直下式led背光模組的制作方法
【專利摘要】直下式LED背光模組，包括設(shè)置有封裝凹腔的背板，封裝凹腔內(nèi)設(shè)置背光源，所述封裝凹腔頂部設(shè)置有擴(kuò)散板，所述擴(kuò)散板與所述背光源相對(duì)的平面為入光面；所述背光源為多個(gè)間隔布置于凹腔底部的LED倒裝芯片，所述LED倒裝芯片封裝于基板上，所述LED倒裝芯片的發(fā)光表面與所述擴(kuò)散板的入光面之間的距離H和相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L之間滿足：L≤2H*tanα，其中，α為芯片光能量發(fā)射軸向角，tan表示正切運(yùn)算。本實(shí)用新型用LED倒裝芯片作為背光源，通過調(diào)整LED倒裝芯片間距以及倒裝芯片發(fā)光表面與擴(kuò)散板之間的距離就能夠有效實(shí)現(xiàn)混光均勻性，無需使用散光光學(xué)器件，實(shí)現(xiàn)了背光模組的超薄化，降低制造成本。
【專利說明】直下式LED背光模組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于液晶顯示設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種采用LED倒裝芯片的直下式背光模組。

【背景技術(shù)】
[0002]液晶顯示裝置(LCD, Liquid Crystal Display)具有機(jī)身薄、省電、無福射等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有市場上的液晶顯示裝置大部分為背光型液晶顯示裝置，其包括液晶面板及背光模組。由于液晶顯示屏本身不發(fā)光，因此，背光模組(backlight module)是IXD的關(guān)鍵組件之一，背光模組的功能是提供足夠亮度和分布均勻的光源，使顯示器能正常顯示影像。液晶面板的工作原理是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶分子，兩片玻璃基板中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，通過通電與否來控制液晶分子改變方向，將背光模組的光線折射出來產(chǎn)生畫面。
[0003]現(xiàn)行LED背光源主要是冷陰極管CCFL和發(fā)光二極管LED，而背光模組依照光源入射位置的不同分成側(cè)入式背光模組與直下式背光模組兩種。直下式背光模組是將背光源例如CCFL陰極熒光燈或LED布置在液晶面板下方，直接形成面光源提供給液晶面板。與CCFL背光源相比，LED背光源的優(yōu)勢在于色彩還原性好、低能耗、超長壽命、響應(yīng)速度快、材料無環(huán)境公害以及更好的電學(xué)光學(xué)控制性能等等，尤其是使用了紅綠藍(lán)三基色LED后，其色彩還原性遠(yuǎn)高于CCFL背光。從長遠(yuǎn)來看，RGB三基色LED背光是液晶顯示背光技術(shù)中最有前途的。
[0004]但由于LED直接出光的光能量分布為朗伯型，光能量集中在軸向小角度內(nèi)，直接將這種配光的LED放置在面板下方很難實(shí)現(xiàn)面板上的均勻照明。傳統(tǒng)液晶顯示器的直下式LED背光模組為了實(shí)現(xiàn)面板上的均勻照明，一般采取增加散光板與LED光源之間的距離的方式，但增加此距離的同時(shí)也增加了模組的厚度，不利于超薄化的發(fā)展。
[0005]另一種使用更多的解決方式是增加散光光學(xué)器件，例如在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)到實(shí)現(xiàn)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，將直接影響混光均勻的效果好壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用倒裝芯片技術(shù)(Flip-chip)的直下式背光模組，在有效實(shí)現(xiàn)混光均勻性的同時(shí)，簡化結(jié)構(gòu)，降低制造成本。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0008]直下式LED背光模組，包括設(shè)置有封裝凹腔的背板，封裝凹腔內(nèi)設(shè)置背光源，所述封裝凹腔頂部設(shè)置有擴(kuò)散板，所述擴(kuò)散板與所述背光源相對(duì)的平面為入光面；所述背光源為多個(gè)間隔布置于凹腔底部的LED倒裝芯片，所述LED倒裝芯片封裝于基板上，所述LED倒裝芯片的發(fā)光表面與所述擴(kuò)散板的入光面之間的距離Η和相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L之間滿足:L彡2H*tana，其中，α為芯片光能量發(fā)射軸向角，tan表示正切運(yùn)笪
