CN110379912B - Led器件、背光模组和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED器件、背光模组和显示装置，其中，LED器件包括：支架结构和芯片，支架结构具有杯腔，芯片安装在杯腔内；封装结构，封装结构盖设在支架结构上以密封杯腔，封装结构的背离杯腔的上表面形成出光面；反光遮挡层，反光遮挡层设置在封装结构上，反光遮挡层位于出光面的中心位置处并覆盖一部分出光面，以使LED器件的发光光强沿出光面均匀分布。本发明解决了现有技术中的显示装置无法兼顾显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度，以及显示装置具有良好的经济性的问题。

Description

LED器件、背光模组和显示装置
技术领域
本发明涉及LED灯照明技术领域，具体而言，涉及一种LED器件、背光模组和显示装置，其中，主要对LED器件的结构进行了改进。
背景技术
近年来，高端显示技术一直致力于显示装置的显示画质的提升，使显示画面的亮场更亮，暗场更黑，达到更高的明暗对比度，让显示画面中的任何细节都能淋漓尽致的展现出来，以提升用户的观看体验。
LCD业界为了进一步提升画质，尤其是针对经常被OLED阵营抨击的对比度表现差的问题，开始广为采用Local Dimming背光源技术以达成HDR功能，从而大幅提升对比度表现以达到与OLED相同的等级，因此，实现精准背光控制的Mini LED背光源迅速成为行业研究热点。在主流Mini LED背光源封装方式中，基于TOP型封装LED灯珠的类满天星的直下式架构背光源应用广泛，其在巨量转移、可靠性、成本控制、量产快捷性、后期维修等方面都具有较大优势。
上述架构形式背光源上各个LED灯珠光源点的光线出射后，经过一定空间距离的混光，可形成面光源。面光源的画面亮度均匀性取决于各LED灯珠光源点的间距和空间混光距离。混光距离越大则画面均匀性越高，但伴随着背光显示模组的厚度增加的难题，混光距离太小则画面颗粒现象严重。
目前，一台基于Mini LED背光源的超薄显示装置，其LED灯珠总颗数一般能够达到数千甚至数万颗之多，严重影响了显示装置的经济性。为了降低成本，使显示装置的价格更具市场亲和力，提升产品竞争力，当前显示装置要在超薄之下兼顾LED灯珠用量的削减；而如何在有效地控制显示装置的加工制造成本，以使得显示装置具有良好的经济性和市场竞争力的同时，又能够确保显示装置的显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度以满足用户的观看体验的便成了业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种LED器件、背光模组和显示装置，以解决现有技术中的显示装置无法兼顾显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度，以及显示装置具有良好的经济性的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED器件，包括：支架结构和芯片，支架结构具有杯腔，芯片安装在杯腔内；封装结构，封装结构盖设在支架结构上以密封杯腔，封装结构的背离杯腔的上表面形成出光面；反光遮挡层，反光遮挡层设置在封装结构上，反光遮挡层位于出光面的中心位置处并覆盖一部分出光面，以使LED器件的发光光强沿出光面均匀分布。
进一步地，反光遮挡层覆盖出光面部分的面积与出光面的面积比值大于等于10％且小于等于95％。
进一步地，反光遮挡层的透光率大于等于0且小于等于50％。
进一步地，反光遮挡层由向出光面的中心位置处滴加的遮光液体自然流动并固化后形成；或反光遮挡层由治具向出光面的中心位置处喷涂遮光液体并固化后形成；或反光遮挡层贴附在出光面的中心位置处。
进一步地，遮光液体为PCB白油、COB围坝胶和油墨中的一种；或遮光液体为封装胶与二氧化硅或封装胶与二氧化钛的液态混合物。
进一步地，封装结构由向杯腔内滴加的封装胶固化后形成，出光面为球面的部分表面或椭球面的部分表面。
进一步地，封装胶为热固化类封装胶，热固化类封装胶为环氧类封装胶、有机硅类封装胶和聚氨酯封装胶中的一种；或封装胶为光固化类封装胶，光固化类封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶中的一种。
进一步地，LED器件在出光面处的相对光强在50％及以上的平均发光角度范围大于等于175度。
进一步地，LED器件在出光面处的相对光强在90％及以上的平均发光角度范围大于等于90度。
