CN100383637C - Led光源及背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光角度较大且可调节的LED光源和采用该LED光源的背光模块。本发明背光模块包括一导光板和至少一LED光源，该导光板包括至少一入光面，该LED光源包括一基座、一发光芯片和一封装树脂，该封装树脂包覆该发光芯片并形成一光出射面，该光出射面与导光板入光面相对设置；其中，该LED光源进一步包括一衍射光栅设置于其光出射面处。LED发光芯片发出的光束经该衍射光栅出射时产生的光衍射效应使得其发光角度增大，从而可减少导光板入光侧的光学暗区，提高背光模块出光均匀度；而且该衍射光栅可依实际需要选用不同的光栅常数调节出射光束的衍射强度，从而可方便地控制LED发光角度的扩展。

Description

LED光源及背光模块

【技术领域】

本发明是关于一种用于液晶显示器的背光模块，特别是指一种LED光源和采用该LED光源的背光模块。

【背景技术】

由于液晶显示器具轻、薄、耗电小等优点，广泛应用于笔记本计算机、行动电话、个人数字助理等现代化信息设备。因液晶本身不具发光特性，需为其提供背光模块以实现显示功能。

现有技术背光模块包括光源和导光板，光源相对导光板的入光面设置，该导光板引导光源出射光束的传输方向，将线光源或点光源转换成面光源出射。该导光板的底面分布有多个网点，用以破坏光束在导光板内部传输的全反射条件，且使其散射以提高导光板出射光束的均匀性，从而提升背光模块的整体性能。该网点的疏密、大小均可有不同设计以适应不同的背光模块。背光模块主要使用的点光源是LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源，LED具有工作电压低、发光亮度高、响应速度快、寿命长的优点。然而，LED的出射光具有较强的光学指向性，使得背光模块不易获得较佳的出光均匀度。

图1是现有技术采用LED点光源的背光模块入射光线的光强分布示意图。该背光模块包括一导光板13和多个设在导光板13一侧面的LED光源12。光线自该多个LED光源12出射后进入导光板13，由于LED光源12的出射光具有一定发散角，使得导光板13入光侧出现光学暗区15，该光学暗区15主要分布于相邻LED光源12之间。

提高LED发光角度可消除上述的光学暗区15，从而提高背光模块的出光均匀度。然而LED的发光角度受到本身的封装设计(Layout)和制程的限制，其成品发光角度不可调节，实际运用中实为不便。

【发明内容】

本发明解决的技术问题在于提供一种发光角度较大且可调节的LED光源。

本发明解决的另一技术问题在于提供一种采用上述LED为光源、可消除导光板入光侧的暗区、具较佳出光均匀度的背光模块。

为实现本发明要解决的技术问题，本发明LED光源包括一基座、一发光芯片和一封装树脂，该封装树脂包覆该发光芯片并形成一光出射面，一衍射光栅设置在该光出射面上。

为实现本发明要解决的另一技术问题，本发明背光模块包括：一导光板和至少一LED光源，该导光板包括至少一入光面，该LED光源包括一光出射面，该光出射面与导光板入光面相对设置；其中，该LED光源进一步包括一设置于其光出射面处的衍射光栅以增加出射光散射角度。

相较于现有技术，由于本发明LED光源的光出射面具有一衍射光栅，LED发光芯片发出的光束经该衍射光栅出射时产生的光衍射效应使得其发光角度增大，从而可减少导光板入光侧的光学暗区，提高背光模块出光均匀度；而且该衍射光栅可依实际需要选用不同的光栅常数调节出射光束的衍射强度，从而可方便地控制LED发光角度的扩展程度。

【附图说明】

图1是现有技术背光模块的入射光线的光强分布示意图。

图2是本发明背光模块的立体示意图。

图3是本发明LED光源的剖视图。

图4是图3所示的衍射光栅部分对出射光的衍射效应示意图。

【具体实施方式】

图2是本发明背光模块的立体示意图，该背光模块100包括多个LED光源110和一导光板120。该LED光源110用以发出光束，该导光板120引导该光源110出射光束的传输方向，将其转换为面光源出射。

该导光板120是平板形导光板，其包括一入光面121、与入光面121相连的出光面122和与出光面122相对的底面123。该入光面121接收LED光源110发出的光束，该出光面122可加工为具有一定粗糙度的粗糙面，该底面123可设置多个网点(图未示)、多个V型槽(图未示)、雾状剔花或咬花图案(图未示)以提高导光板120出射光束的辉度和均匀性。该导光板120可采用压克力、玻璃或聚碳酸酯等透明材质制成。该LED光源110相对设置在该导光板120的入光面121一侧。

