CN209690673U - 背光模组及具有其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种背光模组及具有其的显示装置，其中，背光模组包括：基板；发光芯片层，发光芯片层铺设在基板的上表面，发光芯片层包括多个沿基板的长度方向和/或宽度方向相间隔地设置在基板上的LED芯片；封装透镜层，铺设在基板的上表面并覆盖发光芯片层，封装透镜层的远离基板的一侧的表面上形成有透镜结构组；透镜结构组包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构；或透镜结构组分为多行透镜结构子组，各透镜结构子组包括沿基板的长度方向依次排列设置的多个透镜结构，且相邻两行透镜结构子组中的多个透镜结构相交错的设置。本实用新型解决了现有技术中的显示装置无法兼具经济性、超薄性以及发光均匀性，而存在实用性差的问题。

Description

背光模组及具有其的显示装置

技术领域

本实用新型涉及LED灯照明技术领域，具体而言，涉及一种背光模组及具有其的显示装置，其中，主要对背光模组的结构进行了优化改进。

背景技术

在灯光照明技术领域中，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。

而为了开发基于Local Dimming技术的背光模组，采用直下式背光是最理想的架构，Mini LED的概念便应运而生。据了解，与现有技术中的LCD液晶技术相比较，Mini LED的高动态范围成像精细度更高、能耗更低、画面更细致，可以实现异形切割和曲面效果。

直下式背光架构，光线从光源射出后，经过一定距离的混光，直接形成面光源，其画面亮度均匀性取决于LED光源间距和混光距离，混光距离太远会增加背光厚度，距离太近则容易产生不均匀现象。为了同时满足超薄和亮度均匀的要求，Mini LED产品需大幅缩小LED芯片的间距，也就是需大幅增加LED芯片颗数至数百、数千甚至数万颗；LED芯片用量如此数量级的增加，必然带来成本上的诸多压力。

因此，如何提供一种背光模组及具有其的显示装置，既能够有效控制地LED芯片的使用数量，提升其经济性能；同时能够确保显示装置的超薄特性，以及发光均匀特性，提升其实用性能，便成了本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种背光模组及具有其的显示装置，以解决现有技术中的显示装置无法兼具经济性、超薄性以及发光均匀性，而存在实用性差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种背光模组，包括：基板；发光芯片层，发光芯片层铺设在基板的上表面，发光芯片层包括多个LED芯片，多个LED芯片沿基板的长度方向和/或宽度方向相间隔地设置在基板上；封装透镜层，封装透镜层铺设在基板的上表面并覆盖发光芯片层，封装透镜层的远离基板的一侧的表面上形成有透镜结构组；透镜结构组包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构；或透镜结构组分为多行透镜结构子组，各透镜结构子组包括沿基板的长度方向依次排列设置的多个透镜结构，且相邻两行透镜结构子组中的多个透镜结构相交错的设置。

进一步地，相邻两个透镜结构的间隔距离l大于等于0mm且小于等于8.5mm。

进一步地，透镜结构组包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构，透镜结构组具有透镜填充因子K，透镜填充因子K满足如下公式：K＝πR²/L²；其中，L为相邻两个透镜结构在封装透镜层的远离基板的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为投影圆的半径；透镜填充因子K大于等于1.8％且小于等于78.5％。

进一步地，透镜结构组包括多行透镜结构子组，各行透镜结构子组包括沿基板的长度方向依次排列设置的多个透镜结构，且相邻两行透镜结构子组中的多个透镜结构相交错的设置，透镜结构组具有透镜填充因子K，透镜填充因子K满足如下公式：其中，L为相邻两个透镜结构在封装透镜层的远离基板的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为投影圆的半径；透镜填充因子K大于等于2％且小于等于90.6％。

