CN216901238U - 一种led灯、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种LED灯、背光模组和显示装置，一种LED灯，包括：基板；发光芯片，设置于基板；和多个透镜，多个透镜由内向外依次叠置在基板的一侧，最内侧的透镜的进光面与基板之间形成灯腔，发光芯片设置在灯腔内；相邻的两个透镜中，位于外侧的透镜的进光面覆盖在位于内侧的透镜的出光面，以及位于外侧的透镜的折射率小于位于内侧的透镜的折射率；其中，每一透镜的出光面包括相连的第一曲面和第二曲面，第一曲面朝发光芯片方向凹陷，第二曲面围绕第一曲面设置，第二曲面朝远离所述发光芯片的方向凸起。本申请中，发光芯片的出射光可以在多个透镜的第二曲面上连续进行多次扩散，以使LED灯形成的光场更加均匀。

Description

一种LED灯、背光模组和显示装置

技术领域

本申请属于显示设备技术领域，尤其涉及一种LED灯和显示装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)电视是人们生活中常用的生活电器。它用LED光源替代了传统的LCD(Liquid Crystal Display)的荧光灯管，相比于传统的LCD电视具有画面更优质、理论寿命更长、制作工艺更环保以及厚度更薄等优点。相关技术中，LED电视主要采用LED灯作为背光模组的背光源。然而，受LED灯中发光芯片自身的发光特点限制，LED灯最终发射的出射光通常集中在特定区域，导致了LED灯形成的光场不均匀。

实用新型内容

本申请实施例提供一种LED灯、背光模组和显示装置，可以使得LED灯形成的光场更加均匀。

第一方面，本申请实施例提供一种LED灯，包括：

基板；

发光芯片，设置于所述基板；和

多个透镜，多个所述透镜由内向外依次叠置在所述基板的一侧，多个最内侧的所述透镜的进光面与所述基板之间形成灯腔，所述发光芯片设置在所述灯腔内；相邻的两个所述透镜中，位于外侧的所述透镜的进光面覆盖在位于内侧的所述透镜的出光面，以及位于外侧的所述透镜的折射率小于位于内侧的所述透镜的折射率；

其中，每一所述透镜的出光面包括相连的第一曲面和第二曲面，所述第一曲面朝所述发光芯片的出光面方向凹陷，所述第二曲面围绕第一曲面设置，所述第二曲面朝远离所述发光芯片的出光面的方向凸起，以使得经过所述第二曲面的出射光扩散。

可选的，所述第二曲面包括：

环形面，所述环形面与所述第一曲面同轴设置，所述环形面的外端缘与所述基板连接；沿所述发光芯片的出光面朝向所述第一曲面的方向，所述环形面朝其轴线方向倾斜；和

倒角面，所述倒角面的外端缘与所述环形面的内端缘连接，所述倒角面的内端缘与所述第一曲面连接，以使所述第一曲面和所述环形面形成圆角过度。

可选的，每一所述透镜的出光面的任意一点到相邻的所述透镜的出光面的最小距离相等；和/或

每一所述透镜的进光面上任意一点到该透镜的出光面的最小距离相等。

可选的，每一所述透镜的折射率沿进光面朝向出光面的方向逐渐减小。

可选的，沿由内向外的方向，所述多个透镜依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。

可选的，所述第一透镜的折射率在1.70至1.93之间，所述第二透镜的折射率在1.49至1.68之间，所述第三透镜的折射率在1.12至1.45之间，所述发光芯片的最大发光角度大于或等于120°。

第二方面，本申请实施例还提供一种背光模组，包括如上述任一项的LED灯。

可选的，所述背光模组还包括：

背板；和

反射层，设于所述背板，所述反射层包括底壁以及围绕所述底壁设置以形成容置槽的侧壁，所述LED灯设于所述容置槽内，所述LED灯的基板与所述底壁连接。

可选的，所述背光模组还包括：

量子点扩散板，所述量子点扩散板的进光面朝向所述LED灯；

第一增亮膜，所述第一增亮膜的进光面朝向所述量子点扩散板的出光面，所述第一增亮膜设有沿第一方向延伸的第一聚光件；和

第二增亮膜，所述第二增亮膜的进光面朝向所述第一增亮膜的出光面，所述第一增亮膜设有沿第二方向延伸的第二聚光件，所述第一方向和所述第二方向不同。

第三方面，本申请实施例还提供一种显示装置，包括如上述任一项的背光模组。

本申请实施例中，每一透镜的第二曲面可以对出射光进行一次扩散，以使该透镜的第二曲面射出的出射光更加均匀；同时，由于沿自内向外方向，每层透镜的折射率是递减的，因此能够通过连续多个透镜对发光芯片的出射光进行多次扩散，以使LED灯形成的光场更加均匀。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的显示装置的一种结构示意图。