图3是本发明LED光源110的剖面示意图。该LED光源110包括一基座111，一发光芯片113和一封装树脂115。该封装树脂115用于包覆该发光芯片113并形成一光出射面(未标示)，该光出射面是一曲面结构，具有透镜的功效，发光芯片113的出射光经该光出射面出射。该封装树脂115是采用具高耐侯性(High Weatherability)的透明材料，如环氧树脂(Epoxy Resin)、尿素树脂(Urea Resin)、硅利康树脂(Silicon Resin)或玻璃制成。一具有多个衍射光栅单元的衍射光栅117连续设置于该光出射面上。该衍射光栅117是设置于该光出射面上与该发光芯片113相对的部分，其分布区域与该发光芯片113的出射光在该光出射面上的发光区域相当。

图4是图3所示的衍射光栅117部分放大图及其对发光芯片113出射光的衍射效应示意图。该衍射光栅117的多个衍射光栅单元连续设置于该光出射面的相应区域上。该衍射光栅117是一透射式衍射光栅，其模制(Mold)于该光出射面上。该衍射光栅117也可采用一具有多个衍射光栅单元的光学薄膜贴附于该光出射面相应区域。该衍射光栅117的光栅间距a为10～30μm，光栅开口b为1～10μm，发光芯片113的出射光经过该衍射光栅117时，由于光衍射效应，其光强分布具如下特点：除了中心的第0阶光强外，于中心的第0阶光强两侧还有±1阶、±2阶(图未示)、±3阶(图未示)......±n阶(图未示)的光强分布，即该出射光线的光强分布区域沿横向朝左右扩展，因此该LED光源110的发光角度相应地得以扩展。

相较于现有技术，由于本发明LED光源110的光出射面具有一衍射光栅117，LED发光芯片113发出的光束经该衍射光栅117出射时产生的光衍射效应使得其发光角度增大，从而可减少导光板120入光面121侧的光学暗区，从而改善背光模块100的出光均匀度；而且，该衍射光栅117可依实际需要选用不同的光栅常数调节出射光束衍射强度的分布，无需改变其封装设计和制程即可调节并控制LED光源110发光角度的扩展程度。

本发明还有其它变更设计，如：该封装树脂115形成的光出射面为一平面结构；该多个衍射光栅单元分成若干群组间隔设置于LED光源的光出射面上；该衍射光栅单元也可设置于整个LED光源光出射面上或者依据实际所需设置于光出射面的相应部分上。

Claims (16)

1.一种LED光源，其包括一基座、一发光芯片和一封装材料，该封装材料包覆该发光芯片并形成一光出射面，其特征在于：该LED光源进一步包括一衍射光栅，该衍射光栅设置于该光出射面上。

2.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅是一透射式衍射光栅，其光栅开口为1～10μm，光栅间距为10～30μm。

3.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅是模制于该光出射面处。

4.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅是采用一具有多个衍射光栅单元结构的光学薄膜贴附于该光出射面处而形成。

5.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅连续或间隔设置在LED光源的光出射面上。

6.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅设置于整个LED光源光出射面上。

7.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该衍射光栅设置于该发光芯片的出射光在该光出射面上的发光区域内。

8.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：该光出射面为一曲面结构或一平面结构。

9.一种背光模块，其包括一导光板和至少一LED光源，该导光板包括至少一入光面，该LED光源包括一光出射面，该光出射面与导光板入光面相对设置，其特征在于：该LED光源进一步包括一设置于其光出射面处的衍射光栅。

10.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该衍射光栅是一透射式衍射光栅，其光栅开口为1～10μm，光栅间距为10～30μm。

11.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该衍射光栅是模制于该光出射面处。

12.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该衍射光栅是采用一具有多个衍射光栅单元结构的光学薄膜贴附于该光出射面处而形成。

13.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该多个衍射光栅单元连续或间隔设置于LED光源的光出射面上。

14.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该衍射光栅设置于整个LED光源光出射面上。

15.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该衍射光栅设置于该发光芯片的出射光在该光出射面上的发光区域内。

16.如权利要求9所述的背光模块，其特征在于：该光出射面为一曲面结构或一平面结构。

Images