[发明专利]一种大尺寸直下式LED背光源及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器(LCD)的发光二极管(LED)背光源结构，特别是涉及在大尺寸LCD上使用的大功率LED背光源结构及其制备方法。本发明适用于所有需将LED点光源转化为面光源的应用场合。

背景技术

由于LCD本身并不发光，需要寻找一个背光源作为薄膜液晶体显示器光源的提供者，因此背光源的表现便决定了LCD外在的视觉感。背光源是将背光模组内的点光源或线光源转为均匀分布的面光源，并搭配薄膜控制视角，提高光学特性，使LCD达到完美显示的目的。LCD的背光源是一个结合许多光学薄膜材料的模块，背光源本身的开发技术横跨了光学、化学、电子学等领域，其成本占LCD所有材料成本的20％-30％。优化背光源设计是目前降低LCD成品成本的方向之一，以目前背光源之光学效率来说，仍有非常大的改善空间，但整体结构的精密度要求亦相对严格，即使是固定作用的外框，对光学也有非常大的影响。随着LCD技术的快速发展与日趋成熟，制造技术的提升，大尺寸及低价格的趋势下，背光模块在考虑轻量化、薄型化、低耗费、高辉度及降低成本的市场需求，为保持在未来市场的竞争力，开发、设计新型的背光模块，是今后努力的方向及重要课题，其代表着未来电子工艺生产设备的一种发展方向。

目前，采用传统冷阴极灯管(CCFL)背光源技术的LCD电视为市场主流。LED背光源技术比CCFL背光源技术更为先进。CCFL背光源是激发荧光粉发光的，其发光光谱中杂余成分较多，色纯度低，导致其色域小，通常只有NTSC的70％左右。在未来几年内，LCD用LED背光源由于具有色域宽、亮度高、寿命长、功耗低以及环保等优势，毫无疑问地将取代CCFL背光源，在大尺寸显示领域大放光彩。大尺寸LED背光源也是目前研究的热点，在各个科研机构的努力下，LED背光源的成本越来越低，而光效更高、更亮和更薄更轻，相信不久的将来LED背光源照明的LCD产品将进入普通家庭，给更多的人们带来全新的色彩感受。

相比传统CCFL背光源相比，采用LED背光源的液晶电视在画面表现、环保节能、超薄外观、娱乐功能等方面均得到了全面提升。在发光寿命方面，CCFL光源的额定使用寿命(半亮)在8000--100000小时之间，而LED光源则可以达到CCFL光源的两倍左右。在环保方面，虽然目前厂商方面已经尽力降低CCFL中的汞含量，但是完全无汞的CCFL会带来一些新的技术问题，暂时还无望解决。而反观LED背光，其优势在于完全不含铅和汞等有毒有害物质，是真正的绿色环保光源。

目前，LCD背光模组主要采用侧光式和直下式。在较大尺寸下，侧光式背光源的发光均匀性和发光亮度都受到限制，导光板的重量和成本也随尺寸的增大而有很大的增加。与之相比，直下式背光源工艺简单，不需要导光板，其技术关键在于色彩和亮度的均匀性，是目前大尺寸LED背光源研究开发的主流。高质LED液晶屏要求其背光源色彩还原性、亮度、以及色彩和亮度均匀性等基本光学性能好，直下式是在面板背后均匀分布LED，光源发散的光可以均匀传达到整个画面上。若采用区域控制技术，其亮度可以随着画面的亮度进行主动调节，相比采用CCFL背光的液晶电视有效节能可以达到30％以上。显示黑色的时候，可以直接关掉其对应LED区域的光，从而表现出非常完美的黑色。因此，专家普遍认为直下背光可以更准确的呈现图像，并展现出优秀的色彩和明暗对比效果。而目前市场上流通的直下式LED背光源大多采用在朗伯型LED光源前端加装透镜的方法来扩大其发散角以及改变其在被照面上的照度分布。但所加装的透镜由于形状复杂且光学精度要求高，因此制造成本往往极高。同时其受扩散角角度的制约，背光源的厚度问题仍有待解决。

LCD产品随着尺寸越大，背光模组所占的成本越高，直下式背光模组是大尺寸LCD产品所必备的关键技术，以高功率LED应用在大尺寸直下式背光模组中，首先面临的问题为LED点光源发光特性，容易造成出光面无法均匀，以高功率LED作为大尺寸背光模组之光源，现今已有许多讨论与研究，但在整个背光模组设计中，仍有许多值得探讨与改进的地方，例如LED散热与生产成本问题。随着微电子技术的迅速发展，电子器件的微型化已经成为现代电子设备发展的主流趋势。电子器件特征尺寸不断减小，芯片的集成度、封装密度以及工作频率不断提高，这些都使芯片的热流密度迅速升高。因此电路及其芯片散热问题显得格外突出。而均热板具有高的热导率和良好的均温性，成为解决电子散热问题的很有前途的技术之一。均热板属于热管的一种类型，并且均热板比一般热管具有更加突出的优点，其形状非常有利于对集中热源进行热扩散。