CN109164638B - 发光模组及其制造方法、直下式背光源 - Google Patents

发光模组及其制造方法、直下式背光源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光模组及其制造方法、直下式背光源，属于显示技术领域。包括：印制电路板PCB，以及阵列排布在所述PCB上的多个发光单元，每个所述发光单元包括点光源，所述点光源包括发光结构和位于所述发光结构周围的封装结构；所述PCB上设置有所述多个发光单元的一面上设置有第一反射层，所述封装结构远离所述PCB的一面上设置有第二反射层，所述第一反射层的反射率大于所述第二反射层的反射率。本发明提高了发光模组的出光均匀性，进而提高了直下式背光源的出光均匀性。

Description

发光模组及其制造方法、直下式背光源
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种发光模组及其制造方法、直下式背光源。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)包括液晶显示面板和设置在液晶显示面板背面的背光源(Back Light)。背光源分为直下式背光源和侧入式背光源。直下式背光源包括光源，以及沿远离光源的方向层叠设置的扩散片、增光片和棱镜膜层等光学膜材。
直下式背光源中，通常采用阵列排布的发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)作为光源，且任意相邻两个LED的间距相等。LED发出的光线经由光学膜材传输后出射至液晶显示面板。
但是LED是点光源，能够向各个方向发射光线，光线在传输过程中光强随光程的增加而衰减，假设LED在光学膜材上的正投影区域为第一区域，LED在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，由于LED与光学膜材的第一区域之间的距离小于LED与光学膜材的第二区域之间的距离，因此LED发出的光线到达第一区域时的光强大于到达第二区域时的光强，进而光学膜材的第一区域的亮度明显大于第二区域的亮度，导致直下式背光源的出光均匀性较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种发光模组及其制造方法、直下式背光源，可以解决相关技术中直下式背光源的出光均匀性较差的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种发光模组，包括：
印制电路板PCB，以及阵列排布在所述PCB上的多个发光单元，每个所述发光单元包括点光源，所述点光源包括发光结构和位于所述发光结构周围的封装结构；
所述PCB上设置有所述多个发光单元的一面上设置有第一反射层，所述封装结构远离所述PCB的一面上设置有第二反射层，所述第一反射层的反射率大于所述第二反射层的反射率。
可选的，每个所述发光单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜位于所述点光源的出光侧。
可选的，所述匀光透镜的入光面上设置有盲孔，所述点光源位于所述盲孔内。
可选的，所述第二反射层的材质为黑色油墨。
可选的，所述PCB远离所述多个发光单元的一侧设置有第三反射层。
第二方面，提供了一种发光模组的制造方法，所述方法包括：
提供一印制电路板PCB；
在所述PCB的一面上形成第一反射层；
在所述PCB形成有所述第一反射层的一侧设置多个发光单元，每个所述发光单元包括点光源，所述点光源包括发光结构和位于所述发光结构周围的封装结构；
在所述封装结构远离所述PCB的一面形成第二反射层，所述第一反射层的反射率大于所述第二反射层的反射率。
可选的，所述在所述封装结构远离所述PCB的一面形成第二反射层，包括：
采用黑色油墨通过丝网印刷的方式在所述封装结构远离所述PCB的一面形成所述第二反射层。
第三方面，提供了一种直下式背光源，包括：光学膜材和如第一方面任一所述的发光模组，所述光学膜材位于所述发光模组的出光侧。
可选的，每个所述发光单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜位于所述点光源的出光侧，所述匀光透镜的入光面上设置有盲孔，所述点光源位于所述盲孔内。
可选的，所述匀光透镜的材质为聚碳酸酯，所述盲孔呈半球形，所述点光源在所述光学膜材的入光面上的光线提供面积为(55±1)毫米*(55±1)毫米，所述点光源的尺寸为3毫米*3毫米；
