專利名稱：背光模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種背光技術，且特別涉及一種背光模塊。
背景技術：
隨著液晶顯示裝置制作技術快速的進步，以及其具備有輕薄、省電及無輻射線等 優點，使得液晶顯示裝置大量地被應用于個人數字助理器、筆記本電腦、數碼相機、數字攝 錄影機、移動電話、計算機屏幕及液晶電視等各式電子產品中。再加上業界積極的投入研發 以及采用大型化的生產設備，使液晶顯示裝置的品質不斷提升，且價格持續下降。因此，使 得液晶顯示裝置的應用領域迅速擴大。但，由于液晶顯示裝置中的液晶顯示面板為非自發 光性的顯示面板，需要藉助背光模塊所提供的光線才能產生顯示畫面的功能。參照圖1，圖1是一種直下式背光模塊的剖面圖。如圖1所示，直下式背光模塊包 括光源Iio與擴散板120，于使用時，光源110朝向擴散板120發出光112。為了減少所需 的混光距離114，可通過外加的透鏡130來改變光源110發光112的場形(如圖2所示)， 以進一步降低混光距離。然而，前述所提的兩種直下式背光模塊，其混光距離仍需10 15mm。此外，使用額 外的透鏡130將增加背光模塊的整體成本及組裝復雜度。
發明內容
因此，本發明的一態樣是在提供一種背光模塊，有效薄型化并兼具區域控制的特 性，以提升提圖像的品質，并降低整體成本及組裝復雜度。依據本發明一實施例，一種背光模塊包括一導光板與多個光耦合單元。這些光耦 合單元設置于導光板下方，其中每一光耦合單元包括一光耦合材、一光學膠與多個發光元 件。光耦合材的上表面面向導光板，光學膠貼附于光耦合材的上表面與導光板之間，發光元 件設置于光耦合材的側面。再者，導光板具有一表面面向多個光耦合單元，此表面的部分區域直接接觸這些 光耦合單元，而此表面未接觸這些光耦合單元的區域則設有散射結構(scatter)。綜上所述，本發明的技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。通過 上述技術方案，可達到相當的技術進步，并具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優
點1.利用光耦合材，將發光元件所發出的光線高效率地導入；以及2.于傳遞距離內，通過散射結構將光導出導光板，以利于區域控制亮度的表現。以下將以實施例對上述的說明以及接下來的實施方式做詳細的描述，并對本發明 的技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖1是一種直下式背光模塊的剖面圖；圖2是另一種直下式背光模塊的剖面圖；圖3是依照本發明一實施例的一種背光模塊的剖面圖與局部放大圖；圖4是依照本發明一實施例所示出的圖3的光耦合材與發光元件的俯視圖；圖5是依照本發明另一實施例所示出的圖3的光耦合材與發光元件的俯視圖；圖6是依照本發明又一實施例所示出的圖3的光耦合材與發光元件的俯視圖；圖7是依照本發明一實施例所示出的圖3的光耦合材、發光元件結合遮光罩的立 體示意圖；以及圖8是依照本發明一實施例所示出的圖3的光耦合單元的排列形式。其中，附圖標記說明如下110光源331第一區
112光332第二區
114混光距離333反射層
120擴散板410光耦合材
130透鏡412凹槽
310導光板420光學膠
312散射結構430發光元件
320光耦合單元432光線
322光線440遮光罩
330電路板A:區域
具體實施例方式為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的圖式及以下所述各種實施 例，圖式中相同的號碼代表相同或相似的元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟并未描述 于實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。本文中所使用的“約”、“大約”或“大致”用以修飾任何可些微變化的數量，但這種 些微變化并不會改變其本質。于實施方式中若無特別說明，則代表以“約”、“大約”或“大 致”所修飾的數值的誤差范圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是于百分之十以內，而 更佳地則是于百分五之以內。參照圖3，圖3是依照本發明一實施例的一種背光模塊的剖面圖與局部放大圖。如 圖3所示，背光模塊包括一導光板310與多個光耦合單元320。這些光耦合單元320設置于 導光板310下方，光耦合單元320可發出光線322并耦合入導光板310內，導光板310可將 光導出板外。于背光模塊中，由于無混光距離，可大幅降低背光模塊的厚度，有效薄型化。另，無 須采用透鏡，可降低整體成本及組裝復雜度。實作上，背光模塊的厚度可縮小至約5mm以 下，例如約為3 5mm，其中導光板310的厚度約為2mm，光耦合單元320的厚度約為1mm。