CN114280847B - 背光模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光模组及显示装置，背光模组包括基板、多个LED芯片和多个高反射挡墙单元，多个LED芯片设置于基板上，多个高反射挡墙单元设置于相邻两个LED芯片之间且位于基板上，高反射挡墙单元在背光模组的厚度方向上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，通过设置具有特定形貌的高反射挡墙单元，LED芯片出射的大角度光线在高反射挡墙单元表面发生反射，从而转化为准直方向出光，同时能够减少相邻LED芯片之间的光波导效应，有利于提升灯板整体出光亮度，实现高效出光。

Description

背光模组及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组及显示装置。

背景技术

MiniLED(迷你发光二极管，Light emitting diode)背光模组在车载或户外显示等特殊应用领域需要较高的出光亮度，为实现MiniLED背光高亮发光的特性，基板上需要制作反射层以提升芯片发光的回光效率，通常基板上常用的反射材料为白色油墨或金属层。然而，由于材料的限制，白色油墨反射率一般不超过90％，其对光吸收率超过10％，出光效率低；金属层反射率可达90％以上，但金属层反射通常以镜面反射为主，若灯板采用COB(Chips on Board，板上芯片封装)封装方式，芯片大角度的出光光线会在金属层及平坦化的封装胶层表面形成较长距离的光波导效应，光衰较大，不利于高效出光。

发明内容

本发明实施例提供一种背光模组及显示装置，以解决现有的背光模组及显示装置无法实现高效出光的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种背光模组，包括：

基板；

多个LED芯片，设置于所述基板上；以及

多个高反射挡墙单元，设置于相邻两个所述LED芯片之间且位于所述基板上，所述高反射挡墙单元在第一方向上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，所述截面平行于第二方向；其中，所述第一方向为所述背光模组的厚度方向，所述第二方向为相邻两个所述LED芯片的中心点之间的连线的延伸方向。

根据本发明提供的背光模组，所述截面的外轮廓线满足下列公式：

R＝(h2-h1)/2+[x0-(h1-h2)cotθ]²/2(h2-h1)；

其中，R为A点的曲率，h1为A点在所述第一方向上至所述基板的距离，h2为所述外轮廓线上的顶点在所述第一方向上至所述基板的距离，θ为所述LED芯片发出的光线在所述A点与所述第二方向的夹角，x0为所述LED芯片在所述第二方向上至所述顶点的距离；所述A点为所述外轮廓线上的任意一点。

根据本发明提供的背光模组，所述A点的曲率半径范围为1毫米～5毫米。

根据本发明提供的背光模组，在所述第一方向上，所述顶点至所述基板的距离大于所述LED芯片的高度。

根据本发明提供的背光模组，所述高反射挡墙单元与所述LED芯片之间存在净空区，所述净空区在所述第二方向上的宽度范围为0.2毫米～1毫米。

根据本发明提供的背光模组，所述高反射挡墙单元的反射率大于或等于95％。

根据本发明提供的背光模组，所述高反射挡墙单元环绕单个所述LED芯片。

根据本发明提供的背光模组，所述背光模组还包括封装胶层，所述封装胶层覆盖所述基板、所述LED芯片和所述高反射挡墙单元。

根据本发明提供的背光模组，在所述第一方向上，所述封装胶层远离所述基板的一侧表面至所述高反射挡墙单元的顶点的距离范围为0.05毫米～0.1毫米。

根据本发明提供的背光模组，所述背光模组还包括反射层，所述反射层设置于所述基板上，所述LED芯片和所述高反射挡墙单元设置于所述反射层远离所述基板的一侧。

本发明提供一种显示装置，包括上述背光模组；以及

显示面板，设置于所述背光模组的出光面的一侧。

本发明的有益效果为：本发明提供的背光模组及显示装置，通过在相邻两个LED芯片之间设置具有特定形貌的高反射挡墙单元，高反射挡墙单元在背光模组的厚度方向上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，LED芯片出射的大角度光线可射至高反射挡墙单元表面并发生反射，从而转化为准直方向出光，同时能够减少相邻LED芯片之间的光波导效应，有利于提升灯板整体出光亮度，实现高效出光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种背光模组的截面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种背光模组的平面结构示意图；

