CN104421771A - 发光二极管组件以及包括该组件的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管组件以及包括该组件的液晶显示装置，该液晶显示装置包括：液晶面板；以及设置在液晶面板下方并包括LED组件的背光单元，其中LED组件包括：框架部；在框架部中排列成行并彼此分开的LED芯片；连接部，所述连接部均设置在相邻的LED芯片之间并通过引线接合与相邻的LED芯片连接；以及密封部，所述密封部包括荧光物质并覆盖LED芯片和连接部，并且其中，所述密封部将从LED芯片发出的光变为线光源。

Description

发光二极管组件以及包括该组件的液晶显示装置
本发明申请要求2013年8月30日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2013-0103708的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种发光二极管组件以及一种包括该发光二极管组件的液晶显示装置，特别地，涉及一种提高散热性能且框窄厚度薄的发光二极管(LED)组件以及包括该发光二极管组件的液晶显示(LCD)装置。
背景技术
由于具有优秀的活动图像再现能力以及高对比度，液晶显示(LCD)装置被广泛的用作笔记本式电脑的监视器、个人电脑的监视器以及电视机。LCD装置利用液晶层的液晶分子的光学各向异性以及偏振特性来产生图像。
LCD装置包括彼此隔开并且彼此面对的两个基板以及插入在两个基板之间的液晶层。液晶分子的排列方向通过改变施加在液晶层上的电场强度以及改变通过液晶层的透光度而控制。
由于LCD装置不是自发光，因此LCD装置需要额外的光源。因此，背光单元被设置在液晶(LC)面板的后侧并且向LC面板中发光以便显示图象。
同时，根据光源相对于LC面板的位置，背光单元一般被划分为边缘型或者直下型。在边缘型背光单元中，导光板被设置在LC面板之下，并且一个或者一对灯管被设置在导光板两个侧面中的一侧或两侧处。来自灯管的光线被导光板折射和反射以间接地提供给LC面板。在直下型背光单元中，多个灯管直接设置在LC面板之下，并且来自灯管的光线直接被提供给LC面板。
背光单元包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、以及发光二极管(LED)作为光源。在这些光源中，LED由于其小尺寸、低功耗和高可靠性，已经被广泛地使用。
LED安装在印制电路板上并且彼此隔开，从而形成LED组件。
近来，LCD装置已经广泛的被用于显示装置，并且除了重量轻、厚度薄以及边框窄之外，还要求具有高亮度。
此时，LCD装置可以通过增加LED的数目而具有高亮度。然而，由于印制电路板的长度以及LED之间的距离是固定的，限制了LED的增加。
另外，LED的数目将会使固定区域中LED之间的距离更小，并且从而增加LED产生的热量。因此，当热量没有适当地被耗散，可能会存在使LED退化、发光效率降低以及LED寿命缩短的问题。
发明内容
因此，本发明致力于一种LED组件以及包括该LED组件的液晶显示装置，其大体上消除了由于现有技术的限制和缺点而带来的一个或更多个问题。
本公开的一个目的是提供一种LED组件，其使得液晶显示装置能够具有相对薄的厚度、相对窄的边框以及相对高的亮度。
本公开的另一个目的是提供一种LED组件以及包括该LED组件的液晶显示装置，其增加了散热性能以防止LED芯片发光效率及寿命降低。
本公开的另一个目的是提供一种LED组件以及包括该LED组件的液晶显示装置，其使接合问题最小化，简化了制造工序并且降低了制造成本。
本发明另外的特征和优点将在随后的描述中进行阐述，并且根据说明书会部分地变得明显，或者可以从本发明的实践中获知。通过在说明书及其权利要求书以及附图中特别写明的结构，将会实现和获得本发明的目的及其他优点。
为了获得这些及其他优点，并且根据本发明的目的，如同在本文具体实施和广义描述的，提供一种液晶显示装置，其包括：液晶面板；以及设置在液晶面板下方并包括LED组件的背光单元，其中，LED组件包括：框架部；在框架部中排列成行并彼此分开的LED芯片；连接部，所述连接部均设置在相邻的LED芯片之间并通过引线接合(wire bonding)与相邻的LED芯片连接；以及密封部，所述密封部包括荧光物质并覆盖LED芯片和连接部，并且其中，所述密封部将从LED芯片发出的光变为线光源。
