专利名称：背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种背光单元，并且更具体的讲，涉及一种能够避免因热和冲击对LED所造成的损害、去除热点(hot spots)、并改善光效率的背光单元。
背景技术：
为了显示出显示图像，背光单元均匀地照明IXD (无法自发光(self-luminous))的后侧。导光板(light guide plate)被包括在所述背光单元中，以提供均匀照明与亮度；导光板可以是能够将从例如发光二极管(LED)的光源发出的光均勻地传输到LCD的整体表面的塑料镜片。图1图示了使用LED作为光源的背光单元的结构。如图1所示，多个LED20被设置在印刷电路板10 (printed circuit board, PCB)上，且导光板30被设置以将从LED20发出的光传输到所述背光单元的顶部。近来，业界不断尝试想要使用LED作为光源，以产生均匀表面光照射在整体的发光表面上。在此情况下，将多个LED排列在平面表面上，且插入形成在导光板上的凹洞内。然而，如果将LED插入导光板中，接近LED的表面上产生的热量会导致出现热点X。热点X会相对地提高相邻LED的区域的亮度，从而造成亮点。另外，在LED所发生的高温或热冲击(thermal shock)会导致导光板、反射膜和PCB的热膨胀。在此情况下，LED因各元件间的热膨胀率差异而损坏。
发明内容
技术问题本发明的一方面涉及一种背光单元，具有形成在导光板之中的容纳槽以容纳LED并在其中填入液态树脂材料，进而避免LED因例如导光板、反射膜和PCB的元件之间的热膨胀率差异而损坏。本发明的一方面涉及一种背光单元，其可以有效地通过树脂材料的光漫射(diffusing)、折射、与散射(scattering)性质来取光并传输光,且通过提供一种具有漫射图案(diffusion patterns)或漫射珠粒(diffusion beads)及光漫射功能的微透镜阵列薄膜(microlens array film),可以显著地减少热点。技术方案本发明提供一种背光单元包括:PCB，安装有多个LED ;和导光板，具有多个容纳槽以容纳所述LED，其中树脂材料被填入所述容纳槽中。根据本发明的实施例，一种背光单元包括:PCB，安装有多个LED ;和导光板，具有穿透所述导光板并且容纳所述LED的多个容纳槽穿；其中，所述导光板包括一个表面以及与所述一个表面相对的另一表面，且所述导光板的所述一个表面进一步地涂覆有树脂材料。所述树脂材料包括紫外线硬化树脂材料(UV-curing resin material),并且还可以包括多个珠粒。可以通过控制所述珠粒的重量来改善光效率。另外，可以通过控制所述导光板上各种不同的光学图案的密度来改善取光效率(light extraction efficiency),且光效率可以通过将光学薄膜层(optical film layer)层叠在所述导光板的顶面上来改善。有益效果如上所述，本发明在导光板中形成容纳槽来接收LED并且使用流体树脂材料来填充容纳槽，因此防止由于例如导光板、反射膜和PCB板的导热率之间的差异引起的对LED的损坏。此外，通过树脂材料的光漫射、反射和散射特性，本发明可以有效地提取并且传播光。特别地，本发明通过提供具有漫射图案或漫射珠粒的微透镜阵列薄膜和树脂材料的光芒射光功能可以显著地减少热点。
结合附图的以下描述，本发明的某些示例性实施例的以上或其他方面、特征和优点将会更加清晰，其中:图1图示了使用LED作为光源的背光单元结构；图2是剖面示意图，图示了根据本发明的实施例的背光单元的结构；图3是剖面示意图，图示了根据本发明的实施例的背光单元的结构；图4至9是示意图，图示了根据本发明的其他实施例的背光单元的结构；以及图10和11图示了根据本发明的实施例的背光单元中光学图案的实例。附图标记:110:印刷电路板120:发光二极管130:导光板140:容纳槽150:树脂材料151:漫射珠粒160:光学薄膜层161:微透镜阵列结构Yl:第一密度图案区域Y2:第二密度图案区域Xl:第三密度图案区域X2:第四密度图案区域Zl:第五密度图案区域Z2:第六密度图案区域
