CN108957619B - 一种导光组件、导光组件的制作方法以及背光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导光组件、导光组件的制作方法以及背光源，属于液晶显示技术领域，其可至少部分解决现有的直下式背光源制作工艺复杂、易发生色偏的问题。本发明的一种导光组件，包括：具有相对的第一表面和第二表面的导光板，其中有多个连通第一表面和第二表面的通孔；多个量子点球，位于各个通孔中，用于在吸收光后发出预定波长的光；第一封闭结构，用于封闭通孔在所述第一表面的开口；第二封闭结构，用于封闭通孔在第二表面的开口。

Description

一种导光组件、导光组件的制作方法以及背光源

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，具体涉及一种导光组件、导光组件的制作方法以及背光源。

背景技术

液晶显示是一种利用液晶加电扭转原理实现图像显示的显示技术之一，由于液晶分子本身不发光，因此，液晶显示装置中通常需要设置背光源，背光源根据光源与导光板(或扩散片)的相对位置的不同分为侧入式背光源和直下式背光源。然而侧入式背光源无法实现高动态范围图像(High Dynamic Range，HDR)的调制，从而不利于提高LCD显示面板的对比度。

现有技术一种直下式背光源中，LED灯条发出的光从入光侧射入扩散片后再从出光侧射出，为了避免显示面板出现云纹现象(Mura)而导致显示面板的亮度不均匀(例如，显示面板出现亮斑、亮线等缺陷)则需要增加背光源的混光距离，即增加LED灯条与扩散片之间的距离，这样就导致整个直下式背光源变厚，整个液晶显示装置很厚，从而影响液晶显示装置的美观。

现有技术中的另一种直下式背光源中，如图1所示，在导光板20上设有多个盲孔，在盲孔中填充满量子点胶31，光源10发出的蓝光照射到盲孔内的量子点胶31，量子点胶31吸收蓝光后进行二次发射，其发射的光在导光板20中尽可能的发生全发射，最终均匀的射出。这种直下式背光源不仅实现了背光源的超薄型结构，而且二次光的利用率高，量子点胶31的耗材量小；且由于其不同位置的光是分别由不同盲孔中的量子点胶31产生的，故这些位置的亮度可单独调节，从而实现高动态范围图像的调制。

然而，该直下式背光源一般通过激光或者湿刻形成导光板20中的盲孔，由于盲孔有对深度的要求，同时形成盲孔周围的导光板20的材料不能被形成盲孔的工艺影响，因此对于制作盲孔的工艺有很高的要求，从而使得这种背光源的制作工艺复杂，制作成本高。此外，由于现有形成盲孔的技术不成熟，故其中形成的盲孔底部可能存在不平整或者导致色偏，从而影响直下式背光源的性能。

发明内容

本发明至少部分解决现有的直下式背光源制作工艺复杂、易发生色偏的问题，提供一种工艺简单、轻薄的导光组件、导光组件的其制作方法以及背光源。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种导光组件，包括：

具有相对的第一表面和第二表面的导光板，其中有多个连通所述第一表面和所述第二表面的通孔；

多个量子点球，位于各个所述通孔中，用于在吸收光后发出预定波长的光；

第一封闭结构，用于封闭所述通孔在所述第一表面的开口；

第二封闭结构，用于封闭所述通孔在所述第二表面的开口。

进一步优选的是，所述第一封闭结构为覆盖在所述第一表面上的透明密封层，所述密封层的折射率小于所述导光板的折射率。

进一步优选的是，所述第二封闭结构包括：设于所述通孔在所述第二表面的开口处的反射层。

进一步优选的是，所述反射层用于将从所述通孔中射向其的全部光反射到所述通孔侧壁上。

进一步优选的是，所述第二封闭结构还包括：透明基板，设于所述导光板的所述第二表面外；凸起，位于所述透明基板朝向所述导光板的表面上，所述凸起至少部分伸入所述通孔中，所述反射层设于所述凸起的表面上。

