一种直下式背光模组的制作方法

本实用新型涉及LED背光技术，特别涉及一种直下式背光模组。

背景技术：

目前，直下式LED背光产品（包括电视机、显示器、广告机、手机、平板电脑等），如图1所示，现有的背光模组包括：背板1，在背板的前侧设置有PCB板2，所述PCB板设置若干LED灯珠3，在LED灯珠前侧设置依次扩散板4、第一膜片5、第二膜片6。所述LED灯珠通过在支架31中固晶LED晶片32，LED晶片32的正负极各通过一根金线33与支架31焊接，再在支架31上方模压二次学秀透镜34。随着显示要求的提高，为了达到高色域的显示效果，主要采用如下方式：

1.蓝光晶片+荧光粉LED [YAG（yttrium aluminum garnet，钇铝石榴石或黄粉）、硅酸盐、氟化物等荧光粉]+二次光学透镜；

2.蓝光LED+量子玻璃封装片+二次光学透镜；

3.蓝光LED+二次光学透镜+量子膜片。

但上述第一种方式的色域很难突破NTSC @1931 100%（1931年，国际照明委员会CIE制定了CIE1931RGB系统，规定将700nm的红、546.1nm的绿和435.8nm的蓝作为三原色，后来CIE1931-xy色度图成为描述色彩范围最为常用的图表。）的要求，而且亮度衰减严重；同时，荧光粉耐热不够高，随着工作温度升高，色坐标会出现偏移，导致显色色彩不稳，限制LED功率。上述第二种方式和第三种方式，色域虽然能突破NTSC @1931 100%，但是含ROHS管控有害物质“镉”，不环保，会污染土地、水。

此外，上述三种方式还存在以下缺点：

1、由于都含二次光学透镜（LENS）的背光源，受光学透镜模具一致性、贴装工艺限制，LED视觉效果一致性不高；

2、由于需要使用二次光学透镜，扩散板与二次光学透镜之间必须间隔一定的距离，导致背光模组无法做到超薄；

3、带有封装的LED含有固晶胶，热阻系数比较大，产品寿命短，发光效率低，亮度不够；

4、在生产LED灯珠过程中，LED支架易硫化；

5、LED晶片均使用正装晶片，其LED发光角度最大120°，因此必需使用二次光学透镜；

6、传统LED晶片需要焊线，可靠性不高。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种直下式背光模组，可省去二次光学透镜，实现超薄、高色域的视觉效果。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种直下式背光模组，包括背板，在所述背板的内侧设置有用于装贴背光源的PCB板，所述PCB板上设置有若干R倒装晶片、G倒装晶片和B倒装晶片，所述R倒装晶片、G倒装晶片和B倒装晶片在PCB板上呈满天星方式交替分布。

所述的直下式背光模组中，所述背板的内侧还设置有光源驱动板，所述光源驱动板上设置有DC-DC模块和LED驱动模块，各R倒装晶片连接成至少一红光LED灯串、各G倒装晶片连接成至少一绿光LED灯串、各B倒装晶片连接成至少一蓝光LED灯串；DC-DC模块进行电压变换输出相应的电压给LED驱动模块，由LED驱动模块驱动红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串发光。

所述的直下式背光模组中，所述DC-DC模块包括：开关控制单元、电压变换单元和分压滤波单元，由电压变换单元对输入电压进行升/降压、稳压处理后，来控制开关控制单元导通状态来控制工作电压，并经分压滤波单元滤波后输出给LED驱动模块。

所述的直下式背光模组中，所述开关控制单元包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管和电感；所述第一二极管的正极通过第一电阻连接电源输入端，第一二极管的负极连接第一三极管的基极、也通过第四电阻连接电压变换单元，所述第一电容的一端连接电源输入端、第二三极管的发射极和第三三极管的集电极，第一电容的另一端通过第二电阻接地，第二三极管的基极和通过第三电阻连接第一三极管的集电极，所述第二三极管的集电极连接第三三极管的基极，第三三极管的发射极连接第二二极管的负极、也通过电感连接电压变换单元，所述第二二极管的正极接地。