图3所示为背光模组有无高反射挡墙单元结构所述LED芯片出光光效对比示意图；

图4是本发明实施例提供的一种LED芯片通过高反射挡墙单元提升光效的原理示意图；

图5是现有技术中的背光模组没有高反射挡墙单元的亮度仿真图；

图6是本发明实施例提供的背光模组具有高反射挡墙单元的亮度仿真图；

图7是本发明实施例提供的背光模组的亮度分布仿真图；

图8是本发明实施例提供的一种背光模组的制备方法的流程图；

图9A～图9F是本发明实施例提供的一种背光模组的制备方法的流程结构示意图。

附图标记说明：

10、基板；20、LED芯片；30、高反射挡墙单元；40、封装胶层；50、反射层；60、挡墙模具；601、模具单元；70、净空区；D1、第一方向；D2、第二方向。

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种背光模组的截面结构示意图；本发明实施例提供一种背光模组，所述背光模组包括基板10、多个LED芯片20和多个高反射挡墙单元30，多个所述LED芯片20设置于所述基板10上，多个所述高反射挡墙单元30设置于相邻两个所述LED芯片20之间且位于所述基板10上，所述高反射挡墙单元30在第一方向D1上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面；所述第一方向D1为所述背光模组的厚度方向，所述截面平行于第二方向D2，所述第二方向D2为相邻两个所述LED芯片20的中心点之间的连线的延伸方向。

本发明实施例通过设置多个具有特定形貌的高反射挡墙单元30，相邻两个所述LED芯片20之间设置有所述高反射挡墙单元30，所述高反射挡墙单元30在所述第一方向D1上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，所述LED芯片20出射的大角度光线在所述高反射挡墙单元30表面发生反射，从而转化为准直方向出光，同时能够减少相邻LED芯片20之间的光波导效应，提升了灯板整体出光亮度，有利于实现高效出光。

所述基板10用于支撑和保护所述LED芯片20，在本实施例中，从薄型化角度考虑，所述基板10优选为柔性衬底基板10或薄型化玻璃基板10，所述基板10上的走线均采用半导体工艺成型制备，以实现所述基板10的薄型化设计以及多分区设计。所述基板10的整体厚度不超过毫米。所述基板10的驱动方式可以为主动式或被动式，在本实施例中不作限定。

多个所述LED芯片20呈阵列分布于所述基板10上，相邻两个所述LED芯片20之间的距离相等，具体地，相邻两个所述LED芯片20之间的距离大于或等于2微米。

具体地，所述LED芯片20可通过所述焊盘锡膏绑定于所述基板10上。所述LED芯片20为蓝光LED芯片20。所述LED芯片20采用倒装芯片，所述LED芯片20上的蓝宝石衬底需要进行减薄处理，同时所述蓝宝石衬底需要进行DBR(Distributed Bragg Reflection)反射镀层处理，以增大所述LED芯片20的发光角度。

在一种实施例中，所述LED芯片20在所述第一方向D1上的高度范围为30微米～60微米，所述LED芯片20在所述第二方向D2上的宽度范围为100微米～1000微米。

在一种实施例中，请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种背光模组的平面结构示意图；每一所述高反射挡墙单元30包围单个所述LED芯片20设置。

具体地，所述高反射挡墙单元30采用具有较高反射率的材质，所述LED芯片20出射的大角度光线在所述高反射挡墙单元30表面发生反射的类型主要为漫反射，能够更好形成腔内混光效果；所述高反射挡墙单元30可围绕单个所述LED芯片20设置，所述高反射挡墙单元30位于相邻两个所述LED芯片20之间，将每个所述LED芯片20分隔开来，使单个所述LED芯片20形成一个混光腔，在一个混光腔范围内通过侧面和底面的反射进行混光，能够改善相邻所述LED芯片20之间出光造成的相互串扰，且有利于所述LED芯片20的出光传导至灯间位置而造成较小的光能损耗，从而提升灯板整体的出光效率。

可以理解的是，请参阅图3，图3所示为背光模组有无高反射挡墙单元结构所述LED芯片出光光效对比示意图；图3中的(a)图所示的所述背光模组包括所述高反射挡墙单元30，对于所述LED芯片20的出光，小角度出光经过所述封装胶层40上表面后可正常出射至空气中，根据所述封装胶层40与空气的折射率差异，其临界角(θ)范围内的出光光线经过所述封装胶层40上表面均可出射至空气中，而对于大角度出光，光线经过所述高反射挡墙单元30的反射亦可实现小于临界角(θ)的出射光线，出射光线经过所述封装胶层40表面后出射至空气中，从而有利于提高所述LED芯片20的出光效率；图3中的(b)图所示的所述背光模组不存在所述高反射挡墙单元30，相对地，所述LED芯片20的大角度光线由于没有所述高反射挡墙单元30的存在，理论上在所述封装胶层40中会形成多次光波导，从而易造成较大的光能损耗，降低了所述LED芯片20的出光效率。

