CN108845454B - 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法 - Google Patents

基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108845454B
CN108845454B CN201810658218.4A CN201810658218A CN108845454B CN 108845454 B CN108845454 B CN 108845454B CN 201810658218 A CN201810658218 A CN 201810658218A CN 108845454 B CN108845454 B CN 108845454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light guide
guide plate
microstructure
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810658218.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108845454A (zh
Inventor
陈恩果
林淑颜
徐胜
叶芸
郭太良
林金堂
缪煌辉
江宗钊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201810658218.4A priority Critical patent/CN108845454B/zh
Publication of CN108845454A publication Critical patent/CN108845454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108845454B publication Critical patent/CN108845454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/004—Scattering dots or dot-like elements, e.g. microbeads, scattering particles, nanoparticles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

本发明涉及基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法，该照明结构其包括由下向上依次设置的侧入式光源及导光板、基板光导层、量子点彩膜层、聚光微结构。该背光结构将液晶面板中的彩色滤光片移到背光中，与散射层的调光散射微结构相结合进行调光，光导层的光提取和微结构的光调制同时保证了该结构具有均匀的光输出，集成了光学膜片于一体，减小了器件体积和厚度，简化了器件结构，能够充分有效地利用光能，且在背光中利用微结构的大小位置等设计直接进行色彩调节，实现了在背光上实现了像素阵列微结构调光，具有简单化、集成化等特点，可以大大增强光效并提升色彩纯度和色域，大大提高了液晶显示的市场竞争力。

Description

基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及高密度子像素的显示技术、背光源、照明领域，特别涉及了一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法。
背景技术
目前液晶显示器是市面上最受欢迎的一种显示器，它拥有驱动电压低、功耗低、显示信息量大、分辨率高、易于彩色化、寿命长、无辐射污染等优点，广泛应用于智能手机，平板电脑，电脑，大屏幕电视和数据投影仪等。
传统的液晶显示器结构由背光模组和液晶面板组成，背光源发出的光经反射片、导光板、扩散膜、棱镜膜等结构后通过偏振片进入到液晶面板中调光，由彩色滤光片产生红、绿、蓝三基色，从而实现液晶器件的彩色显示。但是背光模组结构较为复杂，且光线从光源发出到最后进入到人体的肉眼过程中有很大一部分能量损失浪费掉了，且有三分之二的光被过滤掉，导致光的利用效率和色域大大降低。为了解决以上问题，提升液晶显示器的竞争能力，简化背光模组结构，开发、设计新型的背光模块及新的荧光粉发光材料，降低成本材料等成为迫切的要求。在CN104566015A中提出一种导光板上表面制作量子点网点的方法，可以提高光的利用率并增大色域，但还需要其他光学膜片辅助，结构还较复杂且量子点没有得到封装。
