发光二极体面光源结构的制作方法

本发明涉及一种直下式发光二极体面光源结构。。

背景技术：

发光二极体面光源结构根据发光二极体光源位置可分成侧光式与直下式两种，前者多适用于小型显示面板中，例如：监视器或笔记本电脑，后者多适用于大型显示面板中，例如：液晶屏幕。本发明主要揭露一种适用于直下式的发光二极体面光源结构，然而，现今直下式发光二极体面光源结构，主要分为涂布封装及薄膜封装两种封装型式，下文中将针对此两种封装形式进行优缺点比较。

习知的发光二极体面光源涂布封装，首先先将发光二极体阵列设置于电路板上，接着将发光转换层涂布并完全覆盖发光二极体阵列，其中该发光转换层的材料可选自钇铝石榴石(yag)、硅酸盐或氟化物荧光粉等荧光材料，此种封装方式封装过程简单，且封装成本与光转换效率都高于薄膜封装方式，但搭配液晶屏幕使用时，其ntsc色域覆盖率仅达80～85％。

习知的发光二极体面光源薄膜封装，首先将发光二极体阵列设置于电路板上，接着将事先制程好的发光转换层薄膜覆盖于发光二极体阵列上，其中发光转换层薄膜可使用如上所述的荧光材料，亦可使用量子点荧光材料，当使用量子点荧光材料时，因量子点荧光材料容易受温度与湿度的影像进而丧失转换功效，故需在发光转换层薄膜周围再制程一隔离层以保护量子点荧光材料不受损坏，此种封装方式，因量子点荧光材料可提供较窄频的原色光(r/g/b)，故搭配液晶屏幕使用时，其ntsc色域覆盖率可达100％以上，但在此面光源的边缘处却呈现漏光现象，需而外在此面光源机构上增加遮光机构，因此可知薄膜封装方式容易造成能量的浪费。

因此，欲解决上述现今发光二极体之封装方式的问题与缺失，本发明提出一种新的结构设计，利用次毫米发光二极体(miniled)在超低电流(小于0.1ma)驱动，发光二极体阵列产生极低的热特性，进一步提出此结构设计，但本发明不应仅限于此，亦可适用于发光二极体、次毫米发光二极体(miniled)或微型发光二极体(microled)。

技术实现要素：

本发明提出一种发光二极体面光源结构，其包含：电路板、发光二极体阵列，设置于该电路板上，具有复数个发光二极体单元、第一隔离层，完整覆盖发光二极体阵列，并具有第一隔离高度及第一隔离厚度、发光转换层，完整覆盖第一隔离层，并具有发光转换层高度及发光转换层厚度，以及第二隔离层，完整覆盖发光转换层，并具有第二隔离高度、第二隔离厚度及表面微结构。

其中第一隔离高度、第二隔离高度及发光转换层高度的高度定义为与电路板垂直的方向，而第一隔离厚度、第二隔离厚度及发光转换层厚度的厚度定义为与电路板水平的方向。

较佳者，第一隔离厚度需大于或等于第一隔离高度。

较佳者，第二隔离厚度需大于或等于第二隔离高度。

较佳者，发光转换层厚度大约等(≒)于该发光转换层高度。

较佳者，表面微结构为棱镜、透镜或锥体结构等，透过此微结构透过光折射原理可进一步将发散的角度较大的光，修正其光路径俾使收敛聚集，进而获得光强度更高的光源。

较佳者，发光转换层的折射率为nq。

较佳者，第一隔离层与第二隔离层可由至少一层子隔离层堆叠形成，然而，该子隔离层由内而外其折射率依序为n1、n2、n3、…、nn，其中n为自然数，应符合1≦n1≦n2≦n3≦…≦nn≦nq。

透过上述结构设计可更充分利用发光二极体的光能并提升光的转换率，且减少漏光现象避免光能量的浪费。

附图说明

图1，为本发明实施例发光二极体面光源结构的示意图。

图2(a)、图2(b)与图2(c)，为本发明另一实施例发光二极体面光源结构之表面微结构的示意图。

图3，为本发明另一实施例发光二极体面光源结构之示意图。

附图标记：

100、200、300：电路板110、210、310：发光二极体阵列

120、220、320：发光转换层130a、230a、330a：第一隔离层

130b、230b、330a：第二隔离层240：表面微结构

331a、…、33na：第一子隔离层331b、…、33nb：第二子隔离层

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用之技术手段及构造，兹绘图就本发明实施例详加说明其特征与功能，可夸大涂层和范围的尺寸，俾利完全了解，但应理解的是，该等内容不够成本发明的限定。

参考图1，为根据本发明实施例发光二极体面光源结构的示意图，发光二极体面光源结构可依序包含电路板100、发光二极体阵列110、第一隔离层130a、发光转换层120及第二隔离层130b。发光二极体阵列110设置于电路板100之上，电路板100与第一隔离层130a之间，且被第一隔离层130a完全包覆；发光转换层120设置于第一隔离层130a之上，第一隔离层130a与第二隔离层130b之间，其中第二隔离层130b设置于发光转换层120上并完全覆盖发光转换层120，藉由将发光转换层120夹于第一隔离层130a与第二隔离层130b之间以保护发光转换层120免受温湿度的影响。