具体实施例方式本发明在导光板中形成容纳槽来接收LED并且使用流体树脂材料来填充容纳槽，因此防止由于例如导光板、反射膜和PCB板的导热率之间的差异引起的对LED的损坏，从而提高取光效率并且防止出现热点。为此，本发明提供了一种背光单元，所述背光单元包括:安装有多个LED的PCB板；和具有接收LED的多个容纳槽的导光板，其中容纳槽填满了树脂材料。特别地，容纳槽被形成为穿透导光板，并且导光板的一个表面和容纳槽填满了树脂材料。以下将参考附图详细说明本发明的实施例。在整个说明书中，相同参考的数字尽可能用于指代相同的元件，并且将省略重复的说明。应理解的是，尽管本文中“第一”、“第二”和类似的术语是用来描述不同的元件；但是这些元件并不限制于这些术语。这些术语用以区分各项元件者。1.第一实施例图2是剖面示意图，图示了根据本发明的第一实施例的背光单元的结构。参见图2，根据本发明第一实施例的背光单元包括:PCB110，安装有多个LED120 ；和导光板130，具有多个容纳槽140以容纳LED120，其中树脂材料150被填入容纳槽140中。例如，所述树脂材料可以是液态紫外线硬化树脂材料。然而，所述树脂材料并不限制于此，并可以是任何能够漫射光并具有预定的流动性(fluidity)的树脂材料。LED120可以是具有发光表面121形成在容纳槽140的侧壁方向的侧发光式LED (side view LED)。也就是说，由LED光源120发出的光并不直接向上行进，而是朝侧向前进。在示例性实施例中，容纳槽140可以具有开放的底部结构和封闭的顶部结构。在另一示例性实施例中，容纳槽140可以具有开放的顶部结构。如上所述，所述树脂材料可以是液态紫外线硬化树脂材料，但并不限制于此，并可以是任何能够漫射光并具有预定的流动性的树脂材料。所述树脂材料的使用可以避免因为PCB或反射膜的热膨胀或是因为导光板的高温膨胀而造成LED的损坏。特别是，因树脂材料150被填入与LED的发光表面相接触的容纳槽中，这可以具有透明材料的光漫射功能。为此，树脂材料150中还可以包括漫射珠粒。所包含的漫射珠粒可以占相对于树脂材料总重量的0.01%至0.3%。由LED从侧向发出的光被树脂材料150与珠粒漫射、反射，并向上行进，进而可以在增加漫射现象时能够显著地减少热点生成的现象。在下文中，将详细说明树脂材料150的实施例。也就是说，根据本发明的树脂材料可以是不同的液态紫外线硬化树脂，并且可以由不同材料形成来改善光漫射并减少热点生成，如下文所述。上述树脂材料的使用可以去除由光漫射效果造成的热点现象，避免低聚合物型(oligomer type)的表面黏着力降低，并防止长时间硬化(longtime curing)所造成的量产速率(mass production rate)降低，因此能够满足对于导光板的除热点沟槽的量产速率、可靠性和黏着特性。2.第二实施例图3是剖面示意图，图示了根据本发明的实施例的背光单元的结构。参见图3，根据本发明第二实施例的背光单元的特征在于其容纳槽形成以穿透第一实施例中结构的导光板，且树脂层形成在其中。具体地，所述背光单元包括:PCB110，安装有多个LED120 ;和导光板130，具有多个容纳槽140以容纳LED120。特别地，导光板130可以具有表面以及与所述表面相对的另一表面，且所述导光板的所述表面与所述容纳槽可以涂覆有树脂材料。在此情况下，容纳槽140可以形成以穿透所述导光板，且所述树脂材料可以形成在所述导光板的所述表面与所述容纳槽上。在此情况下，树脂材料150可以是紫外线硬化树脂材料。然而，所述树脂材料并不限制于此，并且可以是任何能够漫射光并具有预定的流动性的树脂材料。特别地，因树脂材料150被填入与LED的发光表面相接触的容纳槽中，这可以具有透明材料的光漫射功能。为此，树脂材料150中还可以包括漫射珠粒151。所述漫射珠粒可以相对于树脂材料总重量的
0.01%至0.3%被包括在其中。由LED在侧向发出的光被树脂材料150与珠粒151漫射、反射，并向上行进，进而可以在增加漫射现象时，显著地减少热点生成的情形。图2中示出的箭头的方向代表在热膨胀过程中树脂材料的缓冲运作。LED120可以是具有发光表面121形成在容纳槽140的侧壁方向的侧发光式LED (side view LED)。也就是说，由LED光源130发出的光并不直接向上行进，而是朝侧向
