CN105259701A - 一种光源组件、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种光源组件、背光模组和显示装置，涉及显示技术领域，用以解决发光二极管发出的光线从量子管管壁进入到量子点胶层时发生全发射的问题，提高出光效率。该光源组件包括发光二极管和量子管，量子管设置在发光二极管的出光侧，量子管包括量子管管壁和量子点胶层，量子点胶层设置在量子管管壁所形成的内腔中，该所述量子管管壁包括量子管入光侧的第一量子管管壁，在所述第一量子管壁的宽度方向上，所述第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。本发明应用于液晶显示领域。

Description

一种光源组件、背光模组和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光源组件、背光模组和显示装置。

背景技术

现有的液晶显示装置包括液晶屏和为液晶屏提供背光的背光模组，背光模组包括光学膜片和光源组件。为了满足液晶显示装置的高色域的需求，如图1所示，现有技术中提出采用发光二极管11(LightEmittingDiode，LED)和量子管12组合的方式，其中，在量子管12的量子管管壁120内中设置有量子点胶层121，发光二极管11可以发出单色光，发光二极管11发出的单色光可以激发量子点胶层121中的量子点，实现白光背光的输出，从而可以满足液晶显示装置的高色域需求。

由于量子点本身在发光的过程中产生很高的热量，这也就要求量子管的管壁材料选择具有耐高温特性以及很好的水氧阻隔特性，现有的量子管管壁采用的是高硼硅酸盐的平面玻璃，其折射率一般在1.5～1.6之间，而量子点胶层的折射率一般在1.4～1.5之间，因而有些大角度的光线从量子管管壁入射到量子点胶层时，是从光密介质进入光疏介质，会发生全反射，如图1中以量子管管壁中靠近发光二极管的外侧壁为平面，量子管管壁形成的填充量子点胶层的内腔为椭圆(也可以为矩形)为例进行示意性说明，如图1中虚线椭圆所示为发生全反射的现象，进而使得发光二极管发出的光不能进入到量子点胶层，无法激发量子点进行发光，从而影响了出光效率。

发明内容

本发明的实施例提供一种光源组件、背光模组和显示装置，用以解决发光二极管发出的光线从量子管管壁进入到量子点胶层时发生全发射的问题，提高出光效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种光源组件，包括发光二极管和量子管，所述量子管设置在所述发光二极管的出光侧，所述量子管包括量子管管壁和量子点胶层，所述量子点胶层设置在所述量子管管壁所形成的内腔中，所述量子管管壁包括量子管入光侧的第一量子管管壁，在所述第一量子管壁的宽度方向上，所述第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种背光模组，包括导光板和第一方面所述的光源组件；

所述导光板设置在所述量子管的出光侧，用于对所述量子管发出的光线进行匀光。

第三方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板和第二方面所述的背光模组，所述显示面板设置在所述导光板的出光侧。

本发明实施例提供了一种光源组件、背光模组和显示装置，其中，光源组件包括发光二极管和量子管，量子管设置在发光二极管的出光侧，量子管包括量子管管壁和量子点胶层，量子点胶层设置在量子管管壁所形成的内腔中，量子管管壁包括量子管入光侧的第一量子管管壁，在所述第一量子管壁的宽度方向上，第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。按照上述技术方案，当发光二极管发出的光线通过空气入射到第一量子管管壁时，是从光疏介质入射到光密介质，则折射角小于入射角，该折射角就是入射到量子点胶层的光线的入射角，进而，当经过第一次折射后的光线从第一量子管管壁入射到量子点胶层时，由于第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度，因此在光线的传输方向上，在第一量子管管壁的外表面和/或第一量子管管壁的内表面上的法线会发生偏转，同时，量子管管壁的折射率大于量子管胶层的折射率，即光线是从光密介质入射到光疏介质，所以，光线在到达第一量子管管壁内表面入射到量子点胶层时，其入射角变小，减少了发生全反射的发射，第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度，可以破坏光线在第一两只管管壁内部的全反射，使得更多的光线进入量子点胶层，提高了量子点的激发效率，从而提高了量子管的出光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种光源组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光源组件的结构示意图一；

