CN104006334A - 一种背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光模组及显示装置，所述背光模组包括：背板；形成于所述背板上，能够发出第一颜色的光线的发光芯片；由可透光材质形成的封装实体，将所述发光芯片封装于所述背板；所述封装实体中形成有由掺杂于所述封装实体中的荧光粉形成的荧光粉层，用于将所述发光芯片发出的第一颜色的光线中的部分光线转换为第二颜色的光线，以和剩余的未转换的第一颜色的光线混合形成白色背光。本发明所提供的背光模可以实现发光芯片与各膜层之间高效耦合，在耦合的结构中填充封装实体，可以有效的消除光学界面，提高发光芯片的出光效率，提高整个背光模组的光学利用率，防止膜材色散而导致的色偏。

Description

一种背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组及显示装置。
背景技术
现有的直下式背光模组包括白光LED、散射层、棱镜结构等结构，白光LED中发射的光经散射层的散射及棱镜结构的汇聚后，进入液晶面板，为液晶显示面板提供白色背光。
随着科技的发展，制作白光LED的方法有很多种，例如可以利用红光、绿光及蓝光的LED芯片混光成白光，也可以用紫外线LED芯片激发红色、绿色及蓝色荧光粉来产生白光。而目前最普遍的白光LED封装方式则是在蓝光LED芯片外侧覆盖含有黄色荧光粉的荧光体，以利用蓝光激发黄色荧光粉，具体是将蓝光LED芯片设置于一碗杯中，并将含有黄色荧光粉的荧光体涂布于碗杯以包覆蓝光LED芯片，使蓝光LED芯片发出的部分蓝光激发黄色荧光粉产生黄光，该黄光与蓝光混光后产生白光。
现有的直下式背光模组存在以下问题：
荧光体是涂布于碗杯上，蓝光LED芯片与荧光体之间存在的光学界面会导致白光LED的出光效率低，且，白光LED与散射层及棱镜结构之间存在的光学界面也会造成整个背光模组的光学利用率较低；
此外，散射层及棱镜结构分别单独设置于白光LED的发光一侧，白光LED发出的光经过不同的光学介质传播，如：LED芯片与荧光层之间的空气介质、白光LED与散射层之间的空气介质、散射层的透明膜材、散射层与棱镜结构之间的空气介质、棱镜结构的透明膜材等，且光程较大，光源所发出的蓝光及荧光粉转换的黄光通过导光板和各膜层时，由于不同颜色的光色散和吸收情况不同，因此会造成出光面颜色不均和总体颜色偏移的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种背光模组及显示装置，可以有效的消除光学界面，提高整个背面模组的光学利用率，防止膜材色散而导致的色偏。
本发明所提供的技术方案如下：
一种背光模组，包括：
背板；
形成于所述背板上，能够发出第一颜色的光线的发光芯片；
由可透光材质形成的封装实体，将所述发光芯片封装于所述背板；
所述封装实体中形成有由掺杂于所述封装实体中的荧光粉形成的荧光粉层，用于将所述发光芯片发出的第一颜色的光线中的部分光线转换为第二颜色的光线，以和剩余的未转换的第一颜色的光线混合形成白色背光。
进一步的，所述背光模组还包括：
用于对经所述荧光粉层出射的光线进行扩散的散射层，所述散射层由掺杂于所述封装实体中的散射颗粒形成，并位于所述荧光粉层的远离所述发光芯片的一侧。
进一步的，所述背光模组还包括：
用于对所述封装实体的出光面出射的光线进行汇聚的棱镜结构，所述棱镜结构形成于所述封装实体的出光面上。
进一步的，所述背光模组还包括：
设置于所述背板上，并位于所述发光芯片的远离所述荧光粉层的一侧的反射层。
进一步的，所述封装实体采用硅胶形成。
进一步的，所述发光芯片为蓝光芯片，所述荧光粉为黄色荧光粉。
进一步的，所述发光芯片包括呈阵列分布的多个LED芯片；
所述荧光粉层分为呈阵列分布的多个荧光粉单元区域，每一所述发光芯片对应一所述荧光粉单元区域，每一所述荧光粉单元区域包括正对所述LED芯片的中部及位于所述中部边缘的边缘部；其中，