优选地，所述LED芯片20的光线出射至空气中的出射角度与所述第二方向D2的夹角为45°，以保证灯板正面亮度的最大化。

在一种实施例中，所述高反射挡墙单元30的反射率大于或等于95％。

在一种实施例中，从工艺角度考量，为了避免所述高反射挡墙单元30不碰到所述LED芯片20，且不影响所述LED芯片20正常发光，所述高反射挡墙单元30至所述LED芯片20之间存在净空区70，所述净空区70为所述基板10上未设置所述LED芯片20和所述高反射挡墙单元30的区域；具体地，所述净空区70在所述第二方向D2上的宽度范围为0.2毫米～1毫米。

进一步地，请再次参阅图3中的(a)图，由于从所述LED芯片20发出的具有不同角度的大角度出射光线所对应的出射至空气中的出射角度不同，为实现不同束光线经过所述高反射挡墙单元30反射后均可转变为小于临界角的光线，即，实现不同束光线经过所述高反射挡墙单元30反射后均可转变为小角度方向出光，则需要根据不同束光线入射至所述高反射挡墙单元30表面的位置及入射角度的不同，在所述高反射挡墙单元30不同位置设计不同的弧线曲率，保证所述LED芯片20大部分的侧面出光均可有效出射至空气中，以此来提升灯板整体的出光光效。

有鉴于此，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种LED芯片通过高反射挡墙单元提升光效的原理示意图；本发明实施例通过对所述高反射挡墙单元30的截面的外轮廓线的曲率半径的精确设计，保证所述LED芯片20大角度出光方向均可转变成小角度方向出光，而由于所述高反射挡墙单元30在第一方向D1上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，即，所述高反射挡墙单元30在所述第一方向D1上的截面的外轮廓线为拱形，拱形两侧弧线曲率需根据所述LED芯片20发光光型以及所述LED芯片20与所述高反射挡墙单元30的相对位置关系计算确定。

具体地，所述高反射挡墙单元30的截面的外轮廓线满足下列公式：

R＝(h2-h1)/2+[x0-(h1-h2)cotθ]²/2(h2-h1)。

其中，R为A点的曲率，h1为A点在第一方向D1上至所述基板10的距离，h2为所述高反射挡墙单元30截面的外轮廓线的顶点B在所述第一方向D1上至所述基板10的距离，θ为射至所述A点的所述LED芯片20发出的光线与第二方向D2的夹角，x0为所述LED芯片20在所述第二方向D2上至所述顶点BB的距离；所述A点为所述高反射挡墙单元30截面的外轮廓线上的任意一点；所述第一方向D1为所述背光模组的厚度方向，所述第二方向D2与所述第一方向D1垂直。

需要说明的是，所述反射挡墙单元30截面的外轮廓线的顶点B为所述外轮廓线上的最高点，所述顶点B至所述基板10的距离大于所述外轮廓线上的其它点至所述基板10的距离，当所述A点为所述弧线的顶点B时，所述A点和所述顶点B重合。

同时，也可根据上述计算公式，并根据几何关系采用余弦定理也可推导出所述A点的曲率半径和光线出射角之间的相关性。

可以理解的是，本发明实施例根据所述LED芯片20在不同位置出光光线角度的不同，设计所述高反射挡墙单元30在不同位置的曲率半径，使得所述LED芯片20不同角度的大角度光线均可以垂直出射，提升了所述LED芯片20正视方向的出光效率，从而提升了灯板整体出光亮度，形成有效亮度增益。

在一种实施例中，所述A点的曲率半径范围为1毫米～5毫米。

在一种实施例中，在所述第一方向D1上，所述顶点B至所述基板10的距离大于所述LED芯片20的高度，以确保所述LED芯片20发出的大角度光线均能经过所述高反射挡墙单元30表面发生反射，有利于减少大角度出光，进一步实现高效出光。