图3为针对图2所示的量子管的立体结构示意图；

图4为采用图2所示的量子管时的光线折射示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光源组件的结构示意图二；

图6为本发明实施例提供的一种光源组件的结构示意图三；

图7为采用图6所示的量子管时的光线折射示意图；

图8为本发明实施例提供的一种光源组件的结构示意图四；

图9为本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种光源组件，如图2所示，该光源组件70包括发光二极管21和量子管22，量子管22设置在发光二极管21的出光侧，其中，量子管22包括量子管入光侧的第一量子管管壁221、出光侧的第二量子管管壁222和量子点胶层223，量子点胶层223设置在第一量子管管壁221和第二量子管管壁222所形成的内腔中。具体的，在第一量子管壁221的宽度方向上，第一量子管管壁221在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。

需要说明的是，第一量子管管壁221的内表面即内腔的外表面，因此，第一量子管管壁221的厚度由第一量子管管壁221中靠近发光二极管21的外表面和第一量子管管壁221的内表面形成。另外，对于内腔的形状可以为椭圆的，也可以为矩形。量子管的长度方向为量子管的延伸方向，同时在光源的PCB基板上，LED光源也在这个长度方向上依次布设，宽度方向，与长度方向相垂直，以图2为例，宽度方向为图2中的上下方向，图2中的左右方向为量子管的厚度方向。第一量子管壁的方向参照上述量子管的方向进行描述。

量子管的立体示意图如图3所示，量子管的横截面为沿量子管的轴向的截面，即如图2所示的量子管的横截面。进一步优选的，量子管沿宽度方向的中轴线(即图2所示的厚度方向虚线)对称。则该量子管沿宽度方向的中轴线两侧的发光均匀。

进一步的，在第一量子管管壁的远离中间区域的宽度方向上，在第一量子管壁中间区域以外的部分，至少一部分量子管壁的壁厚呈递减状态，以更好的破坏第一量子管管壁内的全反射。举例来讲，以第一量子管管壁的内壁为平面状来讲，在光线入射后，经过第一量子管管壁的折射，光线会以第一角度的入射角照射到第一量子管壁的内壁，如果第一入射角满足全反射的条件，则光线会在第一量子管壁内产生第一次全反射，当光线反射到第一量子管管壁外侧时，如果此时的管壁厚度呈减小的趋势，这时光线的入射角变小，可能透射出量子管壁后再被量子管支架或其他组件反射回量子管，也可能由于量子管外侧是空气层，所以入射角的减小并不足以破坏全反射，光线会再次射向第一量子管壁的内壁，此时的入射角会进一步减小，从而可以进入量子点层。上述两种可能均会减少光线在第一量子管壁内形成的光波导效应，提高量子点的激发效率。基于上述分析，第一量子管壁的外壁成平面状，内壁的形状变化满足：在量子管管壁的远离中间区域的宽度方向上，在第一量子管壁中间区域以外的部分，至少一部分量子管壁的壁厚呈递减状态。仍会达到上述效果。进一步分析可以，无论第一量子管管壁的内壁和外壁是什么状态，只需满足：在量子管管壁的远离中间区域的宽度方向上，在第一量子管壁中间区域以外的部分，至少一部分量子管壁的壁厚呈递减状态。仍会达到上述效果。

本发明采用几种不同的方式使更多的光线进入到量子点胶层，下面对几种实现方式进行具体的描述。

方式一：如图2和图3所示，第一量子管管壁221向发光二极管21凸起。其中，图3为图2所示的立体示意图。

如图4所示，为采用本发明实施例所示的第一量子管管壁221的外表面为凸面时的光线折射示意图、以及采用现有技术中第一量子管管壁221的外表面为平面时的光线折射示意图。

以发光二极管21发出的同一个光线A，第一量子管管壁221的内表面为平面为例进行说明。具体的，如图4所示，若第一量子管管壁221的外表面采用传统的平面结构时，发光二极管发出的大角度的光线A经过平面(如图4中长虚线所示)折射(此时法线为图4中标号为1的短虚线所示)后，折射光线(此处记为A1，如图4中带箭头的长虚线所示)入射到量子点胶层，该折射光线A1与法线2(如图4中标号为2的短虚线所示)，即折射光线A1与水平方向的夹角为α1。

