CN105822935A - 灯条和显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种在液晶显示器中作为背光模组的光源的灯条，包括电路板（1）和设置在电路板（1）上的LED（2），其中在电路板（1）上的LED（2）之间设置光补偿单元（5）。

Description

灯条和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，并且特别地涉及一种灯条和包括所述灯条的显示装置。
背景技术
液晶显示器（LiquidCrystalDisplay，以下简称为LCD）因其具有低辐射、低功耗、纤薄轻巧等优点而得到日益广泛的应用，目前已经成为主流的显示器。
在液晶显示器中，由于液晶自身不发光，因此需要搭配使用背光模组来提供显示光源。背光模组的核心部件之一为导光板，其用于将多个点光源或线光源转换成面光源形式，并且将所发射的光导向显示面板。其中，通过注塑、热压、喷墨等微结构成型方式在导光板上形成预先设计的网点结构是实现光学亮度佳、均齐品味好的背光模组的关键。在导光板网点设计中，一个关键参数是光源（例如，发光二极管LED）与显示面板的有效显示区（ActiveArea）之间的距离与多个光源之间的间距（Pitch）的比，即A/P比。当A/P比较小时，难以在LED之间进行光混合，从而极易引起热点（hotspot）现象。具体地，在图1中示出典型地为一条LED灯条的LED背光模组的光源部分，其中在LED之间存在一定距离。由于LED以一定角度发射光，因此当LED灯条与导光板进行组装之后被点亮时，在LED之间将出现光线无法到达或者到达光线很弱的区域，因而形成明暗相间的光现象，称为“热点”现象。
随着液晶显示器向着轻薄化、窄边框（光源与有效显示区之间的距离减小）、低功耗（光源数目减少，多个光源之间的间距增大）的方向发展，A/P比将越来越小。当A/P比小于一定值时，即使优化导光板上的网点结构，导光板上仍然会不可避免地出现暗区，从而导致热点现象。以适用于笔记本计算机的显示面板为例，已经发现当A/P比小于0.65时，在导光板上将会出现从网点设计上无法改善的热点。
为了解决以上问题，现有技术中通常采取的解决方法包括：（1）在位于导光板下方的背板的U折处贴附黑色或白色遮光胶带，使其能够吸收或反射光源发射的强光并尽可能遮蔽发光区以缓解热点；（2）通过刮刀旋转机械加工的方式在导光板入光侧的端面处形成“V”形锯齿结构（V-CUT工艺），从而通过对入射光进行散射来缓解热点。其中，方法（1）由于遮光胶带的引入而增加了组装难度并且牺牲了发光区域的面积，使灯条侧边框变宽。同时，黑色遮光胶带对强光的吸收使背光模组的发射光有所损失；方法（2）由于V-CUT工艺的引入而引起导光板的良率降低、成本增加，并且易产生导光板碎屑，所述导光板碎屑可能划伤LED（造成异色）和导光板（造成亮点）。
另一方面，LED在发光的同时所释放出的大量热量严重影响LED的发光效率和寿命。已经发现，当LED的温度超过一定值时，LED的发光效率和寿命将呈指数性递减。依照Arrhenius法则，温度每升高10℃，LED的寿命就会缩短一半。此外，液晶显示器的长时间工作极易引起LED周围的热量过度集中，从而导致对LED及其周边电路***的不利影响。
目前，LED的散热大多依赖于L/B贴合铝基板的使用，使点状（LED的PN结周围）集中的热量分散成条状集中，以增加热量分布区域，并且借助于空气对流进行散热。此举虽有助于缓解过热，但是传热系数极低的空气并不能有效地传导热量。对于长时间工作的LED而言，由于热量产生速率大于热量传导速率，热量堆积仍将存在。
CN200810222740.4中描述了一种背光源灯组，包括电路板以及设置在电路板上的LED；其中，在所述电路板设置有LED的一侧设置热致发光材料层，所述热致发光材料层上设置有与所述LED对应的通孔，所述LED穿过所述通孔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作为液晶显示器的背光模组中的光源的灯条、包括所述灯条的背光模组和包括所述背光模组的显示装置，其优选地消除或至少缓解以上所提及的现有技术中的各种缺陷中的一个或多个。
在本发明的第一方面中，提供了一种灯条，其可以包括电路板和设置在电路板上的LED，其中在电路板上的LED之间设置光补偿单元。所述灯条的优点在于，取代于在电路板上整体设置光补偿单元从而同时提高亮区和暗区的亮度的方式，LED之间的光补偿单元的形状可以根据所需背光画面来设计，从而通过局部补偿来解决明暗相间的热点现象。