进一步地，透镜结构呈圆锥体状或呈多棱锥体状，或透镜结构的外表面为球体的部分表面或椭球体的部分表面。

进一步地，LED芯片为蓝光LED芯片，相邻两个LED芯片之间的距离大于等于0.5mm且小于等于10mm，多个LED芯片的正上方一一对应设置有至少一个透镜结构。

进一步地，封装透镜层由LED封装胶固化形成；透镜结构组在LED封装胶固化的过程中压模形成；LED封装胶为热固化类封装胶，LED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LED封装胶为光固化类封装胶，LED封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶的一种。

进一步地，基板为FR4基板、铝基板和BT基板中的一种。

根据本实用新型的另一方面，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和荧光转化膜层。

进一步地，显示装置的OD值大于等于1mm且小于等于10mm，光学部件层包括扩散板、扩散膜和棱镜膜，荧光转化膜层为黄色荧光粉膜层、绿色荧光粉膜层、红色荧光粉膜层和量子点膜层中的至少一种。

应用本实用新型的技术方案，通过优化背光模组的封装透镜层的结构，使得封装透镜层的远离基板的一侧的表面上形成透镜结构组；透镜结构组的形成大大地提升了背光模组的发光角度，这样，在满足显示装置的画面亮度均匀性的前提下，当背光模组的Pitch值(相邻两个LED芯片之间的距离)固定时，显示装置的OD值(混光距离)大幅度减小，从而有利于显示装置的超薄设计，提升了显示装置的超薄特性；同样地，在满足显示装置的画面亮度均匀性的前提下，当显示装置的OD值(混光距离)固定时，背光模组的Pitch值(相邻两个LED芯片之间的距离)则能够设置的更大，从而有效地减少了背光模组的LED芯片的使用数量，大大地降低了显示装置的整体成本，提升了显示装置的经济特性；因此，本申请提供的背光模组及具有其的显示装置能够有效控制地LED芯片的使用数量，提升其经济性能；同时能够确保显示装置具有良好的超薄特性，以及发光均匀特性，提升了其实用性能。

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

图1示出了根据本实用新型的一种可选实施例的显示装置的局部结构示意图；

图2示出了图1中的显示装置的背光模组的发光状态示意图；

图3示出了图2中的实施例一的背光模组的封装透镜层的多个透镜结构的分布状态示意图；

图4示出了图3中的多个透镜结构的位置关系示意图；

图5示出了图3中的多个透镜结构的位置关系示意图；

图6示出了图2中的实施例二的背光模组的封装透镜层的多个透镜结构的分布状态示意图；

图7示出了图6中的多个透镜结构的位置关系示意图；

图8示出了图6中的多个透镜结构的位置关系示意图；

图9示出了应用本具有申请中的封装透镜层的显示装置的发光特性与具有现有技术中的透镜结构的显示装置的发光特性的对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、背光模组；10、基板；20、发光芯片层；21、LED芯片；30、封装透镜层；31、透镜结构组；311、透镜结构；32、透镜结构子组；2、光学模组；201、光学部件层；202、荧光转化膜层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中的显示装置无法兼具经济性、超薄性以及发光均匀性，而存在实用性差的问题，本实用新型提供了一种背光模组和显示装置，如图1所示，显示装置包括间隔设置的背光模组1和光学模组2，其中，背光模组1为上述和下述的背光模组，光学模组2包括光学部件层201和荧光转化膜层202。

如图1和图2所示，背光模组包括基板10、发光芯片层20和封装透镜层30，发光芯片层20铺设在基板10的上表面，发光芯片层20包括多个LED芯片21，多个LED芯片21沿基板10的长度方向和/或宽度方向相间隔地设置在基板10上，封装透镜层30铺设在基板10的上表面并覆盖发光芯片层20，封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上形成有透镜结构组31。