但采用本发明的第一量子管管壁221的外表面为凸面时，发光二极管设置在凸面焦点以内，这样，发光二极管21发出的大角度的光线A经过凸面(如图4中实线所示)折射(此时法线为图4中标号为3的短虚线所示)后，折射光线(此处记为A3，如图4中带箭头的实线所示)入射到量子点胶层，该折射光线A3与法线4(如图4中标号为4的短虚线所示)，即折射光线A3与水平方向的夹角为α2，由图中可以明显的看出，α2小于α1，因此，当第一量子管管壁为凸面时，可以减小入射到量子管胶层的入射角，从而减少了大角度的光线发生全发射的概率，使得更多的光线进入量子点胶层，从而提高了量子管的出光效率。

另外，如图5所示将第一量子管管壁设置为凸面时另一种结构示意图。具体可参考对图4的描述，在此不再赘述。

结合图2-图5所示，第一量子管管壁采用凸面，可以将入射到量子点胶层的入射角度变小，较少光线发生全发射，从而使更多的发光二极管光线进入到量子点胶层中，与现有技术相比，通过模拟验证，第一量子管管壁采用凸面时，一次性进入到量子点胶层的光线提升到76.8％，提高了量子管的出光效率。

方式二：如图6所示，第一量子管管壁221包括平面221a、第一倾斜面221b和第二倾斜面221c。其中，第一倾斜面221b的一端与平面221a的一端连接，第一倾斜面221b的另一端向量子点胶层223倾斜；第二倾斜面221c的一端与平面221a的另一端连接，第二倾斜面221c的另一端向量子点胶层223倾斜。

具体的，如图7所示，为采用本发明实施例所示的第一量子管管壁221为倾斜面时的光线折射示意图、以及采用现有技术中第一量子管管壁221为平面时的光线折射示意图。

以发光二极管21发出的同一个光线B，第一量子管管壁221的内表面为平面为例进行说明。具体的，如图7所示，若第一量子管管壁采用传统的平面结构时，发光二极管21发出的大角度的光线B经过平面(如图7中长虚线所示)折射(此时法线为图7中标号为1的短虚线所示)后，折射光线(此处记为B1，如图7中带箭头的长虚线所示)入射到量子点胶层，该折射光线B1与法线2(如图4中标号为2的短虚线所示)，即折射光线B1与水平方向的夹角为β1。但采用本发明的第一量子管管壁221为倾斜面时，发光二极管发出的大角度的光线B经过第一倾斜面221b折射(此时法线为图7中标号为3的短虚线所示)后，折射光线(此处记为B3，如图7中带箭头的实线所示)入射到量子点胶层，该折射光线B3与法线4(如图4中标号为4的短虚线所示)，即折射光线B3与水平方向的夹角为β2，由图中可以明显的看出，β2小于β1，因此，当第一量子管管壁设置为倾斜面时，可以减小入射到量子管胶层的入射角，从而减少了大角度的光线发生全发射的概率，使得更多的光线进入量子点胶层，从而提高了量子管的出光效率。

需要说明的是，由于发光二极管出射的蓝光光强成朗伯分布，因此，蓝光光子更多的集中在小角度，因此，小角度的蓝光光强较强，大角度的蓝光光强较弱。如量子点胶层的厚度是均匀的，意味着更多小角度的光子没有被红绿量子点材料吸收转化，直接从量子管出射，因而小角度的光线偏蓝；而从发光二极管出射的大角度光线，光强相对较弱，没有那么多蓝光光子没有没吸收而直接出射，因而大角度光线相对偏黄。为了保证整个屏幕的一致性，量子点胶层一般设置为中心区域厚度比边缘区域的厚度厚，以便让边缘位置有更多的蓝光光子透过，减少小角度光线和大角度光线的色差。因此，优选的，可以按图2、图4和图6所示，将方式一和方式二中第一量子管管壁和第二量子管管壁所形成的内腔设置为椭圆形，这样，填充在内腔中的量子点胶层的中心区域厚度比边缘区域的厚度厚，从而减少小角度和大角度光线的色差，实现量子管出射光线的一致性。

