一种混光模组、采用该混光模组的显示装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种混光模组、采用该混光模组的显示装置及设计方法，其特征在于：包括具有印刷电路的主基板，以及至少一个设置在主基板上的芯片级发光单元，所述芯片级发光单元包括LED芯片、背光支架、遮光元件和支撑元件，所述背光支架贴装在主基板上，背光支架具有一环绕在LED芯片外围的杯状反射面；所述遮光元件通过支撑元件悬空设置在LED芯片的正上方。本发明专利技术优点是：杯状反射面将芯片直接出射及从遮光元件反射的光线反射至待补光区，解决了混光模组出光层的亮度不均的问题，而且避免了反射光的损失，提高了亮度与整体的显示效果。提高了亮度与整体的显示效果。提高了亮度与整体的显示效果。

【技术实现步骤摘要】
一种混光模组、采用该混光模组的显示装置及设计方法


[0001]本专利技术涉及一种混光模组及其显示装置，还涉及该混光模组的设计方法。

技术介绍

[0002]Mini LED背光与LED没有本质区别，是一种背光技术，单个LED尺寸大幅度缩小。通常，作为混光模组使用时，LED封装在PCB板上，以矩阵方式排列。由于LED数量远远多于CCFL数量，可以把每一个LED作为独立光源使用，组成一个动态分区背光，提升显示设备动态对比度，实现HDR显示。在尺寸缩小后，构成一个Mini LED混光模组需要更多LED灯，动态分区也会更多，能轻易制造成曲面。在技术原理上，Mini LED背光其实就是LED背光的升级，原本LED灯条仅仅是一条，利用导光板实现亮度铺展，而Mini LED背光则是利用数量极多的超小尺寸的LED灯组实现背光效果。这样一来，Mini LED背光不仅能将调光分区数(Local Dimming Zones)做得更细致，达到高动态范围(HDR)呈现高对比度效果，还能缩短光学距离(OD)以降低整机厚度达到薄型化需求。
[0003]现有直下式背光模组，一般采用五面出光光源由背板、反射片、LED灯条、支撑柱、膜片等组成。由于五面出光LED光源的中心亮度比四周更高，因此LED光源的出光会集中在光照中心区域，两个LED光源的照射区域之间就会有间隙，区域存在暗区，混光不均。
[0004]常规背光技术方案中五面出光LED光源发光角度小，通常为150
°
，LED正上方的光强比四周的高，需要借助透镜将正上方的出光分散到周围，但透镜分散光线的能力有限，容易出现相邻光源间将出现暗区,导致面光源出现明暗交界，混光不均匀；增大混光距离，将导致背光模组整体厚度增大，使系统变得厚重；增加膜片厚度和增多膜片层数，也会导致背光模组厚度增大，成本增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有反射结构的混光模组，利用反射光来补偿背光模组的暗区，可解决混光模组出光面的亮度不均的技术问题，还提供采用该混光模组的显示装置及该混光模组的设计方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种混光模组，其创新点在于：包括具有印刷电路的主基板，以及至少一个设置在主基板上的芯片级发光单元，设置在芯片级发光单元上方的扩散板，所述芯片级发光单元包括LED芯片、背光支架、遮光元件和支撑元件，
[0007]所述LED芯片直接或间接贴装在主基板上实现驱动控制；
[0008]所述背光支架贴装在主基板上，背光支架具有一环绕在LED芯片外围的杯状反射面；
[0009]所述遮光元件通过支撑元件悬空设置在LED芯片的正上方；
[0010]所述杯状反射面将芯片直接出射及从遮光元件反射的光线反射至待补光区，限定与LED芯片主出光方向一定夹角范围内的圆锥区域为待补光区，该待补光区的夹角范围θ
B
在0～
±
30
°
。
[0011]优选的，所述LED芯片外覆盖有封装层，所述封装层设置在LED芯片的顶部与侧壁上形成球形包裹或CSP芯片。
[0012]优选的，所述LED芯片为RGB三基色芯片，三颗三基色芯片被共同包覆在封装层内。