综上，有必要提出一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法，该背光结构将液晶面板中的彩色滤光片移到背光中，与散射层的调光散射微结构相结合进行调光，光导层的光提取和微结构的光调制同时保证了该结构具有均匀的光输出，集成了光学膜片于一体，减小了器件体积和厚度，简化了器件结构，能够充分有效地利用光能，且在背光中利用微结构的大小位置等设计直接进行色彩调节，实现了在背光上实现了像素阵列微结构调光，具有简单化、集成化等特点，并且采用了转换效率高的量子点材料替代传统的荧光粉材料进行色彩转换，可以大大增强光效并提升色彩纯度和色域，大大提高了液晶显示的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于双面调光导光板的背光照明结构，其包括由下向上依次设置的侧入式光源及导光板、基板光导层、量子点彩膜层、聚光微结构；所述侧入式光源设置在导光板的侧面，所述导光板对侧边进入主体结构的光线进行引导，导光板底面含有散射调光层，导光板顶面含有准直微结构；底面散射调光层表面设有调光散射微结构，调光微结构面型非均匀分布，入光侧和远离入光侧的微结构面型采用不同的剖面几何轮廓；顶面的准直微结构的分布位置与彩膜层中的子像素开口一一对应，即准直微结构只设置在子像素开口位置；所述基板光导层位于侧入式导光板的出光侧，其折射率小于导光板折射率，且近光侧至远离光源侧折射率具有渐变特征；光导层对导光板射出的光线进行选择性提取和准直，再向上传导到量子点彩膜层中；所述量子点彩膜层包括依次间隔设置的不同基色的密接的子像素单元以及设置于所述子像素单元之间的黑矩阵框，所述子像素单元用于吸收光线和光色转换，所述黑矩阵用于防止光串扰和增加对比度，子像素单元开口尺寸和准直微结构分布具有对应关系；所述聚光微结构层上表面密布二次聚光及提高轴向亮度的微结构，用于隔离空气中的水和氧气进入所述量子点彩膜层。
在本发明一实施例中，所述侧入式光源采用LED点阵或阵列结构，相邻光源的首尾间隔在0.5mm至50 mm之间，中心波长在100 nm至490nm之间，半峰宽在15nm至40nm之间。
在本发明一实施例中，所述导光板的底面散射调光层的折射率与导光板相同，利用其微结构界面结构的变化，通过设置大小不等的开口率、曲率半径或口径改变光线传播的方向；微结构开口率应满足的条件：近光源处的散射微结构的开口率或口径小于远离光源处的散射微结构的开口率或口径；导光主体厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；导光板的顶面设置的准直微结构，其截面形状为三角形、圆形或半圆形；光线入射到无准直微结构处的导光板上表面将被全反射回导光板内重新传播。
在本发明一实施例中，所述基板光导层材料具有高透光性和选择性光提取功能，其折射率需小于导光板基材的折射率，以满足界面全反射条件；所述光导层具有渐变折射率，近光源处的折射率与导光板差异小，远离光源处的折射率与导光板差异大，即近光源处光能量强，但光导层全反射临界角小，远离光源处光能量相对较低，但光导层全反射临界角大，且所述光导层与量子点彩膜层紧密贴合，兼起封装作用。
在本发明一实施例中，所述基板光导层厚度在0.01mm到1mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day，基板光导层成型过程加入一定量Al2O3、超高分子量聚乙烯或纳米陶瓷树脂，使其在较薄的厚度下仍能保持较高硬度。
在本发明一实施例中，所述量子点彩膜层的黑矩阵框在光导层上凸起的高度为15μm至30μm之间，组成子像素间隔外框用于防止光串扰和提升对比度；所述黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料，所述金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni；所述量子点子像素单元在光导层上的凸起高度小于所述黑矩阵框的凸起高度，其凸起高度在10μm至20μm之间；所述量子点子像素单元对光源光线进行光吸收和波长转换，其子像素尺寸长度在50μm至500μm之间，宽度在20μm至200μm之间；所述量子点子像素单元的材料为量子点浆料，由发射中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料、散射颗粒等经过超声震荡或机械搅拌混合而成；所述量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm。
在本发明一实施例中，所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、无机化合物或者是有机化合物。
在本发明一实施例中，所述聚光微结构采用透明阻隔材料通过卷对卷压印制作成膜结构；所述制作成型的膜结构为微凸透镜膜结构或者微棱镜膜结构；若为微凸透镜膜结构，每一个或多个微凸透镜对应着每一个量子点子像素单元，微凸透镜的基底厚度为15μm至50μm，曲率半径为7e-5m到10e-5m；若为微棱镜膜结构，每一个或多个微棱镜对应着每一个量子点子像素单元，微棱镜的基底厚度为15μm至50μm，微棱镜等腰三角形上顶角的角度为10度至90度；所述聚光微结构厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day。
在本发明一实施例中，所述量子点彩膜层被替换为量子点光转换膜片和相应的三基色滤色片，膜片由红、绿量子点与树脂混合超声制备刮涂而成，量子点光转换膜片对背光源发出的光进行光色转换并最终混合成白光出射，白光经过滤色片形成三基色子像素的分离。
