使用低廓形边发射ＬＥＤ的薄背光源制造技术

描述了具有改善的亮度均匀性的含有低廓形、边发射ＬＥＤ的背光源。在一个实施例中，所述背光源包括固体透明光导（４２），其中多个开口位于光导的底表面中，每个开口含有边发射ＬＥＤ（１０）。棱镜或其它光学部件（４４，４８）形成在每个开口的顶壁中以朝光导的光输出表面反射光导中的光，从而使得边发射ＬＥＤ在背光源的输出处不会表现为暗斑。为了避免从ＬＥＤ的侧面朝光导的输出表面的、表现为亮区域的任何直接发射，在开口的边缘处或者在光导的输出表面中形成光学部件（８０，８８，９４，９７），从而使得从光导不输出直射光。可以使用围绕一个或多个ＬＥＤ的单元壁（６１，７２）在光导中形成基本等同的单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用发光二极管(LED)的背光源(backlight)，并且具体地涉及用于形成使用边发射LED的薄背光源的技术。
技术介绍
液晶显示器(IXD)被普遍用于蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式音乐播放 器、膝上型计算机、台式监视器以及电视应用中。本专利技术的一个实施例涉及需要背光照明的 彩色或单色、透射式LCD，其中该背光源可以使用一个或多个发射白光或有色光的LED。这 些LED与激光二极管的区别在于LED发射非相干光。在许多小型显示器(诸如用于蜂窝电话的显示器)中，重要的是显示器和背光源 要薄。在这样的小型背光源中，一个或多个LED被光学耦合到固体透明光导(也称为波导) 的边缘或在该边缘附近。光导中的光从光导的顶表面泄漏以照射液晶显示器(LCD)面板的 后表面。在这样的小型背光源中，LCD面板不是覆在LED上面，原因在于LED会表现为亮斑， 或者如果LED仅仅是边发射的则LED会表现为暗斑。对于大型背光源，这样的到固体光导 的边缘耦合是不切实际的，原因在于光经过光导衰减，使得中心区域比边缘区域暗得多和/ 或降低总效率和光输出。对于大型背光源(诸如用于电视的背光源)，LED典型地分布在反射式背光源盒的 底表面上。来自LED阵列的光通过光线叠加和光在盒壁反射而在盒中被混合以产生基本均 勻的光发射。这样的背光源盒是刚性的。大型背光源盒难以操纵并且制造起来较昂贵。需要的是一种能够针对大型应用进行缩放但没有在刚性背光源盒内使用LED形 成的大型背光源的缺陷的背光源。
技术实现思路
本文描述各种类型的薄的边发射、非激光LED，以产生用于背光照明IXD的薄的柔 性背光源。这些LED是倒装芯片，其中阴极和阳极电极位于LED的安装表面上。在优选的 实施例中不使用引线接合。这些LED可以具有小于0.5mm的厚度。LED和基座(submount) 的总厚度可以小于1mm。背光源是固体透明光导，诸如聚合物(例如PMMA)，其中边发射LED阵列被定位在 光导的底表面中形成的开口内。借助于在底表面上形成的反射箔或者使光导位于反射槽 (reflective tub)中，光导的底表面是反射性的。在光导的底表面上分布微棱镜或者其它 光散射部件(feature)，其将光朝与底表面相对的光导的顶输出表面反射。为了使边发射LED不在光导的输出处表现为暗斑，在LED上方的光导中形成至少 一个棱镜(或其它光散射部件)。棱镜形成用于LED的开口的顶表面的一部分。在这样的 配置中，LED上方的光导的光学属性实际上等同于光导中其它地方的光学属性，因此在背光 源的输出处不会察觉到暗斑或亮斑。从LED的侧面发射的一些光朝光导的输出表面被引导。为了防止这种光表现为LED周围的亮区域，至少一个光散射部件位于开口的边缘处或光导的输出表面上以防止这 种直射光在LED上方输出，这是比用吸收材料来吸收光有效得多的备选方案。边发射LED可以安装在使LED互连的柔性电路上，并且透明光导可以制作得很薄， 诸如厚度为大约1mm。因此，背光源可以是柔性的并且可以形成为连续的卷。该连续的卷可 以被切成用于特定大小LCD的任何大小。在一个实施例中，(沿光导卷的宽度尺寸的)一列LED中的多个LED可以安装在 将LED互连成列的柔性电路上。用于多列LED的柔性电路的末端然后可以被串联和/或并 联耦合在一起并且连接到用于激励背光源中的LED的电流源。这样的系统还可以用于诸如 通用照明的其它应用。在一个实施例中，光导在组装LCD时被定位在反射槽中，从而使得从侧面或底表 面逃逸的任何光被重定向回到光导中。反射槽还为柔性背光源提供结构支撑并且有助于相 对于背光源来对准LCD面板。