另外，導光板310的下表面面向多個光耦合單元320，其中導光板310的下表面的 部分區域直接接觸光耦合單元320，而下表面未接觸光耦合單元320的區域則設有散射結構312。實作上，可形成光散射圖案于導光板310的下表面的未接觸光耦合單元320的區域 以作為散射結構312，通過散射結構312可將光導出導光板310，以提供較均勻與輝度較高 的出光。另外，雖圖未示，除于導光板310的下表面形成光散射圖案外，可更于導光板310 的上表面形成光散射圖案。在結構上，導光板310是一體成型，而非由數個較小的導光板組合而成。利用一體 成型的導光板310，可以使得光線分布均勻，避免明暗不均的現象，從而提升圖像的品質。于 對照實驗中，倘若以數個較小的導光板拼接成導光板310，在小導光板之間的接合處則會有 明暗不均的現象，降低了圖像的品質。關于光耦合單元320的結構，如圖3中區域A的放大圖所示，每一光耦合單元320 包括一光耦合材410、一光學膠420與多個發光元件430。在結構上，光耦合材410的上表 面面向導光板310，光學膠420貼附于光耦合材410的上表面與導光板310之間，發光元件 430設置于光耦合材410的側面。藉此，利用光學膠420將光耦合材410與導光板310之間的空氣隙填滿，以形成光 接觸(optical contact)。因此，由發光元件430所發出的光線432將由光耦合材410的側 面導入，隨后可穿過此光接觸介面而導入導光板310內，并且在導光板310內可通過全反射 (Total Internal Reflection)擴散開來。在導光板310內傳導的光線可通過具散射特性 的微結構(亦即，散射結構312)，均勻地將光導出導光板310夕卜。在材料方面，光耦合材410的材質例如可為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯 (PC)、或其它合適材質、或上述的衍生物、或上述的組合。光學膠420可具有無色透明、透光 率在90%以上、膠結強度良好，可在室溫或中溫下固化，且有固化收縮小等特點。舉例來說， 光學膠420的材質可為有機硅橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環氧樹脂、或其它 合適材質、或上述的衍生物、或上述的組合。于一實施例中，導光板310的折射率、光學膠420的折射率與光耦合材410的折射 率均相同，藉以提升光傳導的效率。或者，于另一實施例中，光耦合材410的折射率與導光 板310的折射率可不同，舉例來說，若光耦合材410的折射率大于導光板310的折射率，則 可讓光線進入導光板310的范圍相對集中，在區域控制(Local Dimming)光耦合單元320 的明暗度時，可使得圖像的對比度較為顯著；若光耦合材410的折射率小于導光板310的折 射率，則可讓光線進入導光板310的范圍相對擴張，使得光線分布較為均勻。本領域技術人 員可以視當時設計需要彈性選擇導光板310、光學膠420及光耦合材410的折射率關系。另外，若光耦合材410的折射率與導光板310的折射率不同，則光耦合材410的折 射率或導光板310的折射率可等于光學膠420的折射率，以減少光損失。如圖3所示，背光模塊亦可包括一電路板330。電路板330設置于多個光耦合單元 320的下方，以承載這些光耦合單元320。電路板330上的線路可電性連接發光元件430及 外部的驅動電路(未示出)，驅動電路可經由電路板330的線路控制各個發光元件430的明 滅及亮度。如區域A的放大圖所示，電路板330設置于光耦合材410的下方，電路板330表面 可包括第一區331以及第二區332，第一區331設置發光元件430，第二區332則設置一反 射層333，光耦合材410的下表面接觸反射層333，以提升光反射效率。實作上，發光元件430可為發光二極管元件、電激發光元件或類似發光裝置。由于
5發光元件430封裝特性，其所發出的光亦可能由非發光面所漏出，進而在光接觸面上方形 成亮點(Hot Spot)。因此可在光耦合材410的外部，加上一個遮光罩440 (Cover)，遮光罩 440遮蔽光耦合材410的側面及發光元件430的上方和外側，即可有效降低漏光的問題。根 據此入光及遮光架構，進入導光板310的耦合效率可達95%以上，同時漏光可降低至2%左右。參照圖4，圖4是依照本發明一實施例所示出的圖3的光耦合材410與發光元件 430的俯視圖。如圖4所示，光耦合材410的形狀為八邊形，四個發光元件430等間距地包 圍在光耦合材410的側面，以避免暗帶(dark area)的發生，確保光進入導光板后能涵蓋 360度的角度分布。參照圖5，圖5是依照本發明另一實施例所示出的圖3的光耦合材410與發光元件 430的俯視圖。如圖5所示，光耦合材410的形狀為六邊形，六個發光元件430等間距地包 圍在光耦合材410的側面，以避免暗帶的發生，確保光進入光耦合材410后能涵蓋360度的 角度分布。