於本發明實施例中各LED區塊B可以包含四個LED 210；然而，本發明不限於此種情況。當需要時可以適當地選擇包含於各區塊B中之數目。
導光板100可以包含一個或多個光學上可分辨面積。此面積可以物理上分割，以及導光板100可以由如第6A和6B圖中所示之複數個分割構件100A和100B製成。或可取而代之，導光板100其本身可以具有分離結構。
詳言之，如第6B圖中所例示，導光板100可以被設置在各分割構件100A和100B之間之接合表面120分割成複數個面積，該接合表面控制，例如，阻隔該光路徑。由接合表面120分割之導光板100之各自面積可以被獨立地驅動而不存在其間之互相干擾。尤其是，結合用於各LED B之個別的控制可以更有效地執行局部調光。
於是，不像於第6A和6B圖中，而可以如第7圖中所示設置分別配置於導光板100之四個側表面之四個光源模組220，其二個側表面相相對於另二個側表面垂直配置。於此情況，導光板100可以被分割成至少四個分割構件100A、100B、100C、和100D。
第8圖為可使用於本發明之另一個實施例中導光板之示意圖。第9圖(a)至第9圖(c)為於第8圖之導光板中凹槽部分之各種修改例子之示意圖。
如第8圖中所示，依照本發明之另一個實施例之導光板100’可以包含至少一個能夠改變或阻隔光之路徑之凹槽部分130。凹槽部分130可以從導光板100’之下表面朝向該導光板之上表面被壓入預定深度，並且可以形成平行或垂直於光源模組200。然而，本發明不限於此種情況，而該凹槽部分130可以從導光板100’之中央配置於導光板100’之水平方向和垂直方向，由此分割該導光板100’成四個面積。如此一來，由凹槽部分130分割之導光板100’之各自面積可以被獨立地驅動而不存在其間之互相干擾。
如第9圖中所示，凹槽部分130可以是三角形或半圓形結構、以及四邊形結構。此外，凹槽部分130可以是多邊形結構。
如上所述，因為依照本發明之實施例之側光型背光單元不同於相關技術所述之直下型背光單元，其不需要具有大的厚度(意即，於本發明之實施例中光藉由使用導光板被 傳送至液晶面板)，因此可以允許其部分驅動同時其厚度可以減少。因此，可以充分地獲得部分驅動造成的效果(例如，由於局部調光設計、執行清楚的影像品質等等，而增加對比)，並且使用背光單元薄化產品可以是有利的。
再者，產生自光源模組之熱藉由增加與底座之接觸面積而可以更有效地傳導至底座，由此使得可以改善熱效率。
如上述提出之說明，依照本發明之實施例，可以提供用於液晶顯示器之背光單元，其有利於薄型和大尺寸產品，並且可以執行有效的局部調光。
此外，隨著熱效率的改進，可以提供具有延長使用壽命之LED和優越的光學特性之背光單元。
雖然本發明已關於某些實施例作了顯示和說明，但是應該了解到熟悉此項技術者可以修改和變更而不會偏離由所附申請專利範圍定義之精神和範圍。
1‧‧‧背光單元
100、100’‧‧‧導光板
100A、100B‧‧‧分割構件
110‧‧‧光入射表面
120‧‧‧接合表面
130‧‧‧凹槽部分
200‧‧‧光源模組
210‧‧‧LED
210A‧‧‧發光表面
210B‧‧‧後表面
211‧‧‧LED晶片
212‧‧‧主體
213‧‧‧密封構件
214‧‧‧散熱器
215‧‧‧引線端子
215A‧‧‧第一引線
215B‧‧‧第二引線
220‧‧‧基板
300‧‧‧底座
310‧‧‧基底
320‧‧‧側壁
400‧‧‧驅動單元
500‧‧‧光學片
510‧‧‧反射板
B‧‧‧LED區塊
C‧‧‧腔室
由以上之詳細說明，配合所附圖式，將更清楚了解本發明之上述和其他態樣、特徵和其他優點，其中：第1圖為依照本發明之實施例之背光單元之示意圖；第2圖為第1圖之背光單元之示意剖面圖；第3圖為示意地顯示配置於第1圖之背光單元中該導光板與底座之側表面之間之光源模組之擴展視圖；第4圖(a)至(c)為組構該光源模組之發光二極體(LED)之示意擴展圖；第5圖(a)至(c)顯示示意地顯示光源模組之透視圖， 和示意地顯示鄰近底座之側壁設置之LED之剖面圖；第6A和6B圖為示意地顯示於第1圖之背光單元中導光板和光源模組當從上方看時之俯視圖；第7圖為顯示依照從第6A和6B圖之修改實施例當從上方看時導光板和光源模組之俯視圖；第8圖為可使用於本發明之另一個實施例中導光板之示意圖；以及第9圖(a)至(c)為於第8圖之導光板中凹槽部分之各種修改例子之示意圖。
