CN1880836B - 具有发光二极管的背光单元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有发光二极管的背光单元及其制造方法，由此不产生热点，无需以来使用常规的横向发光二极管组件，使得能够提高图像质量，并且该方法免除了放置热点挡板的组装工艺，使得能够简化背光单元的制造工艺，并降低背光单元的厚度。

Description

具有发光二极管的背光单元及其制造方法
本申请要求于2005年5月30日提交的韩国专利申请No.10-2005-0045640的优先权，在此引入其全文以作参考。
技术领域
本说明书涉及一种具有发光二极管的背光单元及其制造方法。
背景技术
通常，根据发光二极管(LED)的内在特性将其与半球型(dometype)透镜光学耦接来使用发光二极管。
虽然已经就发光二极管应用到液晶显示器(LCD)的背光单元上进行了许多的研究，已变得显而易见的是，背光单元的厚度必须增加，以在背光单元中体现发光二极管的均匀的光学特性。
如果假设从发光二极管发出的白光均匀地组合，那么由于必须存在的空间，背光单元的厚度趋于增加，例如，致使产生液晶显示系统厚度增加的缺点。
为克服上述缺点，近来进行了多种尝试，以封装利用如图1中所示从其侧面发光的发光二极管组件(下文中，称其为横向发光二极管组件)的液晶显示器的背光单元。
图1是横向发光二极管组件的示意透视图，其中发光二极管被接合到缓动块(slug)，并且该缓动块横向设置有电接合到该发光二极管的导线31和32。
通过成型装置40使该发光二极管和缓动块成型，以允许发光二极管的发光表面和导线31和32暴露到外部，而环绕该发光二极管的透镜20被接合到该成型装置。如果采用横向发光二极管组件作为液晶显示器的光源，那么从横向发光二极管的中心发出少量的光以防止从该发光二极管发出的其余的光入射在发光二极管组件的横向表面上，导致制造均匀一致的平面光源的限制。
上述的从横向发光二极管组件的光发射使得在液晶显示器像素的中心出现热点(hot spot)，从而致使显示器的图像质量降低。
图2是根据现有技术采用有横向发光二极管组件的液晶显示器背光单元的示意剖面图。为克服上述热点的缺点，在液晶显示器的背光单元使用了热点挡板(baffle plate)。
换句话说，液晶显示器的背光单元90是这样的，热点挡板80分别设置在封装在印刷电路板60中的多个发光二极管组件50的每一个的上侧。光导板85设置在热点挡板80上，而将液晶显示器95设置在光导板上，来组装背光单元90和液晶显示器95。
但是，由于组装工作涉及将称为换向器(diverter)的热点挡板80放置在多个横向发光二极管组件50上，如此构建的背光单元90具有组装工艺复杂的缺点。
另一缺点是，如果存在多个横向发光二极管组件50上的热点挡板80的错误对准，则在液晶显示器的最终屏幕上出现类似热点(hot spot)的斑点(spot)。
还有一缺点是，液晶显示器的厚度增加了该热点挡板80的厚度那么多。
发明内容
提出本发明以解决上述缺点，并且本发明的一个目的是提供一种具有发光二极管的背光单元及其制造方法，由此不产生热点，无需使用常规发光二极管组件，使得能够提高图像质量，而且该方法免除了放置热点挡板的组装工艺，使得能够简化背光单元的制造工艺，并降低了背光单元的厚度。
另一目的是将引导基片结合到封装有发光二极管的基片，从而使得能够增加向发光二极管的上侧发射的光量，并简化背光单元的制造工艺。
在一个总的方面，一种具有发光二极管的背光单元，包括：其上设置有导线的基片；多个发光二极管，每一都接合到该基片的上表面，并与该基片间隔开预定的距离，且电连接到该基片的导线；透明树脂，其包围该多个发光二极管，并形成在该基片的上表面上；以及光学传输装置，其设置在该透明树脂的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角小于临界角从而防止从发光二极管发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置，其中该基片其上进一步形成有多个槽，该多个槽的每一内部被接合到贴片安装基片，该贴片安装基片其上形成有槽，该贴片安装基片的槽的底表面形成有导电图形，并且该贴片安装基片其上形成有电连接到该导电图形的导线，所述贴片安装基片安装在所述基片处形成的槽的内部，其中所述安装以所述贴片安装基片的高度不高于所述导线的方式进行，并且其中每一发光二极管倒装接合到存在于该贴片安装基片的槽的底表面上的导电图形，并且该贴片安装基片的导线与该基片的导线线路接合。