所述荧光粉单元区域为中部向远离所述发光芯片一侧凸出的弧形曲面层结构；
和/或，所述荧光粉单元区域的厚度从中部向边缘部逐渐减小；
和/或，所述荧光粉单元区域内荧光粉密度从中部向边缘部逐渐减小。
进一步的，所述背光模组还包括：
用于对所述发光芯片发射的光线进行反射，以使所述发光芯片的发散光收敛的多个反射壁，多个反射壁呈阵列分布在每一所述发光芯片的两侧。
进一步的，所述背光模组还包括：
散热片，所述散热片设置在所述背板上。
一种显示装置，包括显示面板及如上所述的背光模组。
本发明的有益效果如下：
本发明所提供的背光模可以实现发光芯片与各膜层之间高效耦合，在耦合的结构中填充封装实体，在发光芯片的上方添加荧光粉层，可以有效的消除光学界面，提高发光芯片的出光效率，提高整个背光模组的光学利用率，防止膜材色散而导致的色偏。
附图说明
图1为本发明所提供的背光模组的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明所提供的背光模组的第二种实施例的结构示意图；
图3为本发明所提供的背光模组的第三种实施例的结构示意图；
图4为本发明所提供的背光模组的第四种实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
针对现有技术中背光模组中LED芯片与各膜层之间存在光学界面导致整个模组的光学利用率低及产生色偏的问题，本发明提供了一种背光模组，可以有效的消除光学界面，提高整个背光模组的光学利用率，防止膜材色散而导致的色偏。
如图1至4所示，本发明所提供的背光模组，包括：
背板100；
形成于所述背板100上，能够发出第一颜色的光线的发光芯片200；
由可透光材质形成的封装实体300，将所述发光芯片200封装于所述背板100；
所述封装实体300中形成有由掺杂于所述封装实体300中的荧光粉形成的荧光粉层400，用于将所述发光芯片200发出的第一颜色的光线中的部分光线转换为第二颜色的光线，以和剩余的未转换的第一颜色的光线混合形成白色背光。
上述方案中，发光芯片200通过封装实体300封装于背板100上，在封装实体300内部掺杂有荧光粉，由发光芯片200发出的第一颜色的光线中部分光线会激发荧光粉，产生第二颜色的光线，产生的第二颜色的光线与剩余的第一颜色的光线混光则形成白色背光。其中，由于封装实体300将所述发光芯片200封装于所述背板100，而荧光粉是掺杂在封装实体300内，也就是说，发光芯片200与封装实体300之间以及荧光粉与封装实体300之间不存在光线界面，与现有技术中发光芯片200设置于碗杯而荧光粉涂覆在碗杯上的结构相比，可以有效消除光学界面，从而减少光学界面存在导致的光损失，提高发光芯片200的出光效率及整个背光模组的光学利用率；此外，发光芯片200出射的光在封装实体300内传播，且光程较短，可以减少色偏现象发生。
上述方案中，可以首先利用模具注塑或者其他工艺在发光芯片200上形成第一部分封装实体300；然后，在该第一部分封装实体300的表面上直接涂布一层掺杂有荧光粉的溶液，形成荧光粉层400，该溶液的溶剂与封装实体300所采用材料相同，因此荧光粉层400和硅胶层之间不存在光学界面；再在所述荧光粉层400上继续利用模具注塑或其他工艺形成整个封装实体300。需要说明的是，也可以是在部分封装实体300的表面上直接喷射荧光粉形成荧光粉层400，或者，将现有的荧光粉层400覆盖于部分封装实体300的表面上形成所述荧光粉层400，当然也可以是采用其他方式制作将荧光粉层400掺杂于封装实体300内，在此不再一一列举。
本发明中，优选的，如图1至图4所示，所述背光模组还包括：
用于对经所述荧光粉层400出射的光线进行扩散的散射层500，所述散射层500由掺杂于所述封装实体300中的散射颗粒形成，并位于所述荧光粉层400的远离所述发光芯片200的一侧。
