專利名稱：具有發(fā)光二極管的背光單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用發(fā)光二極管的液晶顯示器的背光單元及 其制造方法，并且更特別地，涉及這纟羊一種背光單元，該背光紐/f牛 的零件(諸如印刷電路板(PCB )、用于連接其上安裝有發(fā)光二才及管 的PCB的連接件、以及用于固定PCB的結(jié)構(gòu))凄t目顯著減少，并 且制造和組裝過程簡化了 ，還涉及制造該背光單元的方法。
背景技術(shù)：
隨著近來顯示裝置更薄且性能更高的趨勢，液晶顯示器廣泛的 應(yīng)用在TV和監(jiān)控器中。液晶顯示面板自身不發(fā)射光線，因此需要 額外的背光單元(BLU)。 4吏用冷陰才及熒光燈(CCFL)的傳統(tǒng)BLU 在水銀誘發(fā)的環(huán)境污染、低響應(yīng)速率以及難以部分驅(qū)動(dòng)等方面是4艮 不利的。為了克服這些問題，已經(jīng)提出用發(fā)光二極管(LED)取代 CCFL作為BLU光源。這個(gè)基于LED的BLU可實(shí)現(xiàn)高色彩再現(xiàn)性， 并且是對環(huán)境有利的且通過局部減^f氐亮度驅(qū)動(dòng)。BLU包4舌直下式(direct-type) BLU和邊纟彖型(edge-type)BLU。 在邊緣型BLU中，將條形光源設(shè)置在液晶顯示面板的邊緣處以通 過導(dǎo)光才反將光發(fā)射到液晶顯示面4反上。另一方面，在直下式BLU 中，將使用LED的面光源設(shè)置在液晶顯示面板的下方以直接將光 發(fā)射到其上。單個(gè)LED對應(yīng)于點(diǎn)光源且具有低的光通量。因此，為了生產(chǎn) 在大的LCD-TV中使用的直下式BLU，通常將成百上千個(gè)LED安 裝在分割開的PCB上并且隨后連接至底架結(jié)構(gòu)(chassis structure )。 為了加強(qiáng)直下式BLU的機(jī)械穩(wěn)定性和發(fā)光性能，需要諸如螺釘和 間隙墊(gap pads )的零件并且用于電連接PCB的連4妄件是必需的。圖1示意性地示出了傳統(tǒng)的BLU，其中圖1A是4黃截面圖，圖 1B是平面圖。參照圖1， BLU 10包括其上安裝有多個(gè)LED 25的 PCB21、底架ll、以及其它光學(xué)片(sheet) 33， _渚如與PCB 21分 離開的漫射板31和棱鏡。將液晶顯示面板40設(shè)置在BLU上方以 接收從BLU 10發(fā)射的白色表面光。其上安裝有LED 25的PCB 21 構(gòu)成BLU的光源部4牛。如圖1A和1B中所示，將LED25(即，點(diǎn)光源)安裝在作為 芯片或是在封裝件中的間隔開的PCB上。將PCB 21固定至位于 PCB下方的金屬材料的底部底架(簡單地，稱"底架")。為了平穩(wěn) 地放射從LED 25發(fā)射的熱，可以在底架11與PCB 21之間設(shè)置間 隙墊22。需要諸如螺釘?shù)倪B接單元以將PCB21固定至底架11。此 外，間隔開的PCB 21可以通過連"^妄件23彼此電連^:。為了制造傳統(tǒng)的BLU 10,使用諸如螺釘?shù)倪B接單元將PCB 21 固定至底架ll。這使得組裝過程不但耗時(shí)而且效率低。并且，用于 通過連接件將分離的PCB 21彼此連接的組裝過程需要相當(dāng)多的資源和時(shí)間。此外，LED 25產(chǎn)生的熱量通過PCB 21和昂貴的間隙墊 22向外散發(fā)，因而導(dǎo)致高的材料成本和不充足的散熱特性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種具有LED的背光單元，該背光單 元可以以簡單的方式方便地組裝，并降低包括材料成本的制造成 本，且增加散發(fā)效率。本發(fā)明的一個(gè)方面還提供了一種制造具有LED的背光單元的 方法，其中，該背光單元可以以更簡單的工藝制造，且時(shí)間更短， 成本低。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種背光單元，其包括底架， 具有形成在其頂部的絕緣層；電路圖案，在絕緣層上形成；多個(gè)發(fā) 光二極管(LED),在絕緣層上形成以電連接至電路圖案。背光單元可以進(jìn)一步包括形成在底架的底部上的另一絕緣層。 多個(gè)LED可以是白光LED。多個(gè)LED可以包括藍(lán)光LED、綠光 LED和紅光LED。底架可以由鋁和鋁合金之一形成。絕緣層可以是鋁陽極氧化層 (aluminum anodized layer )。電路圖案可以由包含銀(Ag)的材料形成。電路圖案可以由4艮 膏的燒結(jié)材料形成。