CN106299143A - 一种准直光源、其制作方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种准直光源、其制作方法及显示装置，该准直光源包括衬底基板、位于衬底基板上的具有多个凹型微结构的膜层、位于该膜层上的反射层以及与各凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射，从而提供了一种能够发射准直光的准直光源；这样，可以利用该准直光源为显示面板提供准直背光，并利用分光技术，使显示面板在省去彩膜层的设置时也能显示彩色画面，从而可以减少显示面板的光能损失，进而可以提高显示面板的出光效率，相应地，可以降低显示面板的功耗。

Description

一种准直光源、其制作方法及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种准直光源、其制作方法及显示装置。
背景技术
在现有的显示装置中，液晶显示器件(Liquid Crystal Display,LCD)具有显示质量高、无电磁辐射以及应用范围广等优点，是目前较为重要的显示装置。
现有的液晶显示器件，一般利用彩膜层将白光转换为红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光，该转换过程存在光能损失，会导致液晶显示器件的出光效率较低。为了保证液晶显示器件具有较高的显示亮度，无疑会增大液晶显示器件的功耗。
目前，分光技术(polychromate)可以将准直光直接分成RGB三色光，并且，该分光过程基本没有光能损失。若将分光技术应用到液晶显示器件中，则可以省去液晶显示器件中彩膜层的设置，从而可以减少光能损失，进而可以提高液晶显示器件的出光效率，相应地，可以降低液晶显示器件的功耗。
然而，将分光技术应用到液晶显示器件中，需要液晶显示器件中的背光模组提供准直光，而现有的背光模组发出的光为散射光。
因此，如何为液晶显示器件提供准直背光，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种准直光源、其制作方法及显示装置，用以为液晶显示器件提供准直背光。
因此，本发明实施例提供了一种准直光源，包括：衬底基板、位于所述衬底基板上的具有多个凹型微结构的膜层、位于所述膜层上的反射层以及与各所述凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，
每个所述发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从所述反射层背离所述衬底基板的一侧以平行光出射。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述凹型微结构的表面为抛物面；各所述发光部位于对应的凹型微结构的焦点处。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述凹型微结构的深度的范围为8μm至80μm，直径的范围为20μm至150μm。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述具有多个凹型微结构的膜层的材料为热固化树脂。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，还包括：位于所述反射层与各所述发光部所在膜层之间的平坦层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述平坦层的粘度的范围为0.1×10-6mPa·s至1.5×10-6mPa·s。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述平坦层的折射率的范围为1.5至2。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述平坦层的材料包括环氧树脂、压克力树脂和聚酰亚胺树脂中的任意一种。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述发光部为有机电致发光结构，包括沿所述衬底基板指向所述反射层的方向依次层叠设置的透明的第一电极、发光层和具有反射作用的第二电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述有机电致发光结构中的发光层的面积的范围为2μm2至15μm2。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述有机电致发光结构中的第二电极的面积的范围为4μm2至20μm2。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个所述有机电致发光结构中的第二电极的厚度的范围为100nm至500nm。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述反射层的材料包括铝、铝钕合金和银中的任意一种。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述准直光源中，所述反射层的厚度的范围为100nm至500nm。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：显示面板、背光模组以及位于所述显示面板与所述背光模组之间的分光层；其中，所述背光模组为本发明实施例提供的上述准直光源。