、产.、rr.目U进。另外，光学图案131、132可以形成在所述背光单元导光板的所述另一表面(底面)上。具体地，所述光学图案可以形成在导光板130的所述另表面(底面)上，其中，所述光学图案可以形成在所述表面上未形成容纳槽的区域上。具体地，第一密度图案区域Yl和图案密度大于第一密度图案区域Yl的第二密度图案区域Y2形成在导光板130的所述另一表面上，且第一密度图案区域Yl与LED的发光表面的距离小于第二密度图案区域Y2与LED的发光表面的距离。在此情况下，第一和第二密度图案区域可以包括多个独立的凹陷图案，所述图案互相重叠或互相间隔。也就是说，导光板130的第一和第二密度图案区域在朝向所述导光板表面的内侧可以形成为具有不同剖面形状(如半圆、椭圆和不规则形状等等)。在本发明的实施例中，所述第一和第二密度图案区域可以包括多角锥图案或半球形图案。特别地，第一密度图案区域Yl可以改善对LED所发出的光的取光效率，以增强光均匀度。另外，第二密度图案区域Y2的图案密度可以大于第一密度图案区域Yl的图案密度，以改善光漫射与光散射。第二实施例中第一和第二密度图案区域的结构也可以在第一实施例中导光板的表面上实施。3.第三实施例图4是剖面示意图，示出了根据图3的第二实施例的修改的背光单元的结构。除光学图案可以进一步地形成在树脂材料150的顶面上以外，其余的组成构件与图3中的实施例相同。也就是说，光学图案可以形成在导光板130上的树脂材料150的层的顶面上。具体地，形成第三密度图案区域Xl和图案密度大于第三密度图案区域Xl的第四密度图案区域X2，且第四密度图案区域X2与LED的发光表面的距离小于第三密度图案区域Xl与LED的发光表面的距离。具体地，第三密度图案区域Xl和图案密度大于第三密度图案区域Xl的第四密度图案区域X2形成在堆栈在导光板130的表面(顶面)上的树脂层的上。在此情况下，所述第四密度图案区域与LED的发光表面的距离小于第三密度图案区域Xl与LED的发光表面的距离。组成第三和第四密度图案区域X1、X2的光学图案可以包括彼此互相重叠或互相间隔的多个凸起的图案。例如，第四密度图案区域X2的图案密度大于第三密度图案区域Xl的图案密度，其中所述凸起的图案可以形成为更密集，或可以彼此重叠，以控制图案密度。在此情况下，第四密度图案区域X2与LED的发光表面的距离小于第三密度图案区域Xl与LED的发光表面的距离。也就是说，第四密度图案区域X2可以形成在靠近LED的发光表面的一侧，而第三密度图案区域Xl可以形成在远离LED的发光表面的一侧。形成在导光板的顶面上的第四密度图案区域X2以高密度图案或重叠图案来实施，并且设置在靠近LED的发光表面，以大幅地漫射或散射入射强光，进而减少热点的生成。另外，第四密度图案区域X2形成在所述导光板的表面上、容纳槽形成位置的垂直向上方向，且可以形成在距离相邻容纳槽的第一距离dl的1/5内的区域中。所述第四密度图案区域的形成极限点(formation limit point)形成在距离LED的发光表面的IOmm内的距离X3,以去除热点。另一方面，第三密度图案区域Xl形成以具有单一结构包括独立凸起的图案，进而能降低图案密度、将光传输至较远的距离、提升取光效率、并改善光均匀度。第三实施例所述的第一至第四密度图案区域也可以在第一实施例中的导光板的表面上实施。然而，在此情况下，第三与第四密度图案区域直接形成在图2中导光板130的顶面(表面)之上。4.第四实施例图5是剖面示意图，示出了根据本发明的背光单元的另一个修改实施例。图5中的结构大致上与图3中的结构相同。然而，可以修改成包括光学薄膜层160的结构，该光学薄膜层包括堆叠在树脂材料层150的顶面上的微透镜阵列结构161，且树脂材料层150堆叠在导光板130的表面上。在此情况下，微透镜阵列161可以包括各种不同的光学图案以漫射光。此外，如图6所示，微透镜阵列结构161的排列密度可以被控制，以形成第五密度图案区域Zl和图案密度大于第五密度图案区域Zl的第六密度图案区域Z2 ;且所述第六密度图案区域被设置为与LED的发光表面的距离小于第五密度图案区域Zl与LED的发光表面的距离。如图7所示，第四实施例的结构具有包括微透镜阵列图案161的光学薄膜层160，也可以应用于图2中所示的第一实施例的结构中。