CN112542102B - 背光模组及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背光模组，包括：驱动背板；多个发光单元，所述发光单元间隔设置在所述驱动背板上表面；扩散层，位于所述发光单元上，所述扩散层包括交替排布凹结构及凸结构；所述凹结构的中心与所述发光单元的中心相对应；所述凸结构的中心与相邻所述发光单元之间的间隙的中心相对应。上述背光模组，通过在扩散层上设置凸结构和凹结构，并将凹结构的中心与发光单元的中心相对应，凸结构的中心与发光单元之间的间隙的中心相对应，可将距离发光单元较近的、强度较强的光通过凹结构发散后发出，将距离发光单元较远的、强度较弱的光通过凸结构汇聚后发出，使得发光单元发出的光经过扩散层之后更加均匀地发射出去，提高背光模组发光亮度的均匀性。

Description

背光模组及其制备方法

技术领域

本发明涉及背光显示技术，特别是涉及背光模组及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科技水平的快速发展及应用需求的多样化，各种户外与室内显示应用场所皆对显示屏的分辨率、对比度和色彩管理等规格提出更高的要求，传统LCD屏已经无法满足市场需求。MiniLED技术作为一种新型显示科技备受行业关注，成为国内外各大厂商争相追逐的技术热点，其主要的发展方向为miniLED显示及miniLED背光模组。MiniLED技术对于高动态范围显示及超窄无边框显示的实现起到了很重要的作用，但目前该技术在实际应用中，显示不均、灯影(Hot spot)、及散热不均引起的器件老化和显示色偏已成为很难解决的问题，影响整体显示品质。

为了获得MiniLED RGB三色光源更均匀，精确无色偏的出光效果，目前的技术重点是对IC(集成电路，Integrated Circuit)进行设计，即区域调光。但是，区域调光还MiniLED背光分区亮度的均匀性不够的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高MiniLED产品背光分区亮度的均匀性的问题，提供一种背光模组及其制备方法。

一种背光模组，包括：驱动背板；多个发光单元，所述发光单元间隔设置在所述驱动背板上表面；扩散层，位于所述发光单元上，所述扩散层包括交替排布凹结构及凸结构；所述凹结构的中心与所述发光单元的中心相对应；所述凸结构的中心与相邻所述发光单元之间的间隙的中心相对应。

上述背光模组，通过在扩散层上设置凸结构和凹结构，并将凹结构的中心与发光单元的中心相对应，凸结构的中心与发光单元之间的间隙的中心相对应，可以将距离发光单元较近的、强度较强的光通过凹结构发散后发出，将距离发光单元较远的、强度较弱的光通过凸结构汇聚后发出，从而使得发光单元发出的光经过扩散层之后更加均匀地发射出去，可提高产品背光分区亮度的均匀性。

在其中一个实施例中，所述发光单元于所述驱动背板上呈阵列排布，所述驱动背板用于驱动所述发光单元发光。

在其中一个实施例中，所述发光单元包括LED发光单元。

在其中一个实施例中，所述凸结构包括至少一个凸单元，所述凹结构包括至少一个凹单元。当发光单元之间的间隔较大时，可以以发光单元为中心设置多个凹单元作为一组凹结构，对应地在相邻两组凹结构之间设置多个凸单元作为一组凸结构，以提高扩散层对光的扩散效果。

在其中一个实施例中，所述凸结构及所述凹结构均为透明有机光阻结构。

一种背光模组的制备方法，包括：提供驱动背板；在所述驱动背板上表面设置多个发光单元；制备扩散层；将所述扩散层设置于所述驱动背板上，覆盖所述发光单元；；其中，所述扩散层包括交替排布凹结构及凸结构，所述凹结构的中心与所述发光单元的中心相对应，所述凸结构的中心与相邻所述发光单元之间的间隙的中心相对应。

