CN207020427U - 背光单元及包括其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种背光单元及包括其的显示装置。该背光单元包括衬底和波长转换膜，该波长转换膜包括荧光体，且波长转换膜设置于衬底的上方，该背光单元还包括：设置于衬底上的微型LED芯片阵列，微型LED芯片阵列包括多个微型LED芯片，且各微型LED芯片的横截面面积小于等于1mm²。上述背光单元，由于微型LED芯片阵列横截面面积小，因此相同衬底面积下可以排列更多的LED芯片，从而背光组件的亮度高且亮度分散均匀，且微型LED芯片阵列的厚度薄，无须二次配镜，从而直下式背光单元总体厚度可以下降，另外，微型LED芯片具有更低的驱动电流，因而电能转换成热能也少，即节能、产热少也能提高背光单元的寿命。

Description

背光单元及包括其的显示装置

技术领域

本申请涉及显示领域，具体而言，涉及一种背光单元及包括其的显示装置。

背景技术

传统直下式背光在单元衬底设置多个普通尺寸的LED芯片，由于LED芯片本身的发光特性，需要通过透镜进行光线的二次分配，从而应用于显示单元中。但是受到透镜混光距离的限制(按照目前技术，距离最大可做到12mm，难以继续降低)，传统直下式单元的厚度较大，不符合目前市场主流需求，一般用于大型显示器中，无法用于小型显示器中。传统侧入式背光虽然可以做到小型显示器中，但是受到结构的限制，无法做到超高亮度，其中量子点侧入式单元还存在漏蓝光的问题，从而造成发光颜色不均匀。由于背光单元的边缘的发光均匀性(包括亮度和色度)与中间区域的发光均匀性不一致，通常边缘要通过遮蔽胶遮盖掉，导致无法实现窄边框或者无边框。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种背光单元及包括其的显示装置，以解决现有技术中的直下式背光单元厚度厚及发光均匀性差的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种背光单元，该背光单元包括：衬底和波长转换膜，波长转换膜包括荧光体，且波长转换膜设置于衬底的上方，该背光单元还包括设置于衬底上的微型LED芯片阵列，微型LED芯片阵列包括多个微型LED芯片，且各微型LED芯片的横截面面积小于等于1mm²。

进一步地，上述衬底具有多个镂空部或凹槽部；各微型LED芯片嵌于衬底的镂空部或凹槽部中。

进一步地，上述背光单元还包括具有开口的杯体，上述杯体由衬底的边缘往波长转换膜的方向延伸形成，波长转换膜设置于杯体的上方。

进一步地，上述衬底的表面具有反射性膜。

进一步地，上述杯体的表面具有反射性膜。

进一步地，上述背光单元还包括扩散膜，扩散膜设置于杯体和波长转换膜之间。

进一步地，上述背光单元还包括胶层，胶层设置于上述微型LED芯片阵列周围，且设置于上述波长转换膜下方。

进一步地，上述背光单元还包括扩散膜，上述扩散膜设置于上述胶层和上述波长转换膜之间，或者上述扩散膜设置于上述波长转换膜上方。

进一步地，上述微型LED芯片阵列发射单个颜色波段的发射光谱，优选地，上述单个颜色为蓝色。

进一步地，相邻两个微型LED芯片的长度或宽度方向的间距为1μm～1mm。

进一步地，微型LED芯片在衬底上的分布密度为大于等于50个/cm²。

进一步地，上述荧光体为量子点。

进一步地，上述背光单元还包括驱动各个微型LED芯片独立发光的电路。

进一步地，上述衬底至上述波长转换膜的高度范围0.1～6mm。

进一步地，上述背光单元还包括增亮膜，增亮膜设置于波长转换膜的上方。

根据本申请的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括上述背光单元。

上述背光单元和传统背光单元相比，由于微型LED芯片阵列的横截面面积小，相同衬底面积下可以排列更多的微型LED芯片，从而背光组件的亮度高且亮度分散均匀，无须设置二次配镜(其具有厚度)，且微型LED芯片阵列的厚度可以做薄，从而直下式背光单元总体厚度可以下降。另外，微型LED芯片具有更低的驱动电流，因而电能转换成热能也少，即节能、产热少也能提高背光单元的寿命。另外，相比于侧入式背光单元，直下式背光单元没有漏光问题。采用该背光单元的显示装置同样薄、节能、寿命长、亮度高、色度亮度均一性好。

