CN214313200U

CN214313200U - 发光单元及显示设备

Info

Publication number: CN214313200U
Application number: CN202120538311.9U
Authority: CN
Inventors: 林正昌; 杨猛; 廖科华
Original assignee: Shenzhen KTC Commercial Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen KTC Commercial Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2031-03-15

Abstract

本实用新型提供了一种发光单元及显示设备，发光单元包括LED光源、透明光学件以及LED载体，透明光学件承载于LED载体上，LED光源包括LED支架、蓝光芯片以及红光芯片，蓝光芯片和红光芯片设置在LED载体上。其中，透明光学件形成有一凹槽，凹槽内设置有绿色量子点层，凹槽的开口朝向LED光源且绿色量子点层位于LED光源的正上方。本实用新型提供的发光单元与现有技术相比，通过LED光源发出蓝光和红光，通过绿色量子点吸收部分蓝光并激发出绿光，红、绿、蓝三原色光混合形成白光。取消了稳定性最低的绿光芯片，极大的提高了LED的可靠性；发光单元采用此方法激发的红/绿/蓝三原色光的辐射半波宽较窄，提高了色域，降低了成本，整体可靠性高，光转化效率高。

Description

发光单元及显示设备

技术领域

本实用新型属于发光设备技术领域，更具体地说，是涉及一种发光单元及显示设备。

背景技术

随着科学技术的发展进步，广大人民群众的生活水平逐步提高，人们对生活中常见的各类显示设备的画质要求也水涨船高，超高色域背光显示设备也越来越受到消费者的青睐。

目前市场上的高色域背光主要有三个方案：方案一：背光模组采用KSF高色域LED，其色域普遍在85％NTSC左右，色域较低，KSF是化学式K2SiF6:Mn4+的缩写，中文可以称为(含四价锰离子的)氟硅酸钾，LED封装行业上也经常把KSF荧光粉称之为氟化物荧光粉。NTSC是National Television Standards Committee(美国)国家电视标准委员会。且KSF受LED芯片高温影响，其稳定性较差，制备工艺较为复杂；方案二：背光模组采用RGB高色域LED，通过红光芯片/绿光芯片/蓝光芯片三个并联的芯片单独发出红/绿/蓝三个颜色的光进行混合，最终发出白光，其色域可达到100％NTSC，缺点是绿光芯片成本较高，整体可靠性低较低，在客户端容易出现“死灯”导致显示设备失效等问题；方案三：背光模组采用量子点膜方案，此方案可以将显示设备的色域提高到100％NTSC。但是量子膜中同时存在红/绿量子点，两者混合会产生自吸收损失，导致其光转化效降低，相同功耗的情况下仅能达到原背光方案80％左右的亮度。传统量子点层需要均匀的布满整张膜片才能保证背光模组发出均匀的白光，70寸以上的大尺寸量子点膜片难以保证其均匀性，且传统量子点材料化学活性高，容易与水蒸气和氧气发生反应从而导致量子点失效，从而必须在量子点层上下表面分别贴合阻隔层来避免量子点材料和空气直接接触，这严重增加了量子点膜生产工艺的复杂程度和生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发光单元及显示设备，以解决现有技术中存在的KSF高色域LED色域偏低，RGB高色域LED可靠性差，量子点膜片光转化效率低，生产工艺复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种发光单元，所述发光单元包括LED光源、透明光学件以及LED载体，其中，透明光学件承载于LED载体上，LED光源包括LED支架、蓝光芯片以及红光芯片，蓝光芯片和红光芯片设置在LED载体上。其中，所述透明光学件形成有一凹槽，所述凹槽内设置有绿色量子点层，所述凹槽的开口朝向所述LED光源且所述绿色量子点层位于所述LED光源的正上方。

