CN108828839A - 一种lcd显示设备及其背光源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LCD显示设备及其背光源结构，该LCD显示设备包括背光源结构和LCD模组，所述背光源结构包括背板、依次设置在背板上的反光板、导光板和增亮膜以及设置在导光板一侧的多个LED发光件，还包括设置在导光板和增亮膜之间的光色转换膜，所述光色转换膜包括树脂基膜层以及设置在树脂基膜层上表面和下表面的涂布层，涂布层包括粘接到对应的所述树脂基膜层表面的固化胶体层以及均匀分布到固化胶体层中的多个扩散元件，所述固化胶体层包括固化胶体，所述扩散元件包括扩散粒子；树脂基膜层的上表面和下表面其中之一的固化胶体含有有机荧光转换材料，其中之另一的扩散粒子含有有机荧光转换材料。本发明可提高发出的白光的色纯度、光效、亮度、透光率及NTSC色域。

Description

一种LCD显示设备及其背光源结构
【技术领域】
本发明涉及全彩显示器背光源技术领域，尤其是涉及一种LCD(液晶显示)显示设备及其背光源结构。
【背景技术】
LCD是当前应用最广泛的平面显示技术，对于目前常用的LCD显示设备，如手机显示屏、电视机显示屏等等，通常采用白光LED背光源结构提供背光。传统的白光LED背光源结构大致可分为以下三种：
(1)蓝光LED芯片激发黄色无机荧光粉结构；
(2)紫外LED芯片同时激发红绿蓝三色无机荧光粉结构；
(3)红绿蓝三色LED集成结构。
然而，上述三种常用的白光LED背光源存在一些明显的缺陷。其中，背光源结构(1)最为简单，但它的光谱非常单调，色彩还原度较差，且生成的白光经滤光片所形成三基色中，除蓝光外，红绿色纯度及效率均不理想，不是LCD背光的最佳选择。背光源结构(2)的色彩相对丰富，但由于采用了紫外光作为荧光激发源，对肉眼的危害较大，其相关产品目前也不够成熟。背光源结构(3)目前比较成熟，在平面显示领域有一些应用，但它的结构组成复杂，制备繁琐，生产成本相对较高。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种具有更高的色纯度、光效和亮度以及低成本的LCD显示设备及其背光源结构。
本发明的第一方面提供一种LCD显示设备，包括背光源结构和LCD模组，所述背光源结构包括背板、依次设置在背板上的反光板、导光板和增亮膜以及设置在导光板一侧的多个LED发光件，还包括设置在所述导光板和增亮膜之间的光色转换膜，所述光色转换膜包括树脂基膜层以及设置在树脂基膜层上表面和下表面的涂布层，所述涂布层包括粘接到对应的所述树脂基膜层表面的固化胶体层以及均匀分布到固化胶体层中的多个扩散元件，所述固化胶体层包括固化胶体，所述扩散元件包括扩散粒子；所述树脂基膜层的上表面和下表面其中之一的固化胶体含有有机荧光转换材料，其中之另一的扩散粒子含有有机荧光转换材料。
进一步地，所述树脂基膜层上表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，所述树脂基膜层下表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料；所述树脂基膜层上表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料，所述树脂基膜层下表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料。
进一步地，所述树脂基膜层下表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，所述树脂基膜层上表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料；所述树脂基膜层下表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料，所述树脂基膜层上表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料。
进一步地，所述红光有机荧光转换材料的发光峰值为615-625nm，所述绿光有机荧光转换材料的发光峰值为520-530nm。
进一步地，所述红光有机荧光转换材料相对对应的所述固化胶体的质量比重在1/100000-1/10000之间，所述绿光有机荧光转换材料相对对应的所述扩散粒子的质量比重在1/1000-1/100之间。
进一步地，所述红光有机荧光转换材料相对对应的所述扩散粒子的质量比重在1/10000-1/1000之间，所述绿光有机荧光转换材料相对对应的所述固化胶体的质量比重在1/10000-1/1000之间。