进一步地，请继续参阅图1，所述背光模组还包括封装胶层40，用于封装所述LED芯片20，所述封装胶层40为整面封装，所述封装胶层40覆盖所述基板10、所述LED芯片20和所述高反射挡墙单元30，所述封装胶层40的胶面平整性高，所述LED芯片20和所述高反射挡墙单元30均浸没于所述封装胶层40内部。

在一种实施例中，所述封装胶层40可采用模压工艺进行制备，模压工艺可保证所述封装胶层40表面的平整性，同时可以减小所述封装胶层40的厚度，实现减薄效果。

在一种实施例中，所述封装胶层40远离所述基板10的一侧表面高于所述挡墙远离所述基板10的一侧表面，具体地，所述封装胶层40远离所述基板10的一侧表面与所述高反射挡墙单元30的顶点B的距离为0.05毫米～0.1毫米。

可选地，所述封装胶层40采用有机硅胶材料。

在一种实施例中，所述背光模组还包括反射层50，所述反射层50设置于所述基板10上，所述LED芯片20和所述高反射挡墙单元30设置于所述反射层50远离所述基板10的一侧。

在一种实施例中，所述反射层50的材料为高反射材质，所述高反射材料与有机硅胶材料具有较好的浸润性。可选地，所述反射层50的材料包括白色油墨、白反膜和金属中的其中一种。

在一种实施例中，所述背光模组还包括上棱镜片和下棱镜片(图中未示出)，所述下棱镜片设置于所述封装胶层40远离所述基板10的一侧，所述上棱镜片设置于所述下棱镜片远离所述基板10的一侧，所述上棱镜片和所述下棱镜片主要起到聚光作用，以增加正视角方向的亮度增益。

请参阅图5，图5是现有技术中的背光模组没有高反射挡墙单元的亮度仿真图；由图可见，在两个所述LED芯片20之间的间隙处的所述封装胶层40亮度明显低于所述LED芯片20正上方所述封装胶层40的亮度，即，所述LED芯片20正上方与两个所述LED芯片20之间的间隙处的亮度差异较大，亮度均一性较差。

相对地，请参阅图6，图6是本发明实施例提供的背光模组具有高反射挡墙单元的亮度仿真图；由图可见，有所述高反射挡墙单元30分布的区域，在所述封装胶层40上方的正视亮度增加明显，由此可见，所述高反射挡墙单元30存在可以有效改变所述LED芯片20大角度方向的出光，提升了所述高反射挡墙单元30附近区域所述封装胶层40的正视亮度，即，LED芯片20正上方与两个所述LED芯片20之间的间隙处的亮度差异减小，亮度均一性明显提高。

进一步地，请参阅图7，图7是本发明实施例提供的背光模组的亮度分布仿真图；其中，w/i为设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度曲线，w/o为设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度曲线。在-0.2毫米～0.2毫米区间内，设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度与未设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度几近重合，也就是说，在所述LED芯片20正上方区域内，是否设置所述高反射挡墙单元30对小角度方向光线出光亮度无影响；而在大于0.2微米区间内，设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度大于零，而未设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度几乎为零，也就是说，在两个所述LED芯片20之间的间隙处，设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度大于未设置所述高反射挡墙单元30的所述LED芯片20的出光亮度，也就是说，设置所述高反射挡墙单元30能够提高大角度方向光线出光亮度。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述背光模组，所述显示装置还包括显示面板，所述背光模组能实现高效出光，所述显示面板能实现显示效果。所述显示装置为柔性液晶显示器，减薄所述背光模组的厚度的基础上，所述背光模组实现可弯折，进而提升柔性液晶显示器的可弯折性能。

请参阅图8和图9A～图9F，图8是本发明实施例提供的一种背光模组的制备方法的流程图；图9A～图9F是本发明实施例提供的一种背光模组的制备方法的流程结构示意图；本发明实施例还提供一种背光模组的制备方法，包括以下步骤：

S10：提供一基板10。

具体地，请参阅图9A，所述步骤S10还包括以下步骤：在所述基板10上形成反射层50。所述反射层50的材料为高反射材质，所述高反射材料与有机硅胶材料具有较好的浸润性。可选地，所述反射层50的材料包括白色油墨、白反膜和金属中的其中一种。所述基板10优选为柔性衬底基板10或薄型化玻璃基板10。