上述背光模组的制备，通过在扩散层上设置凸结构和凹结构，并将凹结构的中心与发光单元的中心相对应，凸结构的中心与发光单元之间的间隙的中心相对应，可以将距离发光单元较近的、强度较强的光通过凹结构发散后发出，将距离发光单元较远的、强度较弱的光通过凸结构汇聚后发出，从而使得发光单元发出的光经过扩散层之后更加均匀地发射出去，提高了产品背光分区亮度的均匀性。

在其中一个实施例中，所述扩散层由折射率不同的透明有机光阻经过数字光刻工艺形成。数字光刻工艺可以达到1nm级别的光刻精度，能够精确控制光阻图案的位置、高度、宽度、坡度和弧度等等。相比于传统的掩膜版法，使用数字光刻工艺得到的凸结构与凹结构的表面更加平滑，具有更好的聚光效果和散射效果。

在其中一个实施例中，使用所述数字光刻工艺制备所述扩散层的步骤包括：在基板上形成具有第一折射率的第一透明有机光阻层；导入第一图案到数字光刻机，基于所述第一图案使用所述数字光刻机对所述第一透明有机光阻层进行数字曝光；将数字曝光后的所述第一透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第一透明有机光阻层上形成均匀间隔排布的凹槽；在所述第一透明有机光阻层上形成具有第二折射率的第二透明有机光阻层；导入第二图案到所述数字光刻机，基于所述第二图案使用所述数字光刻机对所述第二透明有机光阻层进行数字曝光；将数字曝光后的所述第二透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第二透明有机光阻层上形成所述凹结构和所述凸结构；形成又一层所述第一透明有机光阻层，形成的又一层所述第一透明有机光阻层覆盖所述凹结构和所述凸结构，且上表面为平面。

在其中一个实施例中，第一折射率小于第二折射率。

一种显示装置，包括上述任一实施例中所述的背光模组。

附图说明

图1为一实施例中背光模组的结构示意图。

图2为一实施例中扩散层的结构示意图。

图3为另一实施例中扩散层的结构示意图。

图4为又一实施例中扩散层的结构示意图。

图5为一实施例中背光模组的制备方法流程图。

图6为一实施例中制备扩散层的方法流程图。

附图标注说明：1、驱动背板；2、发光单元；3、扩散层；4、凹凸结构；41、凸单元；42、凹单元。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在另一层“下”时，其可直接在下方，亦可存在一或多个中间层。亦可以理解的是，当层被指为在两层“之间”时，其可为两层之间的唯一层，或亦可存在一或多个中间层。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

本申请的一个实施例提供一种背光模组，如图1所示，包括：驱动背板1；多个发光单元2，发光单元2间隔设置在驱动背板1上表面；扩散层3，位于发光单元2上，扩散层3包括交替排布着可透光的凹结构及凸结构；凹结构的中心与发光单元2的中心相对应；凸结构的中心与相邻发光单元2之间的间隙的中心相对应。

本实施例中的背光模组可以用于MiniLED显示技术，也可以用于其他需要发出均匀面光源的背光组件。其中，驱动背板1用于为发光单元2供能，驱动发光单元2进行发光。可选的，发光单元2可以为LED光源，也可以是LD光源(Laser Diode，镭射二极管)，还可以是其他适用于背光模组的光源。发光单元2的数量根据设计需要决定，并且有规律地排布在驱动背板1上。

在发光单元2的上方，设置有扩散层3。所谓“扩散”，其实就是对发光单元2发出的光进行扩散，以使其更加均匀地照射出去。扩散层3上设置有凹凸不平的透光结构，可分为凹结构与凸结构。并且，凹结构与凸结构通过交替排布以实现与发光单元2的对应。具体的，凹结构的中心与发光单元2的中心相对应，以最大程度地分散发光单元2发出的光；凸结构的中心与相邻发光单元2之间的间隙的中心相对应，以最大程度地聚集发光单元2之间的光。