方式三：如图8所示，第一量子管管壁221设置为平面，内腔23靠近第一量子管管壁221的表面向量子点胶层223凸起。

根据图8所示的，为采用本发明实施例所示的第一量子管管壁221为平面，内腔23凸起时的光线折射示意图、以及采用现有技术中第一量子管管壁221为平面，内腔为平面时的光线折射示意图。

以发光二极管21发出的同一个光线C为例进行说明。具体的，如图8所示，若第一量子管管壁采用传统的平面结构时，发光二极管21发出的大角度的光线C经过平面(如图8中长虚线所示)折射(此时法线为图8中标号为1的短虚线所示)后，折射光线(此处记为C1)入射到量子点胶层，该折射光线C1与法线2(如图8中标号为2的短虚线所示)的夹角为φ1；但采用本发明的所提供的技术方案时，发光二极管发出的大角度的光线C经过平面折射(此时法线为图8中标号为1的短虚线所示)后，折射光线(此处记为C1)入射到量子点胶层，该折射光线C1与法线3(如图8中标号为3的短虚线所示)的夹角为φ2，由图中可以明显的看出，φ2小于φ1，因此，当第一量子管管壁设置为倾斜面时，可以减小入射到量子管胶层的入射角，从而减少了大角度的光线发生全发射的概率，使得更多的光线进入量子点胶层，从而提高了量子管的出光效率。

采用图8所示的光源组件，内腔23靠近第一量子管管壁221的表面向量子点胶层223凸起，将入射到量子点胶层的入射角度变小，较少光线发生波导效应，从而使更多的发光二极管光线进入到量子点胶层中，与现有技术相比，通过模拟验证，采用图8所示的光源组件一次性进入到量子点胶层的光线提升到82.5％，提高了量子管的出光效率。

由于量子点胶层中的量子点本身在发光的过程中会产生很高的热量，这也就要求量子管的管壁材料选择具有耐高温特性以及很好的水氧阻隔特性，现有的量子管管壁采用的是高硼硅酸盐的玻璃，其折射率一般在1.5～1.6之间，而量子点胶层的折射率一般在1.4～1.5之间，空气的折射率一般为1，因此，空气相对于量子管管壁为光疏介质，量子管管壁相对于量子点胶层为光密介质。

按照上述技术方案，当发光二极管发出的光线通过空气入射到第一量子管管壁时，是从光疏介质入射到光密介质，则折射角小于入射角(为后续描述方便，将此次折射简称为第一次折射)，该折射角就是入射到量子点胶层的光线的入射角，进而，当经过第一次折射后的光线从第一量子管管壁入射到量子点胶层时，由于第一量子管管壁在在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度，因此在光线的传输方向上，在第一量子管管壁的外表面和/或第一量子管管壁的内表面上的法线会发生偏转，同时，量子管管壁的折射率大于量子管胶层的折射率，即光线是从光密介质入射到光疏介质，所以，光线在到达第一量子管管壁内表面入射到量子点胶层时，其入射角变小，减少了发生全反射的发射，使得更多的光线进入量子点胶层，提高了量子点的激发效率，从而提高了量子管的出光效率。

需要说明的是，本发明实施例中的发光二极管发出蓝光，量子点胶层内有红绿量子点材料，量子点胶层吸收蓝光，通过红绿量子点材料的吸收转化激发出白光。

本发明实施例还提供了一种背光模组，如图9所示，该背光模组包括导光板71和上述图2-图8所示的光源组件70。光源组件70包括发光二极管21和量子管22，对于光源组件70的具体描述，可以参考对图2-图8所示的光源组件的描述。

其中，导光板71设置在量子管22的出光侧，导光板71用于对量子管22发出的光线进行匀光。

示例的，若导光板71的侧面与量子管22的出光侧相对，此时的背光模组为侧入式的背光模组。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板和图9所示的背光模组，显示面板设置在导光板的出光侧。

