專利名稱：使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種面光源結構，特別涉及一種使用發(fā)光二極管作為光源的面光源結構。
背景技術：
現(xiàn)在許多顯示裝置需要使用面光源，例如液晶顯示器(不論是透射式或是反射式)，或是掃描器，而平面光源工藝的發(fā)展是非常迅速以及令人注意的。如今用在液晶顯示器中的光源主要是使用冷陰極螢光管或是由發(fā)光二極管所組成的線光源，然后側向地進入一楔型光導板的端表面后被楔型光導板以接近垂直的方式將光線導出。例如，在美國專利6309080中顯示了使用楔型光導板的面光源。這種方式所產(chǎn)生的面光源，其缺點主要是在于面光源的均勻度不夠，特別是靠近光源的地方楔型光導板的亮度愈高。另外，冷陰極螢光管的穩(wěn)定度也并不理想，這在元件的使用壽命上會被打折扣。
一種解決的辦法是直接使用真正的，不再需要以接近垂直的方式導光的面光源。例如，使用一有機電致發(fā)光(electro-luminescent)元件所組成的陣列，如美國專利申請?zhí)?0020047837的內容所示。
發(fā)光二極管，是一種低耗電而高亮度的發(fā)光元件，具有光源穩(wěn)定，使用壽命長的優(yōu)點。也因此特別適合使用在面光源中。如圖1所示，顯示了現(xiàn)有的以發(fā)光二極管作為面光源的結構。在一基板100上有發(fā)光二極管102所組成的陣列作為一面光源。然后一光導板104在發(fā)光二極管102上使得光線被導入到光導板104之后向出光面均勻地發(fā)散。光導板上面依序有第一擴散層106，一棱鏡層108以及一第二擴散層110，可以讓光導板104發(fā)出的光線的均勻性更進一步地提高。這樣整個面光源可以作為一液晶顯示面板120的背光源。
然而，這樣的光源卻有著許多的缺點。首先光線進入到光導板104的時候光源并不保證是均勻的。如圖1的A處所示，由于發(fā)光二極管102的發(fā)散面積是受限的，光導板104的亮度在A處較暗，而在發(fā)光二極管102正上方的亮度較亮。一種解決的方式是將每個發(fā)光二極管102的距離縮短，使得在光導板104上A處的面積趨近于零。如圖1的B處所示，將距離B縮短，也就是在相同的發(fā)光面積下增加發(fā)光二極管102的數(shù)量。但是，使用的發(fā)光二極管的數(shù)量增加，對于成本的降低并沒有任何好處。
另一種解決的方式是增加光導板的厚度。如圖2所示，光導板105的厚度增加使得在光導板105上A處的面積為零。然而，增加光導板105的厚度，對于現(xiàn)今電子元件的體積微小化以及重量的輕量化并沒有幫助。同時，對于光導板105的成本而言也會跟著增加。
無論如何，現(xiàn)有的光源結構中，光的利用效率較差。這是因為會有部分光源有全反射，而無法導入到光導板中。如圖1與圖2所示，光線從發(fā)光二極管102發(fā)射之后會有一部分的光線C被光導板104以及105反射回來，因而降低了光的利用率。也就是不論將發(fā)光二極管102的數(shù)量增加或是增加光導板105的厚度，這個問題都是不可避免的。

發(fā)明內容
鑒于上述的實用新型背景中，傳統(tǒng)的光源結構所產(chǎn)生的諸多缺點，本實用新型要解決的技術問題是將光導板的下方做成凹洞，可以讓發(fā)光二極管放入光導板里。
本實用新型的主要目的在于不需要增加光導板的厚度就可以提高光的均勻度，因而降低了整體厚度。
本實用新型的另一目的在于不需要減少每個發(fā)光二極管的距離以提高光的均勻度，可以減少發(fā)光二極管的使用量。
本實用新型的次一目的在于光導板對光的利用率較高。
本實用新型的又一目的在于凹洞的曲面可以讓發(fā)光二極管以更大的角度導入光導板里以降低反射或是全反射的發(fā)生。
根據(jù)以上所述的目的，本實用新型提供了一種使用發(fā)光二極管作為面光源的結構，包含多個發(fā)光二極管以組成一平面光源；以及一光導板，其具有多個凹洞使得前述的多個發(fā)光二極管位于多個凹洞內。
本實用新型同時提供了一種液晶顯示器的背光源裝置，包含一基板；位于前述基板上的多個發(fā)光二極管組成一平面光源；一位于前述的基板以及多個發(fā)光二極管上的光導板；一位于前述的光導板上的第一擴散片；一位于前述的第一擴散片上的棱鏡片；以及一位于前述的棱鏡片上的第二擴散片。上述光導板具有多個凹洞使得前述多個發(fā)光二極管位于前述多個凹洞內，其中前述的多個凹洞內表面與前述的光導板的出光面經(jīng)由擴散處理。