所述盲孔的半径为3±0.1毫米，所述匀光透镜的中心点的高度为4.5±0.1毫米，所述点光源与所述光学膜材的入光面的间距为19±1毫米。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
通过在PCB设置有发光单元的一面上设置第一反射层，在点光源的封装结构远离PCB的一面上设置第二反射层，其中第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率，即第一反射层对光线的反射程度大于第二反射层对光线的反射程度。假设点光源在背光源中的光学膜材上的正投影区域为第一区域，点光源在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，当点光源发出的光线由光学膜材反射至PCB上时，第一反射层反射至第二区域内的光线的数量大于第二反射层反射至第一区域内的光线的数量，因此可以增大第二区域的亮度，与相关技术相比，提高了发光模组的出光均匀性，进而提高了直下式背光源的出光均匀性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种发光模组的结构示意图；
图2是图1所示的发光模组的一种俯视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种发光模组的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种发光模组的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的采用CCD测试软件获取的发光单元的亮度分布区域示意图；
图6是本发明实施例提供的一种直下式背光源的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种发光模组的制造方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种发光模组的结构示意图，如图1所示，该发光模组10包括：
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)101，以及阵列排布在PCB101上的多个发光单元102，每个发光单元102包括点光源1021，点光源1021包括发光结构21a和位于发光结构21a周围的封装结构21b。
参见图1，PCB101上设置有多个发光单元102的一面上设置有第一反射层103，封装结构21b远离PCB101的一面上设置有第二反射层104，第一反射层103的反射率大于第二反射层104的反射率。
可选的，点光源可以是LED、封装芯片(Chip Scale Package，CSP)或微型蓝光芯片等，例如可以采用尺寸为3毫米*3毫米的LED，本发明实施例对点光源的类型不做限定。
综上所述，本发明实施例提供的发光模组，通过在PCB设置有发光单元的一面上设置第一反射层，在点光源的封装结构远离PCB的一面上设置第二反射层，其中第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率，即第一反射层对光线的反射程度大于第二反射层对光线的反射程度。假设点光源在背光源中的光学膜材上的正投影区域为第一区域，点光源在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，当点光源发出的光线由光学膜材反射至PCB上时，第一反射层反射至第二区域内的光线的数量大于第二反射层反射至第一区域内的光线的数量，因此可以增大第二区域的亮度，与相关技术相比，提高了发光模组的出光均匀性，进而提高了直下式背光源的出光均匀性。
可选的，第二反射层的材质可以为黑色油墨，或者是其他具有低反射率的材料。第一反射层的材质可以为具有高反射率的防焊白油。本发明实施例对第一反射层和第二反射层的材质不做限定。
示例的，图2是图1所示的发光模组的一种俯视结构示意图，如图2所示，点光源的发光结构所在区域为发光区域A，点光源的封装结构所在区域为封装区域B，PCB上除点光源所在区域以外的区域为反射区域C。其中，封装区域内设置有第二反射层，反射区域内设置有第一反射层。第二反射层可以位于封装区域内，该第二反射层的形状和大小均与封装区域的形状和大小相适配。可选的，第二反射层的边沿也可以超出封装区域，也即是第二反射层的面积可以大于封装区域的面积，第二反射层的面积尺寸可根据实际结构确定，本发明实施例对此不做限定。
