Led背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件的制作方法

专利名称：Led背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件的制作方法
技术领域：
本实用新型揭示一种LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件，属 于液晶显示技术领域
背景技术：
LED已经广泛用于液晶显示的背光源装置，LED背光源的商业化形式主要有两种， 一是LED背光源的侧光式(edge backlight)发光元件，一是LED背光源的直下式(direct backlight)发光元件。LED背光源的侧光式发光元件的主要缺点包括不能进行光局域控制 (local dimming)、较难适用于大尺寸的背光源。直下式发光元件的主要缺点包括不易薄型 化和采用较多的LED封装。一种既没有LED背光源的侧光式发光元件和直下式发光元件两者的主要缺点， 又保持侧光式发光元件和直下式发光元件两者的主要优点(即，薄型化、采用较少的LED 封装、光局域控制、适用于任意尺寸的背光源)的LED背光源的带有凹部的导光板 (light Guide Plate)已被提出。传统的组装直下式发光元件的方法，是把带有LED封装的灯板设置在扩散板 (Diffuser Plate)的底面的下方以形成发光元件，LED封装的出光表面与扩散板之间有空 气间隙。其不足之处是LED封装的填充物的折射率为η = 1. 5左右，LED芯片发出的光在 LED封装的填充物的出光表面与空气的界面处有全内反射，因此，LED封装的出光效率还可
以再提高。传统的组装侧光式发光元件的方法，是把带有LED封装的灯条(Light Bar)设置 在导光板的侧面以形成发光元件。因此，需要一种采用导光板的直下式发光元件，使得(1)避免侧光式发光元件 和直下式发光元件两者的主要缺点；同时保持两者的主要优点，即，薄型化、采用较少的 LED封装、光局域控制、适用于任意尺寸的背光源，因此降低成本。(2)避免LED芯片发出 的光在填充物的出光表面与空气的界面处的全内反射，提高LED封装的光提取效率，减少 发热；(3)避免光在导光板的入光表面处的反射，提高LED光源和导光板之间的耦合效率 (couplingefficiency)0

实用新型内容本实用新型的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件，包括直下 式导光板、至少一个灯板和透明胶层。其特征在于，灯板包括电路板和固定在其上的至少一 个LED封装，直下式导光板的内部的顶部形成至少一个倒锥体形状的凹部，直下式导光板 的底部上形成网点(dot pattern)，LED封装的填充物的出光表面通过一透明胶层与相对应 的直下式导光板的入光底面相粘结，使得LED封装与凹部一一对应。LED封装的填充物、透 明胶层和直下式导光板具有相同或相近的折射系数(例如，差别是在0-10% )，该透明胶层 把LED封装的填充物的出光表面与直下式导光板的相对应的入光底面粘结在一起，使得填充物的出光表面与直下式导光板的相对应的入光底面之间没有空气，因此，光从LED封装 的芯片发出，经过LED封装的填充物和透明胶层，进入直下式导光板。优选的实施例填充物的折射系数等于或小于透明胶层的折射系数，光在填充物 和透明胶层之间的界面处没有全内反射；透明胶层的折射系数等于或小于直下式导光板的 折射系数，光在透明胶层和直下式导光板的入光底面之间的界面处没有全内反射，因而使 得从LED芯片到达LED封装的填充物的出光表面的光全部进入直下式导光板。 即使LED封装的填充物、透明胶层和直下式导光板具有相近的折射系数，例如，差 别是5%，光被全内反射的部分也是很小的。一个实施例透明胶层的折射系数是填充物的 折射系数的95%，当填充物的折射系数是η = 1. 5，透明胶层的折射系数则是η = 95% xl. 5 =1.425，光在填充物和透明胶层之间的界面处的全内反射角为72°，远大于光从填充物 进入空气的全内反射角42°，因此，被全内反射的光通量很小。LED封装所发的光通过底部进入直下式导光板，射到凹部的侧面上，由于凹部的侧 面的全内反射或凹部的侧面上的反射膜或凹部内的反射物体，改变了光的主要成分的传播 方向，使其在直下式导光板中沿与直下式导光板的出光表面几乎平行的方向传播，网点把 射到其上的光向直下式导光板的顶部(出光表面)反射。