CN111983848A - 一种背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种背光模组，所述背光模组包括基板、阵列设置在所述基板上的若干个发光芯片和覆盖在所述若干个发光芯片表面的色彩转换复合膜；所述色彩转换复合膜包括透明保护材料和基于所述透明保护材料包覆的分散设置的若干片色彩转换膜；所述若干个发光芯片中每一发光芯片相对应设置有一片色彩转换膜，所述一片色彩转换膜设置在对应发光芯片的顶面上。本发明所提供的背光模组通过色彩转换膜与发光芯片对应设置的方式，发光一致性良好，制造成本低，具有良好的实用性。

Description

一种背光模组
技术领域
本发明涉及LED领域，具体涉及到一种背光模组。
背景技术
现有背光模组通常是先通过扩散板将发光芯片的蓝光进行扩散后，再通过量子点膜片将蓝光转换为白光，得到所需的白色背光。
图1示出了一种现有背光模组结构示意图，在现有背光模组中，若干个发光芯片102阵列设置在基板101上，基板101上覆盖一层顶面为平面的透明胶层104，透明胶层104包覆所述若干个发光芯片102；扩散板105贴合设置在透明胶层104上方，用于打散发光芯片102发出的蓝光，形成光强分布较为均匀的面光源；量子点膜片100贴合设置在扩散板105上方，蓝光在经量子点膜片100后转换为白光射出。
由于透明胶层的存在，现有背光模组的厚度较厚，应用范围限制较大。
此外，现有的量子点膜片100由基于透明保护材料112包覆的量子点111组成；一方面，由于现有量子点膜片100中的量子点111为一体的，切割量子点膜片100会导致部分量子点111失效，量子点膜片100的适用范围较窄；另一方面，量子点膜片100中的量子点111用量较大，量子点膜片100的制作成本较高。
发明内容
为了提高背光模组的出光面色彩一致性，本发明实施例提供了一种背光模组，该背光模组整体厚度小，制作成本低，使用范围广，具有良好的实用性。
相应的，本发明提供了一种背光模组，所述背光模组包括基板、阵列设置在所述基板顶面的若干个发光芯片和覆盖在所述若干个发光芯片表面上的色彩转换复合膜；
所述色彩转换复合膜包括透明保护材料和基于所述透明保护材料包覆的分散设置的若干片色彩转换膜；所述若干个发光芯片中每一发光芯片相对应设置有一片色彩转换膜，所述一片色彩转换膜设置在对应发光芯片的顶面上；
所述若干片色彩转换膜基于所述若干个发光芯片的阵列布局阵列设置在所述色彩转换复合膜中。
可选的实施方式，所述色彩转换膜的面积大于对应发光芯片的顶面面积。
可选的实施方式，所述发光芯片在工作状态下，在所述发光芯片发光角度内的出射光线落于对应的所述色彩转换膜上。
可选的实施方式，所述色彩转换复合膜还包括扩散层；所述扩散层设置在所述若干片色彩转换膜下方，且所述扩散层与所述若干片色彩转换膜之间基于所述透明保护材料隔离；所述扩散层底面上覆盖有所述透明保护材料。
可选的实施方式，所述扩散层材料为有机硅与硫酸钡的混合物，或有机硅与碳酸钙的混合物，或有机硅与二氧化钛的混合物。
可选的实施方式，所述色彩转换膜边缘朝所述基板方向延伸并包围在对应发光芯片的侧面上。
可选的实施方式，所述透明保护材料为聚乙烯醇材料PVA或聚对苯二甲酸类材料PET；
所述透明保护材料的表面上设置有SiO2涂层。
可选的实施方式，所述色彩转换膜由量子点材料组成。
可选的实施方式，所述背光模组还包括扩散板，所述扩散板设置在所述色彩转换复合膜顶面上。
可选的实施方式，所述背光模组还包括覆盖在所述色彩转换复合膜底面上的粘接层；所述色彩转换复合膜基于所述粘接层覆盖在所述若干个发光芯片表面上。
可选的实施方式，所述粘接层厚度取值范围为[50μm，300μm]。
可选的实施方式，所述粘接层由无色透明材料制成。
可选的实施方式，所述无色透明材料为改性环氧、丙烯酸、聚氨酯或有机硅。
可选的实施方式，所述色彩转换膜厚度取值范围为[50μm，100μm]。
