CN112582385A - 一种蓝光led封装结构、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示领域，公开一种蓝光LED封装结构、背光模组及显示装置，该蓝光LED封装结构，包括：具有腔体的支架；设置在腔体底部的至少两个蓝光LED芯片；填充在腔体内的封装层；分布在封装层内的扩散粒子，以对进入封装层内的蓝光LED芯片的光线进行散射。光线进入封装层是由从光疏介质进入光密介质并发生折射，进入封装层内的光线又通过扩散粒子发生散射，使得光线发生了扩散作用；整体包括扩散粒子的封装层以及至少两个蓝光LED芯片都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。并且通过在封装层内设置扩散粒子的方式生产难度较低，实现难度小。

Description

一种蓝光LED封装结构、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示的技术领域，特别涉及一种蓝光LED封装结构、背光模组及显示装置。
背景技术
蓝光LED芯片本身发光是均匀的，两个芯片分别均匀发光时，两个相邻均匀光体叠加之后的总体分布的光线并不均匀。
芯片发出的光线经过透镜后，存在光圈，非常不均匀，不利于背光源；参照图1，在芯片发出的光线经过透镜后在预定的光线接收面进行光学模拟得到光辐射图，从图1中，由A’到B’，光密度由小到大，由B’到C’光密度又由大到小，出现光斑呈环形光圈，业内称为灯影。
当光线出现上述问题时，业内一般通过增加膜片或者增加印刷来解决，但是通过上述方法都要增加很多成本。
发明内容
本发明公开了一种蓝光LED封装结构、背光模组及显示装置，用于在低成本的前提下，解决多个蓝光LED芯片的光圈问题。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供的一种蓝光LED封装结构，包括：具有腔体的支架；
设置在所述腔体底部的至少两个蓝光LED芯片；
填充在所述腔体内的封装层；
分布在所述封装层内的扩散粒子，以对进入所述封装层内的所述蓝光LED芯片的光线进行散射。
这里的至少两个蓝光LED芯片都是两个均匀光体，分别按照余弦分布发射光线，光线经过分布有扩散粒子的封装层，按照H-N相位函数的发生变化，H-N相位函数是描述介质内散射光线角度分布的函数，其与介质的物理特征(颗粒大小、折射率)有关。光线经过带有扩散粒子的封装层之后，其光线分布可以通过H-N相位函数计算出来，因此光线发生了扩散作用，使得整体包括扩散粒子的封装层以及至少两个蓝光LED芯片都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。并且通过在封装层内设置扩散粒子的方式生产难度较低，实现难度小。
可选地，所述扩散粒子为透明材质。
可选地，所述扩散粒子为半透明材质。
可选地，所述扩散粒子为金属材质。
可选地，所述扩散粒子的形状为球形。
可选地，所述扩散粒子的直径为9μm-11μm。
可选地，所述封装层为透明材质。
可选地，所述封装层为半透明材质。
第二方面，本发明提供的一种背光模组，包括第一方面任一项所述的蓝光LED封装结构。
第三方面，本发明提供的一种显示装置，包括第二方面所述的背光模组。
附图说明
图1为现有技术中蓝光LED芯片的光辐射效果示意图；
图2为本发明实施例提供的一种蓝光LED封装结构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的蓝光LED芯片进行光学模拟的位置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种蓝光LED封装结构的光辐射效果图。
图标：001-接收面；10—LED封装结构；100-支架；110-腔体；200-蓝光LED芯片；300-封装层；400-扩散粒子；500-透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明实施例提供了一种蓝光LED封装结构，包括：具有腔体110的支架100；
设置在腔体110底部的至少两个蓝光LED芯片200；
填充在腔体110内的封装层300；
分布在封装层300内的扩散粒子400，以对进入封装层300内的蓝光LED芯片200的光线进行散射。