[0009]進(jìn)一步的，所述LED倒裝芯片的發(fā)光表面與所述擴(kuò)散板的入光面之間的距離Η小于 1mm η
[0010]進(jìn)一步的，所述芯片光能量發(fā)射軸向角α為20度，LED倒裝芯片的發(fā)光表面與擴(kuò)散板的入光面之間的距離Η為0.75mm,相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離小于0.540mm。
[0011]進(jìn)一步的，所述相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L為125?500 μ m，LED倒裝芯片發(fā)光面積為0.01?0.15平方毫米。
[0012]進(jìn)一步的，所述封裝凹腔的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有一層由高反射率材料制成的側(cè)反光層。
[0013]進(jìn)一步的，所述基板上方表面設(shè)置有由高反射率材料制成的底發(fā)光層。
[0014]進(jìn)一步的，所述基板為所述封裝凹腔的底壁。
[0015]進(jìn)一步的，所述背板為非透明硅背板或陶瓷背板或非透明有機(jī)塑料背板。
[0016]進(jìn)一步的，所述背板為鋁背板或銅背板。
[0017]進(jìn)一步的，所述封裝凹腔底面上形成有氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層，LED倒裝芯片的PCB電路設(shè)置在氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層上，LED倒裝芯片貼裝在氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層上方并且與PCB電路之間進(jìn)行電氣連接。
[0018]由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用倒裝LED芯片技術(shù)，在背板封裝凹腔內(nèi)封裝LED倒裝芯片陣列，通過合理設(shè)置相鄰LED倒裝芯片的間距以及倒裝芯片發(fā)光面與擴(kuò)散板之間的距離，使LED倒裝芯片投射至擴(kuò)散板入光面光斑重合，在不采用散光光學(xué)器件情況下有效實(shí)現(xiàn)混光均勻性，在實(shí)現(xiàn)背光模組的超薄化同時(shí)還可降低制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為實(shí)施例1的LED倒裝芯片的示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型的直下式LED背光模組包括背板1，背板1上設(shè)置有封裝凹腔la，作為背光源的LED倒裝芯片2設(shè)置于封裝凹腔la內(nèi)。背板1頂部設(shè)置有擴(kuò)散板3，擴(kuò)散板3位于LED倒裝芯片2的上方，擴(kuò)散板3與LED倒裝芯片2相對(duì)的平面為入光面3a ο
[0027]同時(shí)參照圖2，本實(shí)用新型的LED倒裝芯片2包括襯底20、依次形成于襯底20上的n型半導(dǎo)體層21、多量子阱層22、P型半導(dǎo)體層23、電流擴(kuò)散層24，以及與P型半導(dǎo)體層23形成電連接的P電極25和與N型半導(dǎo)體層21形成電連接的N電極26。本實(shí)施例的襯底20為藍(lán)寶石，也可根據(jù)工藝需求，選用其他適用于LED倒裝芯片制造的襯底，例如SiC、ZnS、ZnO或GaAs襯底。LED倒裝芯片2封裝于基板4上，基板4設(shè)置于背板1的封裝凹腔la的底面上，基板4上印刷有與LED倒裝芯片電氣連接的PCB電路。基板4上形成有P電極層40，P電極層40上形成有N電極層41，在P電極層40和N電極層41之間形成有絕緣層42，絕緣層42將P電極層40和N電極層41隔離開。在對(duì)應(yīng)倒裝芯片P電極25的位置暴露出P電極層40，在P電極層40上形成對(duì)應(yīng)P電極25的P電極焊接點(diǎn)43，在N電極層41上形成對(duì)應(yīng)N電極26的N電極焊接點(diǎn)44，P電極25與P電極焊接點(diǎn)43通過焊球連接，N電極26與N電極焊接點(diǎn)44通過焊球連接，從而形成電連接。基板4的材料可為硅片、陶瓷、線路板或金屬板。