[0013]优选的，所述LED芯片贴装在一子基板上，所述子基板贴装在主基板上，所述LED芯片外围的子基板上表面涂覆有下反射层。
[0014]优选的，所述下反射层的宽度在0.5～1.5mm。
[0015]优选的，所述子基板、背光支架为一整体结构。
[0016]优选的，所述杯状反射面的下边沿高度低于LED芯片的下表面高度。
[0017]优选的，所述遮光元件的下表面为球面结构或中心向下凹陷的锥体结构。
[0018]优选的，所述遮光元件的下表面的锥体结构锥面与水平面的夹角为0～25
°
。
[0019]优选的，所述遮光元件、支撑元件整体注塑在背光支架上。
[0020]优选的，所述遮光元件下表面距LED芯片底面的距离为0.2～1.0mm。
[0021]优选的，所述支撑元件为支撑柱，所述遮光元件通过数根支撑柱悬空设置在LED芯片的正上方，支撑柱的下端固定在主基板或背光支架上。
[0022]优选的，所述支撑元件为悬挂的格栅状框架，所述芯片级发光单元有多个，各芯片级发光单元共用一个格栅状框架，格栅状框架的栅格孔内可单独连接一个位于LED芯片正上方的遮光元件。
[0023]优选的，所述支撑元件为悬挂在扩散板下表面的支撑柱，支撑柱的下端连接遮光元件。
[0024]优选的，所述支撑柱为成型在扩散板下表面的透明材质柱体，该透明材质柱体的下端表面为球面结构或中心向下凸起的倒锥体结构，在该球面结构或倒锥体结构的表面直接通过电镀、喷涂或浸泡涂层的方法覆盖高反射层，该高反射层为遮光元件。
[0025]优选的，所述支撑元件的表面设置有高反射层，或支撑元件为透明材质，所述支撑元件的顶部截面自下而上逐渐减小。
[0026]还提供一种显示装置，其创新点在于：所述显示装置采用上述的混光模组作为背光源。
[0027]还提供一种设计混光模组的方法，其创新点在于所述步骤为：
[0028]S1：确定混光模组需要达到的DHR最大数值：DHR
MAX
；
[0029]S2：选择芯片级发光单元的LED芯片规格；
[0030]S3：为芯片级发光单元选择合适的遮光元件规格：
[0031]D
Z
与D
X
的关系满足以下条件：D
X
＜D
Z
＜D
X
+2H
Z
*tan30
°
，且H
Z
为0.2～1mm，D
X
为LED芯片与其封装层的整体尺寸，H
Z
遮光元件下表面距LED芯片底面的距离，D
Z
为遮光元件在水平方向宽度；
[0032]得到D
Z
、H
Z
的尺寸范围；
[0033]S4：计算背光支架的杯状反射面规格参数：
[0034]S4.1：首先，根据混光模组的光学OD高度设定待补光区域，来提高芯片级发光单元在光学OD高度位置的光强均匀度，确保此高度下光强差值不超过15％：
[0035]限定与LED芯片主出光方向一定夹角范围内的区域为待补光区，该待补光区夹角
范围为θ
B
；
[0036]当所述混光模组的DHR
MAX
需要达到2.75时，设定θ
B
为
‑
30
°
～+30
°
；
[0037]当所述混光模组的DHR
MAX
需要达到3.0时，设定θ
B
为
‑
30
°
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混光模组，其特征在于：包括具有印刷电路的主基板，以及至少一个设置在主基板上的芯片级发光单元，设置在芯片级发光单元上方的扩散板，所述芯片级发光单元包括LED芯片、背光支架、遮光元件和支撑元件，所述LED芯片直接或间接贴装在主基板上实现驱动控制；所述背光支架贴装在主基板上，背光支架具有一环绕在LED芯片外围的杯状反射面；所述遮光元件通过支撑元件悬空设置在LED芯片的正上方；所述杯状反射面将芯片直接出射及从遮光元件反射的光线反射至待补光区，限定与LED芯片主出光方向一定夹角范围内的圆锥区域为待补光区，该待补光区的夹角范围θ
B
在0～
±
30
°