所述的直下式背光模组中，所述电压变换单元包括：第三二极管、第五电阻、第六电阻、第二电容和升/降压芯片，所述升/降压芯片的第3脚连接第四电阻的一端、升/降压芯片的第5脚和第五电阻的一端，所述第三二极管的正极接地，所述第五电阻的另一端连接所述电感的一端、升/降压芯片的第4脚、第8脚、第六电阻的一端和分压滤波单元，升/降压芯片的第6脚连接第六电阻的另一端、升/降压芯片的第7脚、第2脚和分压滤波单元、也通过第二电容接地。

所述的直下式背光模组中，所述分压滤波单元包括第七电阻、第八电阻和第三电容，所述第七电阻的一端连接电感的一端、第六电阻的一端、第三电容的一端和LED驱动模块的输入端，第七电阻的另一端连接升/降压芯片的第2脚、还通过第八电阻接地，第三电容的另一端接地。

所述的直下式背光模组中，所述LED驱动模块包括与数量与红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串之和相同的电源信号调制单元和隔离单元，所述DC-DC模块输出的电压经电源信号调制单元调试为相应LED灯串的驱动电压或驱动电流经隔离单元隔离处理后驱动相应的LED灯串。

所述的直下式背光模组中，所述电源信号调制单元包括电感线圈、第四三极管、第五三极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四二极管、双向触发二极管和第四电容，所述第九电阻的一端连接第七电阻的一端、电感的一端、第四三极管的集电极和隔离单元，所述第九电阻的另一端连接第四二极管的正极和双向触发二极管的一端、还通过第四电容接地，所述第四二极管的负极连接电感线圈的第二绕组的一端、电感线圈的第三绕组的一端、第十三电阻的一端和第五三极管的集电极，所述电感线圈的第二绕组的另一端通过第十电阻连接第四三极管的基极，第四三极管的发射极连接第十三电阻的另一端，所述电感线圈的第三绕组的另一端连接隔离单元，双向触发二极管的另一端连接电感线圈的第一绕组的一端、还通过第十一电阻连接第五三极管的基极，所述电感线圈的第一绕组的另一端接地，所述第五三极管的发射极通过第十二电阻接地。

所述的直下式背光模组中，所述隔离单元包括变压器、第六二极管、第五电容、第六电容、第七电容和第十四电阻，所述变压器的初级绕组的一端连接电感线圈的第三绕组的另一端，变压器的初级绕组的另一端通过第五电容连接第四三极管的集电极、第七电阻的一端和电感的一端、也通过第六电容接地；所述变压器的次级绕组的一端连接第六二极管的正极，第六二极管的负极通过第十四电阻连接相应LED灯串的正极、还通过第七电容接地，所述变压器的次级绕组的另一端接地。

所述的直下式背光模组中，所述R倒装晶片、G倒装晶片和B倒装晶片按列排列，各列芯片交替排列成矩形阵列。

相较于现有技术，本实用新型提供的直下式背光模组，包括背板，在所述背板的内侧设置有用于装贴背光源的PCB板，所述PCB板上设置有若干R倒装晶片、G倒装晶片和B倒装晶片，所述R倒装晶片、G倒装晶片和B倒装晶片在PCB板上呈满天星方式交替分布。本实用新型通过在PCB板上设置R、G、B倒装晶片，倒装晶片的发光角度可达160°以上，不需要二次光学透镜，可使背光模组超薄化，同时利用R、G、B倒装晶片三基色混光，可达到高NTSC色域，突破NTSC @1931 100%，而且三基色混光不需要荧光粉，不受荧光粉耐热限制。此外，本实用新型将倒装晶片直接贴在PCB板上，还实现了热阻低、光效高、不需要焊线工艺、可靠性高的特点。

附图说明

图1为现有的直下式背光模组的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的直下式背光模组的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的直下式背光模组中R、G、B倒装晶片的一种分布方式的示意图。

