CN110161613B - 背光模组及其制作方法、液晶显示装置 - Google Patents

背光模组及其制作方法、液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种背光模组及其制作方法、液晶显示装置，实现了用于液晶显示的更薄的均匀背光源。所述背光模组包括：导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；布置在所述出光面上的多个点光源，所述点光源的光路在所述导光板内部。

Description

背光模组及其制作方法、液晶显示装置
技术领域
本公开涉及触控技术领域，尤其涉及一种背光模组及其制作方法、液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置（Liquid Crystal Display，LCD）因其体积小、功耗低、无辐射等特点已成为目前平板显示装置中的主流产品。液晶显示装置的背光模组一般包括侧入式和直下式。直下式背光模组的厚度主要由反射膜与散射板之间的腔体高度决定。理论上，腔体高度越大，光线从散射板射出的均匀性越好。因此，直下式背光源一般通过增加模组的厚度来实现均匀出光。
发明内容
本公开的实施例提供了一种背光模组及其制作方法、液晶显示装置，实现了用于液晶显示的更薄的均匀背光源。
根据本公开的一个方面，提供了一种背光模组。所述背光模组包括：导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；布置在所述出光面上的多个点光源，所述点光源的光路在所述导光板内部。
可选地，在一些实施例中，所述背光模组还包括反射层；其中，所述反射层包括贴合表面，所述贴合表面与所述底面贴合；所述贴合表面的形状与所述底面的形状是互补的。
可选地，在一些实施例中，所述点光源的位置与所述倒棱锥形凹槽阵列中的倒棱锥形凹槽的位置对应。
可选地，在一些实施例中，所述倒棱锥形凹槽是四棱锥形凹槽。
可选地，在一些实施例中，在所述四棱锥形凹槽中，所述四棱锥形凹槽的侧面和所述四棱锥形凹槽的底面所成的夹角在40°~70°的范围内。
可选地，在一些实施例中，所述点光源的发光束角约为120°。
可选地，在一些实施例中，每个所述点光源是单独受控的，并且所述多个点光源具有不同的亮度。
可选地，在一些实施例中，所述点光源为发光二极管。例如，所述点光源可以是尺寸小于或等于100μm的微型发光二极管（Micro-LED）。
可选地，在一些实施例中，所述背光模组还包括布置在所述出光面上的网点，所述网点用于将光重定向至垂直于所述出光面的方向上。
可选地，在一些实施例中，所述背光模组还包括布置在所述导光板远离所述反射层一侧的增亮膜。
可选地，在一些实施例中，所述反射层的材料是反射性金属，所述导光板的材料是透明树脂材料。
根据本公开的另一方面，提供了一种液晶显示装置。所述液晶显示装置包括液晶显示面板和如以上任一实施例所述的背光模组；其中所述背光模组布置在所述液晶显示面板的入光侧。
根据本公开的另一方面，提供了一种制作背光模组的方法。所述方法包括：提供导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；在所述出光面上布置多个点光源；所述点光源的光路在所述导光板内部。
可选地，在一些实施例中，提供导光板的步骤包括：提供导光板主体；在导光板主体的表面布置光刻胶；对所述光刻胶执行纳米压印；以及固化所述光刻胶。
可选地，在一些实施例中，所述方法还包括：提供反射层。其中，所述反射层包括贴合表面，所述贴合表面与所述底面贴合；所述贴合表面的形状与所述底面的形状是互补的。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本公开实施例的背光模组的结构示意图；
图2为图1所示的实施例中的导光板的俯视图；
图3a为根据本公开实施例的棱锥结构反射光线的示意图；
图3b为常规的背光模块的远场光分布图案；
图3c是根据本公开实施例的背光模块的远场光分布图案；
图4为根据本公开实施例的液晶显示装置的结构示意图；
图5为根据本公开实施例的电子设备的示意图；
图6为根据本公开实施例的制作背光模组的方法的流程图；以及
图7为根据本公开实施例的导光板的制作工艺。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
根据本公开的一个方面，提供了一种背光模组。如图1和图2所示，所述背光模组100包括：导光板101；所述导光板101包括出光面102和与所述出光面102相对的底面103；所述底面103包括倒棱锥形凹槽阵列104；布置在所述出光面102上的多个点光源105，所述点光源105的光路在所述导光板101内部。