根据本发明的实施例，光补偿单元可以包括热致发光材料和所述热致发光材料的互补色量子点。热致发光材料和互补色量子点将LED产生的热量转化为光输出，这样的对热量的合理利用不仅避免了热堆积现象，使LED周围的热量保持在可靠的范围中，而且相对于只导热而不耗热的方式更有助于显示面板品质和寿命的提升。此外，一般而言，热致发光材料自身所发射的光的色品并不理想。通过将热致发光材料和新型材料纳米级量子点混合，不仅使单色热致发光材料（如蓝色/紫色）得以应用，而且通过热致发光材料和量子点的不同比例混合，实现白光色品的可调节性，以产生与LED相当的高质量白光，从而提高光补偿区域的画面品质。
根据本发明的实施例，热致发光材料与互补色量子点的质量比在1:1和3:1之间，这是因为热致发光材料的发光效率和互补色量子点的发光效率的比通常在1:1和1:3之间。
根据本发明的实施例，热致发光材料可以包括Bi3+激活碱土硫化物，互补色量子点可以包括20-24nm粒径的CdSe。具体地，Bi3+激活碱土硫化物材料受热发射蓝色光，而20-24nm粒径的CdSe受激发产生黄色光，因此两者混合形成白光。
根据本发明的另一实施例，热致发光材料可以包括第一热致发光材料和第二热致发光材料。特别地，第一热致发光材料可以包括Bi3+激活碱土硫化物，第二热致发光材料可以包括Ce3+激活碱土硫化物，互补色量子点可以包括5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点；或者第一热致发光材料可以包括Bi3+激活碱土硫化物，第二热致发光材料可以包括Eu3+激活碱土硫化物，互补色量子点可以包括3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点，其中Bi3+激活碱土硫化物材料受热发射蓝色光，Ce3+激活碱土硫化物材料受热发射绿色光，5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS受激发产生红色光，Eu3+激活碱土硫化物材料受热发射红色光，以及3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点受激发产生绿色光，因此以上两种组合形成白光。
根据本发明的又一实施例，互补色量子点可以包括第一量子点和第二量子点。特别地，热致发光材料可以包括Bi3+激活碱土硫化物，第一量子点可以包括5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点，并且第二量子点可以包括3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点，其中Bi3+激活碱土硫化物材料受热发射蓝色光，5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS受激发产生红色光，以及3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点受激发产生绿色光，因此三者混合形成白光。
可见，互补色量子点的配合提升了热致发光材料的可应用性和实用性，使得优质白光的产生更容易，而且通过配方调配可以控制白光品质。
根据本发明的实施例，在电路板设置有LED的一侧上可以设置导热层，所述导热层提供有与所述LED对应的通孔，所述LED穿过所述通孔。导热层能够有效地将LED产生的热量均匀地传导和分散到光补偿单元，促进光补偿单元中的热致发光材料和互补色量子点将热量转化为白光，并且有助于缓解背光模组中的热点现象。
根据本发明的另一实施例，LED包括长边和短边，导热层可以在LED的长边处具有锯齿结构。该锯齿结构可以增加导热层的导热面积，并且提高导热效率。在LED的短边处未设置锯齿结构的目的在于为LED之间的光补偿单元提供足够的空间。
根据本发明的又一实施例，导热层可以包括靠近电路板一侧上的热塑性材料和背离电路板一侧上的高导热材料。热塑性材料例如是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）等。特别地，高导热材料为石墨烯。石墨烯是目前已知厚度极薄（通过化学气相沉积可以做到0.1mm以下）且导热效率极高（导热系数高达5300W/m·K）的材料，其可以迅速将LED工作时释放的热量分散到整个导热层。
根据本发明的再一实施例，光补偿单元和导热层的总厚度可以小于0.6mm，并且导热层的厚度可以小于0.3mm，因此避免由于光补偿单元和导热层的总厚度超过典型LED的高度而影响光学效果。
根据本发明的另一方面，提供了包括以上任一实施例所述的灯条的背光模组和包括所述背光模组的显示装置。这样的背光模组和显示装置具有与以上所述的灯条相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
本发明的其它目的和特征将从以下结合附图考虑的详细描述变得显而易见。然而，要理解，仅出于说明性而非限制性的目的示出各图，并且各图未必按照比例绘制。在图中，