图4为本实用新型实施例提供的直下式背光模组的驱动方式的模块图。

图5为本实用新型实施例提供的直下式背光模组中的DC-DC模块的电路图。

图6为本实用新型实施例提供的直下式背光模组中的LED驱动模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种直下式背光模组，通过贴片机、固晶机或通过异向导电胶膜压合将独立的R、G、B三基色倒装晶片（无荧光粉、无支架、无焊线）固定到PCB板的金属层上，R、G、B三基色倒装晶片在PCB上满天星（晶片x、y方向间距非常近）式平铺排列，然后将贴有倒装晶片的PCB板，固定在背光源背板上，由于不需要支架，可实现160°以上发光角度，可在无二次光学透镜实现超薄、高色域、高光效和均匀的视觉效果。并且本实用新型由于采用满天星LED排布，通过独立的分区控制，实现多分区、高动态、高对比HDR的背光效果。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的直下式背光模组应用于LED背光领域，如电视产品背光领域、显示器背光领域、广告机背光领域和手机、平板等终端产品等，直下式满天星R/G/B三基色倒装晶片排列方式，可用贴片机或固晶机将三基色倒装晶片直接固定在PCB上，无需荧光粉、支架、焊线。

请参阅图2和图3，本实用新型提供的直下式背光模组，包括背板1，在所述背板1的内侧设置有用于装贴背光源的PCB板2，所述PCB板2上设置有若干R倒装晶片21、G倒装晶片22和B倒装晶片23，所述R倒装晶片21、G倒装晶片22和B倒装晶片23在PCB板2上呈满天星方式交替分布。

所述R倒装晶片21的波长为610-650nm、G倒装晶片22的波长为510-530nm和B倒装晶片23的波长为450-470nm。本实用新型通过在PCB板2上设置R、G、B倒装晶片，倒装晶片的发光角度可达160°以上，不需要二次光学透镜，可使背光模组超薄化。

所述R倒装晶片21、G倒装晶片22和B倒装晶片23按列排列，各列芯片交替排列成矩形阵列。如图3所示，第一列为R倒装晶片21、第二列为G倒装晶片22、第三列为B倒装晶片23、第四列为R倒装晶片21、…、第N列为B倒装晶片23，以此类推。

本实用新型利用R、G、B倒装晶片三基色混光，可达到高NTSC色域，突破NTSC @1931 100%，而且三基色混光不需要荧光粉，不受荧光粉耐热限制。此外，本实用新型将倒装晶片直接贴在PCB板2上，还实现了热阻低、光效高、不需要焊线工艺、可靠性高的特点。

本实施例中，各晶片之间的间距按等比例排列，各晶片之间的间距为1-100mm，使RGB混光后背光模组实现高色域、高光效和均匀的视觉效果。当然本实用新型不限于此，比如：RGB的排列方式也可以交错排列的方式，通过交错排列的满天星式，只要混光出来为白光作为背光源即可。而且各LED晶片之间的比例也可以采用任意比例（如：R：G：B为2:1:1，2:2:1，2:2:2，3:1:1…）。而且RGB排列也可以采用GBR、BGR、RBG等排列方式同，并且三基色中还可以插入白色、紫色等其他色光晶片。此外，本实用新型还可以应用到侧入式背光模组中，如单侧/双侧/三侧/四侧组合。

请再次参阅图2和图3，本实用新型的直下式背光模组中，所述R倒装晶片21、G倒装晶片22和B倒装晶片23的上方依次设置有扩散板3、第一膜片4和第二膜片5，所述晶片与扩散板距离范围0-10mm，有利于显示设置超薄化。

请参阅图4，在本实用新型提供的直下式背光模组中，所述背板1的内侧还设置有光源驱动板（图中未示出），所述光源驱动板上设置有DC-DC模块31和与DC-DC模块31和各倒装晶片连接的LED驱动模块32，各R倒装晶片21连接成至少一红光LED灯串、各G倒装晶片22连接成至少一绿光LED灯串、各B倒装晶片23连接成至少一蓝光LED灯串；DC-DC模块31进行电压变换输出相应的电压给LED驱动模块32，由LED驱动模块32驱动红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串发光。

本实施例中，所述红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串各至少有一颗LED灯珠构成，具体可根据LED驱动模块32的驱动能力设置各灯串中的灯珠数量。本实用新型采用满天星LED排布，将各种颜色的LED晶片进行独立的分区控制，实现多分区、高动态、高对比HDR的背光效果。

请一并参阅图5，所述DC-DC模块31主要作用是用于使输入的电源电流或电压或者电流与电压恒定，其可通过555芯片或类似芯片（如HM3440、HM15XX等类似功能的升压芯片或降压芯片）及外围电路组成的脉冲振荡器，以及开关电路分压电路等组成DC-DC模块31。本实施例中，DC-DC模块31包括：开关控制单元311、电压变换单元312和分压滤波单元313，开关控制单元311、电压变换单元312、分压滤波单元313、LED驱动模块32依次连接。所述开关控制单元311用于调整DC-DC模块31的电源输入，使其适合IC驱动和负载端LED的电压或电流。所述电压变换单元312用于调节或转换输入电源信号为红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串能使用的电源信号输出，其不局限于IC的种类和厂家。所述分压滤波单元313用于使输出的电压或电流稳定。

具体实施时，由电压变换单元312对输入电压进行升/降压、稳压处理后，来控制开关控制单元311导通状态来控制工作电压，并经分压滤波单元313滤波后输出给LED驱动模块32。

所述开关控制单元311包括：第一三极管VT1、第二三极管VT2、第三三极管VT3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2和电感L1；所述第一二极管D1的正极通过第一电阻R1连接电源输入端，第一二极管D1的负极连接第一三极管VT1的基极、也通过第四电阻R4连接电压变换单元312，所述第一电容C1的一端连接电源输入端、第二三极管VT2的发射极和第三三极管VT3的集电极，第一电容C1的另一端通过第二电阻R2接地，第二三极管VT2的基极和通过第三电阻R3连接第一三极管VT1的集电极，所述第二三极管VT2的集电极连接第三三极管VT3的基极，第三三极管VT3的发射极连接第二二极管D2的负极、也通过电感L1连接电压变换单元312，所述第二二极管D2的正极接地。

本实施例中，所述第一三极管VT1和第三三极管VT3为NPN三极管，第二三极管VT2为PNP三极管，电源电压经第一二极管D1输入电压变换单元312中，由电压变换单元312输出驱动电压驱动第一三极管VT1、第二三极管VT2、第三三极管VT3导通，使电压输出至分压滤波单元313中。

请继续参阅图5，所述电压变换单元312包括：第三二极管D3、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和升/降压芯片U1，所述升/降压芯片U1的第3脚连接第四电阻R4的一端、升/降压芯片U1的第5脚和第五电阻R5的一端，所述第三二极管D3的正极接地，所述第五电阻R5的另一端连接所述电感L1的一端、升/降压芯片U1的第4脚、第8脚、第六电阻R6的一端和分压滤波单元313，升/降压芯片U1的第6脚连接第六电阻R6的另一端、升/降压芯片U1的第7脚、第2脚和分压滤波单元313、也通过第二电容C2接地。

所述分压滤波单元313包括第七电阻R7、第八电阻R8和第三电容C3，所述第七电阻R7的一端连接电感L1的一端、第六电阻R6的一端、第三电容C3的一端和LED驱动模块32的输入端，第七电阻R7的另一端连接升/降压芯片U1的第2脚、还通过第八电阻R8接地，第三电容C3的另一端接地。

在图5中，输入端子可接显示设备（如电视、手机等设备）的电源转换模块（电源转换模块主要用于将交流电转换直流电，并降压为显示设备各模块工作所需的电压）的输出端，输出端子连接LED驱动模块32。所述升/降压芯片U1可采用555芯片、线性稳压芯片、升压芯片、降压芯片等。第三二极管D3为稳压二极管，所述第二二极管D2主要起保护后级电路的作用，在电源电压过高时，第二二极管D2击穿，保护后级电路不被损坏。