本发明实施例还提供了一种准直光源的制作方法，包括：
在衬底基板上形成具有多个凹型微结构的膜层；
在形成有所述膜层的衬底基板上形成反射层；
在形成有所述反射层的衬底基板上形成与各所述凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，每个所述发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从所述反射层背离所述衬底基板的一侧以平行光出射。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述形成具有多个凹型微结构的膜层，包括：
采用热固化树脂材料在所述衬底基板上形成膜层；
对所述膜层进行纳米压印处理形成多个凹型微结构；
对形成有所述多个凹型微结构的膜层进行加热处理。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，加热温度的范围为70℃至200℃。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在形成所述反射层之后，在形成各所述发光部之前，还包括：
在形成有所述反射层的衬底基板上形成平坦层。
本发明实施例提供的上述准直光源、其制作方法及显示装置，该准直光源包括衬底基板、位于衬底基板上的具有多个凹型微结构的膜层、位于该膜层上的反射层以及与各凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射，从而提供了一种能够发射准直光的准直光源；这样，可以利用该准直光源为显示面板提供准直背光，并利用分光技术，使显示面板在省去彩膜层的设置时也能显示彩色画面，从而可以减少显示面板的光能损失，进而可以提高显示面板的出光效率，相应地，可以降低显示面板的功耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的准直光源的结构示意图之一；
图2为图1所示的准直光源发出准直光的光路图；
图3为本发明实施例提供的准直光源的结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的准直光源的结构示意图之三；
图5为图4所示的准直光源发出准直光的光路图；
图6为本发明实施例提供的准直光源的结构示意图之四；
图7为本发明实施例提供的准直光源的制作方法的流程图之一；
图8a和图8b分别为执行本发明实施例提供的准直光源的制作方法的各步骤之后的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的准直光源的制作方法的流程图之二；
图10为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、衬底基板；2、具有多个凹型微结构的膜层；3、反射层；4、发光部；41第一电极；42、发光层；43、第二电极；5、平坦层；6、封装层；100、显示面板；200、背光模组；300、分光层；h、凹型微结构的深度；d、凹型微结构的直径；H、具有多个凹型微结构的膜层的最大厚度。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的准直光源、其制作方法及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各膜层的形状和厚度不反映其真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种准直光源，如图1所示，包括：衬底基板1、位于衬底基板1上的具有多个凹型微结构(如图1所示的虚线框所示，图1以示出5个凹型微结构为例)的膜层2、位于膜层2上的反射层3以及与各凹型微结构一一对应的多个发光部4；其中，
如图2所示，每个发光部4发出的光经对应的凹型微结构上的反射层3的反射后，从反射层3背离衬底基板1的一侧以平行光出射。
本发明实施例提供的上述准直光源，可以为显示面板提供准直背光，并利用分光技术，使显示面板在省去彩膜层的设置时也能显示彩色画面，从而可以减少显示面板的光能损失，进而可以提高显示面板的出光效率，相应地，可以降低显示面板的功耗。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射，该平行光的出射方向可以与衬底基板相互垂直，或者，该平行光的出射方向也可以与衬底基板之间呈大于零且小于90°范围的夹角，在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个凹型微结构的表面可以为抛物面，此时，为了保证每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射，如图1所示，可以将各发光部4设置于对应的凹型微结构的焦点处，这样，如图2所示，每个发光部4发出的光经对应的凹型微结构上的反射层3的反射后，可以从反射层3背离衬底基板1的一侧以垂直于衬底基板1方向的平行光出射。