。2.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述LED芯片外覆盖有封装层，所述封装层设置在LED芯片的顶部与侧壁上形成球形包裹或CSP芯片。3.根据权利要求2所述的混光模组，其特征在于：所述LED芯片为RGB三基色芯片，三颗三基色芯片被共同包覆在封装层内。4.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述LED芯片贴装在一子基板上，所述子基板贴装在主基板上，所述LED芯片外围的子基板上表面涂覆有下反射层。5.根据权利要求4所述的混光模组，其特征在于：所述下反射层的宽度在0.5～1.5mm。6.根据权利要求4所述的混光模组，其特征在于：所述子基板、背光支架为一整体结构。7.根据权利要求4所述的混光模组，其特征在于：所述杯状反射面的下边沿高度低于LED芯片的下表面高度。8.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述遮光元件的下表面为球面结构或中心向下凹陷的锥体结构。9.根据权利要求8所述的混光模组，其特征在于：所述遮光元件的下表面的锥体结构锥面与水平面的夹角为0～25
°
。10.根据权利要求1、8或9所述的混光模组，其特征在于：所述遮光元件、支撑元件整体注塑在背光支架上。11.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述遮光元件下表面距LED芯片底面的距离为0.2～1.0mm。12.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述支撑元件为支撑柱，所述遮光元件通过数根支撑柱悬空设置在LED芯片的正上方，支撑柱的下端固定在主基板或背光支架上。13.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述支撑元件为悬挂的格栅状框架，所述芯片级发光单元有多个，各芯片级发光单元共用一个格栅状框架，格栅状框架的栅格孔内可单独连接一个位于LED芯片正上方的遮光元件。14.根据权利要求1所述的混光模组，其特征在于：所述支撑元件为悬挂在扩散板下表面的支撑柱，支撑柱的下端连接遮光元件。15.根据权利要求14所述的混光模组，其特征在于：所述支撑柱为成型在扩散板下表面的透明材质柱体，该透明材质柱体的下端表面为球面结构或中心向下凸起的倒锥体结构，在该球面结构或倒锥体结构的表面直接通过电镀、喷涂或浸泡涂层的方法覆盖高反射层，
该高反射层为遮光元件。16.根据权利要求1、12、13或14所述的混光模组，其特征在于：所述支撑元件的表面设置有高反射层，或支撑元件为透明材质，所述支撑元件的顶部截面自下而上逐渐减小。17.一种显示装置，其特征在于：所述显示装置采用权利要求1～15中任意一项所述的混光模组作为背光源。18.一种设计权利要求1所述混光模组的方法，其特征在于所述步骤为：S1：确定混光模组需要达到的DHR最大数值：DHR
MAX
；S2：选择芯片级发光单元的LED芯片规格；S3：为芯片级发光单元选择合适的遮光元件规格：D
Z
与D
X
的关系满足以下条件：D
X
＜D
Z
＜D
X
+2H
Z
*tan30
°
，且H
Z
为0.2～1mm，D
X
为LED芯片与其封装层的整体尺寸，H
Z
遮光元件下表面距LED芯片底面的距离，D
Z
为遮光元件在水平方向宽度；得到D
Z
、H
Z
的尺寸范围；S4：计算背光支架的杯状反射面规格参数：S4.1：首先，根据混光模组的光学OD高度设定待补光区域，来提高芯片级发光单元在光学OD高度位置的光强均匀度，确保此高度下光强差值不超过15％：限定与LED芯片主出光方向一定夹角范围内的区域为待补光区，该待补光区夹角范围为θ
B
；当所述混光模组的DHR
MAX
需要达到2.75时，设定θ
B
为
‑
30
°
～+30
°
；当所述混光模组的DHR
MAX
需要达到3.0时，设定θ
B
为
‑
30
°
～+30
°
；当所述混光模组的DHR
MAX
需要达到3.5时，设定θ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙智江，王书昶，沈阳，
申请(专利权)人：海迪科南通光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：