采用上述方案，通过在封装实体300内掺杂散射颗粒而形成散射层500，散射颗粒为纯度较高的晶体粉末，其对光线基本不吸收，对光能量有散射作用，因此该散射层500可以有效地打散荧光粉出射的光线，即，将荧光粉层400所出射的白光有效地进行混光，混合后的光相对荧光粉层400出射的光更为均匀，以形成均匀的白色背光。并且，由于散射颗粒是掺杂在封装实体300内，也就是说，荧光粉层400与散射层500之间不存在光线界面，与现有技术中散射层500单独设置于白光LED一侧相比，可以有效消除光学界面，从而减少光学界面存在导致的光损失，提高整个背光模组的光学利用率，并可以防止荧光粉层400与散射层500膜材色散而导致的色偏。
上述方案中，可以首先利用模具注塑或者其他工艺在形成有第一部分封装实体300；然后，在该第一部分封装实体300的表面上直接涂布一层掺杂有荧光粉的溶液，形成荧光粉层400，该溶液的溶剂与封装实体300所采用材料相同，因此荧光粉层400和硅胶层之间不存在光学界面；再在所述荧光粉层400上继续利用模具注塑或其他工艺形成第二部分封装实体300；然后在该第二部分封装实体300的上表面再涂覆或者喷洒散射颗粒形成散射层500。当然可以理解的是，也可以是采用其他方式制作将散射层500掺杂于封装实体300内，在此不再一一列举。
此外，本发明中，优选的，如图1至图4所示，所述背光模组还包括：
用于对所述封装实体300的出光面出射的光线进行汇聚的棱镜结构600，所述棱镜结构600形成于所述封装实体300的出光面上。
采用上述方案，通过在封装实体300的出光面设置棱镜结构600，可以有效地将散射层500所发出的光线进行汇聚，而形成的主视角照明的结果；同时，棱镜结构600可以有效地破坏封装实体300表面的全反射现象，而提高出光效率。
上述方案中，可以首先利用模具注塑或者其他工艺在形成有第一部分封装实体300；然后，在该第一部分封装实体300的表面上直接涂布一层掺杂有荧光粉的溶液，形成荧光粉层400，该溶液的溶剂与封装实体300所采用材料相同，因此荧光粉层400和硅胶层之间不存在光学界面；再在所述荧光粉层400上继续利用模具注塑或其他工艺形成第二部分封装实体300；然后在该第二部分封装实体300的上表面再涂覆或者喷洒散射颗粒形成散射层500；然后在该散射层500上继续利用注塑、热辊压、或者直接粘接现有棱镜层的方式形成第三部分封装实体300，并使得第三部分封装实体300的上表面形成棱镜结构600。当然可以理解的是，也可以是采用其他方式制作棱镜结构600，在此不再一一列举。
此外，本发明中，优选的，如图1至图4所示，所述背光模组还包括：
设置于所述背板100上，并位于所述发光芯片200的远离所述荧光粉层400的一侧的反射层700。
采用上述方案，通过设置反射层700，可以回收利用从荧光粉层400和/或散射层500和/或棱镜结构600所反射回来的光，将反射回来的光再次利用而形成背光，有利于提高光利用率。
此外，由于硅胶具有良好的光学性能，且硅胶物理性能稳定，易加工，本发明中，优选的，所述封装实体300采用硅胶形成。当然可以理解的是，该封装实体300也可以采用其他材质形成，例如：玻璃等。
此外，本发明中，优选的，所述发光芯片200可以采用蓝光芯片，作为激发荧光粉的光源，相应地，所述荧光粉可以采用黄色荧光粉。当然可以理解的是，所述发光芯片200及所述荧光粉的颜色并不仅局限于此，还可以采用其他颜色组合，例如：所述发光芯片200为蓝光芯片，所述荧光粉为红色荧光粉与绿色荧光粉按照一定比例混合的混合物；在此不再一一列举。
此外，本发明中，优选的，所述发光芯片200为点光源，采用蓝光LED芯片，多个蓝光LED芯片呈阵列排布，所述背光模组还包括：
用于对所述发光芯片200发射的光线进行反射，以使所述发光芯片200的发散光收敛的多个反射壁800，多个反射壁800呈阵列分布在每一所述发光芯片200的两侧。