图2为图1所示显示装置的LED灯的结构示意图。

图3为图2所示LED灯设有一种透镜的光路示意图。

图4为图2所示LED灯设有另一种透镜的光路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的显示装置的一种结构示意图。LED灯100，可以单独使用，也可以适用于背光模组1，而背光模组1则运用于显示装置中。诸如，背光模组1运用于LED显示装置或者Mini LED显示装置。显示装置可以是显示器、电视、笔记本、掌上平板电脑、手机等，本申请实施例对此不做限定，本申请实施例对此不作限定。

如图1所示，显示装置可以包括背光模组1和液晶面板5。背光模组1的出光侧朝向液晶面板5的进光侧，以使背光模组1的出射光射向液晶面板5后，液晶面板5能够显示出相应的图像。

示例性的，如图1所示，液晶面板5可以包括TFT(Thin Film Transistor)基板51、液晶层52、彩色滤光片53。TFT基板51的进光面朝向背光模组1的出光侧，液晶层52的进光面设于TFT基板51的出光面，彩色滤光片53的进光面设于液晶层52的出光面。

如图1所示，背光模组1可以包括LED灯100和光学膜片层200。光学膜片层200的进光面朝向LED灯100的出光侧。光学膜片层200的出光侧朝向液晶面板5的进光侧。进而，LED灯100发射的光线经过光学膜片层200的增亮、扩散等处理后射向液晶面板5。

示例性的，如图1所示，光学膜片层200可以包括量子点扩散板21。量子点扩散板21的进光面朝向LED灯100的出光侧。量子点扩散板21的出光面朝向液晶面板5的进光侧。

其中，量子点扩散板21即设有量子点的扩散板。诸如，可以在扩散板的至少一侧表面涂覆一层量子点材料以形成量子点扩散板21。可以理解的是，量子点极其微小的无机纳米晶体。每当受到光的刺激，量子点便会发出非常纯净的有色光线。故而，使用量子点扩散板的背光模组1色彩更加纯净，以使显示装置可以更加真实地还原图像色彩。

如图1所示，光学膜片层200还可以包括增亮膜22，以提高LED灯100的发光效率。增亮膜22设置在量子点扩散板21和液晶面板5之间。诸如，增亮膜22的进光面朝向量子点扩散板21的出光面。增亮膜22的出光面朝向液晶面板5的进光侧。

增亮膜22可以是单层结构，也可以是多层结构，本申请实施例对此不做限定。

示例性的，增亮膜22可以包括第一增亮膜221和第二增亮膜222。第一增亮膜221的进光面朝向量子点扩散板21的出光面，第一增亮膜设有沿第一方向延伸的第一聚光件诸如第一棱镜。第二增亮膜222的进光面朝向第一增亮膜221的出光面，第一增亮膜设有沿第二方向延伸的第二聚光件诸如第二棱镜。第一方向和所述第二方向不同，诸如第一方向是大致垂直于量子点扩散板21出光面的方向、第二方向是大致平行于量子点扩散板21出光面的方向，又或者第二方向是大致垂直于量子点扩散板21出光面的方向、第一方向是大致平行于量子点扩散板21出光面的方向，本申请实施例对此不做限定。可以理解的是，通过在多层多个增亮膜22上设置方向不同的第二聚光件，可以将不同角度的光向正面集中。因此，本申请实施例的背光模组1一方面可以提高正面亮度，另一方面还能间接达到节能、低碳与环保的效果。

如图1所示，背光模组1还可以包括背板400和反射层300。例如，背板400上设有反射层300。反射层300包括底壁31以及围绕底壁31设置以形成容置槽的侧壁32。LED灯100设置在容置槽内并与底壁31连接。进而，LED灯100发射的部分散射的光线能够通过底壁31或者侧壁32反射后射向光学膜片层200中，以进一步提高LED灯100的发光效率。

请参考图2至图4，图2为图1所示显示装置的LED灯的结构示意图，图3为图2所示LED灯设有一种透镜的光路示意图，图4为图2所示LED灯设有另一种透镜的光路示意图。LED灯100可以包括：基板11、发光芯片12和多个透镜13。

示例性的，如图2所示，发光芯片12和多个透镜13设置于基板11的同一侧。多个透镜13可以由内向外依次叠置在基板11的同一侧。最内侧的透镜13的进光面与基板11之间形成灯腔14，发光芯片12设置在灯腔14内。相邻的两个透镜中，位于外侧的透镜13的进光面覆盖位于内侧的透镜13的出光面，并且位于外侧的透镜13的折射率小于位于内侧的透镜13的折射率，进而发光芯片12发射的光线可以沿由内向外的方向顺次穿过多个透镜13后射出。

如图2所示，每一透镜13的出光面包括相连的第一曲面131和第二曲面132。第一曲面131朝发光芯片12的出光面方向凹陷，以使部分由发光芯片12射出的光在每一透镜13的第一曲面131处实现一次聚光的效果。第二曲面132围绕第一曲面131设置，第二曲面132朝远离发光芯片12的出光面方向凸起，以使发光芯片12发射的、且经过第二曲面132射出的出射光可以进行得到一次扩散。又因为透镜13共有多个，发光芯片12的出射光可以经过多次扩散。因此，一方面可以使得LED灯100形成的光场更加均匀，一方面还能提高LED灯100的最大发光角度。

如图2所示，第一曲面131可以为锥面，也可以为球面，本申请实施例对此不做限定。第一曲面131的轴线垂直于基板11设置，且第一曲面131的轴线穿过发光芯片12的中点。沿发光芯片12朝向第一曲面131的方向，第一曲面131的直径逐渐增大。也可以理解为，沿发光芯片12朝向第一曲面131的方向，第一曲面131朝远离其轴线的方向倾斜设置。

第二曲面132可以包括环形面1321和倒角面1322。环形面1321与第一曲面131同轴设置，或者说环形面1321的轴线与第一曲面131的轴线重合。环形面1321的外端缘与基板11全周连接。沿发光芯片12的出光面朝向第一曲面131的方向，环形面1321朝其轴线方向倾斜。环形面1321的内端缘与第一曲面131通过倒角面1322形成圆角过渡。或者可以理解为，倒角面1322的外端缘与环形面1321的内端缘连接，倒角面1322的内端缘与第一曲面131连接，以使第一曲面131和环形面1321形成圆角过度。

如图2所示，所有透镜13的出光面可以是形状相同，但尺寸不同。或者可以说是，所有透镜13的出光面为相似曲面。又或者可以理解为，每一透镜13的出光面的任意一点到相邻的透镜13的出光面的最小距离相等。

如图2所示，每一透镜13的出光面和进光面可以是形状相同，但尺寸不同。或者可以说是，每一透镜13的出光面和进光面为相似曲面。又或者可以理解为，每一透镜13的进光面上任意一点到该透镜13的出光面的最小距离相等。

多个透镜13可以是两个、三个、四个或者五个，本申请实施例对此不作限定。

如图2所示，以透镜13共设有三个为例，沿由内向外的方向，多个透镜13依次包括第一透镜13a、第二透镜13b和第三透镜13c。

首先，发光芯片12的发射的光线在第一透镜13a和第二透镜13b的交界面(即第一透镜13a的出光面中的环形面1321)发生第一次折射，以使LED灯100的最大发光角度可以进行一次扩大；然后，第二透镜13b内的光线可以在第二透镜13b和第三透镜13c的交界面处(即第二透镜13b的出光面的环形面1321)发生第二次折射，以使LED灯100的最大发光角度可以进行二次扩大；最后，第三透镜13c内的光线可以在第三透镜13c和外界空气的交界面处(即第三透镜13c的出光面的环形面1321)发生第三次折射，以使LED灯100的最大发光角度可以进行三次扩大。由此可见，发光芯片12发生的光线可以经过三次的发散折射后使得LED灯100的最大发光角度进一步扩大，进而使得LED灯100出光效率进一步提高。

在一些实施方式中，第一透镜13a的折射率在1.70至1.93之间，第二透镜13b的折射率在1.49至1.68之间，第三透镜13c的折射率在1.12至1.45之间，发光芯片12的最大发光角度大于或等于120°。

诸如，第一透镜13a可以是SiO2(二氧化硅)、石灰石、PbO(一氧化铅)、Na2O(氧化钠)、CaO(氧化钙)、CuO(氧化铜)的混合物，第一透镜13a的厚度在10毫米至15毫米之间。第二透镜13b可以是PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、YF3(氟化钇)、酮氨纤维、CuO(氧化铜)的混合物，第二透镜13b的厚度在8毫米至12毫米之间。第三透镜13c可以是PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、AlF3(三氧化铝)、MgF2(氟化镁)、AgCl(氯化银)的混合物，第三透镜13c的厚度在8毫米至12毫米之间。

沿垂直于透镜13的出光面的方向，设透镜13内部某一位置到该透镜13的出光面的距离为该透镜13的深度。

在一些实施方式中，如图3所示，随着透镜13深度的变化，透镜13各处的折射率可以是不变的。此时，光线在单一透镜13中的光路呈直线。

可替换的，如图4所示，随着透镜13深度的增大，透镜13的折射率可以是逐渐增大的，即每一所述透镜13的折射率沿进光面朝向出光面的方向逐渐减小。此时光线在单一透镜13中的光路呈对数函数曲线状。以光线由发光芯片12射向第一透镜13a的环形面1321为例，沿第一透镜13a的进光面朝向出光面方向，光线在第一透镜13a内是逐渐朝靠近基板11的方向偏转的，进而可以进一步扩大LED灯100的最大发光角度。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的LED灯100、背光模组1和显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种LED灯，其特征在于，包括：

基板；

发光芯片，所述发光芯片设置于所述基板；和

多个透镜，多个所述透镜由内向外依次叠置在所述基板的一侧，最内侧的所述透镜的进光面与所述基板之间形成灯腔，所述发光芯片设置在所述灯腔内；相邻的两个所述透镜中，位于外侧的所述透镜的进光面覆盖在位于内侧的所述透镜的出光面，以及位于外侧的所述透镜的折射率小于位于内侧的所述透镜的折射率；

其中，每一所述透镜的出光面包括相连的第一曲面和第二曲面，所述第一曲面朝所述发光芯片的出光面方向凹陷，所述第二曲面围绕第一曲面设置，所述第二曲面朝远离所述发光芯片的出光面的方向凸起，以使得经过所述第二曲面的出射光扩散。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述第二曲面包括：

环形面，所述环形面与所述第一曲面同轴设置，所述环形面的外端缘与所述基板连接；沿所述发光芯片的出光面朝向所述第一曲面的方向，所述环形面朝其轴线方向倾斜；和

倒角面，所述倒角面的外端缘与所述环形面的内端缘连接，所述倒角面的内端缘与所述第一曲面连接，以使所述第一曲面和所述环形面形成圆角过度。

3.根据权利要求2所述的LED灯，其特征在于，每一所述透镜的出光面的任意一点到相邻的所述透镜的出光面的最小距离相等；和/或

每一所述透镜的进光面上任意一点到该透镜的出光面的最小距离相等。

4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，每一所述透镜的折射率沿进光面朝向出光面的方向逐渐减小。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的LED灯，其特征在于，沿由内向外的方向，所述多个透镜依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。

6.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，所述第一透镜的折射率在1.70至1.93之间，所述第二透镜的折射率在1.49至1.68之间，所述第三透镜的折射率在1.12至1.45之间，所述发光芯片的最大发光角度大于或等于120°。

7.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的LED灯。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括：

背板；和

反射层，所述反射层设于所述背板，所述反射层包括底壁以及围绕所述底壁设置以形成容置槽的侧壁，所述LED灯设于所述容置槽内，所述LED灯与所述底壁连接。

9.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括：

量子点扩散板，所述量子点扩散板的进光面朝向所述LED灯；

第一增亮膜，所述第一增亮膜的进光面朝向所述量子点扩散板的出光面，所述第一增亮膜设有沿第一方向延伸的第一聚光件；和

第二增亮膜，所述第二增亮膜的进光面朝向所述第一增亮膜的出光面，所述第一增亮膜设有沿第二方向延伸的第二聚光件，所述第一方向和所述第二方向不同。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8至9中任一项所述的背光模组。

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