本发明还提供一种上述的基于双面调光导光板的背光照明结构的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1：以注塑或挤出成型的工艺方法，制备含有底面散射调光层和顶面准直微结构的侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步一体成型；在上表面通过刮涂成膜的方法制备一层渐变折射率材料，并采用电晕处理法、或化学处理法、或机械打毛法、或涂层法进行上表面平整化处理，并设置对位标记用于和密接子像素单元精确对准；步骤S2：在基板光导层上，通过增材制造方法制作黑矩阵，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内再次通过增材制造方法制作不同基色的量子点子像素单元；步骤S3：通过之前在导光板设置的对位标记，将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；步骤S4：在量子点彩膜层上表面通过增材制造方法制作聚光微结构，聚光微结构具有一定空间几何结构的重复结构。
本发明的背光结构将液晶面板中的彩色滤光片移到背光中，借助散射微结构的前向散射作用和光导层的光提取作用保证了该结构具有均匀的光输出，简化了器件结构，大大减小了导光板的厚度和体积，在背光上实现了像素阵列微结构调光，且采用量子点替代传统的颜料光阻，可以大大提高液晶显示器的色域，大大提高了液晶显示的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明中实施例1的一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法图。
图2为本发明中实施例1的量子点彩膜层的结构示意图。
图3为本发明实施例1的一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法制作流程示意图。
图4为本发明中实施例2的一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法图。
图5为本发明中实施例3的一种基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法图。
【标号说明】：10为背光源，20为散射微结构，30为侧入式导光板，40是准直微结构，50是基板光导层，60为量子点彩膜层，61、62、63分别为量子点红、绿、蓝像素单元，64为黑矩阵，70为聚光微结构。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
一种基于双面调光导光板的背光照明结构，其由下向上依次设置的：侧入式光源及导光板、基板光导层、量子点彩膜层、聚光微结构。所述侧入式光源放置在导光板的侧面；较佳的，所述侧入式光源采用LED点阵或阵列结构，相邻光源的首尾间隔在0.5mm至50 mm之间，中心波长在100 nm至490nm之间，半峰宽在15nm至40nm之间；所述导光板对侧边进入主体结构的光线进行引导，底面含有散射调光层，顶面含有准直微结构；底部散射调光层表面设有调光散射微结构，调光微结构面型非均匀分布，入光侧和远离入光侧的微结构面型采用不同的剖面几何轮廓；顶面表面准直微结构的分布位置与彩膜层中的子像素开口一一对应，即，准直微结构只设置在子像素开口位置；所述基板光导层位于侧入式导光板的出光侧，其折射率小于导光板折射率，且近光侧至远离光源侧折射率具有渐变特征；光导层对导光板射出的光线进行选择性提取和准直，再向上传导到量子点彩膜层中，基板光导层选择隔绝水和/或氧气能力较强的材料；所述量子点彩膜层包括依次间隔设置的不同基色的密接的子像素单元以及设置于所述子像素单元之间的黑矩阵框，所述子像素单元用于吸收光线和光色转换，所述黑矩阵用于防止光串扰和增加对比度，子像素单元开口尺寸和准直微结构分布具有对应关系；所述聚光微结构层上表面密布二次聚光及提高轴向亮度的微结构。较佳的，聚光微结构层主体采用有机材料C型派瑞林材料，隔离空气中的水或氧气进入所述量子点彩膜层。该背光结构将液晶面板中的彩色滤光片移到背光中，借助散射微结构的前向散射作用和光导层的光提取作用保证了该结构具有均匀的光输出，简化了器件结构，大大减小了导光板的厚度和体积，在背光上实现了像素阵列微结构调光，且采用量子点替代传统的颜料光阻，可以大大提高液晶显示器的色域，大大提高了液晶显示的市场竞争力。
进一步地，所述侧入式光源采用LED点阵或阵列结构，相邻光源的首尾间隔在0.5mm至50 mm之间，中心波长在100 nm至490nm之间，半峰宽在15nm至40nm之间。
进一步地，所述导光板的底面散射调光层的折射率与导光板相同，利用其微结构界面结构的变化，通过设置大小不等的开口率、曲率半径或口径改变光线传播的方向；微结构开口率应满足的条件：近光源处的散射微结构的开口率或口径小于远离光源处的散射微结构的开口率或口径；导光主体厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；导光板的顶面设置的准直微结构，其截面形状为三角形、圆形或半圆形；光线入射到无准直微结构处的导光板上表面将被全反射回导光板内重新传播。
