CN107799507A - 背光系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种背光系统包括背光模组。背光模组包括第一基板及设置于第一基板上的发光源阵列。发光源阵列包括多个同层设置的微型LED。背光模组定义多个等面积的发光区。每个发光区的发光亮度相同。每个发光区对应的微型LED的数量随机设置。微型LED包括正向微型LED和反向微型LED。本发明还提供一种背光系统的制造方法。

Description

背光系统及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种背光系统及其制造方法。
背景技术
微型发光二极管(micro light emitting diode,micro LED)作为背光模组的显示装置具有低功耗的优点。但，由于micro LED的尺寸较小，在制备过程中通常采用微转印的方式与其他组件进行封装。为了保证光源的正向和均匀度的稳定性，在制造过程中需要对micro LED进行对位放置，制造过程相对复杂。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可简化制造过程的背光系统。
还有必要提供一种可简化制造过程的背光系统的制造方法。
一种背光系统，包括背光模组。背光模组包括第一基板及设置于第一基板上的发光源阵列。发光源阵列包括多个同层设置的微型LED。背光模组定义多个等面积的发光区。每个每个发光区的发光亮度相同。发光区对应的微型LED的数量随机设置。微型LED包括正向微型LED和反向微型LED。
一种背光系统的制造方法，其包括如下步骤：
提供第一基板；
在第一基板上形成第一导电层；
通过喷涂方式将微型LED形成在第一导电层远离第一基板的表面上；
从第一导电层远离微型LED的一侧加热，以将微型LED的外层金属熔融固定于第一导电层；
在微型LED上依次形成第二导电层和第二基板，进而构成背光模组。
与现有技术相比较，采用上述背光系统及其制造方法，不要求微型LED发光阵列在制作过程中的对位操作，可简化背光系统的制造工艺，保证了每个发光区的亮度相同。
附图说明
图1为第一实施方式之背光系统的平面示意图。
图2为图1所示之背光系统沿II-II方向的剖面示意图。
图3为图2所示之背光系统中正向微型LED之剖面示意图。
图4为图2所示之背光系统中正向微型LED之俯视示意图。
图5为第二实施方式之背光系统的平面示意图。
图6为图5所示之背光系统沿VI-VI方向的剖面示意图。
图7为第三实施方式之背光系统的平面示意图。
图8为图7所示之背光系统沿VIII-VIII方向的剖面示意图。
图9为第四实施方式之背光系统的剖面示意图。
图10为图1所示之背光系统中背光驱动单元的模块示意图。
图11为图1所示之背光系统的制造方法的流程图。
主要元件符号说明
背光系统 1、2、3、4
背光模组 10
背光驱动单元 90
第一基板 11、21
第二基板 19
发光源阵列 12、22
微型LED 120
发光区 120a
第一导电层 13、23、33
第二导电层 15、25、35
绝缘层 36
第一连接线 17、27、37
第二连接线 38
第一导电单元 131、231、331
第二导电单元 351
正向微型LED 121
反向微型LED 123
第一电极 1212
发光层 1213
第二电极 1215
量子点薄膜 146
反射板 147
凹陷部 148
背光系统制造方法 S1-S5
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明提供一种背光系统，采用多个微型发光二极管(light emitting diode,LED)作为发光源，从而产生一平面光源。该背光系统通常作为一显示装置的背光源。该显示装置可为需要由背光源提供显示所需光线的任意一种显示装置，在后续描述中，以一液晶显示装置为例进行说明。该背光系统包括背光模组和用于驱动该背光模组发光的背光驱动单元。该背光模组包括一发光源阵列，该发光源阵列包括同层设置的多个微型LED，该多个微型LED在单位面积上的分布密度不均匀。也就是说，该背光模组定义多个等面积划分的发光区，微型LED被随机地分布于这些发光区内，每一发光区内的微型LED的数量不限制，可相同也可不同。并且，该多个微型LED也存在部分不发光的情况。该背光驱动单元通过调整每一发光区中发光的微型LED的发光强度来确保该发光源阵列的各发光区的发光均匀性。可以理解，该背光模组还可包括光学膜片，如增亮膜、扩散膜等，光学膜片的选择可根据背光设计的需要而设定。术语“微”是指直径或最大横截面尺寸为1至100微米。然而将理解本发明的实施例未必限于此，并且实施例的某些方面可以适用于更大和可能更小尺寸标度。下面结合图对本发明背光系统的具体实施方式进行说明。
