發光二極體、其製造方法和具有該發光二極體的背光組件的製作方法

2023-07-09 09:02:06 2

專利名稱:發光二極體、其製造方法和具有該發光二極體的背光組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種背光組件，更具體地，涉及一種能夠改進亮度不均勻性的發光二極體(LED)、其製造方法以及具有該發光二極體的背光組件。
背景技術：
近年來，數據處理器已經得到快速的發展，從而其具有各種形狀、各種功能以及更高的數據處理速度。通常，由於在數據處理器中處理的數據是電信號的類型，因此用戶需要顯示裝置以用肉眼檢查在數據處理器中處理的數據。
在各種顯示裝置中，液晶顯示裝置(LCD)是一種平板顯示裝置，其使用液晶來顯示圖像。LCD具有許多優點，如薄、輕、功耗低且工作電壓低，從而LCD廣泛應用於各種工業領域。
通常，LCD由用於顯示圖像的液晶板和用於向該液晶板提供光的背光組件構成。
背光組件的光源可以使用電致發光(EL)、冷陰極螢光燈(CCFL)、熱陰極螢光燈(HCFL)、發光二極體(LCD)等。
CCFL型背光組件的問題在於由於在螢光燈中包含的水銀容易與金屬結合以形成汞齊，因此縮短了燈的使用壽命。此外，CCFL型背光組件具有多個缺點，如隨著溫度變化的劇烈亮度變化、以及由於使用了作為劇毒重金屬的水銀而帶來的廢物處理問題。
為了解決這些問題，已開發出使用LED的另一背光組件。
LED是點光源，其可以由多個紅、綠和藍LED或者多個白LED構成。由於在使用LED的情況下可以縮小背光組件的尺寸並保持光的均勻性，因此可以實現高亮度背光組件。
根據光源的設置類型，可以將LCD分類成兩種類型，其中一種是邊緣型LCD，另一種是直接型LCD。邊緣型背光組件包括位於LCD的側面上的光源、以及用於將從LED發出的光向前引導的導光板，其中導光板位於液晶板的背部。直接型背光組件包括位於液晶板背部的多個光源，使得從所述多個光源發出的光直接照射在位於所述多個光源的前面的液晶板上。
以下，參照附圖對現有技術的LCD進行說明。
圖1是現有技術的邊緣型LCD的分解立體圖。
參照圖1，背光組件20包括底殼90、多個LED 60、用於向LED 60供電的印刷電路板(PCB)61、用於保護LED 60的殼體62、用於將從LED 60產生的光轉換為面光源的導光板50、以及光片30。其中，所述多個LED 60按間隔開預定距離的方式設置在底殼90的側面上，並發出光。此外，光片30設置在導光板50的上方，並起到使光散射和會聚的作用。
背光組件20還可以包括接合或塗敷在底殼90上的反射板70。
當從PCB 61供電時，LED 60發光。從LED 60發出的光輸入到導光板50，通過導光板50對其進行引導，使得面光向前照射在置於導光板50的前面的液晶板10上。
圖2是現有技術的邊緣型LCD的LED 60的放大立體圖。
參照圖2，現有技術的LED 60(其為一種發射面積比CCFL的發射面積小的點光源)相對於基於基準點的X-X』和Y-Y』軸具有預定的輻射角。
LED 60是細長的LED，其容易應用於小尺寸的邊緣型LCD，其中，該細長LED 60相對於基於基準點的X-X』和Y-Y』軸具有約110°的預定輻射角。
其中，輻射角是指在LED 60中發出的光相對於基於基準點的X-X』和Y-Y』軸的最大角度。
圖3是例示出現有技術的邊緣型LCD的外部缺陷的示意圖。
參照圖3，現有技術的LCD包括液晶板10；用於保護液晶板10的頂殼11；以及置於LCD的一個側面上的多個LED 60，用於向液晶板10提供光。