进一步地，所述基板光导层材料具有高透光性和选择性光提取功能，其折射率需小于导光板基材的折射率，以满足界面全反射条件；所述光导层具有渐变折射率，近光源处的折射率与导光板差异小，远离光源处的折射率与导光板差异大，即近光源处光能量强，但光导层全反射临界角小，远离光源处光能量相对较低，但光导层全反射临界角大，且所述光导层与量子点彩膜层紧密贴合，兼起封装作用。
进一步地，所述基板光导层厚度在0.01mm到1mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day，基板光导层成型过程加入一定量Al2O3、超高分子量聚乙烯或纳米陶瓷树脂，使其在较薄的厚度下仍能保持较高硬度。
进一步地，所述量子点彩膜层的黑矩阵框在光导层上凸起的高度为15μm至30μm之间，组成子像素间隔外框用于防止光串扰和提升对比度；所述黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料，所述金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni；所述量子点子像素单元在光导层上的凸起高度小于所述黑矩阵框的凸起高度，其凸起高度在10μm至20μm之间；所述量子点子像素单元对光源光线进行光吸收和波长转换，其子像素尺寸长度在50μm至500μm之间，宽度在20μm至200μm之间；所述量子点子像素单元的材料为量子点浆料，由发射中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料、散射颗粒等经过超声震荡或机械搅拌混合而成；所述量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm。
进一步地，所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、无机化合物或者是有机化合物。
进一步地，所述聚光微结构采用透明阻隔材料通过卷对卷压印制作成膜结构；所述成型膜结构为微凸透镜膜结构或者微棱镜膜结构；若为微凸透镜膜结构，每一个或多个微凸透镜对应着每一个量子点子像素单元，微凸透镜的基底厚度为15μm至50μm，曲率半径为7e-5m到10e-5m；若为微棱镜膜结构，每一个或多个微棱镜对应着每一个量子点子像素单元，微棱镜的基底厚度为15μm至50μm，微棱镜等腰三角形上顶角的角度为10度至90度；所述聚光微结构厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day。
进一步地，所述量子点彩膜层被替换为量子点光转换膜片和相应的三基色滤色片，膜片由红、绿量子点与树脂混合超声制备刮涂而成，量子点光转换膜片对背光源发出的光进行光色转换并最终混合成白光出射，白光经过滤色片形成三基色子像素的分离。
进一步地，本发明还提供一种上述的基于双面调光导光板的背光照明结构的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1：以注塑或挤出成型的工艺方法，制备含有底面散射调光层和顶面准直微结构的侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步一体成型；在上表面通过刮涂成膜的方法制备一层渐变折射率材料，并采用电晕处理法、或化学处理法、或机械打毛法、或涂层法进行上表面平整化处理，并设置对位标记用于和密接子像素单元精确对准；步骤S2：在基板光导层上，通过增材制造方法制作黑矩阵，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内再次通过增材制造方法制作不同基色的量子点子像素单元；步骤S3：通过之前在导光板设置的对位标记，将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；步骤S4：在量子点彩膜层上表面通过增材制造方法制作聚光微结构，聚光微结构具有一定空间几何结构的重复结构。
为了让本领域技术人员进一步了解本发明所提出的方法，下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
如图1所示，10为蓝光LED点阵背光源，光源间隔为5 mm，光源波长为365nm，20为散射微结构，30为侧入式导光板，40是准直微结构，50是基板光导层，60为量子点彩膜层，61、62分别为量子点红、绿像素单元，63为空像素单元，64为黑矩阵，70为凸透镜聚光微结构。设计了导光板下表面的散射微结构和上表面的准直微结构，靠近入光侧散射微结构曲率半径为10e-5m，远离入光侧曲率半径越来越大，呈一定规律变大；准直微结构曲率半径为5e-5m，并做好定位标记用于和后续子像素单元精确对齐，由以上参数设计出了模具型腔，取PMMA材料，采用注塑成型的工艺方法制备侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步成型，得到了基于双面调光微结构的导光板。将微粒子分散在树脂中，在导光板上表面通过刮涂成膜的方法制作基板光导层，并采用电晕处理法进行表面的平整化处理。固化后的基板光导层紧密贴合于导光板上表面。