本发明提供了一种背光模组，该背光模组的色彩转换复合膜由分散设置的若干片色彩转换膜组成，色彩转换膜与发光芯片对应设置，发光芯片可充分激发色彩转换膜，避免色彩转换膜激发不足导致发光偏色的缺陷，提高背光模组出光面的色彩一致性；同时，色彩转换膜的分散设置，有利于降低生产成本，且可灵活调整色彩转换膜的尺寸，增加色彩转换膜的适用范围；所述色彩转换膜延伸设置在对应发光芯片的侧面上，可针对性的利用发光芯片侧面的光线，进一步提高背光模组出光面的色彩一致性；色彩转换膜由量子点等高色域荧光材料制成，具有颜色调节简单，光化学稳定性高，荧光寿命长等特点。由于经本发明提供的色彩转换复合膜处理后的光线颜色一致性增加，相应的，扩散板或扩散膜的厚度可相应减少，背光模组的整体厚度减少，可应用至薄型化便携式消费电子等设备上，可应用的场景大大增加，具有良好的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图。
图1示出了一种现有背光模组结构示意图；
图2示出了本发明实施例一的背光模组结构示意图；
图3示出了本发明实施例一的发光芯片理论计算光路图；
图4示出了本发明实施例一的发光芯片实际计算光路图；
图5示出了本发明实施例一的第一色彩转换复合膜结构示意图；
图6示出了本发明实施例二的背光模组结构示意图；
图7示出了本发明实施例三的背光模组结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在实施例一至实施例三中，基板101、发光芯片102、粘接层103为背光模组共用结构，在附图图1至图5中使用同一标号进行标注；色彩转换复合膜在不同的实施例中具有不同的设置结构，因此，有关色彩转换复合膜的结构在不同实施例中，以第一、第二、第三等编号进行区分。
实施例一
图2示出了本发明实施例的背光模组结构示意图，图5示出了本发明实施例的第一色彩转换复合膜200结构示意图。
本发明实施例的背光模组包括基板101、发光芯片102和第一色彩转换复合膜200；若干个发光芯片102阵列设置在基板101上，第一色彩转换复合膜200覆盖在所述若干个发光芯片102表面上。
所述第一色彩转换复合膜200包括第一透明保护材料202和基于第一透明保护材料202包覆的分散设置的若干片第一色彩转换膜201；所述若干个发光芯片102中每一发光芯片102相对应设置有一片第一色彩转换膜201，所述一片第一色彩转换膜201设置在对应发光芯片102的顶面上；所述若干片第一色彩转换膜201基于所述若干个发光芯片102的阵列布局阵列设置在所述第一色彩转换复合膜200中。
发光芯片102的顶面发光光强较强而侧面发光光强较弱，考虑到发光芯片102侧面所激发的蓝光对白光的影响程度较小，因此，本发明实施例的第一色彩转换膜201设置在对应发光芯片的顶面上，主要针对发光芯片顶面的大光强光线做处理。
可选的，为了保证能够对发光芯片顶面的大光强出射光线进行色彩转换，基本的，色彩转换膜尺寸应大于或等于所述发光芯片顶面尺寸，所述色彩转换膜的面积大于或等于对应发光芯片的顶面面积。
可选的，所述色彩转换膜的尺寸与对应发光芯片的发光角度关联，所述发光芯片在工作状态下，在所述发光芯片发光角度内的出射光线落于对应的所述色彩转换膜上。
在理论计算中，可将发光芯片视为一点光源，根据发光芯片的发光角度以及色彩转换膜与发光芯片之间的距离可计算出色彩转换膜的尺寸大小。图3示出了本发明实施例的发光芯片理论计算光路图，假设发光芯片102的发光角度为a，色彩转换膜与发光芯片102的距离为L1，色彩转换膜的直径d1最小值为
Figure BDA0002071975400000051
在实际实施中，针对发光芯片的结构形状的不同，色彩转换膜的尺寸具有不同的计算公式，本发明实施例以其中一种为例进行说明。图4示出了本发明实施例的发光芯片实际计算光路图，假设发光芯片高度为h，发光芯片直径为d3，发光角度边缘光线在发光芯片侧面h/2位置出射，发光芯片对应的色彩转换膜与发光芯片之间的距离为L2，色彩转换膜直径d2最小值为
Figure BDA0002071975400000061
当色彩转换膜设置位置接近所述发光芯片顶面时，L2约等于0，色彩转换膜直径为
Figure BDA0002071975400000062
参照附图图5所示的第一色彩转换复合膜结构示意图，所述第一色彩转换复合膜200在贴合至发光芯片102前为膜片结构，所述第一色彩转换复合膜200顶面和底面为平面。具体的，本发明实施例的第一色彩转换复合膜200包括第一透明保护材料202和基于第一透明保护材料202包覆的若干片第一色彩转换膜201，若干片第一色彩转换膜201在空间上分散设置，相互分离。