在另一个方面，LED组件包括：框架部；在框架部中排列成行并彼此分开的LED芯片；连接部，所述连接部均设置在相邻的LED芯片之间并通过引线接合与相邻的LED芯片连接；以及密封部，所述密封部包括荧光物质并覆盖LED芯片和连接部，并且其中，所述密封部将从LED芯片发出的光变为线光源。
应该理解的是，上述的一般说明及后面的详细说明都是示意性和解释性的，并且意在提供对请求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
附图被包括在内用于提供对本发明进一步的了解，并且被并入而且构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用来解释本发明的基本原理。在附图中：
图1是示出了根据本发明的一个示意性实施方式的LED组件的平面图；
图2是示出了图1中LED组件的后视图；
图3是示出了图1中LED组件的立体图；
图4A是沿图1的I-I’线截取的剖面图，并且图4B是沿图1中II-II’线截取的剖面图；
图5是示出了图4B的连接部的另一个结构的示图；并且
图6是根据本发明的一个实施方式的示出了包括LED组件的LCD装置的分解立体图。
具体实施方式
现在将对优选实施方式进行详细的说明，附图中示出了这些实施方式的示例。
图1是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的LED组件的平面图，图2是示出了图1中LED组件的后视图，并且图3是示出了图1中LED组件的立体图。
在图1、图2和图3中，LED组件180包括：发光的LED芯片182；用于在LED芯片182之间连接的连接部184；电连接LED芯片182和连接部184的引线186；密封LED芯片182和连接部184的密封部188；以及框架部190，该框架部190围绕LED芯片182、连接部184、引线186以及密封部188，以形成一个整体。
LED芯片182沿着框架部190的长度方向在框架部190中排列成行。LED芯片182通过连接部184以及引线186被串联。
连接部184的每一个都具有预定的尺寸，连接部184是毫无问题地接合引线186的组件，并且与LED芯片182交替地设置，从而使一个连接部184以岛状的方式设置在相邻的LED芯片182之间。这里，问题的意思是连接相邻的LED芯片182的引线186的下垂以及在引线接合期间的断路或者电缺乏。
参考图1对连接部184进行详细描述。首先，框架部190的长度方向被定义为第一方向，并且垂直于第一方向的方向被定义为第二方向。
各个连接部184具有沿着第一方向的第一长度L1以及沿着第二方向的第二长度L2。各个LED芯片182具有沿着第一方向的第三长度L3以及沿着第二方向的第四长度L4。
连接部184的第一长度LI和第二长度L2大于LED芯片182的第三长度L3和第四长度L4，并且连接部184大于LED芯片182。因此，连接部184具有用于引线接合的大面积，并且可以方便地实现引线接合。
同时，连接部的尺寸可以改变。也就是说，连接部184的第一长度L1和第二长度L2可以分别等于LED芯片182的第三长度L3和第四长度L4，并且连接部184的第一长度L1和第二长度L2可以小于LED芯片182的第三长度L3和第四长度L4。此时，当第一长度L1被缩短时，LED芯片182之间的距离可以减小，并且LED芯片182的数目可以增加。当第二长度L2缩短时，框架部190沿着第二方向的宽度W可以变窄。
这里，有利地，连接部184的数目可以比LED芯片182的数目少一个，因为各个连接部184形成在相邻的LED芯片182之间。
同时，当不使用连接部184时，LED芯片182可以通过芯片至芯片的接合方法串联连接。例如，引线186的一端与第一LED芯片182的第一接合位置(例如，阴极)连接，并且引线186的另一端与第二LED芯片182的第二接合位置(例如，阳极)连接。然而，由于LED芯片182的有限面积(例如阳极和阴极)被用作引线186的接合位置，如果LED芯片182的数目增加，误差范围会被累积。因此，很难准确地找到LED芯片182的接合位置并使LED芯片182和引线186精确地接合。另外，彼此相邻的LED芯片182可以直接通过引线接合彼此连接，并且引线186可能下垂。这将引起引线186的电缺乏。如上所述，芯片至芯片的接合方法可能是造成接合接触问题，例如引线186的断路或者电缺乏的主要原因。
