CN104154463A - 发光二极管光源及其制造方法、具有其的背光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管光源及其制造方法、具其的背光源，属于液晶显示装置背光源的技术领域，其可解决现有的发光二极管光源发光均匀性差的问题。本发明的发光二极管光源，包括出光杯、荧光颗粒和设置在所述出光杯中的发光二极管发光芯片，所述发光二极管光源还包括：光均匀结构，位于高于所述发光二极管发光芯片的位置处；所述光均匀结构包括：两个分别位于所述发光二极管发光芯片上方沿所述发光二极管光源长度方向的两侧部的光均匀面；所述光均匀面从中部向沿所述发光二极管光源长度方向的侧部倾斜向下地延伸。

Description

发光二极管光源及其制造方法、具有其的背光源

本申请要求于2010年09月27日提交中国专利局、申请号为201010294536.0、发明名称为“发光二极管光源及其制造方法、具有其的背光源”的中国专利申请的分案申请，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及液晶显示装置背光源的技术领域，尤其涉及发光二极管光源及其制造方法、具其的背光源。

背景技术

发光二极管(LED)光源因其耗电低、寿命长、相应速度快等优点获得了越来越广泛的应用。例如，在液晶显示装置的发光二极管背光源中，如图1所示，在导光板11一边有多个位于电路板12上的发光二极管光源13，每个发光二极管光源13主要照射导光板11边上的一段距离。其中，每个发光二极管光源13如图2、图3所示，包括出光杯16，出光杯16底部设有发光二极管发光芯片15，出光杯16中有用于将发光二极管发光芯片15封装起来的长形的封装件14，该封装件14通常为环氧树脂，其中还可掺杂有不同颜色的荧光颗粒，用于将发光二极管发光芯片15发出的单色光混合为白光。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：如图3所示，由于封装件14的折射率高于空气，故从发光二极管发光芯片15发出的光9从封装件14的上表面出射时会向两侧分散，且越靠侧部的光9分散程度越大；同时，由于反射率随着入射角的增大而增大，因此越靠侧部(即入射角越大)的光9被反射回封装件14内的比例就越大，出射的比例就越小，直到入射角大于临界角时，光9被全部反射；另外，从侧部出射的光9的光程长，能量损失较大。由于上述原因，从封装件14上表面发出的光9的相对强度如图4所示，随出光角(指从封装件14射出的光线与竖直方向的夹角)的增大而减小，即发光二极管光源13发出的光9中间强度高而两侧强度低，均匀性差；从而还会导致背光源的发光均匀性差(虽然导光板11上对应发光二极管光源13侧部的位置同时受到两个发光二极管光源13的照射，但如图4所示，在出射角为60度时相对光强已降低到0.4，即使叠加也不能达中部的光强)。

发明内容

本发明的实施例提供一种发光二极管光源，其发光均匀性好。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种发光二极管光源，包括发光二极管发光芯片，以及：

光均匀结构，位于高于所述发光二极管发光芯片的位置处；

所述光均匀结构包括：

两个分别位于所述发光二极管发光芯片上方沿所述发光二极管光源长度方向的两侧部的光均匀面；所述光均匀面从中部向沿所述发光二极管光源长度方向的侧部倾斜向下地延伸。

由于本发明的实施例的发光二极管光源上具有光均匀结构，因此其发光均匀性好。

本发明的实施例还提供一种背光源，其发光均匀性好。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种背光源，包括光源，所述光源包括至少一个上述的发光二极管光源。

由于本发明的实施例的背光源中具有上述的发光二极管光源，因此其发光均匀性好。

本发明的实施例还提供一种制造发光二极管光源的方法，其所制造的发光二极管光源发光均匀性好。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种制造发光二极管光源的方法，包括：

固定发光二极管发光芯片；

用封装材料封装所述发光二极管发光芯片；

在高于所述发光二极管发光芯片的位置处形成光均匀结构；

所述光均匀结构包括：

两个分别位于所述发光二极管发光芯片上方沿所述发光二极管光源长度方向的两侧部的光均匀面；所述光均匀面从中部向沿所述发光二极管光源长度方向的侧部倾斜向下地延伸。

由于本发明的实施例的制造发光二极管光源的方法中包括制造上述光均匀结构的步骤，因此其所制的发光二极管光源发光均匀性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的背光源的结构式意图；

图2为现有的发光二极管光源的结构式意图；

图3为现有的发光二极管光源的剖面结构式意图；

图4为现有的发光二极管光源的出光角与相对光强的关系曲线；

图5为本发明实施例一的发光二极管光源的结构式意图；

图6为本发明实施例一的发光二极管光源的剖面结构式意图；

图7为本发明实施例一的发光二极管光源的三棱镜结构使光线均匀的原理示意图；

图8为本发明实施例二的发光二极管光源的剖面结构式意图；

图9为本发明实施例三的发光二极管光源的剖面结构式意图；

图10为本发明实施例的另一种发光二极管光源的剖面结构式意图；

图11为本发明实施例的另一种发光二极管光源的剖面结构式意图；

图12为本发明实施例四的一种发光二极管光源的剖面结构式意图；

图13为本发明实施例五的一种发光二极管光源的剖面结构式意图；

图14为本发明实施例的另一种发光二极管光源的剖面结构式意图；

图15为本发明实施例六的一种背光源的结构式意图；

图16为本发明实施例的一种制造背光源的方法流程图。

其中附图标记为：11、导光板；12、电路板；13、发光二极管光源；14、封装件；15、发光二极管发光芯片；16、出光杯；17、光均匀片；81、三棱镜结构；82、光均匀面；83、三棱镜结构；84、三棱镜结构间的空隙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种发光二极管光源，包括发光二极管发光芯片，以及：

光均匀结构，位于高于所述发光二极管发光芯片的位置处。

由于本发明的实施例的发光二极管光源上具有光均匀结构，因此其发光均匀性好。

实施例一

本发明实施例提供一种发光二极管光源，如图5和图6所示，其包括：长形的出光杯16；设在出光杯16底部的发光二极管发光芯片15；位于出光杯16中的由环氧树脂构成(其中还可含有荧光颗粒)的长形的封装件14；位于封装件14上表面上的由聚乙烯构成的光均匀片17。

该光均匀片17厚度在0.1～0.2mm，其上表面沿其长度方向(也就是发光二极管光源的长度方向)的两侧部各有多个三棱镜结构(光均匀结构)81，这些三棱镜结构81垂直于长度方向且并排地排列，各三棱镜结构81的底面向下并连在光均匀片17的上表面上，而与底面相对的顶角向上。

优选地，在光均匀片17一侧的各三棱镜结构81中，最内侧的(即最接近发光二极管发光芯片15的)三棱镜结构81的顶角角度为(180-C)度，其中C为光均匀片17的临界角的角度，最外侧的(即最远离发光二极管发光芯片15的)三棱镜结构81的顶角角度为90度，且各三棱镜结构81的顶角角度在远离发光二极管发光芯片15的方向(即从内侧向外侧的方向)上等差地减小(即相邻的三棱镜结构81的顶角角度的差值均一样)。例如，对聚乙烯的光均匀片17，其C＝43度，若其一侧有4个三棱镜结构81，则在从内侧到外侧的方向上，4个三棱镜结构81的顶角角度依次为137度、121.4度、105.7度、90度(即相邻三棱镜结构81的顶角角度的差值均为15.7度)。

如图7所示，以位于发光二极管发光芯片15右侧的三棱镜结构81为例，与光线9从水平面上出射时相比，其右侧面可使光线9的入射角减小，从而一方面使出射的光线9向发光二极管光源的中部(即发光二极管发光芯片15的位置)集中，另一方面减少了发生反射的光线9的比例，同时还可使部分在没有三棱镜结构81时会发生全反射的光线9变得可以出射；因此，该三棱镜结构81可以提高发光二极管光源的出光均匀性，同时在整体上提高其出光亮度(当然，三棱镜结构81的左侧面也会使部分光线9分散，但由于其左侧面迎着光线的面积比右侧面迎着光线的面积小得多，故该左侧面对光的分散作用远远小于右侧面对光的集中作用)。

实施例二

本发明实施例提供一种发光二极管光源，如图8所示，其具有与实施例一的发光二极管光源类似的结构。区别在于，其没有光均匀片17，而上述三棱镜结构81直接位于封装件14的上表面上沿长度方向的两侧部。

实施例三

本发明实施例提供一种发光二极管光源，如图9、图10、图11所示，其具有与实施例一的发光二极管光源类似的结构。区别在于，其光均匀片的上表面沿长度方向的两侧部没有三棱镜结构，而具有光均匀面(光均匀结构)82，该光均匀面82从中部向沿长度方向的侧部倾斜向下地延伸；具体地，该光均匀面82可为平面(如图9所示)、凸面(如图10所示)、凹面(如图11所示)等多种形式(如多种面的组合)。

