專利名稱：一種無透鏡的超薄直下式背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示屏的背光技術(shù)，尤其是一種無透鏡的超薄直下式背光模組。
背景技術(shù)：
LED背光液晶電視具有低能耗、長壽命、廣色域及環(huán)保的突出優(yōu)點(diǎn)，已成為液晶電視的主流。其中，大尺寸LED背光成為液晶電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。大尺寸背光主要采用直下式，由于直下式LED背光模組的LED光源在PCB上的分布密度大，LED光源之間的光線容易交叉混光。一般來說，要提高亮度均勻性就必須增加擴(kuò)散板到LED光源的距離，增加此距離的同時(shí)也增加了模組的厚度，不利于超薄化的發(fā)展。如何保持混光均勻的同時(shí)降低背光模組的厚度，已成為直下式LED背光源迫切要解決的問題。目前，解決上述問題最廣泛的一種方式就是增加散光光學(xué)器件，即在LED光源和散光板之間表面增加一個(gè)二次光學(xué)透鏡，用以散射LED光源發(fā)出的光以達(dá)到解決混光的目的。但是，二次光學(xué)透鏡本身將占據(jù)一定的厚度，也對(duì)背光模組的超薄化形成了一定程度的限制。另外，現(xiàn)有的二次光學(xué)透鏡與LED之間存在一定的匹配問題，S卩如果兩者之間匹配不好，將直接影響混光的效果好壞。另外，傳統(tǒng)的白光LED封裝熒光粉與芯片直接接觸，使用過程中若芯片無法有效的散熱，容易照成熒光粉的熱猝滅，導(dǎo)致亮度下降、色坐標(biāo)飄移。

發(fā)明內(nèi)容
為了進(jìn)一步降低擴(kuò)散板到LED光源的距離以利于超薄化，本發(fā)明提供一種無透鏡的超薄直下式背光模組。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種無透鏡的超薄直下式背光模組，包括PCB板和安裝在所述PCB板上的多個(gè)LED光源，在所述LED光源上方扣裝有一擴(kuò)散板，在所述擴(kuò)散板的入光面設(shè)置多個(gè)具有均勻散光作用的凹槽，每個(gè)凹槽對(duì)應(yīng)扣蓋在一個(gè)LED光源上方；在所述擴(kuò)散板的出光面還設(shè)置有散射微結(jié)構(gòu)；在所述LED光源的基板的上表面設(shè)置有一反光層,所述反光層與該LED光源的發(fā)光層的距離為2 15微米。進(jìn)一步的，為了提高LED芯片與透鏡化凹槽的匹配度，所述LED光源為倒裝或垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED芯片的P型層厚度為50 500納米、N型層的厚度為4 9微米、發(fā)光層的厚度為10 100納米。進(jìn)一步的，為了獲得亮度均勻的效果的同時(shí)能夠減少LED的數(shù)量，所述凹槽的縱向剖視圖是以其扣蓋的LED光源的中心線左右對(duì)稱的形狀，且所述左右對(duì)稱的兩部分在該中心線交匯處形成一個(gè)朝LED光源方向凸出的頂點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述凹槽在擴(kuò)散板上呈上下左右對(duì)稱的行列隊(duì)形排列分布，且其相鄰兩行凹槽的行距從中間往左右兩側(cè)逐漸減小，其相鄰兩列凹槽的列距從中間往上下兩邊逐漸減小。進(jìn)一步的，所述散射微結(jié)構(gòu)為擴(kuò)散板的出光面設(shè)置的鋸齒型或波浪型結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述LED光源為藍(lán)光LED芯片，在所述擴(kuò)散板入光面或者出光面的散射微結(jié)構(gòu)上涂覆有熒光粉層。進(jìn)一步的，所述熒光粉層由熒光粉和熱固性膠體構(gòu)成，所述熒光粉材料由釔鋁石榴石、镥鋁石榴石、硅酸鹽、氮化物中的一種或多種組成，所述熱固性膠體為硅膠、硅樹脂或環(huán)氧樹脂。進(jìn)一步的，所述安裝在所述PCB上的多個(gè)LED光源為紅色、藍(lán)色和綠色三色LED芯片的組合，或者所述LED光源僅為藍(lán)光LED芯片。進(jìn)一步的，所述擴(kuò)散板由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一種或多種與散射粒子混合組成，所述散射粒子為二氧化硅(Si02)或二氧化鈦(Ti02)粒子。本發(fā)明通過在擴(kuò)散板上設(shè)置的具有均勻散光作用的凹槽，對(duì)LED芯片發(fā)出的光進(jìn)行第一次散射，起到與現(xiàn)有二次光學(xué)透鏡相同的效果。同時(shí)本發(fā)明還通過擴(kuò)散板的出光面設(shè)置的散射微結(jié)構(gòu)，對(duì)LED芯片發(fā)出的光進(jìn)行第二次散射，使其經(jīng)擴(kuò)散板后光線變得均勻、一致。