另一方面，在本发明中，引线186利用岛状的、并且比LED芯片182的有限面积尺寸更大的连接部184相接合，并且引线186被精确地接合在接合位置。因此，防止了由于引线186的下垂而造成的引线186的电缺乏并防止了接合接触问题。例如，引线184的一端与第一LED芯片182的第一接合位置连接，并且引线184的另一端与第一连接部184连接。
密封部188通过在LED芯片182和连接部184上涂布包括荧光物质的硅树脂或者环氧树脂并且固化树脂而形成。
密封部188完全覆盖LED芯片182并且将LED芯片182的点光源改变为条状的线光源。
尽管在图中未示出，密封部188可具有双层结构。在这种情况下，密封部188的第一层可以通过用荧光物质涂敷LED芯片182和连接部184而形成，并且密封部188的第二层可以通过在第一层上涂布硅树脂或者环氧树脂然后固化树脂而形成。
框架部190可以由金属材料制成。框架部190覆盖并且保护LED芯片182、连接部184和密封部188，并且还高效地排出LED芯片182产生的热。
框架部190可以包括第一模制部197、第二模制部198以及金属部195。第一模制部197和第二模制部198由绝缘材料制成并且被设置在金属部195的两端。金属部195由金属材料制成并且设置在第一模制部197和第二模制部198之间。
这里，在第一模制部197中形成有第一电极焊盘部191，并且第一电极焊盘部191与外部电源(未示出)的第一端子电连接。在第二模制部198中形成有第二电极焊盘部192，并且第二电极焊盘部192与外部电源(未示出)的第二端子电连接。各个LED芯片182a通过第一电极焊盘部191和第二电极焊盘部192被提供电压以及发光。
第一电极焊盘部191和第二电极焊盘部192中的每一个都包括与外部电源(未示出)连接的第一部191a和192a以及通过引线接合与LED芯片182连接的第二部191b和192b。第一电极焊盘部191和第二电极焊盘部192的第二部191b和192b分别暴露在第一模制部197和第二模制部198的外部，以通过引线186与LED芯片182电连接。
同时，当从底部观察LED组件时，如图2所示，第一电极焊盘部191和第二电极焊盘部192暴露在外面。
金属部195可以由具有相对高的导热率的金属材料(例如铝、铜、铁或者包括至少两种材料的它们的组合)制成，并且可以迅速地将LED芯片182产生的热排出到外部。
此时，金属部195包括图4A的底部195a、第一侧部195b和第二侧部195c。LED芯片182和连接部184被安装在图4A的底部195a上。第一侧部195b和第二侧部195c沿着图4A的底部195a的长度方向与图4A的底部195a两端垂直连接并且彼此面对。
可以在与第一模制部197和第二模制部198分别对应的第一侧部195b的外表面进一步形成有互补凹槽194。互补凹槽194可以在LED组件180(也即包括第一模制部197、第二模制部198和金属部的框架部190)的注塑成型(injction molding)期间一起形成。互补凹槽194为框架部190提供了刚度，从而防止LED组件180受外力变形。
互补凹槽194可以分别形成在第一侧部195b的两端或者可以形成在第一侧部195b和第二侧部195c的两端。
如上所述，在本发明的LED组件180中，LED芯片和连接部184直接安装在框架部190上以形成一个整体。因此，与LED安装在印制电路板上的现有技术的LED组件相比，LED组件180具有相对薄的厚度H。另外，LED组件180作为线光源，并且LED组件180的总厚度H可以通过调整密封部188的厚度来控制。
图4A是沿图1中I-I’线截取的剖面图，并且图4B是沿图1中II-II’线截取的剖面图。对于与图1至图3中的部件相同的部件，将使用相同的附图标记，并且将省略对相同的部件的解释。