采用上述方案，在发光芯片200阵列之间设置反射壁800，可以将发光芯片200大角度出射的光线反射到正前方，形成正向照明，并且，由于发光芯片200的出射角度减小，出射至封装实体300侧壁上的光线会减少，可以减少背光模组的光损失，提高光利用率。
此外，本发明中，优选的，所述背光模组还包括：散热片(图中未标出)，所述散热片设置在所述背板100上。采用上述方案，通过设置散热片可以对发光芯片200进行散热。
此外，由于蓝光LED芯片是以Lambertian(朗伯)形式发光，其零度正向的光能量最强，并且光能量会随着角度增加而减少，因此以角度场而言，越接近水平角度方向的白光会比接近零度正向的白光有蓝光不足的问题；相对的，由于LED芯片发出零度正向光的光强度较朝向其他角度的方向的光强度要来的强，因此零度正向的白光则会有蓝光过多的现象。
也就是说，当荧光粉层400接近光源时，由于临近发光芯片200的叠加区域逐渐变小，光源的主能量集中在发光芯片200正上方的荧光粉层400的位置，因此，为了能够使得荧光粉层400出射的光线为白光，本发明中还提供了以下几种优选实施例。
实施例1
图1所示为实施例1所提供的背光模组的结构示意图。
如图1所示，本实施例所提供的背光模组中，所述发光芯片200包括呈阵列分布的多个LED芯片；所述荧光粉层400分为呈阵列分布的多个荧光粉单元区域，每一所述发光芯片200对应一所述荧光粉单元区域，每一所述荧光粉单元区域包括正对所述LED芯片的中部及位于所述中部边缘的边缘部；其中，每一所述荧光粉单元区域为中部向远离所述发光芯片200一侧凸出的弧形曲面层结构。
本实施例中，通过将荧光粉层400设计为弧形曲面层结构，可以使得LED芯片所发出的lambert型配光均匀的照射到荧光粉表面，从而实现大面积白光照明，避免背光颜色不均匀现象。
本实施例中，可以在发光芯片200上制作第一部分封装实体300时，利用模具成型使得第一部分封装实体300的表面呈弧形曲面，再在该弧形曲面上涂布或者直接喷射荧光粉，即形成呈弧形曲面层结构的荧光粉层400，再在形成的荧光粉层400上制作其他膜层即可。
实施例2
图2所示为实施例2所提供的背光模组的结构示意图。
如图2所示，本实施例所提供的背光模组与实施例1的不同之处在于，本实施例中，每一所述荧光粉单元区域的厚度从中部向边缘部逐渐减小。
本实施例中，当荧光粉层400接近发光芯片200时，由于临近发光芯片200的叠加区域逐渐变小，发光芯片200的光线主要集中在其正上方的荧光粉层400的位置，为了能够使得荧光粉层400出射的光线为白光，荧光粉层400靠近发光芯片200正上方的位置的荧光粉层400的厚度加厚，而发光芯片200之间区域的荧光粉层400厚度减薄，从而使得透射光为白光。
本实施例中采用厚度变化的荧光粉层400与实施例1中采用弧形曲面的荧光粉层400相比，相对于弧形曲面的荧光粉层400可以更薄，从而有效地降低膜层的厚度，且工艺上更容易实现。
本实施例中，可以在发光芯片200上制作第一部分封装实体300时，利用模具成型使得第一部分封装实体300的表面制作出表面凹陷的结构，再在其表面凹陷处灌注荧光粉，使得荧光粉自动摊开而形成的厚度不均匀的层结构，再在形成的荧光粉层400的上面制作其它膜层即可。
实施例3
图3所示为实施例3所提供的背光模组的结构示意图。
如图3所示，本实施例所提供的背光模组与实施例1的不同之处在于，本实施例中，每一所述荧光粉单元区域内荧光粉密度从中部向边缘部逐渐减小。
本实施例中，当荧光粉层400接近发光芯片200时，由于临近发光芯片200的叠加区域逐渐变小，发光芯片200的光线主要集中在其正上方的荧光粉层400的位置，为了能够使得荧光粉层400出射的光线为白光，荧光粉层400靠近发光芯片200正上方的位置的荧光粉层400的荧光粉密度较大，而发光芯片200之间区域的荧光粉密度较小，从而使得透射光为白光。