本实用新型，其特征在于，(A)透明胶层是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、硅酮胶、环氧 树脂，等。(B)优选的实施例填充物的折射系数等于或小于透明胶层的折射系数。(C)优选的实施例透明胶层的折射系数等于或小于导光板的折射系数。(D)透明胶层的厚度极薄，在微米量级至毫米量级。(E)优选的实施例导光板的折射系数、LED封装的填充物的折射系数、透明胶层 的折射系数均在η = 1. 47至η = 1. 53之间。(F) LED封装采用LED面发光(top view)封装，优选的实施例贴片式(SMD)面发 光封装。此后，简称LED封装。LED封装包括，支架(支架具有凹槽)、固定在支架上的至少 一个LED芯片和填充物；填充物填充在凹槽中并覆盖LED芯片。一个LED封装可以采用一 个发单色光的芯片，也可以采用多个发单色光的芯片。单色光的芯片包括红光、蓝光、绿光 芯片。LED封装也可以发白光。LED封装的填充物具有单层或多层结构，每一层填充物的材 料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明物质、混有荧光粉的透明物质。透明物质是从 一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、环氧树脂。(G)采用直下式导光板的发光元件包括，直下式导光板和至少一个灯板，采用透明 胶层把它们组装在一起。灯板的结构包括电路板和固定在其上的LED封装。灯板的形状包 括点型灯板、条型灯板和面型灯板。点型灯板包括，一个电路板和固定在其上的一个LED封 装。条型灯板(作为线光源)包括，一个条形电路板和固定在其上的排列成一条直线的至 少两个LED封装。面型灯板(作为面光源)包括，一个面型电路板和固定在其上的不排列 成一条直线的至少三个LED封装。(H)直下式导光板的凹部具有倒锥体形状，其底面的形状是从一组形状中选出，该 组形状包括，但不限于(1)圆形(因此，凹部形状为倒圆锥体形状)；(2)多边形，包括，正 三角形(因此，凹部形状为倒三棱锥体形状)、正四边形(因此，凹部形状为倒四棱锥体形 状)、正六边形(因此，凹部形状为倒六棱锥体形状)和其它多边形。注意，(1)直下式导光板的凹部具有漏斗的形状，凹部的底面并不是一个面，只有轮廓，没有面积，为了简化，仍称 其为凹部的底面；(2)凹部的底面的形状包括椭圆形，为了简化，把圆形底面和椭圆形底面 统称为圆形底面。(I)直下式导光板的凹部的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括(1)直线；(b)曲线；(c)折线。凹部的截面的侧面的形状可以是其他形状(没有在图中 展示)，只要凹部的侧面能把从直下式导光板的底部进入而射向顶部的光的主要成分在直 下式导光板的内部导向直下式导光板的侧面即可，即，凹部的侧面改变了光的主要成分的 传播方向，使其在导光板中沿与导光板的出光表面几乎平行的方向传播。(J)直下式导光板的凹部的分布是从一组分布中选出，该组分布包括，但不限于 多边形的顶点、周期性分布的多边形的顶点(包括，周期性分布的三角形的顶点和周期性 分布的长方形的顶点)、非周期性分布。(K)直下式导光板的凹部的底面的最小线度大于等于LED封装的出光表面的最大 线度。(L)直下式导光板的凹部中的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(1)凹部 中无填充物；(2)凹部侧面上形成一层反射膜；(3)凹部内设置一个与凹部相同形状的反射 物体，该反射物体的顶部与导光板的顶部基本相平；(4)凹部内设置一个与凹部相同形状 的反射物体，该反射物体的顶部低于导光板的顶部，在反射物体的顶部上方填充与导光板 相同材料的填料或者热涨系数等于或小于导光板的填料，填料的顶部与导光板的顶部基本 相平。避免在反射物体的上方形成暗区。其中，反射膜的材料是从一组材料中选出，该组材 料包括，金属或非金属，金属包括银、铝、镍、铬、金，等，非金属包括白色PET，等。