CN111929946A - 直下式背光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直下式背光装置及其制造方法。该直下式背光装置包括自上而下设置的LED光源的阵列和PCB驱动板；设置在LED光源的阵列周围的多个第一反射结构；连接多个第一反射结构的导光结构，用以光学密封LED光源的阵列；以及设置在导光结构上的第二反射结构。反射结构将LED光源的一部分的配光向直下式背光装置的出光面的一侧反射。第二反射结构设置于LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。该直下式背光装置改善面光源均匀出光且薄型化，有效地缩减LED光源与光学膜片之间的间距使得背光装置达到薄型化，并且提高了光的利用效率。

Description

直下式背光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及本发明涉及半导体器件制造和光学系统，尤其涉及一种直下式背光装置及其制造方法。
背景技术
液晶显示装置具有的液晶面板自身不发光。因此，液晶显示装置在液晶面板的背面侧设置有作为面光源装置的背光装置作为对液晶面板进行照明的光源。直下式的背光装置的主要构件有光学模片、扩散板、LED光源与反射片等，在此组成架构中，如何在不增加成本与出光均匀度的条件下，有效地缩减LED光源与扩散板之间的间距使得背光装置达到薄型化的需求实为一项重要的课题。
美国专利公开第20080231780号揭露了一种采用直下式背光装置的显示器组件。扩散片(diffuser film)设置于支撑基板与光源之间，且支撑基板(supportingsubstrate)具有低光吸收率及低光散射率，其中支撑基板由透光材料所制成。另外，美国专利公开第20080231780号专利中揭露了扩散片与支撑基板之间不同间隔关系。另外，美国专利公开第20080231780号中亦揭露其设计具有足够的光散射效果以遮蔽光源，且可提供较均匀的面光源，并可提供较薄的光学散射架构。
另外，美国公告第7068332号揭露一直下式背光单元，其中扩散膜(diffusionfilm)设置于扩散片(diffusing sheet)与灯之间。
中国台湾新型专利第M271174号揭露一直下式背光装置，包括光源、扩散板、及设置于扩散板下方的透明片。透明片可经网点印刷、喷砂、蚀刻或者雾化处理，使光源的光线可先通过透明片均匀散出。接着，再由扩散板散出，使光源的光线均匀由液晶面板散出。另外，此专利亦揭露另一实施方式，其为透明片任一侧固设有扩散片或二侧固设有扩散片，其固定方式可以为贴附、溅镀、或者于扩散片上设有可与透明片相互嵌合的嵌合机构。
但是，上述现有技术的LED阵列的分布面积越大，组成的LED阵列的光源数目越多间距越小，出光越均匀，但限于成本及现有工艺水平，采用增加光源数目或者缩小光源间距的方法产生效果有限，因此，如何进一步提高出光均匀性，解决直下式背光模组容易出现亮暗不均(mura)的问题还需要进一步的探索。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种改善面光源均匀出光且薄型化的直下式背光装置，在不增加成本与出光均匀度的条件下，有效地缩减LED光源与光学膜片之间的间距使得背光装置达到薄型化，并且提高了光的利用效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种直下式背光装置，其包括自上而下设置的LED光源的阵列和PCB驱动板；设置在所述LED光源的阵列周围的多个第一反射结构；连接多个所述第一反射结构的导光结构，用以光学密封所述LED光源的阵列；以及设置在所述导光结构上的第二反射结构。所述反射结构将所述LED光源的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射。所述第二反射结构设置于所述LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过所述导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。
本发明的直下式背光装置的整体结构和设置在所述光学膜片组和设置在LED光源周围的第一反射结构以及设置于所述LED光源的顶部出光的上方的第二反射结构，将从LED光源射出的光在第一反射结构和第二反射结构之间多次反射，实现均光效果可调，消除Mura灯眼现象，提升了面光源出光均匀度和光能利用效率。从各LED光源射出的光，虽然具有较高的聚集度，但通过向各光源射出的光在第一反射结构和第二反射结构的散射传播的反射从而能扩大扩散角，克服亮暗不均(mura)的问题，实现均匀的面光源出光。本发明可以获得终端设备的高HDR对比度值显示画面，同时有效地缩减LED光源与光学膜片之间的间距使得背光装置达到薄型化。另外，整个直下式背光模组实现结构灵活的模块化组装，工艺简单，对于图案化的mini or Micro LED，贴合效率高并且结构稳定性高，测试和维修替换简便，利于提升良率。
在一个优选实施例中，第一反射结构和/或所述第二反射结构包括有光泽的白色反射器、漫反射器、镜面反射白色反射器以及胶体折射率的聚合物膜中的至少一种。