可选的，图3是本发明实施例提供的另一种发光模组的结构示意图，如图3所示，每个发光单元102还包括匀光透镜1022，匀光透镜1022位于点光源1021的出光侧。其中，匀光透镜的材质可以为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)。
需要说明的是，通过在点光源的出光侧设置匀光透镜，该匀光透镜能够对点光源发出的光线起到匀化作用，使得从发光单元出射的光线能够在光学膜材的入光面上形成圆形均匀照度的光斑，可以避免光晕现象，进一步提高了发光模组的出光均匀性，同时能够改善视觉效果。
可选的，参见图3，匀光透镜1022的入光面上设置有盲孔H，点光源1021位于盲孔H内。也即是，匀光透镜的一面与PCB贴合设置，以实现对匀光透镜的固定支撑。在本发明实施例中，匀光透镜的入光面上也可以不设置盲孔，通过支撑结构将匀光透镜固定设置在点光源的出光侧，本发明实施例对此不做限定。
可选的，图4是本发明实施例提供的又一种发光模组的结构示意图，如图4所示，PCB101远离多个发光单元102的一侧设置有第三反射层105。其中，可以通过涂覆反射材料的方式在PCB远离发光单元的一侧形成第三反射层，也可以通过贴附反射纸的方式在PCB远离发光单元的一侧形成第三反射层，本发明实施例对此不做限定。
需要说明的是，在PCB远离发光单元的一侧设置第三反射层，通过第三反射层可以反射从第一反射层透射的光线，提高光线利用率。其中，第三反射层的反射率可以大于第一反射层的反射率，例如第三反射层的反射率可以大于95％，以保证发光模组的出光效率。
示例的，图5是本发明实施例提供的采用CCD测试软件获取的发光单元的亮度分布区域示意图，如图5所示，可以按照分布距离将发光单元的亮度分布区域从中心至边缘依次划分为10个环形区域(1至10)，分布距离为距离亮度分布区域中心的实际距离与亮度分布区域的半径的比值。其中，环形区域1的分布距离小于0.1，环形区域2的分布距离为0.1至0.2，环形区域3的分布距离为0.2至0.3，环形区域4的分布距离为0.3至0.4，环形区域5的分布距离为0.4至0.5，环形区域6的分布距离为0.5至0.6，环形区域7的分布距离为0.6至0.7，环形区域8的分布距离为0.7至0.8，环形区域9的分布距离为0.8至0.9，环形区域10的分布距离为0.9至1。
表1是三种发光模组中发光单元的亮度对比表，参见表1，该三种发光模组中，一种设置有低反射率的第一反射层且未设置有第二反射层(简称：低反-无丝印)，另一种设置有高反射率的第一反射层且未设置有第二反射层(简称：高反-无丝印)，还一种设置有高反射率的第一反射层且设置有第二反射层(即本发明实施例提供的发光模组，简称：高反-有丝印)。
表1
Figure BDA0001832508830000061
从表1可知，本发明实施例提供的高反-有丝印的发光模组，较低反-无丝印的发光模组，其出光效率更高；较高反-无丝印的发光模组，其中心区域(主要指环形区域1和环形区域2)的亮度较小，出光均匀性较高，因此本发明实施例提供的发光模组的光学品质较好。
综上所述，本发明实施例提供的发光模组，通过在PCB设置有发光单元的一面上设置第一反射层，在点光源的封装结构远离PCB的一面上设置第二反射层，其中第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率，即第一反射层对光线的反射程度大于第二反射层对光线的反射程度。假设点光源在背光源中的光学膜材上的正投影区域为第一区域，点光源在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，当点光源发出的光线由光学膜材反射至PCB上时，第一反射层反射至第二区域内的光线的数量大于第二反射层反射至第一区域内的光线的数量，因此可以增大第二区域的亮度，与相关技术相比，提高了发光模组的出光均匀性；另外，通过在点光源的出光侧设置匀光透镜，该匀光透镜能够对点光源发出的光线起到匀化作用，使得从发光单元出射的光线能够在光学膜材的入光面上形成圆形均匀照度的光斑，可以避免光晕现象，进一步提高了发光模组的出光均匀性，同时能够改善视觉效果，因此提高了直下式背光源的光学品质。
图6是本发明实施例提供的一种直下式背光源的结构示意图，如图6所示，该直下式背光源包括：光学膜材20和如图1至4任一所示的发光模组10，光学膜材20位于发光模组10的出光侧。本发明实施例以直下式背光源包括如图4所示的发光模组为例进行说明。