反射物体 的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，金属材料或非金属材料，金属材料包括银、铝， 等，非金属材料包括与导光板相同的材料、热涨系数等于或小于导光板的热涨系数的材料， 对于非金属材料，其表面上要形成一层反射金属材料或白色PET材料。(M)直下式导光板的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、MS(Styrenemethacrylate)、 MMA(methacrylacidmethyl)、环烯聚合物(COP)、环烯共聚物 COC 等。(N)直下式导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(1)透明直下 式导光板；(2)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子(light-scattering particle) ； (3) 直下式导光板的顶部涂覆一层光散射粒子(diffusion particle) ； (4)直下式导光板的 内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。直下式导光板的不同设置决定了直 下式导光板有两种类型，直下式导光板采用(1)的设置时，不具有扩散功能。直下式导光 板采用(2)、(3)、和(4)的设置时，具有扩散功能(或称之为扩散式-直下式导光板， scattering-type light-guide plate)0本实用新型的目的和能达到的各项效果如下(1)采用本实用新型提供的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元 件，减少光在LED封装的填充物和透明胶层之间的界面处的全内反射，提高LED封装的光提 取效率。减少光在透明胶层和导光板的入光底面之间的界面处的全内反射，提高LED光源 和导光板之间的耦合效率。采用本实用新型提供的LED背光源的直下式导光板的发光元 件，可以使用亮度较低的LED芯片，或采用较少的LED封装，降低成本。[0027](2)本实用新型提供的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件，保持LED背光源的侧光式发光元件的优点，即，薄型化和采用较少的LED封装。(3)本实用新型提供的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件， 保持LED背光源的直下式发光元件的优点光局域控制、适用于大尺寸的背光源，即，即使 对于大尺寸背光源，也能提供充分的亮度和优异的亮度均勻性。(4)本实用新型提供的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件， 亮度的分布均勻。(5)本实用新型提供的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件， 易于批量生产。本实用新型和它的特征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。
图1展示在先的LED背光源的直下式导光板。图2展示本实用新型的采用灯板和带有凹部的直下式导光板的发光元件的实施 例。图3展示本实用新型的采用灯条和带有凹部的直下式导光板的发光元件的实施 例。图4展示带有凹部的直下式导光板的凹部的分布的实施例。图5展示带有凹部的直下式导光板的凹部的倒锥体形状的实施例。图6展示带有凹部的直下式导光板的凹部的截面的侧面的形状的实施例。图7展示带有凹部的直下式导光板的凹部的设置的实施例。图8展示带有凹部的直下式导光板的设置的实施例。