如前所述，輻射角表示從LED 60發出的光的角度，其中LED 60具有約110°的輻射角。
在現有技術的LCD中，由於LED 60的輻射角約為110°，所以在液晶板10的一側的與其中設置有LED 60的區域相對應的區域中必然形成有亮部A和暗部B。
由於亮部A和暗部B在液晶板10的預定區域中交替重複，因此亮度變得不均勻，這稱為亮斑(hot spot)。這裡，亮部A對應於位於從LED60發出的光的輻射角(約110°)之內的區域，而暗部B對應於位於從LED60發出的光的輻射角(約110°)之外的區域。該亮斑是LCD的外部缺陷的原因，這最終導致降低產品合格率。

發明內容因此，本發明旨在提供一種發光二極體(LED)、其製造方法以及具有該發光二極體的背光組件，其基本上消除了由於現有技術的局限和缺點而導致的一個或更多個問題。
本發明的目的是提供一種LED、其製造方法以及具有該LED的背光組件，該LED能夠通過在其中設置多個光纖以改變光路從而改進由於亮度不均勻而導致的外部缺陷。
本發明的附加優點、目的和特徵部分地將在下面的說明中得到闡述，部分地對於本領域普通技術人員在查看以下內容時將顯見，或者可以從對本發明的實踐而獲知。通過文字說明及其權利要求
以及附圖中具體指出的結構，可以實現並獲得本發明的目的和其他優點。
為了實現這些目的和其他優點並且根據本發明的目的，如在此具體實現和廣義描述的，提供了一種LED，其包括LED晶片，用於發出光；以及形成在所述LED晶片上方的導光元件，用於擴大光的輻射角。
在本發明的另一方面，提供了一種製造發光二極體的方法，該方法包括以下步驟將LED晶片安裝在基板上；通過引線接合電連接所述LED晶片；在所述基板的邊緣上形成分隔壁；將第一絕緣材料模製在由所述分隔壁包圍的內部；將導光元件固定在所述第一絕緣材料中；以及在所述第一絕緣材料上模製第二絕緣材料。
在本發明的又一方面，提供了一種背光組件，其包括具有導光元件的光源，其中所述導光元件使光的輻射角擴大；與所述光源共面的導光板，用於將從所述光源產生的光轉換成面光源並使該面光源向前照射；以及用於對從所述光源發出的光進行控制的光片。
本發明在LED中使用多個光纖來使光的輻射角擴大，這使得可以改進圖像質量，因為由於光的輻射角擴大而防止了由亮度不均勻而導致的亮斑。
應當明白，本發明的以上一般性描述和以下詳細描述都是示例性和說明性的，旨在提供對如權利要求
所述的本發明的進一步說明。
附圖被包括進來以提供對本發明的進一步的理解，其被併入且構成本申請的一部分，附圖例示出本發明的實施例，並且與說明書一起用於說明本發明的原理。在附圖中圖1是現有技術的邊緣型液晶顯示裝置(LCD)的分解立體圖；圖2是現有技術的邊緣型LCD的發光二極體(LED)的放大立體圖；圖3是例示出現有技術的邊緣型LCD的外部缺陷的示意圖；圖4是根據本發明的邊緣型LCD的分解立體圖；圖5是例示出本發明的光纖的示意圖；圖6是例示出在本發明的邊緣型LCD中的外部缺陷的改進特徵的示意圖；以及圖7A到7E是例示出根據本發明的製造白LED的方法的剖面圖。
具體實施方式下面將詳細描述本發明的優選實施例，其示例示出在附圖中。只要有可能，就在全部的附圖中使用相同的標號來表示相同或相似的部件。
圖4是根據本發明的邊緣型LCD的分解立體圖。
參照圖4，本發明的LCD包括用於顯示圖像的液晶板110和用於提供光的背光組件120。