根据本发明的另一方面，提供了一种背光模组，包括：基板；LED器件，LED器件为上述的LED器件；LED器件为多个，多个LED器件以矩阵的形式分布在基板上，且相邻两个LED器件的中心间距大于等于1mm且小于等于12mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，包括间隔设置的背光模组和光学模组，其中，背光模组为上述的背光模组，光学模组包括光学部件层、转换膜片层和液晶玻璃层。
进一步地，背光模组和光学模组之间的间隔距离大于等于1mm且小于等于12mm。
应用本发明的技术方案，通过优化改进LED器件的结构设计，有效地调整并优化了LED器件的出光面上的光线强度分布。具体而言，通过在LED器件的封装结构的出光面上设置反光遮挡层，且将反光遮挡层设置在出光面的中心位置处以覆盖一部分出光面，从而使得LED器件的发光光强沿出光面均匀分布，进而提高了具有多个上述的LED器件的背光模组所形成的面光源的亮度均匀性；进一步地，便能够在确保显示装置的显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度的前提下，在制造背光模组时，能够扩大LED器件点光源的间距，从而大大减少了LED器件的用量，降低了显示装置的整体成本，提升了显示装置的经济性，同时还能够降低显示装置的厚度，兼顾显示装置的超薄化设计，提高了显示装置的实用性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种可选实施例的LED器件的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一种可选实施例的具有多个图1中的LED器件的背光模组的LED器件分布状态示意图；
图3示出了根据本发明的一种可选实施例的具有图2中的背光模组的显示装置的局部结构示意图；
图4示出了本申请中的LED器件的发光特性与现有技术中的LED器件的发光特性的对比图，其中，S为现有技术中的LED器件的光强分布曲线，S1为本申请中的LED器件(省略了反光遮挡层)的光强分布曲线，S2为本申请中的LED器件(具有封装结构和反光遮挡层)的光强分布曲线。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、背光模组；2、光学模组；100、基板；200、LED器件；10、支架结构；11、杯腔；20、芯片；30、封装结构；31、出光面；40、反光遮挡层。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
为了解决现有技术中的显示装置无法兼顾显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度，以及显示装置具有良好的经济性的问题，本发明提供了一种LED器件、背光模组和显示装置，其中，如图3所示，显示装置包括间隔设置的背光模组1和光学模组2，背光模组1为上述和下述的背光模组1，光学模组2包括光学部件层201、转换膜片层202和液晶玻璃层203；如图2所示，背光模组1包括基板100和LED器件200，LED器件200为上述和下述的LED器件200；LED器件200为多个，多个LED器件200以矩阵的形式分布在基板100上。
可选地，相邻两个LED器件200的中心间距大于等于1mm且小于等于12mm。
如图1所示，LED器件200包括支架结构10、芯片20、封装结构30和反光遮挡层40，支架结构10具有杯腔11，芯片20安装在杯腔11内；封装结构30盖设在支架结构10上以密封杯腔11，封装结构30的背离杯腔11的上表面形成出光面31；反光遮挡层40设置在封装结构30上，反光遮挡层40位于出光面31的中心位置处并覆盖一部分出光面31，以使LED器件的发光光强沿出光面31均匀分布。
通过优化改进LED器件200的结构设计，有效地调整并优化了LED器件200的出光面31上的光线强度分布。具体而言，通过在LED器件200的封装结构30的出光面31上设置反光遮挡层40，且将反光遮挡层40设置在出光面31的中心位置处以覆盖一部分出光面31，从而使得LED器件200的发光光强沿出光面31均匀分布，进而提高了具有多个上述的LED器件200的背光模组1所形成的面光源的亮度均匀性；进一步地，便能够在确保显示装置的显示画面具有优良的颜色饱和度和明暗对比程度的前提下，在制造背光模组1时，能够扩大LED器件200点光源的间距，从而大大减少了LED器件200的用量，降低了显示装置的整体成本，提升了显示装置的经济性，同时还能够降低显示装置的厚度，兼顾显示装置的超薄化设计，提高了显示装置的实用性。