根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了 一種制造背光單元的方法， 此方法包括準(zhǔn)備底架；在底架的頂部上形成絕纟彖層；在絕緣層上 形成電^各圖案；以及將多個(gè)LED安裝在絕緣層上以連^妄至電^各圖案。底架可以由鋁和鋁合金之一形成。在底架的頂部上形成絕緣層 可以包括陽4及氧化底架的頂部以在底架的頂部上形成鋁陽極氧^f匕 層。底架可以由鉛和鋁合金之一形成。在底架的頂部上形成絕纟彖層 包括陽極氧化底架的頂部以在底架頂部上形成鋁陽極氧化層。陽極 氧化可以在底架的底部上進(jìn)行。形成電路圖案可以包括在底架頂部上的絕緣層上形成銀膏； 以及燒結(jié)4艮膏。形成4艮膏可以包括將4艮膏施加在絕緣層上。這里， 可以通過絲網(wǎng)印刷和噴墨印刷之一 來進(jìn)行在絕緣層上施加4艮膏。


乂人隨后結(jié)合附圖的詳細(xì)"i兌明中可以更清晰i也理解本發(fā)明的上 述和其它方面、4爭4正以及其它^尤點(diǎn)，附圖中圖1A是示出了4吏用LED的傳統(tǒng)背光單元的一黃截面圖，圖IB 是示出了圖1A的背光單元的平面圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的背光單元的橫截面圖；圖3是示出了圖2的背光單元的局部放大圖；圖4是示出了才艮據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的背光單元的一黃截 面圖；以及圖5A至圖5E是用于解釋制造根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的背光 單元的方法的才黃截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該^皮i人為限于這里所述 的實(shí)施例。更確切地，提供這些實(shí)施例以使該7>開全面、完整，并 且會將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了 清晰起見可以放大外形和尺寸，并且從始至終使用相同的參考標(biāo)號 來指明相同或相似的零件。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的直下式背光單元的示 意性橫截面圖，并且圖3是圖2的局部放大圖。參照圖2和圖3，背光單元100包括金屬材沖牛的底架101、形 成在底架頂部上的絕纟彖層102a、以及多個(gè)形成在絕纟彖層102a上的 發(fā)光二才及管(LED) 125。在絕》彖層102a上形成導(dǎo)電電^各圖案105 以將LED 1254皮此電連"t妄。并且，在底架的底部上形成下部絕纟彖層 102b并且該絕緣層由與絕緣層102a相同或不同的材料制成。每個(gè) LED 125構(gòu)成點(diǎn)光源，而^皮布置的多個(gè)LED 125可以作為整體形成 面光源。如圖所示，與圖l相反，背光單元100不包4舌其上安裝有 LED的額外印刷電路板(PCB)?？梢詫⒅T如漫射板和棱4竟的各種 光學(xué)片(未示出)以與LED 125距離預(yù)定距離地設(shè)置在LED 125 上方。LED125可以包括白光LED，例如，GaN基藍(lán)光LED和黃色 熒光粉(磷光體)的組合，GaN基藍(lán)光LED與綠色熒光粉和紅色 熒光粉的組合，或者紫外線或近紫外(UV) LED與藍(lán)色熒光粉和 綠色熒光粉以及紅色熒光粉的組合?？商鎿Q地，為了產(chǎn)生白色的輸 出光，LED 125可以包4舌藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED。每個(gè) LED 125可以安裝在分離封裝件中或者通過板上芯片(COB )方法 安裝，在該方法中，將LED芯片直接安裝在絕緣層102a上。底架可以由鋁(Al)或鋁合金制成。由鋁或鋁合金制成的底架 可以容易地在它的表面上被陽極氧化。這使得絕緣層102a和102b, 即，鋁陽才及fU匕層(anodized aluminum oxide layer,陽才及氧4b鋁層) 分別在底架的頂部和底部上形成。然而，可用于本發(fā)明的絕緣層 102a和102b不限于鋁陽才及氧化層。例如，絕*彖層102a和102b可 以采用諸如類似聚酰亞胺的聚合物、以及陶乾的其它絕緣體。并且， 可以通過物理和化學(xué)方法而非陽才及氧化來形成絕纟彖層。導(dǎo)電電i 各圖案105將LED 125 4皮此電連4妻并且可以連4妄至驅(qū)動(dòng) 電路(未示出)。例如，可以通過將銀(Ag)膏(糊)施加在絕緣 層102a上并且隨后燒結(jié)4艮膏來形成電路圖案105。然而，本發(fā)明不 限于jHl。例如，作為實(shí)3見電3各圖案105的方式，可以在絕^彖層上直 接形成金屬電路。在背光單元100中，與傳統(tǒng)的背光單元(見圖1 )相反，電路 圖案直4妄形成在其上形成有絕》彖層102a的底架101上，因此不需 要其上安裝有LED的額外PCB (見圖1的參考標(biāo)號11 )。