專利名稱：發(fā)光二極管背光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及發(fā)光二極管背光。
背景技術(shù)：
如今的許多顯示技術(shù)都是透射式的。透射式顯示器是這樣的一種顯示器，其產(chǎn)生或提供所要顯示的一個或多個圖像，但需要背光來照亮該(多個)圖像。常見類型的透射式顯示器包括液晶顯示器(LCD)、廣告板、通道顯示器和圖標顯示器。傳統(tǒng)地，透射式顯示器已使用白熾燈或冷陰極熒光燈(CCFL)來背光照亮。通常，通過將CCFL與平面光導(dǎo)的邊緣相鄰布置來背光照亮LCD。然后，由CCFL發(fā)出的光在從LCD后方折射出去之前被光導(dǎo)引導(dǎo)并反射。
隨著近來對高功率和高亮度發(fā)光二極管(LED)的開發(fā)，LED越來越多地用來代替白熾燈和CCFL。假設(shè)LED是半導(dǎo)體光源，則其非?？煽?，并且與一般僅持續(xù)幾千小時的CCFL相比具有幾萬小時的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，裝置包括透射式顯示器和背光。背光包括位于所述顯示器后方的襯底和安裝在所述襯底上的多個低功率發(fā)光二極管(LED)。LED位于所述顯示器后方，并且每個LED額定工作在≤200毫安下(更優(yōu)選地在≤100毫安下)。
還公開了其他實施例。


附圖中圖示了本發(fā)明的示例性的當(dāng)前優(yōu)選實施例，附圖中圖1圖示了使用低功率LED背光照亮透射式顯示器的示例性方法；
圖2圖示了圖1所示背光的橫截面；圖3圖示了安裝在具有成角度表面過渡的柔性襯底上的低功率LED；圖4圖示了安裝在具有彎曲表面過渡的柔性襯底上的低功率LED；圖5圖示了以螺旋圖案安裝到襯底的LED；圖6圖示了以圓形圖案安裝到襯底的LED；圖7圖示了以徑向輻射圖案安裝到襯底的LED；圖8圖示了以蛇行圖案安裝到襯底的LED；圖9圖示了以三角形分組安裝到襯底的LED；圖10圖示了以正方形分組安裝到襯底的LED；圖11圖示了安裝在多個反射器溝槽中的LED；和圖12圖示了圖11背光的俯視圖。
具體實施例方式
如這里所定義的，高功率LED是額定工作在＞200毫安(mA)下的LED。作為示例，典型的綠色氮化銦鎵(InGaN)LED可以工作在350mA下。雖然本身為半導(dǎo)體的高功率LED提供了諸如長壽命和抗沖擊之類的許多優(yōu)點，但是其也引起了一些問題。例如，高功率LED基本上是點發(fā)光器，而非表面發(fā)光器。當(dāng)用來背光照亮顯示器時，因此需要具有散射器的光導(dǎo)來將其光均勻地散射在整個顯示器上。高功率LED還有些大，使得其內(nèi)在地不那么高效。另外，高功率LED的大尺寸導(dǎo)致對大的封裝(例如透明或半透明的密封件或外殼)的需要，由此使得高功率LED在某些位置難以安裝。例如，在筆記本計算機顯示器中，包括高功率LED的背光由于深度的限制而一般必須安裝在顯示器的側(cè)面上。此外，高功率LED可以產(chǎn)生很多的熱，因此需要為其使用設(shè)計熱高效的環(huán)境(例如散熱器)。這樣的設(shè)計可能是復(fù)雜、有影響和昂貴的。
圖1和2圖示了背光照亮透射式顯示器102的一種新途徑100。如這些圖中所示，背光104包括位于顯示器102后方的襯底106。多個低功率發(fā)光二極管(LED)108-142安裝在襯底106上并位于顯示器102后方。如這里所定義的，“低功率”LED是額定工作在≤200mA下(優(yōu)選地在≤100mA下)的LED。作為示例，控制系統(tǒng)(未示出)可以交替地向LED108-142供應(yīng)直流(DC)或脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號。
為了實現(xiàn)與側(cè)燃式(side-firing)背光相同水平的光輸出，圖1和2所示的背光104可以包括更大量的LED 108-142。注意，背光104一般可以產(chǎn)生與包括高功率LED的側(cè)燃式背光相同量的光，然而使用較小的功率來實現(xiàn)。例如，前述高功率綠色InGaN LED在350mA的工作電流和1瓦(W)的功耗下能夠產(chǎn)生25流明的光。作為對比，低功率綠色InGaNLED僅能夠產(chǎn)生2.5流明的光，但是是在20mA的工作電流和0.07W的功耗下。但是，如果將十個這樣的低功率LED安裝在襯底上，則其組合的光輸出將是25流明，這與高功率LED的光輸出相同。然而，十個低功率LED的組合功耗僅為0.7W(即10×0.07W)。因此利用較小的功耗實現(xiàn)了相同的光輸出；并且，如果低功率LED 108-142分布在襯底106上，則其光輸出將比位于顯示器側(cè)面的單個高功率LED的光輸出明顯更加散開。此外，與高功率LED的可能的1.0mm×1.0mm的形狀因子相比，低功率LED 108-142中的每一個可以具有0.25mm×0.25mm的形狀因子。
低功率LED的低功耗使得其能夠安裝在更常用(并且更便宜)形式的襯底上，例如印刷電路板、引線框架或柔性襯底。柔性襯底由于幾個原因而尤其有用。首先，其包括非常少的吸熱材料。結(jié)果，不必設(shè)置散熱器來耗散由安裝在襯底上的LED所產(chǎn)生的熱。如果需要散熱器，則散熱器可以采用安裝到襯底的銅箔的形式。由此散熱器對背光幾乎不增加體積或重量。
柔性襯底300的有利之處還在于其可以形成為具有三維輪廓。參見圖3和4。如果LED 108-142安裝到襯底300以使得其位于三維輪廓的不同表面上，則三維輪廓可以使得LED 108-142相對于彼此在兩個或更多不同方向上定向。結(jié)果，其發(fā)出的光在背光照亮顯示器102之前可以在更大程度上混和。作為示例，襯底300的輪廓可以包括成角度或彎曲的表面過渡。分別參見圖3和4。
LED 108-142可以具有類似或不同的顏色。為了向提供具有寬的色域(color gamut)的白光，LED 108-142可以包括紅色、綠色和藍色LED。在某些情況下，可以以不相等的數(shù)量提供紅色、綠色和藍色LED，例如3∶6∶1。
為了確保由不同顏色的LED所發(fā)出的光的充分混和，和/或為了確保其光的良好散播，一些或所有LED 108-142可以以各種圖案安裝到襯底106，包括螺旋500、圓形600、徑向輻射700或蛇行800圖案。這些圖案500、600、700、800分別在圖5-8中被圖示。