可选的，参见图6，光学膜材20可以包括沿远离发光模组10的方向层叠设置的扩散片201、增光片202和棱镜膜层203。其中，扩散片用于匀化发光模组发出的光线，增光片用于提高光线亮度，棱镜膜层用于进一步对光线起到匀化作用。在本发明实施例中，可以采用高透光率的光学膜材，例如可以采用透光角度范围为49°至129°以及229°至309°的增光片。
参见图6，每个发光单元102包括点光源1021和匀光透镜1022，匀光透镜1022位于点光源1021的出光侧，匀光透镜1022的入光面上设置有盲孔H，点光源1021位于盲孔H内。
需要说明的是，为了保证通过匀光透镜的匀化处理后出射的光线能够在光学膜材的入光面(即图6中扩散片的入光面)上形成圆形均匀照度的光斑，需要根据直下式背光源的尺寸对匀光透镜的参数进行设计。其中，参见图6，匀光透镜的参数包括：匀光透镜1022的中心点的高度h，点光源1021与光学膜材20的入光面的间距H，点光源1021在光学膜材20的入光面上的光线提供面的边长a和b(图中未画出，边长b的延伸方向垂直于纸面方向)，匀光透镜1022的折射率以及匀光透镜1022的入光面上设置的盲孔H的尺寸。可通过光线追迹仿真软件(TracePro)实现对匀光透镜的参数设计，本发明实施例在此不做赘述。
示例的，当该直下式背光源应用于55寸的显示装置，匀光透镜的材质为PC，盲孔呈半球形，点光源在光学膜材的入光面上的光线提供面积为(55±1)毫米*(55±1)毫米(也即是光线提供面的边长a和边长b均为55±1毫米)，点光源的尺寸为3毫米*3毫米；则结合背光腔的实际尺寸，可以设计盲孔的半径为3±0.1毫米，匀光透镜的中心点的高度为4.5±0.1毫米，点光源与光学膜材的入光面的间距为19±1毫米。该匀光透镜的出光效率约为90.79％。图6是如图5所示的直下式背光源中光学膜材的入光面上的照度分布的示意图，如图6所示，横坐标表示光学膜材的入光面的位置分布，单位为毫米，该位置分布包括在第一方向上与目标点的距离以及在第二方向上与目标点的距离，第一方向为边长a的延伸方向，第二方向为边长b的延伸方向，目标点为点光源的中心点在光学膜材的入光面上的正投影；纵坐标表示照度，单位为勒克斯(lux)。
可选的，本发明实施例提供的直下式背光源可以应用于液晶显示器，通过在直下式背光源的出光侧加装液晶显示面板以得到液晶显示器。
综上所述，本发明实施例提供的直下式背光源，通过在PCB设置有发光单元的一面上设置第一反射层，在点光源的封装结构远离PCB的一面上设置第二反射层，其中第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率，即第一反射层对光线的反射程度大于第二反射层对光线的反射程度。假设点光源在背光源中的光学膜材上的正投影区域为第一区域，点光源在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，当点光源发出的光线由光学膜材反射至PCB上时，第一反射层反射至第二区域内的光线的数量大于第二反射层反射至第一区域内的光线的数量，因此可以增大第二区域的亮度，与相关技术相比，提高了发光模组的出光均匀性；另外，通过在点光源的出光侧设置匀光透镜，该匀光透镜能够对点光源发出的光线起到匀化作用，使得从发光单元出射的光线能够在光学膜材的入光面上形成圆形均匀照度的光斑，可以避免光晕现象，进一步提高了发光模组的出光均匀性，同时能够改善视觉效果，因此提高了直下式背光源的光学品质。
图7是本发明实施例提供的一种发光模组的制造方法的流程图，如图7所示，该方法包括：
步骤301、提供一PCB。
步骤302、在PCB的一面上形成第一反射层。
可选的，可以在PCB的一面上涂覆具有高反射率的防焊白油，以形成第一反射层。
步骤303、在PCB形成有第一反射层的一侧设置多个发光单元，每个发光单元包括点光源，点光源包括发光结构和位于发光结构周围的封装结构。
可选的，可以通过焊接或邦定(英文：bonding)的方式将点光源固定设置在PCB形成有第一反射层的一侧，本发明实施例对此不做限定。
可选的，如图3所示，每个发光单元102还包括匀光透镜1022，匀光透镜1022位于点光源1021的出光侧。需要说明的是，通过在点光源的出光侧设置匀光透镜，该匀光透镜能够对点光源发出的光线起到匀化作用，使得从发光单元出射的光线能够在光学膜材的入光面上形成圆形均匀照度的光斑，可以避免光晕现象，进一步提高了发光模组的出光均匀性，同时能够改善视觉效果。
步骤304、在封装结构远离PCB的一面形成第二反射层。
其中，第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率。
