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1、LED 背光模组的结构的发展背光模组的结构的发展1、背景和目的LED 背光源的市场占有率迅速扩大。目前，LED 背光模组的技术正在发展，LED 背光模组的结构正在发展。据亿光透露，三星公司打算进一步把直下式 LED 背光液晶电视的厚度继续往下做薄，当然，还需要克服很多技术困难，另外，结合侧光式 LED 背光与直下式 LED 背光的技术也有机会推出（侧光式 LED 背光液晶电视走俏 超薄设计是动因）。海信认为，首先是直下式占据 LED 高端，而侧入式占据 LED 低端；接着侧入式逐渐取代 CCFL 背光，而直下式又逐渐取代侧入式（“第 4 届中国国际新光源&新能源照明论坛”）。日本 Techno
2、 System Research 的林秀介在 “第 7 届 TSR 研讨会 2010”上，介绍了高速增长的 LED 背光液晶电视的下一个发展趋势（大势所趋的 LED 背光液晶电视的下一个发展趋势）。据介绍，许多面板厂商计划削减导光板而非单边配备 LED,以降低成本。直下型方式为了减少 LED 的使用个数，一般使用镜头盖（Lens Cap）。通过镜头盖的改良，可将背光单元的厚度“减薄至 1.5cm”.因此，正在下面几方面进行研发：第一，对现有的侧入式背光模组进行改进。第二，对现有的直下式背光模组进行改进。第三，设计和开发同时具有直下式和侧入式背光模组的主要优点而没有二者的主要缺点的新型的背光模组
3、。侧入式背光模组的主要缺点是直下式背光模组的主要优点，直下式背光模组的主要缺点是侧入式背光模组的主要优点。二者具有很强的互补性。“中国电子报”对背光模组的重要部件，如导光板、扩散板、反射板、光源的专利分别进行了统计。截至 2009 年 3 月 31 日，TFT-LCD 背光模组技术领域的中国专利申请共计 2381 件。其中，发明专利申请数量为 1885 件，实用新型专利申请数量为 466 件。2、侧入式 LED 背光模组侧入式背光模组的主要缺点是：（1）LED 封装与导光板的耦合效率（coupling efficiency）还可以提高；（2）应用于大尺寸时具有挑战性；（3）不能进行局域控制（l
4、ocal dimming）。2.0、传统的侧入式 LED 背光模组传统的侧入式 LED 背光模组的结构包括，LED 光源设置在导光板的侧面，导光板的底面上形成网点。LED 封装发出的光耦合进入导光板，通过反射片和网点的反射和散射，向液晶屏方向传播。对于传统的侧入式 LED 背光模组，LED 芯片发出的光不能全部进入导光板，一方面，一部分光（大角度的光，约 20%-30%,取决于封装结构）由于全内反射而不能从 LED 封装的出光表面射出。另一方面，即使已经从 LED 封装出光表面射出的光，一部分光由于导光板入光表面的反射，而不能进入导光板，如图 1 所示。LED 封装和导光板之间的耦合方式和效率
5、需要进一步提高。图 1 截面图2.1、提高 LED 封装与导光板之间的耦合效率为了使得 LED 芯片发出的光全部进入导光板，采用透明胶 210 把 LED 封装 102 的出光表面粘在导光板的入光表面，见图 2.由于LED 封装的硅胶、透明胶、导光板的折射系数基本上相同，因此，在 LED 封装的出光表面处基本上没有全内反射，在导光板入光表面处也基本上没有反射，LED 芯片发出的光基本上全部进入导光板，耦合效率提高，基本达到 100%.另外，由于没有全内反射，LED 芯片发出的大角度的光也进入导光板，易于达到亮度的均匀性。图 2 截面图优势：（1） LED 封装和导光板之间的耦合效率提高。（2）