背光組件120包括多個LED 160，作為用於發光的光源；印刷電路板(PCB)161，用於向LED 160施加電壓；殼體162，用於保護LED160；導光板150，用於將來自LED 160的入射光轉換成面光源；反射板170，用於反射在導光板150下方照射的光；以及光片130，用於使來自導光板150的入射光發散和會聚。
背光組件120還可以包括用於輻射從LED 160產生的熱的熱沉(未示出)。
LED 160由發出白光的多個白LED 160構成。
本發明的LED 160並不限於白(W)LED 160，從而可以由紅(R)、綠(G)和藍(B)LED來構成LED 160。此外，可以由紅(R)、綠(G)、藍(B)和白(W)LED的組合來構成LED 160。
LED 160包括改變光路以使光散射的多個光纖200。
光纖200可以是由玻璃材料製成的玻璃光纖，或由塑料材料製成的塑料光纖。本發明的光纖200使用具有高強度的塑料光纖。
儘管圖中未示出，但是光纖200通過環氧樹脂固定在LED 160中的LED晶片上。具體地，光纖200被固定為使其相對於LED晶片按範圍在20°到60°的預定角度傾斜。
將本發明與現有技術相比較，現有技術的LED按約110°的輻射角發出光，而本發明的LED 160由於光纖200而可以按大於至少110°的預定輻射角發光。因此，光纖200起到使輻射角擴大的作用。
即，LED 160是細長型的LED，並且其通常具有110°的輻射角。然而，通過在其中併入光纖200，LED 160可以具有大於110°的大輻射角。因此，具有輻射角為110°或更大的LED 160的LCD在顯示圖像時可以改進由於亮斑現象的亮度不均勻而導致的缺陷。
圖5是例示出本發明的光纖200的側面圖和剖面圖，以及例示出光在光纖200中如何傳播的示意圖。
參照圖5，光纖200包括輸入端221，光通過該輸入端221輸入；輸出端222，光通過該輸出端222輸出；芯223，光在其中傳播；形成在芯223上的包層224，用於反射光；以及形成在包層224上的塗層225，用於提高強度。
在輸入端221與輸出端222之間的距離約750μm，塗層225的直徑約為250μm。
通過輸入端221輸入的光在芯223中傳播，同時被包層224反射，並通過輸出端222輸出。
根據材料可以將光纖分類成玻璃光纖和塑料光纖。
具體地，可以將玻璃材料分類成矽石型光纖、氟型光纖、稀土型光纖等等。
最近廣泛使用的矽石型光纖由矽石製成。為了使對光的折射率不同，向矽石氧化物中摻雜諸如F、B2O3、P2O3等的摻雜劑。如果摻入摻雜劑，則折射率可能增大或減小。這裡，包層224的折射率應當小於芯223的折射率。
矽石型光纖具有如下的有利特徵因為它在高溫(即，約1000℃)下不變形並且具有低熱膨脹係數，所以，儘管溫度劇烈變化，它都不易碎。
自從1975年研製出氟化物玻璃以來，氟型光纖得到了多種應用，這是因為它具有如下優點在0.2μm到8μm的波長範圍內(例如，特別是在2.55μm)傳輸損耗非常小。
在將稀土元素摻入僅僅傳輸光的無源光纖中的情況下，稀土型光纖可以成為具有新的光特性和磁特性的有源光纖。稀土元素可以包括鈮(Nb)、鉺(Er)、鏑(Dy)、鋱(Tb)、鈰(Ce)、銪(Eu)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鐠(Pr)等。最廣泛使用的一種稀土型光纖是摻鉺光纖，其中在矽石型光纖的芯中摻雜有鉺。
同時，塑料光纖逐漸取代使用光學透明聚合物材料的現有的玻璃光纖，這是因為玻璃具有多個缺點，如易碎、可成形性差、當形成形狀大於預定尺寸的玻璃時生產率低。
塑料光纖使用丙烯型聚合物作為芯材料，使用氟型聚合物作為包層材料。