电源电压经第一电阻R1、第一二极管D1和第四电阻R4输出第三二极管D3的负极，由第三二极管D3提供5V左右的电压，所述升/降压芯片U1的第2脚采样输出电压，当输出电压低于预定值时，升/降压芯片U1的第3脚输出高电平使第一三极管VT1导通，从而使第二三极管VT2、第三三极管VT3导通，电源电压经电感L1输出，并经第三电容C3滤波去除尖刺电压后输出给LED驱动模块32。

请参阅图6，所述LED驱动模块32包括与数量与红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串之和相同的电源信号调制单元321和隔离单元322，所述分压滤波单元313、电源信号调制单元321、隔离单元322依次连接，隔离单元322连接各LED灯串。所述DC-DC模块31输出的电压经电源信号调制单元321调试为相应LED灯串的驱动电压或驱动电流经隔离单元322隔离处理后驱动相应的LED灯串。本实施例中，相应LED灯串为与隔离单元322连接的一路红光LED灯串、绿光LED灯串、或蓝光LED灯串。

请继续参阅图6，所述电源信号调制单元321包括电感线圈NT1、第四三极管VT4、第五三极管VT5、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四二极管D4、双向触发二极管D5和第四电容C4。

所述第九电阻R9的一端连接第七电阻R7的一端、电感L1的一端、第四三极管VT4的集电极和隔离单元322，所述第九电阻R9的另一端连接第四二极管D4的正极和双向触发二极管D5的一端、还通过第四电容C4接地，所述第四二极管D4的负极连接电感线圈NT1的第二绕组的一端、电感线圈NT1的第三绕组的一端、第十三电阻R13的一端和第五三极管VT5的集电极，所述电感线圈NT1的第二绕组的另一端通过第十电阻R10连接第四三极管VT4的基极，第四三极管VT4的发射极连接第十三电阻R13的另一端，所述电感线圈NT1的第三绕组的另一端连接隔离单元322，双向触发二极管D5的另一端连接电感线圈NT1的第一绕组的一端、还通过第十一电阻R11连接第五三极管VT5的基极，所述电感线圈NT1的第一绕组的另一端接地，所述第五三极管VT5的发射极通过第十二电阻R12接地。

请继续参阅图6，所述隔离单元322包括变压器T1、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第十四电阻R14。所述变压器T1的初级绕组的一端连接电感线圈NT1的第三绕组的另一端，变压器T1的初级绕组的另一端通过第五电容C5连接第四三极管VT4的集电极、第七电阻R7的一端和电感L1的一端、也通过第六电容C6接地；所述变压器T1的次级绕组的一端连接第六二极管D6的正极，第六二极管D6的负极通过第十四电阻R14连接相应LED灯串的正极、还通过第七电容C7接地，所述变压器T1的次级绕组的另一端接地。

DC-DC模块31输出的电压经电感线圈NT1变换后驱动第四三极管VT4和第五三极管VT5导通，经变压器T1隔离驱动相应的LED灯串发光。

所述LED驱动模块32通过对各路LED（即每个红光LED灯串、绿光LED灯串、或蓝光LED灯串）单独控制，实现了多分区、高动态、高对比HDR（高动态范围图像或高动态、高对比）的背光效果。

综上所述，本实用新型通过在PCB板上设置R、G、B倒装晶片，倒装晶片的发光角度可达160°以上，不需要二次光学透镜，可使背光模组超薄化，同时利用R、G、B倒装晶片三基色混光，可达到高NTSC色域，突破NTSC @1931 100%，而且三基色混光不需要荧光粉，不受荧光粉耐热限制。

此外，本实用新型将倒装晶片直接贴在PCB板上，还实现了热阻低、光效高、不需要焊线工艺、可靠性高的特点。本实用新型采用满天星LED排布，将各种颜色的LED晶片进行独立的分区控制，实现多分区、高动态、高对比HDR的背光效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。