一些或所有LED 108-142還可以以各種分組安裝到襯底，例如三角形(900，圖9)或正方形(1000，圖10)分組。在三角形分組900的情況下，每個分組可以包括一個紅色、一個綠色和一個藍色LED。在正方形分組1000的情況下，四個不同顏色的LED可以設(shè)置在每組中(例如紅色、綠色、藍色和近紫外)，或者一種顏色的LED可以有更大的比重(例如一個紅色、兩個綠色和一個藍色)。
還可以通過將一個或多個三維反射器1100、1102、1104、1106安裝到襯底106，然后將LED 108中的至少一些安裝在反射器1100-1106內(nèi)，來實現(xiàn)光混和及散播。在某些情況下，LED 108可以安裝在安裝于反射器1100-1106內(nèi)的支座1108、1110、1112、1114上。同樣，反射器1100-1106可以采取各種形狀和形式。在圖11和12中，示出了多個反射器溝槽，其中多個不同顏色的LED 108安裝在每個溝槽1100-1106中。
還可以通過位于顯示器102和背光104之間的可選的光導(dǎo)，來實現(xiàn)光混和及散播。可選的平面光導(dǎo)120在圖1中示出。或者，可以用多個光導(dǎo)來代替單個光導(dǎo)120。而且，光散射器122可以布置在LED 108-142之上，以使得由LED 108-142發(fā)出的光更均勻地散播，而不在背光104中產(chǎn)生任何熱點。這樣的光散射器122可以包括多個倒置角錐，這些角錐被布置成使得每個角錐的尖端與相應(yīng)LED 108的光軸對齊。或者，光散射器122可以具有其他形狀的光學(xué)表面，或者可以用多個光散射器代替。在裝置100的一個實施例中，散射器122(例如倒置角錐或其他光學(xué)形狀表面)的光散射特征可以與光導(dǎo)120集成。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括透射式顯示器；和背光，包括i)位于所述顯示器后方的襯底和ii)安裝在所述襯底上并位于所述顯示器后方的多個低功率發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管額定工作在≤200毫安下。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底是柔性的。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述柔性襯底被安裝到散熱器上。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述散熱器是銅箔。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述柔性襯底形成為具有三維輪廓，所述三維表面使得所述發(fā)光二極管相對于彼此在兩個或更多方向上定向。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述三維輪廓包括成角度的表面過渡。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述三維輪廓包括彎曲的表面過渡。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底是印刷電路板。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述襯底是引線框架。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括位于所述顯示器和所述背光之間的平面光導(dǎo)。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括位于所述顯示器和所述背光之間的光散射器。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括安裝到所述襯底的一個或多個三維反射器；其中所述發(fā)光二極管中的至少一些安裝在所述反射器內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管包括紅色、綠色和藍色發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以螺旋圖案安裝到所述襯底。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以圓形圖案安裝到所述襯底。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管額定工作在≤100毫安下。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括向所述發(fā)光二極管供應(yīng)直流驅(qū)動信號的控制系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括向所述發(fā)光二極管供應(yīng)脈寬調(diào)制驅(qū)動信號的控制系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以徑向輻射圖案安裝到所述襯底。
20.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以蛇行圖案安裝到所述襯底。
21.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以多個三角分組安裝到所述襯底。
22.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管中的至少一些以多個由一個紅色發(fā)光二極管、兩個綠色發(fā)光二極管和一個藍色發(fā)光二極管組成的正方形分組安裝到所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管(LED)背光。背光的襯底位于透射式顯示器后方。多個低功率LED安裝在襯底上。LED位于顯示器后方，并且每個LED額定工作在≤200毫安下(更優(yōu)選地在≤100毫安下)。
文檔編號G02F1/1335GK1763604SQ20051010586
公開日2006年4月26日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者伍啟元, 寬葉崇, 陳同法 申請人:安捷倫科技有限公司