进一步优选的是，所述凸起为圆锥形或者棱锥形；所述通孔为圆柱形。

进一步优选的是，所述通孔的在任意平行于所述第二平面的方向上的尺寸为10um至1mm；所述导光板的厚度为0.3mm至2mm；所述量子点球的直径为1um至1×10²um。

进一步优选的是，所述导光组件还包括：出光结构，位于所述导光板的所述第二表面外，用于使所述导光板内部传播的光通过所述出光结构均匀射出；

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种导光组件的制作方法，所述导光组件为上述任意一项所述的导光组件，所述导光组件的制作方法包括：

在导光板基板上形成所述通孔，得到所述导光板；

在所述通孔中填充多个所述量子点球；

形成所述第一封闭结构以及所述第二封闭结构。

进一步优选的是，所述导光组件为具有透明基板的导光组件，形成所述第二封闭结构的方法包括：提供透明基板；采用压印工艺在所述透明基板上形成凸起；在所述凸起的表面上形成反射层；将所述第二封闭结构至于所述导光板的第二表面上，使得所述凸起至少部分进入所述通孔中。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种背光源，包括：

上述的导光组件；

光源，设置在所述导光板的所述第一表面外，用于向多个所述通孔发光。

附图说明

图1为现有一种直下式背光源的剖面结构示意图；

图2为本发明的实施例的一种导光组件的剖面结构示意图；

图3为本发明的实施例的一种导光组件的凸起的角度、导光板厚度以及通孔直径的关系示意图；

图4为本发明的实施例的一种背光源的剖面结构示意图

图5a至图5g为本发明的实施例的一种导光组件的制作方法各个步骤对应的剖面图；

其中，附图标记为：10光源；20导光板；21第一表面；22第二表面；23通孔；31量子点胶；32量子点球；40第一封闭结构；51透明基板；52凸起；53反射层；60出光结构。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图2至图4所示，本实施例提供的一种导光组件包括：

具有相对的第一表面21和第二表面22的导光板20，其中有多个连通第一表面21和第二表面22的通孔23；

多个量子点球32，位于各个通孔23中，用于在吸收光后发出预定波长的光；

第一封闭结构40，用于封闭通孔23在第一表面21的开口；

第二封闭结构，用于封闭通孔23在第二表面22的开口。

导光板20是用于导光的透明板，其中具有多个通孔23，这些通孔23贯穿导光板20的同时将第一表面21和第二表面22连通，也就是说通孔23分别在第一表面21以及第二表面22上开口。通孔23可以在导光板20上均匀分布。

量子点球32的位于导光板20的多个通孔23中，也就是说量子点球32也是多个，均匀的位于通孔23中，量子点球32可在收到光的激发后二次发光。

第一封闭结构40以及第二封闭结构将量子点球32密封在通孔23中，避免量子点球32从导光板20的通孔23中出来而影响整个导光组件的性能。

通孔23可以采用激光或者湿刻的处理方式形成，其制备工艺比较成熟，故形成通孔23的工艺步骤简单、易操作，同时不会对通孔23附近的导光板20的结构造成不良影响，可以避免导光板20出现不平整或者色偏的问题，从而保证导光组件的性能。因此，本发明的导光组件不仅能够实现型薄的背光源和高动态范围图像的调制，使液晶显示装置的外观美观，而且制作工艺简单易操作，从而可提高工作效率和降低成本。

位于通孔23中的量子点球32在吸收光后发出预定波长的光，由于通孔23侧壁与量子点球32之间充满空气，因此从量子点球32发出的光实际是从空气进入通孔23的侧壁的，这是从光疏介质进入光密介质的过程，不会发生全反射，故只要量子点球32发出的光射到通孔23的侧壁上，该光就能进入导光板20中，这样可进一步减小光的损耗，提高光利用率。