具体实施例虽然本实用新型的实施例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本实用新 型的原理，而不是局限本实用新型于下列各项实施例的描述。注意下列各项适用于本实用新型的LED背光源的采用灯板和带有凹部的直下式 导光板的发光元件的所有实施例(1)各个图中各部分的比例不代表实施例的各部分的真实比例。(2)液晶显示器的LED背光源包括单个或多个本实用新型的发光元件构成。(3)图2和图3中没有画出LED背光源的发光元件的其他部件，其他部件包括，扩 散片、集光片、偏光片、反射片、框架，等。(4)透明胶层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、硅酮 胶、环氧树脂，等。(5)优选的实施例填充物的折射系数等于或小于透明胶层的折射系数。(6)优选的实施例透明胶层的折射系数等于或小于导光板的折射系数。(7)优选的实施例导光板的折射系数、LED封装的填充物的折射系数、透明胶层 的折射系数均在η = 1. 47至η = 1. 53之间。(8)透明胶层的厚度在微米量级至毫米量级。[0050](9)透明胶层的尺寸等于或大于LED封装的出光表面的尺寸。(10)在直下式导光板的内部的顶部形成凹部，凹部的侧面把从直下式导光板的底 部进入而射向顶部的光的主要成分在直下式导光板的内部导向直下式导光板的侧面，即， 入射光进入直下式导光板之后，射在在凹部的侧面上，在其作用下，光的主要成分在直下式 导光板的内部沿与直下式导光板的出光表面几乎平行的方向传播。(11)直下式导光板的凹部具有倒锥体形状(漏斗的形状)，倒锥体形状的底面为 凹部的底面。凹部的截面是过凹部的顶点并与凹部的底面垂直的平面。凹部的底面和导光 板的出光表面在同一平面内。凹部的底面并不是一个面，凹部的底面像漏斗的开口处一样， 并没有实际的面积，只有轮廓。为了简化，仍称其为凹部的底面。(12)凹部的高度小于或等于直下式导光板的厚度。(13)凹部的底面的线度取决于LED封装的出光表面的线度，凹部的底面的最小线 度(例如，对于圆形底面，其最小线度为其直径；对于长方形底面，其最小线度为其短边的 边长。)大于等于LED封装的出光表面的最大线度(例如，对于圆形出光表面，其最大线度 为其直径；对于长方形出光表面，其最大线度为其对角线)。 (14)配合采用的LED封装，选择直下式导光板的凹部的高度和底面的尺寸，使得 凹部的侧面改变了光的主要成分的传播方向，使其在直下式导光板中沿与直下式导光板的 出光表面几乎平行的方向传播，，使得直下式导光板的出光均勻。(15)凹部的底面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于(a)圆形 (因此，凹部形状为倒圆锥体形状)；(b)多边形，包括，正三角形(因此，凹部形状为倒三棱 锥体形状)、正四边形(因此，凹部形状为倒四棱锥体形状)、正六边形(因此，凹部形状为 倒六棱锥体形状)和其它多边形。注意，凹部的底面的形状包括椭圆形，为了简化，把圆形 底面和椭圆形底面统称为圆形底面。(16)凹部的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于
(a)直线；(b)曲线；(c)折线；只要凹部的侧面能把从直下式导光板的底部进入而射向顶 部的光的主要成分在直下式导光板的内部转变成射向直下式导光板的侧面的光即可，即， 只要使得入射光的主要成分进入直下式导光板之后，凹部的侧面改变了光的主要成分的传 播方向，使其在直下式导光板内沿与直下式导光板的出光表面几乎平行的方向传播。(17)凹部中的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(a)凹部中无填充物；
(b)凹部侧面上形成反射膜，其中，反射膜的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，金属 或非金属，金属包括银、铝、镍、铬、金，等，非金属包括白色PET，等；(c)凹部内设置一个与 凹部相同形状的反射物体，该反射物体的顶部与直下式导光板的顶部基本相平；(d)凹部 内设置一个与凹部相同形状的反射物体，该反射物体的顶部低于直下式导光板的顶部，在 反射物体的顶部上方填充与直下式导光板材料相同的填料或者热涨系数小于等于直下式 导光板材料的填料，填料的顶部与直下式导光板的顶部基本相平。避免在反射物体的上方 形成暗区。反射物体的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，金属材料或非金属材料， 金属材料包括银、铝，等，非金属材料包括与直下式导光板相同的材料、热涨系数等于或小 于直下式导光板的热涨系数的材料，对于非金属材料，其表面上要形成一层反射金属材料 或白色PET材料。