一种背光模组、其制作方法以及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤指一种背光模组、其制作方法以及显示装置。

背景技术：

现如今，显示产品大多利用背光系统作为显示影像所需的光源，如液晶显示器、数字相框、电子书阅读器、移动终端、车用显示屏幕及立体显示器等。

其中，作为一种显示设备的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)已经成为平板显示领域的主流。LCD显示器是通过两片导电玻璃形成的电场驱动其间的液晶来实现显示的，由于液晶本身并不发光，因此LCD显示器需要通过外部光源实现透射或反射显示。现有的LCD显示器大多数是透射型的，对于透射型LCD显示器，背光模组是不可或缺的组成部分。

然而，现有技术中的背光模组一般由导光板对背光源出射的光线进行导光，这种结构的背光模组的准直性比较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种背光模组、其制作方法以及显示装置，用以解决现有技术中存在的背光模组的准直性差的问题。

本发明实施例提供了一种背光模组，包括：基板，设置于所述基板上的多个发光区域；其中，

所述发光区域，包括：光源，以及与所述光源对应设置的光子晶体薄膜；

所述光子晶体薄膜内部设有用于容置对应的所述光源的空腔，以及用于连通所述空腔和所述光子晶体薄膜背离所述基板一侧的表面的至少一个缺陷通道；

各所述光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内；

各所述缺陷通道的延伸方向相互平行。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述缺陷通道的延伸方向垂直于所述基板的表面。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述缺陷通道背离所述基板一侧的开口的尺寸小于3μm。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述空腔的至少部分在平行于所述基板方向上的截面面积沿远离所述基板的方向上呈逐渐缩小的趋势。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述光源出射的光线为单色光或复合光。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述光源包括：设置于所述空腔内部的激发光源，以及位于所述激发光源出光面一侧的量子点器件。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述量子点器件为发单色光的量子点器件或发复合光的量子点器件。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述激发光源为紫外发光二极管。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述缺陷通道内填充透明材料。

本发明实施例还提供了一种上述背光模组的制作方法，包括：

在第一基板上形成分别对应于各发光区域的多个光源；

在所述第一基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜，并在各所述光子晶体薄膜内部形成用于容置对应的所述光源的空腔及至少一个缺陷通道；其中，

所述缺陷通道用于连通所述空腔和所述光子晶体薄膜背离所述第一基板一侧的表面，且各所述缺陷通道的延伸方向相互平行；

各所述光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述在所述第一基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜，并在各所述光子晶体薄膜内部形成用于容置对应的所述光源的空腔及至少一个缺陷通道，包括：

在第二基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜；

在各所述光子晶体薄膜背离所述第二基板的一侧对应于所述光源的位置处，形成对应于各所述光源的空腔；

将第一基板和第二基板进行对盒，并在对盒后去除所述第二基板；

在各所述光子晶体薄膜背离所述第一基板的一侧对应于各所述空腔的位置处，形成至少一个对应于各所述空腔的缺陷通道。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述在所述第一基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜，并在各所述光子晶体薄膜内部形成用于容置对应的所述光源的空腔及至少一个缺陷通道，包括：

在第二基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜；

在各所述光子晶体薄膜背离所述第二基板的一侧对应于所述光源的位置处，形成对应于各所述光源的空腔；

在各所述光子晶体薄膜内形成至少一个连通所述空腔和所述第二基板的缺陷通道；

将第一基板和第二基板进行对盒，并在对盒后去除所述第二基板。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述在第二基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜，包括：

在所述第二基板上形成由两种折射率不同的材料在一维方向上按照特定周期交替排布而成的薄膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述在第二基板上形成对应于各所述发光区域的光子晶体薄膜，包括：

在所述第二基板上形成由两种折射率不同的材料在二维方向上按照特定周期交替排布而成的薄膜。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：上述背光模组。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的背光模组、其制作方法以及显示装置，该背光模组，包括：基板，设置于基板上的多个发光区域；其中，发光区域，包括：光源，以及与光源对应设置的光子晶体薄膜；光子晶体薄膜内部设有用于容置对应的光源的空腔，以及用于连通空腔和光子晶体薄膜背离基板一侧的表面的至少一个缺陷通道；各光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内；各缺陷通道的延伸方向相互平行。本发明实施例提供的背光模组，由于各光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内，因此，各光源出射的光线不能通过对应的光子晶体薄膜出射，各光源出射的光线只能通过缺陷通道出射，由于各缺陷通道的延伸方向相互平行，因而实现了背光模组的准直光出射。

附图说明

图1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的上述背光模组的制作方法的流程图之一；

图4为本发明实施例提供的上述背光模组的制作方法的流程图之二；

图5a到图5f为本发明实施例中背光模组的制作方法的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的上述背光模组的制作方法的流程图之三；

图7a和图7b为本发明实施例中光子晶体薄膜的制作方式一的结构示意图；

图8a和图8b为本发明实施例中光子晶体薄膜的制作方式二的结构示意图；

其中，101、基板；102、光源；103、光子晶体薄膜；104、空腔；105、缺陷通道；201、激发光源；202、量子点器件；101a、第一基板；101b、第二基板。

具体实施方式

针对现有技术中存在的背光模组的准直性差的问题，本发明实施例提供了一种背光模组、其制作方法以及显示装置。

下面结合附图，对本发明实施例提供的背光模组、其制作方法以及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供了一种背光模组，包括：基板101，设置于基板101上的多个发光区域；其中，