6、LED 封装的出光效率（extraction efficiency）提高约 20%-30%.（3）每个 LED 封装产生的热量减少约 8% - 13%.（4）保证同样亮度的情况下，所用的 LED 封装的数量约减少 16%-23%,降低成本。（5）LED 背光模组产生的总热量约减少 23% - 33%.（6）能量消耗约减少 16%-23%.（7）LED 封装的出光角度加大。2.2、适用于大尺寸电视的带 V 型槽的导光板带有 V 型槽的导光板的侧入式 LED 背光模组使得 LED 背光源应用于任意大尺寸的显示屏，而无需采用更高亮度的 LED 芯片。导光板 401 的顶部的中间部位形成 V 型槽 4
7、02,并在导光板的底部与 V 型槽对应的位置设置 LED 光源 408b.使得 LED 光源发出的光 425 向上传播时，被 V 型槽 402 全内反射，从而向导光板侧面传播，见图 3a 和 3b.LED 光源粘在导光板的底部，增加光取出效率。图 3a 顶视图图 3b 截面图图 3c 展示 V 型槽 402a、402b 和 402c 成十字形设置的实施例，可以用于大尺寸的背光源。图 3c 顶视图图 3d 展示图 3c 的实施例的示意图。图 3d 示意图优势：（1）适用于任意大尺寸的显示屏。（2） 薄型化。SMD 形式的 LED 封装的厚度可以做到 0.7mm,PCB 厚度可以做到 1mm,因此
8、，LED 背光模组的厚度只比传统的侧入式 LED 背光模组的厚度增加 1.7mm.（3）LED 封装的光取出效率高。（4）散热较好。（5）LED 封装的出光角度加大。2.3、减少使用 LED 封装数量的无导光板的侧入式 LED 背光模组没有导光板的侧入式 LED 背光模组的一个实施例：在一侧设置 LED 光源 205,与其相对的是侧反光片 204b,在主反光片 204a 和侧反光片 204b 上形成网点 203,调整网点的结构和分布，使得亮度分布均匀，图 4a.图 4a 截面图图 4b 展示在两侧设置 LED 光源 405a 和 405b,且倾斜成一角度 409.网点 403 形成在主反光片
9、404 上。图 4b 截面图优势：（1）没有导光板以及光在导光板中的衰减，因此，减少使用的 LED 封装的数量。（2）减少产生的热量。（3）减低成本。（4）减轻重量。3、直下式 LED 背光模组直下式 LED 背光模组的主要缺点之一是：与侧入式 LED 背光模组相比较，厚度较大。3.0、传统的直下式 LED 背光模组：LED 光源 352 发出的光直接向上传播，为得到光分布的均匀性（或 RGB 混光均匀性），与液晶屏平面垂直方向的光程（或RGB 混光距离）较大，即，直下式 LED 背光源较厚，图 5图 5 截面图3.1、薄型的带有反射镜的直下式 LED 背光模组带有反射镜的直下式 LED 背光
10、模组的一个实施例：在每一个 LED 封装 203 上方处设置反射镜 208a,LED 封装发出的光被反射镜208a 反射向反光片 204c 及其上的网点 207,被反射和散射后，向液晶屏方向传播，见图 6a.图 6a 截面图反射镜 208a/308a 面对 LED 光源 203 的表面具有微结构 308b,反射镜 208a/308a 的设置是从一组设置中选出，该组设置包括，但不限于，图 6b 展示的结构。图 6b 截面图优势：（1）比较薄。（2）LED 背光模组可以区域控制。3.2、薄型的带有网点的直下式 LED 背光模组反光片上带有网点的直下式 LED 背光模组的一个实施例：设置 LED 封
11、装 203,使得 LED 封装发出的光向水平方向传播，被反光片204c、204a、204b 及其上的网点 208 反射和散射，向液晶屏 205 方向传播。使得与液晶屏垂直方向的光程（或 RGB 的混光距离）的一部分变成与液晶屏平行方向的光程（或 RGB 的混光距离），见图 7.图 7 截面图优势：（1）比较薄。（2）LED 背光模组可以区域控制。3.3、薄型的带有反光结构的直下式 LED 背光模组带有反光结构的直下式 LED 背光模组的一个实施例：设置 LED 封装 203,使得 LED 封装发出的光向水平方向传播，被反射镜207a 和 207b、反光片 204a/204b/204c、网点 2
