CN100573266C - 一种led背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED背光模块，包括基板，LED芯片，导光板和/或散光板，光散射与折射机构和外壳，其特征在于：LED芯片安装在导光板或散光板中。本发明中LED芯片直接封装在导光板或散光板等光学结构中，可以大大减小背光源的尺寸。从LED出光面向各个方向发出的光可以直接进入背光源光学结构中，非常有利于提高光的利用效率。和传统LED芯片单独封装的方法不同，多个LED芯片的底座焊接在一块或多块基板上，增加了散热面积，改善了热量的扩散效果。该发明制作简单，适用于制作直下式和侧光式背光源，非常有利于提高产业竞争能力。

Description

一种LED背光模块

技术领域

本发明关于一种LED(Light Emitting Diode)背光模块。尤其是LED芯片直接封装在背光源光学结构中的LED背光模块。

背景技术

目前，液晶显示器(LCD)已经成为平板显示领域的主流。由于液晶本身并不发光，因此LCD需要通过外部光源实现透射或反射显示。现有的LCD大多数是透射型的，对于这些透射型LCD来说，背光源是不可或缺的组成部分。

相对于传统的冷阴极灯管(CCFL)，用LED为光源的背光模块具有色彩还原性好、省电、环境适应性好、污染小等优点。采用LED背光的LCD能够表现更加鲜艳的颜色，其色彩还原范围可达NTSC的105％以上，远远高于CCFL背光的75％。作为全固化的光源，LED具有很强的环境适应性。更为重要的是，CCFL内含有对环境有巨大危害的金属汞，而LED则不存在这方面的问题。虽然目前LED背光的价格较CCFL高，而根据业内规律，LED每10年价格下降约10倍而性能提高约20倍。可以预见，在2008年左右，LED将逐渐取代CCFL而成为主流的背光灯源。

目前技术中，都是将LED芯片封装好后，作为一个独立的光源和其他光学结构组合背光源。这样，从LED芯片发出的光要经过其本身的封装结构、空气、背光源的其他光学结构等众多界面，由此导光面的发散损耗使得光利用效率较低。由于单个封装的LED散热面积有限，不利于LED工作时所产生热量的散发。另外，单个封装的LED体积相对较大，不利于制作更为紧凑的背光模块。因此，需要有一种既能够提高光的利用效率、且散热效果好、结构更紧凑的背光技术。

发明内容

本发明主要目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够显著提高光的利用效率、且散热效果好、结构更为紧凑的LED背光技术。

为实现上述发明目的，本发明提供一种LED背光模块，包括基板，LED芯片，导光板，散光板，光散射与折射机构和外壳，LED芯片安装在导光板中，所述的导光板上制作有凹形结构，LED芯片安放在这些凹形结构中。

其中，所述的导光板上凹形结构可以为单数个或复数个；所述的安放在凹形结构内的LED芯片可以是单数个或复数个；所述的安放在凹形结构内LED芯片的安放形式可以为倒装、正装或倒装与正装的结合；所述的凹形结构中填充有用于颜色调整物质或折射率匹配物质，如荧光粉和折射率匹配胶等；所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

为了实现上述发明目的，本发明还可为一种LED背光模块，包括基板，LED芯片，散光板，光散射与折射机构和外壳，LED芯片安装在散光板中。

其中，所述的散光板上制作有凹形结构，LED芯片安放在这些凹形结构中；所述的散光板上凹形结构可以为单数个或复数个；所述的安放在凹形结构内的LED芯片可以是单数个或复数个；所述的安放在凹形结构内LED芯片的安放形式可以为倒装、正装或倒装与正装的结合；所述的凹形结构中填充有用于颜色调整物质或折射率匹配物质；所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

本发明中，光散射与折射机构由若干扩散膜(板)和棱镜膜等光学结构组成，该机构的上表面就是模块的出光面。将LED芯片直接封装在背光源光学结构中，从LED发出的光直接进入背光源结构中，减少大量不必要的界面反射损耗。LED的底座，包括电极引线和热沉结构，安放在一块基板或几块基板上，由于LED可以直接固定在大面积的具有电路结构和散热结构的基板上，从而大大增加了散热面积，也有效改善了LED工作时的散热效果。另外，LED芯片发出的光直接进入到导光板或散光板等结构中，通过色彩调整物质获得需要的颜色，或通过折射率匹配物质获得极小的光反射损耗，这样不仅提高了光的利用率，而且结构紧凑，特别适用于超薄型背光源的制作。总之，本发明能够提供的LED背光源有很高的光利用效率、且散热效果好、结构更为紧凑。非常有利于提高产业的竞争力。

下面将参照附图和具体实施例对本发明进行更详细的说明。

附图说明

图1单个LED芯片安放在导光板凹形结构中示意图；

图2复数个LED芯片安放在导光板凹形结构中示意图；

图3LED芯片采用倒装形式安放在散光板凹形结构中示意图；

图4LED芯片安放在导光板的两侧示意图；

图5LED芯片安放在导光板的底部示意图；

附图标号说明：

1、LED；2、导光板；3、散光板；4、光散射与折射机构；5、外壳；11、LED芯片；12、芯片底座；13、LED电极导出引线；14、焊料金属凸点；21、凹形结构；22、色彩调整物质；23、底部反射膜；24、折射率匹配物质；25、散光网点；31、基板金属层；32、基板绝缘层；33、基板散热层