当然，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个凹型微结构并非局限于如图1所示的结构，其表面并非局限于抛物面，每个凹型微结构还可以为能够使每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射的其他结构，在此不做限定。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，为了保证每个发光部发出的光在对应的凹型微结构上的反射层的表面发生反射的效率较高，如图1所示，可以将每个凹型微结构的深度h控制在8μm至80μm范围为佳，可以将每个凹型微结构的直径d控制在20μm至150μm范围为佳。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述准直光源中，为了形成凹型微结构，如图1所示，具有多个凹型微结构的膜层2的最大厚度H需要大于各凹型微结构的深度h，可以将具有多个凹型微结构的膜层2的最大厚度H控制在10μm至100μm范围为佳。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，具有多个凹型微结构的膜层的材料可以选择热固化树脂；或者，具有多个凹型微结构的膜层的材料也可以选择光固化树脂；在此不做限定。较佳地，具有多个凹型微结构的膜层的材料优选热固化树脂，这是由于热固化树脂材料在热固化的过程中的形变率较小，可以控制在2％以下，能够保证非常高的曲面精度，从而可以保证准直光源以更好的准直光出射。可选地，热固化树脂可以选择聚苯乙烯、聚碳酸酯以及有机硅树脂中的任意一种，在此不做限定。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，如图3所示，还可以包括：位于反射层3与各发光部4所在膜层之间的平坦层5；该平坦层5可以支撑各发光部4位于对应的凹型微结构的焦点处。当然，在本发明实施例提供的上述准直光源中，也可以利用能够将各发光部固定于对应的凹型微结构的焦点处的其他方式，在此不做限定。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，为了保证平坦层具有良好的流平性能，从而保证平坦层具有良好的平坦度，可以将平坦层在室温下的粘度控制在0.1×10-6mPa·s至1.5×10-6mPa·s范围为佳。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，可以将平坦层的折射率控制在1.5至2范围为佳，这样，可以避免经反射层反射后的光线照射至平坦层的表面，在平坦层的表面发生全反射而影响准直光源的出光效率。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，平坦层的材料可以为环氧树脂；或者，平坦层的材料也可以为压克力树脂；或者，平坦层的材料也可以为聚酰亚胺树脂；在此不做限定。当然，平坦层的材料还可以为满足上述粘度范围和上述折射率范围的其他材料，在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个发光部可以为有机电致发光结构，如图4所示，每个发光部4可以包括沿衬底基板1指向反射层3的方向依次层叠设置的透明的第一电极41、发光层42和具有反射作用的第二电极43；这样，如图5所示，每个发光部4中的发光层42发出的光经具有反射作用的第二电极43的反射后，反射至对应的凹型微结构上的反射层3的表面并在反射层3的表面发生反射，在反射层3的表面发生反射后的光线为从反射层3背离衬底基板1的一侧出射的平行光即准直光。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，为了避免各有机电致发光结构被外界环境中的水氧侵入而受到损坏，如图6所示，还可以包括：位于各发光部4所在膜层上的封装层6。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，可以将每个有机电致发光结构中的发光层的面积控制在2μm2至15μm2范围为佳，这是由于发光层的面积太小，会导致准直光源的亮度太低(准直光源的亮度以大于500nits为佳)，发光层的面积太大，则不能作为点光源置于凹型微结构的焦点处。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个有机电致发光结构中的具有反射作用的第二电极的面积需要大于发光层的面积，这样，才能避免发光层发出的光透过第二电极而造成光能损失。优选地，可以将每个有机电致发光结构中的第二电极的面积控制在4μm2～20μm2范围为佳，这是由于第二电极的面积太小，会导致光透过第二电极而造成光能损失，第二电极的面积太大，会出现第二电极遮挡准直光出射的问题。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，可以将每个有机电致发光结构中的第二电极的厚度控制在100nm至500nm范围为佳，这是由于第二电极的厚度太薄，会导致光透过第二电极而造成光能损失。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，每个有机电致发光结构中的透明的第一电极可以为阳极，具有反射作用的第二电极可以为阴极；或者，每个有机电致发光结构中的透明的第一电极可以为阴极，具有反射作用的第二电极可以为阳极；在此不做限定。
例如，在每个有机电致发光结构中的透明的第一电极为阳极，具有反射作用的第二电极为阴极时，透明的第一电极的材料可以为透明导电氧化物(TransparentConducting Oxide,TCO)，如氧化铟锡(Indium Tin Oxides,ITO)或氧化铟镓锌(IndiumGallium Zinc Oxides,IGZO)，等，在此不做限定；具有反射作用的第二电极的材料可以为金属或合金，如镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)、镁银合金(MgAg)中的任意一种，等；在此不做限定。
例如，在每个有机电致发光结构中的透明的第一电极为阴极，具有反射作用的第二电极为阳极时，透明的第一电极的材料可以为透明导电氧化物(TransparentConducting Oxide,TCO)，如氧化铟锡(Indium Tin Oxides,ITO)或氧化铟镓锌(IndiumGallium Zinc Oxides,IGZO)，等，在此不做限定；具有反射作用的第二电极可以为由TCO和金属组成的双层结构，或者，具有反射作用的第二电极也可以为由TCO和合金组成的双层结构，其中，TCO可以为ITO或IGZO，金属可以为镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)中的任意一种，合金可以为镁银合金(MgAg)；在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，反射层的材料可以为铝(Al)；或者，反射层的材料也可以为铝钕合金(AlNd)；或者，反射层的材料也可以为银(Ag)；在此不做限定。当然，反射层的材料还可以为反射率较高的其他材料，在此不做限定。
优选地，在本发明实施例提供的上述准直光源中，可以将反射层的厚度控制在100nm至500nm范围为佳，这是由于反射层的厚度太薄，会导致光透过反射层而发生光能损失，反射层的厚度太厚，容易导致反射层与具有多个凹型微结构的膜层之间发生脱落的问题。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种准直光源的制作方法，如图7和图8a和图8b所示，包括如下步骤：
S701、在衬底基板1上形成具有多个凹型微结构的膜层2；如图8a所示；
S702、在形成有膜层2的衬底基板1上形成反射层3；如图8b所示；
可选地，反射层可以通过溅射工艺形成；或者，反射层也可以通过蒸镀工艺形成；在此不做限定。优选地，通过蒸镀工艺形成反射层，这样得到的反射层的表面更加均匀、光滑，从而可以使反射层的反射效果更佳，更容易获得准直光；
S703、在形成有反射层3的衬底基板1上形成与各凹型微结构一一对应的多个发光部4；其中，每个发光部4发出的光经对应的凹型微结构上的反射层3的反射后，从反射层3背离衬底基板1的一侧以平行光出射；得到如图1所示的准直光源。
可选地，在执行本发明实施例提供的上述方法中的步骤S701，形成具有多个凹型微结构的膜层时，如图9所示，可以包括如下步骤：
S901、采用热固化树脂材料在衬底基板上形成膜层；
可选地，可以将热固化树脂材料旋涂在衬底基板上形成膜层；
S902、对膜层进行纳米压印处理形成多个凹型微结构；
可选地，可以利用与凹型微结构具有互补图案的模具对膜层进行纳米压印处理；需要说明的是，采用纳米压印技术形成的多个凹型微结构的稳定性较强，但凹型微结构的形成方式并非局限于纳米压印技术，还可以采用电子束刻蚀或半色调掩膜板曝光等方式形成凹型微结构，在此不做限定；
S903、对形成有多个凹型微结构的膜层进行加热处理。
优选地，在本发明实施例提供的上述方法中，为了优化热固化树脂材料的固化效果，可以将加热处理的加热温度控制在70℃至200℃范围为佳。
优选地，在本发明实施例提供的上述方法中，在执行本发明实施例提供的上述方法中的步骤S702，形成反射层之后，在执行本发明实施例提供的上述方法中的步骤S703，形成与各凹型微结构一一对应的多个发光部之前，还可以在形成有反射层的衬底基板上形成平坦层，这样，在每个凹型微结构的表面为抛物面时，该平坦层可以支撑各发光部位于对应的凹型微结构的焦点处，从而可以保证每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射。
