專利名稱：一種led背光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種LED(Light Emitting Diode)背光模塊。尤其是LED芯片直接封裝在背光源光學(xué)結(jié)構(gòu)中的LED背光模塊。
背景技術(shù)：
目前，液晶顯示器(LCD)已經(jīng)成為平板顯示領(lǐng)域的主流。由于液晶本身并不發(fā)光，因此LCD需要通過(guò)外部光源實(shí)現(xiàn)透射或反射顯示。現(xiàn)有的LCD大多數(shù)是透射型的，對(duì)于這些透射型LCD來(lái)說(shuō)，背光源是不可或缺的組成部分。
相對(duì)于傳統(tǒng)的冷陰極燈管(CCFL)，用LED為光源的背光模塊具有色彩還原性好、省電、環(huán)境適應(yīng)性好、污染小等優(yōu)點(diǎn)。采用LED背光的LCD能夠表現(xiàn)更加鮮艷的顏色，其色彩還原范圍可達(dá)NTSC的105％以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CCFL背光的75％。作為全固化的光源，LED具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。更為重要的是，CCFL內(nèi)含有對(duì)環(huán)境有巨大危害的金屬汞，而LED則不存在這方面的問(wèn)題。雖然目前LED背光的價(jià)格較CCFL高，而根據(jù)業(yè)內(nèi)規(guī)律，LED每10年價(jià)格下降約10倍而性能提高約20倍?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在2008年左右，LED將逐漸取代CCFL而成為主流的背光燈源。
目前技術(shù)中，都是將LED芯片封裝好后，作為一個(gè)獨(dú)立的光源和其他光學(xué)結(jié)構(gòu)組合背光源。這樣，從LED芯片發(fā)出的光要經(jīng)過(guò)其本身的封裝結(jié)構(gòu)、空氣、背光源的其他光學(xué)結(jié)構(gòu)等眾多界面，由此導(dǎo)光面的發(fā)散損耗使得光利用效率較低。由于單個(gè)封裝的LED散熱面積有限，不利于LED工作時(shí)所產(chǎn)生熱量的散發(fā)。另外，單個(gè)封裝的LED體積相對(duì)較大，不利于制作更為緊湊的背光模塊。因此，需要有一種既能夠提高光的利用效率、且散熱效果好、結(jié)構(gòu)更緊湊的背光技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠顯著提高光的利用效率、且散熱效果好、結(jié)構(gòu)更為緊湊的LED背光技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種LED背光模塊，包括基板，LED芯片，導(dǎo)光板，散光板，光散射與折射機(jī)構(gòu)和外殼，其特征在于LED芯片安裝在導(dǎo)光板中。
其中，所述的導(dǎo)光板上制作有凹形結(jié)構(gòu)，LED芯片安放在這些凹形結(jié)構(gòu)中；所述的導(dǎo)光板上凹形結(jié)構(gòu)可以為單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)；所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)的LED芯片可以是單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)；所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)LED芯片的安放形式可以為倒裝、正裝或倒裝與正裝的結(jié)合；所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于顏色調(diào)整物質(zhì)或折射率匹配物質(zhì)，如熒光粉和折射率匹配膠等；所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還可為一種LED背光模塊，包括基板，LED芯片，散光板，光散射與折射機(jī)構(gòu)和外殼，其特征在于LED芯片安裝在散光板中。
其中，所述的導(dǎo)光板上制作有凹形結(jié)構(gòu)，LED芯片安放在這些凹形結(jié)構(gòu)中；所述的導(dǎo)光板上凹形結(jié)構(gòu)可以為單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)；所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)的LED芯片可以是單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)；所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)LED芯片的安放形式可以為倒裝、正裝或倒裝與正裝的結(jié)合；所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于顏色調(diào)整物質(zhì)或折射率匹配物質(zhì)；所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