进一步地，所述LED发光件包括LED芯片以及设置在LED芯片上的透明封装胶层；所述LED芯片为蓝光LED芯片，所述蓝光LED芯片的发光峰值为400-500nm。
进一步地，所述蓝光LED芯片的发光峰值为460-470nm。
进一步地，所述扩散粒子的直径为2-30μm。
本发明的第二方面提供一种背光源结构，包括背板、依次设置在背板上的反光板、导光板和增亮膜以及设置在导光板一侧的多个LED发光件，还包括设置在所述导光板和增亮膜之间的光色转换膜，所述光色转换膜包括树脂基膜层以及设置在树脂基膜层上表面和下表面的涂布层，所述涂布层包括粘接到对应的所述树脂基膜层表面的固化胶体层以及均匀分布到固化胶体层中的多个扩散元件，所述固化胶体层包括固化胶体，所述扩散元件包括扩散粒子；所述树脂基膜层的上表面和下表面其中之一的固化胶体含有有机荧光转换材料，其中之另一的扩散粒子含有有机荧光转换材料。
实施本发明，可提高发出的白光的色纯度、光效、亮度、透光率及NTSC色域，可大幅度提升色彩还原度，能耗低，节能环保，成本低，对人类视力损害小。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例提供的一种LCD显示设备的平面示意图；
图2是图1所示LCD显示设备的背光源结构的分解示意图；
图3是图2所示背光源结构的光色转换膜的剖视示意图；
图4是图2所示一实施例的背光源结构在正常工作状态下的白光光谱曲线图；
图5为本发明第二实施例提供的一种LCD显示设备的光色转换膜的剖视示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
第一实施例
参考图1和图2，本发明提供的一种LCD显示设备，例如手机显示屏、电视机显示屏等，包括背光源结构100以及设置在背光源结构100上的LCD模组(图上未示出)。背光源结构100给LCD模组提供背光。
背光源结构100包括背板10、依次设置在背板10上的反光板11、导光板12、光色转换膜13和增亮膜14以及设置在导光板12一侧的向导光板12水平投射的多个LED发光件15。LED发光件15的发光沿水平方向(即，导光板12所在的平面方向)进入导光板12，在导光板12内转换为垂直方向发射(即，垂直于导光板12的方向)。反光板11用于对向下发射的光进行反射以保证所有光都向上发射。光色转换膜13用于将从导光板12垂直发射出来的光进行光色转换并使垂直发射出来的光均匀分布在整个平面上。增亮膜14用于将斜向发射的光转为向正上方发射。
LED发光件15包括LED芯片以及设置在LED芯片上的透明封装胶层。LED芯片优选为蓝光LED芯片。蓝光LED芯片的发光峰值为400-500nm(纳米)，本实施例蓝光LED芯片的发光峰值优选为460-470nm。发光峰值为460-470nm即长波长的蓝光芯片对人眼的眼底黄斑的危害较小，相对于其他发光峰值波长较低即短波长的蓝光芯片，在不损失显示效果的前提下可以有效减少光源中对人类视力所产生的损害，保护人眼的健康。
参考图3，光色转换膜13包括树脂基膜层131以及设置在树脂基膜层131上表面和下表面的涂布层132。树脂基膜层131包括树脂基膜。树脂基膜优选为透光率高于90％的聚合物薄膜，例如聚酯(PET)薄膜，透光性能好，成本低。树脂基膜的厚度为45-55μm(微米)，优选为50μm。树脂基膜的厚度可根据实际情况进行选择。涂布层132包括粘接到对应的树脂基膜层131表面的固化胶体层133以及均匀分布到固化胶体层133中的多个扩散元件134。扩散元件134的多少可根据树脂基膜层131的实际大小进行设置。固化胶体层133用于将扩散元件134固定附着于树脂基膜层131的表面。固化胶体层133包括固化胶体。固化胶体优选为黏合树脂，黏合树脂具有良好的紫外固化或热固化的特性，便于固化。扩散元件134用于对光线的透过和发散产生影响，使光线均匀扩散。扩散元件134包括扩散粒子。扩散粒子优选为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)粒子或PS(聚苯乙烯)粒子等。扩散粒子的直径为2-30μm，优选为15μm。扩散粒子的种类、直径大小都可以根据实际情况进行选择。
本实施例中，树脂基膜层131上表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，树脂基膜层131下表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料。具体的，树脂基膜层131上表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料，树脂基膜层131下表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料。