通过优化背光模组1的封装透镜层30的结构，使得封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上形成透镜结构组31；透镜结构组31的形成大大地提升了背光模组1的发光角度，这样，在满足显示装置的画面亮度均匀性的前提下，当背光模组1的Pitch值(相邻两个LED芯片21之间的距离)固定时，显示装置的OD值(混光距离)大幅度减小，从而有利于显示装置的超薄设计，提升了显示装置的超薄特性；同样地，在满足显示装置的画面亮度均匀性的前提下，当显示装置的OD值(混光距离)固定时，背光模组1的Pitch值(相邻两个LED芯片21之间的距离)则能够设置的更大，从而有效地减少了背光模组1的LED芯片21的使用数量，大大地降低了显示装置的整体成本，提升了显示装置的经济特性；因此，本申请提供的背光模组1及具有其的显示装置能够有效控制地LED芯片21的使用数量，提升其经济性能；同时能够确保显示装置具有良好的超薄特性，以及发光均匀特性，提升了其实用性能。

需要说明的是，OD值，即混光距离，本实用新型中指基板10到光学模组2之间的距离。

本申请提供了两种优选实施例，两种实施例分别提供了优选的背光模组1的封装透镜层30的结构，两种优选实施例如下。

实施例一

如图3至图5所示，封装透镜层30的透镜结构组31包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构311。该种结构形式的封装透镜层30能够提升了背光模组1的发光角度，使得背光模组1具有良好的发光特性，而且该种结构形式的封装透镜层30便于成型加工制造，且有利于提升背光模组1的整体外观美感，具有优良的实用性。

在该实施例中，透镜结构组31包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构311，相邻两个透镜结构311相接触或相间隔。其中，图4和图5，为四个透镜结构311在封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上的四个投影圆的轮廓图形，可见，该具体的实施例中，相邻两个透镜结构311相间隔，间隔距离为l，可选地，间隔距离l大于等于0mm且小于等于8.5mm；当间隔距离l为0mm，即相邻两个投影圆相切时，即相邻两个透镜结构311相接触。

需要说明的是，在该实施例中，透镜结构组31具有透镜填充因子K，透镜填充因子K满足如下公式：K＝πR²/L²；其中，L为相邻两个透镜结构311在封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为投影圆的半径；可选地，透镜填充因子K大于等于1.8％且小于等于78.5％。

通过优化透镜填充因子K的数值范围，能够确定在单位面积内，封装透镜层30的有效透镜面积的比例，也就是指透镜结构311的面积与所占封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面的面积之比；从而大大地优化了背光模组1的发光性能。

实施例二

如图6至图8所示，封装透镜层30的透镜结构组31分为多行透镜结构子组32，各透镜结构子组32包括沿基板10的长度方向依次排列设置的多个透镜结构311，且相邻两行透镜结构子组32中的多个透镜结构311相交错的设置。同样地，该种结构形式的封装透镜层30在提升了背光模组1的发光角度的前提下，使得背光模组1具有良好的发光特性，而且该种结构形式的封装透镜层30便于成型加工制造，且有利于提升背光模组1的整体外观美感，具有优良的实用性。

透镜结构组31包括多行透镜结构子组32，各行透镜结构子组32包括沿基板10的长度方向依次排列设置的多个透镜结构311，且相邻两行透镜结构子组32中的多个透镜结构311相交错的设置，各行透镜结构子组32中的相邻两个透镜结构311相接触或相间隔，相邻两行透镜结构子组32相接触或相间隔。其中，图7和图8，为多个透镜结构311在封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上的多个投影圆的轮廓图形，可见，该具体的实施例中，相邻两个透镜结构311相间隔，间隔距离为l，可选地，间隔距离l大于等于0mm且小于等于8.5mm；当间隔距离l为0mm，即相邻两个投影圆相切时，即相邻两个透镜结构311相接触。

需要说明的是，在该实施例中，透镜结构组31具有透镜填充因子K，透镜填充因子K满足如下公式：其中，L为相邻两个透镜结构311在封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为投影圆的半径；可选地，透镜填充因子K大于等于2％且小于等于90.6％。