(18)直下式导光板中的凹部的分布是从一组分布中选出，该组分布包括，但不限于，多边形的顶点(图2和图3展示四边形的顶点)、周期性分布的多边形的顶点(包括周 期性分布的正六边形的顶点、周期性分布的正方形的顶点、周期性分布的三角形的顶点)、 非周期性分布(未在图中展示)。(19)直下式导光板的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、MS(Styrenemethacrylate)、 MMA(methacrylacidmethyl)、环烯聚合物(COP)、环烯共聚物 COC 等。(20)直下式导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(a)透明直下式 导光板；(b)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子；(c)直下式导光板的顶部涂覆一层光散 射粒子；(d)直下式导光板的内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。直下式 导光板的不同设置决定了直下式导光板有两种类型，当直下式导光板采用(a)的设置时， 不具有扩散功能，当直下式导光板采用(b)、(c)和(d)的设置时，具有扩散功能(也可称之 为扩散式_直下式导光板，以示区别)。(21)光在扩散式-直下式导光板的内部传播时，同时受到散射和反射作用，而从 直下式导光板的顶部射出。(22)适当的设置直下式导光板(扩散式-直下式导光板)的光散射比(optical diffusion ratio)、光透射率(total optical transmission)、凹部的特征及分布以及网 点的形状和密度，以达到出射光的亮度均勻性。例如，光散射比可以选在5%至90%之间， 光透射率可以选在40%至95%之间。例如，对于PMMA材料，当掺杂光散射粒子，使得光散 射比约为45%时，其光透射率约为80%。(23)适当的设置直下式导光板(非扩散式-直下式导光板)的凹部的特征及分布 以及网点的形状和密度，以达到出射光的亮度均勻性。(24)采用直下式导光板和多个条型灯板的LED背光源的发光元件重量较轻。(25)采用直下式导光板和单个或多个面型灯板的LED背光源的发光元件散热效 果好。(26)对于包括多个灯板的发光元件，既可以各个灯板之间实行电连接，也可以各 个灯板分别与外界电源实行电连接，或上述两种连接方式的组合。设置电路，使得可以对采 用直下式导光板和灯板的LED背光源的发光元件进行光局域控制。(27)采用直下式导光板和灯板组成的LED背光源的发光元件的厚度为直下式导 光板的厚度加LED封装的厚度加电路板的厚度，无需在直下式导光板和LED封装之间保留 大的空间，即实现了薄型化，又实行光局域控制。一个优选实施例LED面发射贴片式封装 的厚度为0. 5毫米，电路板的厚度为1毫米。(28)直下式导光板的厚度取决于LED封装的出光表面的线度。(29)灯板的结构包括电路板和固定在其上的LED封装。点型灯板(未在图中展 示)包括，一个电路板和固定在其上的一个LED封装。条型灯板(作为线光源)包括，一个 条形电路板和固定在其上的排列成一条直线的至少两个LED封装。面型灯板(作为面光 源)包括，一个面型电路板和固定在其上的不排列成一条直线的至少三个LED封装。(30) 一个LED封装可以采用一个发单色光的芯片，也可以采用多个发单色光的芯 片。单色光的芯片包括红光、蓝光、绿光芯片。LED封装也可以发白光。LED封装的填充物具 有单层或多层结构，每一层填充物的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明物质、混有荧光粉的透明物质。透明物质是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、环 氧树脂。图1展示在先的LED背光源的带有凹部的直下式导光板的一个实施例。图Ia展示在先的直下式导光板的一个实施例的示意图。直下式导光板的特征在 于，在直下式导光板101的内部的顶部形成4个倒锥体形状的凹部102。图Ib展示图Ia展示在先的直下式导光板实施例的A-A截面图。在直下式导光板 101的内部的顶部形成倒锥体形状的凹部102。图2展示本实用新型的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件的一个实施例。 