基板光导层成型后，再通过光刻方法制作厚度为30μm的黑矩阵，黑矩阵浆料为胶质石墨扩散液，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内通过喷墨打印方法打印红、绿两种不同基色的量子点子像素单元，红色量子点浆料为半径为8nm的红色量子点和透明导光材料甲基丙烯酸甲脂混合搅拌4h后配制而成，绿色量子点浆料为半径为5nm的绿色量子点和透明导光材料甲基丙烯酸甲脂混合搅拌4h后配制而成，子像素厚度为20μm。通过之前在导光板设置的对位标记，使用CCD相机对位方式将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；在透明的PMMA基板上旋涂树脂，透镜原料注塑至模具中，形成凸透镜形状，将设定好的凸透镜形状在其上面进行卷对卷的压印，后期进行UV固化形成凸透镜微结构，曲率半径为10e-5m。将此凸透镜微结构压印到量子点彩膜上表面进行封装。采用卷对卷压印的方法制作凸透镜膜，起到聚光和对量子点进行封装的作用。图2为本发明中实施例1的量子点彩膜层的结构示意图。
本发明还提供一种上述的基于双面调光导光板的背光照明结构的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1：以注塑或挤出成型的工艺方法，制备含有底面散射调光层和顶面准直微结构的侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步一体成型；在上表面通过刮涂成膜的方法制备一层渐变折射率材料，并采用电晕处理法、或化学处理法、或机械打毛法、或涂层法进行上表面平整化处理，并设置对位标记用于和密接子像素单元精确对准；步骤S2：在基板光导层上，通过增材制造方法制作黑矩阵，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内再次通过增材制造方法制作不同基色的量子点子像素单元；步骤S3：通过之前在导光板设置的对位标记，将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；步骤S4：在量子点彩膜层上表面通过增材制造方法制作聚光微结构，聚光微结构具有一定空间几何结构的重复结构。主要流程示意图参见图3。
实施例2
如图4所示，10为蓝光LED点阵背光源，光源间隔为5 mm，光源波长为365nm，20为散射微结构，30为侧入式导光板，40是准直微结构，50是基板光导层，60为量子点彩膜层，61、62分别为量子点红、绿像素单元，63为空像素单元，64为黑矩阵，71为凸透镜聚光微结构。设计了导光板下表面的散射微结构和上表面的准直微结构，靠近入光侧散射微结构曲率半径为12e-5m，远离入光侧曲率半径越来越大，呈一定规律变大；准直微结构曲率半径为6e-5m，并做好定位标记用于和后续子像素单元精确对齐，由以上参数设计出了模具型腔，取PMMA材料，采用注塑成型的工艺方法制备侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步成型，得到了基于双面调光微结构的导光板。将微粒子分散在树脂中，在导光板上表面通过刮涂成膜的方法制作基板光导层，并采用电晕处理法进行表面的平整化处理。固化后的基板光导层紧密贴合于导光板上表面。基板光导层成型后，再通过光刻方法制作厚度为25μm的黑矩阵，黑矩阵浆料为胶质石墨扩散液，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内通过喷墨打印方法打印红、绿两种不同基色的量子点子像素单元，红色量子点浆料为半径为8nm的红色量子点和透明导光材料甲基丙烯酸甲脂混合搅拌4h后配制而成，绿色量子点浆料为半径为5nm的绿色量子点和透明导光材料甲基丙烯酸甲脂混合搅拌4h后配制而成，子像素厚度为15μm。通过之前在导光板设置的对位标记，使用CCD相机对位方式将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；在量子点彩膜层上表面通过热压印的方式制备棱镜聚光微结构，棱镜等腰三角形上顶角的角度为90度，高度为5μm ，固化成型封装量子点彩膜层。
实施例3
如图5所示，10为蓝光LED点阵背光源，光源间隔为5 mm，光源波长为365nm，20为散射微结构，30为侧入式导光板，40是准直微结构，50是基板光导层， 65为量子点光转换膜层，72为凸透镜聚光微结构，81、82和83为红、绿和蓝三基色滤色片，84为黑矩阵。设计了导光板下表面的散射微结构和上表面的准直微结构，靠近入光侧散射微结构曲率半径为12e- 5m，远离入光侧曲率半径越来越大，呈一定规律变小；准直微结构曲率半径为6e-5m，并做好定位标记用于和后续子像素单元精确对齐，由以上参数设计出了模具型腔，取PMMA材料，采用注塑成型的工艺方法制备侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步成型，得到了基于双面调光微结构的导光板。将微粒子分散在树脂中，在导光板上表面通过刮涂成膜的方法制作基板光导层，并采用电晕处理法进行表面的平整化处理。固化后的基板光导层紧密贴合于导光板上表面。基板光导层成型后，配制红绿混合的量子点浆料，量子点浆料由半径为8nm的红色硒化镉量子点和5nm的绿色硒化镉量子点结合透明的导光材料甲基丙烯酸甲脂混合搅拌5h后配制而成。在光导层上通过刮涂成膜的形式制备量子点光转换膜层，膜厚为100μm ，量子点光转换膜片对背光源发出的光进行光色转换并最终混合成白光出射，再在量子点光转换膜层上通过刮涂形式制备封装层，对量子点起到封装作用。再在封装层之上结合传统的三基色滤光片，白光经过滤色片形成三基色子像素的分离。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：包括由下向上依次设置的侧入式光源及导光板、基板光导层、量子点彩膜层、聚光微结构；