此外，参见图8所示，包括微透镜阵列结构161的光学薄膜层160堆栈结构也可以应用于图4中的结构。5.光学图案排列的实施例在下文中，将详述说明被包括在形成在导光板的另表面上的第一和第二密度图案区域中、或包括在形成在树脂层的顶面上的第三和第四密度图案区域中、或第二至第四实施例中的光学薄膜层的顶面上的光学图案实施例。在上述实施例中，第一和第二密度图案区域的光学图案包括凸起的图案，且第三和第四密度图案区域的光学图案包括凹陷图案。然而，第一和第二密度图案区域的光学图案可以具有与第三和第四密度图案区域的光学图案相同的图案形状，差异仅在于凸起的或是凹陷的结构。图9A示出了作为密度图案区域中的多角锥图案的实例的四方锥图案。图9A的左侧示出了高密度集成的四方锥图案的结构，并且图9A的右侧示出了四方锥图案，该四方锥图案被设置为彼此部分重叠，以增加图案密度。多角锥图案的其他例包括三棱锥图案、六棱锥图案和八棱锥图案。在本文中，“四方锥”此用语使用来指称具有尖顶的棱锥。另外，如图9B所示，所述光学图案可以包括半球形状图案。所述半球图案可以集合为高密度，或可以被设置为彼此部分重叠，以增加图案密度。半球图案的其他例包括半椭圆形图案和各种不具有尖顶的3D立体图案。图10A、10B示出了将图9中四方锥图案或半球图案排列为低密度的实例。如图1lA所示，如果光学图案包括凸起的或凹陷的多角锥图案，则多角锥图案的底部倾斜角0 (bottom inclination angle)的值可以是35至70度,如图1lB所示。在本文中，可以控制所述底部倾斜角来控制图案密度。例如，在四方锥图案的情况下，图案可以形成为在低密度排列时具有底部倾斜角为35度至50度，而在高密度排列时具有底部倾斜角为50至70度。6.树脂材料的修改实施例在第一至第四实施例中，堆叠在容纳槽中和上的树脂材料可以是各种液态紫外线硬化树脂，且可以由下述材料形成，以便改善光漫射并减少热点的出现。例如，所述树脂材料可以包括具有丙烯酸酯低聚物(acrylate oligomer)作为主要材料的树脂。例如，所述树脂材料可以包括丙烯酸氨基甲酸酯低聚物(urethaneacrylate oligomer)(化合物低聚物(compound oligomer)与高分子型(polymer type)聚丙烯(polyacryl)的混合物。所述树脂材料可以进一步包括单体(monomer),为低沸点反应性稀释单体(low-boiling-point diluted reactive monomer),例如，丙烯酸异冰片酯(isobornyl acrylate, I BOA)和丙烯酸轻基丙酯(hydroxylpropyl acrylate, HPA)、丙烯酸2-轻基乙酯(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)以及例如1_轻基环己基苯基酮(1-Hydroxycyclohexyl Phenyl-Ketone)的光起始剂(photo initiator)的混合，或者可以混合抗氧化剂(antioxidant)作为添加剂(additive)。具体地，所述树脂层可以包括合成树脂，所述合成树脂包括低聚物与高分子树脂(高分子型)的混合物。特别地，可以包括低聚物、高分子树脂(高分子型)、单体和添加剂的混合。在此情况下，低聚物与高分子树脂可以包括10 21%的丙烯酸氨基甲酸酯低聚物和10 21%的聚丙烯。另外，所述单体为低沸点反应性稀释单体，且可以包括10 21%的IB0AU0 21%的HPA和10 21%的2-HEA。在本文中，可以添加I 5%的光起始剂以启动光反应，并且可以加入I 5%的抗氧化剂以改善黄变现象(yellowing phenomenon)。使用上述树脂材料可以去除由光漫射效果引起的热点现象，避免低聚合物型表面黏着力降低，并由防止长时间硬化所造成的量产速率降低，因此能够满足对于导光板的除热点沟槽的量产速率、可靠性和黏着特性。虽然参考本发明的示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内可以进行各种形式和细节上的改变。因此，本发明的范围应由所附权利要求书的范围来限定，而不是由本发明的详细的说明书来限定，并且该范围内的所有差异将会被理解为包括在本发明中。