在图4A中，金属部195、附接装置171a、LED芯片182以及密封部188自下而上顺序地设置。
这里，金属部195使LED芯片182和密封部188不透气并且保护LED芯片182和密封部188。如上所述，金属部195用作外框，并且同时，金属部195有效地排出LED芯片182产生的热。
金属部195包括：底部195a，其上安装有LED芯片182；以及第一侧部195b和第二侧部195c，它们形成为垂直于底部195a并且沿着底部195a的长度方向，且彼此面对。
此时，金属部195的第一侧部195b和第二侧部195c高于密封部188。然而，第一侧部195b和第二侧部195c的高度不限于此，并且第一侧部195b和第二侧部195c的高度可以与密封部188的顶面平齐。
附接装置171a用于将LED芯片182附接至金属部195的底部195a。附接装置171a可以是涂胶(paste)。
因此，从LED芯片182射出的光线通过密封部188的前表面189输出。
同时，在图4B中，金属部195、附接装置171b、连接部184和密封部188自下而上顺序地设置。
附接装置171b用于将连接部184附接至金属部195的底部195a。与图4A类似，附接装置171a可以是涂胶。
连接部184是膜，其自下而上包括：基层271、粘附装置273、铜层275以及镀银层277。
这里，基层271可以支撑整个连接部184并且可以是由聚酰亚胺制成。
粘附装置273被设置在基层271和铜层275之间并且粘合基层271和铜层275。
具有上述膜状结构的连接部184可以在附接过程期间与LED芯片182顺次附接到金属部195或者与LED芯片182同时附接。更特别地，附接过程可以是芯片焊接(die bonding)过程。因此，LED芯片和连接部可以用芯片焊接装置通过芯片焊接过程附接到框架部。在本发明中，由于LED芯片和连接部在一道工序期间附接到框架部，因此制造工序被简化，并且工序的生产率和效率被提高。
同时，连接部184可以利用用于生产芯片的晶片形成为虚设芯片(dummy chip)形状。这将会参考图5进行描述。
图5是示出了图4B连接部的另一个结构的示图。
在图5中，连接部184可具有虚设芯片形状，其包括：硅基片373，形成在硅基片373的后表面的第一电极层371，以及顺序地形成在硅基片373的前表面的二氧化硅层375和第二电极层377。
连接部184可以通过图4B的附接装置171b附接到图4B的金属部195。
图6是示出了根据本发明的一个实施方式的包括LED组件的液晶显示(LCD)装置的分解立体图。这里，对于与图1至图5中的部件相同的部件将使用相同的附图标记，并且将省略对相同的部件的解释。
在图6中，LCD装置100包括液晶面板110、背光单元120、支撑主体130、顶盖140以及盖底150。
更特别地，液晶面板110显示图象。液晶面板110包括彼此面对并且附接的第一基板112和第二基板114，液晶层置于第一基板112和第二基板114之间。尽管未在图中示出，在有源矩阵类型中，选通线和数据线形成在第一基板112的内表面。第一基板112还可以被称为下基板或者阵列基板。选通线和数据线交叉以限定像素区。薄膜晶体管(TFT)形成在选通线和数据线的各个交叉点处，并且像素电极在各个像素区与薄膜晶体管连接。像素电极可以由透明导电材料制成。
黑底和红绿蓝滤色器图案形成在第二基板114的内表面上。第二基板可以被称为上基板或者滤色器基板。滤色器图案分别对应于像素区。黑底围绕各个滤色器图案并且覆盖选通线、数据线和／或薄膜晶体管。透明的公共电极形成在滤色器图案和黑底上方。这里，公共电极可以形成在第一基板112上方。
偏振器(未示出)附接到第一基板112和第二基板114的外表面并且选择性地透射线偏振光。
印制电路板117通过诸如柔性印制电路板或者带载封装(TCP)之类的附接装置116至少附接到液晶面板110的侧面。在模块组装工序期间，印制电路板117朝向支撑主体130的侧面或者盖底150的后表面弯曲。
在液晶面板110中，选通驱动电路的通／断信号通过选通线被提供至薄膜晶体管，并且当由各个选通线选择的薄膜晶体管被导通时，来自数据驱动电路的数据信号通过数据线被提供至像素电极。根据这一信号电压，在像素电极和公共电极之间感应出电场，并且液晶分子的排布因电场而改变，由此改变透光率。因此，液晶面板110将透光率的变化显示为图像。
