CN102155695A - 一种背光源的光源结构及其直下式和侧入式背光源结构 - Google Patents
一种背光源的光源结构及其直下式和侧入式背光源结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种背光源的光源结构及其直下式和侧入式背光源结构，光源结构包括LED芯片和PCB基板，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，LED芯片不设置反射层，芯片的顶面、底面均为光出射面，在LED芯片与PCB基板接触处布有线路完成LED芯片的电气连接；背光源结构应用于直下式背光源时，若干LED芯片均匀交错排列于PCB基板上；背光源应用于侧入式背光源时，若干LED芯片等距均匀排列于PCB基板上。本发明的光源结构，既适用于侧入式背光源，也适用于直下式背光源，无需在芯片底部制作反射层，提高了光萃取效率，不会出现“萤火虫”效应，使得背光源更薄。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，具体涉及一种背光源的光源结构及其直下式和侧入式背光源结构。
背景技术
随着LED光效的不断提高，LED背光源所占的市场份额也日益增大。目前LED背光源采用的光源通常为封装完毕的贴片式白光LED。这种光源的特点是最强出光方向垂直于PCB电路基板，即有源层平行于封装基板平面，如图1-3所示，将蓝光LED芯片5贴装于PCB基本6上。在直下式背光源中，为了获得较均匀的出光，在光源和光学膜片之间需要留出比较大的匀光距离，这使得直下式背光源的厚度难以进一步减小；而在侧入式背光源中，在入光口处会导致出现明显的亮暗交替现象，即所谓的“萤火虫”效应。
申请号为201010518427.2的中国专利中，提到一种新型的侧入式背光源结构，这种结构采用蓝光芯片作为光源，通过在导光板上涂布荧光粉来实现匀光，从而获得白光。这种方法具有操作方便和可提高光出射率的优点。但由于依然采用芯片底面接触PCB板的方式，即有源层平行于封装基板平面，难以避免出现“萤火虫”效应。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种背光源的光源结构及其直下式和侧入式背光源结构，无需在芯片底部制作反射层，不会出现“萤火虫”效应。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种背光源的光源结构，适用于侧入式背光源和直下式背光源，包括LED芯片和PCB基板，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，在LED芯片与PCB基板接触处布有线路完成LED芯片的电气连接，所述LED芯片不设置反射层。改变LED芯片与PCB基板平行，即芯片贴装于基板这种传统的使用方式，把LED芯片竖立起来用，使LED芯片有源层与基板平面垂直，从而只有一个侧面与PCB基板接触，这种办法要求LED芯片自身不含有反射层，因而芯片的顶面、底面均发光，一方面可以提高光的萃取效率，另一方面，可以把传统芯片的朗伯光强分布改变为几乎平顶的光强分布。
应用于直下式背光源时，作为一种优选方案，若干LED芯片均匀交错排列于PCB基板上。
应用于侧入式背光源时，作为一种优选方案，若干LED芯片等距均匀排列于PCB基板上。
进一步的，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上后，LED芯片暴露于空气中，或者封装于透明介质中，透明介质固定于PCB基板上。透明介质起到保护LED芯片和优化光线传播方向的作用。
更进一步的，所述透明介质为一透明梯体块，设于LED芯片的侧面，更好的固定LED芯片。
更进一步的，在PCB基板对应于LED芯片的位置上开设有固定芯片和电气连接作用的槽位。
更进一步的，所述LED芯片周围设有反光杯，提高了光源的利用效率。
本发明还提供了一种直下式背光源结构，包括蓝光LED芯片、PCB基板和荧光粉薄膜，蓝光LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，所述蓝光LED芯片不设置反射层，蓝光LED芯片和PCB基板上覆盖有在蓝光激发下发射黄光的荧光粉薄膜。在直下式背光源的光源板上方放置荧光粉薄膜，荧光粉薄膜在蓝光的激发下发出黄光，从而混合得到白光。
还提供了一种侧入式背光源结构，包括蓝光LED芯片、PCB基板、导光板和荧光粉，其特征在于，蓝光LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，所述蓝光LED芯片不设置反射层，在带蓝光LED芯片的PCB基板一侧放置导光板，在导光板上分布有在蓝光激发下发出黄光的荧光粉。导光板上分布的荧光粉或覆盖的荧光粉薄膜，在蓝光的激发下发出黄光，从而混合得白光。
本发明的工作原理在于，把蓝光LED芯片的其中一个侧面竖立封装于基板上，这种封装方式要求在制作芯片时不再在芯片底部制作反射层，这样可以使得芯片的底面和顶面同时成为光出射面，从而把传统芯片的正向朗伯分布改变为两个侧向的朗伯分布，而PCB基板和反光杯的反射作用，可以把两个侧向的朗伯分布中原来向下传播的那部分光线反射向上，获得比较均匀的出射光。为了获得白光背光源，需要在获得较均匀出射蓝光的基础上作进一步处理，对于侧入式背光源，需要在导光板上涂布荧光粉或覆盖荧光粉薄膜，对于直下式背光源，需要在距离光源一定距离处放置荧光粉薄膜，蓝光激发荧光粉后发出黄光，从而混合得到白光。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：一是芯片底部没有原来的反射层，提高了光萃取效率，即外量子效率；二是可以在较短的距离内不借助任何光学膜片，就获得较均匀的光分布，这样使得背光源最终可以变得更薄；三是通过取适当的芯片排布组合，既可以使光源适用于侧入式背光源，也可以适用于直下式背光源。