S20：将多个LED芯片20转移至所述基板10上。

具体地，请参阅图9B，在所述基板10表面通过刷锡和固晶工艺将所述LED芯片20绑定至所述基板10表面，形成裸晶灯板。

S30：提供一挡墙模具60，所述挡墙模具60包括多个模具单元601，每一模组单元贴合于对应的所述LED芯片20远离所述基板10的一侧表面，相邻两个所述模组单元之间存在空隙。

具体地，请参阅图9C，在所述裸晶灯板表面通过对位标记对位覆盖一挡墙模具60，所述挡墙模具60下表面可通过减粘膜与所述裸晶灯板表面紧密贴合。可选地，所述挡墙模具60材料为透光材料，所述挡墙模具60的结构与需要成型的所述高反射挡墙单元30的结构形成互补，来确保通过此挡墙模具60制备形成成型的所述高反射挡墙单元30。

S40：在所述基板10和所述挡墙模具60表面涂布高反射挡墙单元30胶材，所述高反射挡墙单元30胶材填充于所述空隙中，以形成多个高反射挡墙单元30。

具体地，请参阅图9D，由于高反射挡墙单元30胶材具有一定流动性，可将灯板上未被所述挡墙模具60占据的空间填充满，之后，将灯板高温烘烤至所述高反射挡墙单元30胶材固化，以形成所述高反射挡墙单元30。

S50：进行脱模处理，将所述高反射挡墙单元30模具与所述基板10脱离。

具体地，请参阅图9E，通过光罩减粘膜减小所述挡墙模具60和所述基板10之间的粘附力，并进行脱模处理。

进一步地，所述制备方法还包括以下步骤：

S60：形成覆盖所述基板10、所述LED芯片20和所述高反射挡墙单元30的封装胶层40。

具体地，请参阅图9F，在形成所述高反射挡墙单元30的所述基板10上进行透明封装胶的喷胶作业，对所述LED芯片20进行整面的封装工艺，并对封装胶进行烘烤固化，以形成具有特定拱形截面的背光模组。

有益效果为：本发明实施例提供的背光模组及显示装置，通过在相邻两个LED芯片之间设置具有特定形貌的高反射挡墙单元，高反射挡墙单元在背光模组的厚度方向上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，LED芯片出射的大角度光线可射至高反射挡墙单元表面并发生反射，从而转化为准直方向出光，同时能够减少相邻LED芯片之间的光波导效应，有利于提升灯板整体出光亮度，实现高效出光。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：

基板；

多个LED芯片，设置于所述基板上；以及

多个高反射挡墙单元，设置于相邻两个所述LED芯片之间且位于所述基板上，所述高反射挡墙单元在第一方向上的截面为中间高、两边低的平滑凸弧面，所述截面平行于第二方向；其中，所述第一方向为所述背光模组的厚度方向，所述第二方向为相邻两个所述LED芯片的中心点之间的连线的延伸方向；

其中，所述截面的外轮廓线满足下列公式：

R＝(h2-h1)/2+[x0-(h1-h2)cotθ]²/2(h2-h1)；

其中，R为A点的曲率，h1为A点在所述第一方向上至所述基板的距离，h2为所述外轮廓线上的顶点在所述第一方向上至所述基板的距离，θ为所述LED芯片发出的光线在所述A点与所述第二方向的夹角，x0为所述LED芯片在所述第二方向上至所述顶点的距离；所述A点为所述外轮廓线上的任意一点。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述A点的曲率半径范围为1毫米～5毫米。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，在所述第一方向上，所述顶点至所述基板的距离大于所述LED芯片的高度。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述高反射挡墙单元与所述LED芯片之间存在净空区，所述净空区在所述第二方向上的宽度范围为0.2毫米～1毫米。

5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述高反射挡墙单元的反射率大于或等于95％。

6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述高反射挡墙单元环绕单个所述LED芯片。

7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括封装胶层，所述封装胶层覆盖所述基板、所述LED芯片和所述高反射挡墙单元。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，在所述第一方向上，所述封装胶层远离所述基板的一侧表面至所述高反射挡墙单元的顶点的距离范围为0.05毫米～0.1毫米。

9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括反射层，所述反射层设置于所述基板上，所述LED芯片和所述高反射挡墙单元设置于所述反射层远离所述基板的一侧。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的背光模组；以及

显示面板，设置于所述背光模组的出光面的一侧。

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