背光单元120设置在液晶面板110下面并且向液晶面板110提供光，以向外部示出液晶面板110的透光率的变化。
背光单元120包括：沿着支撑主体130边缘设置的发光二极管(LED)组件180；反射片125；在反射片125上方并且至少一个侧边面向LED组件180的导光板123，该侧边将被称为光入射面；以及导光板123上方的光学片121。
LED组件180包括图1的LED芯片182以及图1的将LED芯片相连接的连接部184，LED芯片182和连接部184安装在图1的框架部190上以形成一个整体。LED组件180是条状的并且起线光源的作用。
从图1中LED组件180的LED芯片182发出的光作为线光源通过图1的密封部188的前表面189射出，然后通过导光板123的光入射面入射到导光板123上。
在本发明的LED组件180中，由于图1的LED芯片182安装在图1的包括金属材料的框架部190上，并且金属框架190暴露在空气中，而不同于将LED通过焊接安装在印制电路板上的现有技术的LED组件，用词图1的LED芯片182产生的热被迅速地排出到外部。因此，在没有散热板的情况下，各个LED芯片的寿命被延长，并且可以防止亮度因热而改变，从而保持高亮度。
此外，由于LED组件180不需要包括电路线的印制电路板，本发明的LED组件180可具有比现有技术的LED组件更薄的厚度H。另外，本发明的LED组件180起到条状线光源作用，并且LED组件180的总厚度H可以通过调整图1的密封部188的厚度来控制。如果LED组件180的厚度H被降低，则相应非显示区的边宽(bezelwidth)也被降低，并且LCD装置具有窄边框。
此外，本发明的LED组件180的宽度W可以通过调整图1的连接部184的大小来进行控制。因此，导光板123的厚度同样随着LED组件180的宽度W而减少，并且本发明的LCD装置的总厚度可以被降低，从而实现LCD装置的轻薄化。
反射片125可具有矩形板形状并且朝液晶面板110反射穿过导光板123的后表面的光，从而增加光的亮度。
导光板123对从LED组件180发出的光多次进行全反射，从而使光穿过导光板123的内部并且均匀地被散射以产生面光源。相应地，面光源被提供至液晶面板110。
为了提供一种均匀的面光源，导光板123在其后表面可以包括预定的图案。这里，为了引导光入射到导光板123内部，该图案可以是椭圆形图案、多边形图案或者全息图案。该图案可以通过印刷方法或者喷射方法形成。
导光板123可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(polymethacrylstyrene，MS)树脂制成，后者是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)的混合物。
导光板123上的光学片121使光扩散或者会聚，光通过导光板123被改变为面光源，并且向液晶面板110提供更均匀的面光源。
光学片121可以包括用于扩散光的扩散板、用于会聚光的棱镜片以及保护棱镜片并附加地扩散光的保护片。
液晶面板110和背光单元120与顶盖140、支撑主体130以及盖底150结合形成一个整体。
支撑主体130围绕液晶面板110和背光单元120的边缘并且使液晶面板110和背光单元120分开。
顶盖140围绕液晶面板110的前表面的边缘并且在顶盖140的前表面具有开口，以使液晶面板110产生的图像通过该开口显示。
液晶面板110和背光单元120设置在盖底150上方。盖底150是用于组装LCD装置100的基部。该盖底150包括：底壁，底壁上设置有背光单元120并且具有矩形板形状；以及侧壁，其与底壁垂直连接并且覆盖支撑主体130的侧面。
因此，液晶面板110和背光单元120的边缘被具有矩形框架形状的支撑主体130围绕，顶盖140覆盖液晶面板110的前表面的边缘，并且盖底150覆盖支撑主体130的后表面。顶盖140和盖底150与支撑主体130结合以模块化成为一个整体。
在模块化的LCD装置100中，从背光单元120的LED组件180射出的光通过光入射面入射在导光板123上，被导光板123朝向液晶面板110折射，并且在穿过光学片121时与被反射片125反射的光一起被变成更均匀的且更高质量的面光源，从而被提供至液晶面板110。