优选的，通孔23为圆柱形。

其中，通孔23也可以是其他适合的形状。

但是，相对于其他形状的通孔23，例如长方体，圆柱形的通孔23更加容易实现，操作方便。

优选的，通孔23的在任意平行于第二表面22的方向上的尺寸为10um至1mm；导光板20的厚度为0.3mm至2mm。

其中，当通孔23为圆柱形时，通孔23的直径可以为10um至1mm。

以上尺寸在保证本实施例的导光组件的性能的同时能够实现该导光组件更加的轻薄。

此外，导光板20可以采用光敏玻璃或者其他合适的材料制成。可以采用激光或者湿刻的处理方式形成导光板20上的多个通孔23。

优选的，量子点球32的直径为1um至1×10²um。

其中，量子点球32的直径主要是为了和通孔23尺寸项匹配，最好量子点球32的直径略小于通孔23的尺寸，这样可以使量子点球32在通孔23中更加稳定。

优选的，第一封闭结构40为覆盖在第一表面21上的透明密封层，密封层的折射率小于导光板20的折射率。

其中，密封层可以将导光板20的第一表面21全部覆盖，包括第一表面21通孔23的开口处以及非开口处。当密封层的折射率小于导光板20的折射率时，密封层可以使部分射入导光板20的光在导光板20内发生全反射。

其中，密封层的折射率应尽可能小于导光板20的折射率，以使射入导光板20的光尽可能在导光板20内发生全反射，减少光的损耗，从而提高光利用率，进而减少能量消耗。例如，密封层的折射率可满足以下公式：

n₁＜n₂cosθ_c，

其中，n₁表示密封层的折射率，n₂表示导光板20的折射率，优选n₁＜1.3且n₁＞1.5。

优选的，第二封闭结构包括：设于通孔23在第二表面22的开口处的反射层。

其中，反射层主要是为了将通孔23中射向该反射层的光反射至通孔23的侧壁上，可以避免光从通孔23的开口射出，造成光损失。

优选的，反射层用于将从通孔23中射向其的全部光反射到通孔23侧壁上。

其中，当反射层设置的角度、导光板20厚度以及通孔23直径满足一定关系时，可以将通孔23中射向反射层的全部光反射到通孔23侧壁，使得光可以在导光板20中传播。

因此，反射层的设置可以进一步的减少光的损耗，从而提高光利用率，进而减少能量消耗。

优选的，第二封闭结构还包括：透明基板51，设于导光板20的第二表面22外；凸起52，位于透明基板51朝向导光板20的表面上，凸起52至少部分伸入通孔23中，反射层设于凸起52的表面上。

其中，当设于导光板20的第二表面22外时，凸起52至少部分伸入导光板20的通孔23中，使得反射层将从通孔23中射向其的光反射到通孔23侧壁上，从而使得光在导光板20中传播。

这里主要是通过透明基板51以及凸起52将反射层固定为一定角度，这样不仅可以加固反射层的位置，而且可以保证反射层的性能。

优选的，凸起52可以是与导光板20通孔23相匹配的圆锥形或者棱锥型。

其中，这里主要是针对通孔23为圆柱形而言的，这样不仅可以更加牢固的封闭量子点球32，而且也更容易使反射层符合其反射的光全部射至通孔23侧壁的条件。

具体的，如图3所示，凸起52的角度、导光板20厚度以及通孔23直径具体满足如下公式：

其中，t为导光板20的厚度，r为通孔23的半径，h为凸起52深入通孔的深度，

为凸起52截面的顶角的一半，θ为竖直向上光线的入射光与反射光之间夹角的一半。

以上公式为通孔形状最为理想的状态，其意义为，竖直向上射到反射层的光经反射后可达到通孔23侧壁，故其它方向的光自然更可射到通孔23侧壁上。

此外，凸起52可以在基板表面阵列分布，或者其他符合实际需求的分布。

优选的，本实施的导光组件还包括：出光结构60，位于导光板20的第二表面22外，用于使导光板20内部传播的光通过出光结构60均匀射出。

其中，出光结构60可以是设置在第二封闭结构的透明基板51的远离导光板20的表面上，也可以是一个独立的基板，光通过该基板可以均匀射出。出光结构60可以是光栅、透镜、棱镜等结构形成。

