专利名称:使用发光二极管作为光源的平面显示装置的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及一种面光源结构,特别涉及一种使用发光二极管作为光源的面光源结构。
背景技术:
现在许多显示装置需要使用面光源,例如液晶显示器(不论是透射式或是反射式),或是扫描器,而平面光源工艺的发展是非常迅速以及令人注意的。如今用在液晶显示器中的光源主要是使用冷阴极萤光管或是由发光二极管所组成的线光源,然后侧向地进入一楔型光导板的端表面后被楔型光导板以接近垂直的方式将光线导出。例如,在美国专利6309080中显示了使用楔型光导板的面光源。这种方式所产生的面光源,其缺点主要是在于面光源的均匀度不够,特别是靠近光源的地方楔型光导板的亮度愈高。另外,冷阴极萤光管的稳定度也并不理想,这在元件的使用寿命上会被打折扣。
一种解决的办法是直接使用真正的,不再需要以接近垂直的方式导光的面光源。例如,使用一有机电致发光(electro-luminescent)元件所组成的阵列,如美国专利申请号20020047837的内容所示。
发光二极管,是一种低耗电而高亮度的发光元件,具有光源稳定,使用寿命长的优点。也因此特别适合使用在面光源中。如图1所示,显示了现有的以发光二极管作为面光源的结构。在一基板100上有发光二极管102所组成的阵列作为一面光源。然后一光导板104在发光二极管102上使得光线被导入到光导板104之后向出光面均匀地发散。光导板上面依序有第一扩散层106,一棱镜层108以及一第二扩散层110,可以让光导板104发出的光线的均匀性更进一步地提高。这样整个面光源可以作为一液晶显示面板120的背光源。
然而,这样的光源却有着许多的缺点。首先光线进入到光导板104的时候光源并不保证是均匀的。如图1的A处所示,由于发光二极管102的发散面积是受限的,光导板104的亮度在A处较暗,而在发光二极管102正上方的亮度较亮。一种解决的方式是将每个发光二极管102的距离缩短,使得在光导板104上A处的面积趋近于零。如图1的B处所示,将距离B缩短,也就是在相同的发光面积下增加发光二极管102的数量。但是,使用的发光二极管的数量增加,对于成本的降低并没有任何好处。
另一种解决的方式是增加光导板的厚度。如图2所示,光导板105的厚度增加使得在光导板105上A处的面积为零。然而,增加光导板105的厚度,对于现今电子元件的体积微小化以及重量的轻量化并没有帮助。同时,对于光导板105的成本而言也会跟着增加。
无论如何,现有的光源结构中,光的利用效率较差。这是因为会有部分光源有全反射,而无法导入到光导板中。如图1与图2所示,光线从发光二极管102发射之后会有一部分的光线C被光导板104以及105反射回来,因而降低了光的利用率。也就是不论将发光二极管102的数量增加或是增加光导板105的厚度,这个问题都是不可避免的。
发明内容
鉴于上述的实用新型背景中,传统的光源结构所产生的诸多缺点,本实用新型要解决的技术问题是将光导板的下方做成凹洞,可以让发光二极管放入光导板里。
本实用新型的主要目的在于不需要增加光导板的厚度就可以提高光的均匀度,因而降低了整体厚度。
本实用新型的另一目的在于不需要减少每个发光二极管的距离以提高光的均匀度,可以减少发光二极管的使用量。
本实用新型的次一目的在于光导板对光的利用率较高。
本实用新型的又一目的在于凹洞的曲面可以让发光二极管以更大的角度导入光导板里以降低反射或是全反射的发生。
根据以上所述的目的,本实用新型提供了一种使用发光二极管作为面光源的结构,包含多个发光二极管以组成一平面光源;以及一光导板,其具有多个凹洞使得前述的多个发光二极管位于多个凹洞内。
本实用新型同时提供了一种液晶显示器的背光源装置,包含一基板;位于前述基板上的多个发光二极管组成一平面光源;一位于前述的基板以及多个发光二极管上的光导板;一位于前述的光导板上的第一扩散片;一位于前述的第一扩散片上的棱镜片;以及一位于前述的棱镜片上的第二扩散片。上述光导板具有多个凹洞使得前述多个发光二极管位于前述多个凹洞内,其中前述的多个凹洞内表面与前述的光导板的出光面经由扩散处理。
图1显示传统的使用发光二极管作为面光源的结构示意图;图2显示另一种传统的使用发光二极管作为面光源的结构示意图;图3是根据本实用新型的方式所形成的使用发光二极管作为面光源的结构示意图;图4是根据本实用新型的方式所形成的另一种使用发光二极管作为面光源的结构示意图;图5显示了本实用新型的光导板的上视示意图,其中显示了凹洞不同的形状;图6显示了本实用新型的凹洞切面的示意图;图7显示本实用新型中凹洞或是发光二极管的排列形状为交错式;以及图8显示了本实用新型中凹洞的几何大小以及所需形成的深度。
附图中的附图标记说明如下10基板   12发光二极管14光导板 14-1光导板15凹洞   16第一扩散片18棱镜片 20第二扩散片30液晶显示面板   100基板102发光二极管104光导板105光导板106第一扩散片108凹洞  110第二扩散片120液晶显示面板
具体实施方式
本实用新型的一些实施例详细描述如下。然而,除了详细描述外,本实用新型还可以广泛地在其他的实施例中施行,且本实用新型的范围不受限定,其以之后的权利要求为准。