树脂基膜层131上表面的固化胶体的具体制作如下：将固化胶体母料例如黏合树脂材料和红光有机荧光转换材料混合在一起并通过有机溶剂进行溶解，充分搅拌后即制作完成。树脂基膜层131下表面的固化胶体的制作是直接通过固化胶体母料例如黏合树脂材料制成。
树脂基膜层131下表面的扩散粒子的具体制作如下：先将扩散粒子母料例如PMMA粒子材料、PS粒子材料等和绿光有机荧光转换材料混合在一起并通过有机溶剂进行溶解，充分搅拌后再通过球晶造粒法即可制成。树脂基膜层131上表面的扩散粒子的制作是直接将扩散粒子母料例如PMMA粒子材料、PS粒子材料等通过球晶造粒法制成。
红光有机荧光转换材料相对对应的固化胶体的质量比重在1/100000-1/10000之间。红光有机荧光转换材料的发光峰值为615-625nm，且在520-530nm的波长段有较强的光吸收能力。绿光有机荧光转换材料相对对应的扩散粒子的质量比重在1/1000-1/100之间。绿光有机荧光转换材料的发光峰值为520-530nm，且在460-470nm的波长段有较强的光吸收能力。由于绿光有机荧光转换材料位于树脂基膜层131的下表面，从而可将蓝光LED芯片所发射并经导光板12发射出的部分蓝光通过光致发光的方式转变为绿光发射。而红光有机荧光转换材料位于树脂基膜层131的上表面，可将经过绿光有机荧光转换材料转变的部分绿光通过光致发光的方式转变为红光。在实际应用过程中，通过调整绿光和红光有机荧光转换材料的比例，可实现发射标准比例的蓝光、红光和绿光。通过蓝光LED芯片发射的蓝光、绿光有机荧光转换材料转变的绿光以及红光有机荧光转换材料转变的红光可大大提高背光源结构的白光的色纯度、光效和亮度，降低了能耗，相对传统的背光源结构，可节省15％-50％的能耗，成本低，性能稳定。并且通过绿光有机荧光转换材料转变的绿光以及红光有机荧光转换材料转变的红光具有更高的色彩饱和度和色域，可实现90％以上的NTSC(美国国家电视标准委员会)色域。相比无机荧光材料而言，有机荧光材料对于不同波长蓝光LED芯片的兼容性较强，可以搭配460-470nm的长波长蓝光，更加健康护眼；同时使用绿光有机荧光转换材料和红光有机荧光转换材料相对容易自然降解，不会危害人体健康和环境，适用性强。
图4为使用发光峰值为460nm的蓝光LED芯片、发光峰值为530nm的绿光有机荧光转换材料和发光峰值为622nm的红光有机荧光转换材料组合的背光源结构在正常工作状态下的白光光谱曲线图。绿光有机荧光转换材料相对于对应的扩散粒子的质量比重为1/500，红光有机荧光转换材料相对于对应的固化胶体的质量比重为1/50000。在白光光谱曲线图中，横轴表示光谱波长即发光峰值，纵轴表示光谱强度。从图上可以看出，通过本发明的背光源结构发射出来的白光的光谱更宽、分布更平衡，具有更高的发光效率。
通过上述的背光源结构100，本发明的LCD显示设备可以实现≥90％甚至100％的NTSC色域，并且大大提高RGB三原色的色纯度，性能稳定，节能，同时使得光线的透光率得到提升，透光率可提升25％以上。
将本发明的LCD显示设备与现有的以传统的白光LED背光源结构做背光源的LCD显示设备进行对比，其对比效果如下表所示：
可见，本发明的LCD显示设备可大大提高色纯度、光效、亮度、透光率及NTSC色域，实用性强。
第二实施例
参考图5，本实施例与第一实施例不同的是，树脂基膜层131下表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，树脂基膜层131上表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料。具体的，树脂基膜层131下表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料，树脂基膜层131上表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料。
树脂基膜层131下表面的固化胶体的具体制作如下：将固化胶体母料例如黏合树脂材料和红光有机荧光转换材料混合在一起并通过有机溶剂进行溶解，充分搅拌后即制作完成。树脂基膜层131上表面的固化胶体的制作是直接通过固化胶体母料例如黏合树脂材料制成。