顶盖140还可以被称为壳盖或顶壳。支撑主体130还可以被称为导板、主支撑体或者模制框架。盖底150还可以被称为底盖或下盖。
这里，边缘型背光单元被解释为本发明的一个例子。然而，本发明不限于此，直下型背光单元可以用于包括根据本发明的LED组件的背光单元。因此，可以制造包括轻薄的直下型背光单元的LCD装置。
在本发明的LED组件中，LED芯片和覆盖LED芯片的框架部被形成为一个整体。因此，LED组件的厚度可以被最小化，并且LED芯片产生的热可以方便地被排出至外界。
此外，通过在相邻的LED芯片之间使用岛状的连接部，防止了接合接触问题，并且防止了由于LED芯片的分离而带来的引线下垂以及电缺乏。此时，因为在一道工序期间将膜状或者虚设芯片状的连接部附接到具有LED芯片的框架部，制造工序被简化，并且工序的生产率和效率得以提高。制造成本最小化。
此外，通过控制连接部的尺寸，LED芯片之间的距离变窄，安装了更多的LED芯片。因此，发出的光的量增加，并提高了光效率。
因此，包括根据本发明LED组件的LCD装置具有厚度薄、边宽窄以及亮度高的特点。
对本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明精神或范围的情况下可以对本发明的显示装置进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明所提供的修改和变型，只要它们都落入所附权利要求及其同等物的范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：
液晶面板；以及
背光单元，该背光单元设置在液晶面板下方并包括LED组件；
其中，所述LED组件包括：框架部；在框架部中排列成行并彼此分开的LED芯片；连接部，所述连接部均设置在相邻的LED芯片之间并通过引线接合与相邻的LED芯片连接；以及密封部，所述密封部包括荧光物质并覆盖所述LED芯片和所述连接部，并且其中，所述密封部将从所述LED芯片发出的光变为线光源。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述框架部包括：第一模制部和第二模制部，所述第一模制部和第二模制部分别具有用于与外部电源连接的电极焊盘部；以及在第一模制部和第二模制部之间的导电材料的金属部；
并且其中，所述金属部包括底部和侧部，所述底部上安装有LED芯片和连接部，所述侧部沿着底部的长度方向垂直于底部而形成并且覆盖所述密封部的侧壁。
3.如权利要求1所述的装置，其中，各个连接部是岛状的并且具有膜或者虚拟芯片结构。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述LED芯片的数目比所述连接部的数目多一个。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述LED芯片和所述连接部通过芯片焊接方法附接到所述框架部。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述LED芯片通过所述连接部彼此串联连接。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述背光单元是边缘型，其中所述LED组件至少设置在所述液晶面板下方的导光板的侧面，或者所述背光单元是直下型的，其中所述LED组件设置在所述液晶面板下方。
8.一种LED组件，该LED组件包括：
框架部；
在所述框架部中排列成行并彼此分开的LED芯片；
连接部，所述连接部均设置在相邻的LED芯片之间并通过引线接合连接与相邻的LED芯片连接；以及
密封部，所述密封部包括荧光物质并覆盖所述LED芯片和所述连接部，其中所述密封部将从所述LED芯片发出的光变为线光源。
9.如权利要求8所述的LED组件，其中，各个连接部是岛状的并且具有膜或者虚设芯片结构。
10.如权利要求8所述的LED组件，其中，所述LED芯片和所述连接部通过芯片焊接方法附接到所述框架部。
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