在另一个实施例中，典型地对于大型背光源而言，背光源可以高达10mm厚并且不 是柔性的。增加厚度典型地改善来自分离LED的光的混合从而得到背光源上的更好的颜色 和亮度均勻性。在一个实施例中，每个LED是等同的并且通过使用具有贡献红色和绿色分量的磷 光体层的蓝色LED管芯而发射白光。在一个实施例中，来自各个LED的光在透明光导中被混合。在另一个实施例中，每个LED被镜面或漫反射壁包围，所述镜面或漫反射壁基本 产生围绕每个LED的矩形单元，因此存在来自多个LED的光的受限的混合。在一个变型中， 这些壁在背光源的顶表面和底表面之间不完全延伸以便让来自一个单元的光进入其它单 元。在另一个变型中，LED与壁对齐从而在多个单元之间分配光。例如，在四个单元的角落 处的一个LED可以被四个单元同样地共享。在另一个实施例中，单元的每个壁与相邻单元 共享LED，并且另一个LED处于每个单元的中间，从而对于每个单元提供来自五个LED的光。 可以预想这些实施例的任何组合。附图说明图1A是依据专利技术实施例的低廓形(low profile)、边发射LED的截面图。图1B示出带有准直光学器件的图1A的边发射LED。图2是依据专利技术实施例的切过LED得到的背光源的部分截面图。还示出了与背光 源分离的IXD面板。图3是图2的背光源的俯视图，示出附加的LED。图4是依据专利技术另一个实施例的切过LED得到的背光源的部分截面图，其中背光 源被划分成单元。图5是图4的背光源的俯视图，示出附加的LED。图6是依据专利技术另一个实施例的切过LED得到的背光源的部分截面图，其中背光 源单元壁在背光源的顶表面和底表面之间不完全延伸。图7是依据专利技术另一个实施例的切过LED得到的背光源的部分截面图，其中LED 与背光源单元壁对齐以致来自每个LED的光在两个单元之中被划分。图8是图7的背光源的俯视图，示出附加的LED，其中LED可以可选地被单独寻址。图9是依据专利技术另一个实施例的背光源的一部分的俯视图，示出LED如何可以被 定位在四个单元的角落处。图10是单元或片段的边缘的截面，并且示出每个单元的边缘如何可以具有用于 朝输出表面反射光的倾斜(angled)边缘。图11类似于图10并且示出稍微不同的单元边缘 。图12示出光导的顶表面如何可以具有诸如棱镜形状的凹槽的光学部件(optical feature)，该光学部件增加了边发射LED之上的光提取以致在LED上没有暗斑。图13示出由于一些边发射LED光向上发射而在光导的输出处出现来自边发射LED 的亮图案的潜在问题。图14示出对于图13的问题的解决方法，其中折射部件位于用于边发射LED的光 导凹槽的顶边缘。图15示出对于图13的问题的另一个解决方法，其中全内反射(TIR)部件形成在 光导的输出表面上。图16示出图15的TIR部件的变型。图17示出光导底部中的凹槽内的蓝光边发射LED，其中白光磷光体层(例如YAG) 在光导的输出表面上方以致发射的光是白色的。图18是围绕中心轴对称的边发射透镜形状的截面图，其可以用来代替半导体LED 上方的金属反射器层。图19示出光导在制作后可以如何被卷起以便易于操纵。不同的图中类似或相同的元件用相同的附图标记进行标记。具体实施例方式本专利技术的实施例包括低廓形边发射LED连同用于提供均勻发光表面的薄光导设 计。本专利技术的典型应用是作为LCD或通用照明中的薄背光源。图IA是薄边发射LED 10的一个实施例的截面图。可以用于背光源实施例中的薄 边发射LED的其它实施例可以在Oleg Shchek本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，包括：至少一个边发射、非激光发光二极管（ＬＥＤ）（１０），其中垂直于半导体ＬＥＤ管芯的顶表面发射的大部分光被重定向为远离法线；以及光导（４２），具有输出表面，光通过所述输出表面被发射，所述光导在与输出表面相对的第一表面中具有至少一个凹口，其中每个凹口含有边发射ＬＥＤ，所述凹口的壁形成第一表面的一部分，所述光导在输出表面和第一表面中的至少一个上具有光学部件（４４，４８，８０，８８，９４，９７）以用于限制每个ＬＥＤ之上的暗区域或邻近每个ＬＥＤ的亮区域的出现，所述光学部件对光重定向以提高光导的输出表面上的亮度均匀性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S比尔休詹，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]