权利要求
1.一种背光单兀，包括: 印刷电路板，安装有多个发光二极管(LED);以及 导光板，具有容纳所述LED的多个容纳槽， 其中，树脂材料被填入所述容纳槽中。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述容纳槽形成为穿透所述导光板，且所述导光板包括一个表面以及与所述一个表面相对的另一表面，且所述导光板的所述一个表面进一步涂覆有所述树脂材料。
3.如权利要求1所述的背光单元，其中，所述树脂材料包括紫外线硬化树脂材料。
4.如权利要求3所述的背光单元，还包括多个光漫射珠粒，所述多个光漫射珠粒包括在所述树脂材料中。
5.如权利要求4所述的背光单元，其中，被包含的所述珠粒相对于所述树脂材料的总重量占0.01%至0.3%O
6.如权利要求2所述的背光单元，其中，第一密度图案区域和图案密度大于所述第一密度图案区域的第二密度图案区域形成在所述导光板的所述另一表面上，且所述第一密度图案区域与所述LED发光表面的距离小于所述第二密度图案区域与所述LED发光表面的距离。
7.如权利要求6所述的背光单元，其中，所述第一密度图案区域与所述第二密度图案区域包括彼此互相重叠或彼此间隔的多个凹陷图案。
8.如权利要求7所述的背光单元，其中，所述凹陷图案包括朝着所述导光板的表面内凹陷的多角锥图案或半球形图案。
9.如权利要求6所述的背光单元，其中，第三密度图案区域和图案密度大于所述第三密度图案区域的第四密度图案区域形成在所述导光板的一个表面上或形成在所述导光板的一个表面上的树脂材料层的顶面上，且所述第四密度图案区域与所述LED发光表面的距离小于所述第三密度图案区域与所述LED发光表面的距离。
10.如权利要求9所述的背光单元，其中，所述第三密度图案区域与所述第四密度图案区域包括互相重叠或互相间隔的多个凸起的图案。
11.如权利要求10所述的背光单元，其中，所述凸起的图案包括多角锥图案或半球形图案。
12.如权利要求9所述的背光单元，其中，第一至第四密度图案区域包括凸起的或凹陷的多角锥图案；其中，所述多角锥图案的底部倾斜角的值是35度至70度。
13.如权利要求6所述的背光单元，其中，所述第一密度图案区域与所述第二密度图案区域包括凸起的多角锥图案，其中，所述第一密度图案区域的所述多角锥图案的底部倾斜角为35度至50度，而所述第二密度图案区域的所述多角锥图案的底部倾斜角为50度至70度。
14.如权利要求2所述的背光单元，其中，包括微透镜阵列图案的光学薄膜层层叠在所述导光板的一个表面上，或层叠在形成在所述导光板的一个表面上的树脂材料层的顶面上。
15.如权利要求14所述的背光单元，其中，所述光学薄膜层包括第五密度图案区域和图案密度大于所述第五密度图案区域的第六密度图案区域；且所述第六密度图案区域与所述LED发光表面的距离小于所述第五密度图案区域与所述LED的发光表面的距离。
16.如权利要求15所述的背光单元，其中，所述树脂材料包括10 21重量百分比的丙烯酸氨基甲酸酯低聚物和10 21重量百分比的聚丙烯的混合物。
17.如权利要求16所述的背光单元，其中，所述树脂材料还包括10 21重量百分比的丙烯酸异冰片酯、10 21重量百分比的丙烯酸羟基丙酯和10 21重量百分比的丙烯酸2-羟基乙酯。
18.如权利要求17所述的背光单元，其中，所述树脂材料还包括I 5重量百分比的光起始剂和0.5 I重量 百分比的抗氧化剂。
全文摘要
本发明公开了一种背光单元。所述背光单元包括印刷电路板，安装有多个发光二极管；和导光板，具有穿透所述导光板的多个容纳槽，以容纳所述发光二极管；其中，所述导光板包括表面以及与所述表面相对的另一表面，且所述导光板的所述表面进一步地涂覆有树脂材料。所述容纳槽形成在所述导光板中并且其中填充有液态树脂，进而避免由于例如导光板、反射膜和PCB的元件之间的热膨胀率差异而损坏LED。
文档编号G02F1/13357GK103210342SQ201180055040
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月2日 优先权日2010年11月15日
发明者金钟善, 朴祥准, 张宰赫, 朴亨敏, 安敬洙, 李桢五, 李容仁 申请人:Lg伊诺特有限公司