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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种优选实施例1提供的背光单元的衬底的微型LED芯片阵列的示意图；

图2示出了根据本实用新型的一种优选实施例1提供的背光单元的结构示意图；

图3示出了根据现有技术的一种对比例1提供的背光单元的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型优选实施例2～4提供的背光单元的结构示意图；以及

图5示出了根据本实用新型一种优选实施例5提供的背光单元的结构示意图。

图中：1、微型LED芯片；2、扩散膜；3、透镜；4、波长转换膜；5、普通LED芯片；6、衬底；7、胶层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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、操作、器件、组件和/或它们的组合。“上方”、“下方”包括接触设置的或者非接触设置的情况。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如背景技术所描述的，现有技术中直下式背光单元存在厚度偏厚及发光均匀性差的问题，为了解决该问题，在本实用新型一种典型的实施方式中提供了一种背光单元，该背光单元包括衬底和波长转换膜，波长转换膜包括荧光体，且波长转换膜设置于衬底的上方，该背光单元还包括设置于衬底上的微型LED芯片阵列，微型LED芯片阵列包括多个微型LED芯片，且各微型LED芯片的横截面的面积范围小于等于1mm²。

横截面是指平行于衬底方向的横截面，横截面在厚度方向无面积差异。微型LED芯片的横截面可以是长方形、圆形或者多边形。各个微型LED芯片的厚度(或称高度)根据最终产品的需求可以调节。阵列是指各个LED芯片按照一定规则的规律地排列方式，如同心圆，行列阵等类似方式。本申请中的各微型LED芯片不排斥合理的封装，合理的封装结构会增加尺寸，但须在满足技术效果的前提下进行。

具有上述结构的直下式背光单元，由于微型LED芯片阵列横截面面积小，因此相同衬底面积下可以排列更多的微型LED芯片，从而亮度高，色度、亮度均匀性好，无须加入二次配光镜片；且微型LED芯片的厚度可以做小，从而直下式背光单元总体厚度可以下降。另外，微型LED芯片具有更低的驱动电流，因而电能转换成热能也小，即节能、产热少也能提高背光单元的寿命。另外，相比于侧入式背光单元，直下式背光单元没有边缘漏光问题。本申请的方案由于色度均匀度和亮度均匀度优异，因此可以实现窄边框，甚至无边框显示。

在本申请的一些实施例中，微型LED芯片是长方体，从微型LED芯片制造成本考虑，微型LED芯片可以采用长度和宽度范围均在0.1mm～0.5mm内以降低成本。在本申请的另一些实施例中，微型LED芯片的横截面面积的范围小于等于0.5mm²，更优选地，微型LED芯片的横截面面积的范围小于等于0.05mm²。

在本申请的一些实施例中，衬底具有多个镂空部或多个凹槽部；各微型LED芯片阵列嵌于衬底的镂空部或凹槽部中，从而方便设置驱动电路。

在本申请的一些实施例中，背光单元包括具有开口杯体，该杯体通过衬底边缘往波长转换膜的方向延伸形成，波长转换膜设置于杯体的上方，从而可有力支撑上方膜片。杯体包括侧壁和衬底。优选地，杯体的侧剖面为等腰倒梯形，靠近衬底的角为梯形的底角，等腰倒梯形的底角大于等于135度，小于180度。背光单元的有杯体结构通常用于中大尺寸的显示器中。背光单元的无杯体结构的设计可以用于小尺寸显示器中，因为小尺寸显示器对薄厚度的要求更高。

在本申请的一些实施例中，衬底或杯体表面具有反射性膜，使得微型LED芯片发出的光经过反射性膜反射，从而提高光的利用率，优选反射性膜的反射率大于等于85％。反射性膜可以仅覆盖于非微型LED芯片阵列所占区域。