在本发明实施例中，第一色彩转换膜201由荧光转换材料组成，具体为量子点膜，由于量子点材料极易受到水汽、氧气侵蚀导致失效，因此，若干片相互独立的第一色彩转换膜201均包覆在第一透明保护材料202中，基于第一透明保护材料202进行保护。
此外，第一透明保护材料202还具有辅助第一色彩转换复合膜200成型和辅助第一色彩转换复合膜200贴合至发光芯片102上的功能。具体的，第一透明保护材料202用于形成第一色彩转换复合膜200的外形结构；第一色彩转换复合膜200顶面为固化面，该固化面在安装前经过固化处理，可形变量较小，质地坚硬；第一色彩转换复合膜200与所述固化面相对的底面为贴合面，该贴合面在第一色彩转换复合膜200贴合至发光芯片102前为半固化状态，具有一定的变形能力。
在第一色彩转换复合膜200贴合至发光芯片102表面时，第一色彩转换复合膜200贴合面一侧朝向所述发光芯片102，然后通过真空吸附等方式使第一色彩转换复合膜200包覆在发光芯片102表面上，贴合面产生一定的形变后贴合在发光芯片102表面。需要说明的是，图示结构为理想状态下的背光模组结构示意图，在理想状态下，贴合面完全贴合至发光芯片表面上，同时，贴合面和能够贴合至发光芯片102之间的基板101表面上。
可选的，为了进一步增强第一色彩转换复合膜200的粘合力，防止第一色彩转换复合膜200脱离发光芯片102，具体实施中，在第一色彩转换复合膜200底面覆盖一层粘接层103，可选的，粘接层103材料为为无色透明材料；可选的，所述无色透明材料为改性环氧，或丙烯酸，或聚氨酯，或有机硅；可选的，如改性环氧、丙烯酸、聚氨酯、有机硅等所述无色透明材料材料，可经过UV光固化或基于热固化的方式使粘接层与基板粘接起来。粘接层103的设置，可增强第一色彩转换复合膜200与发光芯片102表面的贴合力，防止第一色彩转换复合膜200脱离发光芯片102表面，降低背光模组的损坏概率，提高背光模组的使用寿命。
可选的，粘接层103的厚度取值范围为[50μm，300μm]。当粘接层103厚度取值过小时，粘接力不足；当粘接层103厚度取值过大时，会增加背光模组整体厚度，不利于背光模组的轻薄化。
可选的，本发明实施例的第一色彩转换膜201为量子点膜，需要说明的是，本发明实施例的量子点膜完全由量子点材料组成，可选的，量子点材料为第Ⅲ－Ⅴ族量子点材料，如砷化铟InAs、铟镓砷InGaSe、铟氮化稼InGaN、氮化镓GaN等；或第Ⅱ－Ⅵ族量子点材料，如硫化镉CdS、砷化镉CdSe、碲化镉CdTe、硫化锌ZnS等；或量子点材料还可以由两种以上半导体材料混合组成。具体加工时，量子点膜可通过丝网印刷、旋涂技术、喷墨打印技术、转印技术等技术进行涂覆。
可选的，本发明实施例的第一透明保护材料202为隔水隔氧的透明材料，具体的，第一透明保护材料202由聚乙烯醇材料PVA或聚对苯二甲酸类材料PET制成，为了保证防护效果，第一透明保护材料202的表面上设置有隔氧阻水的SiO2涂层，该SiO2涂层采用等离子CVD和磁控溅射方式实现。具体实施中，由第一透明保护材料202制成的色彩转换复合膜具备10-1(g/m2/day)～10-3(g/m2/day)的阻隔能力。
第一色彩转换复合膜在加工成型时，先在模具底部成型一层底层透明保护材料，然后在该底层透明保护材料的顶面上通过旋涂技术等方式加工出若干个第一色彩转换膜，最终在底层透明保护材料的顶面上以及第一色彩转换膜的表面上再加工一层顶层透明保护材料，形成所需的第一色彩转换复合膜。由于若干个第一色彩转换膜分散设置，不同第一色彩转换膜之间由透明保护材料组成，对透明保护材料进行切割或剪切不会影响第一色彩转换膜的实际功能。具体使用时，发光芯片间距相同、尺寸大小不同的背光模组均可通过对同一款第一色彩转换复合膜进行切割得到所需大小的第一色彩转换复合膜，与传统的色彩转换复合膜相比，第一色彩转换复合膜的设计难度、加工难度和制作成本降低，适用范围更为广泛。
本发明实施例所提供的背光模组，该背光模组的色彩转换复合膜由分散设置的若干片色彩转换膜组成，色彩转换膜与发光芯片对应设置，发光芯片可充分激发色彩转换膜，避免色彩转换膜激发不足导致发光偏色的缺陷，提高背光模组出光面的色彩一致性；同时，色彩转换膜的分散设置，有利于降低生产成本，且可灵活调整色彩转换膜的尺寸，增加色彩转换膜的适用范围；色彩转换膜由量子点材料制成，具有颜色调节简单，光化学稳定性高，荧光寿命长等特点。