在另一总的方面，一种具有发光二极管的背光单元，包括：基片；多个发光二极管，每一都被封装到该基片的上表面，并与该基片间隔开预定的距离；引导基片，其中形成有每一都相应地定位于该多个发光二极管的多个通孔，并且其接合到该基片的上表面；以及光学传输装置，其设置在该引导基片的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角小于临界角从而防止从发光二极管发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置。
在又一总的方面，一种制造具有发光二极管的背光单元的方法，包括：将多个发光二极管接合到其中设置导线的基片的上表面，每一二极管间隔开预定的距离，并且将该多个发光二极管电连接到该基片的导线；包围该多个发光二极管，并在该基片的上表面上形成透明树脂层；以及将光学传输装置设置在该透明树脂层的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角小于临界角从而防止从发光二极管发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置。
在本发明又一总的方面，一种制造具有发光二极管的背光单元的方法，包括：将多个发光二极管接合到其中设置导线的基片的上表面，每一二极管间隔开预定的距离，并且将该多个发光二极管电连接到该基片的导线；以及将光学传输装置设置在该透明树脂层的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角小于临界角从而防止从发光二极管发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置。
附图说明
图1是根据现有技术的横向发光二极管的示意透视图；
图2是作为液晶显示器背光单元的常规横向发光二极管的示意剖面图；
图3是根据本发明的具有发光二极管的背光单元的示意剖面图；
图4是示出根据本发明第一实施例的接合发光二极管的背光单元的基片的剖面图；
图5是示出其中反射层覆盖在基片槽的内表面上的状态的剖面图；
图6是示出根据本发明第二实施例的背光单元的基片接合到封装发光二极管的贴片安装(sub-mount)基片的状态的剖面图；
图7是示出设置在透明树脂的上表面上的背光单元的光学传输装置的剖面图；
图8是示出设置在透明树脂的上表面上的背光单元的光学传输装置的另一剖面图；
图9是示出设置在透明树脂的上表面上的背光单元的光学传输装置的又一剖面图；
图10示出其中透明树脂形成在基片的上表面上的示例的剖面图；
图11是示出根据本发明的用于引导液化透明树脂的环形引导部分另一功能的示意图；
图12是示出其中根据本发明的形成有多个通孔的引导基片接合到基片上表面的状态的示意透视图；
图13a至13c是示出其中根据本发明的发光二极管封装到导电基片的上表面的状态的剖面图；和
图14a至14d是示出根据本发明的具有发光二极管的背光单元的制造工艺的剖面图。
具体实施方式
参考图3，一种具有发光二极管的背光单元包括：基片100，其上设置有导线；多个发光二极管110，其每一都接合到基片100的上表面，并与基片100间隔开预定距离，且电连接到基片100的导线；透明树脂140，其包围该多个发光二极管110，并形成在基片100的上表面上；以及光学传输装置150，其设置在透明树脂140的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角度小于临界角从而防止从发光二极管110发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置。
使该导线互连，以免多个发光二极管110电短路，并提供电流到每一发光二极管110。
根据本发明的具有发光二极管的背光单元是这样的，从发光二极管发出的光经透明树脂140入射在光学传输装置150上，并且该光被光学传输装置150散射，并输出到液晶二极管(LCD 300)面板。
因而，不同于常规现有技术，如此构建的根据本发明的背光单元优点在于，不产生热点，从而使得能够改进图像质量，而无需依赖横向发光二极管。另一优点在于不需要叠放热点挡板叠的组装工艺，从而使得能够简化背光单元的制造工艺，并降低背光单元的厚度(T)。
参考图4，提供其上形成有导线(未示出)和槽101的基片100，发光二极管110通过接合装置120结合到基片100的槽101的底表面，并且发光二极管110和导线通过线125接合。换句话说，如此配置发光二极管110，以便将其定位在基片100的槽101内。
参考图5，如果反射层105覆盖在基片100中形成的槽101的内表面上，则从发光二极管110发出的光被从反射层105反射，并输出到基片100的上表面。换句话说，从覆盖在槽101上的反射层105输出到基片100的上表面的光量增加。
同时，如果基片的槽的内表面壁倾斜，则更大量的光能够从基片的内表面壁反射，并能够输出到发光二极管的上表面。
参考图6，基片未接合有发光二极管，而是接合有贴片安装基片(asub-mount substrate)。