请参阅图1及图2，分别为本发明一种实施方式的背光系统1的平面结构示意图与剖面结构示意图，在图1与图2中，至少省略了光学膜片。该背光系统1包括背光模组10和与背光模组10电性连接的背光驱动单元90。背光模组10包括第一基板11、与第一基板11相对设置的第二基板19及设置在第一基板11和第二基板19之间的发光源阵列12。该发光源阵列12包括同层设置的多个微型LED120。该多个微型LED120的数量呈不规则排列，从而在单位面积上的分布密度为随机值。也就是说，该背光模组10定义多个等面积划分的发光区120a，每发光区120a内的微型LED120的数量随机设置，可相同也可不同。并且，该发光源阵列12的多个微型LED120也存在部分不发光的情况。在本实施方式中，每个发光区120a包括三个微型LED120。
该发光源阵列12还包括第一导电层13、第二导电层15以及多条第一连接线17。第一导电层13被图案化以形成多个第一导电单元131。多个第一导电单元131呈矩阵排列，且与第一连接线17一一对应。每个第一导电单元131通过对应的第一连接线17与背光驱动单元90电性连接。第一导电层13和第二导电层15由导电材料材料制成，例如银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)、银纳米线(Ag nanowire，ANW)以及石墨烯(graphene)中的一种或几种的组合，但不以此为限。在本实施例中，该第一导电层13设置在该第一基板11靠近第二基板19一侧的表面上，用于给该微型LED120提供第一参考电压。该第二导电层15设置在该第二基板19靠近第一基板11一侧的表面上，用于给该微型LED120提供第二参考电压。其中，第一参考电压大于第二参考电压，且二者的差值大于微型LED的导通电压。在本实施方式中，第二参考电压可以为0V。在本实施例中，第一导电单元131与发光区120a一一对应，即每个第一导电单元131对应的区域被定义为一个发光区120a。
第一基板11和第二基板19由绝缘材料制成，其可以为玻璃基板、柔性透明基板、或其他具有高强度、高硬度的透明基板，如聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，聚酯(Polythyleneterephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、环烯烃共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)或聚醚砜(Polyether sulfone,PES)等材料制成。
该发光源阵列12的多个微型LED120也存在部分不发光的情况。也就是说，该微型LED120包括正向微型LED121和反向微型LED123。该正向微型LED121的阳极与相应的第一导电单元131电性连接，阴极与第二导电层15电性连接，从而接收正向电压而发光，而反向微型LED123的阳极与第二导电层15电性连接，阴极与该第一导电单元131电性连接，从而接收反向电压而不发光。其中，是通过喷涂方式将包含有微型LED120的材料形成在第一导电单元131上，从而形成正向微型LED121与反向微型LED123，该喷涂方式类似于显示面板中撒布间隙子的方法。该正向微型LED121与反向微型LED123形状相同。其中，正向微型LED121呈正向方式设置于第一导电单元131上，反向微型LED123呈倒置方式设置于第一导电单元131上。在本实施例中，每个第一导电单元131定义一发光区120a，包括多个正向微型LED121和至少一反向微型LED123。第一导电单元131上正向微型LED121的数量为随机值，且该多个第一导电单元131上正向微型LED121的数量可相同，也可不同。同样，任意一个第一导电单元131上反向微型LED123的数量为随机值，且该多个第一导电单元131对应反向微型LED123的数量可相同，也可不同。该微型LED120的发光材料为P-N结材料。
该相邻两个微型LED120之间定义有一间距。间距为相邻两个微型LED120中心点之间距离。在本实施方式中，最小的间距为10微米(μm)。在其他实施方式中，最小间距为5微米(μm)。在本实施方式中，该发光源阵列12的正向微型LED121和反向微型LED123均为蓝光微型LED。在其他实施方式中，正向微型LED121和反向微型LED123也可包括红光微型LED、蓝光微型LED以及绿光微型LED，且任意一个第一导电单元131对应的多个正向微型LED121中，三种颜色的比例为1:1:1。
请参阅图3及图4，为一正向微型LED121的结构示意图。该正向微型LED121包括第一电极1212、发光层1213以及第二电极1215。发光层1213设置于第一电极1212和第二电极1215之间。发光层1213用于在第一电极1212上的电压小于第二电极1215上的电压时发光。第一电极1212和第二电极1215均由金属材料制成。其中，第一电极1212呈环形。发光层1213的顶面相对第一电极1212外露。第二电极1215包括多层金属层，且最外层金属层由低熔点金属材料制成。该最外层金属层的熔点低于该第一电极1212的熔点。当正向微型LED121喷涂于第一导电层13上后，对第一导电层13进行以加热后冷却，该第二电极1215最外层的低熔点金属层会熔融后固化从而使得第二电极1215固定于第一导电层13上。