附图说明
图1为传统贴片LED背光源结构示意图1；
图2为传统贴片LED背光源结构示意图2；
图3为传统贴片LED背光源结构示意图3；
图4为本发明的直下式LED背光源结构示意图1；
图5为本发明的直下式LED背光源结构示意图2；
图6为本发明的直下式LED背光源结构示意图3；
图7为本发明的直下式LED背光源结构示意图4；
图8为本发明的直下式LED背光源结构示意图5；
图9为反光杯结构示意图；
图10为透明梯体块结构示意图；
图11为本发明的侧入式LED背光源结构示意图1；
图12为本发明的侧入式LED背光源结构示意图2；
图13为本发明的侧入式LED背光源结构示意图3；
图14为本发明的侧入式LED背光源结构示意图4；
图15为本发明LED芯片发光强度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：直下式背光源
如图4至图10所示，一种光源结构应用于直下式背光源，蓝光LED芯片5垂直竖立排布于PCB基板6上，且蓝光LED芯片5均匀交错排列（呈三角阵），在蓝光LED芯片5与PCB基板6接触处布有线路完成芯片的电气连接，蓝光LED芯片5不需设置反射层，蓝光LED芯片5发出的光，一部分向上传播，一部分沿水平方向传播，一部分向下传播，向下传播的光经PCB基板6反射后，变为向上传播，形成一较为均匀的初始光源，其配光曲线如图1所示。
为了固定和保护蓝光LED芯片5，在蓝光LED芯片5一侧或两侧加上透明介质，透明介质固定于PCB基板6上，起到固定芯片、散热和改变光线传播方向三个作用。优选的，透明介质可以为，透明梯体块7，透明梯体块7同时起到支撑荧光粉薄膜8的作用。经PCB基板6反射后的蓝光，激发荧光粉薄膜8发射黄光，两者混合便可获得白光。
由图15的配光曲线可以看出，在上述发光过程中，有一部分光线会沿背光源侧面传播，而能够激发荧光粉薄膜8产生黄光的主要是向上传播的光线，为了提高光能利用率，我们还可以针对每颗蓝光LED芯片5设计一个反光杯9，如图9所示。反光杯9的作用是使芯片发出的向侧面传播的光线转为向上传播。
为了构成整个背光源系统，还要在上述结构的基础上，在周围加上一反射膜（图中没指出）。而为了获得更高的亮度和亮度均匀度，还可以在荧光粉薄膜8的上面加上散射膜10和增亮膜11。
实施例2：侧入式背光源
如图11至图14所示，一种光源结构应用于侧入式背光源，如图11所示，与实施例1不同的是，PCB基板6是一狭长形的平板，蓝光LED芯片5在上面等距均匀排列，就可以做成侧入式背光源的灯条。和实施例1的直下式背光源一样，为了固定蓝光LED芯片5和提高光利用率，在蓝光LED芯片5的一侧或两侧可以加上透明透明梯体块7，在每一蓝光LED芯片5周围可以加上反光杯9，如图12、13所示。蓝光LED芯片5发出的光，通过反光杯9的反射作用，可以在导光板13前形成一比较均匀的线光源，再耦合进导光板13，避免出现“萤火虫”效应。导光板13的底部放置有反光膜12，顶部分布有荧光粉网点，耦合进导光板的蓝光，激发荧光粉网点发出黄光，从而混合得白光。同样，为了增加亮度和亮度均匀度，可以在导光板顶部，放置散射膜10和增亮膜11。侧入式背光源整个系统图如图15所示，为了提高光利用率，在导光板没有放置LED光源的三个侧面还贴上了反光膜。
Claims (10)
1.一种背光源的光源结构，适用于侧入式背光源和直下式背光源，包括LED芯片和PCB基板，其特征在于，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，在LED芯片与PCB基板接触处布有线路完成LED芯片的电气连接，所述LED芯片不设置反射层。
2.根据权利要求1所述的背光源的光源结构，其特征在于，应用于直下式背光源时，若干LED芯片均匀交错排列于PCB基板上。
3.根据权利要求1所述的背光源的光源结构，其特征在于，应用于侧入式背光源时，若干LED芯片等距均匀排列于PCB基板上。
4.根据权利要求2或3所述的背光源的光源结构，其特征在于，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上后，LED芯片暴露于空气中。
5.根据权利要求2或3所述的背光源的光源结构，其特征在于，所述LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上后，LED芯片封装于透明介质中，透明介质固定于PCB基板上。
6.根据权利要求5所述的背光源的光源结构，其特征在于，所述透明介质为一透明梯体块，设于LED芯片的侧面。
7.根据权利要求1所述的背光源的光源结构，其特征在于，在PCB基板对应于LED芯片的位置上开设有槽位。
8.根据权利要求1所述的背光源的光源结构，其特征在于，所述LED芯片周围设有反光杯。
9.一种直下式背光源结构，包括蓝光LED芯片、PCB基板和荧光粉薄膜，其特征在于，蓝光LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，所述蓝光LED芯片不设置反射层，蓝光LED芯片和PCB基板上覆盖有在蓝光激发下发射黄光的荧光粉薄膜。
10.一种侧入式背光源结构，包括蓝光LED芯片、PCB基板、导光板和荧光粉，其特征在于，蓝光LED芯片垂直竖立排布于PCB基板上，所述蓝光LED芯片不设置反射层，在带蓝光LED芯片的PCB基板一侧放置导光板，在导光板上分布有在蓝光激发下发出黄光的荧光粉。
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