所述侧入式光源设置在导光板的侧面，
所述导光板对侧边进入主体结构的光线进行引导，导光板底面含有散射调光层，导光板顶面含有准直微结构；底面散射调光层表面设有调光散射微结构，调光散射微结构面型非均匀分布，入光侧和远离入光侧的微结构面型采用不同的剖面几何轮廓；顶面的准直微结构的分布位置与彩膜层中的子像素开口一一对应，即准直微结构只设置在子像素开口位置；
所述基板光导层位于侧入式导光板的出光侧，其折射率小于导光板折射率，且近光侧至远离光源侧折射率具有渐变特征；光导层对导光板射出的光线进行选择性提取和准直，再向上传导到量子点彩膜层中；
所述量子点彩膜层包括依次间隔设置的不同基色的密接的子像素单元以及设置于所述子像素单元之间的黑矩阵框，所述子像素单元用于吸收光线和光色转换，所述黑矩阵用于防止光串扰和增加对比度，子像素单元开口尺寸和准直微结构分布具有对应关系；
所述聚光微结构层上表面密布二次聚光及提高轴向亮度的微结构，用于隔离空气中的水和氧气进入所述量子点彩膜层。
2.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述侧入式光源采用LED点阵或阵列结构，相邻光源的首尾间隔在0.5mm至50 mm之间，中心波长在100 nm至490nm之间，半峰宽在15nm至40nm之间。
3.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述导光板的底面散射调光层的折射率与导光板相同，利用其微结构界面结构的变化，通过设置大小不等的开口率、曲率半径或口径改变光线传播的方向；微结构开口率应满足的条件：近光源处的散射微结构的开口率或口径小于远离光源处的散射微结构的开口率或口径；
导光主体厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；
导光板的顶面设置的准直微结构，其截面形状为三角形、圆形或半圆形；光线入射到无准直微结构处的导光板上表面将被全反射回导光板内重新传播。
4.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述基板光导层材料具有高透光性和选择性光提取功能，其折射率需小于导光板基材的折射率，以满足界面全反射条件；所述光导层具有渐变折射率，近光源处的折射率与导光板差异小，远离光源处的折射率与导光板差异大，即近光源处光能量强，但光导层全反射临界角小，远离光源处光能量相对较低，但光导层全反射临界角大，且所述光导层与量子点彩膜层紧密贴合，兼起封装作用。
5.根据权利要求1或4所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述基板光导层厚度在0.01mm到1mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day，基板光导层成型过程加入一定量Al2O3、超高分子量聚乙烯或纳米陶瓷树脂，使其在较薄的厚度下仍能保持较高硬度。
6.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述量子点彩膜层的黑矩阵框在光导层上凸起的高度为15μm至30μm之间，组成子像素间隔外框用于防止光串扰和提升对比度；所述黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料，所述金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni；所述量子点子像素单元在光导层上的凸起高度小于所述黑矩阵框的凸起高度，其凸起高度在10μm至20μm之间；所述量子点子像素单元对光源光线进行光吸收和波长转换，其子像素尺寸长度在50μm至500μm之间，宽度在20μm至200μm之间；所述量子点子像素单元的材料为量子点浆料，由发射中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料、散射颗粒等经过超声震荡或机械搅拌混合而成；所述量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm。
7.根据权利要求6所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、无机化合物或者是有机化合物。
8.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述聚光微结构采用透明阻隔材料通过卷对卷压印制作成膜结构；所述制作成型的膜结构为微凸透镜膜结构或者微棱镜膜结构；若为微凸透镜膜结构，每一个或多个微凸透镜对应着每一个量子点子像素单元，微凸透镜的基底厚度为15μm至50μm，曲率半径为7e-5m到10e-5m；若为微棱镜膜结构，每一个或多个微棱镜对应着每一个量子点子像素单元，微棱镜的基底厚度为15μm至50μm，微棱镜等腰三角形上顶角的角度为10度至90度；所述聚光微结构厚度在0.01mm到2mm之间，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2gr/m2/day。