图1示意性地图示了导光板上的热点现象；
图2为根据本发明的一个实施例的灯条的示意性顶视图；
图3为根据本发明的另一实施例的灯条的示意性顶视图；
图4为根据本发明的实施例的具有锯齿结构的灯条的示意性顶视图；
图5为根据本发明的实施例的灯条的示意性截面视图；
图6为根据本发明的实施例的灯条的3D视图。
其中，贯穿各图，相同的附图标记表示相同的部件，具体为1：电路板；2：LED；3：导热层；4：锯齿结构；5：光补偿单元。
具体实施方式
图2示出根据本发明的一个实施例的灯条的示意性顶视图。如图2所示，灯条包括电路板1和设置在电路板1上的多个LED2，并且在电路板1上的LED2之间设置光补偿单元5。电路板1可以是柔性电路板，而且设置在LED2之间的光补偿单元5的形状可以根据所需背光画面来设计而不仅仅限于所图示的矩形形状。光补偿单元5通过局部补偿来提高LED2之间出现的光线无法到达或者到达光线很弱的区域的亮度，由此改善明暗相间的热点现象。
光补偿单元5可以包括热致发光材料及其对应的互补色量子点。这样的光补偿单元5可以通过以下步骤来制造：将热致发光材料及其对应的互补色量子点按比例混合在紫外光固化胶（UV胶）中，并且对混合物进行紫外固化。要注意的是，对于不同类型的显示器而言，由于背光模组中的灯条设计不同并且光学要求不同，光补偿单元5中的热致发光材料与对应的互补色量子点的比例是不同的。一般而言，当热致发光材料与对应的互补色量子点的质量比在1:1和3:1之间时，光混合效果最好，因为热致发光材料的发光效率和互补色量子点的发光效率的比通常在1:1和1:3之间。以Ba3+激活MgS作为热致发光材料、CdSe作为互补色量子点的光补偿单元为例，当Ba3+激活MgS的质量：CdSe的质量=1.85:1时，混合光的颜色最接近LED发射的白光，因此光补偿效果最好。
混合白光可以通过如下三个方案获得：
（1）两色互补：热致发光材料+互补色量子点，如Bi3+激活碱土硫化物材料（蓝色）+20-24nm粒径的CdSe（激发黄色）；
（2）三色互补方案1：第一热致发光材料+第二热致发光材料+量子点，如Bi3+激活碱土硫化物材料（蓝色）+Ce3+激活碱土硫化物材料（绿色）+5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点（激发红色），或Bi3+激活碱土硫化物材料（蓝色）+Eu3+激活碱土硫化物材料（红色）+3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点（激发绿色）；
（3）三色互补方案2：热致发光材料+第一量子点+第二量子点，如Bi3+激活碱土硫化物材料（蓝色）+5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点（激发红色）+3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点（激发绿色）。
互补色量子点的配合提升了热致发光材料的可应用性和实用性，使得优质白光的产生更容易，而且通过配方调配可以控制白光品质。此外，量子点种类多，光学稳定性好，发光色纯度/量子效率高，发光可控性强，相对于仅使用热致发光材料的方案，包括热致发光材料及其对应的互补色量子点的光补偿单元5能够获得可控稳定的高质量白光，因此热点补偿效果更佳。
图3示出根据本发明的另一实施例的灯条的示意性顶视图。如图3所示，在电路板1设置有LED2的一侧上设置有导热层3。该导热层3提供有与多个LED2对应的通孔，并且LED2穿过对应通孔。作为示例，导热层3可以是粘附到电路板1的导热胶。经紫外固化的光补偿单元5可以通过高压压塑在导热层3上。导热层3能够有效地将LED2产生的热量均匀地传导和分散到光补偿单元5，促进光补偿单元5中的热致发光材料和互补色量子点将热量转化为白光，并且有助于缓解背光模组中的热点现象。
导热层3可以包括靠近电路板一侧上的热塑性材料31和背离电路板一侧上的高导热材料32。热塑性材料31为高导热材料32提供塑性基底，并且便于高导热材料32均匀稳定地分布。热塑性材料31例如是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）等。高导热材料32可以通过化学气相沉积被沉积或者通过涂覆技术被涂覆在热塑性材料31上，并且可以例如是石墨烯。高导热材料32可以迅速将LED2工作时释放的热量分散到整个导热层3。
图4示出根据本发明的实施例的具有锯齿结构4的灯条的示意性顶视图。如图4所示，LED2包括长边和短边，其中导热层3在LED2的长边处具有锯齿结构4。该锯齿结构4可以增加导热层3的导热面积，并且提高导热效率。为了向LED2之间的光补偿单元5提供充足的空间，在LED2的短边处未设置锯齿结构4。要注意，导热层3在LED2的长边处还可以具有其它形状以增加导热面积而不限于锯齿形。