实施例二
图6示出了本发明实施例的背光模组结构示意图。
在实施例一的背光模组结构基础上，本发明实施例的第二色彩转换复合膜300包括基于第二透明保护材料302包覆的若干片第二色彩转换膜301；第二色彩转换膜301同时包围在对应发光芯片102的顶面和侧面上。可选的，所述第二透明保护材料302与实施例一的第一透明保护材料202相同，所述第二色彩转换膜301的材料与实施例一的第一色彩转换膜201的材料相同。与现有色彩转换复合膜相比，发光芯片102光强较弱的侧面光线所需经过的色彩转换膜厚度减少，改善色彩转换膜激发不足产生偏色的缺陷，使背光模组出光面上的发光颜色一致性增强。
进一步的，具体实施中，基于发光芯片侧面光线光强较弱的特性，还可通过调整对应于发光芯片102侧面的第二色彩转换膜301的厚度，实现背光模组更好的发光效果。具体的，第二色彩转换膜301对应于发光芯片102侧面的厚度小于第二色彩转换膜301对应于发光芯片102顶面的厚度。
参照附图图5所示出的色彩转换复合膜结构，在贴合至发光芯片前，本发明实施例的第二色彩转换复合膜300与实施例一所说明的第一色彩转换复合膜200的基本结构相同。通过调整第一色彩转换膜201的尺寸、厚度以及调节第一透明保护材料202的厚度，使第一色彩转换复合膜200在贴合至发光芯片102表面时，第一色彩转换复合膜200朝所述基板方向弯曲，形成本发明实施例的第二色彩转换复合膜300。
同样的，本发明实施例的第二色彩转换复合膜300基于粘接层103贴合至发光芯片102表面，增加第二色彩转换复合膜300与发光芯片102直接的结合力。
实施例三：
图7示出了本发明实施例的背光模组结构示意图。本发明实施例的背光模组包括基板101、发光芯片102和第三色彩转换复合膜400；若干个发光芯片102阵列设置在基板101上，第三色彩转换复合膜400覆盖在所述若干个发光芯片102表面上。
本发明实施例的第三色彩转换复合膜400包括第三透明保护材料402、基于所述第三透明保护材料包覆的若干个第三色彩转换膜401和扩散层403。在实施例一的基础上，本发明实施例的扩散层403设置在若干个第三色彩转换膜401下方，且所述扩散层403与所述若干片第三色彩转换膜401之间基于所述第三透明保护材料402隔离；此外，所述第三透明保护材料402还覆盖在所述扩散层403底面上。
可选的，所述第三透明保护材料402与实施例一的第一透明保护材料202相同，所述第三色彩转换膜401的材料与实施例一的第一色彩转换膜201的材料相同。所述扩散层材料为有机硅与硫酸钡的混合物，或有机硅与碳酸钙的混合物，或有机硅与二氧化钛的混合物。
实施例一和实施例二所提供的背光模组，具体实施中还需要在背光模组的出光面上增设扩散板，以提高光线分布的均匀性，具体实施中，为了降低厚度，可将扩散板整合至色彩转换复合膜中。具体的，本发明实施例的第三色彩转换复合膜400中设置了扩散层403，在蓝光经过第三色彩转换膜401前，将蓝光进行扩散。
实施例四：
针对实施例一和实施例三所提供的背光模组，由于色彩转换复合膜中的色彩转换膜只对应设置于对应发光芯片的顶面上，背光模块出光面可能会存在白光(从色彩转换膜中透出)和蓝光(从色彩转换膜之间的透明保护材料透出)混杂的情况，导致背光模块发光面的色彩一致性变差。具体实施中，相邻的色彩转换膜之间的间距可按实际需求和背光模组的实际发光效果进行调整，当相邻的色彩转换膜之间的间隙调整得较小时，由于色彩转换膜在色彩转换复合膜中的占比面积增加，蓝光透出量大大减少，背光模块发光面的色彩一致性大大提高。由于相邻色彩转换膜之间通过透明保护材料进行隔离，调整相邻色彩转换膜之间的间距不影响色彩转换复合膜的可切割性质。
实施例五：
具体实施中，可选的，色彩转换膜在色彩转换复合膜中的设置形状可以圆形、方形、矩形等便于加工的形状，以降低加工成本。
具体实施中，可选的，色彩转换膜的厚度取值范围为[50μm，100μm]。当色彩转换膜厚度过小或过大时，色彩转换材料激发效果差，容易产生偏色。
具体实施中，可选的，为了对色彩转换膜进行充分保护，确保完全隔绝水汽，色彩转换膜与外界的透明保护材料厚度至少为30μm；可选的，透明保护材料厚度厚度取值范围为[30μm，100μm]。