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例中，容纳LED芯片11的结构为导光板2。图1是将单个LED芯片11安放在导光板2的凹形结构21中示意图。本例中使用的单个蓝光LED芯片11放置在芯片底座12上，其电极经LED电极导出引线13连接在带有电路的基板上。芯片底座12由导热系数高、机械性能好的材料制成，这些材料可以是硅或金属等。基板采用散热效果好的金属基PCB板，其结构包括基板金属层31、基板绝缘层32和基板散热层33。导光板2的主体是压克力材料，导光板上制作了容纳LED芯片的凹形结构21，凹形结构21可利用注塑冲压、机械加工、激光或热丝烧蚀等方法制作。凹形结构21内填充有色彩调整物质22，该物质可以是公知的用于激发出拟白光的黄色荧光粉。导光板2上，安放LED芯片的底面，除去凹形结构区域外，其它部分均为底部反射膜23。

图4是利用图1所示的结构与背光源其他组件一起构成的侧光背光源模块。该模块中LED芯片11直接封装在导光板2的两侧，在导光板2的底部印刷有散光网点25。模块中所示的其他部件，包括外壳5和由散光膜、棱镜膜等组成的光散射和折射机构4，均为公知技术。

图5是利用图1所示的结构与背光源其他组件一起构成的直下式背光源模块。该模块中LED芯片11直接封装在导光板2的底部。模块中所示的其他部件，包括外壳5和由散光膜、棱镜膜等组成的光散射和折射机构4，均为公知技术。

实施例二：

如图2所时，本实施例中，容纳LED芯片11的结构2为导光板。图2是将多个LED芯片11安放在导光板2的凹形结构21中示意图。由红色、绿色和蓝色三种单色LED芯片11放置在芯片底座12上，其电极经LED电极导出引线13连接在电路板基板上。芯片底座12由导热系数高、机械性能好的材料制成，这些材料可以是硅或金属等。电路基板采用散热效果好的金属基PCB板，其结构包括基板金属层31、基板绝缘层32和基板栅热层33。导光板2的主体是压克力材料，导光板上制作了容纳LED芯片的凹形结构21，凹形结构21可利用注塑冲压、机械加工、激光或热丝烧蚀等方法制作。凹形结构21内填充有折射率匹配物质24，该物质可以是折射率经过仔细选择的紫外固化胶或硅胶，采用这样的折射率匹配物质可以大大减小光在不同介质界面上的菲涅尔反射损耗，从而进一步提高光的利用效率。导光板上，安放LED芯片11的底面，除去凹形结构21区域外，其它部分均为底部反射膜23。

采用和实施例一类似的结构，可以制作出类似图4和图5所示的侧光式和直下式背光源模块。

实施例三：

在本实施例中，容纳LED芯片11的结构为散光板3，LED芯片11采用倒装的形式封装在散光板3中。LED芯片11的电极通过焊料金属凸点14与芯片底座12连接。焊料金属凸点14可以是通过电镀方法制作的Pb/Sn合金和Au/Sn合金等，也可以直接使用金属Au凸点，使用倒装形式，可以大大提高热量的散发效率。由公知技术可知，光从LED芯片11底部向外发射，具有更好的出光效率。

采用和实施例一类似的结构，可以制作出类似图4和图5所示的侧光式和直下式背光源模块。

以上说明及附图图示了本发明的特定实施方式，但不言自明，本发明可以由本领域的技术人员进行各种变形来实施，如将直接封装LED芯片的凹型结构设计为各种形状；在凹型结构的表面可附各种光学膜；将LED芯片安装方式设计为倒装和正装的结合等。诸如此类变形了的实施方式等不能脱离本发明的技术思想或展望来个别地理解，必须看作本发明所附的权利要求书包含的结构内。

Claims (17)

1.一种LED背光模块，包括基板，LED芯片，导光板，散光板，光散射与折射机构和外壳，其特征在于：LED芯片安装在导光板中，所述的导光板上制作有凹形结构，LED芯片安放在这些凹形结构中。

2.根据权利要求1所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的导光板上凹形结构可以为单数个或复数个。

3.根据权利要求2所述的一种LED背光模块，其特征在于，所述的安放在凹形结构内的LED芯片可以是单数个或复数个。

4.根据权利要求3所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的安放在凹形结构内LED芯片的安放形式可以为倒装、正装或倒装与正装的结合。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的凹形结构中填充有用于颜色调整物质。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的凹形结构中填充有用于折射率匹配物质。

7.根据权利要求5所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

8.根据权利要求6所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

9.一种LED背光模块，包括基板，LED芯片，散光板，光散射与折射机构和外壳，其特征在于：LED芯片安装在散光板中。

10.根据权利要求9所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的散光板上制作有凹形结构，LED芯片安放在这些凹形结构中。

11.根据权利要求10所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的散光板上凹形结构可以为单数个或复数个。

12.根据权利要求11所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的安放在凹形结构内的LED芯片可以是单数个或复数个。

13.根据权利要求12所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的安放在凹形结构内LED芯片的安放形式可以为倒装、正装或倒装与正装的结合。

14.根据权利要求10或11或12或13所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的凹形结构中填充有用于颜色调整物质。

15.根据权利要求10或11或12或13所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的凹形结构中填充有用于折射率匹配物质。

16.根据权利要求14所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

17.根据权利要求15所述的一种LED背光模块，其特征在于：所述的LED芯片底座直接固定在一块或多块基板上。

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