通过优化透镜填充因子K的数值范围，能够确定在单位面积内，封装透镜层30的有效透镜面积的比例，也就是指透镜结构311的面积与所占封装透镜层30的远离基板10的一侧的表面的面积之比；从而大大地优化了背光模组1的发光性能。

在上述的两个实施例中，为了优化透镜结构311的结构尺寸，使得本申请的透镜结构311能够适配于各种型号的背光模组1产品，可选地，投影圆的直径D大于等于1.5mm且小于等于15mm。

在上述的两个实施例中，在满足于提升封装透镜层30的发光角度的前提下，为了使得透镜结构311具有多样化的结构形状，可选地，透镜结构311呈圆锥体状或呈多棱锥体状，或透镜结构311的外表面为球体的部分表面或椭球体的部分表面。

可选地，LED芯片21为蓝光LED芯片，相邻两个LED芯片21之间的距离大于等于0.5mm且小于等于10mm，多个LED芯片21的正上方一一对应设置有至少一个透镜结构311。这种结构形式的背光模组1更有利于优化其发光，使得背光模组1具有优良的发光性能。

为了降低封装透镜层30的加工制成成本，简化封装透镜层30的加工制造工艺，可选地，封装透镜层30由LED封装胶固化形成；透镜结构组31在LED封装胶固化的过程中压模形成。

可选地，LED封装胶为热固化类封装胶，LED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。

可选地，LED封装胶为光固化类封装胶，LED封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶的一种。

为了降低背光模组1的整体成本，提升显示装置的经济性，可选地，基板10为FR4基板、铝基板和BT基板中的一种。

本申请提供的显示装置的OD值大于等于1mm且小于等于10mm，光学部件层201包括扩散板、扩散膜和棱镜膜，荧光转化膜层202为黄色荧光粉膜层、绿色荧光粉膜层、红色荧光粉膜层和量子点膜层中的至少一种。

需要说明的是，由于本申请的背光模组1的封装透镜层30的多个透镜结构311参与对光线传播的处理，光线被有效整合，可以实现背光模组1具有更大的发光角度，使得光源的光场分布均匀化。相比于现有技术中的封装透镜层，其背离基板的一侧表面为平面，因此，现有的背光模组只能在特定范围内维持均匀照明。同时，现有技术中的封装透镜层，由于封装胶与空气折射率存在差异性，LED芯片出射的光从封装胶出射到空气时，在两介质的界面容易发生全反射现象，入射角大于临界角的部分光线因全反射而不能逸出封装胶，从而影响了背光模组的发光特性，进而影响了显示装置的显示亮度。本申请通过对封装透镜层30进行结构优化，使其具有透镜结构组31，则可以改变光线的传播方向，打破平面表面内的全放射，降低光损坏，使更多的光出射到空气中，提高取光效率。

如图9所示，图9为应用本具有申请中的封装透镜层的显示装置的发光特性与具有现有技术中的平面封装结构的显示装置的发光特性的对比图。

现有技术中的封装透镜层的背离基板的一侧表面为平面(即封装透镜层为平面封装结构)，其出光光强分布近似于朗伯光源，光强呈余弦分布，发光角度小，分布由中心向四周迅速递减，中心发光强度最高，周围强度则比较低，因而在被照平面上产生光强分布不均匀的圆形光斑，不利于均匀画面的实现。而具有本申请提供的结构形式的封装透镜层30的背光模组1，改变光源光强分布，增大了发光角度，更有利于实现Mini LED显示装置的画面均匀和结构轻薄，减少LED芯片使用量而降低成本。如图9所示，实线为具有现有技术中的封装透镜层的显示装置的光强分布曲线，其光强分布近似于朗伯分布，在中部-20°至20°的视角区域内光强最高，随后向两侧迅速递减，测试发光角度值为130.4°。而具有本申请提供的结构形式的封装透镜层30的显示装置，背光模组1的光强分布有明显的变化。如图9中虚线为具有本申请提供的结构形式的封装透镜层30的显示装置的光强分布曲线，其中间区域的光强分布变得平整，在-50°至50°的视角区域内光强起伏小，测试发光角度值为145.7°。这说明本申请的背光模组1使得更多的光线被重新定向到更大的视角方向上，发光角度变大。因此，本申请的显示装置更加有利于达到画面亮度均匀的要求；在相同的Pitch值时，OD值可以更小，使得背光系统结构可以更薄；或者在OD值固定时，随Pitch值变大可减少LED芯片单个光源的数量，以降低成本。

