[发明专利]一种四面出光蓝光波导面发光结构

说明书

本发明涉及一种四面出光蓝光波导面发光结构，其包括基板、四面出光封装形式的LED光源、高折射率蓝光波导层、扩散膜层和荧光粉层，所述基板上设置有若干四面出光封装形式的LED光源，在基板上还设置有覆盖四面出光封装形式的LED光源的高折射率蓝光波导层，且高折射率蓝光波导层的高度高于四面出光封装形式的LED光源的高度，所述高折射率蓝光波导层上自下而上依次设置扩散膜层和荧光粉层。本发明的优点在于：本发明四面出光蓝光波导面发光结构能够减少光在介质传播过程中衰减，提高混光效果且保证出光亮度均匀。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种四面出光蓝光波导面发光结构。

背景技术

近几年，在背光显示和照明行业内采用的面光源中，面出光模组(HLU：Hack LightUnit)分为直下式和侧入式两种。其中，由于侧入式方案整体厚度较薄，光源数量少，因此，当前绝大数的面光源采用侧入式结构，但是由于侧入式结构需要采用导光板，成本高，光转换效率低于直下式，在显示领域无法实现区域消光(Local Dimming)，进而无法实现高动态范围(HDR)，其HDR一般在3000：1，应用受到很大的局限性。

直下式面光源中，LED阵列置于面出光模组底部，从LED发出的光经过底面和侧面反射，再通过表面的扩散板和光学模组均匀射出。直下式面光源由于工艺简单，减少了导光板，光转换效率高，成本低，本身在照明与显示领域占据了一定的中低端市场；现阶段，为了得到色彩更加鲜艳的显示效果，需要较高的现实真正存在的亮度差之比(即：最亮的物体亮度，和最暗的物体亮度之比)即高动态范围(HDR)，由于其HDR能够达到20000：1，因此，在背光显示和照明行业的面光源应用中又逐渐受到重视。

目前，传统直下式面出光模组主要有3种方式：

(1)采用常规LED光源组成的光源阵列，在LED光源阵列的上方一定距离设置扩散板，利用扩散板来将点光源变成面光源；

(2)采用常规LED光源组成的光源阵列，在各LED光源上紧贴安装透镜，使LED灯珠发出的光经透镜后，光经过透镜与扩散板之间的空气层传导，进行一定程度上的光强叠加后再照射到扩散板上，进而将点光源变成面光源；

(3)采用LED芯片阵列，在LED芯片阵列的表面直接涂覆硅胶加荧光粉形成导光介质层，使得点光源向面光源转变。

上述方式均存在一定的缺点或局限性：

(1)对于第一种方式：如图1、2所示，常规LED光源的出光角度最大达到120°左右，LED光源91与扩散板92之间必须间隔较大的距离才能达到较为均匀的混光效果，整个面出光模组通常很厚，一般只能应用于照明行业，例如面板灯，应用非常局限。

(2)对于第二种方式：如图3、4所示，LED光源91上叠加透镜3后的出光角度能够达到135°，其虽然增加了发光角度，且顶面出光大为减少，能够在相对更短的距离内达到较均匀的混光效果，由于需要使用二次光学透镜，扩散板92与二次光学透镜93之间也必须间隔一定的距离，虽然相较第一种方式厚度有所减小，但面出光模组无法达到超薄的效果。

(3)对于第三种方式，如图6所示，其在若干LED芯片91’构成的光源阵列表面涂覆了荧光粉层94，略微增加了白光的横向传播与混光；但由光学理论，我们可以发现，当蓝光在含有荧光粉的波导中传输时，作为激发光的蓝光强度会因为荧光粉的吸收及不规则散射而快速降低。如图7所示，以点光源为例，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的立方成反比；如图8所示，线光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的平方成反比；如图9所示，面光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离成反比。

综上所述，采用第一、二种方式的面光源，由于LED光源出光角度的限制，不仅易形成暗区、混光均匀性差，整个直下式面出光模组还较厚，若要减小整个面出光模组的厚度，只能通过缩小相邻LED光源间距来实现(参见图5)，但是所需LED光源成倍的增加，成本大幅提高。