在一个优选实施例中，所述第一反射结构设置在所述PCB驱动板上。
在一个优选实施例中，所述第一反射结构与所述导光结构一体成型连接。
在一个优选实施例中，所述第二反射结构与所述导光结构一体成型连接。
在一个优选实施例中，所述第一反射结构为凸起，其为半球结构、四面体结构、多面体结构、圆柱体结构或者近圆锥体结构。
在一个优选实施例中，所述第一反射结构、所述导光结构和所述第一反射结构至少包括光转换材料。
在一个优选实施例中，所述光转换材料至少包括量子点、荧光粉和有机染料中的至少一种。
本发明同时提供一种直下式背光装置的制造方法，其包括：
S10、在PCB驱动板上电性安装LED光源的阵列；
S20、在所述LED光源的周围设置多个第一反射结构，以使得所述反射结构将所述LED光源的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射；
S30、设置连接多个所述第一反射结构的导光结构，用以光学密封所述LED光源的阵列；
S40、设置第二反射结构在所述导光结构上并位于所述LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过所述导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。
附图说明
本发明及其优点将通过研究以非限制性实施例的方式给出，并通过所附附图所示的特定实施方式的详细描述而更好的理解，其中：
图1是本发明实施例1的直下式背光装置的爆炸视图。
图2是本发明实施例1的第二反射结构的结构示图。
图3是本发明实施例2的第二反射结构和导光结构的结构示图。
图4是本发明实施例3的直下式背光装置的爆炸视图。
图5是本发明实施例4的直下式背光装置的爆炸视图。
图6是本发明实施例5的直下式背光装置的爆炸视图。
图7是本发明实施例6的直下式背光装置的爆炸视图。
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的环境中来举例说明。以下的说明是基于所示例的本发明的具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
本说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证。此外，本说明书和所附权利要求中所使用的冠词“一”一般地可以被解释为意指“一个或多个”，除非另外指定或从上下文清楚导向单数形式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1
首先，通过图1-3，就本发明的实施例1的直下式背光装置进行说明。本发明的实施例1之直下式背光装置，如图1所示，其包括自上而下设置的LED光源11的阵列和PCB驱动板10；设置在所述LED光源11的阵列周围的多个第一反射结构12；连接多个所述第一反射结构12够，用以光学密封所述LED光源11的阵列；以及设置在所述导光结构13上的第二反射结构14。所述反射结构将所述LED光源11的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射。所述第二反射结构14设置于所述LED光源11的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构14与第一反射结构12多次反射后通过所述导光结构13均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。如图2所示，所述第二反射结构14通过透明网格141一体连接。
本实施例的直下式背光装置的整体结构和设置在所述光学膜片组和设置在LED光源11周围的第一反射结构12以及设置于所述LED光源11的顶部出光的上方的第二反射结构14，将从LED光源11射出的光在第一反射结构12和第二反射结构14之间多次反射，实现均光效果可调，消除Mura灯眼现象，提升了面光源出光均匀度和光能利用效率。从各LED光源11射出的光，虽然具有较高的聚集度，但通过向各光源射出的光在第一反射结构12和第二反射结构14的散射传播的反射从而能扩大扩散角，克服亮暗不均(mura)的问题，实现均匀的面光源出光。本发明可以获得终端设备的高HDR对比度值显示画面，同时有效地缩减LED光源11与光学膜片之间的间距使得背光装置达到薄型化。另外，整个直下式背光模组实现结构灵活的模块化组装，工艺简单，对于图案化的mini or Micro LED，贴合效率高并且结构稳定性高，测试和维修替换简便，利于提升良率。
第一反射结构12和所述第二反射结构14包括有光泽的白色反射器、漫反射器、镜面反射、白色反射器以及胶体折射率的聚合物膜中的至少一种。
所述第一反射结构12为凸起，其为半球结构。可以替换设置的，所述第一反射结构12为四面体结构、多面体结构、圆柱体结构或者近圆锥体结构。
实施例2
请参照图4，是本发明的实施例2的直下式背光装置的第二反射结构14与导光结构13的结构示意图。以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