本發(fā)明為了進(jìn)一步提高前述效果，通過大量實(shí)驗(yàn)研究挑選了一種與所述凹槽更加匹配的LED芯片，即是所述LED芯片的基板的上表面設(shè)置有一反光層，所述反光層與該LED芯片的發(fā)光層的距離為2 15微米。綜上，本發(fā)明通過上述三點(diǎn)改進(jìn)有機(jī)組合，在保證混光均勻的同時(shí)去除了二次光學(xué)透鏡，從而去除了二次光學(xué)透鏡對(duì)于直下式背光模組厚度的限制，可使直下式背光模組做得更薄。相對(duì)于現(xiàn)有技 術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:1、無需使用二次光學(xué)透鏡僅通過本發(fā)明透鏡化的擴(kuò)散板就能夠有效降低混光距離，實(shí)現(xiàn)了背光模組的超薄化。2、透鏡化的擴(kuò)散板及與之匹配的LED光源可保證在較小的混光距離下混光的均勻度。3,LED芯片與熒光粉分離可有效的降低散熱不好引起的亮度下降、色坐標(biāo)漂移，同時(shí)提聞了 1旲組的光效。為了充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明背光模組的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明倒裝結(jié)構(gòu)的LED光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明垂直結(jié)構(gòu)的LED光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明擴(kuò)散板凹槽部分的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明擴(kuò)散板凹槽部分的另一種局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明擴(kuò)散板凹槽部分的再一種局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明擴(kuò)散板上凹槽的分布示意圖；圖8是本發(fā)明背光模組帶熒光粉層的一種結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明背光模組帶熒光粉層的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、PCB 板；2、LED 光源；3、擴(kuò)散板；4、突光粉層；21、基板；22、襯底；23、η型層；24、發(fā)光層；25、ρ 型層；26、P 電極；27、η電極；28、反光層；29、凸點(diǎn)31、凹槽；32、散射微結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種無透鏡的超薄直下式背光模組，包括PCB板I和安裝在所述PCB板I上的多個(gè)LED光源2，在所述LED光源2上方扣裝有一擴(kuò)散板3。本實(shí)施例背光模組為了省略二次光學(xué)透鏡并同時(shí)具有較好的散射效果，在所述擴(kuò)散板3的入光面設(shè)置多個(gè)具有均勻散光作用的凹槽31，每個(gè)凹槽31對(duì)應(yīng)扣蓋在一個(gè)LED光源2上方，以便于均勻散射各個(gè)LED光源發(fā)出的光線。當(dāng)·然，為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例出光均勻效果，如圖所示，在所述擴(kuò)散板3的出光面還設(shè)置有散射微結(jié)構(gòu)4，散射微結(jié)構(gòu)4為擴(kuò)散板的出光面設(shè)置的鋸齒型或波浪型結(jié)構(gòu)，通過該散射微結(jié)構(gòu)4對(duì)LED光源發(fā)出的光進(jìn)行第二次散射。其中，本實(shí)施例安裝在所述PCB上的多個(gè)LED光源為紅色、藍(lán)色和綠色三色LED芯片的組合，或者所述LED光源僅為藍(lán)光LED芯片。其中，擴(kuò)散板3由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一種或多種與散射粒子混合組成，所述散射粒子為二氧化硅(Si02)或二氧化鈦(Ti02)粒子，該透鏡化的擴(kuò)散板可通過以下方法制作:注塑成型、腐蝕、模頂(Molding)。如圖2和圖3所示是本實(shí)施例LED光源的兩種結(jié)構(gòu)示意圖:圖2是倒裝結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是垂直結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，倒裝結(jié)構(gòu)的LED光源包括基板21、襯底22、η型層23、發(fā)光層24、ρ型層25、ρ電極26、η電極27和凸點(diǎn)29 ;如圖3所示，垂直結(jié)構(gòu)的LED光源包括21、基板、η型層23、發(fā)光層24、ρ型層25和η電極27。