圖1顯示傳統(tǒng)的使用發(fā)光二極管作為面光源的結構示意圖；圖2顯示另一種傳統(tǒng)的使用發(fā)光二極管作為面光源的結構示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型的方式所形成的使用發(fā)光二極管作為面光源的結構示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型的方式所形成的另一種使用發(fā)光二極管作為面光源的結構示意圖；圖5顯示了本實用新型的光導板的上視示意圖，其中顯示了凹洞不同的形狀；圖6顯示了本實用新型的凹洞切面的示意圖；圖7顯示本實用新型中凹洞或是發(fā)光二極管的排列形狀為交錯式；以及圖8顯示了本實用新型中凹洞的幾何大小以及所需形成的深度。
附圖中的附圖標記說明如下10基板 12發(fā)光二極管14光導板 14-1光導板15凹洞 16第一擴散片18棱鏡片 20第二擴散片30液晶顯示面板 100基板102發(fā)光二極管104光導板105光導板106第一擴散片108凹洞 110第二擴散片120液晶顯示面板具體實施方式
本實用新型的一些實施例詳細描述如下。然而，除了詳細描述外，本實用新型還可以廣泛地在其他的實施例中施行，且本實用新型的范圍不受限定，其以之后的權利要求為準。
本實用新型主要是提供一種使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，包含多個發(fā)光二極管以組成一平面光源，以及一光導板，其具有多個凹洞使得前述多個發(fā)光二極管位于多個凹洞內。
上述多個發(fā)光二極管位于一基板上，而基板可以為印刷電路板或是柔性印刷電路板。上述多個凹洞可以將多個發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)域蓋住，或是將多個發(fā)光二極管整個蓋住。上述多個凹洞內表面與上述光導板的出光面可以經(jīng)由擴散處理，其中上述擴散處理的方式是在前述多個凹洞內表面或是上述的光導板的出光面形成V型切面。而上述多個凹洞內表面的切面可以是圓形、橢圓形、或是多邊形。上述的多個發(fā)光二極管所組成的陣列圖案選自由方陣列以及交錯陣列所組成的組。上述多個發(fā)光二極管與該光導板一體成型。上述多個發(fā)光二極管可以是一發(fā)光單元由紅色、綠色、與藍色發(fā)光二極管形成，或是白光發(fā)光二極管。
本實用新型同時提供了一種液晶顯示器的背光源裝置，包含一基板，位于前述的基板上的多個發(fā)光二極管以組成一平面光源，一位于前述的基板以及多個發(fā)光二極管上的光導板，一位于前述光導板上的第一擴散片，一位于前述第一擴散片上的棱鏡片，以及一位于前述棱鏡片上的第二擴散片。上述光導板具有多個凹洞使得前述多個發(fā)光二極管位于前述的多個凹洞內，其中前述多個凹洞內表面與前述光導板的出光面經(jīng)由擴散處理。
上述基板可以是印刷電路板或是柔性印刷電路板。上述的多個凹洞可以將多個發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)域蓋住，或是將多個發(fā)光二極管整個蓋住。上述擴散處理的方式是在前述多個凹洞內表面以及上述光導板的出光面形成V型切面。而上述多個凹洞內表面的切面可以是圓形、橢圓形、或是多邊形。上述多個發(fā)光二極管所組成的陣列圖案選自由方陣列以及交錯陣列所組成的組。
接下來，根據(jù)本實用新型描述一個使用發(fā)光二極管作為光源的面光源結構的實施例。如圖3所示，在一基板10上有許多發(fā)光二極管12所組成的平面光源，其中基板10可以是印刷電路板或是柔性印刷電路板。發(fā)光二極管12焊接到基板10并且經(jīng)由基板10上的電路電連接到電源。光導板14位于基板10與發(fā)光二極管12之上，其上方為出光面。