[0028]參照圖1，多個(gè)LED倒裝芯片2間隔布置在背板1的封裝凹腔la內(nèi)，LED倒裝芯片2的發(fā)光表面(即襯底20)與擴(kuò)散板3的入光面3a之間的距離為H，相鄰LED倒裝芯片2發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離為L，為確保LED倒裝芯片投射至擴(kuò)散板入光面光斑重合，實(shí)現(xiàn)均勻混光，本實(shí)用新型的LED倒裝芯片2的發(fā)光表面與擴(kuò)散板3的入光面之間的距離Η和相鄰LED倒裝芯片2發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L之間滿足以下條件:L彡2H*tana，其中α為芯片光能量發(fā)射軸向角，tan表示正切運(yùn)算。對(duì)于需要實(shí)現(xiàn)超薄化的背光模組，Η小于1mm。
[0029]由于LED芯片發(fā)射的光能量主要分布在以光源光軸為中心的一定角度之內(nèi)，優(yōu)選的，本實(shí)施例芯片光能量發(fā)射軸向角α為20度，LED倒裝芯片2的發(fā)光表面與擴(kuò)散板3的入光面之間的距離Η為0.75mm,則相鄰LED倒裝芯片2發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離小于0.540mm。進(jìn)一步的，相鄰LED倒裝芯片2發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離可設(shè)為125?500 μ m，LED倒裝芯片發(fā)光面積為0.01?0.15平方毫米。LED倒裝芯片通過倒裝焊接固定在基板上組成LED倒裝芯片陣列，采用超音波等焊接固定方式控制LED倒裝芯片之間的間距。
[0030]實(shí)施例2
[0031]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的地方在于:背板1的封裝凹腔la的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有一層由高反射率材料制成的側(cè)反光層1-1。同時(shí)，優(yōu)選的在基板4上方表面設(shè)置同樣由高反射率材料制成的底發(fā)光層1-2，側(cè)反光層1-1與底反光層1-2使封裝凹腔la形成一個(gè)反射腔室，少部分由背光源發(fā)出的沒有直接到達(dá)腔體頂部擴(kuò)散板3的光線可通過側(cè)反光層1-1與底反光層1-2的反射到達(dá)擴(kuò)散板的入光面，進(jìn)一步提高背光模組的發(fā)光效率。在封裝凹腔頂部設(shè)置的擴(kuò)散板3和增亮膜層5等光學(xué)膜層，可以將均勻照度分布轉(zhuǎn)化為所需的亮度分布。
[0032]實(shí)施例3
[0033]如圖4所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例的PCB電路通過現(xiàn)有技術(shù)的絲印，蝕刻等方式直接設(shè)置于背板1的封裝凹腔la底面(壁)上，LED倒裝芯片與封裝凹腔la底面上的PCB電路電連接，由此可以省略基板，即將封裝凹腔的底壁作為基板。由于PCB電路的基板需要占據(jù)一定空間且具備一定厚度，本實(shí)施例將PCB電路直接印刷于封裝凹腔底面上，省略基板，有助于背光模組進(jìn)一步的超薄化，同時(shí)降低成本，并且減少可LED倒裝芯片傳熱至背板的散熱路徑，使得背光模組散熱效果優(yōu)化。本實(shí)施例的背板I由非透明硅或陶瓷等絕緣無機(jī)材料或非透明有機(jī)塑料制成。
[0034]實(shí)施例4
[0035]如圖5所示，與實(shí)施例4不同的是，背板I由鋁，銅等導(dǎo)電金屬材料制成，例如，本實(shí)施例的背板基材是金屬鋁基材料，封裝凹腔Ia底面上形成有氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層6?？刂芁ED倒裝芯片的PCB電路設(shè)置在氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層6上，LED倒裝芯片貼裝在該氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層上方并且與PCB電路之間進(jìn)行電氣連接。
[0036]為了使經(jīng)擴(kuò)散板后光線變得均勻、一致，擴(kuò)散板的出光面可設(shè)置散射微結(jié)構(gòu)，對(duì)LED倒裝芯片發(fā)出的光進(jìn)行散射，該散射微結(jié)構(gòu)形狀為鋸齒形或波浪形結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散板可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，前述散射粒子為二氧化硅(Si02)或二氧化鈦(Ti02)粒子。
