包含非均匀光导单元的集成背光单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例一般来说涉及半导体发光装置且具体来说，涉及集成背光单元，及集成背光单元的制造方法。
【背景技术】
[0002]例如发光二极管(LED)等发光装置用于电子显示器中，例如膝上型计算机或LED电视机中的液晶显示器。常规LED单元是通过将LED安装到衬底、囊封所安装的LED且接着将经囊封的LED光学耦合到光波导来制造。常规LED单元可能遇到的一些问题包含在接近于与LED发光装置组合件的接口的区中的光波导的局部加热、从光导板反射的光的亮度的均匀性的变化，及/或跨越光导板的光强度分布及/或温度分布的均匀性的普遍缺乏。
【发明内容】
[0003]—种集成背光单元可包含具有提取特征的非均匀分布的光导单元，所述提取特征在实质上垂直于来自发光装置的光的初始方向的方向上反射来自所述发光装置的所述光。所述提取特征的所述非均匀分布可通过接近于所述发光装置组合件的无提取特征区及/或通过随距所述发光装置的距离而改变的所述提取特征的可变密度来提供。另外或替代地，所述光导单元可包含异质反射率表面，所述异质反射率表面在接近于所述发光装置处与所述光导单元的远端部分处具有不同反射率。所述不同反射率可通过镜面反射材料、漫反射材料或光吸收材料来提供。提取特征的所述非均匀分布及/或所述异质反射率表面可用以增强反射光的亮度均匀性及/或控制所述光导单元内的温度分布。
[0004]根据本发明的一方面，提供一种集成背光单元，其包含发光装置组合件，所述发光装置组合件含有含空隙的支撑件及位于所述空隙内的至少一个发光装置，且所述集成背光单元进一步包含光导单元，所述光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置且具有位于所述空隙内或邻近于所述空隙的近端部分及在所述空隙外部延伸的远端部分。所述光导单元包含经配置以反射来自所述至少一个发光装置的光的多个提取特征。所述多个提取特征当中的最近邻距离为非均匀的且随距所述至少一个发光装置的距离的增加而单调地减小。
[0005]根据本发明的另一方面，提供一种集成背光单元，其包含发光装置组合件，所述发光装置组合件包含含空隙的支撑件及位于所述空隙内的至少一个发光装置，且所述集成背光单元进一步包含光导单元，所述光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置且具有位于所述空隙内或邻近于所述空隙的近端部分及在所述空隙外部延伸的远端部分。所述光导单元包含:多个提取特征，其经配置以反射来自所述至少一个发光装置的光；及异质表面，其包含位于所述多个提取特征之下的远端表面及更接近所述至少一个发光装置且具有不同于所述远端表面的反射率的近端表面。
[0006]根据本发明的又一方面，提供一种形成集成背光单元的方法。提供发光装置组合件，所述发光装置组合件包含含空隙的支撑件及嵌入于所述空隙中或位于邻近于所述空隙处的至少一个发光装置。将光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置。所述光导单元具有经配置以反射来自所述至少一个发光装置的光的多个提取特征的非均匀分布。所述光导单元经安置以使得所述多个提取特征当中的最近邻距离随距所述至少一个发光装置的距离而单调地减小。
[0007]根据本发明的再一方面，提供一种形成集成背光单元的方法。提供发光装置组合件，所述发光装置组合件包含含空隙的支撑件及嵌入于所述空隙中或位于邻近于所述空隙处的至少一个发光装置。光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置以使得所述光导单元的近端部分安置在所述空隙内或邻近于所述空隙且所述光导单元的远端部分在所述空隙外部延伸。所述光导单元包含经配置以反射来自所述至少一个发光装置的光的多个提取特征，且进一步包含异质表面。所述异质表面包含位于所述多个提取特征之下的远端表面，及更接近所述至少一个发光装置且具有不同于所述远端表面的反射率的近端表面。
[0008]根据本发明的又一实施例，提供一种集成背光单元，其包含发光装置组合件，所述发光装置组合件包括含空隙的支撑件及位于所述空隙内的至少一个发光装置。所述集成背光单元进一步包含光导单元，所述光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置且具有位于所述空隙内或邻近于所述空隙的近端部分及在所述空隙外部延伸的远端部分。所述光导单元包括多个提取特征，所述多个提取特征在光导板的表面上被印刷有几何特征以影响在所述光导板内行进的光子的提取及透射。所述印刷的特征经优化以吸收、反射或部分地反射及吸收所述光子，所述印刷的几何特征中的至少一者具有选自直线形状、曲线形状、多边形形状及弯曲形状中的形状，且经优化以从所述光导板的所述表面获得所要光学发射图。
[0009]根据本发明的另一实施例，提供一种集成背光单元，其包括:发光装置组合件，所述发光装置组合件包括含空隙的支撑件及位于所述空隙内的至少一个发光装置；及光导单元，所述光导单元光学耦合到所述至少一个发光装置且具有位于所述空隙内或邻近于所述空隙的近端部分及在所述空隙外部延伸的远端部分。所述光导单元包括具有线性凹槽密度的多个凹槽，所述线性凹槽密度随距所述近端部分的距离而增加，所述线性凹槽密度为如在含有所述多个凹槽的平面内且沿着垂直于距所述近端部分的所述距离的方向计数的每一单位长度的凹槽的总数目。