由於塑料光纖具有善於抵抗振動或彎曲的特性，因此它用於窄區域、特快列車、交通工具等。此外，塑料光纖不會產生熱，從而其廣泛用於顯示器的照明或者對熱敏感的半導體工藝的裝置的照明。
例如，本發明的光纖200可以使用具有高強度和強耐熱性的塑料光纖。
圖6是例示出在本發明的邊緣型LCD中的外部缺陷的改進特徵的示意圖。
參照圖6，本發明的LCD包括液晶板110；用於保護液晶板110的頂殼111；以及設置在LCD的一側的多個LED 160，用於向液晶板110提供光。
LED 160在其中併入有光纖(見圖4和5的標號200)，該光纖使輻射角擴大。
光纖按使其以範圍在20°到60°的預定角度傾斜的方式固定在LED160的LED晶片(未示出)上，由此，它將LED 160的輻射角擴大為大於110°。
在LCD中，當LCD工作時，不可避免地形成亮部C和暗部D。然而，與現有技術相比較，由於在LED 160中按使其以20°至60°的傾角傾斜的方式形成有光纖以使得將光的輻射角擴大為大於110°，因此只在與位於顯示屏幕的一側的其上顯示有液晶板110的圖像的圖像顯示區域無關的區域形成有暗部D。因此，可以改進由於亮度不均勻而導致的外部缺陷。
圖7A到7E是例示出根據本發明的製造白LED的方法的剖面圖。
參照7A，在矽基板301的外周緣上形成背光的引線框，並在該背光的引線框上安裝LED晶片303。
之後，參照圖7B，引出所安裝的藍LED晶片303的P電極和N電極，然後通過導線304和304』的接合工藝使其與引線框302上的引線圖案電接觸。
參照圖7C，在完成了將導線304和304』接合到藍LED晶片303之後，在矽基板301上方的邊周緣上形成分隔壁305。然後，按使得藍LED晶片303埋在其間的方式將螢光模306模製在分隔壁305包圍的內部，其中在螢光模306中混和有螢光材料。
參照7D，在螢光模306上模製第一環氧樹脂307。然後，在第一環氧樹脂307硬化之前在第一環氧樹脂307上安裝多個光纖400。
將光纖400固定為使得其沿著其中形成有藍LED晶片303的區域的上方的周緣設置，具有預定的傾角α。
光纖400的傾角α在20°到60°的範圍內，其長度和直徑分別約為750μm和250μm。
參照7E，在第一環氧樹脂307硬化並且固定了所述多個光纖400之後，在第一環氧樹脂307和所述多個光纖400的上方模製第二環氧樹脂308。
通過螢光模306的螢光材料將從藍LED晶片303產生的藍光轉換成白光，從而輸出白光。
因為光纖400，所以一部分白光的光路改變為光纖400的排列方向。
儘管例示出LCD是其中LED 160設置在LCD側面上的邊緣型LCD，但是本發明並不限於上述情況。因此，還可以將本發明應用於其中多個LED 160設置在其底面上並且按預定距離間隔開的直接型LCD。類似地，由於存在其中形成有LED的區域和其中沒有形成LED的區域，因此在直接型LCD中存在亮度的不均勻，但是通過在LED中設置光纖可以克服亮度的不均勻，這是因為光纖起到了使光散射並混和的作用。
因此，根據本發明的邊緣型LCD，通過在LED 106中設置多個光纖200和400，改變了從LED 106產生的光的光路，這使得可以將輻射角(約110°)(即，發出光的最大角度)擴大為大於110°。由此，具有均勻亮度的光照射在液晶板上，從而改進了諸如亮斑的亮度不均勻現象。
換句話說，本發明在LED中使用多個光纖以使光的輻射角擴大，這使得能夠改進圖像質量，因為由於光的輻射角擴大而防止了由亮度不均勻引起的亮斑。
