CN111933626B - 柔性mini-LED背光灯板及其柔性电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不需要设置导光板、扩散膜或反射片的柔性mini‑LED背光灯板，其包括FPC驱动板和电性连接设置在FPC驱动板上的mini‑LED芯片阵列，所述mini‑LED芯片阵列上设置有自下而上折射率依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠。本发明的柔性mini‑LED背光灯板通过在mini‑LED芯片阵列上设置有自下而上折射率n1、n2、n3依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠的设置，增加反射光程和柔性mini‑LED背光灯板所在平面的导光扩散，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。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置，尤其涉及一种柔性mini-LED背光灯板及其柔性显示电子设备。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，人们对显示器需求越来越高，特别是对柔性液晶显示器、曲面液晶显示器、可挠液晶显示器和可折叠液晶显示器等非平面型显示设备的需求日渐增多。柔性液晶显示面板凭借其轻薄、可弯折、 耐冲击的特性即将成为显示领域的主流。但液晶显示装置为非自发光显示装置，需要搭配背光才能实现显示，大大增加了柔性显示的难度。如何实现柔性背光一直是难以解决的问题。
直下式背光模组直接设置在液晶显示面板的后方，具有窄边框的优势，在大尺寸显示领域得到广泛的应用，但是面临着厚度增加的问题。迷你发光二极管(Mini-LED)是一种尺寸在100微米左右的小型LED，将Mini-LED应用到背光模组中，能够在实现窄边框的同时，减少液晶显示装置的厚度增加。与传统侧入式背光模组类似，采用Mini-LED的直下背光模组也需要采用增亮膜、反射片等结构以提升正面的亮度。目前最常使用的增亮膜的基本原理在于能够将部分大角度光线往中心区域收敛，而其余部分光线能够通过全反射重新进入导光板并得到重新回收利用。不同于侧入式背光的导光板回光系统，采用Mini-LED的直下背光模组无导光板设计，而是通过在驱动基板上涂覆白色反光油墨(即白油)方式进行回光，由于白油的反射特性使得反射光与入射光通常具有相同的角度，要么反射后重新进入增亮膜再次被全反射回来，要么被反射至驱动基板的低反射区(如Mini-LED表面、Mini-LED与白油之间的间隔区)被损耗，导致整体回光效率出现较大损失，出光效率不高。这些柔性Mini-LED背光技术实施困难，一方面与传统背光工艺脱节，两一方面制造成本高，良率低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种柔性mini-LED背光灯板及其柔性电子设备，能够实现柔性背光。
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不需要设置导光板、扩散膜或反射片的柔性mini-LED背光灯板，其包括FPC驱动板和电性连接设置在FPC驱动板上的mini-LED芯片阵列，所述mini-LED芯片阵列上设置有自下而上折射率依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠。
本发明提供的柔性mini-LED背光灯板通过在mini-LED芯片阵列上设置有自下而上折射率n1、n2、n3依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠的设置，增加反射光程和柔性mini-LED背光灯板所在平面的导光扩散，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，但通过自下而上折射率依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠的多次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。柔性直下式背光模组同时可以获得终端设备的高HDR对比度值显示画面。另外，柔性mini-LED背光灯板不需要设置扩散膜或反射片，有效地缩减LED光源与液晶面板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。
在一个优选实施例中，靠近所述mini-LED芯片阵列的第一正折射率薄膜密封所述mini-LED芯片阵列，以使得mini-LED芯片的出光即在第一正折射率薄膜中传播。
在一个优选实施例中，所述FPC驱动板上设置有透镜结构，所述透镜结构设置在所述mini-LED芯片的周围，用以增加光线在柔性mini-LED背光灯板所在平面的扩散。
在一个优选实施例中，所述透镜结构为凸起，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，所述透镜结构的折射率n4低于第一正折射率薄膜的折射率n1。
在一个优选实施例中，最远所述mini-LED芯片阵列的第三正折射率薄膜包括光转换单元和扩散粒子。
在一个优选实施例中，所述第一正折射率薄膜上设置有棱镜结构，以增加所述柔性mini-LED背光灯板的出光亮度。
在一个优选实施例中，所述扩散粒子包括SiO2、TiO2、Au、Ag、Al、Cu、Zn、Pt、Co、Ni、Cu2O、CuO、CdO、ZnO、玻璃纤维中至少一种微粒；所述光转换单元包括量子点、荧光粉、有机染料中的至少一种。
在一个优选实施例中，柔性mini-LED背光灯板的四周密封有反射型材料。
mini-LED芯片发出的小角度的光在光学介质第一正折射率薄膜中传播，当传播到第一正折射率薄膜（折射率n1）和其上方相邻的光学介质第二正折射率薄膜（折射率n2）的界面时，根据光线的全反射原理，入射角小于arcsin（n2/n1）的光线进入光学介质第二正折射率薄膜，大于arcsin（n2/n1）的光线依然在介质1中全反射继续传播，当它们传播到光学介质第一正折射率薄膜中的透镜结构（折射率n4）时，由于透镜结构的形状，光线发生折射导致其在第一正折射率薄膜（折射率n1）和其上方相邻的光学介质第二正折射率薄膜（折射率n2）的界面的入射角度会减小，在传播过程中多次遇到透镜结构使光线的入射角度小于arcsin（n2/n1）折射出去。通过调节n1、n2和n4的比值关系以及透镜结构的形状和排列方式可实现光的均匀分布。光进入最远所述mini-LED芯片阵列的第三正折射率薄膜后遇到其介质层中的光转换单元和扩散粒子，将蓝光转换成各角度的白光，通过调节第三正折射率薄膜出光面的棱镜结构和其折射率n3可使背光光线集中在40°~50°。