為了使得LED光源與凹槽結(jié)構(gòu)的匹配度更好真正達(dá)到去除透鏡而具有較好的散射效果，在所述LED光源2的基板21的上表面設(shè)置有一反光層28。而且為了達(dá)到更加的匹配度提高散射效果，經(jīng)過申請人大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到所述反光層28與該LED光源的發(fā)光層的距離為2 15微米為較佳范圍。如圖2和3所示的倒裝或垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，為了提高LED芯片與透鏡化凹槽的匹配度，LED芯片的P型層厚度為50 500納米、N型層的厚度為4 9微米、發(fā)光層的厚度為10 100納米。如圖4-6所示，為了獲得亮度均勻的效果，所述凹槽31的縱向剖視圖是以其扣蓋的LED光源的中心線左右對(duì)稱的形狀，且所述左右對(duì)稱的兩部分在該中心線交匯處形成一個(gè)朝LED光源方向凸出的頂點(diǎn)，例如蝙蝠翼狀、倒圓錐體狀、四角星狀等。如圖7所示，為了獲得亮度均勻的效果的同時(shí)能夠減少LED的數(shù)量，所述凹槽31在擴(kuò)散板3上呈上下左右對(duì)稱的行列隊(duì)形排列分布，且其相鄰兩行凹槽的行距從中間往左右兩側(cè)逐漸減小，其相鄰兩列凹槽的列距從中間往上下兩邊逐漸減小。所述凹槽31在擴(kuò)散板3上呈上下左右對(duì)稱的行列隊(duì)形排列分布具體如圖所示，X軸和Y軸分別是兩條中心線，凹槽31對(duì)稱分布在X軸和Y軸兩側(cè)，如圖中的X軸兩側(cè)dx (η)的大小相等，dx(n-l)的大小相等，圖中的Y軸兩側(cè)dy(n)的大小相等，dy(n-l)的大小相等。其相鄰兩行凹槽的行距從中間往左右兩側(cè)逐漸減小，其相鄰兩列凹槽的列距從中間往上下兩邊逐漸減小，具體如圖所示:dx (n) >dx (η-1)，dy (η) >dy (η-1)。本實(shí)施例LED點(diǎn)光源發(fā)出的光部分透過凹槽，部分被反射回來后經(jīng)多次反射最終透過凹槽；透過凹槽的光線經(jīng)過出光面微結(jié)構(gòu)的散射，可在較小的混光距離下達(dá)到出射光均勻的效果。實(shí)施例2如圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同在于:本實(shí)施例的LED光源為藍(lán)光LED芯片，在所述擴(kuò)散板3出光面的散射微結(jié)構(gòu)32上涂覆有熒光粉層4，熒光粉層4的涂覆方法可包括噴涂、熒光膠涂覆、熒光片貼裝等方式。其中，所述熒光粉層4由熒光粉和熱固性膠體構(gòu)成，所述熒光粉材料由釔鋁石榴石、镥鋁石榴石、硅酸鹽、氮化物中的一種或多種組成，所述熱固性膠體為硅膠、硅樹脂或環(huán)氧樹脂。其中，所述硅酸鹽是本行業(yè)內(nèi)技術(shù)員的一種常見原料通稱，它是由Ca, Ba, Sr, Mg, Si, O元素組成的化合物；其中，所述氮化物也是本行業(yè)內(nèi)技術(shù)員的一種常見原料通稱，它是由Ba，Ca, Sr, Al, Si, N元素組成的化合物。藍(lán)光在擴(kuò)散板內(nèi)均勻分散，通過出光面時(shí)激發(fā)涂覆于散射微結(jié)構(gòu)上的熒光粉層，與未激發(fā)的藍(lán)光混合成均勻的白光，同時(shí)散射微結(jié)構(gòu)具有散光作用，將獲得混光更加均勻的出射光。該擴(kuò)散板出光面散射微 結(jié)構(gòu)上涂覆熒光粉層，熒光粉與芯片分離能夠有效的降低散熱不好引起的亮度下降、色坐標(biāo)漂移。另外，在散射微結(jié)構(gòu)上涂覆熒光粉層，在均勻混光的同時(shí)還能夠進(jìn)一步縮短混光距離。實(shí)施例3如圖9所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2不同在于:本實(shí)施例的LED光源也為藍(lán)光LED芯片，但在所述擴(kuò)散板3入光面上(即凹槽內(nèi)壁)涂覆有熒光粉層4，熒光粉層4的涂覆方法可包括噴涂、熒光膠涂覆、熒光片貼裝等方式。LED發(fā)射出的藍(lán)光，一部分激發(fā)凹槽內(nèi)壁的熒光粉，與未激發(fā)的藍(lán)光在擴(kuò)散板內(nèi)均勻混合成白光，同時(shí)白光經(jīng)散射微結(jié)構(gòu)的散光作用，將獲得混光更加均勻的出射光。該擴(kuò)散板入光面上涂覆熒光粉層，熒光粉與芯片分離能夠有效的降低散熱不好引起的亮度下降、色坐標(biāo)漂移。另外，在凹槽內(nèi)壁上的涂覆熒光粉層，在均勻混光的同時(shí)還能夠進(jìn)一步縮短混光距離。本發(fā)明直接通過透鏡化的擴(kuò)散板將與之匹配的LED點(diǎn)光源變成均勻的面光源，可有效降低混光距離實(shí)現(xiàn)直下式背光模組的超薄化。另外，熒光粉層與LED光源的分離設(shè)計(jì)有效的減少了 LED發(fā)熱帶來的熒光粉淬滅及色坐標(biāo)漂移現(xiàn)象，提高了光效。