光導板14的下方具有許多個凹洞15將每一個發(fā)光二極管12的發(fā)光面覆蓋住。由于將整個發(fā)光二極管12的發(fā)光面全部覆蓋住，光線到達光導板14的出光面可以更加均勻，也就是不需要使用較厚的光導板。同時，不需要減少每個發(fā)光二極管12的距離以提高光的均勻度，因而減少發(fā)光二極管的使用量。另外，這樣的設計可以大幅減少發(fā)光二極管12所發(fā)出的光線進入到光導板14時發(fā)生的全反射，以有效利用光而增加照明亮度。再者，由于發(fā)光二極管12是嵌入在光導板14上，整個面光源結構的厚度也降低了。由于這樣的面光源結構具有相當良好的光均勻度，可以直接作為液晶顯示面板30的背光源。
在光導板14上面依序有一個第一擴散層16、一棱鏡層18以及一第二擴散層20，以讓光導板14發(fā)出的光線的均勻性更進一步地提高。整個面光源結構可以作為液晶顯示面板30的背光源。
在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，如圖4所示，是在光導板14-1形成更深一點的凹洞15以將整個發(fā)光二極管12埋入光導板14-1里面，使得基板10可以與光導板14-1接合在一起。這樣的設計，不但具有上述的實施例的優(yōu)點，還可以讓整個面光源結構的厚度更進一步降低，以達到體積極小化的目的。
如圖5所示，顯示光導板14的上視圖。光導板14的凹洞15圖形，可以是圓形、橢圓形、或是其他的圖形，只要能夠使凹洞15內的發(fā)光二極管在光導板14上達到最優(yōu)化的亮度即可。凹洞1 5內的發(fā)光二極管，可以使用白光發(fā)光二極管，或是分別使用紅光、藍光、及綠光的發(fā)光二極管，或是使用由紅色、藍色、以及綠色所組成的單一發(fā)光單元。
如圖6所示，顯示凹洞15的切面。凹洞15的切面可以是圓形、橢圓形、或是多邊形的一部分，或者是其他的形狀，只要能夠使凹洞15內的發(fā)光二極管在光導板14上達到最佳化的亮度即可，或是讓發(fā)光二極管的光線以更大的角度導入光導板14里以降低反射或是全反射的發(fā)生。另外，可以在凹洞15的內表面經(jīng)過擴散處理，使得光線更容易地進入到光導板14中以降低光導板14對發(fā)光二極管所發(fā)出的光產(chǎn)生反射或是全反射，其中上述的擴散處理的方式可以是使用V形切面的結構。同時，也可以在光導板14的出光面進行擴散處理，使得光線從出光面離開光導板14的時候可以更容易地被導出，其中上述的擴散處理的方式可以是使用V形切面的結構或是使用網(wǎng)點。
如圖7所示，顯示凹洞15的排列方式或是所組成的陣列圖案。在本實用新型中凹洞15的排列方式也就是發(fā)光二極管的排列方式。在圖7的實施例中，凹洞15的排列方式是兩列(或是兩排)交錯排列。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錯排列。而在上述的諸實施例中，凹洞15的排列均為方陣式的排列。在本實用新型中，凹洞15的排列方式也可以是不規(guī)則的排列。
如圖8所示，本實用新型的光導板14的凹洞15的幾何形狀中，長軸(位于A-A′線上)的范圍約在0.1到10厘米之間，而短軸的范圍約在0.1到10厘米之間。而凹洞15的深度有兩種，第一深度的范圍約為0到5厘米之間，第二深度的范圍約為0到10厘米之間。
另外，在本實用新型中的光導板與發(fā)光二極管，可以利用直接射出成型的方式一體成型。
本實用新型利用光導板的下方的凹洞讓發(fā)光二極管可以放入光導板里的確有相當好的優(yōu)點。首先，由于將整個發(fā)光二極管的發(fā)光面全部覆蓋住，光線到達光導板的出光面可以更加均勻，也就是不需要使用較厚的光導板。同時，不需要減少每個發(fā)光二極管的距離以提高光的均勻度，因而減少發(fā)光二極管的使用量。另外，這樣的設計可以大幅減少發(fā)光二極管所發(fā)出的光線進入到光導板時發(fā)生的全反射，以有效利用光而增加照明亮度。再者，由于發(fā)光二極管是嵌入在光導板上，整個面光源結構的厚度也降低了。由于這樣的面光源結構具有相當良好的光均勻度，可以直接作為液晶顯示面板的背光源。
另外，在光導板里形成更深一點的凹洞以將整個發(fā)光二極管埋入光導板里面后，可以讓整個面光源結構的厚度更進一步降低，以達到體積極小化的目的。
再者，凹洞內的曲面可以讓發(fā)光二極管以更大的角度導入光導板里以降低反射或是全反射的發(fā)生，因而能夠使凹洞內的發(fā)光二極管在光導板上達到最優(yōu)化的亮度。
以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并非用以限定本實用新型；凡其它未脫離本實用新型所公開的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的權利要求內。