上述设计可以使得距离发光单元2较近的、光强较高的光线被凹结构扩散后发出，变成照射面积较大但光强减弱的光线；距离发光单元2较远、光强较弱的光线被凸结构聚集后发出，变成照射面积较小但光强增强的光线。有效地均衡了发光单元2中心点和发光单元2间隙处的光强不均问题，可以实现均匀一致的面光源出光效果，提高背光模组的发光亮度的均匀性。

在一个示例中，请继续参考图1，发光单元2在驱动背板1上呈阵列排布。例如，以矩形的驱动背板1为例，通过测量驱动背板1的长度和宽度，再结合各个发光单元2的尺寸，可以精确地计算出每行每列应该排列多少个发光单元2，以及相邻的发光单元2之间的间隔距离应该为多少。阵列排布可以将各个发光单元2均匀地分散到驱动背板1上，提高背光模组的光均一性。并且，通过均匀地排布发光单元2，还可以提高背光模组的热均一性，避免相邻的发光单元2因为距离太近而温度过高，导致烧毁，从而影响背光模组的产品可靠性。

在一个示例中，凸结构包括至少一个凸单元41，凹结构包括至少一个凹单元42。凸单元41可以是双凸或平凸的凸透镜形状，也可以是其他具有聚集光线效果的形状；凹单元42可以是双凹或平凹形式的凹透镜形状，也可以是其他具有扩散光线的形状。示例性的，如图2所示，单个凸结构包括三个形状相同的凸单元41，每个凸单元41为双凸形式的凸透镜形状；单个凹结构包括三个形状相同的凹单元42，每个凹单元42为平凸形式的凸透镜，但是其凸起的方向朝向发光单元2，因此，图2中的凹单元42的实际作用为扩散光线。

通过设置多个凸单元41和凹单元42，可以在发光单元2间隔较大的情况下，提高扩散层3对光的扩散作用。若发光单元2之间的间隔距离较大，并且仅在发光单元2中心处出设置一个凹单元42，以及仅在相邻发光单元2之间的间隙中心设置一个凸单元41，如图3所示，那么空出来的区域将无法实现对光线的调整(分散或聚集)，扩散层3对光的扩散作用将会减弱。同样的，若发光单元2之间的间隔距离较大，在不增加凸单元41和凹单元42的数量以及扩散层3厚度的前提下，为了实现将对驱动背板1的全覆盖，那么只能扩大每个凸单元41和凹单元42的横截面积，如图4所示。而这也同样会减弱凹单元42对光纤的发散作用以及凸结构对光纤的聚集作用。

因此，根据发光单元2的间隔距离灵活设置凹凸结构4里凹单元42和凸单元41的数量，可以有效提高凹结构对光线的散射作用以及凸结构对光线的聚集作用，均衡了发光单元2中心点和发光单元2间隙处的光照强度，有利于实现均匀一致的面光源出光效果，提高背光模组的发光亮度的均匀性。

在一个实施例中，凸结构及凹结构均为透明有机光阻结构。光阻是一种常用于工业制程的光敏材料。具体的，在光刻技术中，可利用光阻在材料表面形成特定图案的被覆层。在本实施例中，使用透明光阻，可以在形成期望被覆层的同时，不影响光的传播。

本申请的另一方面提供了一种背光模组的制备方法，如图5所示，包括：

S1：提供驱动背板1；

S2：在驱动背板1上表面设置多个发光单元2；

S3：制备扩散层3；

S4：将扩散层3设置于驱动背板1上，覆盖所述发光单元2；

其中，扩散层3包括交替排布的凹结构及凸结构，凹结构的中心与发光单元2的中心相对应，凸结构的中心与相邻发光单元2之间的间隙的中心相对应。

步骤S1中的驱动背板可以是常规的阵列基板(例如TFT阵列基板)，设置有开关元件，可用于驱动发光单元进行发光。

在步骤S2中，在驱动背板1上表面设置多个发光单元2的步骤包括：

S21：获取驱动背板1的长度和宽度；

S22：确定各个发光单元2之间的间隔距离；

S23：将多个发光单元2阵列排布于驱动背板1上。

通过获取驱动背板1的长度和宽度，再结合发光单元2的尺寸，可以确定出各个发光单元2在驱动背板1上排布的间隔距离。在本实施例中，发光单元2呈阵列排布，以最大程度的将光源均匀设置于驱动背板1上。具体的，发光单元2可通过钢网印刷或焊锡等工艺进行固定。