图5示出根据本发明的实施例的灯条的示意性截面视图。如图5所示，在电路板1上设置包括热塑性材料31和高导热材料32的导热层3；在导热层3中提供与LED2对应的多个通孔，LED2穿过对应通孔；光补偿单元5在高导热材料32上并且位于LED2之间。注意，图5中各层的尺寸不代表实际比例，并且光补偿单元5可以具有任何形状而不限于矩形。如果光补偿单元5和导热层3的总厚度超过LED2的高度，则将影响光学效果，因此光补偿单元5和导热层3的总厚度应当小于LED2的高度，例如目前主流的3806LED的高度0.6mm，并且导热层3的厚度可以小于0.3mm。
图6示出根据本发明的实施例的灯条的3D视图，其中通过示例的方式将光补偿单元5示出为矩形。通过图6来说明光补偿单元5的工作原理。当灯条在工作时，LED2发射光并且释放大量热量。导热层3通过锯齿结构4快速收集LED2发光时释放的大量热量，并且其中的高导热材料32迅速将该热量传递至整个导热层3。随后，导热层3上的光补偿单元5中的热致发光材料受热而释放光，所释放的光进而激发混合的互补色量子点发射互补色光，这两种光混合后形成白光以补偿在没有光补偿单元5的情况下与LED2之间的区域对应的画面因LED的发射光线无法到达而形成的暗区。结果，明暗相间的热点现象得以改善。
虽然在附图和前述描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实践所要求保护的本发明中，通过研究附图、公开内容和随附的权利要求，能够理解和实现所公开的实施例的变型。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施这一仅有事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制范围。

Claims (16)

1.一种灯条，包括电路板（1）和设置在电路板（1）上的LED（2），其中在电路板（1）上的LED（2）之间设置光补偿单元（5）。
2.根据权利要求1的灯条，其中所述光补偿单元（5）包括热致发光材料和所述热致发光材料的互补色量子点。
3.根据权利要求2的灯条，其中所述热致发光材料与所述互补色量子点的质量比在1:1和3:1之间。
4.根据权利要求2或3的灯条，其中所述热致发光材料包括Bi3+激活碱土硫化物，所述互补色量子点包括20-24nm粒径的CdSe。
5.根据权利要求2或3的灯条，其中所述热致发光材料包括第一热致发光材料和第二热致发光材料。
6.根据权利要求5的灯条，其中所述第一热致发光材料包括Bi3+激活碱土硫化物，所述第二热致发光材料包括Ce3+激活碱土硫化物，所述互补色量子点包括5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点。
7.根据权利要求5的灯条，其中所述第一热致发光材料包括Bi3+激活碱土硫化物，所述第二热致发光材料包括Eu3+激活碱土硫化物，所述互补色量子点包括3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点。
8.根据权利要求2或3的灯条，其中所述互补色量子点包括第一量子点和第二量子点。
9.根据权利要求8的灯条，其中所述热致发光材料包括Bi3+激活碱土硫化物，所述第一量子点包括5.0-5.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点，所述第二量子点包括3.0-3.5nm粒径的CdSe/ZnS量子点。
10.根据权利要求1的灯条，其中在所述电路板（1）设置有LED（2）的一侧上设置导热层（3），所述导热层（3）提供有与所述LED（2）对应的通孔，所述LED（2）穿过所述通孔。
11.根据权利要求10的灯条，其中所述LED（2）包括长边和短边，所述导热层（3）在所述LED（2）的长边处具有锯齿结构（4）。
12.根据权利要求10或11的灯条，其中所述导热层（3）包括靠近电路板（1）一侧上的热塑性材料（31）和背离所述电路板（1）一侧上的高导热材料（32）。
13.根据权利要求12的灯条，其中高导热材料（32）为石墨烯。
14.根据权利要求10或11的灯条，其中所述光补偿单元（5）和所述导热层（3）的总厚度小于0.6mm，并且所述导热层（3）的厚度小于0.3mm。
15.一种背光模组，包括前述权利要求1-14中任一项所述的灯条。
16.一种显示装置，包括权利要求15所述的背光模组。
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