进一步地，所述凹槽为圆台形槽，所述绿色量子点层设置在所述圆台形槽的槽底，所述圆台形槽的开口朝向所述LED光源。

进一步地，所述蓝光芯片和所述红光芯片以串联方式连接。

进一步地，所述透明光学件远离所述LED载体的一面与所述LED光源对应的位置凹陷形成有凹口，所述凹口底部的尺寸小于其开口的尺寸。

进一步地，所述透明光学件和/或所述LED载体上设有限制所述透明光学件与所述LED载体安装位置的限位件。

进一步地，所述绿色量子点层包括透明胶水和混合在所述透明胶水中的绿色量子点。

进一步地，所述绿色量子点为钙钛矿晶体结构。

进一步地，所述透明光学件是石英或玻璃制成的光学件。

进一步地，所述LED载体为铝基板或纤维板。

本实用新型的另一目的在于提供一种显示设备，所述显示设备包括背光模组，所述背光模组包括上述发光单元。

本实用新型提供的发光单元的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型采用LED光源和绿色量子点层取代了高色域LED、R/G/B LED、背光模组采用量子点膜的方案。通过LED光源发出蓝光和红光，通过绿色量子点吸收部分蓝光并激发出绿光，红、绿、蓝三原色光混合形成白光。取消了稳定性最低的绿光芯片，极大的提高了LED的可靠性；因采用蓝光芯片和红光芯片激发蓝光和红光，采用绿色量子点膜激发绿光，所述发光单元采用此方法激发的红/绿/蓝三原色光的辐射半波宽较窄，提高了色域，降低了成本，整体可靠性高，光转化效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的发光单元的剖视结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本实用新型实施例提供的发光单元的光谱图。

其中，图中各附图主要标记：

1、LED载体；11、连接槽；

2、LED光源；21、蓝光芯片；22、红光芯片；23、LED支架；

3、透明光学件；31、连接脚；

4、绿色量子点层；41、透明胶水；42、绿色量子点。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型实施例提供的发光单元进行说明。所述发光单元，包括LED载体1、LED光源2、透明光学件3以及绿色量子点层4。其中，LED光源2设置在LED载体1上，绿色量子点层4设置在透明光学件3上，绿色量子点层4设置在LED光源2的上方。LED光源2包括蓝光芯片21、红光芯片22以及LED支架23，蓝光芯片21、红光芯片22均设置在LED支架上。其中，透明光学件形成有一凹槽，凹槽内设置上述绿色量子点层4，凹槽的开口朝向LED光源2，并且绿色量子点层4位于LED光源2的正上方。从图中可以直观的看出来，透明光学件3的凹槽位置盖设在LED光源2的顶部。蓝光芯片21、红光芯片22和绿色量子点层4激发出辐射半波宽极窄的蓝/红/绿三原色光，其辐射半波宽在10～20nm范围可调。透明光学件3可以是PMMA、PC、MS、石英、玻璃等常见透明材料。发光单元采用绿色量子点层4替代绿光芯片，极大的提升了发光单元的可靠性和一致性。

本实用新型提供的发光单元，与现有技术相比，采用LED光源2和绿色量子点层4取代了高色域LED、R/G/B LED(同时具有红光芯片22、绿光芯片和蓝光芯片21的LED)、背光模组采用量子点膜的方案。通过LED光源2发出蓝光和红光，通过绿色量子点42吸收部分蓝光并激发出绿光，红、绿、蓝三原色光混合形成白光。取消了稳定性最低的绿光芯片，极大的提高了LED光源2的可靠性；因采用蓝光芯片21和红光芯片22激发蓝光和红光，采用绿色量子点膜激发绿光，所述发光单元采用此方法激发的红/绿/蓝三原色光的辐射半波宽较窄，经试验表明，在10～20nm范围可调，极大的改善显示设备的色域，可到达100％。提高了色域，降低了成本，整体可靠性高，光转化效率高。