在本申请的一些实施例中，背光单元还包括扩散膜，扩散膜设置于杯体和波长转换膜之间，或者扩散膜设置于上述波长转换膜上方，从而将光更加均匀地传输给波长转换膜。优选，该扩散膜的厚度小于等于1mm，扩散膜可以包括扩散粒子。

在本申请的一些实施例中，波长转换膜或扩散膜具有卡扣结构，杯体上具有相对应的结构用于固定膜片(波长转换膜和/或扩散膜)。

在本申请的一些实施例中，背光单元还包括胶层，该胶层设置于上述微型LED芯片阵列周围，且设置于波长转换膜下方。优选该胶层的厚度为0.05～0.5mm。胶层起着固定LED芯片的作用，且利于平坦地设置其他膜。在胶层上接触设置其他膜时，胶层可以是固化之前的具有黏性的状态，也可以是固化完毕没有黏性的状态。优选胶层是没有黏性的状态，此时直接接触的膜层可以具有自然形成的间隙，光从胶层出射后可以经过空气层再传输至其他膜片，光从光密介质传输到光疏介质，折射角变大，从而减少一部分光从中间区域出射，使得出光面出光更加均匀，即减少各个微型LED芯片对应的膜片出光面出现围绕单个微型LED芯片区域为暗光区域的现象。

在本申请的一些实施例中，背光单元还包括扩散膜，扩散膜设置于上述胶层和波长转换膜之间。当微型LED芯片排布密度小于某个范围时，各个微型LED芯片在波长转换膜的出光面的对应位置可能存在中间亮外围暗的情况，通过加入扩散膜从而将光更加均匀地传输给波长转换膜。

在本申请的优选的实施例中，微型LED芯片阵列被设计成发射单个颜色波段的发射光谱，从而更高效地激发波长转换膜发光，该单个颜色波段可以理解为单色光对应的波段范围，优选地，该单个颜色为蓝色，即微型LED芯片为微型蓝光LED。

在本申请的一些实施例中，其中微型LED芯片阵列中相邻的各个微型LED芯片的长度和/或宽度方向的间距为1μm～1mm。保持适当的间距可以用相对较少数量的微型LED芯片实现亮度目标，降低成本。例如长方体微型LED芯片，当采用长度和宽度范围在0.1～0.5mm时，相邻微型LED芯片的长度和宽度方向的间距大小可以设置为0.05～0.25mm。

在本申请的一些实施例中，该微型LED芯片阵列中微型LED芯片的分布密度为大于等于50个/平方厘米。随着技术发展，微型LED芯片可以做得非常小，那么其分布密度可以更高，微型LED芯片越小，对亮度均匀性、节能、厚度方面就越有利。微型LED芯片的形状不做特别限定，优选圆形、长方形、正多边型，前述形状方便微型LED芯片阵列排布设置。

在本申请的一些实施例中，其中荧光体可以为量子点。量子点可以实现高色域显示，荧光体也可以是荧光粉，荧光粉聚合物颗粒，量子点聚合物颗粒等等。在本申请优选的实施例中，其中波长转换膜具有水氧阻隔性，从而延长波长转换膜的使用寿命。

在本申请的一些实施例中，背光单元还包括驱动各个微型LED芯片独立发光的电路。各个微型LED芯片独立发光的情况下，如果波长转换膜有少量发光不均匀的瑕疵，则可以控制独立的电路调节瑕疵位置对应的各个微型LED芯片的亮度，从而实现整体的发光均匀。

在本申请的一些实施例中，衬底至波长转换膜的高度范围0.1～6mm，优选地，可以为0.1～1mm。该厚度范围可以实现背光单元应用于智能手机或者其他超薄显示器中。

在本申请的优选的实施例中，背光单元还包括增亮膜，增亮膜设置于波长转换膜的上方，进一步提高亮度，从而更加节能。

在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种显示装置，该显示装置包括上述背光单元。从而具有薄、节能、寿命长、亮度高、色度及亮度均匀等优点。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例来详细地说明本申请的技术方案。