[0037]由于傳統(tǒng)的背光源模塊由封裝好的LED燈珠組成，LED燈珠通常包括數(shù)顆LED芯片、引線框、散熱基片和透明封膠，尺寸大，限制了背光源發(fā)光點(diǎn)的間距調(diào)整，本實(shí)用新型利用倒裝技術(shù)在背板的封裝凹腔內(nèi)布置間隔排列的倒裝LED芯片，形成高密度陣列分布，通過調(diào)整LED倒裝芯片間間距及與LED倒裝芯片發(fā)光面與擴(kuò)散板之間的距離，使LED倒裝芯片投射至擴(kuò)散板入光面光斑重合，在不采用散光光學(xué)器件情況下在擴(kuò)散板入光面上實(shí)現(xiàn)混光均勻，同時(shí)實(shí)現(xiàn)背光模組的超薄化。
[0038]LED倒裝芯片可以只包括單色LED倒裝芯片，也可以是包括基于紅光和綠光芯片的雙色LED倒裝芯片，或在基于紅光、綠光和藍(lán)光芯片的三色LED倒裝芯片外加上琥珀色或紫色的LED倒裝芯片。其中紅光芯片可以是由GaAs、GaInP或具有高In組分的InGaN材料制成。藍(lán)綠光芯片則由II1-V族材料通過芯片工藝制成。在藍(lán)色LED倒裝芯片的襯底上通過晶圓級(jí)封裝工藝或電泳工藝等方式涂覆相應(yīng)顏色熒光粉形成發(fā)射藍(lán)光，紅光，綠光。
[0039]本說明書中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說明的都是與其它部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同或相似部分互相參見即可。每個(gè)部件之間的組合關(guān)系并不只是實(shí)施例所公開的形式，對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬范圍。
【權(quán)利要求】
1.直下式LED背光模組，包括設(shè)置有封裝凹腔的背板，封裝凹腔內(nèi)設(shè)置背光源，所述封裝凹腔頂部設(shè)置有擴(kuò)散板，所述擴(kuò)散板與所述背光源相對(duì)的平面為入光面； 其特征在于: 所述背光源為多個(gè)間隔布置于凹腔底部的LED倒裝芯片，所述LED倒裝芯片封裝于基板上，所述LED倒裝芯片的發(fā)光表面與所述擴(kuò)散板的入光面之間的距離H和相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L之間滿足:L彡2H*tana，其中，a為芯片光能量發(fā)射軸向角，tan表示正切運(yùn)算。
2.如權(quán)利要求1所述的直下式LED背光模組，其特征在于:所述LED倒裝芯片的發(fā)光表面與所述擴(kuò)散板的入光面之間的距離H小于1mm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直下式LED背光模組，其特征在于:所述芯片光能量發(fā)射軸向角α為20度，LED倒裝芯片的發(fā)光表面與擴(kuò)散板的入光面之間的距離H為0.75mm，相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離小于0.540mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的直下式LED背光模組，其特征在于:所述相鄰LED倒裝芯片發(fā)光中心點(diǎn)之間的距離L為125?500 μ m, LED倒裝芯片發(fā)光面積為0.01?0.15平方毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的直下式LED背光模組，其特征在于:所述封裝凹腔的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有一層由高反射率材料制成的側(cè)反光層。
6.如權(quán)利要求1所述的直下式LED背光模組,其特征在于:所述基板上方表面設(shè)置有由高反射率材料制成的底發(fā)光層。
7.如權(quán)利要求1所述的直下式LED背光模組，其特征在于:所述基板為所述封裝凹腔的底壁。
8.如權(quán)利要求7所述的直下式LED背光模組屏，其特征在于:所述背板為非透明硅背板或陶瓷背板或非透明有機(jī)塑料背板。
9.如權(quán)利要求7所述的直下式LED背光模組屏，其特征在于:所述背板為鋁背板或銅背板。
10.如權(quán)利要求7或8或9所述的直下式LED背光模組屏，其特征在于:所述封裝凹腔底面上形成有氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層，LED倒裝芯片的PCB電路設(shè)置在氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層上，LED倒裝芯片貼裝在氧化鋁絕緣導(dǎo)熱層上方并且與PCB電路之間進(jìn)行電氣連接。
【文檔編號(hào)】F21S8/00GK204083976SQ201420297499
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】王冬雷 申請人:廣東德豪潤達(dá)電氣股份有限公司