CN109828410A - 一种新型led背光模组的显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型LED背光模组的显示器，包括基板、四面出光封装形式的LED光源、透明介质层、扩散膜层和宽带高通滤色片；所述基板上设置有若干四面出光封装形式的LED光源，所述LED光源包括顶面具有反射层形成四面出光的红、绿、蓝芯片，在基板上设置覆盖住所有LED光源的透明介质层，所述透明介质层上自下而上依次设置扩散膜层和宽带高通滤色片；所述透明介质层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。本发明的优点在于：相较于传统Mini‑背光技术，本发明采用四面出光的蓝、绿、红光源，因此阵列间距大为提高，所需要的芯片大量减少；本发明新型LED背光模组的显示器具有最高色域及高动态范围，且产品更薄，成本较低。

Description

一种新型LED背光模组的显示器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种新型LED背光模组结构的显示器。

背景技术

随着液晶显示技术在商业、工业及军事等领域不断的发展，LED背光源因低功耗，低发热量，高亮度，高色彩还原度，长寿命，节能环保及轻薄等优势，成功取代了传统的CCFL(冷阴极管)。

现在业界通用的LED背光模组根据背光源位置的不同主要分为直下式背光与侧入式背光两类；而根据采用的LED种类不同，又可分为RGB LED与白光LED。普通直下式背光源采用直接将LED光源分布在面板后方，光分布较均匀，但成本相对较高，由于需要透镜实现混光，产品厚度较厚，无法实现超薄；而侧入式背光源则通过相应设计将LED点光源设置在导光板侧边，通过导光板调节光分布，因此，成本较低，且产品厚度可实现轻薄化。而RGBLED背光一般采用红绿蓝(RGB)三原色LED作为独立发光元件，与白光LED背光源相比，具有更好的亮度、对比度及色彩度。

LED背光模组的普遍使用，也促进了现有的显示技术的不断变革创新，现在显示技术中除了原有的普通侧入式及直下式LED背光液晶模组显示外，还有近年正火热兴起的自发光显示，因此目前市面上显示产品也层出不穷，如：传统侧入式及直下式LED液晶显示，ULED、QLED、Mini-背光、OLED、Mini-LED等。进而显示设备的高色彩饱和度，轻薄化、高动态范围，及低成本已成为人们不断追求的主流趋势。

首先，如图1可见，三基色的单色性越好说明其发光波长在色域图中更处于边缘位置，围成的三角形面积也越大，因此其色域面积也将越大，进而显示器所能显示的颜色也越多，图片、视频能展现出来的颜色也将越丰富；而LED的发光单色性相对目前产品中的OLED及QLED均较好，且LED自身发光峰半高宽最小。因此，一般情况下三基色LED的色域相对最广。

其次，为了得到色彩更加鲜艳的显示效果，不仅需要广的色域，同时还需要具有较高的现实真正存在的亮度差之比(即最亮的物体亮度和最暗的物体亮度之比)高动态范围(HDR)。目前只有Mini-LED及OLED这两种显示技术，都采用正面自发光且无需背光模组及液晶模组等结构，因此，其HDR也是目前所有显示中最高的，理论上亮暗比无限大；其次，目前也较流行采用为直下式LED背光模组，如：传统直下式背光显示，ULED及Mini-背光，但均需背光模组及液晶模组等结构，会因模组中两片偏振片的存在导致有部分光损失，然而直下式背光可采用区域消光技术(Local Dimming)，因此，可获得较高的HDR；而最普遍应用的侧入式LED背光模组，如：普通侧入式LED背光显示及QLED，同样均需背光模组及液晶模组等结构，不仅会有部分光损失，同时也需导光板才能呈现均匀出光的效果，导致光转换效率低且存在漏光，以上两大因素使得大量光被损失，因此HDR也相对最低。

最后，如传统侧入式和直下式LED背光及ULED等为了得到较好的单色性及较窄的半峰宽通常要采用窄带滤光片，虽可使其单色性及半峰宽得到提高，但是其光通量也将受到极大的影响。通常情况下当入射角为正负20度时，单色窄带滤光片的透过率可以下降到50％以下，而单色宽带滤光片透过率仍有85％。不仅透光率会严重影响光通量，也将导致其HDR效果相对较差，且窄带滤光片的价格相对高通滤光片要高出很多，成本也相对较高。