本发明可设置为一板体例如平面板体或可挠式板体等，本实施例以平面式结构做详细说明，但不等于限制本发明精神与范畴。首先将发光二极体阵列110均匀设置于电路板100上，接着将第一隔离层130a涂布并堆叠于发光二极体阵列110上且完全覆盖，此第一隔离层130a具有第一隔离高度ha与第一隔离厚度sa，接着将发光转换层120均匀涂布并堆叠至第一隔离层130a上且完全覆盖，此发光转换层120具有发光转换层高度hq与发光转换层厚度sq，其中发光转换层120可选自钇铝石榴石(yag)、硅酸盐、氟化物荧光粉，或量子点荧光粉等荧光材料，最后将第二隔离层130b均匀涂布并堆叠至发光转换层120上且完全覆盖，此第二隔离层130b具有第二隔离高度hb与第二隔离厚度sb，其中第一隔离层130a及第二隔离层130b可使用透明或高雾度(haze)的材料。如上文所述，其制成方式可以狭缝涂布、线棒涂布、浸泡涂布或旋转涂布等方式成形。

第一隔离高度ha定义为从电路板100表面到第一隔离层130a与发光转换层120接触面的垂直高度，发光转换层高度hq定义为从第一隔离层130a与发光转换层120接触面到发光转换层120与第二隔离层130b接触面的垂直高度，而第二隔离高度hb定义为发光转换层120与第二隔离层130b接触面到第二隔离层130b的顶表面的垂直高度。

第一隔离厚度sa定义为从边缘的发光二极体阵列110边缘侧到第一隔离层130a与发光转换层120接触面的水平厚度，发光转换层厚度sq定义为从第一隔离层130a与发光转换层120接触面到发光转换层120与第二隔离层130b接触面的水平厚度，而第二隔离厚度sb定义为发光转换层120与第二隔离层130b接触面到第二隔离层130b的边缘侧的水平厚度。

第一隔离厚度sa需大于或等于第一隔离高度ha，且第二隔离厚度sb需大于或等于第二隔离高度hb，其主要目的为防止面光源的边缘聚光或过亮。发光转换层厚度sq需大约等于(≒)发光转换层高度hq，为防止发光转换层120受温度与湿度的影响，第一隔离高度ha与第二隔离高度hb需大于30μm才具有隔离效果，然而第一隔离层130a与第二隔离层130b的高度(ha、hb)或厚度(sa、sb)其越薄穿透率越佳。

参考图2(a)、图2(b)与图2(c)，为本发明另一实施例发光二极体面光源结构之表面微结构240的示意图。承如上述实施例之特征，本实施例进一步在第二隔离层230b的顶表面上加工为至少一表面突出物，表面突出物可为如：棱镜、透镜或锥体等表面微结构240，或上述结构之组合，藉由此表面微结构240，以修正光路径俾使光收敛聚集的效果，进而获得光强度更高的光源，其中本发明的表面微结构240其排列方式可为规则排列或随机随机数排列。应理解的是，本发明实施例的图示仅为使所属领域具通常知识者能更加清楚明白本发明的精神与范畴，不应仅限于此。

本发明提出另一实施例，依据菲涅耳方程式(fresnelequation)当光入射角趋近于零时，其光的穿透率符合4n1n2/(n1+n2)²×100％，例如：光从空气(折射率为1)中入射至玻璃(折射率约为1.5)，根据菲涅耳方程式4×1×1.5/(1+1.5)²×100％＝96％可得其穿透率为96％，倘若在玻璃外层涂布一折射率为1.2的薄膜，根据菲涅耳方程式4×1×1.2/(1+1.2)²×4×1.2×1.5/(1.2+1.5)²×100％≒98％可获的最终穿透率为98％，故由此可知，涂布一薄膜于外层可有效提升穿透率的效果。

综合上述，为提升光转换效率，提升光穿透率为必要的课题，进一步参考图3，为本发明另一实施例发光二极体面光源结构之示意图，承如上述实施例之特征，本实施例的第一隔离层330a及第二隔离层330b可进一步由至少一子隔离层堆叠形成。由图所示，第一隔离层330a包含至少一第一子隔离层且由内而外为依序为331a、332a…、33na，而第二隔离层330b包含至少一第二子隔离层且由内而外为依序为331b、332b…、33nb，其中n为自然数。

为提升光转换效率，当发光转换层320其折射率为nq时，第一子隔离层331a、332a…、33na与第二子隔离层331b、332b…、33nb其折射率依序为n1、n2、n3、…、nn，其中n为自然数，且折射率必须符合1≦n1≦n2≦n3≦…≦nn≦nq。藉由此结构设计，可使得较多光能量穿透发光转换层320进而提升发光二极体面光源的发光效率。

透过上述之详细说明，即可充分显示本发明之目的及功效，以上所述仅为清楚说明本发明的精神与范畴，并非限制本发明，因此本领域具通常知识者应理解的是凡运用到本发明说明书及图示内容所做出等同替换和显而易见的变化，均包含在本发明的保护范围内。