CN107167962A - 一种led光源、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED光源、背光模组及显示装置。该LED光源的第一发光材料在第一激发光源的激发下发出第一颜色光；第二发光材料在第二激发光源的激发下发出第二颜色光；多层反射板对第三波长范围内的光的反射率大于对第四波长范围内的光的反射率，且第一、第二颜色光的波长范围均第四波长范围内。通过这种方式，能够在实现LED光源高色域特性的同时，提高其发光亮度。

Description

一种LED光源、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别是涉及一种LED光源、背光模组及显示装置。
背景技术
目前为了提高液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的显示的色域，一般采用高色域的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，该LED一般由蓝光芯片及红、绿光荧光材料或量子点材料构成，蓝光芯片发出的蓝光激发该红、绿光荧光材料或量子点材料发出红、绿光，红、绿光与蓝光三色合成为白光。
本发明的发明人在长期的研发中发现，在目前现有技术中，荧光粉材料的光转换效率较低，导致显示亮度较低；而量子点材料虽然具有发光效率高，颜色可调，半波峰宽窄等优点，但其在高温下(>90度)，量子点材料发光效率会迅速下降。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种LED光源、背光模组及显示装置，以在实现高色域显示的同时，提高显示亮度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种LED光源。所述LED光源包括：基底反射杯壳；第一激发光源及第二激发光源，均设置于在所述反射杯壳内基底上；所述第一激发光源的波长在第一波长范围内，所述第二激发光源的波长在第二波长范围内；第一发光材料，设置于所述第一激发光源的上方，所述第一发光材料在所述第一激发光源的激发下发出第一颜色光；第二发光材料，设置于所述第二激发光源的上方，所述第二发光材料在所述第二激发光源的激发下发出第二颜色光；多层膜反射板，设置在所述第一颜色光及所述第二颜色光的出光方向上，所述多层反射板对第三波长范围内的光的反射率大于对第四波长范围内的光的反射率；且所述第一颜色光的波长范围及所述第二颜色光的波长范围均所述第四波长范围内。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种背光模组。所述背光模组包括上述LED光源。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种显示装置。所述显示装置包括上述背光模组及设置在所述背光模组上的显示面板。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术，本发明实施例采用第一激发光源及第二激发光源作为LED光源的激发光源，并利用第一激发光源激发第一发光材料，产生第一颜色光；第二激发光源激发第二发光材料，产生发出第二颜色光，多层反射板对第三波长范围内的光的反射率大于对第四波长范围内的光的反射率；且通过多层膜反射板使位于该第四波长范围内的该第一颜色光、该第二颜色光及第一激发光源中位于该第四波长范围内的光和/或第二激发光源中位于该第四波长分为内的光透射出去，以合成高色域光，使第一激发光源中位于该第三波长范围的光和/或第二激发光源中位于该第三波长范围内的光的可以被多层反射板反射回基底反射杯壳内，以重复激发第一发光材料级第二发光材料，以提高第一发光材料及该第二发光材料的光转换率，因此，能够在实现LED光源的高色域的特性的同时，提高发光亮度。
附图说明
图1是本发明LED光源第一实施例的结构示意图；
图2是图1实施例多层膜反射板的部分结构的结构示意图；
图3A图2实施例多层膜反射板在0°入射光线下的反射频谱；
图3B图2实施例多层膜反射板在30°入射光线下的反射频谱；
图3C图2实施例多层膜反射板在60°入射光线下的反射频谱；
图4是本发明背光模组一实施例的结构示意图；
图5是本发明显示装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明LED光源第一实施例的结构示意图。本实施例LED光源101包括：基底反射杯壳102、第一激发光源103、第二激发光源104、第一发光材料105、第二发光材料106及多层膜反射板107；其中，第一激发光源103及第二激发光源104均设置于在反射杯壳102内基底上；第一激发光源103的波长在第一波长范围内，第二激发光源104的波长在第二波长范围内；第一发光材料105设置于第一激发光源103的上方，第一发光材料105在第一激发光源103的激发下发出第一颜色光；第二发光材料106设置于第二激发光源104的上方，第二发光材料106在第二激发光源104的激发下发出第二颜色光；多层膜反射板107设置在该第一颜色光及该第二颜色光的出光方向上，多层反射板107对第三波长范围内的光的反射率大于对第四波长范围内的光的反射率；且第一颜色光的波长范围及第二颜色光的波长范围均在第四波长范围内。
本实施例的第一激发光源103还可以激发第二发光材料106，产生该第一颜色光；第二激发光源104还可以激发第二发光材料105，产生该第二颜色光。