为了更精确地调整并优化了LED器件200的出光面31上的光线强度分布，可选地，反光遮挡层40覆盖出光面31部分的面积与出光面31的面积比值大于等于10％且小于等于95％。
为了更精确地控制芯片20发出的光线穿过封装结构30和反光遮挡层40后的透过率，可选地，反光遮挡层40的透光率大于等于0且小于等于50％。
本申请提供了三种反光遮挡层40的优选成型方式，不仅便于LED器件200的加工制造，而且对LED器件200的出光面31上的光线强度分布具有优良的优化作用。
可选地，反光遮挡层40由向出光面31的中心位置处滴加的遮光液体自然流动并固化后形成。
可选地，反光遮挡层40由治具向出光面31的中心位置处喷涂遮光液体并固化后形成。
可选地，反光遮挡层40贴附在出光面31的中心位置处。
可选地，遮光液体为PCB白油、COB围坝胶和油墨中的一种；或遮光液体为封装胶与二氧化硅或封装胶与二氧化钛的液态混合物。上述材质的遮光液体成本低廉，便于取材，且固化后形成的反光遮挡层40具有与封装结构30稳定的连接性能。
在本申请中，封装结构30由向杯腔11内滴加的封装胶固化后形成，出光面31为球面的部分表面或椭球面的部分表面。这样，封装结构30不仅起到对芯片20的保护作用，封装结构30还具备透镜功能，通过对封装结构30进行外型结构设计，促进光线发散，增大了LED器件200的发光角度，提升LED器件200的出光性能。
可选地，封装胶为热固化类封装胶，热固化类封装胶为环氧类封装胶、有机硅类封装胶和聚氨酯封装胶中的一种；或封装胶为光固化类封装胶，光固化类封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶中的一种。这样便于取材，有利于降低LED器件200的加工制造成本。
需要说明的是，利用本申请的上述技术方案，通过反光遮挡层40再次改变LED器件200的光源光强分布，对配光曲线进行二次优化，更有助于LED器件200，即光源点大间距设计，从而减少LED器件200的用量，实现Mini LED的画面均匀和结构轻薄。
在本申请中，LED器件200的在所述出光面31处相对光强在50％及以上的平均发光角度范围大于等于175度。可见，较大发光角度范围内LED器件200的相对光强均匀分布，且分布区域很大。
进一步优选地，在芯片20通电状态下，以过芯片20的几何中心并垂直于支架结构10的顶面的虚拟截面截取LED器件200，LED器件200在沿虚拟截面与其上表面的交线的相对光强在50％及以上的平均发光角度范围大于等于-90度且小于等于90度。
在本申请中，LED器件200在所述出光面31处的相对光强在90％及以上的平均发光角度范围大于等于90度。可见，较大发光角度范围内LED器件200发出相对光强较大的区域范围也很大。
进一步优选地，在芯片20通电状态下，以过芯片20的几何中心并垂直于支架结构10的顶面的虚拟截面截取LED器件200，LED器件200在沿虚拟截面与其上表面的交线的相对光强在50％及以上的平均发光角度范围大于等于-70度且小于等于70度。
图4示出了本申请中的LED器件200的发光特性与现有技术中的LED器件的发光特性的对比图，其中，S为现有技术中的LED器件的光强分布曲线，S1为本申请中的LED器件200(省略了反光遮挡层)的光强分布曲线，S2为本申请中的LED器件200(具有封装结构和反光遮挡层)的光强分布曲线。
具体而言，S所示为传统支架型LED器件的光强分布曲线，可见，传统平杯封装LED器件200的光强分布近似于朗伯分布，在中部-15°至15°的发光角度区域内光强最高，随后向两侧迅速递减，测试LED器件的发光角度值为119.8°(以相对光强50％为基准)，非常不利于LED器件光源点大间距设计。
根据S1可以看出，对背光LED器件进行封装结构封装后，LED器件的光强分布在椭圆型透镜的封装结构的作用下出现明显的变化。在-15°至-90°和15°至90°两个发光角度区域内光线分布密度提升，使得LED器件的整体发光角度增加到168.3°(以相对光强50％为基准)，这说明进行封装结构封装后，更多的光线被重新定向到更大的视角方向上。但是，观察其配光曲线在中部-15°至15°的发光角度区域内光强依然最高，向两侧递减的幅度依然较明显，中间强光点依然存在。
进一步地，根据S2可以看出，在封装结构顶端增加反光遮挡层后，LED器件配光曲线中间区域的光强分布变得平整，强点消除，在-45°至45°的发光角度区域内光强起伏小，过渡平缓，测试LED器件的发光角度值为178.5°(以相对光强50％为基准)。发光角度极大，中部光强分布平缓，这是本发明的新型LED器件200的最大优点所在。因此，其更加有利于达到显示装置的画面亮度均匀的要求。在相同的光源间距时，混光距离可以更小，使得显示装置可以制造的更薄。或者在混光距离固定时，随光源间距变大可减少LED器件单个光源的数量，利于降低成本。例如，当背光模组的混光距离为5mm时，采用本申请的LED器件制成的Mini LED背光模组，在单位面积上所需LED器件的数量仅为传统LED灯珠阵列的Mini LED背光源组件的30％，成本下降非常可观，因而使得产品价格更具市场亲和力，间接有效提升了产品竞争力。
可选地，本申请的显示装置的背光模组1和光学模组2之间的间隔距离大于等于1mm且小于等于12mm。这样更有利于控制显示装置的厚度。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LED器件，其特征在于，包括：
支架结构(10)和芯片(20)，所述支架结构(10)具有杯腔(11)，所述芯片(20)安装在所述杯腔(11)内；
封装结构(30)，所述封装结构(30)盖设在所述支架结构(10)上以密封所述杯腔(11)，所述封装结构(30)的背离所述杯腔(11)的上表面形成出光面(31)；
反光遮挡层(40)，所述反光遮挡层(40)设置在所述封装结构(30)上，所述反光遮挡层(40)位于所述出光面(31)的中心位置处并覆盖一部分所述出光面(31)，以使所述LED器件的发光光强沿所述出光面(31)均匀分布；
其中，所述出光面(31)为球面的部分表面或椭球面的部分表面，所述反光遮挡层(40)的外表面朝向远离所述支架结构(10)的方向凸出于所述封装结构(30)的出光面(31)；所述封装结构(30)由向所述杯腔(11)内滴加的封装胶固化后形成；所述LED器件在所述出光面(31)处的相对光强在50％及以上的平均发光角度范围大于等于175度；所述LED器件在所述出光面(31)处的相对光强在90％及以上的平均发光角度范围大于等于90度。
2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述反光遮挡层(40)覆盖所述出光面(31)部分的面积与所述出光面(31)的面积比值大于等于10％且小于等于95％。
3.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述反光遮挡层(40)的透光率大于等于0且小于等于50％。
4.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，
所述反光遮挡层(40)由向所述出光面(31)的中心位置处滴加的遮光液体自然流动并固化后形成；或
所述反光遮挡层(40)由治具向所述出光面(31)的中心位置处喷涂遮光液体并固化后形成；或
所述反光遮挡层(40)贴附在所述出光面(31)的中心位置处。
5.根据权利要求4所述的LED器件，其特征在于，
所述遮光液体为PCB白油、COB围坝胶和油墨中的一种；
或所述遮光液体为封装胶与二氧化硅或封装胶与二氧化钛的液态混合物。
6.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，
所述封装胶为热固化类封装胶，所述热固化类封装胶为环氧类封装胶、有机硅类封装胶和聚氨酯封装胶中的一种；或
所述封装胶为光固化类封装胶，所述光固化类封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶中的一种。
7.一种背光模组，其特征在于，包括：
基板(100)；
LED器件(200)，所述LED器件(200)为权利要求1至6中任一项所述的LED器件(200)；所述LED器件(200)为多个，所述多个LED器件(200)以矩阵的形式分布在所述基板(100)上，且相邻两个所述LED器件(200)的中心间距大于等于1mm且小于等于12mm。
8.一种显示装置，其特征在于，包括间隔设置的背光模组(1)和光学模组(2)，其中，所述背光模组(1)为权利要求7中所述的背光模组，所述光学模组(2)包括光学部件层(201)、转换膜片层(202)和液晶玻璃层(203)。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述背光模组(1)和所述光学模组(2)之间的间隔距离大于等于1mm且小于等于12mm。
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