9.根据权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构，其特征在于：所述量子点彩膜层被替换为量子点光转换膜片和相应的三基色滤色片，膜片由红、绿量子点与树脂混合超声制备刮涂而成，量子点光转换膜片对背光源发出的光进行光色转换并最终混合成白光出射，白光经过滤色片形成三基色子像素的分离。
10.一种如权利要求1所述的基于双面调光导光板的背光照明结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：以注塑或挤出成型的工艺方法，制备含有底面散射调光层和顶面准直微结构的侧入式导光板，实现导光板、调光层、微结构的同步一体成型；在上表面通过刮涂成膜的方法制备一层渐变折射率材料，并采用电晕处理法、或化学处理法、或机械打毛法、或涂层法进行上表面平整化处理，并设置对位标记用于和密接子像素单元精确对准；
步骤S2：在基板光导层上，通过增材制造方法制作黑矩阵，形成各个子像素分开的栅栏，再在各个子像素框内再次通过增材制造方法制作不同基色的量子点子像素单元；
步骤S3：通过之前在导光板设置的对位标记，将子像素单元位置与导光板上表面的准直微结构位置点对点对齐，对齐后进行贴合；
步骤S4：在量子点彩膜层上表面通过增材制造方法制作聚光微结构，聚光微结构具有一定空间几何结构的重复结构。
CN201810658218.4A 2018-06-25 2018-06-25 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法 Active CN108845454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810658218.4A CN108845454B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810658218.4A CN108845454B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108845454A CN108845454A (zh) 2018-11-20
CN108845454B true CN108845454B (zh) 2020-11-03

Family

ID=64202309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810658218.4A Active CN108845454B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108845454B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109375311B (zh) * 2018-12-26 2020-07-31 厦门天马微电子有限公司 一种导光板、导光板的制造方法及背光模组和显示装置
CN109445188A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 拓米(成都)应用技术研究院有限公司 一种液晶显示器结构
WO2020181443A1 (zh) * 2019-03-11 2020-09-17 深圳阜时科技有限公司 生物特征检测模组和背光模组及电子装置
CN110459560B (zh) * 2019-07-26 2021-09-03 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种量子点显示面板及显示装置
CN110515151B (zh) * 2019-09-24 2021-10-29 京东方科技集团股份有限公司 一种导光结构及其制备方法、前置光源及显示面板
CN110737132B (zh) * 2019-10-16 2021-01-01 上海交通大学 一种基于准直背光源的屏下指纹识别液晶显示装置
US11860461B2 (en) 2019-10-17 2024-01-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Display panel and method for manufacturing the same
CN110797378B (zh) 2019-10-28 2021-07-06 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种量子点彩膜基板、制作方法及显示面板
CN111048693A (zh) * 2019-12-06 2020-04-21 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种量子点彩膜基板及其制作方法