需要说明的是，这里的至少两个蓝光LED芯片200都是两个均匀光体，分别按照余弦分布发射光线，光线经过分布有扩散粒子400的封装层300，按照H-N相位函数的发生变化，H-N相位函数是描述介质内散射光线角度分布的函数，其与介质的物理特征(颗粒大小、折射率)有关。光线经过带有扩散粒子400的封装层300之后，其光线分布可以通过H-N相位函数计算出来，因此光线发生了扩散作用，使得整体包括扩散粒子400的封装层300以及至少两个蓝光LED芯片200都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。并且通过在封装层300内设置扩散粒子400的方式生产难度较低，实现难度小。
应理解H-N相位函数是描述介质内散射光线角度分布的函数，其与介质的物理特征(颗粒大小、折射率)有关，光线经过某一带有扩散粒子的介质之后，其光线分布可以通过H-N相位函数计算出来。
具体地，上述蓝光LED芯片200可以选择两个或是多个，具体根据实际的需要进行选择。上述具有腔体110的支架100起到承载作用，内部有电路，可以给蓝光LED芯片200供电，用来保证蓝光LED芯片200的正常工作；腔体110的形状可以设置为盆型腔体110，盆型腔体110有利于提高蓝光LED芯片200出光效率，减少光线在腔体内部的反射损耗。至少两个的蓝光LED芯片200设置在盆型腔体110的底部，并在盆型腔体110内填充封装胶水以形成封装层300，封装层300用来包裹蓝光LED芯片200，对其起到保护作用。
在具体选择封装层300时，封装层300可以有多种选择方式：
方式一、封装层300为透明材质。
封装层300为透明材质时，在蓝光LED芯片200的光线从空气进入封装层300中，即从光疏介质进入光密介质并发生折射，这里的透明材质的封装层300对于光线具有一定的扩散作用，但是由于封装层300为透明的，因此扩散效果较为微弱，为了增加对光线的扩散作用，还可以将封装层300设置为如下材质。
方式二、封装层300为半透明材质。
封装层300为半透明材质时，在蓝光LED芯片200的光线从空气进入封装层300中，即从光疏介质进入光密介质并发生折射，这里的半透明材质的封装层300对于光线具有相对较好的扩散作用。
上述仅通过封装层300对于至少两个蓝光LED芯片200的发出光线的扩散作用效果并不很好，因此这里还在扩散层中分布有扩散粒子400，具体地扩散粒子400可以根据实际需要进行选择，应理解，这里的扩散粒子400可以是均匀分布在封装层300内，又或者是可以随机分布在封装层300内。
在具体选择扩散粒子400时，可以有多种选择方式：
方式一、扩散粒子400的材料可以为半透明材质。
当扩散粒子400的材料为半透明材质时，蓝光LED芯片200的光线发生第一次折射进入封装层300中的折射光线，具体过程为：蓝光LED芯片发出的光，在PN结的中间，光线经过P结(蓝光LED芯片P结朝上放置时)或是N结(蓝光LED芯片N结朝上放置时)，不管哪面朝上，P结和N结的折射率都比封装层的折射率大，因此是从光密介质进入光疏介质，因此折射光线向远离法线方向偏折，发生第一次光扩散，进入封装层300；在扩散粒子400的作用下，折射光线发生第二次折射，即当扩散粒子400的折射率比封装层300折射率大，扩散粒子400为光密介质，封装层300为光疏介质，这时根据光线的折射关系，折射光线向法线方向偏折；之后在扩散粒子400中的折射光线又发生第三次折射，从扩散粒子400中射向封装层300，即从光密介质向光疏介质折射，这时的折射光线向远离法线的方向偏折；之后又从封装层300向空气中射出，发生第四次折射，也是从光密介质向光疏介质折射，这时完成了蓝光LED芯片200的光线的折射的全过程，这样的每条光线均按照上述过程发生折射，使得包括扩散粒子400的封装层300以及至少两个蓝光LED芯片200都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。
方式二、扩散粒子400的材料可以为透明材质，蓝光LED芯片200的光线发生第一次折射进入封装层300中的折射光线，具体过程为：蓝光LED芯片发出的光，在PN结的中间，光线经过P结(蓝光LED芯片P结朝上放置时)或是N结(蓝光LED芯片N结朝上放置时)，不管哪面朝上，P结和N结的折射率都比封装层的折射率大，因此是从光密介质进入光疏介质，因此折射光线向远离法线方向偏折，发生第一次光扩散，进入封装层300；当扩散粒子400的折射率比封装层300折射率小，即扩散粒子400为光疏介质，封装层300为光密介质，这时根据光线的折射关系，折射光线进入扩散粒子400内并发生第二次折射，这时的折射光线向远离法线方向偏折，之后在扩散粒子400中的折射光线又发生第三次折射，从扩散粒子400中射向封装层300，即从光疏介质向光密介质折射，这时的折射光线向法线的方向偏折，之后又从封装层300向空气中射出，发生第四次折射，是从光密介质向光疏介质折射，这时完成了蓝光LED芯片200的光线的折射的全过程，这样的每条光线均按照上述过程发生折射，使得包括扩散粒子400的封装层300以及至少两个蓝光LED芯片200都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。