该背光驱动单元90通过调整每一发光区120a中发光的正向微型LED121的发光强度来确保各发光区120a的发光均匀性。详细的驱动结构后再予描述。
采用上述结构的背光系统1，不要求微型LED发光阵列12在制作过程中进行对位操作，简化了背光系统1的制造工艺。
请参阅图5及图6，其为第二实施方式之背光系统2。与第一实施方式中具有相同标号的组件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第二实施方式的背光系统2与第一实施方式中的背光系统1相类似，二者的主要区别在于：第一基板21和发光源阵列22。
第一基板21由导电材料材料制成。在本实施例中，该第一基板21可为一金属基板，如可为背光模组10的金属背板。也就是说，该微型LED120直接形成在该金属背板表面上。
发光源阵列22包括第一导电层23、多个微型LED120以及多条第一连接线27。第一导电层23被图案化以形成多个第一导电单元231。多个第一导电单元231呈矩阵排列，且与第一连接线17一一对应。每个第一导电单元231通过对应的第一连接线17与背光驱动单元90电性连接。在本实施例中，该第一基板21取代第一实施方式中的第一导电层130，而直接作为电源正极而与该微型LED120的阳极相连，该第一导电层23设置在该第二基板19上，作为电源负极为该微型LED120的阴极提供电压。第一导电层23由导电材料材料制成，例如银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(Zno)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)、银纳米线(Ag nano wire，ANW)以及石墨烯(graphene)中的一种或化合物，但不以此为限。
采用上述结构的背光系统2，不要求微型LED发光阵列12在制作过程中的对位操作，简化了背光系统2的制造工艺。更进一步地，该第一基板21由导电材料构成，直接作为驱动该微型LED120发光的电源正极，与第一实施方式相比，具有轻薄及简化制程的技术效果。
请参阅图7及图8，其为第三实施方式之背光系统3。与第一实施方式中具有相同标号的组件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第三实施方式的背光系统3与第一实施方式中的背光系统1相类似，二者的主要区别在于：发光源阵列32。
发光源阵列32包括第一导电层33、第二导电层35、绝缘层36、多条第一连接线37以及多条第二连接线38。第一导电层33被图案化以形成多个第一导电单元331。第二导电层35被图案化以形成多个第二导电单元351。第一导电单元331沿第一方向平行设置，第二导电单元351沿与第一方向垂直的第二方向平行设置。第一导电单元331与第一连接线37一一对应，且通过对应的第一连接线37与背光驱动单元90电性连接。第二导电单元351与第二连接线38一一对应，且通过对应的第二连接线38与背光驱动单元90电性连接。第一导电层33和第二导电层35由导电材料材料制成，例如银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(Zno)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)、银纳米线(Ag nano wire，ANW)以及石墨烯(graphene)中的一种或化合物，但不以此为限。在本实施例中，该第一导电层33设置在该第一基板11靠近第二基板19的表面上，用于提供第一参考电压给该微型LED120的阳极。该第二导电层35设置在该第二基板19靠近第一基板11的表面上，用于提供第二参考电压给该微型LED120的阴极。第一参考电压大于第二参考电压，且二者的差值大于微型LED的导通电压。在本实施方式中，第二参考电压可以为0V。
绝缘层36设置于第一导电层33上，其对应开设有若干穿孔361。穿孔361设置于第一导电单元331和第二导电单元351的交叉处。穿孔361呈矩阵排列，用于容置微型LED120。该容置于呈阵列排布的穿孔361处的微型LED120集群构成一显示阵列，在应用该背光系统3的显示主屏不工作或处于常白状态时，作为一显示用副屏显示画面。该微型LED120集群作为副屏时，该背光驱动单元90通过控制第一导电单元331与第二导电单元351上的电压实现副屏显示。