本实施例还提供一种背光源，如图4所示，包括：

以上描述的导光组件；以及

光源10，设置在导光板20的第一表面21外，用于向多个通孔23发光。

其中，本实施例的光源10发出光的路径如下：首先，光源10将光发射至通孔23内的量子点球32；其次，量子点球32吸收光后发出预定波长的光，该预定波长的光发射至反射层或者通孔23的侧壁上；然后，量子点球32发送至侧壁的光直接进入导光板20中，量子点球32发送至反射层的光经过反射层的反射至通孔23侧壁，再进入导光板20中；最后，进入导光板20的光经过密封层在导光板20中尽可能在第一表面21发生全反射，再经过出光结构60均匀射出。

光源优选蓝光LED。LED是点光源，可仅对位于导光板20第一表面21的通孔23开口处发光。而蓝光波长较短，可激发量子点球32发光。

具体的，本实施例的背光源可用于液晶显示面板中。

综上所述，本实施例的背光源制作的液晶板面具有美观、低成本、耗能少等优点。

实施例2：

如图5a至图5g所示，本实施例提供的一种导光组件的制作方法，导光组件为根据实施例1中的导光组件，导光组件的制作方法包括：

步骤1，如图5a所示，在导光板20基板上形成通孔23，得到导光板20。

其中，采用激光打孔或者湿刻光敏玻璃在导光板20上形成多个通孔23，通孔23连通导光板20的第一表面21和第二表面22。通孔23可以为圆柱形。

具体的，当采用激光的方式形成通孔23时，通孔23的直径可以为10um至1mm，导光板20的厚度可以为0.3mm～2mm，通孔23侧壁的倾斜角可以大于70°；当采用湿刻的方式形成通孔23时，导光板20可以采用光敏玻璃，通孔23的直径可以为1um至10²um，导光板20的厚度可以为0.3mm至2mm，通孔23侧壁的倾斜角可以大于75°。

步骤2，如图5b所示，在通孔23中填充多个量子点球32。

其中，在通孔23中填充多个量子点球32，用于在吸收光后发出预定波长的光。量子点球32的尺寸可以和通孔23的尺寸接近，这样可以使量子点球32在通孔23中更加稳定。填充量子点球32后，由于量子点球32并未将通孔23填充满，通孔23侧壁与量子点球32之间充满空气，因此从量子点球32发出的光实际是从空气进入通孔23的侧壁的，这是从光疏介质进入光密介质的过程，不会发生全反射，故只要量子点球32发出的光射到通孔23的侧壁上，该光就能进入导光板20中，这样可进一步减小光的损耗，提高光利用率。

步骤3，如图5c所示，形成第一封闭结构40。

其中，可采用沉积或者其他合适的方式在导光板20的第一表面21上形成第一封闭结构40。

该第一封闭结构40用于封闭通孔23在第一表面21的开口。具体的，第一封闭结构40为沉积在第一表面21上的透明密封层，密封层的折射率小于导光板20的折射率，这样可以使射入导光板20的光在导光板20内发生全反射。密封层的折射率应尽可能小于导光板20的折射率时，射入导光板20的光才尽可能在导光板20内发生全反射，减少光的损耗，从而提高光利用率，进而减少能量消耗。

步骤4，如图5d-图5f所示，形成第二封闭结构。

其中，将形成的第二封闭结构至于导光板的第二表面22上，将量子点球32封闭在第二表面22内。第二封闭结构与第二表面22的连接可以是通过透明胶或者其他适合的材料连接。

优选的，形成第一封闭结构40包括：

步骤41，如图5d所示，提供透明基板51，采用压印工艺在透明基板51上形成凸起52。

其中，采用压印工艺在透明基板51表面上形成凸起52。凸起52可以在基板51表面阵列分布，凸起52可以是圆锥形或者棱锥型。压印具体指在模具作用下使基板厚度发生变化，在基板上压出起伏花纹或字样的工序。