优选地，请参阅图1及图2，在本实施方式中，在透明光学件3上开设的凹槽是呈圆台形状的槽，在圆台形槽内填充绿色量子点层4。在圆台形槽的内部填充量子点层4，极大的减少了量子层的用量，消除了量子点膜方案中大面积量子点层涂布不均匀的弊端，极大的提升了显示设备的色彩均匀性，提升了显示效果。其中，所述透明光学件3可以制作成类似图1所述特殊形状，也就是透明光学件远离LED载体1的一面与LED光源2对应的位置凹陷形成有凹口，凹口底部的尺寸小于其开口的尺寸。从附图中直观看，凹口的形状是喇叭的形状，而且凹口的开口位置是喇叭口，从凹口的开口至凹口的底部，凹口的径向尺寸逐渐减小。凹口的形状与苹果的凹陷部位也极其相似，但是本实施方式中的凹口的形状更加规则。规则的形状是本实施方式中优选的实施例。以上关于透明光学件3形状的设计，是为了增大LED光源2的发散角度。透明光学件3还可以设计成常规的半球形、方形等各种形状。

此外，在本实施方式中，蓝光芯片21和红光芯片22采用的是串联的方式电连接的，区别于RGB LED的并联驱动方式(需要R/G/B三个回路)，LED光源2内部的蓝光芯片21和红光芯片22串联构成回路，只需单个回路就可正常点亮，简化了背光模组***驱动电路设计。LED光源2采用串联驱动，仅需一个回路即可驱动点亮，极大的简化了***驱动电路，且通过蓝光芯片21和红光芯片22的电流相同，可以保证LED光源2光谱分布的一致性。LED光源2内部的蓝光芯片21和红光芯片22采用串联的方式构成回路，极大的简化了背光模组***驱动电路，降低背光驱动电路的生产成本，提高其可靠性。为了限制透明光学件3和LED载体1的安装位置，可以在透明光学件3和/或LED载体1上设置限位件，本实施方式中，限位件具体表现为：在透明光学件3的底部设置有连接脚31，在LED载体1上开设有连接槽11，连接脚31和连接槽11形成插接的关系。当然，还可以在透明光学件3上设置连接脚31、开设连接槽11，在LED载体1上开设连接槽11、设置连接脚31，只要保证连接脚31和连接槽11的连接能够保证透明光学件3和LED载体1的安装位置得以限制和正确安装即可。另外还可以将透明光学件3和LED载体1的形状改成其他的设计方式，例如将透明光学件3朝向LED载体1的一面设计成凸起的圆弧面，将LED载体1朝向透明光学件3的一面设计成凹陷的圆弧面等等，在此不再一一赘述。

优选地，在本实施方式中，绿色量子点层4主要为钙钛矿晶体结构的绿色量子点42与隔水隔氧透明胶水41混合而成，其中绿色量子点42可以是有机杂化钙钛矿晶体结构材料，例如：(CH3NH3)PbBr3；也可以是无机杂化钙钛矿晶体结构材料，例如：CsPbBr3。进一步的，绿色量子点42还可以采用绿色荧光粉来替代，其辐射半波宽在40nm～60nm，其色域相对于采用绿色量子点42方案低5％～8％。所述隔水隔氧透明胶水41亦可以采用相同性能(隔水隔氧透明)的其他胶水替代，例如：隔水隔氧透明环氧树脂或隔水隔氧透明UV胶水。绿色量子点42是钙钛矿晶体结构。