在一个示例中，扩散层3由折射率不同的透明有机光阻经过数字光刻工艺形成。数字光刻工艺是一种新的光刻技术，不同于传统光刻技术，数字光刻技术无需光罩(即无需掩模层)，可直接将所需要实现的图案设计导入控制系统，然后通过控制数字曝光机光源的开和关，实现局部光阻交联化，最后经过显影即可得到所需要的图案。并且，数字光刻工艺的光刻精度极高，可以达到1nm级别，能够精确控制光阻图案的位置、高度、宽度、坡度和弧度等等。通过使用数字光刻工艺，可在光阻层上获得还原度更高的光阻图案，减小制备过程中的误差，改善扩散层3的散光和聚光效果，从而使得发光单元发出的光经过扩散层3之后更加均匀地发射出去，提高了产品背光分区亮度的均匀性。

在一个示例中，如图6所示，使用数字光刻工艺制备扩散层3的步骤包括：

S31：在基板上形成具有第一折射率的第一透明有机光阻层；

S32：导入第一图案到数字光刻机，基于所述第一图案使用所述数字光刻机对所述第一透明有机光阻层进行数字曝光；

S33：将数字曝光后的所述第一透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第一透明有机光阻层上形成均匀间隔排布的凹槽；

S34：在所述第一透明有机光阻层上形成具有第二折射率的第二透明有机光阻层；

S35：导入第二图案到所述数字光刻机，基于所述第二图案使用所述数字光刻机对所述第二透明有机光阻层进行数字曝光；

S36：将数字曝光后的所述第二透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第二透明有机光阻层上形成所述凹结构和所述凸结构；

S37：形成又一层所述第一透明有机光阻层，形成的又一层所述第一透明有机光阻层覆盖所述凹结构和所述凸结构，且上表面为平面。

在步骤S31中，可先在基板上涂覆第一透明有机光阻层。第一透明有机光阻层的作用可以是承载凹凸结构4。

在步骤S32中，将第一图案导入数字光刻机，基于第一图案使用数字光刻机对第一透明有机光阻层进行数字曝光。可选的，第一图案可以是半椭球形，即一个完整椭球的下半部分，其横截面示意图可以参考图2或图3中的凹单元42的示意图。可选的，第一图案还可以是标准半球形。第一图案的形状和参数可以根据实际需求(对光的散射程度)进行调整和确定。

在步骤S33中，经过显影处理，可将光刻后第一透明有机光阻层上可溶解于显影液的部分清除，从而在第一透明有机光阻层上显露出第一图案，形成凹槽。凹槽的中心位置对应于发光单元2的中心点。常用的显影处理方式包括使用化学显影液对经过曝光后的光阻结构进行清洗。对于正光阻来说，被曝光的部分会溶解于显影液中，最终被去除掉，留下未被曝光光阻部分。对于负光阻来说，被曝光的部分反而形成难溶于显影液的结构，被保留下来，未被曝光的部分被显影液溶解、去除。

在步骤S34中，在经过光刻、显影后的第一透明有机光阻层上涂覆具有第二折射率的第二透明有机光阻层。第二透明有机光阻层用于形成最终的凹凸结构4。其中，第二折射率不等于第一折射率，这是为了使得光穿过第一透明有机光阻层和第二透明有机光阻层时发生折射，改变光路，从而实现对光的发散或聚集。