本实用新型主要是提供一种使用发光二极管作为光源的平面显示装置,包含多个发光二极管以组成一平面光源,以及一光导板,其具有多个凹洞使得前述多个发光二极管位于多个凹洞内。
上述多个发光二极管位于一基板上,而基板可以为印刷电路板或是柔性印刷电路板。上述多个凹洞可以将多个发光二极管的发光区域盖住,或是将多个发光二极管整个盖住。上述多个凹洞内表面与上述光导板的出光面可以经由扩散处理,其中上述扩散处理的方式是在前述多个凹洞内表面或是上述的光导板的出光面形成V型切面。而上述多个凹洞内表面的切面可以是圆形、椭圆形、或是多边形。上述的多个发光二极管所组成的阵列图案选自由方阵列以及交错阵列所组成的组。上述多个发光二极管与该光导板一体成型。上述多个发光二极管可以是一发光单元由红色、绿色、与蓝色发光二极管形成,或是白光发光二极管。
本实用新型同时提供了一种液晶显示器的背光源装置,包含一基板,位于前述的基板上的多个发光二极管以组成一平面光源,一位于前述的基板以及多个发光二极管上的光导板,一位于前述光导板上的第一扩散片,一位于前述第一扩散片上的棱镜片,以及一位于前述棱镜片上的第二扩散片。上述光导板具有多个凹洞使得前述多个发光二极管位于前述的多个凹洞内,其中前述多个凹洞内表面与前述光导板的出光面经由扩散处理。
上述基板可以是印刷电路板或是柔性印刷电路板。上述的多个凹洞可以将多个发光二极管的发光区域盖住,或是将多个发光二极管整个盖住。上述扩散处理的方式是在前述多个凹洞内表面以及上述光导板的出光面形成V型切面。而上述多个凹洞内表面的切面可以是圆形、椭圆形、或是多边形。上述多个发光二极管所组成的阵列图案选自由方阵列以及交错阵列所组成的组。
接下来,根据本实用新型描述一个使用发光二极管作为光源的面光源结构的实施例。如图3所示,在一基板10上有许多发光二极管12所组成的平面光源,其中基板10可以是印刷电路板或是柔性印刷电路板。发光二极管12焊接到基板10并且经由基板10上的电路电连接到电源。光导板14位于基板10与发光二极管12之上,其上方为出光面。
光导板14的下方具有许多个凹洞15将每一个发光二极管12的发光面覆盖住。由于将整个发光二极管12的发光面全部覆盖住,光线到达光导板14的出光面可以更加均匀,也就是不需要使用较厚的光导板。同时,不需要减少每个发光二极管12的距离以提高光的均匀度,因而减少发光二极管的使用量。另外,这样的设计可以大幅减少发光二极管12所发出的光线进入到光导板14时发生的全反射,以有效利用光而增加照明亮度。再者,由于发光二极管12是嵌入在光导板14上,整个面光源结构的厚度也降低了。由于这样的面光源结构具有相当良好的光均匀度,可以直接作为液晶显示面板30的背光源。
在光导板14上面依序有一个第一扩散层16、一棱镜层18以及一第二扩散层20,以让光导板14发出的光线的均匀性更进一步地提高。整个面光源结构可以作为液晶显示面板30的背光源。
在本实用新型的另一个优选实施例中,如图4所示,是在光导板14-1形成更深一点的凹洞15以将整个发光二极管12埋入光导板14-1里面,使得基板10可以与光导板14-1接合在一起。这样的设计,不但具有上述的实施例的优点,还可以让整个面光源结构的厚度更进一步降低,以达到体积极小化的目的。
如图5所示,显示光导板14的上视图。光导板14的凹洞15图形,可以是圆形、椭圆形、或是其他的图形,只要能够使凹洞15内的发光二极管在光导板14上达到最优化的亮度即可。凹洞1 5内的发光二极管,可以使用白光发光二极管,或是分别使用红光、蓝光、及绿光的发光二极管,或是使用由红色、蓝色、以及绿色所组成的单一发光单元。
如图6所示,显示凹洞15的切面。凹洞15的切面可以是圆形、椭圆形、或是多边形的一部分,或者是其他的形状,只要能够使凹洞15内的发光二极管在光导板14上达到最佳化的亮度即可,或是让发光二极管的光线以更大的角度导入光导板14里以降低反射或是全反射的发生。另外,可以在凹洞15的内表面经过扩散处理,使得光线更容易地进入到光导板14中以降低光导板14对发光二极管所发出的光产生反射或是全反射,其中上述的扩散处理的方式可以是使用V形切面的结构。同时,也可以在光导板14的出光面进行扩散处理,使得光线从出光面离开光导板14的时候可以更容易地被导出,其中上述的扩散处理的方式可以是使用V形切面的结构或是使用网点。
如图7所示,显示凹洞15的排列方式或是所组成的阵列图案。在本实用新型中凹洞15的排列方式也就是发光二极管的排列方式。在图7的实施例中,凹洞15的排列方式是两列(或是两排)交错排列。然而,也可以使用其他方式的排列,例如,三列或是三列以上的交错排列。而在上述的诸实施例中,凹洞15的排列均为方阵式的排列。在本实用新型中,凹洞15的排列方式也可以是不规则的排列。
如图8所示,本实用新型的光导板14的凹洞15的几何形状中,长轴(位于A-A′线上)的范围约在0.1到10厘米之间,而短轴的范围约在0.1到10厘米之间。而凹洞15的深度有两种,第一深度的范围约为0到5厘米之间,第二深度的范围约为0到10厘米之间。