在本实施方式中，LED载体1可以是铝基板、玻纤板(FR-4)等常见的覆铜板，覆铜板的特征在于四周做出特定的连接部位，用于跟所述透明光学件3进行定位、连接、固定。

如图1，本发明提供的发光单元，通过LED光源2发出蓝光和红光，由绿色量子点42吸收部分蓝光并激发出绿光，红、绿、蓝三原色光混合形成白光。发光单元由透明光学件3、LED光源2、绿色量子点层4和LED载体1四个主要部件组合而成。透明光学件3的特征在于：在LED光源2正上方有一个圆台形槽，用于填充绿色量子点层4；其底部有特定的连接脚31，用于跟LED载体1进行定位、连接、固定。绿色量子点层4采用钙钛矿晶体结构绿色量子点42和隔水隔氧透明胶水41混合均匀以后填充到透明光学件3的圆台形槽内部，通过热固化或UV光固化形成稳定结构；绿色量子点层4可以吸收部分蓝光并激发出中心波长在530nm附近的绿光，并且其对波长大于600nm的红光透过率大达97％以上，极大的提高了光转化效率。LED光源2采用蓝光芯片21加红光芯片22串联形成回路，其中蓝光芯片21可以激发出中心波长在450nm附近的蓝光，红光芯片22激发出中心波长在630nm附近的红光，其与市面上RGB LED最大的区别有两个：1、取消了稳定性最低的绿光芯片，极大的提高了LED的可靠性；2、区别于RGB LED的并联驱动方式(需要R/G/B三个回路)，LED光源2采用串联驱动，仅需一个回路即可驱动点亮，极大的简化了***驱动电路，且通过蓝光芯片21和红光芯片22的电流相同，可以保证LED光源2光谱分布的一致性。LED载体1可采用常见的铝基板或纤维板等覆铜板，这些覆铜板的特征在于四周做出特定的连接部位，用于和透明光学件3进行定位、连接、固定。

请参阅图1至图3，本发明发光单元因采用蓝光芯片21和红光芯片22激发蓝光和红光，采用绿色量子点层4激发绿光，发光单元采用此方法激发的红/绿/蓝三原色光的辐射半波宽较窄，在10～20nm范围可调，极大的改善显示设备的色域，可到达100％；附图3为本发明发光单元的光谱图，其中：蓝光中心波长可以通过调整蓝光芯22片的掺杂状态进行调整，其波长在430～465nm可调；红光中心波长可以通过调整红光芯片22的掺杂状态进行调整，其波长在600～660nm可调；绿光中心波长可以通过调整绿色量子点42的直径(2～5nm)进行调整，其波长在500～560nm可调。

如图2所示，本发明发光单元，可以通过调整LED光源2内部蓝光芯片21和红光芯片22的尺寸比例和绿色量子点42的浓度进而改变发光单元的光谱能量分布(附图3)，例如：1、减小蓝光芯片21的尺寸，可以减小蓝光的相对辐射强度，反之亦然，其相对辐射强度在90％～100％范围可调；2、减小红光芯片22的尺寸，可以减小红光的相对辐射强度，反之亦然，其相对辐射强度在70％～90％范围可调；3、减小绿色量子点42的浓度，可以减小绿光的相对辐射强度，反之亦然，其相对辐射强度在40％～70％范围可调。进一步的，通过以上方法调整红/绿/蓝三原色光的相对辐射强度比例，可以实现发光单元的中心色温，其色温范围在4300K～15000K范围可调，满足市面上绝大部分显示设备的色温需求。

本实用新型还提供一种显示设备，所述显示设备包括背光模组，所述背光模组包括上述发光单元。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.发光单元，其特征在于，包括：

LED载体；

透明光学件，承载于所述LED载体上；以及

LED光源，所述LED光源包括设置在所述LED载体上的LED支架以及设置在所述LED支架内的蓝光芯片和红光芯片；

其中，所述透明光学件形成有一凹槽，所述凹槽内设置有绿色量子点层，所述凹槽的开口朝向所述LED光源且所述绿色量子点层位于所述LED光源的正上方。

2.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述凹槽为圆台形槽，所述绿色量子点层设置在所述圆台形槽的槽底，所述圆台形槽的开口朝向所述LED光源。

3.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述蓝光芯片和所述红光芯片以串联方式连接。

4.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述透明光学件远离所述LED载体的一面与所述LED光源对应的位置凹陷形成有凹口，所述凹口底部的尺寸小于其开口的尺寸。

5.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述透明光学件和/或所述LED载体上设有限制所述透明光学件与所述LED载体安装位置的限位件。

6.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述绿色量子点层包括透明胶水和混合在所述透明胶水中的绿色量子点。

7.如权利要求6所述的发光单元，其特征在于：所述绿色量子点为钙钛矿晶体结构。

8.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述透明光学件为由石英或玻璃制成的光学件。

9.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于：所述LED载体为铝基板或纤维板。

10.显示设备，包括背光模组，其特征在于：所述背光模组包括权利要求1-9中任一项所述的发光单元。