如图10所示为一种具体的显示装置的结构示意图。该显示装置包括图9所示的背光模组，该背光模组包括：光源组件70(光源组件70包括发光二极管21和量子管22)和导光板73；进一步的，该显示装置还包括：基板71、量子管支架72、反射片74、扩散膜75、下棱镜膜76、上棱镜膜77、显示面板78、背板79、胶框80、外框81。为后续描述方便，将导光板73的入光侧称为第一侧，将导光板73的出光侧称为出光侧，将与导光板73的出光侧相对的一侧称为第三侧。

具体的，导光板73包括侧面、上表面和下表面，发光二极管21、量子管22依次设置在导光板73的侧面，且量子管22设置在发光二极管21和导光板73之间，扩散膜75、下棱镜膜76和上棱镜膜77按照从下到上的顺序依次设置在导光板73的上表面，显示面板78设置在上棱镜膜77的出光侧，反射片74设置在导光板的下面；发光二极管21设置在基板71上，量子管22设置在量子管支架72的容置腔中；基板71、量子管支架22、反射片74设置在背板79上，基板71、胶框80和外框81用于进行固定和封装。

其中，对于光源组件70的描述，可以参考对图2-图8所示的光源组件的描述，在此不再赘述。另外，反射片74用于对导光板73下表面的光线进行反射，以便光线从导光板73的上表面射出；扩散膜75、下棱镜膜76和上棱镜膜77用于对导光板73上表面出射的光线进行增亮，以增强显示面板78的背光亮度。图10中以量子管22的第一量子管管壁如图2所示为例。

基于上述所述的显示装置，其中，光源组件包括发光二极管和量子管，量子管设置在发光二极管的出光侧，量子管包括量子管管壁和量子点胶层，量子点胶层设置在量子管管壁所形成的内腔中，量子管管壁包括量子管入光侧的第一量子管管壁，第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。按照上述技术方案，当发光二极管发出的光线通过空气入射到第一量子管管壁时，是从光疏介质入射到光密介质，则折射角小于入射角，该折射角就是入射到量子点胶层的光线的入射角，进而，当经过第一次折射后的光线从第一量子管管壁入射到量子点胶层时，由于第一量子管管壁在在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度，在第一量子管管壁的外表面和/或第一量子管管壁的内表面上的法线会发生偏转，同时，量子管管壁的折射率大于量子管胶层的折射率，即光线是从光密介质入射到光疏介质，所以，光线在到达第一量子管管壁内表面入射到量子点胶层时，其入射角变小，减少了发生全反射的发射，使得更多的光线进入量子点胶层，提高了量子点的激发效率，从而提高了量子管的出光效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光源组件，包括发光二极管和量子管，所述量子管设置在所述发光二极管的出光侧，所述量子管包括量子管管壁和量子点胶层，所述量子点胶层设置在所述量子管管壁所形成的内腔中，其特征在于，

所述量子管管壁包括量子管入光侧的第一量子管管壁，在所述第一量子管壁的宽度方向上，所述第一量子管管壁在中间区域的厚度大于中间区域两侧的厚度。

2.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述第一量子管管壁的靠近所述发光二极管的表面向所述发光二极管凸起。

3.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述第一量子管管壁的靠近所述发光二极管的表面包括平面、第一倾斜面和第二倾斜面；

所述第一倾斜面的一端与所述平面的一端连接，所述第一倾斜面的另一端向所述量子点胶层倾斜；

所述第二倾斜面的一端与所述平面的另一端连接，所述第二倾斜面的另一端向所述量子点胶层倾斜。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光源组件，其特征在于，所述内腔呈椭圆形。

5.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，

所述第一量子管管壁的靠近所述发光二极管的表面设置为平面，所述第一量子管管壁的靠近所述量子点胶层的表面向所述量子点胶层凸起。

6.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述量子管管壁的折射率大于所述量子点胶层的折射率。

7.根据权利要求6所述的光源组件，其特征在于，所述量子管管壁的折射率为1.5～1.6，所述量子点胶层的折射率为1.4～1.5。

8.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述量子管管壁的材料为高硼硅酸盐的玻璃。

9.一种背光模组，其特征在于，包括：导光板和权利要求1-8任一项所述的光源组件；

所述导光板设置在所述量子管的出光侧，用于对所述量子管发出的光线进行匀光。

10.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求9所述的背光模组，所述显示面板设置在所述导光板的出光侧。