采用上述结构的背光系统3，不要求微型LED发光阵列12在制作过程中的对位操作，简化了背光系统3的制造工艺。更进一步地，该微型LED120撒布于阵列排布的穿孔361内，并能够在显示主屏不工作或处于常白状态时作为一显示用副屏显示画面，实现双屏显示功能。
请参阅图9其为第四实施方式之背光系统4。与第一实施方式中具有相同标号的组件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第四实施方式的背光系统4与第一实施方式中的背光系统1相类似，二者的主要区别在于：背光模组10。
背光模组10包括第一基板11、发光源阵列12、量子点薄膜146及反射板147。量子点薄膜146设置于第二导电层15远离第一导电层13的表面上。该背光模组10的正向微型LED121朝向该第二导电层15所在侧出射单色光线，如蓝光。量子点薄膜146用于转换正向微型LED121发出光线的颜色，如该量子点薄膜146为红色和绿色量子点薄膜。反射板147用于反射穿过该量子点薄膜146转换的光线至第一基板11以射出。如此，由量子点薄膜146进行光学转换后红光与绿光以及与正向微型LED121出射的部分蓝光混色后后形成白光自该第一基板11出射。在本实施例中，该反射板147上设置有若干凹陷部148。凹陷部148由反射板与第一基板11相对的表面向下凹陷形成。在本实施方式中，凹陷部148的截面大致呈三角形。在其他实施方式中，凹陷部148的截面也可以呈弧形、四边形等其他形状。
采用上述背光驱动结构的背光系统4，不要求微型LED发光阵列12在制作过程中的对位操作，简化了背光系统4的制造工艺。更进一步地，该背光系统4提供一反射式背光源方案。
请参阅图10，其为图1中背光驱动单元90的模块示意图。该背光驱动单元90可应用于一显示装置中，该显示装置可工作在显示阶段和待机阶段。
背光驱动单元90包括检测单元91、设定单元92以及控制单元93。检测单元91在第一导电层13和第二导电层15施加第一参考电压和第二参考电压并检测多个第一导电单元131对应发光区120a的当前亮度。
设定单元92预存有参考亮度。设定单元92根据检测的当前亮度与参考亮度进行比较，并根据比较结果设定每个发光区120a对应的调整参数。在本实施方式中，设定单元92根据检测的当前亮度与参考亮度比较，确定每个第一导电单元131对应的正向微型LED121的数量。若检测的当前亮度大于参考亮度，则该发光区120a对应的正向微型LED121的数量过多，通过计算设定对应的调整参数，如降低第一参考电压，降低该发光区120a的亮度，以接近或等于该参考亮度。若检测的当前亮度小于参考亮度，则该发光区120a对应的正向微型LED121的数量过少，通过计算设定对应的调整参数，如升高第一参考电压，使得该发光区120a的亮度与参考亮度接近或相同。
控制单元93在显示阶段时根据调整参数调整施加于每个第一导电单元131的灰阶电压，以使得该微型LED光源阵列12作为背光源工作。如第四实施方式所述，该控制单元93还可在显示装置待机阶段时控制部分第一导电单元131对应的正向微型LED121发光，以使显示装置的特定区域显示特定信息。在本实施方式中，特定信息可以为来电号码、时间、天气以及短讯等相关信息。
采用上述结构的背光系统1，通过背光驱动单元90根据每个发光区120a对应正向微型LED121数量的多少设定每个发光区120a对应的调整参数，以保证背光系统1的发光均匀性。
请参阅图11，其为一种具有背光模组10的背光系统1的制作方法。该制造方法包括如下步骤：
步骤S1，提供第一基板11。
步骤S2，在第一基板11上形成第一导电层13。该第一导电层13可被图案化形成多个第一导电单元131。
步骤S3，通过喷涂方式将微型LED120的材料形成在第一导电层13远离第一基板11的表面上。该第一导电层13上从而形成正向微型LED121与反向微型LED123。其中，喷涂方式类似于显示面板中撒布间隙子的方法。
步骤S4，从该第一导电层13远离该微型LED120的一侧加热，以将微型LED120的外层金属熔融固定于该第一导电层13。正向微型LED121和反向微型LED123下电极的外层金属层熔融而与该第一导电层13固接实现二者间的电连接。
步骤S5，在微型LED120上依次形成第二导电层15和第二基板19，以构成该背光模组。
上述背光系统的制造方法，不要求微型LED发光阵列在制作过程中的对位操作，可降低制程工艺复杂性。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种背光系统，包括背光模组；所述背光模组包括第一基板及设置于所述第一基板上的发光源阵列；所述发光源阵列包括多个同层设置的微型LED；其特征在于：所述背光模组定义多个等面积的发光区；每个所述发光区的发光亮度相同；每个所述发光区对应的所述微型LED的数量随机设置；所述微型LED包括正向微型LED和反向微型LED。