实施例1

如图2所示，背光单元包括衬底6(面积为70cm*40cm)，波长转换膜4，杯体；杯体为衬底6的边缘往波长转换膜4的方向延伸形成的，其具有开口，且侧剖面为等腰倒梯形(底角135度)，杯体具有开口、侧壁及衬底6，杯体的侧壁及衬底6内表面上设置有反射性膜(图2中未示出)衬底6具有多个凹槽部(图2中未示出)，背光单元还包括微型LED芯片阵列，该微型LED芯片阵列如图1所示(图1仅为示意图，未示出实际数量的微型LED芯片)，该微型LED芯片阵列包括多个呈矩阵排布的微型LED芯片1，微型LED芯片阵列包括2660行*7000列个微型LED芯片，呈长方体状，其长*宽*高为0.05mm*0.1mm*0.05mm，微型LED芯片1的发光波长范围为440-465nm；各个微型LED芯片1之间具有长度及宽度方向的间距均为0.05mm，且具有独立的控制电路；微型LED芯片1的分布密度为6650个/平方厘米，且嵌于衬底的凹槽部中。

背光单元还包括量子点波长转换膜4，该波长转换膜4设置于杯体的上方，量子点波长转换膜4包括红绿两种量子点，且波长转换膜4设置于杯体的开口上。杯体衬底到杯体开口之间的距离为0.2mm；如图2所示，该背光单元还包括扩散膜2设置于杯体和波长转换膜4之间。

实施例2

如图4所示，背光单元包括衬底6(面积为15cm*8cm)，波长转换膜4，衬底6具有多个凹槽部(图4中未示出)，背光单元还包括微型LED芯片阵列，该微型LED芯片阵列如图1所示(图1仅为示意图，未示出实际数量的微型LED芯片)，该微型LED芯片阵列包括多个呈矩阵排布的微型LED芯片1，微型LED芯片阵列包括1000行*800列个微型LED芯片，呈长方体状，其长*宽*高为0.05mm*0.1mm*0.05mm，微型LED芯片1的发光波长范围为440-465nm；各个微型LED芯片1之间具有长度及宽度方向的间距均为0.05mm，且具有独立的控制电路；微型LED芯片1的分布密度为6666个/平方厘米，且嵌于衬底的凹槽部中。

背光单元还包括量子点波长转换膜4，量子点波长转换膜4与实施例1相同，仅尺寸不同，且量子点波长转换膜通过0.3mm的胶层7平坦地设置于微型LED芯片阵列上。

实施例3

微型LED芯片阵列包括250行*266列个微型LED芯片1，呈长方体状，其长*宽*高为0.1mm*0.4mm*0.1mm，各个微型LED芯片1之间具有间距0.2mm，微型LED芯片1的分布密度为554个/平方厘米，其他同实施例2。

实施例4

微型LED芯片阵列包括100行*80列个微型LED芯片1，呈长方体状，其长*宽*高为0.5mm*1mm*0.3mm，各个微型LED芯片1之间具有间距0.5mm，微型LED芯片1的分布密度为67个/平方厘米，其他同实施例2。

实施例5

如图5所示，扩散膜2通过0.3mm的胶层7平坦地设置于微型LED芯片1阵列上，扩散膜位于胶层7与量子点波长转换膜4之间，扩散膜厚度为0.3mm。其他同实施例4。

对比例1

如图3所示，背光单元包括衬底6，该衬底6的边缘往上述波长转换膜4的方向延伸形成具有开口的杯体，该杯体如图3所示，从侧视图3可以看出杯体呈等腰倒梯形(底角135度)的杯体，杯体具有开口、侧壁及衬底6，衬底6具有多个用于嵌置普通LED芯片的凹槽部，杯体的侧壁内表面上设置有反射性膜，杯体的衬底的内表面设也置有反射性膜，反射性膜的反射率同实施例1；衬底面积同实施例1。