综上，本发明实施例提供了一种背光模组，该背光模组的色彩转换复合膜由分散设置的若干片色彩转换膜组成，色彩转换膜与发光芯片对应设置，发光芯片可充分激发色彩转换膜，避免色彩转换膜激发不足导致发光偏色的缺陷，提高背光模组出光面的色彩一致性；同时，色彩转换膜的分散设置，有利于降低生产成本，且可灵活调整色彩转换膜的尺寸，增加色彩转换膜的适用范围；所述色彩转换膜延伸设置在对应发光芯片的侧面上，可针对性的利用发光芯片侧面的光线，进一步提高背光模组出光面的色彩一致性；色彩转换膜由量子点材料制成，具有光化学稳定性高，荧光寿命长等特点。由于经本发明提供的色彩转换复合膜处理后的光线颜色一致性增加，相应的，扩散板或扩散膜的厚度可相应减少，背光模组的整体厚度减少，可应用至薄型化便携式消费电子等设备上，应用范围增加增加，具有良好的适用性。
以上对本发明实施例所提供的一种背光模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括基板、阵列设置在所述基板顶面的若干个发光芯片和覆盖在所述若干个发光芯片表面上的色彩转换复合膜；
所述色彩转换复合膜包括透明保护材料和基于所述透明保护材料包覆的分散设置的若干片色彩转换膜；所述若干个发光芯片中每一发光芯片相对应设置有一片色彩转换膜，所述一片色彩转换膜设置在对应发光芯片的顶面上；
所述若干片色彩转换膜基于所述若干个发光芯片的阵列布局阵列设置在所述色彩转换复合膜中。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述色彩转换膜的面积大于或等于对应发光芯片的顶面面积。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述发光芯片在工作状态下，在所述发光芯片发光角度内的出射光线落于对应的所述色彩转换膜上。
4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述色彩转换复合膜还包括扩散层；所述扩散层设置在所述若干片色彩转换膜下方，且所述扩散层与所述若干片色彩转换膜之间基于所述透明保护材料隔离；所述扩散层底面上覆盖有所述透明保护材料。
5.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述扩散层材料为有机硅与硫酸钡的混合物，或有机硅与碳酸钙的混合物，或有机硅与二氧化钛的混合物。
6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述色彩转换膜边缘朝所述基板方向延伸并包围在对应发光芯片的侧面上。
7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述透明保护材料为聚乙烯醇材料PVA或聚对苯二甲酸类材料PET；
所述透明保护材料的表面上设置有SiO2涂层。
8.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述色彩转换膜由量子点材料组成。
9.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括扩散板，所述扩散板设置在所述色彩转换复合膜顶面上。
10.如权利要求1至9任一项所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括覆盖在所述色彩转换复合膜底面上的粘接层；所述色彩转换复合膜基于所述粘接层覆盖在所述若干个发光芯片表面上。
11.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述粘接层厚度取值范围为[50μm，300μm]。
12.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述粘接层由无色透明材料制成。
13.如权利要求12所述的背光模组，其特征在于，所述无色透明材料为改性环氧、丙烯酸、聚氨酯或有机硅。
14.如权利要求1至9任一项所述的背光模组，其特征在于，所述色彩转换膜厚度取值范围为[50μm，100μm]。
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