提供背光的發光二極體陣列組件及具有該組件的背光單元的製作方法
2023-06-01 07:47:16 2
專利名稱：提供背光的發光二極體陣列組件及具有該組件的背光單元的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及用於液晶顯示器電視機的背光，並且特別涉及可作為帶有被整體封裝的多個發光二極體的獨立裝置的、並且不論屏幕的尺寸可以普遍地被使用的用於提供背光的液晶顯示器陣列組件，以及具有同樣構成的背光單元。
背景技術：
發光二極體(LEDs)是半導體發光裝置，是以諸如GaAs、AlGaAs、GaN、InGaN和AlGaInP等化合物半導體材料的改性而形成的發光光源，並且產生各種顏色的光。另外，對於確定LED裝置的特性的標準，有顏色、亮度和光強。這樣的LED裝置的特性，首先由用在該LED裝置中的化合物半導體材料決定，其次，用於裝配LED晶片的封裝結構也有相當的影響。
特別，隨著由物理與化學特性優良的GaN實現的高頻三元色(紅、藍和綠)和白色LEDs的出現，LEDs的應用擴展到並使用在各種領域，例如鍵區和液晶顯示器(LCD)設備的背光，信號光，機場跑道的導向光，以及飛機和具有高定向性汽車的閱讀燈和照明燈。
圖1a和圖1b分別是示出用作傳統背光光源的LED裝置10的透視圖和截面圖。
參見這些圖，LED裝置10按照這樣的方式形成由塑膠材料製成的外殼11裝配有用於輸入和輸出電信號的引線11a以及由導電材料製成的熱沉12，並且，構造用來反射從LED晶片14沿水平方向生成的光的鏡頭16，與外殼11的上部結合。
構造由外殼11和鏡頭16形成的封裝結構來發射從LED晶片以近乎水平方向產生的光，並向其外部釋放由LED14產生的熱，這樣可以得到穩定的操作特性。
圖2是示出利用具有這樣的水平發光特性的LED裝置10實現的傳統背光單元的圖，以及圖3是示出包含在圖2的背光單元中的LED陣列的的放大圖。
如圖1和圖2所示，傳統的背光單元20封裝成圖1所示的樣子，並且，傳統背光單元20的LED陣列組件21按照這樣的方式形成多個LED裝置10，每個發射紅、藍和綠光中的一種，被安裝成一行，使三原色交替地安排在印刷電路板(PCB)30上，在PCB 30上，形成用於傳送電信號的印刷電路圖形。另外，背光單元20被劃分成兩個相等的部分，LED陣列組件21被安排在每個劃分部分的中心位置，反射板23形成在LED陣列組件21的兩側，用於水平地反射沿垂直方向發射的光。陣列組件21的PCB 30由高導電材料製成，例如Al，以提高熱輻射效率。
從安裝在LED陣列組件21上的LED裝置10發射的光沿垂直方向反射，並被漫射到整個顯示屏幕。
背光單元20所要求的陣列組件21的數量，隨著對應的顯示裝置的屏幕尺寸，按比例增長，並且，每個陣列組件21所要求的LED裝置10的數量也隨著該顯示裝置的屏幕尺寸變化。
因此，如上所述，傳統的背光單元存在缺點，陣列組件21和反射體23要根據顯示裝置的屏幕尺寸重新設計，並且，價格昂貴的LED裝置10也隨著該顯示裝置的屏幕尺寸按比例增長。
另外，由於傳統的背光單元使陣列組件平行地排列，與陣列組件21有間隔距離的背光單元的邊緣部分的亮度特性，較之其中央部分的亮度會相對惡化，因此傳統的背光單元有缺點。
另外，由於LED陣列組件被構造成單一的單元，在LED陣列組件的一部分出現故障時，為了查出故障，必須檢查整個LED陣列組件，因此傳統的背光單元有缺點。
發明內容
因此，針對發生在現有技術中的上述問題，提出本發明，並且本發明的一個目的是提供可作為獨立裝置的、帶有被整體封裝的多個發光二極體的、並且不論屏幕的尺寸可以普遍被使用的用於提供背光的液晶顯示器陣列組件，以及具有同樣構成的背光單元。
為了實現上述的目的，本發明提供用作背光光源的LED陣列組件，包括條形PCB，其上形成有導電圖形，用於傳送電力；基座，形成在所述PCB上，由導熱材料製成；多個LED晶片，安裝在所述基座上，排成行，並電連接到所述PCB的所述導電圖形；反射體，圍繞所述多個LED晶片形成，用來反射從所述多個LED晶片向上發射的光；以及鏡頭，在所述多個LED晶片和所述反射體的上方形成，具有條形，用來沿水平方向漫射從所述多個LED晶片和所述反射體發射的光。
安裝在所述基座上的所述多個LEDs，可以由每一個各發射紅、綠和藍光中的一種的LEDs形成，以聯合形成白光。
所述鏡頭可以具有使光沿著所述組件的縱向漫射的結構。