在采用传统侧入式LED背光模组的普通LED液晶显示及QLED中，二者均采用侧入式LED背光模组，如图2所示，包括自下而上依次设置的下反射层1’、导光板2’、扩散膜层3’、增光膜层4’、下正交偏振片5’、液晶模6’、三色滤光片7’和上正交偏振片8’，并且在导光板2’的侧面设有LED光源9’,都用到导光板及液晶模组，虽然产品厚度较薄，但是其动态范围均较低，且普通侧入式LED液晶显示的色域更低。在此基础上，QLED同时采用纯度更高的三基色量子点作为下转换发光材料，因此具有高色域，同时价格也相对比普通侧入式LED液晶显示要高些，但量子点同时存在化学稳定性差的问题，因此QLED使用寿命也比普通侧入式LED液晶显示要短。而在采用直下式LED背光模组中的传统直下式背光显示，ULED及Mini-背光，无需导光板，使用寿命长，但均须液晶模组；其中普通直下式液晶显示仍存在色域与动态范围低的问题，且产品非常厚，但其使用寿命同样较长，价格低廉；ULED则通过576颗LED光源加大角度透镜，采用区域消光技术及软件控制可获得较高的动态的范围，也仍存在色域低问题，但其产品厚度相对非常厚的传统直下式显示减薄些，同时价格相对较高；而Mini-背光采用大量LED颗粒高密度COB封装实现均匀背光，具有较好的色域，高动态范围，产品也相对较薄，但由于相邻LED间距仅为2mm，需要采用大量芯片，因此其价格也相对更高。而依靠自发光显示的OLED与Mini-LED，均无需导光板及液晶模组；其中OLED采用有机物自发光阵列发出较纯的三基色，带来了更高的色域及动态范围，产品虽然薄，但寿命短，成本也更高；而Mini-LED被誉为未来几年内最受期待产品，直接采用三基色LED，其色彩最纯，具有最高色域及高动态范围，且产品更薄，但成本也最高，目前还处于研发阶段。

综上所述，以上现有的显示技术均还有待进一步改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有最高色域及高动态范围，且产品更薄，成本较低的新型LED背光模组的显示器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型LED背光模组的显示器，其创新点在于：包括基板、四面出光封装形式的LED光源、透明介质层、扩散膜层和采用宽带高通滤光片的液晶模组；

所述基板上设置有若干四面出光封装形式的LED光源，所述LED光源为顶面具有反射层形成四面出光的红光、绿光、蓝光芯片，在基板上设置覆盖住所有LED光源的透明介质层，所述透明介质层的高度等于或高于LED光源的顶面高度，且所述透明介质层上自下而上依次设置扩散膜层和采用宽带高通滤光片的液晶模组；

所述透明介质层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。

进一步地，所述LED光源包括LED芯片本体以及覆盖在该LED芯片本体顶面的反射层。

进一步地，所述LED光源包括LED芯片本体，在LED芯片本体的顶面及侧面设置有透明层，透明层的顶面设置反射层。

进一步地，在LED芯片本体顶面与透明层之间设置还设置中反射层，所述中反射层为全反射层或部分反射层。

进一步地，所述透明层的介质折射率高于或等于透明介质层折射率。

进一步地，在所述基板中靠近透明介质层的一侧表面设有下反射层。

进一步地，所述基板的上表面或透明介质层的下表面设有微结构光学散射层，或在透明介质层的上表面设有微结构光学散射层。

进一步地，所述扩散膜层的下表面具有凹凸不平的微结构，且所述微结构占所述扩散膜层总面积的10～100％。

本发明的优点在于：本发明新型LED背光模组的显示器，提出了一种三色Mini-背光，直接采用三基色LED，需要液晶背光模组(LCM)；相较于传统Mini-背光技术，本发明采用的四面出光的蓝、绿、红光源，因此阵列间距大为提高，所需要的芯片大量减少；本发明的新型LED背光模组的显示器具有高色域、高动态范围(20000:1)、仅需采用光通量更高的宽带滤光片、轻薄、可柔性、较低价，且可利用成熟液晶产线实现规模量产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为三基色的色域图。

图2为普通侧入式背光模组的结构示意图。

图3为本发明新型LED背光模组的显示器的第一实施例示意图。

图4为本发明第一实施例LED光源结构示意图。

图5为本发明新型LED背光模组的显示器的第二实施例示意图。

图6为本发明第二实施例LED光源结构示意图。

图7为本发明第二实施例LED光源的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例新型LED背光模组的显示器，如图3所示，包括基板1、四面出光封装形式的LED光源2、透明介质层3、扩散膜层4和采用宽带高通滤光片的液晶模组5。

基板1上设置有若干四面出光封装形式的LED光源2，LED光源为1顶面具有反射层形成四面出光的红、绿、蓝芯片，在基板1上设置覆盖住所有LED光源2的透明介质层3，透明介质层3的高度等于或高于LED光源2的顶面高度，且透明介质层3上自下而上依次设置扩散膜层4和采用宽带高通滤光片的液晶模组5。