在步骤S35中，导入第二图案到数字光刻机，基于第二图案使用数字光刻机对第二透明有机光阻层进行数字曝光。其中，第二图案包括凹结构图案和凸结构图案。可选的，凹结构图案可以与步骤S32中的第一图案相同，使用第二透明有机光阻层填平步骤S33中的凹槽，并仅保留凹槽中的第二透明有机光阻材料。可选的，凸结构可以是完整的椭球形，将第一图案中的半椭球形补全得到椭球形即可作为第二图案中的凸结构部分。凹结构和凸结构分别可以包括一个或多个凹单元和凸单元，可以参考图2或图3中扩散层3的横截面示意图。

在步骤S36中，将数字曝光后的所述第二透明有机光阻层进行显影处理，去除不需要的光阻部分，即可形成凹结构和凸结构。

最后，在步骤S37中，在凹结构和凸结构的上表面再次涂覆第一透明有机光阻层，形成平坦层，即可得到最终的扩散层3。

本实施例中的扩散层3制备方法，采用了数字光刻工艺，不仅可以实现对凹结构和凸结构的高度、宽度、弧度以及位置的精确控制，而且无需掩膜层，曝光过程控制在几秒内完成，效率高于传统光刻技术，可以实现扩散层3的批量化快速成产。

在一个示例中，在图6所示实施例的基础上，第一折射率小于第二折射率，即第一透明有机光阻层的折射率小于第二透明有机光阻层的折射率。其基本原理为：当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角。为了便于理解，可以将第一透明有机光阻层类比成空气，将第二透明有机光阻层类比成玻璃，由第二透明有机光阻层制备得到的凹结构和凸结构与现实中由玻璃制备的凹透镜和凸透镜功能类似，分别实现对光的发散和聚集作用。

本申请还公开了一种显示装置，该显示装置包括上述任一实施例中所述的背光模组。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种背光模组的制备方法，其特征在于，包括：

提供驱动背板；

在所述驱动背板上表面设置多个发光单元；

制备扩散层；

将所述扩散层设置于所述驱动背板上，覆盖所述发光单元；

其中，所述扩散层包括交替排布凹结构及凸结构，所述凹结构的中心与所述发光单元的中心相对应，所述凸结构的中心与相邻所述发光单元之间的间隙的中心相对应；

使用数字光刻工艺制备所述扩散层的步骤包括：

在基板上形成具有第一折射率的第一透明有机光阻层；

导入第一图案到数字光刻机，基于所述第一图案使用所述数字光刻机对所述第一透明有机光阻层进行数字曝光；

将数字曝光后的所述第一透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第一透明有机光阻层上形成均匀间隔排布的凹槽；

在所述第一透明有机光阻层上形成具有第二折射率的第二透明有机光阻层；

导入第二图案到所述数字光刻机，基于所述第二图案使用所述数字光刻机对所述第二透明有机光阻层进行数字曝光；

将数字曝光后的所述第二透明有机光阻层进行显影处理，以在所述第二透明有机光阻层上形成所述凹结构和所述凸结构；

所述第二图案包括凸结构图案和凹结构图案；

使用数字光刻工艺制备所述扩散层的步骤还包括：使用所述第二透明有机光阻层填平所述凹槽，并仅保留所述凹槽中的第二透明有机光阻层，得到所述凹结构；

使用所述凸结构图案补全所述凹槽得到所述凸结构；

形成又一层所述第一透明有机光阻层，形成的又一层所述第一透明有机光阻层覆盖所述凹结构和所述凸结构，且上表面为平面；

所述第一折射率小于所述第二折射率。

2.根据权利要求1所述的背光模组制备方法，其特征在于，所述凹结构图案与所述第一图案相同。

3.根据权利要求1所述的背光模组制备方法，其特征在于，所述第一图案为半椭球形；所述凸结构是椭球形。

4.根据权利要求1所述的背光模组制备方法，其特征在于，所述凹结构包括一个或多个凹单元；所述凸结构包括一个或多个凸单元。

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