直下式导光板采用图1中的实施例，直下式导光板具有网点，但为了简化画图，在图2中的 直下式导光板的实施例中，均没有画网点。发光元件包括单个或多个面型灯板。图2a和图2b分别展示本实用新型的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件的 实施例的示意图和截面图。图2a展示的采用直下式导光板的发光元件包括，直下式导光板 201和面型灯板。面型灯板包括面型电路板206和固定在其上的至少三个不在一条直线上 的LED封装204。在直下式导光板201的内部的顶部形成凹部202与LED封装204对应， 凹部202的形状为倒锥体形状。透明胶层203 (只在图2b中展示)把LED封装204的填充 物205的出光表面与直下式导光板的与凹部202相对应的入光底面相粘结，使得LED封装 204与凹部202 —一对应。LED封装204的填充物205、透明胶层203和直下式导光板201 具有相同或相近的折射系数(例如，差别为0-10% )，透明胶层203把LED封装204的填充 物205的出光表面与直下式导光板201的相对应的入光底面粘结在一起，使得填充物205 的出光表面与直下式导光板201的相对应的入光底面之间没有空气。优选实施例填充物205、透明胶层203和直下式导光板201具有相同的折射系 数，光从LED封装204的芯片发出，经过填充物205和透明胶层203，进入直下式导光板201， 光在填充物205和透明胶层203之间的界面处没有全内反射，光在透明胶层203和直下式 导光板201的入光底面之间的界面处没有反射也没有全内反射，因而使得到达填充物205 的出光表面的光全部进入直下式导光板201。LED封装204所发的光通过底部进入直下式导光板201，射在在凹部202的侧面 202a上，在凹部202的作用下，光的主要成分220在直下式导光板201的内部沿与直下式导 光板201的出光表面201a几乎平行的方向传播。同时，网点把射到其上的光向直下式导光 板的顶部(出光表面)反射。图3展示本实用新型的LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件的 另一个实施例。直下式导光板具有网点，但为了简化画图，在图3中的直下式导光板的实施 例中，均没有画网点。图3展示的发光元件的实施例与图2展示的发光元件的实施例基本 上相同，唯一的区别在于图2展示的发光元件采用的灯板是面型灯板，而图3展示的发光 元件采用的灯板是至少一个条型灯板。图3中展示发光元件的一个实施例，包括两个条型灯板，一个发光元件可以包括 多个条型灯板。图3a和图3b分别展示本实用新型的LED背光源的采用带有凹部的直下式 导光板的发光元件的实施例的示意图和截面图。图3a展示的直下式导光板的发光元件包 括，直下式导光板301和条型灯板。条型灯板包括条型电路板306和固定在其上的至少两 个在一条直线上的LED封装304。LED封装304被透明胶层303粘结在直下式导光板301的与凹部302相对应的底面上。注意，(1)图2和图3中，凹部分布在直下式导光板上一个四边形的顶点，形成一 个发光单元。凹部在直下式导光板上的分布可以是其他形状，例如，三边形，六边形，等。一 个发光元件包括至少一个发光单元，对于包括多个发光单元的发光元件，多个发光单元周 期性分布或周期性排列。(2)凹部的底面的形状包括，但不限于，圆形和多边形。图4a展示凹部在直下式导光板上的分布的实施例的顶视图。凹部402在直下式 导光板401上分布在周期性分布的四边形的顶点，虚线440把4个凹部连在一起，表示该4 个凹部构成一个发光单元，直下式导光板401上包括多个周期性分布的发光单元，相邻的 两个发光单元共享一对凹部。与之相应的，LED封装也分布在相同的周期性分布的四边形 的顶点，使得LED封装与凹部一一对应。图4b展示凹部在直下式导光板上的分布的实施例的顶视图。凹部402在直下式 导光板401上分布在周期性分布的三边形的顶点，虚线440把3个凹部连在一起，表示该3 个凹部构成一个发光单元，直下式导光板401上包括多个周期性分布的发光单元，相邻的 两个发光单元共享一对凹部。与之相应的，LED封装也上分布在相同的周期性分布的三边 形的顶点。图5展示凹部的倒锥体形状的实施例的示意图。