對於本領域的技術人員，很明顯，可以對本發明進行各種修改和變化。由此，本發明旨在覆蓋對本發明的修改和變化，只要它們落在所附權利要求
書及其等同物的範圍內。
權利要求
1.一種發光二極體，其包括發光二極體晶片，用於發出光；以及形成在所述發光二極體晶片的上方的導光元件，用於使光的輻射角擴大。
2.根據權利要求
1所述的發光二極體，其中，所述導光元件由多個光纖構成。
3.根據權利要求
2所述的發光二極體，其中，所述光纖由玻璃材料和塑料材料中的一種形成。
4.根據權利要求
1所述的發光二極體，其中，所述導光元件設置在所述發光二極體晶片的周圍。
5.根據權利要求
1所述的發光二極體，其中，所述導光元件被設置為使得其按基於底面範圍在20°到60°的預定角度傾斜。
6.根據權利要求
1所述的發光二極體，其中，所述導光元件固定於第一環氧樹脂和第二環氧樹脂。
7.根據權利要求
1所述的發光二極體，其中，所述導光元件包括輸入端，光通過該輸入端輸入；輸出端，光通過該輸出端輸出；芯，光在其中傳播；形成在所述芯上的包層，用於反射光；以及形成在所述包層上的塗層，用於提高強度。
8.根據權利要求
7所述的發光二極體，其中，所述導光元件的長度約為750μm，所述塗層的直徑約為250μm。
9.一種製造發光二極體的方法，該方法包括以下步驟在基板上安裝發光二極體晶片；通過引線接合來電連接所述發光二極體晶片；在所述基板的邊緣上形成分隔壁；將第一絕緣材料模製在由所述分隔壁包圍的內部；將導光元件固定在所述第一絕緣材料中；以及在所述第一絕緣材料上模製第二絕緣材料。
10.根據權利要求
9所述的方法，其中，在所述第一絕緣材料硬化之前固定所述導光元件。
11.根據權利要求
9所述的方法，其中，將所述導光元件按使其具有預定的傾角的方式固定於所述第一絕緣材料。
12.根據權利要求
11所述的方法，其中，所述傾角基於底面在20°到60°的範圍內。
13.根據權利要求
9所述的方法，其中，所述第一絕緣材料和第二絕緣材料由環氧樹脂形成。
14.根據權利要求
9所述的方法，進一步包括以下步驟在模製所述第一絕緣材料之前，模製其中混和有預定的螢光材料的螢光模。
15.一種背光組件，其包括具有導光元件的光源，其中所述導光元件使光的輻射角擴大；以及用於對從所述光源發出的光進行控制的光片。
16.根據權利要求
15所述的背光組件，進一步包括與所述光源共面的導光板，所述導光板用於將從所述光源產生的光轉換為面光源並使該面光源向前照射。
17.根據權利要求
15所述的背光組件，其中，所述導光元件由多個光纖構成。
18.根據權利要求
15所述的背光組件，其中，所述導光元件具有基於底面範圍在20°到60°的預定傾角。
19.根據權利要求
15所述的背光組件，其中，所述導光元件設置在發光二極體晶片的周圍。
20.根據權利要求
15所述的背光組件，其中，所述光源包括用於發出光的發光二極體晶片；以及形成在所述發光二極體晶片上的導光元件，用於使光的輻射角擴大。
專利摘要
提供了一種能夠改進亮度不均勻性的發光二極體、其製造方法和具有該發光二極體的背光組件。發光二極體包括用於發出光的發光二極體晶片、以及形成在發光二極體晶片上的用於使光的輻射角擴大的導光元件。因此，最大地擴大了光的輻射角，從而防止了由於亮度不均勻而導致的亮斑現象，這使得提高了圖像質量。
文檔編號G02F1/1335GK1992360SQ200610091900
公開日2007年7月4日 申請日期2006年6月14日
發明者李在暎 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan