专利名称：一种led背光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发光二极管(以下简称LED)背光源装置，尤其涉及一种结合 导光板与反光板特性，得到发光亮度均匀的液晶显示器(以下简称LCD)背光源装置。
背景技术：
随着技术的发展，目前LCD已经成为主流的平板显示器件，然而由于液晶本身不 具备发光的特性，背光源必然是液晶显示器不可缺少的重要组成部分。背光源的性能直接 决定了液晶显示器的亮度、颜色和功耗等各项指标。 目前用于LCD的背光源主要是冷阴极灯管(CCFL)，但是相比较而言，使用LED作为 LCD的背光源具有驱动电压低，功耗低，色彩还原性好，环境适应性强，无汞污染等优点。当 前情况下，用于LCD的LED背光源结构有侧入式和直下式两种，侧入式一般用于中小尺寸的 液晶显示器，大尺寸LCD的LED背光源一般为直下式结构。 在侧入式结构中，一般可以充分利用原有CCFL背光模组的结构，但是在直下式结 构中，由于LED封装、电路板装配等结构的影B向，导致背光源的一致性大大降低，因此有必 要提出一种能充分利用LED并且亮度均匀的LED背光源装置。 专利CN 101206280A中描述了在背光板的入光面和出光面都开有凹槽，入光面为 一个由长方形、正方形、梯形、三角形、半圆或任意曲线绕，经过导光板入光面和出光面中心 的旋转轴旋转而形成的旋转体，出光面也和入光面一样为一个某平面图形旋转而成的旋转 体，并且在出光面凹槽上涂有反射材料，另外该专利还提到直接将反射膜镀在背光板底面 上。该专利考虑到导光板入光面与LED本身结合的设计，但是在入光面凹槽的处理上解决 的不充分，并且没有考虑到入光面凹槽与各种LED灯管结构的关系，另外在导光板整体结 构的处理上也没有考虑到如何更好地降低LED灯光的外泄。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种LED背光源结构，通过导光板与反光板的复合及 结构优化，减少LED灯的光损失，充分利用LED发出的光，同时使背光源发光亮度分布均匀。 本实用新型提出的LED背光装置是这样实现的 背光源装置中不使用反射板，将安装有多个LED的电路板(以下称为LED排列板) 表面除LED位置均涂上一层反射材料，导光板底面与LED排列板紧贴，LED排列板发出的光 经LED内表面反射材料反射后，进入导光板内部混合，另外导光板在对应LED的位置按照 LED的封装形状大小和LED出光角度留出相应的凹槽，凹槽分为上下两部分，凹槽下部内壁 紧贴LED灯管，凹槽上下部分内壁均涂有反射材料。下部分凹槽横截面图形与LED灯管本 身封装形状一致，整个凹槽下部分为横截面图形纵向延伸所得柱体，下部分凹槽的高度需 考虑LED灯管的出光角度和LED灯管横向宽度等因素，可经过计算得到。下部分凹槽表面 所涂反射材料的目的是使光线向导光板内部反射，导光板内部光线被反射材料反射回导光 板内部进行光混合。凹槽的上部分为倒立柱体，即上表面比下表面面积大，该柱体横截面与
3LED灯管出光面横截面形状相同，柱体高度需考虑LED灯管出光角度和LED灯管横向宽度， 可结合凹槽下部的高度计算得到。凹槽的上部侧壁涂有双面反射材料，一方面可使凹槽内 LED的发光经过凹槽内壁反射垂直进入导光板，另一方面导光板内部光线经凹槽内壁反射， 返回导光板内部进行光混合。整个导光板根据凹槽的位置可以划分为上下两部分下部导 光板高度与凹槽下部分高度一致，其横截面形状与凹槽下部横截面互相结合，形成一个平 面图形，横截面形状是由正方形、长方形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他 任意曲线段组合而成的平面图形。导光板上部分高度由凹槽上部高度和背光模组形状决 定，其横截面形状为凹槽上部分横截面互相结合而成的一个平面图形，可以是正方形、长方 形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他任意曲线段组合而成的平面图形。导光 板除上表面和下表面外，四壁均涂有反射材料，导光板内部光线在反射材料作用下只能在 导光板内部进行混合。 作为本实用新型的一种简化，导光板上下部分的面积均可做大一些，从而整个导 光板上下横截面为矩形，导光板的上部纵向四个侧面均为倒立梯形，导光板下部纵向四个 侧面为正方形或者长方形。 本实用新型所提出的背光装置具有如下的优点 (1)简化了背光模组结构，使LED背光源模组装配简单。 (2)减少了 LED灯管光线外泄，提高了 LED灯管的光线的利用率。 (3)进入导光板内部的光线能够充分混合，保证导光板出光面亮度均匀好。
图1是本实用新型提出的LED背光装置的侧视图； 图2是本实用新型提出的LED背光装置的剖面图； 图3A和图3B分别是本实用新型第一个实施例所述的导光板凹槽的侧视图及俯视 图； 图4A和图4B分别是本实用新型第二个实施例所述的导光板凹槽的侧视图及俯视 图； 图5A和图5B分别是本实用新型第三个实施例所述的导光板凹槽的侧视图及俯视 具体实施方式参照图1和图2，背光模组中没有反光板，导光板压在LED排列板140上，LED排 列板140表面除LED灯管占用的位置外，均涂有反射材料，导光板的侧面120也涂有反射材 料。进入导光板的光线在LED排列板140和导光板的侧面120的反射作用下，在导光板内 部进行充分的混合，从而保证从导光板上表面110出去的光亮度均匀一致。整个导光板根 据凹槽的上下划分方法也划分为上下两部分，下部导光板高度与凹槽下部高度一致，其横 截面形状为是由正方形、矩形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他任意曲线段 组合而成的平面图形；导光板上部高度hi可根据凹槽上部高度和LED背光模组形状求得， 其横截面形状是由正方形、矩形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他任意曲线 段组合而成的平面图形。
4[0020] 图3A和图3B是本实用新型的第一个实施例。参照图3A， LED灯管160嵌在导光 板的凹槽内，凹槽下部内壁150涂有反射材料，导光板内部的光线在反射材料作用下，返回 导光板进行混合。LED灯管160的侧面与凹槽的间距x的大小范围为0-25mm，考虑LED横 截面的宽度d，凹槽底部宽度为(x+d)。凹槽上部的内壁130表面涂有的反射材料，一方面 使LED灯管发出的光经凹槽上部内壁反射后垂直进入导光板，另一方面使导光板内部的光 线经凹槽上部内壁反射后返回导光板内部。根据LED灯管160的出光角，在保证最边沿的 光线经过凹槽内壁130反射后能垂直射入导光板100的基础上，计算出凹槽上部分开口角 度b，从而计算出凹槽下部高度，即h2 = H+y/tan(b)， y的取值范围为0-100mm。凹槽上部 的顶部距离LED灯管160出光面的高度E取值范围为0. l-1000mm。 参照图3B，凹槽下部横截面形状与LED灯管160的封装形状一致，本实施例中LED 灯管160封装为正方体或者长方体，因而凹槽下部也为正方体或者长方体，而且高度与LED 高度相同。凹槽上部的形状与LED灯管160出光面形状保持一致，本实施例中LED灯管160 的出光面为正方形或者矩形，因而凹槽上部横截面图形为正方形或者矩形，整个凹槽上部 的纵向截面图形是上底边长大于下底边长的梯形体结构。考虑到LED灯管160的排列间距， 本实施例中导光板下部横截面和上部分横截面均为正方形或者矩形。 图4A和图4B是本实用新型的第二个实施例。参照图4A，本实施例中LED灯管160 封装为圆柱体或椭圆柱体，出光面为圆形或者椭圆形。因而在本实施例中，凹槽下部分为高 度与LED灯管高度相同，横截面图形为圆形或者椭圆的柱体；凹槽上部分为一倒立切除顶 部的圆锥体或者椭圆锥体结构，即上表面面积大于下表面面积。LED灯管160嵌在导光板的 凹槽内，凹槽下部内壁150涂有反射材料，导光板内部的光线在反射材料作用下，返回导光 板进行混合。LED灯管160的侧面与凹槽的间距x的大小范围为0-25mm，考虑LED横截面 的宽度d，凹槽底部宽度为(x+d)。凹槽上部的内壁130表面涂有的反射材料，一方面使LED 灯管发出的光经凹槽上部内壁反射后垂直进入导光板，另一方面使导光板内部的光线经凹 槽上部内壁反射后返回导光板内部。根据LED灯管160的出光角，在保证最边沿的光线经 过凹槽内壁130反射后能垂直射入导光板100的基础上，计算出凹槽上部分开口角度b，从 而计算出凹槽下部高度，即h2二H+y/tan(b)， y的取值范围为0-100mm。凹槽上部的顶部 距离LED灯管160出光面的高度E取值范围为0. l-1000mm。 参照图4B，本实施例中的导光板下部分横截面形状与以下所述形状一致，即与 LED排列板边沿各凹槽下部分横截面和各横截面圆心连线组合而成的平面图形两者叠加而 成的图形形状一致。导光板上部分横截面形状与以下所述形状一致，即与LED排列板边沿 各凹槽上部分横截面和各横截面圆心连线组合而成的平面图形两者叠加而成的图形形状一致。 图5A和图5B是本实用新型第三个实施例。参照图5A，本实施例中LED灯管160 本身封装为三棱柱或者N棱柱，出光面为三角形或者N边形，因而本图与图3A相同。在本实 施例中，凹槽下部分为高度与LED灯管高度相同，横截面图形为三角形或者N边形的柱体； 凹槽上部分为一倒立三棱柱体或者N棱柱体结构，即上表面面积大于下表面面积。LED灯管 160嵌在导光板的凹槽内，凹槽下部内壁150涂有反射材料，导光板内部的光线在反射材料 作用下，返回导光板进行混合。LED灯管160的侧面与凹槽的间距x的大小范围为0-25mm， 考虑LED横截面的宽度d，凹槽底部宽度为(x+d)。凹槽上部的内壁130表面涂有的反射材料， 一方面使LED灯管发出的光经凹槽上部内壁反射后垂直进入导光板，另一方面使导光 板内部的光线经凹槽上部内壁反射后返回导光板内部。根据LED灯管160的出光角，在保 证最边沿的光线经过凹槽内壁130反射后能垂直射入导光板100的基础上，计算出凹槽上 部分开口角度b，从而计算出凹槽下部高度，即h2 = H+y/tan (b) ， y的取值范围为0-100mm。 凹槽上部的顶部距离LED灯管160出光面的高度E取值范围为0. l-1000mm。 参照图5B，本实施例中的导光板下部分横截面形状与以下所述形状一致，即与 LED排列板边沿各凹槽下部分横截面和各横截面外心连线组合而成的平面图形两者叠加而 成的图形形状一致。导光板上部分横截面形状与以下所述形状一致，即与LED排列板边沿 各凹槽上部分横截面和各横截面外心连线组合而成的平面图形两者叠加而成的图形形状 一致。 本实用新型提出的LED背光源装置是这样工作的首先，LED灯管嵌在导光板的槽 内，LED灯管的发光经过上半部分凹槽内壁反射后射入导光板中；然后，进入导光板内部的 光在LED排列板表面反射材料，导光板凹槽内壁反射材料，以及导光板侧面反射材料的作 用下，在导光板内部进行充分混合，从而保证出光面光亮度均匀一致。
权利要求一种LED背光源装置，其特征在于，反射材料涂在LED排列板表面，LED灯管光线在LED排列板的反射下进入导光板，导光板入光面留有容纳LED灯管的凹槽，凹槽的内壁涂有反射材料，导光板除上下表面的四周均涂有反射材料。
2. 根据权利要求1所述的LED背光源装置，其特征在于凹槽分为上下两个部分，凹槽 下部分内壁紧贴LED灯管，凹槽下部分为一柱体，凹槽下部分的横截面形状与LED灯管封装 形状相同，横截面形状可以为正方形、矩形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其 他任意曲线段组合而成的平面图形，凹槽下部分内壁涂有反射材料，导光板内部的光线在 凹槽下部分内壁反射下，返回导光板内部进行混合，凹槽上半部分为一倒立柱体，即上表面 面积大于下表面，凹槽上部分横截面形状与LED灯管出光面形状一致，横截面形状可以为 正方形、矩形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他任意曲线段组合而成的平面 图形，凹槽上部分内壁涂有双面反射材料。
3. 根据权利要求1所述的LED背光源装置，其特征在于整个导光板根据凹槽的上下 划分也划分为上下两部分，下部分导光板高度与凹槽下部分高度一致，其横截面为一个平 面图形，横截面形状可以为正方形、长方形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其 他任意曲线段组合而成的平面图形，导光板横截面为一个平面图形，横截面形状可以为正 方形、矩形、弧线段及弧线段组合而成的波浪线形，或者其他任意曲线段组合而成的平面图 形，导光板除上表面和下表面外，四周均涂有反射材料，导光板内部光线在反射材料作用下 返回导管板内部进行混合。
4. 根据权利要求1所述的LED背光源装置，其特征在于导光板上下部分横截面均设 计为正方形或者长方形，导光板的上部分纵向四个侧面均为倒立梯形，导光板下部分纵向 四个侧面均为正方形或者长方形。
专利摘要本实用新型公开了一种LED背光源装置，通过将反射材料涂在导光板背面和侧面，并且在导光板与LED灯管对应的面为LED灯管留有凹槽，凹槽在考虑LED灯管各项参数的基础上进行设计，而且凹槽的内壁均涂有与导光板底部相同的反射材料，从而保证了LED灯管光线的充分利用，使得导光板出光面光亮度均匀一致。
文档编号G02F1/13357GK201448680SQ20092003406
公开日2010年5月5日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者丁兴隆, 刘纯亮, 刘钱飞, 姜凤山, 张小宁, 马俊龙 申请人:西安交通大学;彩虹集团公司