2.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于：所述发光源阵列还包括第一导电层和第二导电层；所述第一基板为绝缘材料制成；所述第一导电层设置于所述第一基板的表面上；所述微型LED设置于所述第一导电层远离所述第一基板的表面上，且与所述第一导电层电性连接；所述第二导电层设置于所述多个微型LED远离所述第一导电层的一侧；所述第一导电层用于给所述微型LED提供第一参考电压；所述第二导电层用于给所述微型LED提供第二参考电压；所述第一参考电压大于所述第二参考电压，且二者的差值大于所述微型LED的导通电压；所述正向微型LED在所述第一参考电压和所述第二参考电压的作用下发光；所述反向微型LED在所述第一参考电压和所述第二参考电压的作用下不发光。
3.如权利要求2所述的背光系统，其特征在于：所述第一导电层被图案化形成多个呈矩阵设置的第一导电单元；每个所述第一导电单元对应一个所述发光区；所述第一导电单元用于接收不同的第一参考电压，以调整对应所述发光区的发光亮度。
4.如权利要求2所述的背光系统，其特征在于：所述第一导电层被图案化形成多个第一导电单元；所述第一导电单元沿第一方向平行设置；所述第二导电层被图案化形成多个第二导电单元，所述第二导电单元沿与所述第一方向垂直的第二方向平行设置。
5.如权利要求4所述的背光系统，其特征在于：所述背光模组还包括设置于所述第一导电层和所述第二导电层之间的绝缘层；所述绝缘层在所述第一导电单元和所述第二导电单元的交叉处开设有穿孔；所述微型LED收容于所述穿孔内，且与所述第一导电单元和所述第二导电单元电性连接。
6.如权利要求2所述的背光系统，其特征在于：所述背光模组还包括量子点薄膜；所述量子点薄膜设置于所述第二导电层远离所述第一基板一侧的表面上；所述量子点薄膜用于转换所述正向微型LED的光线。
7.如权利要求6所述的背光系统，其特征在于：所述背光模组还包括反射板；所述反射板设置于所述量子点薄膜远离所述第二导电层一侧的表面上；所述反射板用于反射穿过所述量子点薄膜转换的光线至所述第一基板以射出；所述反射板上设置有若干凹陷部；所述凹陷部由所述反射板与所述第一基板相对的表面向下凹陷形成。
8.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于：所述背光模组还包括第一导电层；所述第一基板为导电材料制成；所述微型LED设置于所述第一基板的表面上，且与所述第一基板电性连接；所述第一导电层设置于所述发光源阵列远离所述第一基板的一侧；所述第一基板用于提供给所述微型LED第一参考电压；所述第一导电层用于给所述微型LED提供第二参考电压；所述第一参考电压大于所述第二参考电压，且二者的差值大于所述微型LED的导通电压；所述正向微型LED在所述第一参考电压和所述第二参考电压的作用下发光；所述反向微型LED在所述第一参考电压和所述第二参考电压的作用下不发光。
9.如权利要求2或8所述的背光系统，其特征在于：所述正向微型LED包括第一电极、发光层以及第二电极；所述第二电极与所述第一导电层电性连接；所述发光层设置于所述第一电极和所述第二电极之间，用于在所述第一电极上的电压小于所述第二电极上的电压时发光；所述第二电极包括多层金属层，且最外层金属层由低熔点金属材料制成；所述第二电极最外层金属层的熔点低于所述第一电极的熔点。
10.如权利要求2所述的背光系统，其特征在于：所述背光系统还包括背光驱动模组；所述背光驱动模组通过连接线与所述第一导电层连接；所述背光驱动模组包括检测单元、设定单元以及控制单元；所述检测单元在所述第一导电层和所述第二导电层施加所述第一参考电压和所述第二参考电压，并检测所述发光区的当前亮度；所述设定单元预存有参考亮度；所述设定单元根据所述当前亮度与所述参考亮度进行比较，并根据比较结果设定每个所述发光区对应的调整参数，所述控制单元根据所述调整参数控制每个所述发光区的亮度等于所述参考亮度。
11.如权利要求10所述的背光系统，其特征在于：所述调整参数为第一参考电压；若所述当前亮度大于所述参考亮度，则所述发光区内正向微型LED的数量过多，所述设定单元降低所述第一参考电压；若所述当前亮度小于所述参考亮度，则所述发光区内正向微型LED的数量过少，所述设定单元提高所述第一参考电压。
12.如权利要求1所述的背光系统，其特征在于：所述发光区内包括发射红光的所述正向微型LED、发射蓝光的所述正向微型LED以及发射绿光的所述正向微型LED，且三种颜色的所述正向微型LED的数量比例为1:1:1。
13.一种背光系统的制造方法，其包括如下步骤：
提供第一基板；
在所述第一基板上形成第一导电层；
通过喷涂方式将微型LED形成在所述第一导电层远离所述第一基板的表面上；
从所述第一导电层远离所述微型LED的一侧加热，以将所述微型LED的外层金属熔融固定于所述第一导电层；
在所述微型LED上依次形成第二导电层和第二基板，进而构成背光模组。
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