因此，這 就不需要用于將分開的PCB彼此連接的連接件(見圖1的參考標(biāo)號 23)和用于將PCB固定至底架的連接單元(諸如螺4丁)。因此，這節(jié)省了用于將LED安裝于其上的PCB、用于將PCB 彼此連接的連接件、以及諸如螺釘?shù)倪B接單元所需的材料成本，顯 著地減少了零件的數(shù)量并相對簡化了結(jié)構(gòu)。此外，LED125產(chǎn)生的 熱量通過絕緣層102a直接傳輸至金屬材料的寬闊底架101，因此顯 著的提高了散熱特性。傳統(tǒng)地，來自LED的熱量通過諸如PCB和 間隙墊等結(jié)構(gòu)散發(fā)至底架下方，因而無法4呆i正充分的散熱(heat radiation )。然而，才艮據(jù)本實(shí)施例，沒有采用阻礙散熱的零件并且熱 量直接傳輸?shù)接蓪?dǎo)熱材料(例如，鋁或鋁合金)制成的底架。這保 證了優(yōu)于傳統(tǒng)背光單元的散熱特性。此外，在BLU100的制造過程中，不需要用于固定PCB的組裝過程。這顯著的簡化了BLU的制 造過程，因而降低了組裝所需的勞動(dòng)力成本。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例的BLU的局部放大圖。 在圖4的實(shí)施例中，沒有形成下部絕》彖層(見圖2的參考標(biāo)號102b )。 例如，用抗蝕劑掩蓋由鋁材料制成的底架的底部，并隨后將此底部 陽極氧化以僅在底架101的頂部上形成絕緣層102a,即，陽極氧化 層。如上所述，不會在底架的底部上形成絕緣層。電^各圖案105可 以只在底架101的頂部上形成，因此不需要在底架的底部上形成絕 纟彖層。也就是，可以在底架101的頂部上形成i者如聚合物膜的不同 材料的絕纟彖層。在下文中，將根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例描述制造BLU的方法。圖5A至5B是用于解釋制造本實(shí)施例的背光單元的方法的橫 截面圖。首先，如圖5A中所示，準(zhǔn)備好由鋁或鋁合金制成的底架 101。可以將底架101充分的彎曲以獲得用于將多個(gè)LED力丈置在其 上的空間。隨后，如圖5B中所示，通過對鋁進(jìn)4亍陽才及氧化，在底架的頂 部和底部上形成鋁陽極氧化層102a和102b?？梢钥刂浦T如陽極氧 4匕的時(shí)間、電壓和所用電解液的成分(composition )的陽才及氧4匕條 件以使絕緣層(即，陽極氧化層102a和102b)形成至所需厚度。 在陽極氧化過程中，可以用足夠的絕緣體(例如，抗蝕劑膜)來掩 蓋不需要形成電路圖案的底架的底部，以^f又在底架的頂部上形成陽 極氧化物層(見圖4)。此后，如圖5C中所示，將4艮膏105a施加在鋁陽極氧化層102a上以形成電^各圖案。例如，可以通過絲網(wǎng)印刷和噴墨印刷中的一種施加銀膏以形成電路圖案。被印刷的銀膏可以含有銀粉和有機(jī)材料的混合物。隨后，如圖5D中所示，燒結(jié)4艮膏以形成所需的導(dǎo)電電 ^各圖案105。隨后，如圖5E中所示，將多個(gè)LED或LED封裝件125安裝 在陽極氧化層102a上以連接至電路圖案105。被安裝的多個(gè)LED 125可以是白光LED。例如，可以將GaN基藍(lán)光LED芯片與含有 黃色熒光粉(或紅色和綠色焚光粉)的透光樹脂封裝到將被安裝在 陽極氧化層102a上的白光LED中?？蒦,換地，可以將近UVLED 芯片與含有藍(lán)色熒光粉、綠色焚光粉和紅色熒光粉的透光樹脂封裝 到將被安裝在陽極氧化層102a上的白光LED中?？商鎿Q地，可以以形成電路圖案105，并且隨后與含有適合的熒光粉或熒光粉混合 物的樹脂封裝在一起。此外，LED 125可以包括藍(lán)光LED、綠光 LED和紅光LED的組合。制造本發(fā)明的背光單元的方法不限于圖5 A至圖5 E中所示的前 述實(shí)施例。底架可以由取代鋁或鋁合金的其它材料制成。并且，絕 緣層可以采用取代陽極氧化層的聚合物膜或二氧化硅膜。此外，電 路圖可以通過取代通過印刷和燒結(jié)銀膏而施加銀膏的方法的其它 方法形成。例如，為了形成電^各圖案，可以直4秦在絕》彖層上形成金 屬圖案，或者可以形成金屬層(銅膜)并隨后將其圖案化。本背光單元的制造方法不需要采用諸如PCB、連接件、以及螺 4丁或連4妄單元的結(jié)構(gòu)。本制造方法還除去了用于貼附間隙墊或通過 螺釘將LED安裝至底架的固定PCB的組裝工序。因此，本制造方 法比傳統(tǒng)的制造方法顯著地簡化了 ，因而減少了交付周期并節(jié)省了 組裝過程所需的勞動(dòng)力成本。這最終導(dǎo)致制造BLU中的更高的生 產(chǎn)率。此外，BLU的傳統(tǒng)組裝過程需要相當(dāng)多的手工勞動(dòng)。