參照圖6，圖6是依照本發明又一實施例所示出的圖3的光耦合材410與發光元件 430的俯視圖。如圖6所示，光耦合材410的側面等間距地設有多個凹槽412，多個發光元 件430分別設置于這些凹槽412中，以提升光入射至光耦合材410的效率。綜上所述，光耦合材410的形狀可為多邊形，其具體的幾何形狀可根據使用發光 元件430的數目作調整，并可在光耦合材410內形成挖槽以供發光元件430的擺放。實作 上，一光耦合單元320中的發光元件430擺放的方式可以采間距地排列，且發光二極管430 的數量大于或等于四個，以避免暗帶的發生，確保光進入導光板后能涵蓋360度的角度分 布。于對照實驗中，倘若發光二極管430的數量小于四個，則易有暗帶的發生。圖7是依照本發明一實施例所示出的圖3的光耦合材410、發光元件430結合遮光 罩440的立體示意圖。如圖7所示，遮光罩440遮蔽光耦合材410的側面及發光元件430 的上方和外側，即可有效降低漏光的問題。在材料方面，遮光罩440的材質例如可為金屬、 不透明塑膠、或其它合適材質、或上述的衍生物、或上述的組合，而遮光罩440較佳可為反 射材料，例如為鋁、銀等具反射性的金屬，或者如聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等，但不限 于上述，亦可于遮光罩440內側設置反射材，例如為鋁、銀等具反射性的金屬，或者如聚碳 酸酯等，藉利用遮光罩440反射回收漏光，以更提高發光元件430的光利用率。參照圖8，圖8是依照本發明一實施例所示出的多個光耦合單元320的排列形式。 如圖8所示，這些光耦合單元320設置于導光板310下方，并呈陣列排列，其中每一個光耦 合單元320可區域控制所在虛線方框內的亮度，使得背光模塊有效薄型化并兼具區域控制 的特性，進而提升提圖像的品質。另外，除了圖8所示出的矩形陣列以外，于其他實施例中，多個光耦合單元320可 分布成一個交錯陣列或其他陣列，本領域技術人員當視當時需要彈性選擇之。雖然本發明已以實施方式公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術 人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍 當視隨附的權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種背光模塊，至少包含 一導光板；以及多個光耦合單元，設置于該導光板下方，其中每一所述光耦合單元包含 一光耦合材，其上表面面向該導光板； 一光學膠，貼附于該上表面與該導光板之間；以及 多個發光元件，設置于該光耦合材的側面。
2.如權利要求1所述的背光模塊，其中每一所述光耦合單元還包含 一遮光罩，遮蔽該光耦合材的側面及所述多個發光元件的上方和外側。
3.如權利要求1所述的背光模塊，其中該導光板具有一表面面向所述多個光耦合單 元，該表面的部分區域直接接觸所述多個光耦合單元，而該表面未接觸所述多個光耦合單 元的區域則設有散射結構。
4.如權利要求3所述的背光模塊，其中每一所述光耦合單元中的所述多個發光元件等 間距地包圍在該光耦合材的側面。
5.如權利要求4所述的背光模塊，其中該光耦合材的側面等間距地設有多個凹槽，所 述多個發光元件設置于所述多個凹槽中。
6.如權利要求4所述的背光模塊，其中該發光元件為發光二極管，每一所述光耦合單 元中的所述多個發光二極管的數量大于或等于四個。
7.如權利要求1所述的背光模塊，其中該光耦合材的形狀為多邊形。
8.如權利要求1所述的背光模塊，其中該導光板是一體成型。
9.如權利要求1所述的背光模塊，其中該光耦合材的折射率與該導光板的折射率不同。
10.如權利要求9所述的背光模塊，其中該光耦合材的折射率或該導光板的折射率等 于該光學膠的折射率。
11.如權利要求1所述的背光模塊，其中該導光板的折射率、該光學膠的折射率與該光 耦合材的折射率均相同。
12.如權利要求1所述的背光模塊，還包含一電路板，設置于該光耦合材的下方，該電 路板表面包括一第一區以及一第二區，該第一區設置所述多個發光元件，該第二區則設置 一反射層，所述光耦合材的下表面接觸該反射層。
13.如權利要求1所述的背光模塊，其中所述多個光耦合單元呈陣列排列。
全文摘要
一種背光模塊在此公開，其包括一導光板與多個光耦合單元。這些光耦合單元設置于導光板下方，其中每一光耦合單元包括一光耦合材、一光學膠與多個發光元件。光耦合材的上表面面向導光板，光學膠貼附于光耦合材的上表面與導光板之間，發光元件設置于光耦合材的側面。本發明可利用光耦合材，將發光元件所發出的光線高效率地導入；以及于傳遞距離內，通過散射結構將光導出導光板，以利于區域控制亮度的表現。
文檔編號F21S8/00GK102109130SQ20101053497
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者何振弘, 陳志光 申請人:友達光電股份有限公司