透明网格替换为网格状的导光结构13实现所述第二反射结构14一体连接。所述第二反射结构14与所述导光结构13一体成型连接。
实施例3
请参照图4，是本发明的实施例3的直下式背光装置的爆炸视图。以下仅就实施例3与实施例2的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
网格状的导光结构替换为平板结构的导光结构13，所述第二反射结构14设置在导光结构13上实现一体连接。所述第二反射结构14与所述导光结构13一体成型连接。
实施例4
请参照图5，是本发明的实施例4的直下式背光装置的爆炸视图。以下仅就实施例4与实施例3的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
所述第一反射结构12一体成型设置在所述PCB驱动板10上。
实施例5
请参照图6，是本发明的实施例5的直下式背光装置的爆炸视图。以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
所述第一反射结构12、所述第二反射结构14与所述导光结构13一体成型连接成一复合板材。复合板材可自由拆卸地设置在所述PCB驱动板10上。
实施例6
请参照图7，是本发明的实施例6的直下式背光装置的爆炸视图。以下仅就实施例6与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
所述第一反射结构12与所述导光结构13一体成型连接，其可自由拆卸地设置在所述PCB驱动板10上。
实施例7
本实施例提供一种直下式背光装置的制造方法，其包括：
S10、在PCB驱动板上电性安装LED光源的阵列；
S20、在所述LED光源的周围设置多个第一反射结构，以使得所述反射结构将所述LED光源的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射；
S30、设置连接多个所述第一反射结构的导光结构，用以光学密封所述LED光源的阵列；
S40、设置第二反射结构在所述导光结构上并位于所述LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过所述导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。
虽然在上文中已经参考一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种直下式背光装置，其特征在于，包括：
自上而下设置的LED光源的阵列和PCB驱动板；
设置在所述LED光源的周围的多个第一反射结构；
连接多个所述第一反射结构的导光结构，用以光学密封所述LED光源的阵列；以及
设置在所述导光结构上的第二反射结构，
其中，所述第一反射结构将所述LED光源的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射；
所述第二反射结构设置于所述LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过所述导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。
2.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：第一反射结构和/或所述第二反射结构包括有光泽的白色反射器、漫反射器、镜面反射白色反射器以及胶体折射率的聚合物膜中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的直下式背光装置，其特征在于：所述第一反射结构设置在所述PCB驱动板上。
4.根据权利要求1任一所述的直下式背光装置，其特征在于：所述第一反射结构与所述导光结构一体成型连接。
5.根据权利要求1任一所述的直下式背光装置，其特征在于：所述第二反射结构与所述导光结构一体成型连接。
6.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述第一反射结构为凸起，其为半球结构、四面体结构、多面体结构、圆柱体结构或者近圆锥体结构。
7.根据权利要求1所述的直下式背光装置，其特征在于：所述第一反射结构、所述导光结构和所述第一反射结构至少包括光转换材料。
8.根据权利要求7所述的直下式背光装置，其特征在于：所述光转换材料至少包括量子点、荧光粉和有机染料中的至少一种。
9.一种直下式背光装置的制造方法，其包括：
S10、在PCB驱动板上电性安装LED光源的阵列；
S20、在所述LED光源的周围设置多个第一反射结构，以使得所述反射结构将所述LED光源的一部分的配光向所述直下式背光装置的出光面的一侧反射；
S30、设置连接多个所述第一反射结构的导光结构，用以光学密封所述LED光源的阵列；
S40、设置第二反射结构在所述导光结构上并位于所述LED光源的顶部出光的上方，以使得可见光被所述第二反射结构与第一反射结构多次反射后通过所述导光结构均匀地向直下式背光装置的出光侧出射。
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