图5a展示凹部的形状是倒三棱锥 体形状50 2的示意图。倒三棱锥体形状502的底面502a为三角形，以点填充图案表示底面 502a。图5b展示凹部的形状是倒四棱锥体形状502的示意图。倒四棱锥体形状502的底 面502b为四边形，以点填充图案表示底面502b。图5c展示凹部的形状是倒六棱锥体形状 502的示意图。倒六棱锥体形状502的底面502c为六边形，以点填充图案表示底面502c。 凹部的形状还可以是其他倒锥体形状。图6a至图6f展示直下式导光板的凹部的截面的侧面的实施例。直下式导光板 601的特征在于，在直下式导光板601的内部的顶部形成倒锥体形状凹部602。图6a和图6b展示直下式导光板601的凹部的截面的侧面的一个实施例，其特征 在于，在直下式导光板601的内部的顶部形成凹部602z，凹部602z的截面的侧面603z为直 线。直下式导光板601有顶部601a和底部601b。图6b展示图6a展示的凹部602z的一个 实施例的示意图，其中，凹部602z的底面602a的形状为圆形，底面602a具有直径602d，凹 部602z具有高602e (从凹部602z的顶点602f到底面602a的距离)。凹部602z的截面的 侧面603z为直线。凹部的截面是通过顶点与底面垂直的面。一个实施例，高602e与侧面603z之间的夹角等于45°。图6c展示形成在直下式导光板601内部的顶部的凹部602q的一个实施例，其特 征在于，凹部602q的截面的侧面603q为曲线。图6d展示图6c展示的凹部602q的一个实 施例的示意图，其中，凹部602q的底面602a的形状为圆形，凹部602q的截面的侧面603q 为曲线。图6e展示凹部602t的实施例的截面图，其特征在于，凹部602t的截面的侧面 603t为折线。图6f展示图6e展示的凹部602t的一个实施例的示意图，其中，凹部602t的 底面602a的形状为圆形，凹部602t的截面的侧面603t为折线。图6展示的凹部的底面的形状可以任选，不限于图中所示的形状。图7a展示形成在直下式导光板701内部的顶部的凹部702的设置的一个实施例，其特征在于，凹部702的侧面上涂覆反射膜707。图7b展示形成在直下式导光板701内部的顶部的凹部的设置的一个实施例，其特 征在于，在凹部内设置一个与凹部相同形状的反射物体708，该反射物体708的顶部708a与 直下式导光板701的顶部701a基本相平。图7c展示形成在直下式导光板701内部的顶部的凹部的设置的一个实施例，其特 征在于，在凹部内设置一个与凹部相同形状的反射物体709，其顶部低于直下式导光板701 的顶部701a，在反射物体709的顶部上方填充与直下式导光板701相同材料的填料710或 者热涨系数等于或小于直下式导光板701的填料710，填料710的顶部710a与直下式导光 板701的顶部701a基本相平。因此，可以避免反射物体709上方的暗区。图8a展示直下式导光板801的设置的一个实施例，其特征在于，除凹部802的侧 面之外，直下式导光板801的顶部涂覆一层散射粒子801a。图8b展示直下式导光板801b的设置的一个实施例，其特征在于，直下式导光板 801b的内部掺杂光散射粒子，具有凹部802。图8c展示直下式导光板的设置的一个实施例，其特征在于，直下式导光板801b的 内部掺杂光散射粒子，直下式导光板801b的顶部涂覆一层散射粒子801a，具有凹部802。上面的具体的描述并不限制本实用新型的范围，而只是提供一些本实用新型的具 体化的例证。因此本实用新型的涵盖范围应该由权利要求和它们的合法等同物决定，而不 是由上述具体化的详细描述和实施例决定。
权利要求一种LED背光源的采用带有凹部的直下式导光板的发光元件，包括导光板、至少一个灯板和透明胶层；其特征在于，所述的导光板的内部的顶部形成至少一个倒锥体形状的凹部；所述的导光板的底面具有网点；所述的灯板包括电路板和固定在所述的电路板上的至少一个LED封装；所述的LED封装包括支架、至少一个LED芯片和填充物；其中，所述的支架具有凹槽，所述的LED芯片固定在所述的支架上，所述的填充物填充在所述的凹槽中并覆盖所述的LED芯片；所述的透明胶层把所述的填充物的出光表面粘结在所述的导光板的底部上与所述的凹部相对应的位置，使得所述的LED封装与所述的凹部一一对应。