可选的，可以采用黑色油墨通过丝网印刷的方式在封装结构远离PCB的一面形成第二反射层。
需要说明的是，本发明实施例提供的发光模组的制造方法的步骤先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的发光模组的制造方法，通过在PCB设置有发光单元的一面上设置第一反射层，在点光源的封装结构远离PCB的一面上设置第二反射层，其中第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率，即第一反射层对光线的反射程度大于第二反射层对光线的反射程度。假设点光源在背光源中的光学膜材上的正投影区域为第一区域，点光源在光学膜材上的正投影区域周围的区域为第二区域，当点光源发出的光线由光学膜材反射至PCB上时，第一反射层反射至第二区域内的光线的数量大于第二反射层反射至第一区域内的光线的数量，因此可以增大第二区域的亮度，与相关技术相比，提高了发光模组的出光均匀性，进而提高了直下式背光源的出光均匀性。
关于上述方法实施例中的装置，其中各个膜层的具体结构已经在有关该结构的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发光模组，其特征在于，包括：
印制电路板PCB，以及阵列排布在所述PCB上的多个发光单元，每个所述发光单元包括点光源，所述点光源包括发光结构和位于所述发光结构周围的封装结构；
所述PCB上设置有所述多个发光单元的一面上设置有第一反射层，所述点光源设置在所述第一反射层上，所述封装结构远离所述PCB的一面上设置有第二反射层，所述第一反射层的反射率大于所述第二反射层的反射率；
所述第二反射层在所述PCB上的正投影与所述封装结构在所述PCB上的正投影重合，所述第二反射层在所述PCB上的正投影位于所述第一反射层在所述PCB上的正投影内；
所述PCB远离所述多个发光单元的一侧设置有第三反射层，所述第三反射层的反射率大于所述第一反射层的反射率。
2.根据权利要求1所述的发光模组，其特征在于，每个所述发光单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜位于所述点光源的出光侧。
3.根据权利要求2所述的发光模组，其特征在于，所述匀光透镜的入光面上设置有盲孔，所述点光源位于所述盲孔内。
4.根据权利要求1所述的发光模组，其特征在于，
所述第二反射层的材质为黑色油墨。
5.一种发光模组的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一印制电路板PCB；
在所述PCB的一面上形成第一反射层；
在所述PCB形成有所述第一反射层的一侧设置多个发光单元，每个所述发光单元包括点光源，所述点光源设置在所述第一反射层上，所述点光源包括发光结构和位于所述发光结构周围的封装结构；
在所述封装结构远离所述PCB的一面形成第二反射层，所述第一反射层的反射率大于所述第二反射层的反射率，所述第二反射层在所述PCB上的正投影与所述封装结构在所述PCB上的正投影重合，所述第二反射层在所述PCB上的正投影位于所述第一反射层在所述PCB上的正投影内；
在所述PCB远离所述多个发光单元的一侧形成第三反射层，所述第三反射层的反射率大于所述第一反射层的反射率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述封装结构远离所述PCB的一面形成第二反射层，包括：
采用黑色油墨通过丝网印刷的方式在所述封装结构远离所述PCB的一面形成所述第二反射层。
7.一种直下式背光源，其特征在于，包括：光学膜材和如权利要求1至4任一所述的发光模组，所述光学膜材位于所述发光模组的出光侧。
8.根据权利要求7所述的直下式背光源，其特征在于，每个所述发光单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜位于所述点光源的出光侧，所述匀光透镜的入光面上设置有盲孔，所述点光源位于所述盲孔内。
9.根据权利要求8所述的直下式背光源，其特征在于，所述匀光透镜的材质为聚碳酸酯，所述盲孔呈半球形，所述点光源在所述光学膜材的入光面上的光线提供面积为(55±1)毫米*(55±1)毫米，所述点光源的尺寸为3毫米*3毫米；
所述盲孔的半径为3±0.1毫米，所述匀光透镜的中心点的高度为4.5±0.1毫米，所述点光源与所述光学膜材的入光面的间距为19±1毫米。
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