為了實現上述目的，本發明提供一種用於顯示裝置的背光單元，其中，權利要求1至6中任何一個所述的多個LED陣列組件被安排成多個行和列，在每個所述的行，所述LED陣列組件以固定間隔排列，在兩個相鄰的行中，定位在第一行的每一個LED陣列組件，使其朝向第二行中兩個相鄰的LED陣列組件之間的間隔。
下面接合附圖的詳細說明，將使本發明的上述和其他目的、特徵和優點得到更清楚的理解。這些附圖包括圖1a和圖1b分別是傳統LED裝置的透視圖和截面圖；圖2是使用傳統LED裝置實現的背光單元的頂視圖；圖3是包含在傳統背光單元中的LED陣列組件的放大圖；圖4是示出根據本發明的用於提供背光的LED陣列組件的結構的分解透視圖；圖5是本發明的LED陣列組件的縱向截面圖；以及圖6是使用本發明的LED陣列組件實現的背光單元的頂視圖。
具體實施例方式
下面將參考
根據本發明的用於提供背光的LED陣列組件和背光單元。
圖4是示出根據本發明優選實施例的LED陣列組件的分解透視圖。
如圖4所示，本發明的LED陣列組件40包含特定長度的條形PCB 42，在其上形成用於傳送電信號的導電圖形；基座44，由導熱材料製成，並位於PCB 42；多個LED晶片46，安裝在基座44上，排成行，並電連接到PCB 42的所述導電圖形；反射體48，圍繞LED晶片46形成，用於反射從LED晶片46向上發射的光；以及鏡頭50，在LED晶片46和反射體48之上形成，以近乎水平的方向漫射從LED晶片46和反射體48發出的光。
上述的PCB 42不僅對多個LED施加電信號，而且，當多個LED晶片工作時，還向其外部傳熱。因此，用於輸入、輸出、和傳送電信號的所述導電圖形形成在PCB 42，並且，所述導電圖形用具有高導電效率的材料實現，例如，鋁Al。在這種情況下，PCB 42的尺寸可以標準化為特定的長度，而不考慮對應LCD的屏幕長度。PCB 42的長度依賴於要安裝的LED晶片46的數量，並且，所述的LED晶片46的數量可以被標準化，而不考慮該LCD的屏幕尺寸。
其後，多個LED晶片被安裝在PCB 42上。在這種情況下，具有易於導熱結構和/或由具有高熱傳導性的材料製成的基座44被安置在PCB 42和LED晶片46之間，以促進LED晶片46的熱輻射。基座44可以具有眾所周知的熱沉結構，並由眾所周知的熱沉材料製成。在這種情況下，構造基座44，使不僅一個LED晶片，而是安裝在PCB42上的多個LED晶片46，同時地輻射熱量。多個LED晶片46可以通過引線接合法或者倒裝晶片接合法安裝到基座44。
另外，反射體48形成在PCB 42上，以便將從多個LED晶片46產生的並沿不同方向發射的光向上聚光。反射體48以這樣的方式實現構造與LED晶片46的安裝表面成特定角度的傾斜表面，圍繞多個LED晶片46，然後將金屬反射材料鍍在所述傾斜表面，或者將特定角度的傾斜金屬反射板圍繞多個LED晶片46連接。在這種情況下，可以根據要求的亮度特性，調整傾斜反射體的角度。
在多個LED晶片46和反射體48的上方形成鏡頭50，由透明材料製成，能夠使光穿過，並且被構造成條形。在這種情況下，鏡頭50的反射板可以具有任何構造形狀，只要這種構造能夠沿近乎水平的方向折射從下方發射的光。
通過樹脂來封裝多個LED晶片46。優選地，用於該封裝的封裝材料是軟材料，具有低壓力或提供對LED晶片的減振。另外，可通過使用折射率類似於鏡頭50的材料，使減振材料能夠讓光的發射更容易。
鏡頭50可以與所述封裝材料集成在一起，或者事先形成，然後安裝在封裝材料上或與封裝材料組合。
圖5是上述的LED陣列組件的縱向截面圖。
如圖5所示，LED陣列組件按照這樣的方式封裝未經封裝的多個LED晶片46，通過具有熱沉結構的基座44，安裝在PCB 42上，然後，立刻成形反射體48，封裝材料49和鏡頭50。多個LED晶片46排成行，相互以預定間隔分隔開，例如，按照紅R、綠G和藍B的LED晶片的次序排列。可以根據對應的LED晶片46的亮度特性，確定紅、綠和藍LED的次序和比例。
當電信號通過PCB 42施加到LED晶片46，光從LED晶片46輻射。在這種情況下，在LED晶片46中生成的、沿垂直方向漫射的一些光射入鏡頭50，而以近乎水平方向發射的光都由反射體48反射，以便改變光的路徑。這樣，發射的各種顏色的光通過反射體48反射，並混合在一起形成白光。該白光最終向上折射並射入鏡頭50。鏡頭50用來將射入光的路徑改變成沿水平方向的路徑。
如上所述，三原色在LED陣列組件40中混合在一起，並且LED陣列組件可以具有統一的散射效應。另外，在通過樹脂與預定量的分散劑相互混合形成封裝材料49的情況下，三原色可以更統一地混合在一起。