步骤42，如图5e所示，在凸起52的表面上形成反射层53。

其中，采用蒸镀或者打印的方式在凸起52的表面上形成反射层53。具体的，当反射层53为镁、铝或者银等材料时，可以采用蒸镀的方式形成；当反射层53为适合打印工艺的白反墨水时，可以采用打印的方式形成。

步骤43，如图5f所示，将第二封闭结构至于导光板20的第二表面22上，使得凸起52至少部分进入通孔23中。

其中，透明基板51至于导光板20的第二表面22上，使得凸起52至少部分进入通孔23中，形成第二封闭结构，该第二封闭结构用于封闭通孔23在第二表面22的开口，使得反射层53将从通孔23中射向其的光反射到通孔23侧壁上，从而使得光在导光板20中传播。

具体的，当凸起52的角度、导光板20厚度以及通孔23直径满足一定关系时，可以将通孔23中射向反射层53的全部光反射到通孔23侧壁，使得光可以在导光板20中传播，这样也可以进一步的减少光的损耗，从而提高光利用率，进而减少能量消耗。步骤5，如图5g所示，在第二封闭结构远离导光板20的一侧形成出光结构60。

其中，出光结构60可以使导光板20内部传播的光通过出光结构60均匀射出。

本实施例的导光组件的制作方法的工艺简单易操作，从而可提高工作效率和降低成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种导光组件，其特征在于，包括：

具有相对的第一表面和第二表面的导光板，其中有多个连通所述第一表面和所述第二表面的通孔；

多个量子点球，位于各个所述通孔中，用于在吸收光后发出预定波长的光，照射在通孔的侧壁的预定波长的光不会在通孔的侧壁上发生全反射，以使照射在通孔的侧壁的预定波长的光全部进入导光板，所述通孔为圆柱形，量子点球的直径与通孔的横截面的尺寸匹配；

第一封闭结构，用于封闭所述通孔在所述第一表面的开口；

第二封闭结构，用于封闭所述通孔在所述第二表面的开口；

所述第二封闭结构包括：设于所述通孔在所述第二表面的开口处的反射层；

所述第二封闭结构还包括：

透明基板，设于所述导光板的所述第二表面外；

凸起，位于所述透明基板朝向所述导光板的表面上，所述凸起至少部分伸入所述通孔中，所述反射层设于所述凸起的表面上，凸起的角度、导光板厚度以及通孔直径满足一定关系，以使通孔中射向反射层的全部光反射到通孔侧壁并进入导光板。

2.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，所述第一封闭结构为覆盖在所述第一表面上的透明密封层，所述密封层的折射率小于所述导光板的折射率。

3.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，所述反射层用于将从所述通孔中射向其的全部光反射到所述通孔侧壁上。

4.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，

所述凸起为圆锥形或者棱锥形。

5.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，

所述通孔的在任意平行于所述第二表面的方向上的尺寸为10um至1mm；

所述导光板的厚度为0.3mm至2mm；

所述量子点球的直径为1um至1×10²um。

6.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，还包括：

出光结构，位于所述导光板的所述第二表面外，用于使所述导光板内部传播的光通过所述出光结构均匀射出。

7.一种导光组件的制作方法，其特征在于，所述导光组件为根据权利要求1至6中任意一项所述的导光组件，所述导光组件的制作方法包括：

在导光板基板上形成所述通孔，得到所述导光板；

在所述通孔中填充多个所述量子点球；

形成所述第一封闭结构以及所述第二封闭结构，

形成所述第二封闭结构包括：

提供所述透明基板；

采用压印工艺在所述透明基板上形成所述凸起；

在所述凸起的表面上形成反射层；

将所述第二封闭结构至于所述导光板的第二表面上，使得所述凸起至少部分进入所述通孔中。

8.一种背光源，其特征在于，包括：

权利要求1至6中之一所述的导光组件；

光源，设置在所述导光板的所述第一表面外，用于向多个所述通孔发光。

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