方式三、扩散粒子400为金属材质。
即这里的扩散粒子400为金属透明材质，这时从蓝光LED芯片200发出的入射光线发生第一折射进入封装层300后，具体过程为：蓝光LED芯片发出的光，在PN结的中间，光线经过P结(蓝光LED芯片P结朝上放置时)或是N结(蓝光LED芯片N结朝上放置时)，不管哪面朝上，P结和N结的折射率都比封装层的折射率大，因此是从光密介质进入光疏介质，因此折射光线向远离法线方向偏折，发生第一次光扩散，进入封装层300；这里的折射光线射向金属材质的扩散粒子400后发生反射，反射后的光线又发生第二次折射，从封装层300折射进入空气中，即从光密介质向光疏介质发生折射，这时的折射光线向远离法线的方向偏折，上述过程为光线的路径发生的全过程，这样的每条光线均按照上述过程发生折射以及反射，使得包括扩散粒子400的封装层300以及至少两个蓝光LED芯片200都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。
上述扩散粒子400的形状可以为球形、圆柱形或是棱形以及其他形状，不同形状将会对折射光线发生折射的偏折方向有影响，具体形状可以根据实际需要进行选择。
当扩散粒子400的形状为球形时，扩散粒子400的直径为9μm、10μm或是11μm。并且为了增加蓝光LED芯片200发出的光线进入封装层300内的折射光线的扩散效果，则可以将扩散粒子400选择不同直径，随机大小，随机分布在封装层300中。
如图3所示，上述蓝光LED芯片200的位于透镜500的下方，蓝光LED芯片200发出的光线经过透镜500被折射发散，并在本发明实施例提供的蓝光LED封装结构10位于距离20mm处设置接收面001，对OD值(光密度)进行光学模拟，得到光辐射度分布如图4所示。从图4中，可以明确看到光密度均匀分布，从A-B方向光密度由低到高，有效的消除光圈。
由于有效的消除了光圈，使得光利用率提高了，现有技术中使用至少两个蓝光LED芯片200的LED封装结构，将会出现光斑呈环形光圈，业内称为灯影；相同尺寸需要的LED封装结构的数量更多，即需要将LED封装结构之间的间距设置的比较小；本发明实施例提供的蓝光LED封装结构10，使得包括扩散粒子400的封装层300以及至少两个蓝光LED芯片200都成为新的光源，新的光源呈均匀体，从而有效的消除光圈。光圈消除则光源更均匀，LED封装结构10间距可以增大了，LED封装结构10数量可以减少，进而成本下降。
第二方面，本发明实施例提供的一种背光模组，包括第一方面任一项所述的蓝光LED封装结构10。
第三方面，本发明实施例提供的一种显示装置，包括第二方面所述的背光模组。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种蓝光LED封装结构，其特征在于，包括：具有腔体的支架；
设置在所述腔体底部的至少两个蓝光LED芯片；
填充在所述腔体内的封装层；
分布在所述封装层内的扩散粒子，以对进入所述封装层内的所述蓝光LED芯片的光线进行散射。
2.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述扩散粒子为透明材质。
3.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述扩散粒子为半透明材质。
4.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述扩散粒子为金属材质。
5.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述扩散粒子的形状为球形。
6.根据权利要求5所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述扩散粒子的直径为9μm-11μm。
7.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述封装层为透明材质。
8.根据权利要求1所述的蓝光LED封装结构，其特征在于，所述封装层为半透明材质。
9.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的蓝光LED封装结构。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的背光模组。
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