树脂基膜层131上表面的扩散粒子的具体制作如下：先将扩散粒子母料例如PMMA粒子材料、PS粒子材料等和绿光有机荧光转换材料混合在一起并通过有机溶剂进行溶解，充分搅拌后再通过球晶造粒法即可制成。树脂基膜层131下表面的扩散粒子的制作是直接将扩散粒子母料例如PMMA粒子材料、PS粒子材料等通过球晶造粒法制成。
红光有机荧光转换材料相对对应的扩散粒子的质量比重在1/10000-1/1000之间。绿光有机荧光转换材料相对对应的固化胶体的质量比重在1/10000-1/1000之间。由于绿光有机荧光转换材料位于树脂基膜层131的下表面，从而可将蓝光LED芯片所发射并经导光板12发射出的部分蓝光通过光致发光的方式转变为绿光发射。而红光有机荧光转换材料位于树脂基膜层131的上表面，可将经过绿光有机荧光转换材料转变的部分绿光通过光致发光的方式转变为红光。
通过本实施例的这种背光源结构同样可实现提高发出的白光的色纯度、光效、亮度、透光率及NTSC色域，能耗低，成本低，对人类视力损害小。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LCD显示设备，包括背光源结构和LCD模组，所述背光源结构包括背板、依次设置在背板上的反光板、导光板和增亮膜以及设置在导光板一侧的多个LED发光件，其特征在于：还包括设置在所述导光板和增亮膜之间的光色转换膜，所述光色转换膜包括树脂基膜层以及设置在树脂基膜层上表面和下表面的涂布层，所述涂布层包括粘接到对应的所述树脂基膜层表面的固化胶体层以及均匀分布到固化胶体层中的多个扩散元件，所述固化胶体层包括固化胶体，所述扩散元件包括扩散粒子；所述树脂基膜层的上表面和下表面其中之一的固化胶体含有有机荧光转换材料，其中之另一的扩散粒子含有有机荧光转换材料。
2.根据权利要求1所述的LCD显示设备，其特征在于：所述树脂基膜层上表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，所述树脂基膜层下表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料；所述树脂基膜层上表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料，所述树脂基膜层下表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料。
3.根据权利要求1所述的LCD显示设备，其特征在于：所述树脂基膜层下表面的固化胶体含有有机荧光转换材料，所述树脂基膜层上表面的扩散粒子含有有机荧光转换材料；所述树脂基膜层下表面的固化胶体含有的有机荧光转换材料为绿光有机荧光转换材料，所述树脂基膜层上表面的扩散粒子含有的有机荧光转换材料为红光有机荧光转换材料。
4.根据权利要求2或3所述的LCD显示设备，其特征在于：所述红光有机荧光转换材料的发光峰值为615-625nm，所述绿光有机荧光转换材料的发光峰值为520-530nm。
5.根据权利要求2所述的LCD显示设备，其特征在于：所述红光有机荧光转换材料相对对应的所述固化胶体的质量比重在1/100000-1/10000之间，所述绿光有机荧光转换材料相对对应的所述扩散粒子的质量比重在1/1000-1/100之间。
6.根据权利要求3所述的LCD显示设备，其特征在于：所述红光有机荧光转换材料相对对应的所述扩散粒子的质量比重在1/10000-1/1000之间，所述绿光有机荧光转换材料相对对应的所述固化胶体的质量比重在1/10000-1/1000之间。
7.根据权利要求1所述的LCD显示设备，其特征在于：所述LED发光件包括LED芯片以及设置在LED芯片上的透明封装胶层；所述LED芯片为蓝光LED芯片，所述蓝光LED芯片的发光峰值为400-500nm。
8.根据权利要求7所述的LCD显示设备，其特征在于：所述蓝光LED芯片的发光峰值为460-470nm。
9.根据权利要求1所述的LCD显示设备，其特征在于：所述扩散粒子的直径为2-30μm。
10.一种背光源结构，包括背板、依次设置在背板上的反光板、导光板和增亮膜以及设置在导光板一侧的多个LED发光件，其特征在于：还包括设置在所述导光板和增亮膜之间的光色转换膜，所述光色转换膜包括树脂基膜层以及设置在树脂基膜层上表面和下表面的涂布层，所述涂布层包括粘接到对应的所述树脂基膜层表面的固化胶体层以及均匀分布到固化胶体层中的多个扩散元件，所述固化胶体层包括固化胶体，所述扩散元件包括扩散粒子；所述树脂基膜层的上表面和下表面其中之一的固化胶体含有有机荧光转换材料，其中之另一的扩散粒子含有有机荧光转换材料。
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