换而言之，贴片安装基片130其上设有：槽131，槽131的底表面形成有导电图形(未示出)；和电连接到其上形成的导电图形的导线。通过倒装接合(flip chip bonding)将发光二极管110安装到存在于贴片安装基片130的槽131的底表面上的该导电图形。如图6中所示，该倒装结合利用导电块(conductive bump)115，如焊料球等。由此，无须移动发光二极管110，以将发光二极管110接合到背光单元的基片，且唯一需要做的事情是通过粘结装置120将发光二极管110接合于其的贴片安装基片130接合到基片100的槽101。
优选的，该基片100是金属基片，并且该金属基片其上形成有绝缘层107，导线形成在该绝缘层上。贴片安装基片130的导线与基片110的导线108之间的线路接合完成电连接。因而，通过利用该金属基片，根据本发明第二实施例的基片能够增加热发射效率。
在图4至图6的说明中，该槽和贴片安装基片对应于一个发光二极管，故而由于根据本发明的背光单元设置有多个发光二极管，所以存在对应于各发光二极管的多个槽和贴片基片。
参考图7，光学传输装置150包括：第一装置，其用于通过允许光的入射角度小于临界角从而防止从发光二极管110发出的光被全反射；以及第二装置，其用于散射和发射光。
该第一装置可以是其上排列有多个透镜152a的微透镜阵列片152，而该第二装置可以是常规光导板151，其中每一微透镜都是弯曲的，使得入射光发出而没有全反射。
如图7中所示，透明树脂140其上设置有光导板151，并且该光导板151其上布置有微透镜阵列片152，同时该微透镜阵列片152的未形成透镜的片表面与光导板151接触。
参考图8，透明树脂140其上设有微透镜阵列152，并且该微透镜阵列片152其上设有光导板151，同时该微透镜阵列152的形成有透镜的片表面与透明树脂140接触。
参考图9，这样形成透明树脂140以便在其上放置光导板151，并且该光导板151其上设置有微透镜阵列片152，同时该微透镜阵列152的形成有透镜的片表面与光导板151接触。
现在，参考图10，形成在基片100上表面上的透明树脂140是液体，并且基片100在其边缘形成有环形引导部分160，该引导部分160其中覆盖有该液体透明树脂140，而该基片其上填充有该透明树脂140。该引导部分160用来防止该液体透明树脂140流到外面。
之后，当该液体透明树脂140覆盖在引导部分160内的基片100上时，对其加热并使之硬化，该透明树脂140变为固相(solid phase)。
同时，如果引导部分160由能够反射从发光二极管发出的光的材料制成，则该引导部分160能够增加向背光单元的上表面发出的光量。
如前所述的，不同于现有技术，本发明优点在于，其不使用横向发光二极管组件，而使得能够无需将被称为换向器的热点挡板用到背光单元，并且显示面板的制造工艺能得以简化，且背光单元的厚度能够变薄。
另一优点在于，不用担心热点挡板错误布置的问题，而且能够增加向发光二极管上表面发射的光的量，从而能够提高显示器的图像质量。
图11是示出根据本发明的用于引导液化透明树脂的环形引导部分的另一功能的示意图。
如果形成在基片100的上表面上的环形引导部分165的内壁165a是倾斜的，那么从存在于该引导部分165内部区域的发光二极管110发出的光被从该引导部分165的倾斜内壁165a反射，以增加向发光二极管110的上表面发射的光量。
此时，可以将一个发光二极管110封装在环形引导部分165的内侧。
现在，参考图12，如果多个发光二极管110封装在基片100的上表面上，每一间隔开预定距离，制备形成有多个通孔310、每一通孔间隔开预定距离的引导基片300，则能够实现通过将该多个发光二极管110的每一个都对应地设置于该引导基片300的通孔的每一个内侧从而将形成有多个通孔310的引导基片300接合到基片100的工艺，以及其中从该多个发光二极管发出的光仅向上表面发射的结构。
优选的，引导基片300上通孔310的内壁是倾斜的，并且该通孔310覆盖有包围发光二极管110的透明树脂层。
同时，该多个发光二极管110连接到布线到基片110的电极线，使得能够接收来自外部的电能。换而言之，用于发光二极管的向上方向发射光的结构包括：基片100，多个发光二极管110，其封装在基片100的上表面上，每一都间隔开预定距离，以及多个通孔310，其对每一发光二极管相应地设置，并且引导基片300接合到基片100的上表面。如果引导基片300设有前述光学传输装置，则能够实现该背光单元。
因此，如果该发光单元进一步包括引导基片300，则使该引导基片300的上表面平坦，以使光学传输装置易于设置于其上，从而使得能够进行制造该背光单元的简单工艺。
现在，参考图13a，导电基片400其上形成有绝缘层410，并且该绝缘层410上形成有电极线421和422，其中该电极线421和422以导电块431和432的形式倒装接合到发光二极管。