2.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的透明胶层的材料是从一组 材料中选出，该组材料包括，硅胶、硅酮胶、环氧树脂。
3.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的凹部的底面的形状是从一 组形状中选出，该组形状包括，(1)圆形；(2)多边形。
4.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的凹部的截面的侧面的形状 是从一组形状中选出，该组形状包括直线、曲线、折线。
5.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的凹部中的设置是从一组设 置中选出，该组设置包括(1)所述的凹部中无填充物；(2)所述的凹部的侧面上形成一层 反射膜；(3)所述的凹部内设置一个与凹部相同形状的反射物体，所述的反射物体的顶部 与所述的导光板的顶部基本相平；(4)凹部内设置一个与凹部相同形状的反射物体，所述 的反射物体的顶部低于所述的导光板的顶部，所述的反射物体的顶部的上方填充与所述的 导光板相同材料的填料或者热涨系数等于或小于所述的导光板的填料，所述的填料的顶部 与所述的导光板的顶部基本相平。
6.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的凹部在所述的导光板中的 分布是从一组分布中选出，该组分布包括，(1)多边形的顶点；(2)周期性分布的多边形的 顶点；(3)非周期性分布。
7.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的导光板的材料是从一组材 料中选出，该组材料包括，聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸脂、聚苯乙烯、MS、MMA、环烯聚合物、环 烯共聚物。
8.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的导光板的设置是从一组 设置中选出，该组设置包括(1)透明的导光板；(2)所述的导光板的内部掺杂光散射粒子； (3)所述的导光板的顶部涂覆一层光散射粒子；(4)所述的导光板的内部掺杂光散射粒子 并且顶部涂覆一层光散射粒子。
9.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的LED芯片，是从一组LED 芯片中选出，该组芯片包括，红光芯片、蓝光芯片、绿光芯片；所述的填充物具有单层或多层 结构，每一层填充物的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明物质、混有荧光粉的 透明物质；所述的透明物质是从一组材料中选出，该组材料包括，硅胶、环氧树脂。
10.权利要求1的LED背光源的发光元件，其特征在于，所述的灯板的形状是从一组形 状中选出，该组形状包括，点型灯板、条型灯板和面型灯板；其中，所述的点型灯板包括，一 个电路板和固定在其上的一个LED封装；所述的条型灯板包括，一个条形电路板和固定在 其上的排列成一条直线的至少两个LED封装；所述的面型灯板包括，一个面型电路板和固 定在其上的不排列成一条直线的至少三个LED封装。
专利摘要本实用新型的发光元件，包括直下式导光板、透明胶层、电路板和LED封装。直下式导光板的内部的顶部形成凹部。透明胶层把LED封装的出光表面与相对应的直下式导光板的入光底面相粘结，使得LED封装与凹部一一对应，并且LED封装的出光表面与直下式导光板的入光底面之间没有空气。LED封装的填充物、透明胶层和直下式导光板具有相同或相近的折射系数，因此，光从LED封装的芯片发出，经过LED封装的填充物和透明胶层进入导光板，光在填充物和透明胶层之间的界面处以及在透明胶层和导光板的入光底面之间的界面处均没有全内反射，使得从LED芯片发出的光全部进入导光板，射到凹部的侧面上，光的主要成分改变了传播方向，在导光板内沿与其出光表面几乎平行的方向传播。
文档编号F21V8/00GK201593724SQ20092027634
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月5日 优先权日2009年12月5日
发明者彭晖 申请人:金芃;彭晖