但是根據(jù)本實(shí)施例的制造方法，可以使用LED裝配機(jī)和回流焊機(jī)(reflow machine,再流焊木L )通過自動(dòng)化方式筒單地組裝BLU。如上所述，才艮據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，直4妄在具有形成在其 頂部上的絕緣層的底架上形成電路圖案，并且將LED安裝在電路 圖案上。這不需要諸如PCB、連接件和螺確丁的額外零件，因而節(jié)省 了制造成本。并且，這增強(qiáng)了從LED生成的熱量的散發(fā)(radiation) 性能。在本BLU的制造方法中，不需要組裝PCB。因此，與傳統(tǒng) 方法相比，本制造方法減少了所需要的工序數(shù)目，提高BLU的生 產(chǎn)率，并JU更于〗呆i正組裝過程容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。盡管已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，然而顯而易 見地，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不背離所附權(quán)利要求所限定的本 發(fā)明的精神和范圍的前提下可以進(jìn)行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種背光單元，包括底架，具有形成在其頂部的絕緣層；電路圖案，形成在所述絕緣層上；多個(gè)發(fā)光二極管，形成在所述絕緣層上以電連接至所述電路圖案。
2. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，進(jìn)一步包括形成在所述底架 的底部上的另一絕緣層。
3. 才艮據(jù)4又利要求1所述的背光單元，其中，所述底架由鋁和鋁合 金之一形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述絕緣層是鋁陽極 氧化層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述電路圖案由包含 銀的材料形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述電路圖案由銀膏 的燒結(jié)材料形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述多個(gè)發(fā)光二極管 包括白光發(fā)光二才及管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述多個(gè)發(fā)光二極管 包括藍(lán)光發(fā)光二極管、綠光發(fā)光二極管和紅光發(fā)光二極管。
9. 一種制造背光單元的方法，所述方法包4舌準(zhǔn)備底架；在所述底架的頂部上形成絕^^層； 在所述絕緣層上形成電路圖案；以及將多個(gè)發(fā)光二極管安裝在所述絕緣層上，以連接至所述 電^各圖案。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述底架由鋁和鋁合金之 一形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述底架的頂部上形成 絕緣層的步驟包括陽極氧化所述底架的頂部以在所述底架的 頂部上形成鋁陽一及氧〗匕層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述陽極氧化在所述底 架的底部上進(jìn)4亍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成電^各圖案的步驟包括在所述底架頂部上的所述絕緣層上形成4艮膏；以及 燒結(jié)所述4艮膏。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述形成銀膏包括將所 述銀膏涂敷在所述絕緣層上。
15. 才艮據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過絲網(wǎng)印刷和噴墨印 刷之一來進(jìn)行在所述絕緣層上涂敷所述銀膏。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種背光單元及其制造方法，該背光單元包括其頂部形成有絕緣層的底架；形成在絕緣層上的電路圖；在絕緣層上形成以電連接至電路圖案的多個(gè)發(fā)光二極管。
文檔編號G02F1/1335GK101256310SQ200810082718
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者咸憲柱, 樸正圭, 樸英衫, 柳哲熙, 鄭寧俊, 韓盛淵 申請人:三星電機(jī)株式會社