本發(fā)明中，光散射與折射機(jī)構(gòu)由若干擴(kuò)散膜(板)和棱鏡膜等光學(xué)結(jié)構(gòu)組成，該機(jī)構(gòu)的上表面就是模塊的出光面。將LED芯片直接封裝在背光源光學(xué)結(jié)構(gòu)中，從LED發(fā)出的光直接進(jìn)入背光源結(jié)構(gòu)中，減少大量不必要的界面反射損耗。LED的底座，包括電極引線和熱沉結(jié)構(gòu)，安放在一塊基板或幾塊基板上，由于LED可以直接固定在大面積的具有電路結(jié)構(gòu)和散熱結(jié)構(gòu)的基板上，從而大大增加了散熱面積，也有效改善了LED工作時(shí)的散熱效果。另外，LED芯片發(fā)出的光直接進(jìn)入到導(dǎo)光板或散光板等結(jié)構(gòu)中，通過(guò)色彩調(diào)整物質(zhì)獲得需要的顏色，或通過(guò)折射率匹配物質(zhì)獲得極小的光反射損耗，這樣不僅提高了光的利用率，而且結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于超薄型背光源的制作?？傊?，本發(fā)明能夠提供的LED背光源有很高的光利用效率、且散熱效果好、結(jié)構(gòu)更為緊湊。非常有利于提高產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
下面將參照附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1單個(gè)LED芯片安放在導(dǎo)光板凹形結(jié)構(gòu)中示意圖；圖2復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片安放在導(dǎo)光板凹形結(jié)構(gòu)中示意圖；圖3LED芯片采用倒裝形式安放在散光板凹形結(jié)構(gòu)中示意圖；圖4LED芯片安放在導(dǎo)光板的兩側(cè)示意圖；圖5LED芯片安放在導(dǎo)光板的底部示意圖；附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1、LED；2、導(dǎo)光板；3、散光板；4、光散射與折射機(jī)構(gòu)；5、外殼；11、LED芯片；12、芯片底座；13、LED電極導(dǎo)出引線；14、焊料金屬凸點(diǎn)；21、凹形結(jié)構(gòu)；22、色彩調(diào)整物質(zhì)；23、底部反射膜；24、折射率匹配物質(zhì)；25、散光網(wǎng)點(diǎn)；31、基板金屬層；32、基板絕緣層；33、基板散熱層具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例中，容納LED芯片11的結(jié)構(gòu)為導(dǎo)光板2。圖1是將單個(gè)LED芯片11安放在導(dǎo)光板2的凹形結(jié)構(gòu)21中示意圖。本例中使用的單個(gè)藍(lán)光LED芯片11放置在芯片底座12上，其電極經(jīng)LED電極導(dǎo)出引線13連接在帶有電路的基板上。芯片底座12由導(dǎo)熱系數(shù)高、機(jī)械性能好的材料制成，這些材料可以是硅或金屬等?；宀捎蒙嵝Ч玫慕饘倩鵓CB板，其結(jié)構(gòu)包括基板金屬層31、基板絕緣層32和基板散熱層33。導(dǎo)光板2的主體是壓克力材料，導(dǎo)光板上制作了容納LED芯片的凹形結(jié)構(gòu)21，凹形結(jié)構(gòu)21可利用注塑沖壓、機(jī)械加工、激光或熱絲燒蝕等方法制作。凹形結(jié)構(gòu)21內(nèi)填充有色彩調(diào)整物質(zhì)22，該物質(zhì)可以是公知的用于激發(fā)出擬白光的黃色熒光粉。導(dǎo)光板2上，安放LED芯片的底面，除去凹形結(jié)構(gòu)區(qū)域外，其它部分均為底部反射膜23。
圖4是利用圖1所示的結(jié)構(gòu)與背光源其他組件一起構(gòu)成的側(cè)光背光源模塊。該模塊中LED芯片11直接封裝在導(dǎo)光板2的兩側(cè)，在導(dǎo)光板2的底部印刷有散光網(wǎng)點(diǎn)25。模塊中所示的其他部件，包括外殼5和由散光膜、棱鏡膜等組成的光散射和折射機(jī)構(gòu)4，均為公知技術(shù)。
圖5是利用圖1所示的結(jié)構(gòu)與背光源其他組件一起構(gòu)成的直下式背光源模塊。該模塊中LED芯片11直接封裝在導(dǎo)光板2的底部。模塊中所示的其他部件，包括外殼5和由散光膜、棱鏡膜等組成的光散射和折射機(jī)構(gòu)4，均為公知技術(shù)。
實(shí)施例二如圖2所時(shí)，本實(shí)施例中，容納LED芯片11的結(jié)構(gòu)2為導(dǎo)光板。圖2是將多個(gè)LED芯片11安放在導(dǎo)光板2的凹形結(jié)構(gòu)21中示意圖。由紅色、綠色和藍(lán)色三種單色LED芯片11放置在芯片底座12上，其電極經(jīng)LED電極導(dǎo)出引線13連接在電路板基板上。芯片底座12由導(dǎo)熱系數(shù)高、機(jī)械性能好的材料制成，這些材料可以是硅或金屬等。電路基板采用散熱效果好的金屬基PCB板，其結(jié)構(gòu)包括基板金屬層31、基板絕緣層32和基板柵熱層33。導(dǎo)光板2的主體是壓克力材料，導(dǎo)光板上制作了容納LED芯片的凹形結(jié)構(gòu)21，凹形結(jié)構(gòu)21可利用注塑沖壓、機(jī)械加工、激光或熱絲燒蝕等方法制作。凹形結(jié)構(gòu)21內(nèi)填充有折射率匹配物質(zhì)24，該物質(zhì)可以是折射率經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇的紫外固化膠或硅膠，采用這樣的折射率匹配物質(zhì)可以大大減小光在不同介質(zhì)界面上的菲涅爾反射損耗，從而進(jìn)一步提高光的利用效率。導(dǎo)光板上，安放LED芯片11的底面，除去凹形結(jié)構(gòu)21區(qū)域外，其它部分均為底部反射膜23。
采用和實(shí)施例一類似的結(jié)構(gòu)，可以制作出類似圖4和圖5所示的側(cè)光式和直下式背光源模塊。