12、08 反射和散射，向液晶屏方向传播。使得与液晶屏垂直方向的光程（或 RGB 的混光距离）的一部分变成与液晶屏平行方向的光程（或 RGB 的混光距离），见图 8a.反射镜组成阵列。图 8a 截面图反射镜的设置 207/307 包括，但不限于，圆弧（图 8a）、圆形、四方形、六边形，等。每个反射镜 307 的设置内包括至少一个LED 封装 303,每个 LED 封装 303 包括至少一个 LED 芯片，见图 8b.图 8b 顶视图反射镜 307/407/507 的反射面 209/409/511/512 的设置是从一组设置中选出，该组设置包括，但不限于，图 8c 所示的结构。LED 封装 203/3
13、03/603 的设置是从一组设置中选出，该组设置包括，但不限于，图 8d 所示的设置。图 8d 截面图优势：（1）比较薄。（2）LED 背光模组可以区域控制。4、侧入和直下混合式 LED 背光模组设计和开发同时具有直下式和侧入式背光模组的主要优点而没有二者的主要缺点的新型的 LED 背光模组。例如，在直下式背光模组中采用导光板，使得，LED 背光模组既可以区域控制，又比较薄。一个 LED 电视包括一个或多个下面展示的侧入和直下混合式LED 背光模组。4.1、导光板底部形成反射倒锥体阵列的侧入和直下混合式 LED 背光模组侧入和直下混合式 LED 背光模组的一个实施例：导光板 201 底部形成带
14、有反射面 202f 的倒锥体阵列 202,LED 封装设置在与每个倒锥体对应的位置，LED 封装发出的光被倒锥体的反射面反射向导光板侧面传播，被导光板底部的反光片和网点反射和散射后，向液晶屏方向传播，见图 9a 和 9b.图 9a 示意图：从下向上看倒锥体具有不同的形状，图 9b.图 9b 截面图优势：（1）比较薄。（2）LED 背光模组可以区域控制。4.2、导光板底部形成倒 V 型槽阵列的侧入和直下混合式 LED 背光模组侧入和直下混合式 LED 背光模组的一个实施例：导光板底部形成倒 V 型槽阵列 502,LED 封装 508 设置在与每个 V 型槽对应的位置，LED 封装发出的光被 V
15、型槽的侧面 503 折射，向导光板 501 侧面传播，被反光片和网点 504 反射和散射后，向液晶屏方向传播。见图 10a 和 10b.LED 封装 508 的出光表面被粗化 521,出光效率较高。图 10a 示意图：从下向上看图 10b 截面图优势：（1）比较薄。（2）LED 背光模组区域控制。4.3、导光板顶部形成凹槽阵列的侧入和直下混合式 LED 背光模组侧入和直下混合式 LED 背光模组的一个实施例：导光板 301 顶部形成凹槽阵列 302,LED 封装 304 设置在与每个凹槽对应的位置，LED 封装发出的光 320 被凹槽侧边全内反射，向导光板侧面传播，被反光片和网点反射和散射后，
16、向液晶屏方向传播，见图 11a 和图11b.LED 封装的出光表面被透明胶 303 粘在导光板 301 底部，出光效率较高，产生较少热量。图 11a 示意图：从上向下看图 11b 截面图导光板顶部凹槽 602 的侧面的形状包括曲线 603q（图 11c）和折线 603t（图 11d）。图 11c 截面图图 11d 截面图优势：（1）LED 背光模组区域控制。（2）比较薄。（3）LED 封装的出光效率（extraction efficiency）提高。（4）全部利用 LED 芯片发出的光，每个 LED 封装产生较少的热量。（5）减少所用的 LED 封装的数量，进一步减少产生的热量。（6）能量消耗降低。（6）散热优良。（7）LED 封装的出光角度加大。（8） LED 封装和导光板之间的耦合效率提高可提高液晶电视可提高液晶电视 LED 背光效率的技术背光效率的技术LED 相对于 CCFL 的最大缺点是发光效率低,CCFL 通常在 80100 流明/瓦,而 LED 的发光效率只有 6080 流明/瓦。但由于 CCFL 是圆柱形,它所发出的光是无方向性的。当它放在 LCD 屏幕下方时,尽管