该光均匀面82起到了实施例一中的右侧三棱镜结构81的右侧面的作用，从而可提高发光二极管光源的出光均匀性和整体亮度。但为了防止其产生分光作用，故其倾斜的角度不可过大。

实施例四

本发明实施例提供一种发光二极管光源，如图12所示，其具有与实施例三的发光二极管光源类似的结构。区别在于，其没有光均匀片17，而上述光均匀面82位于封装件14的上表面沿长度方向的两侧部。

由于发光二极管光源的中部本身光强较高且均匀，因此，为了保证其整体的出光均匀，故在靠近其中部的位置不必设置上述的光均匀结构。优选地，上述各实施例中光均匀结构最内侧的位置(即最靠近发光二极管发光芯片15的位置)处的出光角度(指没有光均匀结构时的出光角度)为50～55度，即图4中相对光强约为0.5的位置，或者说该位置与发光二极管发光芯片15间的连线与竖直方向(即垂直于封装件14或光均匀片17的上表面的方向)的夹角为30～35度。

实施例五

本发明实施例提供一种发光二极管光源，如图13、图14所示，其包括出光杯16、发光二极管发光芯片15、封装件14、光均匀片17。光均匀片17的下表面的中部设有多个三棱镜结构83，各三棱镜结构83垂直于光均匀片17的长度方向并排地排列。各三棱镜结构83的底面向上并连在光均匀片17的下表面上，而顶角向下。各三棱镜结构83间的空隙84中可如图13所示为封装件14上的凸起，此时封装件14的折射率优选小于光均匀片17的折射率，因为封装件14上的凸起也相当于三棱镜，其会减弱三棱镜结构83的效果；或各三棱镜结构83间的空隙84也可如图14所示为空气。

与实施例一相对，该三棱镜结构83的一侧面可将中部的光分散向侧部，从而使发光二极管光源的整体出光均匀(与实施例一类似，三棱镜结构83的另一侧面起到集中光的效果，但其作用较小)。

显然，上述各实施例的发光二极管光源可进行许多的变化，例如：三棱镜结构的排列方向可有变化(如可倾斜于长度方向设置)；光均匀结构在光均匀片或封装件表面的相对位置可变化，可如图6等所示低于中部表面，也可如图8等所示高于中部表面；若发光二极管整体为其它形状，则光均匀结构的形式也可随之变化(例如，对于采用圆柱体封装件的发光二极管光源，光均匀结构可围绕其圆心环形分布；对于发光二极管发光芯片不在中部的发光二极管光源，光均匀结构可不对称地分布)；三棱镜结构的侧面可为曲面；在光均匀面或三棱镜结构的侧面上还可设置更小的光均匀结构(例如小三棱镜结构)；将两侧光线向中间集中的光均匀结构和将中间光线向两侧分散的光均匀结构可同时使用；各部件可使用不同的材料制造等。

实施例六

本发明实施例提供一种背光源，包括光源，所述光源包括至少一个上述的发光二极管光源13。

可选地，如图15所示，所述背光源还包括导光板11，所述光源包括至少两个沿导光板11的一边分布的发光二极管光源13，所述发光二极管光源13中有至少一个为上述的发光二极管光源13。

当然，本实施例的背光源中还可包括电路板12、灯罩、框架、偏振片、增亮片、反射层等背光源中的常见部件；或本实施例的背光源也可为使用扩散板的直下式背光源。

由于本实施例的背光源中使用了上述的发光二极管光源，因此其出光均匀，并可由此改善使用该背光源的液晶显示装置的显示质量；同时，由于背光源中的发光二极管光源的出光强度整体增加，因此，各发光二极管光源间的距离可较大，从而能够减少发光二极管光源的数量，降低成本，节约能源。

显然，本发明的发光二极管光源除用于液晶显示装置的背光源中之外，也可用于很多其它领域，例如用于灯具、仪表板、指示灯、投影机等。

本发明实施例提供一种制造发光二极管光源的方法，如图16所示，包括：

S01、固定发光二极管发光芯片；

S02、用封装材料封装所述发光二极管发光芯片；

S03、在高于所述发光二极管发光芯片的位置处形成光均匀结构。

由于本发明的实施例的制造发光二极管光源的方法中包括制造上述光均匀结构的步骤，因此其所制的发光二极管光源发光均匀性好。

实施例七

本发明实施例提供一种制造发光二极管光源的方法，包括：

S11、对发光二极管发光芯片进行扩晶。

S12、将发光二极管发光芯片固定在出光杯底部。

S13、向出光杯中点入封装材料从而封装发光二极管发光芯片，该封装材料可为含有荧光颗粒的环氧树脂。

S14、在封装材料降低到尚未固化的适当温度(可通过温度传感器测量)时，用机械手将具有上述实施例一或三或五的光均匀结构的光均匀片放在封装材料上；其中光均匀片可由聚乙烯构成，其上的光均匀结构可以是在光均匀片固化时利用模具直接形成的，也可以是在光均匀片成形后再加工的。