其中，本实施例的基底反射杯壳102包括基底及设置于该基底周边的侧壁，以反射从该基地和该侧壁出射的第一激发光源103、第二激发光源104、该第一颜色光及该第二颜色光；且多层膜反射板107覆盖基底反射杯壳102的杯口上，以封闭基底反射杯壳102。
区别于现有技术，本实施例采用第一激发光源103及第二激发光源104作为LED光源的激发光源，并利用第一激发光源103激发第一发光材料105，产生第一颜色光；第二激发光源104激发第二发光材料106，产生发出第二颜色光，且通过多层膜反射板107使波长范围位于该第四波长范围内的该第一颜色光、该第二颜色光及第一激发光源103中位于该第四波长范围内的光和/或第二激发光源104中位于该第四波长范围内的光的透射出去，以合成高色域光，使第一激发光源103中位于该第三波长范围的光和/或第二激发光源104中位于该第三波长范围内的光的可以被多层反射板反射回基底反射杯壳内，以重复激发第一发光材料105及第二发光材料106，以提高第一发光材料105及该第二发光材料106的光转换率，因此，能够在实现LED光源的高色域的特性的同时，提高其发光亮度。
可选地，本实施例的第一激发光源103为短波长蓝光光源，第一波长范围为340-440nm；第二激发光源104为长波长蓝光光源，第二波长范围为445-480nm。任何颜色的光都可以由红、绿、蓝三基色合成，在该三基色中，蓝光波长最短，最容易激发第一发光材料105及第二发光材料106分别产生第一颜色光及第二颜色光，以合成所需颜色光。当然，在另一实施例中，可以采用其它短波长的光源代替短波长蓝光，如紫外光光源等。
可选地，本实施例的第三波长范围为340-425nm或者710-1500nm，第四波长范围为435-700nm；且多层反射板107对第三波长范围内的光的反射率大于或等于80％，多层反射板107对第四波长范围内的光的反射率小于20％。，即第一颜色光的波长范围及第二颜色光的波长范围均为435-700nm
从上述分析可知，本实施例的第一波长范围基本落入第三波长范围内，第二波长范围落入第四波长范围内，因此，多层反射板107对第一波长范围内的光的反射率大于对第二波长范围内的光的反射率，能将80％及以上的短波长蓝光或紫外光反射回基底反射杯壳102内，使其重复激发第一发光材料105及第二发光材料106，分别发出第一颜色光及第二颜色光，以提高第一发光材料105及第二发光材料106的光转换率；从多层反射板107透射出的长波长蓝光、该第一颜色光及该第二颜色光合成为高色域的白光或其它颜色光。
其中，本实施例的第一发光材料105可以是但不局限于荧光材料、磷光材料、量子点材料中的任意一种；第二发光材料106可以是但不局限于荧光材料、磷光材料、量子点材料中的任意一种。
荧光材料是由金属硫化物或稀土氧化物、氮化物与微量活性剂配合经煅烧而成。在紫外光或短波长蓝光照射下，荧光材料依金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种波长的可见光。荧光材料吸收一定波长的光，立刻向外发出不同波长的光；磷光材料是经某种波长的入射光照射，吸收光能后进入激发态，然后缓慢地退激发并发出比入射光的波长长的出射光。当入射光停止后，发光现象持续存在；量子点是半导体材料中微小晶体，它可以把电子锁定在一个非常微小的三维空间内，当有一束光照射上去的时，电子会受到激发跳跃到更高的能级。当这些电子回到原来较低的能级的时，会发射出波长一定的光束。
可选地，本实施例的第一发光材料105为绿色荧光材料、第二发光材料106为红色荧光材料，在第一激发光源103及第二激发光源104的激发下发出红光及绿光。当然，在其它实施例中，第一发光材料105为红色荧光材料或其它颜色荧光材料、第二发光材料106为绿色荧光材料或其它颜色荧光材料。
荧光材料由基质材质与激活剂组成。本实施例为进一步提高LED光源101的色域，采用以氟、氧化物作为荧光材料的基质材料。本实施例的第一发光材料105可以是但不局限于以镁锗氧氟化物Mg4Ge2O3F2为基质材料，锰Mn为激活剂的Mg4Ge2O3F2:Mn4+、以钡镁铝氧化物BaMgAl10O17为基质材料，铕Eu为激活剂的BaMgAl10O17:Eu2+、以钡镁铝氧化物BaMgAl10O17为基质材料，锰Mn为激活剂的BaMgAl10O17:Mn2+中的任意一种或任意多种的组合；第二发光材料106可以是但不局限于以钾硅氟化物K2SiF6为基质材料，锰Mn为激活剂的K2SiF6:Mn4+。
在上述实施例中，荧光材料均为下转换荧光材料，即荧光材料在具有较短波长的激发光源，如紫外光光源、短波长蓝光光源、长波长蓝光光源等的激发下，产生的较长波长的光，如红、绿光等。当然，在其它实施例中，可以采用上转换荧光材料代替下转换荧光材料，上转换荧光材料的波长转换与下转换荧光材料的波长转换相反。关于磷光材料或量子点材料也有类似的扩展，这里不赘述。
请参阅图2，图2是图1实施例多层膜反射板的部分结构的结构示意图。本实施例多层膜反射板201包括多个低折射率有机层202及多个高折射率有机层203，且多个低折射率有机层202与多个高折射率有机层203交替叠层设置。
其中，本实施例的多层膜反射板201的膜系结构为a(xHLxH)；其中，a为基准膜堆xHLxH的周期数，H为高折射率有机层的基准厚度，x为H的厚度系数，且0.01<x<2，L为低折射率有机层的基准厚度。
具体地，本实施例的多层膜反射板201的膜系结构为20(0.3HL0.3H)，即多层膜反射板201包括20个的基准膜堆204，每个基准膜堆204依次包括叠层设置的高折射率有机层203、低折射率有机层202、高折射率有机层203，且高折射率有机层203的厚度为基准厚度的0.3倍，低折射率有机层202的厚度为基准厚度。