以上實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，比如凹槽的排布、熒光粉材料、凹槽的形狀等，包括但不限于上述結(jié)構(gòu)。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明構(gòu)思在現(xiàn)有技 術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者根據(jù)有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，均應(yīng)該在由本權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種無透鏡的超薄直下式背光模組，包括PCB板和安裝在所述PCB板上的多個(gè)LED光源，其特征在于: 在所述LED光源上方扣裝有一擴(kuò)散板，在所述擴(kuò)散板的入光面設(shè)置多個(gè)具有均勻散光作用的凹槽，每個(gè)凹槽對(duì)應(yīng)扣蓋在一個(gè)LED光源上方； 在所述擴(kuò)散板的出光面還設(shè)置有散射微結(jié)構(gòu)； 在所述LED光源的基板的上表面設(shè)置有一反光層,所述反光層與該LED光源的發(fā)光層的距離為2 15微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述LED光源為倒裝或垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED芯片的P型層厚度為50 500納米、N型層的厚度為4 9微米 、發(fā)光層的厚度為10 100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述凹槽的縱向剖視圖是以其扣蓋的LED光源的中心線左右對(duì)稱的形狀，且所述左右對(duì)稱的兩部分在該中心線交匯處形成一個(gè)朝LED光源方向凸出的頂點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述凹槽在擴(kuò)散板上呈上下左右對(duì)稱的行列隊(duì)形排列分布，且其相鄰兩行凹槽的行距從中間往左右兩側(cè)逐漸減小，其相鄰兩列凹槽的列距從中間往上下兩邊逐漸減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述散射微結(jié)構(gòu)為擴(kuò)散板的出光面設(shè)置的鋸齒型或波浪型結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述LED光源為藍(lán)光LED芯片，在所述擴(kuò)散板入光面或者出光面的散射微結(jié)構(gòu)上涂覆有突光粉層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述熒光粉層由熒光粉和熱固性膠體構(gòu)成，所述熒光粉材料由釔鋁石榴石、镥鋁石榴石、硅酸鹽、氮化物中的一種或多種組成，所述熱固性膠體為硅膠、硅樹脂或環(huán)氧樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述安裝在所述PCB上的多個(gè)LED光源為紅色、藍(lán)色和綠色三色LED芯片的組合，或者所述LED光源僅為藍(lán)光LED芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無透鏡的超薄直下式背光模組，其特征在于: 所述擴(kuò)散板由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一種或多種與散射粒子混合組成，所述散射粒子為二氧化硅(Si02)或二氧化鈦(Ti02)粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無透鏡的超薄直下式背光模組，包括PCB板和安裝在所述PCB板上的多個(gè)LED光源，在所述LED光源上方扣裝有一擴(kuò)散板，在所述擴(kuò)散板的入光面設(shè)置多個(gè)具有均勻散光作用的凹槽，每個(gè)凹槽對(duì)應(yīng)扣蓋在一個(gè)LED光源上方；在所述擴(kuò)散板的出光面還設(shè)置有散射微結(jié)構(gòu)；在所述LED光源的基板的上表面設(shè)置有一反光層，所述反光層與該LED光源的發(fā)光層的距離為2～15微米。本發(fā)明直接通過透鏡化的擴(kuò)散板將與之匹配的LED點(diǎn)光源變成均勻的面光源，可有效降低混光距離實(shí)現(xiàn)直下式背光模組的超薄化。另外，熒光粉層與LED光源的分離設(shè)計(jì)有效的減少了LED發(fā)熱帶來的熒光粉淬滅及色坐標(biāo)漂移現(xiàn)象，提高了光效。
文檔編號(hào)F21S8/00GK103244872SQ20131017516
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者姚述光, 萬垂銘, 陳海英, 許朝軍, 方林東, 區(qū)偉能 申請人:晶科電子(廣州)有限公司