该背光单元还包括普通LED芯片5阵列，普通LED芯片5器件阵列包括4行*7列个普通LED芯片5，其长*宽*高为3mm*3mm*1mm；普通LED芯片5分布密度为0.01个/平方厘米；每个普通LED芯片5均具有二次配光透镜3罩设，普通LED芯片5发光波长范围为440-465nm，位于背光单元的衬底6上；和量子点波长转换膜4，量子点波长转换膜4与实施例1相同，且波长转换膜4设置于开口上。杯体衬底6到杯体开口之间的距离为15mm；该背光单元还包括扩散膜2设置于杯体和波长转换膜4之间，如图3所示。

对上述实施例1～5及对比例1提供的背光单元的色度均匀性和亮度进行测试，CIE(x，y)为色度坐标值，选取等间距的3×3个点，CIE-x偏差值＝CIE-x最大值-CIE-x最小值，CIE-y偏差值＝CIE-y最大值-CIE-y最小值，CIE-x偏差值与CIE-y偏差值越小，表明该背光单元的色度均匀性越好。亮度均匀度＝9个点中的亮度最小值/9个点中的亮度最大值，且亮度均匀度越接近1表明亮度越均匀，各实施例的CIE-x色度均匀度提升百分数＝|(该实施例的CIE-x偏差值-对比例的CIE-x偏差值)/对比例的CIE-x偏差值|，各实施例的CIE-y色度均匀度提升百分数＝|(该实施例的CIE-y偏差值-对比例的CIE-y偏差值)/对比例的CIE-y偏差值|。

对上述实施例1～5及对比例1提供的背光单元进行液晶等整机组合，然后对整机老化监测光衰曲线，老化加速条件为40℃，70％相对湿度，根据预测函数测得使用寿命；背光单元厚度是波长转换膜到衬底的距离。

测试结果如下表1：

表1

由表1可知，与对比例1相比，实施例1～5的CIE-x色度均匀度与CIE-y色度均匀度均有提升，亮度显著提升、亮度均匀度也有提升，即具有较好的色度均匀性与较好的亮度均匀性，且背光单元厚度降低明显，使用寿命延长。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)高寿命；2)高亮度；3)厚度薄；4)亮度、色度均匀性好，可实现窄边框和无边框显示。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种背光单元，包括：衬底(6)和波长转换膜(4)，所述波长转换膜(4)包括荧光体，且所述波长转换膜(4)设置于所述衬底(6)的上方，其特征在于，还包括：

设置于所述衬底(6)上的微型LED芯片阵列，所述微型LED芯片阵列包括多个微型LED芯片(1)，且各所述微型LED芯片(1)的横截面面积小于等于1mm²。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述衬底(6)具有多个镂空部或多个凹槽部；各所述微型LED芯片(1)嵌于所述衬底(6)的镂空部或凹槽部中。

3.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还包括具有开口的杯体，所述杯体由所述衬底(6)的边缘往所述波长转换膜(4)的方向延伸形成，所述波长转换膜(4)设置于所述杯体的上方。

4.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述衬底(6)表面具有反射性膜。

5.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述杯体表面具有反射性膜。

6.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，还包括扩散膜(2)，所述扩散膜(2)设置于所述杯体和所述波长转换膜(4)之间，或者所述扩散膜(2)位于所述波长转换膜(4)上方。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还包括胶层(7)，所述胶层(7)设置于所述微型LED芯片阵列周围，且设置于所述波长转换膜(4)下方。

8.根据权利要求7所述的背光单元，其特征在于，还包括扩散膜(2)，所述扩散膜(2)设置于所述胶层(7)和所述波长转换膜(4)之间。

9.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述微型LED芯片阵列发射单个颜色波段的发射光谱，优选地，所述单个颜色为蓝色。

10.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，相邻两个所述微型LED芯片(1)的长度或宽度方向的间距为1μm～1mm。

11.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述微型LED芯片(1)在衬底(6)上的分布密度为大于等于50个/cm²。

12.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述荧光体为量子点。

13.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还包括驱动各个所述微型LED芯片(1)独立发光的电路。

14.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述衬底(6)至所述波长转换膜(4)的高度范围0.1～6mm。

15.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还包括增亮膜，所述增亮膜设置于所述波长转换膜(4)的上方。

16.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～15中任一项所述的背光单元。