本实施例的低折射率有机层202可以是但不局限于二氧化硅SiO2；高折射率有机层203可以是但不局限于五氧化二铊Ta2O5、二氧化钛TiO2。
请一并参阅图3A至图3B，图3A图2实施例多层膜反射板在0°入射光线下的反射频谱；图3B图2实施例多层膜反射板在30°入射光线下的反射频谱；图3C图2实施例多层膜反射板在60°入射光线下的反射频谱。从图3A可知，多层膜反射板在紫外光和短波蓝光(355nm-435nm)波段内具有很好的反射特性(反射率大于95％)，而在波长大于445nm的可见光波段内具有很好的透射特性(透光率大95％)。
从图3B及图3C可知，即使是在30°及60°入射光线下，多层膜反射板在360nm左右的紫外光波段内仍具有很高的反射率，且在波长大于445nm的可见光波段内仍具有很好的透射特性。
请参阅图4，图4是本发明背光模组一实施例的结构示意图。本实施例背光模组401包括LED光源402及导光板403，其中，LED光源402为上述实施例所述的LED光源，其结构及工作原理已在上述实施例中进行了详细的叙述，这里不赘述。当然本实施例背光模组401还进一步包括光学用膜片404，如反射片405、扩散膜406及增亮膜407等。其中，导光板403用于将LED光源402点光源变成面光源；反射片105用于将部分从导光板403非光出射面出射的光反射回导光板403，提高光利用率；扩散膜406用于提高背光的均匀性；增亮膜407具有棱镜聚集作用，用于将光线在纵向或横向得到增强，以提高背光的亮度。
上述实施例中，LED光源402设置于导光板403的侧边，以形成侧入式背光模组；在其它实施例中，还可以将LED光源402设置于导光板403的下方，以形成直下式背光模组。
区别于现有技术，本实施例的LED光源402具有高色域的特性，且具有较大的发光亮度，从而能够提高背光模组401的背光色域及发光亮度。
请参阅图5，图5是本发明显示装置一实施例的结构示意图。本实施例显示装置501包括背光模组502及设置在背光模组502上的显示面板503，背光模组502为显示面板503提供背光源，背光模组502为上述实施例所述的背光模组401，其结构及工作原理已在上述实施例中进行了详细的叙述，这里不赘述。
区别于现有技术，本实施例的背光模组502的背光具有高色域的特性，且具有较大的发光亮度，从而能够提高显示装置501的显示色域及发光亮度。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED光源，其特征在于，包括：
基底反射杯壳；
第一激发光源及第二激发光源，均设置于所述反射杯壳内基底上；所述第一激发光源的波长在第一波长范围内，所述第二激发光源的波长在第二波长范围内；
第一发光材料，设置于所述第一激发光源的上方，所述第一发光材料在所述第一激发光源的激发下发出第一颜色光；
第二发光材料，设置于所述第二激发光源的上方，所述第二发光材料在所述第二激发光源的激发下发出第二颜色光；
多层膜反射板，设置在所述第一颜色光及所述第二颜色光的出光方向上，所述多层反射板对第三波长范围内的光的反射率大于对第四波长范围内的光的反射率；且所述第一颜色光的波长范围及所述第二颜色光的波长范围均所述第四波长范围内。
2.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述第一激发光源为短波长蓝光光源或紫外光光源，所述第一波长范围为340-440nm；所述第二激发光源为长波长蓝光光源，所述第二波长范围为445-480nm。
3.根据权利要求2所述的LED光源，其特征在于，所述第三波长范围为340-425nm或者710-1500nm，所述第四波长范围为435-700nm，所述多层反射板对所述第三波长范围内的光的反射率大于或等于80％，所述多层反射板对所述第四波长范围内的光的反射率小于20％。
4.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述第一发光材料为荧光材料、磷光材料、量子点材料中的任意一种；所述第二发光材料为荧光材料、磷光材料、量子点材料中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述第一发光材料为Mg4Ge2O3F2:Mn4 +、BaMgAl10O17:Eu2+、BaMgAl10O17:Mn2+中的任意一种或任意多种的组合。
6.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述第二发光材料为K2SiF6:Mn4+。
7.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述多层膜反射板包括多个低折射率有机层及多个高折射率有机层，且多个所述低折射率有机层与多个所述高折射率有机层交替叠层设置。
8.根据权利要求7所述的LED器件，其特征在于，所述多层膜反射板的膜系结构为a(xHLxH)；其中，a为基准膜堆xHLxH的周期数，H为所述高折射率有机层的基准厚度，x为H的厚度系数，且0.01<x<2,L为所述低折射率有机层的基准厚度。
9.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的LED光源。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的背光模组及设置在所述背光模组上的显示面板。
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