本发明同时提供一种柔性电子设备，其采用上述的柔性mini-LED背光灯板。
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是本发明实施例的柔性mini-LED背光灯板的截面结构视图。
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。
首先，通过图1，就本发明的实施例的柔性mini-LED背光灯板进行说明。本发明采用的一个技术方案是提供一种不需要设置导光板、扩散膜或反射片的柔性mini-LED背光灯板，其包括FPC驱动板100和电性连接设置在FPC驱动板100上的mini-LED芯片11阵列，所述mini-LED芯片11阵列上设置有自下而上折射率依次递减的3个正折射率薄膜之堆叠：第一正折射率薄膜101、第二正折射率薄膜102、第三正折射率薄膜103。
本实施例提供的柔性mini-LED背光灯板通过在mini-LED芯片11阵列上设置有自下而上3个正折射率薄膜之堆叠：第一正折射率薄膜101、第二正折射率薄膜102、第三正折射率薄膜103，其折射率n1、n2、n3依次递减。mini-LED芯片11发出的小角度的光在光学介质第一正折射率薄膜101中传播，当传播到第一正折射率薄膜101（折射率n1）和其上方相邻的光学介质第二正折射率薄膜102（折射率n2）的界面时，根据光线的全反射原理，入射角小于arcsin（n2/n1）的光线进入光学介质第二正折射率薄膜102，大于arcsin（n2/n1）的光线依然在介质1中全反射继续传播，当它们传播到光学介质第一正折射率薄膜101中的透镜结构（折射率n4）时，由于透镜结构的形状，光线发生折射导致其在第一正折射率薄膜101（折射率n1）和其上方相邻的光学介质第二正折射率薄膜102（折射率n2）的界面的入射角度会减小，在传播过程中多次遇到透镜结构使光线的入射角度小于arcsin（n2/n1）折射出去。通过调节n1、n2和n4的比值关系以及透镜结构的形状和排列方式可实现光的均匀分布。光进入最远所述mini-LED芯片11阵列的第三正折射率薄膜103后遇到其介质层中的光转换单元和扩散粒子，将蓝光转换成各角度的白光，通过调节第三正折射率薄膜103出光面的棱镜结构和其折射率n3可使背光光线集中在40°~50°。
依次递减的3个正折射率薄膜之堆叠的设置，增加反射光程和柔性mini-LED背光灯板所在平面的导光扩散，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，但通过自下而上折射率依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠的多次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。柔性直下式背光模组同时可以获得终端设备的高HDR对比度值显示画面。另外，柔性mini-LED背光灯板不需要设置扩散膜或反射片，有效地缩减LED光源与液晶面板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。
靠近所述mini-LED芯片11阵列的第一正折射率薄膜101密封所述mini-LED芯片11阵列，以使得mini-LED芯片11的出光即在第一正折射率薄膜101中传播。
所述第一正折射率薄膜101上设置有透镜结构12，所述透镜结构12设置在所述mini-LED芯片11的周围，用以增加光线在柔性mini-LED背光灯板所在平面的扩散。
所述透镜结构为凸起，其为半球结构。
所述透镜结构的折射率n4低于第一正折射率薄膜101的折射率n1。
最远所述mini-LED芯片11阵列的第三正折射率薄膜103包括光转换单元和扩散粒子。所述第三正折射率薄膜103上设置有棱镜结构，以增加所述柔性mini-LED背光灯板的出光亮度。
所述扩散粒子包括SiO2、TiO2、Au、Ag、Al、Cu、Zn、Pt、Co、Ni、Cu2O、CuO、CdO、ZnO、玻璃纤维中至少一种微粒；所述光转换单元包括量子点、荧光粉、有机染料中的至少一种。
柔性mini-LED背光灯板的四周密封有反射型材料104。
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 (6)
1.一种柔性mini-LED背光灯板，其包括FPC驱动板和电性连接设置在FPC驱动板上的mini-LED芯片阵列，其特征在于：所述mini-LED芯片阵列上设置有自下而上折射率依次递减的至少3个正折射率薄膜之堆叠；靠近所述mini-LED芯片阵列的第一正折射率薄膜密封所述mini-LED芯片阵列；所述FPC驱动板上设置有透镜结构，所述透镜结构设置在所述mini-LED芯片的周围；
其中，所述透镜结构为凸起，其为半球结构、多面体结构、圆柱体结构或者近圆锥体结构；所述透镜结构的折射率低于第一正折射率薄膜的折射率。
2.根据权利要求1所述的柔性mini-LED背光灯板，其特征在于，最远所述mini-LED芯片阵列的第三正折射率薄膜包括光转换单元和扩散粒子。
3.根据权利要求1所述的柔性mini-LED背光灯板，其特征在于，所述第一正折射率薄膜上设置有棱镜结构，以增加所述柔性mini-LED背光灯板的出光亮度。
4.根据权利要求2所述的柔性mini-LED背光灯板，其特征在于，所述扩散粒子包括SiO2、TiO2、Au、Ag、Al、Cu、Zn、Pt、Co、Ni、Cu2O、CuO、CdO、ZnO、玻璃纤维中至少一种微粒；所述光转换单元包括量子点、荧光粉、有机染料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的柔性mini-LED背光灯板，其特征在于，柔性mini-LED背光灯板的四周密封有反射型材料。
6.一种柔性电子设备，其特征在于，包括：采用权利要求1-5中任一所述的柔性mini-LED背光灯板。
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