100‧‧‧導光板
110‧‧‧光入射表面
200‧‧‧光源模組
210‧‧‧LED
220‧‧‧基板
300‧‧‧底座
310‧‧‧基底
320‧‧‧側壁
500‧‧‧光學片
510‧‧‧反射板

Claims (13)

  1. 一種背光單元，包括：導光板；光源模組，包含設有電路接線之基板和複數個發光二極體(LED)區塊，該複數個LED區塊各包含一個或多個LED，該一個或多個LED係安裝在該基板上成相對於該基板垂直定位，該一個或多個LED係配置成面對該導光板之側表面；底座，包含基底和從該基底之周圍向上延伸之側壁，並以該一個或多個LED係配置成鄰接該側壁之方式容裝該光源模組和該導光板；以及驅動單元，該驅動單元控制施加至各該複數個LED區塊之電流訊號，藉以控制用於各LED區塊之亮度，其中，於該光源模組中，該基板安裝在該基底上成以下述方式沿著該底座之側壁相對於該基底水平定位，該一個或多個LED之發光表面面對該導光板，而該一個或多個LED之另一表面面對該底座之側壁，其中，該一個或多個LED包含在其中形成有腔室之主體，並且沿著該主體之側表面和端表面裝備有引線端子，該引線端子電性連接至該電路接線以藉此透過該側表面和端表面安裝在該基板上，其中，該主體之後表面與該底座之該側壁直接接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中，該光源 模組配置在該導光板之至少一個側表面與該底座之側壁之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中，該光源模組包含複數個光源模組，而該複數個光源模組包含分別配置在該導光板之一個側表面和該導光板之另一個側表面上之第一光源模組和第二光源模組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背光單元，進一步包括分別配置在該導光板之側表面之第三光源模組和第四光源模組，其係相對於該第一和第二光源模組垂直定位，同時在其間具有該導光板，並且具有與該第一和第二光源模組相同的配置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中，該導光板由至少一個或多個分割構件形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中，該導光板設置有一個或多個凹槽部分，其係改變光之路徑。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光單元，其中，該凹槽部分該導光板之下表面朝向該導光板之上表面係壓入預定深度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之背光單元，其中，該凹槽部分從該導光板之中央係配置於該導光板之水平方向和/或垂直方向。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，其中，該引線端子包含：第一引線，設置成與該主體之該後表面共平面，並且從該主體之端表面向外突出；以及第二引線， 從該第一引線之末端垂直彎曲以朝向該主體之前表面延伸，並且具有朝向該主體之側表面水平彎曲之一個末端。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背光單元，其中，該第二引線具有整體L形之結構，以平行於該主體之該端表面和該側表面。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之背光單元，其中，該一個或多個LED包含散熱器，於該腔室之底表面中，該散熱器貫穿該主體後表面向外暴露之該主體。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，進一步包含配置在該導光板下方之反射板。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之背光單元，進一步包含配置在該導光板上之光學片。
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