S15、用紫外线照射(UV照射)使封装材料固化并将光均匀片粘结在封装材料(即封装件)上。

显然，本实施例的制造发光二极管光源的方法可进行许多变化，例如可在封装材料固化后，再用胶水将光均匀片粘结在封装材料上；或可先将表面平整的光均匀片连接在封装材料上，再通过机械加工等方法在光均匀片上形成光均匀结构。

实施例八

本发明实施例提供一种制造发光二极管光源的方法，包括：

S21、对发光二极管发光芯片进行扩晶；

S22、将发光二极管发光芯片固定在出光杯底部；

S23、向出光杯中点入封装材料从而封装发光二极管发光芯片，该封装材料可为含有荧光颗粒的环氧树脂；

S24、在封装材料的上表面上形成如上述实施例二或四所示的光均匀结构；该光均匀结构可采用多种方法形成，例如可在封装材料固化前在其上表面上设置模具，从而在其固化后形成光均匀结构，或也可先使封装材料固化，之后再通过机械加工等方法在其表面形成光均匀结构。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管光源，包括出光杯、荧光颗粒和设置在所述出光杯中的发光二极管发光芯片，其特征在于，所述发光二极管光源还包括：

光均匀结构，位于高于所述发光二极管发光芯片的位置处；

所述光均匀结构包括：

两个分别位于所述发光二极管发光芯片上方沿所述发光二极管光源长度方向的两侧部的光均匀面；所述光均匀面从中部向沿所述发光二极管光源长度方向的侧部倾斜向下地延伸。

2.根据权利要求1所述的发光二极管光源，其特征在于，还包括位于所述发光二极管发光芯片上方并封装发光二极管发光芯片的封装件，所述光均匀结构位于所述封装件的上表面上，所述荧光颗粒位于所述封装件中。

3.根据权利要求1所述的发光二极管光源，其特征在于，还包括位于所述发光二极管发光芯片上方并封装发光二极管发光芯片的封装件，所述封装件上覆盖有光均匀片，所述光均匀结构位于所述光均匀片上的表面上，所述荧光颗粒位于所述封装件中。

4.根据权利要求2或3所述的发光二极管光源，其特征在于，所述光均匀结构的最靠近所述发光二极管发光芯片的位置与所述发光二极管发光芯片间的连线与竖直方向的夹角在30度至35度之间。

5.根据权利要求2或3所述的发光二极管光源，其特征在于，所述封装件中含有环氧树脂。

6.根据权利要求3所述的发光二极管光源，其特征在于，所述光均匀片由聚乙烯构成。

7.一种背光源，包括光源，其特征在于，所述光源包括至少一个如权利要求1至6中任意一项所述的发光二极管光源。

8.一种制造发光二极管光源的方法，其特征在于，包括：

固定发光二极管发光芯片；

用封装材料封装所述发光二极管发光芯片；

在高于所述发光二极管发光芯片的位置处形成光均匀结构；

所述光均匀结构包括：

两个分别位于所述发光二极管发光芯片上方沿所述发光二极管光源长度方向的两侧部的光均匀面；所述光均匀面从中部向沿所述发光二极管光源长度方向的侧部倾斜向下地延伸。

9.根据权利要求8所述的制造发光二极管光源的方法，其特征在于，所述在高于所述发光二极管发光芯片的位置处形成光均匀结构包括：

在所述封装材料固化前，将光均匀片放在所述封装材料上，所述光均匀片上具有如权利要求1至4中任意一项所述的发光二极管光源的光均匀结构；

使所述封装材料固化，从而将所述光均匀片粘结在所述封装材料上。

10.根据权利要求8所述的制造发光二极管光源的方法，其特征在于，所述在高于所述发光二极管发光芯片的位置处形成光均匀结构包括：

在所述封装材料的上表面形成如权利要求1-2或权利要求4中任意一项所述的发光二极管光源的光均匀结构。