[發明專利]一種四面出光藍光波導面發光結構

在審

• 申請號: 201910012076.9
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN110676364A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王書昶;陳帥;孫智江;吳陸
• 申請（專利權）人: 海迪科(南通)光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/58
• 分類號: H01L33/58;H01L33/60;H01L33/50;H01L33/52
• 代理公司: 11316 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 滑春生

本發明涉及一種四面出光藍光波導面發光結構，其包括基板、四面出光封裝形式的LED光源、高折射率藍光波導層、擴散膜層和熒光粉層，所述基板上設置有若干四面出光封裝形式的LED光源，在基板上還設置有覆蓋四面出光封裝形式的LED光源的高折射率藍光波導層，且高折射率藍光波導層的高度高于四面出光封裝形式的LED光源的高度，所述高折射率藍光波導層上自下而上依次設置擴散膜層和熒光粉層。本發明的優點在于：本發明四面出光藍光波導面發光結構能夠減少光在介質傳播過程中衰減，提高混光效果且保證出光亮度均勻。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別涉及一種四面出光藍光波導面發光結構。

背景技術

近幾年，在背光顯示和照明行業內采用的面光源中，面出光模組(HLU：Hack LightUnit)分為直下式和側入式兩種。其中，由于側入式方案整體厚度較薄，光源數量少，因此，當前絕大數的面光源采用側入式結構，但是由于側入式結構需要采用導光板，成本高，光轉換效率低于直下式，在顯示領域無法實現區域消光(Local Dimming)，進而無法實現高動態范圍(HDR)，其HDR一般在3000：1，應用受到很大的局限性。

直下式面光源中，LED陣列置于面出光模組底部，從LED發出的光經過底面和側面反射，再通過表面的擴散板和光學模組均勻射出。直下式面光源由于工藝簡單，減少了導光板，光轉換效率高，成本低，本身在照明與顯示領域占據了一定的中低端市場；現階段，為了得到色彩更加鮮艷的顯示效果，需要較高的現實真正存在的亮度差之比(即：最亮的物體亮度，和最暗的物體亮度之比)即高動態范圍(HDR)，由于其HDR能夠達到20000：1，因此，在背光顯示和照明行業的面光源應用中又逐漸受到重視。

目前，傳統直下式面出光模組主要有3種方式：

(1)采用常規LED光源組成的光源陣列，在LED光源陣列的上方一定距離設置擴散板，利用擴散板來將點光源變成面光源；

(2)采用常規LED光源組成的光源陣列，在各LED光源上緊貼安裝透鏡，使LED燈珠發出的光經透鏡后，光經過透鏡與擴散板之間的空氣層傳導，進行一定程度上的光強疊加后再照射到擴散板上，進而將點光源變成面光源；

(3)采用LED芯片陣列，在LED芯片陣列的表面直接涂覆硅膠加熒光粉形成導光介質層，使得點光源向面光源轉變。

上述方式均存在一定的缺點或局限性：

(1)對于第一種方式：如圖1、2所示，常規LED光源的出光角度最大達到120°左右，LED光源91與擴散板92之間必須間隔較大的距離才能達到較為均勻的混光效果，整個面出光模組通常很厚，一般只能應用于照明行業，例如面板燈，應用非常局限。

(2)對于第二種方式：如圖3、4所示，LED光源91上疊加透鏡3后的出光角度能夠達到135°，其雖然增加了發光角度，且頂面出光大為減少，能夠在相對更短的距離內達到較均勻的混光效果，由于需要使用二次光學透鏡，擴散板92與二次光學透鏡93之間也必須間隔一定的距離，雖然相較第一種方式厚度有所減小，但面出光模組無法達到超薄的效果。

(3)對于第三種方式，如圖6所示，其在若干LED芯片91’構成的光源陣列表面涂覆了熒光粉層94，略微增加了白光的橫向傳播與混光；但由光學理論，我們可以發現，當藍光在含有熒光粉的波導中傳輸時，作為激發光的藍光強度會因為熒光粉的吸收及不規則散射而快速降低。如圖7所示，以點光源為例，其光強在含有熒光粉的波導中傳輸時，強度在數值上與距離的立方成反比；如圖8所示，線光源，其光強在含有熒光粉的波導中傳輸時，強度在數值上與距離的平方成反比；如圖9所示，面光源，其光強在含有熒光粉的波導中傳輸時，強度在數值上與距離成反比。

綜上所述，采用第一、二種方式的面光源，由于LED光源出光角度的限制，不僅易形成暗區、混光均勻性差，整個直下式面出光模組還較厚，若要減小整個面出光模組的厚度，只能通過縮小相鄰LED光源間距來實現(參見圖5)，但是所需LED光源成倍的增加，成本大幅提高。