本实施例中，如图4所示，四面出光封装形式的LED光源2包括LED芯片本体21以及覆盖在该芯片本体21顶面的反射层22，反射层22的面积等于LED芯片本体21的顶面面积。反射层22可采用DBR分布式布拉格反射镜或金属反射层。

本实施例中，透明介质层3的折射率大于扩散膜层4下表面的折射率，而扩散膜层4的下表面具有微结构，且微结构占扩散膜层总面积的10～100％。该微结构通过在扩散膜层4上涂布有机物扩散粒子和粘合剂形成凹凸不平的表面，或者通过滚压等方式将扩散膜层4的表面变成不规则的表面结构。利用这些凹凸不平或不规则表面的微小间隙形成空腔，进而作为折射率远低于透明介质层3的空气低折射率层。

为了改善光强不均的情况，提升混光效果，可根据情况在基板1的上表面或透明介质层3的下表面设有微结构光学散射层，又或在透明介质层3的上表面设有微结构光学散射层。该微结构光学散射层一般设置在基板1上四个相邻的呈矩形阵列分布的LED光源2中心。

此外，在基板1中靠近透明介质层3的一侧表面可选择设有下反射层6。

实施例2

本实施例结构与实施例1基本相同，如图5所示，均包括基板1、四面出光封装形式的LED光源2、透明介质层3、扩散膜层4和采用宽带高通滤光片的液晶模组5。

基板1上设置有若干四面出光封装形式的LED光源2，LED光源为1顶面具有反射层形成四面出光的红、绿、蓝芯片，在基板1上设置覆盖住所有LED光源2的透明介质层3，透明介质层3的高度等于或高于LED光源2的顶面高度，且透明介质层3上自下而上依次设置扩散膜层4和采用宽带高通滤光片的液晶模组5。

不同之处在于：如图6所示，LED光源包括LED芯片本体21，在LED芯片本体21的顶面及侧面设置有透明层23，透明层23的顶面设置反射层22。透明层23的介质折射率高于或等于透明介质层3的折射率。

作为实施例，更具体的实施方式为，如图7所示，在LED芯片本体21顶面与透明层23之间设置还设置中反射层24，中反射层24为全反射层或部分反射层。

采用本实施例2中LED光源制得的背光模组与传统直下式背光模组的各项参数对比如下：

6英寸手机背光应用案例

结论：从上表可以看出，在发光区域面积相同、背光模组厚度相同的前提下，本实施例中，由于采用了四面出光的蓝，绿，红光源将主发光能量方向从正上方偏移至侧面，同时，发光角度高达170°以上，在保证相同混光效果的前提下，有效的提高了相邻光源的间距，大幅降低光源颗粒数。

为了突出本发明新型LED背光模组的显示器，将其与传统显示器件进行对比，其对比数据见下表：

由上表可以看出，本发明新型LED背光模组的显示器，与传统显示器相比，具有高色域、高动态范围(20000:1)、仅需采用光通量更高的宽带滤光片、轻薄、可柔性、较低价，且可利用成熟液晶产线实现规模量产。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种新型LED背光模组的显示器，其特征在于：包括基板、四面出光封装形式的LED光源、透明介质层、扩散膜层和采用宽带高通滤光片的液晶模组；

所述基板上设置有若干四面出光封装形式的LED光源，所述LED光源为顶面具有反射层形成四面出光的红光、绿光、蓝光芯片，在基板上设置覆盖住所有LED光源的透明介质层，所述透明介质层的高度等于或高于LED光源的顶面高度，且所述透明介质层上自下而上依次设置扩散膜层和采用宽带高通滤光片的液晶模组；

所述透明介质层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。

2.根据权利要求1所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：所述LED光源包括LED芯片本体以及覆盖在该LED芯片本体顶面的反射层。

3.根据权利要求1所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：所述LED光源包括LED芯片本体，在LED芯片本体的顶面及侧面设置有透明层，透明层的顶面设置反射层。

4.根据权利要求3所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：在LED芯片本体顶面与透明层之间设置还设置中反射层，所述中反射层为全反射层或部分反射层。

5.根据权利要求3或4所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：所述透明层的介质折射率高于或等于透明介质层折射率。

6.根据权利要求1所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：在所述基板中靠近透明介质层的一侧表面设有下反射层。

7.根据权利要求1所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：所述基板的上表面或透明介质层的下表面设有微结构光学散射层，或在透明介质层的上表面设有微结构光学散射层。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的新型LED背光模组的显示器，其特征在于：所述扩散膜层的下表面具有凹凸不平的微结构，且所述微结构占所述扩散膜层总面积的10～100％。