LED陣列組件40按照這樣的方式來製造形成基座44，其具有熱沉結構，並包括電子圖形，使多個晶片通過倒裝晶片接合或引線接合到其上，以及電連接裝置，用於將所述電子圖形電連接到其下部，將基座44和反射體48安裝在PCB 42上，多個LED晶片46接合到基座44，封裝LED晶片46，並安裝條形鏡頭50，然後固化。
將本發明的LED陣列組件40構造成具有特定單位尺寸的獨立封裝。這樣，在組裝背光單元時，可以在該背光單元中適當安排和使用多個LED陣列組件。
圖6是根據本發明的優選實施例的使用LED陣列組件實現的背光單元的頂視圖。
在本發明的背光單元60中，陣列組件40被排列成相互之間具有預定間隔的多個行與列。在這種情況下，在每一行，多個LED陣列組件40沿著背光單元60的縱向排列，相互之間以預定間隔分隔開。另外，在兩個相鄰的行之間，在一行中的每個LED陣列組件40位於面對另外相鄰行中兩個相鄰LED陣列組件之間的間隔的位置。
也即，多個LED陣列組件40在背光單元60中，以規則的菱形圖形排列。
當按照上述實現LED陣列組件40，可以得到背光單元60內所有區域的統一亮度特性，並且，較之圖2中的背光單元60，LED晶片的數量可以減少。
另外，通過適當地以不同的方式排列本發明的LED陣列組件40，可以實現能夠提供符合要求的亮度特性的背光單元60。
例如，根據本發明，將具有單位長度的多個陣列組件40相互連接成行，可以實現兩行的LED陣列，如圖2所示的背光單元。在這種情況下，由於LED陣列組件40的結構和設計沒有被改變，而只是LED陣列組件40的數量增加了，即使屏幕尺寸增加也可組裝，因此可以便於背光單元的製造。但是，在這種情況下，難於獲得統一的發光特性。
如上所述，本發明提供LED陣列組件，其中多個LED晶片整體封裝，這樣，用於背光的LED陣列可以廉價和容易地實現，並且，可實現背光單元，不必根據屏幕尺寸改變LED陣列，因此，可以得到普遍的使用。另外，由於按照單位長度實現LED陣列，當故障發生時，只要替換有故障的陣列，而不必替換整個背光單元，這樣，本發明的製造高效，而維修也容易。
根據本發明的LED陣列組件和背光單元不限於上述的實施例，在不脫離本發明權利要求書定義的精神和範圍內，可以做各種修改和替換。
權利要求
1.用作背光光源的發光二極體(LED)陣列組件，包含條形印刷電路板(PCB)，在其上形成用於傳送電力的導電圖形；基座，形成在所述PCB上，並由導熱材料製成；多個LED晶片，安裝在所述基座上，排成行，並電連接到所述PCB的所述導電圖形；反射體，圍繞所述多個LED晶片形成，並用來反射從所述多個LED向上發射的光；以及鏡頭，在所述多個LED晶片和反射體之上形成，具有條形，並用來漫射從所述多個LED晶片和反射體沿水平方向發射的光。
2.如權利要求1所述的LED陣列組件，其中，所述多個LED晶片中的每一個，發射紅、綠和藍光中的一種。
3.如權利要求1所述的LED陣列組件，其中，所述鏡頭具有可以使光沿著所述組件的縱向漫射的的結構。
4.如權利要求1所述的LED陣列組件，還包括由透明軟材料製成的封裝材料，以覆蓋和保護所述多個LED晶片。
5.如權利要求4所述的LED組件，其中，形成所述鏡頭，與所述封裝材料集成在一起。
6.如權利要求4或5所述的LED組件，其中，所述封裝材料由樹脂和分散劑相混合的材料製成。
7.一種用於顯示裝置的背光單元，其中，如權利要求1至6所述的多個LED陣列組件被排列成多個行與列，在每一行，所述LED陣列組件以規則的間隔排列，在兩個相鄰行的關係中，第一行中的每一個LED陣列組件位於面對第二行中兩個相鄰LED陣列組件之間的間隔。
全文摘要
本發明提供用於提供背光的發光二極體(LED)陣列組件，其可以被用作帶有整體封裝的多個LED的、並且不論屏幕的尺寸可以普遍被使用的獨立裝置，以及具有同樣構造的背光單元。所述LED陣列組件用作背光光源，包括條形印刷電路板(PCB)，其上形成有用於傳送電力的導電圖形；基座，形成在所述PCB上，並由導熱材料製成；多個LED晶片，安裝在所述基座上，排成行，並電連接到所述PCB的所述導電圖形；反射體，圍繞所述多個LED晶片形成，並用來反射從所述多個LED晶片向上發射的光；以及鏡頭，在所述多個LED晶片和反射體之上形成，呈條形，並用來漫射從所述多個LED晶片和反射體沿水平方向發射的光。
文檔編號H01L33/00GK1693960SQ20041005443
公開日2005年11月9日 申請日期2004年7月22日 優先權日2004年5月3日
發明者樸正圭, 金昶煜, 樸英衫 申請人:三星電機株式會社