本实施例中采用厚度变化的荧光粉层400与实施例1中采用弧形曲面的荧光粉层400及实施例2中采用厚度不均的荧光粉层400相比，可以制作的更薄，更靠近发光芯片200，从而可以进一步降低膜层的厚度。
本实施例中，可以在发光芯片200上制作第一部分封装实体300时，利用模具成型使得第一部分封装实体300的表面上通过二次点胶来实现，即，在原有均匀浓度的荧光粉层400中通过点入浓度较高的荧光粉，利用其自身的扩散作用来实现浓度梯度的变化；然后在形成的荧光粉层400再制作其他膜层即可。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，荧光粉层400的结构还可以是上述各实施例的组合方式，例如：荧光粉层单元区域呈弧状曲面层结构，且厚度自中部向边缘部逐渐减小，这样更有利于光线均匀；在此不再一一列举。
此外，本发明的还一个目的是提供一种显示装置，包括显示面板及如上所述的背光模组。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
背板；
形成于所述背板上，能够发出第一颜色的光线的发光芯片；
由可透光材质形成的封装实体，将所述发光芯片封装于所述背板；
所述封装实体中形成有由掺杂于所述封装实体中的荧光粉形成的荧光粉层，用于将所述发光芯片发出的第一颜色的光线中的部分光线转换为第二颜色的光线，以和剩余的未转换的第一颜色的光线混合形成白色背光。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述背光模组还包括：
用于对经所述荧光粉层出射的光线进行扩散的散射层，所述散射层由掺杂于所述封装实体中的散射颗粒形成，并位于所述荧光粉层的远离所述发光芯片的一侧。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述背光模组还包括：
用于对所述封装实体的出光面出射的光线进行汇聚的棱镜结构，所述棱镜结构形成于所述封装实体的出光面上。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述背光模组还包括：
设置于所述背板上，并位于所述发光芯片的远离所述荧光粉层的一侧的反射层。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述封装实体采用硅胶形成。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述发光芯片为蓝光芯片，所述荧光粉为黄色荧光粉。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述发光芯片包括呈阵列分布的多个LED芯片；
所述荧光粉层分为呈阵列分布的多个荧光粉单元区域，每一所述发光芯片对应一所述荧光粉单元区域，每一所述荧光粉单元区域包括正对所述LED芯片的中部及位于所述中部边缘的边缘部；其中，
所述荧光粉单元区域为中部向远离所述发光芯片一侧凸出的弧形曲面层结构；
和/或，所述荧光粉单元区域的厚度从中部向边缘部逐渐减小；
和/或，所述荧光粉单元区域内荧光粉密度从中部向边缘部逐渐减小。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述背光模组还包括：
用于对所述发光芯片发射的光线进行反射，以使所述发光芯片的发散光收敛的多个反射壁，多个反射壁呈阵列分布在每一所述发光芯片的两侧。
9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述背光模组还包括：
散热片，所述散热片设置在所述背板上。
10.一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的背光模组。
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