實(shí)施例三在本實(shí)施例中，容納LED芯片11的結(jié)構(gòu)為散光板3，LED芯片11采用倒裝的形式封裝在散光板3中。LED芯片11的電極通過(guò)焊料金屬凸點(diǎn)14與芯片底座12連接。焊料金屬凸點(diǎn)14可以是通過(guò)電鍍方法制作的Pb/Sn合金和Au/Sn合金等，也可以直接使用金屬Au凸點(diǎn)，使用倒裝形式，可以大大提高熱量的散發(fā)效率。由公知技術(shù)可知，光從LED芯片11底部向外發(fā)射，具有更好的出光效率。
采用和實(shí)施例一類似的結(jié)構(gòu)，可以制作出類似圖4和圖5所示的側(cè)光式和直下式背光源模塊。
以上說(shuō)明及附示了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，但不言自明，本發(fā)明可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行各種變形來(lái)實(shí)施，如將直接封裝LED芯片的凹型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為各種形狀；在凹型結(jié)構(gòu)的表面可附各種光學(xué)膜；將LED芯片安裝方式設(shè)計(jì)為倒裝和正裝的結(jié)合等。諸如此類變形了的實(shí)施方式等不能脫離本發(fā)明的技術(shù)思想或展望來(lái)個(gè)別地理解，必須看作本發(fā)明所附的權(quán)利要求書包含的結(jié)構(gòu)內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED背光模塊，包括基板，LED芯片，導(dǎo)光板，散光板，光散射與折射機(jī)構(gòu)和外殼，其特征在于LED芯片安裝在導(dǎo)光板中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的導(dǎo)光板上制作有凹形結(jié)構(gòu)，LED芯片安放在這些凹形結(jié)構(gòu)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的導(dǎo)光板上凹形結(jié)構(gòu)可以為單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)的LED芯片可以是單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)LED芯片的安放形式可以為倒裝、正裝或倒裝與正裝的結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于顏色調(diào)整物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于折射率匹配物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
10.一種LED背光模塊，包括基板，LED芯片，散光板，光散射與折射機(jī)構(gòu)和外殼，其特征在于LED芯片安裝在散光板中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的散光板上制作有凹形結(jié)構(gòu)，LED芯片安放在這些凹形結(jié)構(gòu)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的散光板上凹形結(jié)構(gòu)可以為單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)的LED芯片可以是單數(shù)個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的安放在凹形結(jié)構(gòu)內(nèi)LED芯片的安放形式可以為倒裝、正裝或倒裝與正裝的結(jié)合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12或13或14所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于顏色調(diào)整物質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12或13或14所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的凹形結(jié)構(gòu)中填充有用于折射率匹配物質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種LED背光模塊，其特征在于所述的LED芯片底座直接固定在一塊或多塊基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED背光模塊，包括基板，LED芯片，導(dǎo)光板和/或散光板，光散射與折射機(jī)構(gòu)和外殼，其特征在于LED芯片安裝在導(dǎo)光板或散光板中。本發(fā)明中LED芯片直接封裝在導(dǎo)光板或散光板等光學(xué)結(jié)構(gòu)中，可以大大減小背光源的尺寸。從LED出光面向各個(gè)方向發(fā)出的光可以直接進(jìn)入背光源光學(xué)結(jié)構(gòu)中，非常有利于提高光的利用效率。和傳統(tǒng)LED芯片單獨(dú)封裝的方法不同，多個(gè)LED芯片的底座焊接在一塊或多塊基板上，增加了散熱面積，改善了熱量的擴(kuò)散效果。該發(fā)明制作簡(jiǎn)單，適用于制作直下式和側(cè)光式背光源，非常有利于提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101034231SQ20061005724
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者劉敬偉, 王剛, 李俊峰, 王大巍, 任建昌, 孫潤(rùn)光 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司