US20220260771A1 (en) * 2020-04-24 2022-08-18 E Ink Holdings Inc. Front light module
DE102021105905A1 (de) * 2020-05-29 2021-12-02 GM Global Technology Operations LLC Durch quantenpunkt-material verbesserte led-beleuchtung
CN113888958B (zh) * 2020-07-02 2023-06-30 广州视享科技有限公司 光学显示装置、光学显示控制方法及显示器
CN112180495A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 宁波视睿迪光电有限公司 一种背光模块的导光板及具有该导光板的液晶显示装置
CN114509895B (zh) * 2022-02-08 2023-11-28 广州华星光电半导体显示技术有限公司 背光模组及其制备方法和显示装置
CN117897655A (zh) * 2022-06-29 2024-04-16 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1510439A (zh) * 2002-12-21 2004-07-07 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 导光板和背光模组
CN101620290A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 中华映管股份有限公司 彩色导光板以及液晶显示装置
CN105546483A (zh) * 2014-10-30 2016-05-04 纬创资通股份有限公司 具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160044149A (ko) * 2014-10-14 2016-04-25 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1510439A (zh) * 2002-12-21 2004-07-07 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 导光板和背光模组
CN101620290A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 中华映管股份有限公司 彩色导光板以及液晶显示装置
CN105546483A (zh) * 2014-10-30 2016-05-04 纬创资通股份有限公司 具有渐变折射率透镜的导光模块及背光模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN108845454A (zh) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108845454B (zh) 基于双面调光导光板的背光照明结构及其制作方法
CN108919560B (zh) 一种量子点彩膜背光结构
TWI599803B (zh) 彩色濾光片、其製造方法以及包含上述的顯示裝置
CN102986039B (zh) 与太阳能电池一起使用的具有嵌入式空腔的层压结构以及相关的制造方法
TWI463189B (zh) 光學構件、包含其之顯示裝置、及其製造方法
CN105278150A (zh) 量子点彩膜基板及其制作方法与液晶显示装置
CN103534641B (zh) 显示器
CN108873470B (zh) 一种量子点彩膜背光结构
CN104298001A (zh) 直下式背光模组及其制造方法
CN109031507B (zh) 导光板及其制造方法、背光模组及显示装置
CN104155803A (zh) 背光模块及液晶显示装置
CN108466427A (zh) 一种光固化3d打印光学模块及光固化3d打印系统
CN107312522A (zh) 一种高稳定性量子点荧光膜制备方法
CN108919558B (zh) 一种楔形基板的量子点彩膜结构
CN101956950B (zh) 光学薄板及其制作方法与背光模块
CN210573093U (zh) 调光膜片、背光模块及显示设备
CN108845448A (zh) 一种改善量子点彩膜出光纯度的基板结构
CN209928183U (zh) 复合型量子点的制作装置
CN110888190A (zh) 一种高均匀的量子点多功能光学复合板
CN109599037B (zh) 显示面板及其制备方法
WO2022262826A1 (zh) 前光模组及显示装置
CN208689199U (zh) 一种微晶粉导光板组件
CN207488525U (zh) 一种可缩短混光距离且消除光源亮点的层叠式光扩散板
CN206733595U (zh) 一种光固化3d打印系统
CN215986818U (zh) 背光组件和显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant