CN110609418A - 一种背光模组及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种背光模组及显示设备，其中，所述背光模组包括MiniLED灯板，以及设置在所述Mini LED灯板上方的导光体，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜。本发明的背光模组由于采用了剖面为倒梯形的导光体进行导光，倒梯形的导光体能够将Mini LED发出的点光源转换为面光源，在导光体的底面和/或侧壁排布有微结构阵列，微结构阵列能够增强导光体内部对光的散射，使得导光体内部的光更多的从顶面射出，本发明的背光组件还可通过多个导光体拼接形成整块大尺寸的出光面，出光更加均匀，背光效果更佳。

Description

一种背光模组及显示设备
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种背光模组及显示设备。
背景技术
Mini LED芯片是一种芯片尺寸在100μm×100μm左右的LED芯片，其具有色彩饱和度高、可局部调光、亮度高、节能等优点，可应用于背光显示器，已成为最近的研究热点。
参见图1，现有的一种Mini LED背光显示结构，包括背板框架10，在背板框架的内部并排设置有多个Mini LED灯板20，Mini LED灯板的上方通过支撑架30设置有扩散板40和膜片50，现有的上述Mini LED背光显示结构存在以下缺陷：(1)Mini LED灯板之间存在拼接缝隙，在视效上容易出现格状纹；(2)由于混光距离较小，支撑架在扩散板上会存在较严重的支架影；(3)Mini LED灯板之间存在光能串扰，现有的Mini LED背光显示结构设计不合理，背光显示效果不佳。
因此，现有技术还有待于改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种背光模组及显示设备，旨在解决现有Mini LED背光显示结构设计不合理，背光显示效果不佳的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种背光模组，其中，包括Mini LED灯板，以及设置在所述Mini LED灯板上方的导光体，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜。
所述的背光模组，其中，所述微结构阵列包括若干半球形的凹坑，在所述导光体的侧壁上，所述凹坑的排列密度从底端至顶端按高斯曲线由小到大变化。
所述的背光模组，其中，所述导光体的顶面为粗糙面或所述导光体的顶面喷涂有PMMA颗粒。
所述的背光模组，其中，所述Mini LED灯板包括PCB板以及设置在所述PCB板上的若干的LED灯珠，所述PCB板上印刷有若干的电路回路，每个所述LED灯珠均与一个所述电路回路相连。
所述的背光模组，其中，所述PCB板上设置有垫块，所述垫块的高度高于所述LED灯珠的高度，所述导光体的底面与所述垫块的顶端胶连。
所述的背光模组，其中，所述导光体的侧壁顶端设置有便于多个所述导光体相互拼接的竖直面。
所述的背光模组，其中，所述导光体为光学树脂材料导光体。
所述的背光模组，其中，所述导光体为棱台形或圆台形。
所述的背光模组，其中，所述反射膜为银反射膜。
一种显示设备，其中，包括上述任一项所述的背光模组。
有益效果：本发明提供的一种背光模组及显示设备，其中，所述背光模组包括MiniLED灯板，以及设置在所述Mini LED灯板上方的导光体，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜。本发明的背光模组由于采用了剖面为倒梯形的导光体进行导光，倒梯形的导光体能够将Mini LED发出的点光源转换为面光源，而在导光体的底面和/或侧壁设置微结构阵列，微结构阵列能够增强导光体内部对光的散射，使得导光体内部的光更多的从顶面射出，本发明的背光组件可通过多个导光体拼接形成整块大尺寸的出光面，出光更加均匀，背光效果更佳。
附图说明
图1为现有的一种背光模组的结构示意图；
图2为本发明一种背光模组的结构示意图；
图3为本发明一种高斯曲线的变化示意图；
图4为本发明一种凹坑(导光网点)密度的定义示意图；
图5为本发明一种背光模组的使用场景示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种背光模组及显示设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2，本发明提供一种背光模组，包括Mini LED灯板60，以及设置在所述MiniLED灯板上方的导光体70，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列80，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜90。具体来说，本发明技术方案的目的在于提供一种区别于现有技术的Mini LED背光模组结构，该Mini LED背光模组结构可以实现超高亮度和超高色域的显示背光，解决传统Mini LED背光模组背光显示效果差的技术问题。
在一种情况下，本发明技术方案中倒梯形的导光体可以由现有技术的任意一种导光板材(亚克力板、PC板或PS板)切割成等腰梯形或直角梯形制成，导光板材具有极高折射率(折射率可选择1.5)，在导光体的底面设置微结构阵列，微结构阵列主要由若干的导光网点(凹坑)组成，导光网点的形状为锥形，半球形或二次曲面形等，并可采用热压、激光雕刻或网版印刷等加工方式制成，Mini LED灯发出来的光与导光体底面微结构阵列中的导光网点接触后能够往各个角度扩散，微结构阵列提高了导光体底面对Mini LED灯发出光线的吸收率，此外，由于导光体的顶面存在全反射，为了让更多的内部光线出射，在导光体的侧壁也可设置微结构阵列来增强导光体侧壁对光线的散射，并且配合在导光体的侧壁表面贴附反射膜来防止漏光。
在一种具体的实施方式中，所述微结构阵列包括若干半球形的凹坑，在所述导光体的侧壁上，所述凹坑的排列密度从底端至顶端按高斯曲线由小到大变化。
本发明技术方案中导光体侧壁和导光体底面的微结构阵列的排布方式可以不同，具体的，导光体底面(入光面)凹坑(导光网点)的规格相同，且均匀排布，比如，导光网点的直径可采用50μm，导光网点之间的间距可设置为60μm，导光体底面导光网点的具体功能为：散射入射光线，将Mini LED入射光线的发散角度从120°扩大至150°左右，以及反射并打散由导光体顶面全反射返回到入光面的光线。
而导光体侧壁顶端的凹坑密度应比导光体侧壁底端的凹坑密度高，是因为沿侧壁越往上导光体内部的光线密度会越低，为了防止出现明显的明暗变化，通过控制侧壁顶端至底端的凹坑密度不同影响对光线的散射强度来平衡明暗差异，具体的，导光体侧壁的凹坑的密度从侧壁底端到侧壁顶端按照如图3的高斯曲线(正态分布)由小到大变化，凹坑密度的变化总体趋势规律符合公式ρ＝M*X^A，其中M、A为常数，共同影响网点密度分布曲线的曲率值，M、A的数值可以根据实际所需要达到的光学性能进行调整，在该种高斯曲线变化趋势情况下，导光体表面出射的光线能够更加均匀，参见图4，其中，每一个凹坑均与周边的凹坑呈六边形排布，凹坑密度的定义可以为ρ＝π*(φ/2)^2/x*y，φ为凹坑的直径，侧壁上凹坑的最小直径为100μm，x，y则分别为与相邻横排之间的距离和相邻纵排之间的距离，在一种情况下，x，y的大小也可以相等，此外，由于侧壁的端部容易出现能量过剩或过弱，还可对末端密度分布进行局部下压调整，本发明导光体上设置的微结构阵列的整体功能为对导光体内部全反射光线进行二次配光，使光能可以到达边角区域并从顶端出光面出射，并使其发散更加均匀。
在一种具体的实施方式中，所述导光体的顶面为粗糙面或所述导光体的顶面喷涂有PMMA颗粒。为了增强导光体顶面对出射光线的散射，提高光线出射效率，可以对导光体的顶面进行糙化处理，比如可以在导光体的顶面形成绒面结构以提高光线散射，另一种情况是可以在导光体的表面雾化喷涂散射层，该散射层主要由PMMA颗粒和OCA光学胶组成，散射层的厚度应该均匀，比如散射层的厚度可以设置成0.1mm，从而达到很好的光散射效果。
参见图1，在一种具体的实施方式中，所述Mini LED灯板包括PCB板100以及设置在所述PCB板上的若干的LED灯珠110，所述PCB板上印刷有若干的电路回路，每个所述LED灯珠均与一个所述电路回路相连。
具体来说，在该技术方案中，每一个LED灯珠均由一个单独的电路回路控制，即本发明的Mini LED背光可结合Local Dimming技术根据电视信号中画面各处的亮暗场，实时控制对应背光区域的开关及亮度调节，可以使画面中黑色更黑，白色更白，色彩更自然艳丽，视觉的逼真感带来身临其境的最佳体验，具体设置时，所有的电路回路可与一个电源管理芯片或者是分组与多个电源管理芯片的管脚相连来实现每一个LED灯珠的单独控制，电源管理芯片可采用HIP6301、IS6537或RT9237等型号的电源管理芯片。
更具体的，本发明技术方案Mini LED封装还可采用倒装Mini LED芯片以实现均匀混光，由于倒装Mini LED芯片本身结构小，利于将调光分区数(Local Dimming Zones)做的更加细致，从而达到更高的动态范围(HDR)，实现更高对比度的效果，另一方面，还能缩短光学混光距离(OD)，以降低整机厚度从而达到超薄化的目的。
此外，采用本发明该种Mini LED灯板的背光模组可用于AIOT屏显，具体的应用场景为：当R、G、B LED全亮及Mini LED灯板全部运行，此时背光仅提供全白场，显示终端处于普通观看模式，Mini LED灯板上的R、G、B三色灯可以分别设计为单通道控制，每个Mini LED灯板又可以实现单通道控制，通过电源控制可以实现多色彩、多分区的多种组合屏显模式，该模式可以用来响应多种AIOT智能化指令，将AIOT功能屏显化。
参见图1，在一种具体的实施方式中，所述PCB板上设置有垫块120，所述垫块的高度高于所述LED灯珠的高度，所述导光体的底面与所述垫块的顶端胶连。具体的，垫块通过贴片的方式固定于PCB上，垫块材质可以选择PC或金属，具体设置时垫块的高度应比LED灯珠的高度高0.2-0.4mm，垫块的作用主要为隔离导光体和Mini LED，避免二者直接接触挤压，同时，导光体和Mini LED之间存在空隙也便于Mini LED的散热，从而延长Mini LED的使用寿命。
参见图1，在一种具体的实施方式中，所述导光体的侧壁顶端设置有便于多个所述导光体相互拼接的竖直面130。具体来说，参见图5，本发明的背光模组在应用于大面积的背光显示时，可以通过拼接来组成大的出光面，通过在导光体顶面的两侧下方(侧壁顶端)设置竖直面，竖直面能够便于导光体侧壁之间的拼接接触，减小拼接后导光体之间的间隙，使得导光体之间更加紧凑，出光更加均匀，本发明的Mini LED灯板发出的R、G、B三色光在所述导光体中混合为白光，在侧壁上导光网点的作用下从顶部出光面出射，形成均匀出光，若干导光体拼接形成一个完整的直下式背光出光面，本发明技术方案可有效解决传统Mini LED背光存在的拼接缝问题、支架影问题等，可实现超高色域指标、超高亮度指标及精准的区域调光功能，并可以省去扩散板和膜片的费用，优化背光架构，凸显降本效用。
在一种具体的实施方式中，所述导光体为光学树脂材料导光体。光学树脂材料是高分子有机化合物经模压浇铸成型或注塑成型制成的光学树脂，常用的光学树脂材料有丙烯基二甘醇碳酸酯(CR-39)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)，本发明技术方案中的导光体的作用为将点光源拓展成面光源，具体的，本发明的导光体可选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成，聚甲基丙烯酸甲酯的折射率为1.49，光线能够在导光体内部呈全反射状态，并且其透光率可以达到92％，质量轻，硬度较高，非常适用于作为导光体的材料。
在一种具体的实施方式中，所述导光体为棱台形或圆台形。本发明技术方案中采用的导光体包括但不限于为棱台形或圆台形，当导光体为棱台形时可具体选择为四棱台形，且四棱台的剖面为等腰梯形，四棱台形的四个侧面为平面，减小了加工的难度，此外等腰梯形的斜边相对于底面的倾斜角度可选择为30°，此时等腰梯形的内部具有足够的混光距离，同时，等腰梯形的厚度可以做到更薄，间接的使得电视机等显示设备可以做到更薄，显著的提升显示设备的外观设计。
在一种具体的实施方式中，所述反射膜为银反射膜。银反射膜能反射绝大部分从导光体侧面向外出射的光线，从而提高导光体顶面向上出射的光通量，减少侧面漏光，并提高整个背光组件的亮度。在具体实施时，本发明中的反射膜可采用任意一种金属反射膜，采用金属反射膜是因为一般来说金属都具有较大的消光系数，当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加，消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高，并且金属反射膜还具有制备工艺简单，工作的波长范围宽的优点。
此外，本发明还提供了一种显示设备，包括上述任一项所述的背光模组。本发明实际公开的是一种适用于AIOT屏显的Mini LED背光模组，该该模组适用于液晶显示屏、电视机的显示设备的超薄直下式背光设计，光源采用了R、G、B三色LED的Mini LED灯板，R、G、B三色LED通过线路设计可实现单通道控制，Mini LED采用单路控制，这样就可以实现多色彩、多分区的多种组合屏显模式，通过导光体将Mini LED的点光源转换为均匀面光源，然后多个导光体无缝拼接实现高画质、多分区出光面，该背光设计方案即可以支持普通平板电视观看功能，又可以实现AIOT智能指令屏显化、多元化，凸显先进性。
综上所述，本发明提供的一种背光模组及显示设备，其中，所述背光模组包括MiniLED灯板，以及设置在所述Mini LED灯板上方的导光体，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜。本发明的背光模组由于采用了剖面为倒梯形的导光体进行导光，倒梯形的导光体能够将Mini LED发出的点光源转换为面光源，在导光体的底面和/或侧壁排布有微结构阵列，微结构阵列能够增强导光体内部对光的散射，使得导光体内部的光更多的从顶面射出，本发明的背光组件可通过导光体拼接形成整块大尺寸的出光面，出光更加均匀，背光效果更佳。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括Mini LED灯板，以及设置在所述Mini LED灯板上方的导光体，所述导光体的剖面为倒梯形，所述导光体的侧壁和/或所述导光体的底面设置有微结构阵列，所述导光体的侧壁表面粘贴有反射膜。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述微结构阵列包括若干半球形的凹坑，在所述导光体的侧壁上，所述凹坑的排列密度从底端至顶端按高斯曲线由小到大变化。
3.根据权利要求1或2所述的背光模组，其特征在于，所述导光体的顶面为粗糙面或所述导光体的顶面喷涂有PMMA颗粒。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述Mini LED灯板包括PCB板以及设置在所述PCB板上的若干的LED灯珠，所述PCB板上印刷有若干的电路回路，每个所述LED灯珠均与一个所述电路回路相连。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述PCB板上设置有垫块，所述垫块的高度高于所述LED灯珠的高度，所述导光体的底面与所述垫块的顶端胶连。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光体的侧壁顶端设置有便于多个所述导光体相互拼接的竖直面。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光体为光学树脂材料导光体。
8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述导光体为棱台形或圆台形。
9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述反射膜为银反射膜。
10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的背光模组。
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