可选地，在本发明实施例提供的上述方法中，在执行本发明实施例提供的上述方法中的步骤S703，形成与各凹型微结构一一对应的多个发光部时，可以形成与各凹型微结构一一对应的多个有机电致发光结构，此时，为了避免各有机电致发光结构被外界环境中的水氧侵入而受到损坏，可以形成多个有机电致发光结构之后，在对形成有多个有机电致发光结构的衬底基板进行封装，例如，可以在形成有多个有机电致发光结构的衬底基板上形成封装层。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图10所示，包括：显示面板100、背光模组200以及位于显示面板100与背光模组200之间的分光层300；其中，背光模组200为本发明实施例提供的上述准直光源，分光层300可以将背光模组200发出的准直光直接分为RGB三色光；这样，可以省去显示面板100中的彩膜层的设置，从而可以减少光能损失，进而可以提高显示装置的出光效率，实验数据表面，显示装置的出光效率可以提升60％左右。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述准直光源的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种准直光源、其制作方法及显示装置，该准直光源包括衬底基板、位于衬底基板上的具有多个凹型微结构的膜层、位于该膜层上的反射层以及与各凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，每个发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从反射层背离衬底基板的一侧以平行光出射，从而提供了一种能够发射准直光的准直光源；这样，可以利用该准直光源为显示面板提供准直背光，并利用分光技术，使显示面板在省去彩膜层的设置时也能显示彩色画面，从而可以减少显示面板的光能损失，进而可以提高显示面板的出光效率，相应地，可以降低显示面板的功耗。
显然，本领域的技术人员可以对本发明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 (19)

1.一种准直光源，其特征在于，包括：衬底基板、位于所述衬底基板上的具有多个凹型微结构的膜层、位于所述膜层上的反射层以及与各所述凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，
每个所述发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从所述反射层背离所述衬底基板的一侧以平行光出射。
2.如权利要求1所述的准直光源，其特征在于，每个所述凹型微结构的表面为抛物面；各所述发光部位于对应的凹型微结构的焦点处。
3.如权利要求2所述的准直光源，其特征在于，每个所述凹型微结构的深度的范围为8μm至80μm，直径的范围为20μm至150μm。
4.如权利要求1所述的准直光源，其特征在于，所述具有多个凹型微结构的膜层的材料为热固化树脂。
5.如权利要求2或3所述的准直光源，其特征在于，还包括：位于所述反射层与各所述发光部所在膜层之间的平坦层。
6.如权利要求5所述的准直光源，其特征在于，所述平坦层的粘度的范围为0.1×10- 6mPa·s至1.5×10-6mPa·s。
7.如权利要求5所述的准直光源，其特征在于，所述平坦层的折射率的范围为1.5至2。
8.如权利要求5所述的准直光源，其特征在于，所述平坦层的材料包括环氧树脂、压克力树脂和聚酰亚胺树脂中的任意一种。
9.如权利要求1所述的准直光源，其特征在于，每个所述发光部为有机电致发光结构，包括沿所述衬底基板指向所述反射层的方向依次层叠设置的透明的第一电极、发光层和具有反射作用的第二电极。
10.如权利要求9所述的准直光源，其特征在于，每个所述有机电致发光结构中的发光层的面积的范围为2μm2至15μm2。
11.如权利要求9所述的准直光源，其特征在于，每个所述有机电致发光结构中的第二电极的面积的范围为4μm2至20μm2。
12.如权利要求9所述的准直光源，其特征在于，每个所述有机电致发光结构中的第二电极的厚度的范围为100nm至500nm。
13.如权利要求1所述的准直光源，其特征在于，所述反射层的材料包括铝、铝钕合金和银中的任意一种。
14.如权利要求13所述的准直光源，其特征在于，所述反射层的厚度的范围为100nm至500nm。
15.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板、背光模组以及位于所述显示面板与所述背光模组之间的分光层；其中，所述背光模组为如权利要求1-14任一项所述的准直光源。
16.一种准直光源的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成具有多个凹型微结构的膜层；
在形成有所述膜层的衬底基板上形成反射层；
在形成有所述反射层的衬底基板上形成与各所述凹型微结构一一对应的多个发光部；其中，每个所述发光部发出的光经对应的凹型微结构上的反射层的反射后，从所述反射层背离所述衬底基板的一侧以平行光出射。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述形成具有多个凹型微结构的膜层，包括：
采用热固化树脂材料在所述衬底基板上形成膜层；
对所述膜层进行纳米压印处理形成多个凹型微结构；
对形成有所述多个凹型微结构的膜层进行加热处理。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，加热温度的范围为70℃至200℃。
19.如权利要求16-18任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述反射层之后，在形成各所述发光部之前，还包括：
在形成有所述反射层的衬底基板上形成平坦层。
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