参考图13b，利用导电粘合剂435将发光二极管440连接到一个电极线421，并且该发光二极管440被引线接合到另一电极线422。此时，发光二极管440是其中其上下表面形成有电极端的垂直型的。
现在，参考图13c，利用绝缘粘合剂437将发光二极管440连接到绝缘层，并且该发光二极管440被线路连接到两个电极线421和422。此时，发光二极管440是其中电极端仅形成在上表面的水平型的。
参考图14a，其上形成有导线的基片550其上接合到多个发光二极管520，其每一都间隔开预定距离，并且该多个发光二极管520电连接到基片500的导线。如图14b中所示，基片500上的该多个发光二极管520为透明树脂膜540所包围。接着，如图14c中所示地设置光学传输装置550，该光学传输装置包括用于通过允许光的入射角度小于临界角从而防止从发光二极管110发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置。
一旦进行从图14a至图14c的工艺，则能够制造根据本发明的背光单元。而且，基片、引导部分以及引导部分的前述特征被增加到该制造工艺。并且，一旦完成该背光单元，则如图14d中所示地将其与液晶显示器(LCD)组装。
从前述显而易见的，上述的根据本发明具有发光二极管的背光单元及其制造方法优点在于，不产生热点，无需依赖使用常规的横向发光二极管组件，从而使得能够提高图像质量，并且该方法免除了放置热点挡板的组装工艺，使得能够简化背光单元的制造工艺，并且降低了背光单元的厚度。
尽管上面的描述已指出了如应到多种实施例的本发明的新颖的特征，但是本领域技术人员将理解，可以进行所示装置或工艺的形式和各种细节上的省略、替换和变化，而不脱离本发明的范围。因此，本发明的范围由所附权利要求来限定，而不是为前述说明所限定。所有落在该权利要求的等效的内涵和外延内的变化都被包括在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种具有发光二极管的背光单元，包括：
其上设置有导线的基片；
多个发光二极管，每一都接合到该基片的上表面，并与该基片间隔开预定的距离，且电连接到该基片的导线；
透明树脂，其包围该多个发光二极管，并形成在该基片的上表面上；以及
光学传输装置，其设置在该透明树脂的上表面上，该装置包括用于通过允许光的入射角小于临界角从而防止从发光二极管发出的光被全反射的第一装置，以及用于散射和发射光的第二装置，其中该基片其上进一步形成有多个槽，该多个槽的每一内部被接合到贴片安装基片，该贴片安装基片其上形成有槽，该贴片安装基片的槽的底表面形成有导电图形，并且该贴片安装基片其上形成有电连接到该导电图形的导线，所述贴片安装基片安装在所述基片处形成的槽的内部，其中所述安装以所述贴片安装基片的高度不高于所述导线的方式进行，并且其中每一发光二极管倒装接合到存在于该贴片安装基片的槽的底表面上的导电图形，并且该贴片安装基片的导线与该基片的导线线路接合。
2.如权利要求1所述的单元，其中该多个槽的内表面进一步覆盖有反射层。
3.如权利要求1所述的单元，其中所述贴片安装基片的槽的内表面壁是倾斜的。
4.如权利要求1所述的单元，其中该基片是金属基片，该金属基片其上进一步形成有绝缘层，并且该基片的导线形成在该绝缘层的上表面上。
5.如权利要求1所述的单元，其中该光学传输装置的第一装置是其上排列有多个透镜的微透镜阵列片，而该第二装置是光导板。
6.如权利要求5所述的单元，其中以这样的方式配置该光学传输装置，使该光导板设置于透明树脂上，且该光导板其上设置有微透镜阵列片，其中该微透镜阵列片的未形成透镜的片表面与该光导板接触。
7.如权利要求5所述的单元，其中以这样的方式配置该光学传输装置，使该透明树脂其上设置有该微透镜阵列片，并且该微透镜阵列片其上设置有该光导板，其中该微透镜阵列片的形成有透镜的片表面接触该透明树脂。
8.如权利要求5所述的单元，其中以这样的方式配置该光学传输装置，使该透明树脂其上设置有该光导板，并且该光导板其上设置有该微透镜阵列片，其中该微透镜阵列片的形成有透镜的片表面接触该光导板。
9.如权利要求1所述的单元，其中该基片的边缘进一步包括环形引导部分，并且其中以这样的方式使该透明树脂转变，将液体透明树脂覆盖在该引导部分的内部上，并使覆盖的透明树脂硬化，以变为固体透明树脂。
10.如权利要求9所述的单元，其中该环形引导部分的内壁是倾斜的。
11.如权利要求1所述的单元，进一步包括：
引导基片，其中形成有每一都相应地定位于该多个发光二极管的多个通孔，并且其接合到该基片的上表面。
12.如权利要求11所述的单元，其中在该引导基片每一通孔的内壁是倾斜的。
13.如权利要求11所述的单元，其中该引导基片的通孔进一步包括包围并覆盖在发光二极管上的透明树脂层。
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