權利要求1.一種使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，包含多個發(fā)光二極管以組成一平面光源；以及一光導板，具有多個凹洞使得該多個發(fā)光二極管位于該多個凹洞內。
2.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個發(fā)光二極管位于一基板上。
3.如權利要求2所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述基板選自印刷電路板以及柔性印刷電路板所組成的組。
4.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個凹洞將該多個發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)域蓋住。
5.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個凹洞將該多個發(fā)光二極管整個蓋住。
6.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個凹洞內表面經(jīng)由擴散處理。
7.如權利要求6所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述擴散處理的方式是在該多個凹洞內表面形成V型切面。
8.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個凹洞內表面的切面選自圓形、橢圓形、以及多邊形組成的組。
9.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個發(fā)光二極管所組成的陣列圖案選自方陣列以及交錯陣列所組成的組。
10.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述光導板的出光面經(jīng)由擴散處理。
11.如權利要求10所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述擴散處理的方式是在該光導板的出光面形成V型切面。
12.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個發(fā)光二極管與該光導板一體成型。
13.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個發(fā)光二極管由紅色、綠色、與藍色發(fā)光二極管形成的發(fā)光單元所組成。
14.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，其中所述多個發(fā)光二極管由白光發(fā)光二極管所組成。
15.如權利要求1所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，還包含一第一擴散片位于該光導板上。
16.如權利要求15所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，還包含一棱鏡片位于該第一擴散片上。
17.如權利要求16所述的使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，還包含一第二擴散片位于該棱鏡片上。
18.一種使用發(fā)光二極管作為面光源的結構，包含多個發(fā)光二極管以組成一平面光源；以及一光導板，具有多個凹洞使得該多個發(fā)光二極管位于該多個凹洞內。
專利摘要本實用新型公開了一種使用發(fā)光二極管作為光源的平面顯示裝置，包含多個發(fā)光二極管所組成的平面光源，以及一光導板。上述的光導板具有多個凹洞使得前述多個發(fā)光二極管可以位于這多個凹洞中。
文檔編號G09F9/33GK2591701SQ02292838
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者麥哲魁, 莊孟儒 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司