在本公开的实施例中，利用导光板的倒棱锥形凹槽阵列，来自点光源的光束能够由所述倒棱锥形凹槽阵列反射，并在所述导光板内部横向地传播。通过倒棱锥形凹槽阵列增加了反射和衍射的角度和次数，使绝大部分入射光在导光板中反复振荡。因此，仅利用较薄的导光板就能够获得均匀的背光输出，减小了导光板所需的厚度。
可选地，如图1所示，在一些实施例中，所述背光模组100还包括反射层106；其中，所述反射层106包括贴合表面107，所述贴合表面107与所述底面103贴合；所述贴合表面107的形状与所述底面103的形状是互补的。
可选地，在一些实施例中，所述点光源的位置与所述倒棱锥形凹槽阵列中的倒棱锥形凹槽的位置对应。
可选地，如图2所示，在一些实施例中，所述倒棱锥形凹槽是四棱锥形凹槽。例如，所述四棱锥的尺寸可以在200~800 nm的范围内。
在本公开的实施例中，可以使用四棱锥形凹槽的阵列来实现对光束的反射和衍射。利用纳米级别的四棱锥形凹槽，能够有效增加入射光的反射和衍射的角度和次数，从而进一步减小导光板的厚度。并且本领域技术人员能够理解，还可以使用三棱锥、五棱锥或六棱锥等形状的凹槽来实现对光束的反射和衍射。在本公开的上下文中，术语“尺寸”指的是元件在平行于所述导光板延伸方向的平面中的长度或宽度。
可选地，如图1所示，在一些实施例中，在所述四棱锥形凹槽中，所述四棱锥形凹槽的侧面和所述四棱锥形凹槽的底面所成的夹角在40°~70°的范围内。所述点光源的发光束角约为120°。
利用在40°~70°的范围内的所述夹角，能够获得较大的反射和衍射角度，从而有效地扩散光束。
在一个实例中，如图1所示，所述四棱锥形凹槽的侧面和所述四棱锥形凹槽的底面所成的夹角a为51.7°，所述四棱锥形凹槽的重复周期为250nm。利用建模仿真软件Lumerical的FDTD模块来建立该实例的模型。当光源准直入射时：底面为平面结构的导光板的反射率为84%；当导光板的底面设置有四棱锥形凹槽的阵列时，导光板的总体反射为6.3%；当入射角是30°时，总体反射增加到18%；当入射角是60°时，总体反射为30%。在本公开的上下文中，术语“入射角”指的是入射光线与导光板所在平面的法线的夹角。当入射角越大，入射光在棱锥内部反复多次反射和衍射之后才离开椎体。如图3a所示，入射角大于零的光线L在一个四棱锥内部被反射了三次。类朗伯体光源的入射角主要分布在0~30°之间，因此有约6%-18%的光被直接反射，剩余94%-82%的光以大于全反射角的角度在导光板内传输，然后可以利用诸如设置在导光板的出光面的网点提取出来，从而提供均匀的远场光分布图案。图3b是常规的背光模块的远场光分布图案，图3c是根据本公开实施例的背光模块的远场光分布图案。能够看出，根据本公开实施例的背光模块提供了更加均匀的远场光分布图案。
可选地，在一些实施例中，每个所述点光源是单独受控的，并且所述多个点光源具有不同的亮度。
通过单独地控制每个点光源，可以实现快速响应，并可以实现局部调光（localdimming），达到超高对比度。本领域技术人员能够理解，可以使用诸如ITO的透明导电材料在所述出光面上形成电路结构，从而将发光二极管（或，微型发光二极管）电连接至供电电路。发光二极管（或，微型发光二极管）可以以矩阵的形式布置。进一步的，还可以利用单色（例如蓝色或绿色）的发光二极管（或，微型发光二极管）和适当的磷光体材料，实现白色的光输出。
可选地，在一些实施例中，所述点光源为发光二极管。例如，所述点光源可以是尺寸小于或等于100μm的微型发光二极管（Micro-LED）。
在本公开的实施例中，使用尺寸小于或等于100μm的微型发光二极管，可以进一步避免点光源本身对于导光板出射光束的遮挡。由此，能够获得更加均匀的背光输出。
可选地，如图1所示，在一些实施例中，所述背光模组100还包括布置在所述出光面102上的网点108，所述网点108用于将光重定向至垂直于所述出光面102的方向上。
在一些实施例中，利用布置在所述出光面上的网点，能够均匀地将导光板内部的光从所述出光面提取出来。
可选地，如图1所示，在一些实施例中，所述背光模组100还包括布置在所述导光板101远离所述反射层106一侧的增亮膜109。
在一些实施例中，利用布置在所述导光板远离所述反射层一侧的增亮膜，可以进一步匀化光线，并遮蔽由于光源（即，发光二极管或微型发光二极管）产生的“黑点”以及出光面上的电路结构的图案。所述增亮膜可以是普通增亮膜（brightness enhancementfilm，BEF），也可以是反射式偏光增亮膜（dual brightness enhancement film，DBEF）。
可选地，在一些实施例中，所述反射层106的材料是反射性金属。所述导光板101的材料是透明树脂材料。
利用反射性金属制作所述反射层，能够实现高反射率，进一步增加光源的光利用率，并且改进了背光模块的散热性能。利用透明树脂材料制作所述导光板，可以实现更高的光传输效率，降低光损耗。
根据本公开的另一方面，提供了一种液晶显示装置。如图4所示，所述液晶显示装置400包括液晶显示面板401和如以上任一实施例所述的背光模组100；其中所述背光模组100布置在所述液晶显示面板401的入光侧。所述背光模组100的出光面与所述液晶显示面板401的入光面相对，从而向所述液晶显示面板401提供背光照明。