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实用新型的范围。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 (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：

基板(10)；

发光芯片层(20)，所述发光芯片层(20)铺设在所述基板(10)的上表面，所述发光芯片层(20)包括多个LED芯片(21)，所述多个LED芯片(21)沿所述基板(10)的长度方向和/或宽度方向相间隔地设置在所述基板(10)上；

封装透镜层(30)，所述封装透镜层(30)铺设在所述基板(10)的上表面并覆盖所述发光芯片层(20)，所述封装透镜层(30)的远离所述基板(10)的一侧的表面上形成有透镜结构组(31)；

所述透镜结构组(31)包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构(311)；或

所述透镜结构组(31)分为多行透镜结构子组(32)，各所述透镜结构子组(32)包括沿所述基板(10)的长度方向依次排列设置的多个透镜结构(311)，且相邻两行所述透镜结构子组(32)中的所述多个透镜结构(311)相交错的设置。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，相邻两个所述透镜结构(311)的间隔距离l大于等于0mm且小于等于8.5mm。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述透镜结构组(31)包括以矩形阵列的形式分布的多个透镜结构(311)，所述透镜结构组(31)具有透镜填充因子K，所述透镜填充因子K满足如下公式：

K＝πR²/L²；其中，L为相邻两个所述透镜结构(311)在所述封装透镜层(30)的远离所述基板(10)的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为所述投影圆的半径；

所述透镜填充因子K大于等于1.8％且小于等于78.5％。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述透镜结构组(31)包括多行透镜结构子组(32)，各行所述透镜结构子组(32)包括沿所述基板(10)的长度方向依次排列设置的多个透镜结构(311)，且相邻两行所述透镜结构子组(32)中的所述多个透镜结构(311)相交错的设置所述透镜结构组(31)具有透镜填充因子K，所述透镜填充因子K满足如下公式：

其中，L为相邻两个所述透镜结构(311)在所述封装透镜层(30)的远离所述基板(10)的一侧的表面上的两个投影圆之间的圆心距离，R为所述投影圆的半径；

所述透镜填充因子K大于等于2％且小于等于90.6％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述透镜结构(311)呈圆锥体状或呈多棱锥体状，或所述透镜结构(311)的外表面为球体的部分表面或椭球体的部分表面。

6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述LED芯片(21)为蓝光LED芯片，相邻两个所述LED芯片(21)之间的距离大于等于0.5mm且小于等于10mm，所述多个LED芯片(21)的正上方一一对应设置有至少一个所述透镜结构(311)。

7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述封装透镜层(30)由LED封装胶固化形成；所述透镜结构组(31)在所述LED封装胶固化的过程中压模形成；

所述LED封装胶为热固化类封装胶，所述LED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LED封装胶为光固化类封装胶，所述LED封装胶为紫外固化UV胶和红外固化IR胶的一种。

8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述基板(10)为FR4基板、铝基板和BT基板中的一种。

9.一种显示装置，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1至8中任一项所述的背光模组，所述光学模组(2)包括光学部件层(201)和荧光转化膜层(202)。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的OD值大于等于1mm且小于等于10mm，所述光学部件层(201)包括扩散板、扩散膜和棱镜膜，所述荧光转化膜层(202)为黄色荧光粉膜层、绿色荧光粉膜层、红色荧光粉膜层和量子点膜层中的至少一种。