【附图说明】
[0010]图1为根据本发明的第一实施例的第一示范性集成背光单元的自上向下的视图的示意性说明。为清楚起见而未图示囊封基质覆盖源侧反射材料层、引线结构或引线的部分。
[0011]图2为根据本发明的第一实施例的第一示范性集成背光单元的垂直横截面图的不意性说明。
[0012]图3为根据本发明的第二实施例的第二示范性集成背光单元的垂直横截面图的不意性说明。
[0013]图4为根据本发明的第三实施例的第三示范性集成背光单元的垂直横截面图的不意性说明。
[0014]图5为根据本发明的第四实施例的第四示范性集成背光单元的垂直横截面图的不意性说明。
[0015]图6为根据本发明的第一实施例的第一示范性集成背光单元的第一变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0016]图7为根据本发明的第二实施例的第二示范性集成背光单元的第一变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0017]图8为根据本发明的第三实施例的第三示范性集成背光单元的第一变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0018]图9为根据本发明的第四实施例的第四示范性集成背光单元的第一变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0019]图10为根据本发明的第一实施例的第一示范性集成背光单元的第二变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0020]图11为根据本发明的第二实施例的第二示范性集成背光单元的第二变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0021]图12为根据本发明的第三实施例的第三示范性集成背光单元的第二变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0022]图13为根据本发明的第四实施例的第四示范性集成背光单元的第二变化的垂直横截面图的示意性说明。
[0023]图14A为根据本发明的第五实施例的第五示范性集成背光单元的垂直横截面图的示意性说明。
[0024]图14B为图14A中的第五示范性集成背光单元内的光导板的自上向下的视图。
[0025]图14C为图14B的一部分的放大图。
[0026]图14D为沿平面D的图14C的光导板的垂直横截面图。
[0027]图14E为沿平面E的图14C的光导板的垂直横截面图。
[0028]图14F为沿平面F的图14C的光导板的垂直横截面图。
[0029]图14G为沿平面G的图14C的光导板的垂直横截面图。
[0030]图15A为第五示范性集成背光单元的光导板的自上向下的视图。
[0031]图15B为图15A的一部分的放大图。
[0032]图15C为图15B的一部分的放大图。
[0033]图16为说明用于光导板内的凹槽的示范性设计的一组示意图，其中侧向间距范围为30到200微米，且凹槽深度范围为4到15微米。
【具体实施方式】
[0034]如上文所陈述，本发明涉及集成背光单元及其制造方法，其各个方面描述如下。贯穿图式，相似元件通过相同的参考标号来描述。图式未按比例绘制。除非明确地描述或以其它方式清楚地指示不存在元件的重复，否则在说明元件的单个实例的情况下，可重复元件的多个实例。例如“第一” “第二”及“第三”等序数仅用以识别类似元件，且不同序数可跨越本发明的说明书及权利要求书来使用。
[0035]利用LED光源且希望用于均匀照明应用的现有技术背光解决方案归因于以下限制中的一或多者而具有降级的总体光学系统效率。
[0036]1.归因于组件的局部加热(且尤其是高角射线照射的光导单元的区(热点产生)的局部加热)产生的集成背光单元的可靠性的降级；以及
[0037]2.归因于依据位置且具体来说依据距发光装置的距离及/或依据发光装置的类型的光强度的变化产生的亮度的非均匀性。
[0038]如本文所使用，“集成背光单元”是指为液晶显示器(LCD)或通过阻挡来自侧面或来自背面的背景照明的子集显示图像的其它装置提供照明功能的单元。如本文所使用，“发光装置”可为能够发出可见光范围内(具有在400纳米到800纳米的范围内的波长)、红外线范围内(具有在800纳米到1毫米的范围内的波长)或紫外线范围内(具有在10纳米到400纳米的范围内的波长)的光的任何装置。本发明的发光装置包含如所属领域中已知的发光二极管，且确切地说，发出可见光范围内的光的半导体发光二极管。
[0039]如本文中所使用，“发光装置组合件”指至少一个发光装置在结构上关于支撑结构固定的组合件，其可包含(例如)衬底、基质或经配置以对至少一个发光装置提供稳定机械支撑的任何其他结构。如本文中所使用，“光导单元”指经配置以在实质上不同于如从至少一个发光装置发射的光的初始方向的一或多个方向上在发光装置组合件中导引从至少一个发光装置发射的光的单元。本发明的光导单元可经配置以沿着不同于如从至少一个发光装置发射的光的初始方向的方向上反射或散射光。在一个实施例中，本发明的光导单元包含光导板，且可经配置以沿着(即，沿着实质上垂直于光导板的底表面的方向)围绕光导板的底表面的表面法线的方向反射光。如本文中所使用，如果两个方向之间的角度在从75度到105度的范围中，那么一个方向“实质上垂直”于另一方向。
[0040]参看图1和2，展示第