该液晶显示装置可以为：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。该液晶显示装置的实施可以参见上述背光模组的实施例，重复之处不再赘述。
根据本公开的又一方面，提供了一种电子设备。所述电子设备包括如以上实施例所述的液晶显示装置。
可选地，如图5所示，在一些实施例中，所述电子设备500是虚拟现实设备或增强现实设备。
所述电子设备可以应用于虚拟现实(Virtual Reality，VR)，增强现实(AugmentedReality，AR)或其他高分辨率显示领域，从而进一步减小虚拟现实设备或增强现实设备的重量和体积。
根据本公开的另一方面，提供了一种制作背光模组的方法。如图6所示，所述方法600包括：
S601提供导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；以及
S602在所述出光面上布置多个点光源；所述点光源的光路在所述导光板内部。
在本公开的实施例中，利用导光板的倒棱锥形凹槽阵列，来自点光源的光束能够由所述倒棱锥形凹槽阵列反射，并在所述导光板内部横向地传播。通过倒棱锥形凹槽阵列增加了反射和衍射的角度和次数，使绝大部分入射光在导光板中反复振荡。因此，仅利用较薄的导光板就能够获得均匀的背光输出，减小了导光板所需的厚度。
可选地，如图7所示，在一些实施例中，S601提供导光板的步骤包括：S6011提供导光板主体；S6012在导光板主体的表面布置光刻胶；S6013对所述光刻胶执行纳米压印；以及S6014固化所述光刻胶。
可选地，如图6所示，在一些实施例中，所述方法600还包括：S603提供反射层。其中，所述反射层包括贴合表面，所述贴合表面与所述底面贴合；所述贴合表面的形状与所述底面的形状是互补的。
根据本公开实施例的背光模组及其制作方法、液晶显示装置以及电子设备，利用导光板的倒棱锥形凹槽阵列，来自点光源的光束能够由所述倒棱锥形凹槽阵列反射，并在所述导光板内部横向地传播。通过倒棱锥形凹槽阵列增加了反射和衍射的角度和次数，使绝大部分入射光在导光板中反复振荡。因此，仅利用较薄的导光板就能够获得均匀的背光输出，减小了导光板所需的厚度。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种背光模组，包括：
导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；
布置在所述出光面上的多个点光源，所述点光源的光路在所述导光板内部；
其中，所述倒棱锥形凹槽是四棱锥形凹槽；在所述四棱锥形凹槽中，所述四棱锥形凹槽的侧面和所述四棱锥形凹槽的底面所成的夹角在40°~70°的范围内。
2.如权利要求1所述的背光模组，还包括反射层；
其中，所述反射层包括贴合表面，所述贴合表面与所述底面贴合；所述贴合表面的形状与所述底面的形状是互补的。
3.如权利要求1所述的背光模组，其中，所述点光源的位置与所述倒棱锥形凹槽阵列中的倒棱锥形凹槽的位置对应。
4.如权利要求1所述的背光模组，其中，所述点光源的发光束角为120°。
5.如权利要求1所述的背光模组，其中，每个所述点光源是单独受控的，并且所述多个点光源具有不同的亮度。
6.如权利要求1所述的背光模组，其中，所述点光源为发光二极管。
7.如权利要求1所述的背光模组，还包括布置在所述出光面上的网点，所述网点用于将光重定向至垂直于所述出光面的方向上。
8.如权利要求2所述的背光模组，还包括布置在所述导光板远离所述反射层一侧的增亮膜。
9.如权利要求2所述的背光模组，其中，所述反射层的材料是反射性金属，所述导光板的材料是透明树脂材料。
10.一种液晶显示装置，包括液晶显示面板和如权利要求1-9任一项所述的背光模组；其中所述背光模组布置在所述液晶显示面板的入光侧。
11.一种制作背光模组的方法，包括：
提供导光板；所述导光板包括出光面和与所述出光面相对的底面；所述底面包括倒棱锥形凹槽阵列；
在所述出光面上布置多个点光源；所述点光源的光路在所述导光板内部；
其中，所述倒棱锥形凹槽是四棱锥形凹槽；在所述四棱锥形凹槽中，所述四棱锥形凹槽的侧面和所述四棱锥形凹槽的底面所成的夹角在40°~70°的范围内。
12.如权利要求11所述的方法，其中，提供导光板的步骤包括：
提供导光板主体；
在导光板主体的表面布置光刻胶；
对所述光刻胶执行纳米压印；以及
固化所述光刻胶。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：提供反射层；
其中，所述反射层包括贴合表面，所述贴合表面与所述底面贴合；所述贴合表面的形状与所述底面的形状是互补的。
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