另外,在本实用新型中的光导板与发光二极管,可以利用直接射出成型的方式一体成型。
本实用新型利用光导板的下方的凹洞让发光二极管可以放入光导板里的确有相当好的优点。首先,由于将整个发光二极管的发光面全部覆盖住,光线到达光导板的出光面可以更加均匀,也就是不需要使用较厚的光导板。同时,不需要减少每个发光二极管的距离以提高光的均匀度,因而减少发光二极管的使用量。另外,这样的设计可以大幅减少发光二极管所发出的光线进入到光导板时发生的全反射,以有效利用光而增加照明亮度。再者,由于发光二极管是嵌入在光导板上,整个面光源结构的厚度也降低了。由于这样的面光源结构具有相当良好的光均匀度,可以直接作为液晶显示面板的背光源。
另外,在光导板里形成更深一点的凹洞以将整个发光二极管埋入光导板里面后,可以让整个面光源结构的厚度更进一步降低,以达到体积极小化的目的。
再者,凹洞内的曲面可以让发光二极管以更大的角度导入光导板里以降低反射或是全反射的发生,因而能够使凹洞内的发光二极管在光导板上达到最优化的亮度。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并非用以限定本实用新型;凡其它未脱离本实用新型所公开的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在下述的权利要求内。
权利要求1.一种使用发光二极管作为光源的平面显示装置,包含多个发光二极管以组成一平面光源;以及一光导板,具有多个凹洞使得该多个发光二极管位于该多个凹洞内。
2.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个发光二极管位于一基板上。
3.如权利要求2所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述基板选自印刷电路板以及柔性印刷电路板所组成的组。
4.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个凹洞将该多个发光二极管的发光区域盖住。
5.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个凹洞将该多个发光二极管整个盖住。
6.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个凹洞内表面经由扩散处理。
7.如权利要求6所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述扩散处理的方式是在该多个凹洞内表面形成V型切面。
8.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个凹洞内表面的切面选自圆形、椭圆形、以及多边形组成的组。
9.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个发光二极管所组成的阵列图案选自方阵列以及交错阵列所组成的组。
10.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述光导板的出光面经由扩散处理。
11.如权利要求10所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述扩散处理的方式是在该光导板的出光面形成V型切面。
12.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个发光二极管与该光导板一体成型。
13.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个发光二极管由红色、绿色、与蓝色发光二极管形成的发光单元所组成。
14.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,其中所述多个发光二极管由白光发光二极管所组成。
15.如权利要求1所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,还包含一第一扩散片位于该光导板上。
16.如权利要求15所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,还包含一棱镜片位于该第一扩散片上。
17.如权利要求16所述的使用发光二极管作为光源的平面显示装置,还包含一第二扩散片位于该棱镜片上。
18.一种使用发光二极管作为面光源的结构,包含多个发光二极管以组成一平面光源;以及一光导板,具有多个凹洞使得该多个发光二极管位于该多个凹洞内。
专利摘要本实用新型公开了一种使用发光二极管作为光源的平面显示装置,包含多个发光二极管所组成的平面光源,以及一光导板。上述的光导板具有多个凹洞使得前述多个发光二极管可以位于这多个凹洞中。
文档编号G09F9/33GK2591701SQ02292838
公开日2003年12月10日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者麦哲魁, 庄孟儒 申请人:统宝光电股份有限公司