发光区域包括：光源102，以及与光源102对应设置的光子晶体薄膜103；

光子晶体薄膜103内部设有用于容置对应的光源102的空腔104，以及用于连通空腔104和光子晶体薄膜103背离基板101一侧的表面的至少一个缺陷通道105；

各光源102的出射光频率在对应的光子晶体薄膜103的光子禁带范围内；

各缺陷通道105的延伸方向相互平行。

本发明实施例提供的背光模组，由于各光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内，因此，各光源出射的光线不能通过对应的光子晶体薄膜出射，各光源出射的光线只能通过缺陷通道出射，由于各缺陷通道105的延伸方向相互平行，因而实现了背光模组的准直光出射。

参照图1，图中的虚线框表示发光区域，图中只画出了发光区域A、B和C，三个发光区域，只是为了方便示意，在实际应用中，多个发光区域可以均匀分布于基板101上，可以是阵列排布，也可以是其他排列方式，此处不对发光区域的数量以及排列方式进行限定。

光子晶体薄膜是一种介电常数随空间周期性变化的光学微结构材料。由于光子晶体薄膜的介电常数呈周期性分布，其折射率同样有周期性分布，在光子晶体薄膜中传播的光波的色散曲线会形成带状能带结构，光子能带之间会出现光子带隙，即光子禁带，光子禁带是一个频率区域，当光线的频率落在该频率区域内时，会被全反射，不能穿过光子晶体，自发辐射等也会被抑制。

由于各光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内，因此，各光源出射的光线不能通过对应的光子晶体薄膜。光子晶体薄膜一般可以由两种材料交替排列制作而成，可以通过改变制作材料或者改变交替排列的周期，可以控制光子晶体薄膜的光子禁带，因而使对应的光源的出射光频率落在该光子禁带范围内。

基于上述原理，通过在光子晶体薄膜103内部设有用于容置对应的光源102的空腔104，以及用于连通空腔104和光子晶体薄膜103背离基板101一侧的表面的至少一个缺陷通道105，由于缺陷通道105打破了光子晶体薄膜103的周期性排列，因而，光源102出射的光线可以通过缺陷通道105而射出，从图1中可以看出，光源102出射的光线只能通过缺陷通道105出射，此外，各缺陷通道105的延伸方向相互平行，从而使各光源102出射的光线通过缺陷通道105后能够平行出射，从而使该背光模组出射的光线达到准直。

上述缺陷通道105的折射率与对应的发光区域内的光子晶体薄膜103的折射率不同，因而打破了该光子晶体薄膜103的周期性排列，在具体实施时，缺陷通道105可以由折射率为与对应的发光区域内的光子晶体薄膜103折射率不同的任何材料制作，例如，可以是空气层，也可以填充其他折射率的材料，参照图1和图2，缺陷通道105在垂直于基板101方向上的截面一般为条状，图1和图2中缺陷通道105的开口比较均匀，在实际应用中，也可以将缺陷通道105设置为开口在远离基板101的方向上呈越来越小的趋势，且在平行于基板101方向上的截面可以是圆形、椭圆形、方形等，也可以是其他形状，此处不对缺陷通道105的材料和形状进行限定。

图1中每个发光区域中只设置了一个缺陷通道105，在实际应用中，为了增大出光量，在每个发光区域中可以设置多个缺陷通道105，如图2所示，图2中每个发光区域中设置了7个缺陷通道105，相比于图1中的结构，可以大大增加背光模组的出光量，图1和图2只是为了示意本发明实施例中背光模组的结构，并不对缺陷通道105的数量进行限定。

进一步地，本发明实施例提供的上述背光模组中，缺陷通道105的延伸方向垂直于基板101的表面。

由于各缺陷通道105的延伸方向相互平行，将缺陷通道105的延伸方向设置为垂直于基板101的表面，即个缺陷通道105的延伸方向均垂直于基板101的表面，或者可以说通道的延伸方向垂直于光源102的出光面，从而实现了垂直于基板101表面方向上的准直光线出射。

具体地，本发明实施例提供的上述背光模组中，缺陷通道105背离基板101一侧的开口的尺寸小于3μm，优选为在700nm-1μm之间，缺陷通道105背离基板101一侧的开口尺寸越小，背光模组的准直性能越好，但是缺陷通道105的尺寸太小会增大工艺制作的难度，因此，缺陷通道105背离基板101一侧的开口优选为在700nm-1μm之间，这样既能保证背光模组的准直性能，又能保证比较容易的将缺陷通道105制作出来。

如图1所示，本发明实施例提供的上述背光模组中，空腔104的至少部分在平行于基板101方向上的截面面积沿远离基板101的方向上呈逐渐缩小的趋势。

参照图1，空腔104位于光源102出光面以上的部分，在平行于基板101方向上的截面面积沿远离基板101的方向上呈逐渐缩小的趋势，空腔104位于光源102出光面一下的部分，为了容置光源102，可以为与光源102相匹配的任何形状，当然也可以将空腔104设置为整体在平行于基板101方向上的截面面积沿远离基板101的方向上呈逐渐缩小的趋势。将空腔104设置为这种结构，可以保证光源102出射的光线均可以在空腔104内发生有限次反射后通过缺陷通道105出射，避免出现其中某个方向的光线一直在空腔104内来回反射不能通过缺陷通道105出射，从而保证了光源102的出光效率。例如，图2中，空腔104在垂直于基板101方向上的截面类似为长方形，当光线沿平行于基板101的方向出射，则该光线会一直在该方向上来回反射，不会通过缺陷通道105出射。图1中以空腔104在垂直于基板101表面的方向上的截面为三角形为例进行示意，在实际应用中，也可以为其他形状，此处不对空腔104的形状进行限定。

具体地，本发明实施例提供的上述背光模组中，光源102出射的光线为单色光或复合光。

光源102出射的光线为单色光时，如图1或图2所示，可以设置发光区域A中的光源102出射红光，发光区域B中的光源102出射绿光，发光区域C中出射蓝光，通过控制各发光区域的发光强度实现各种颜色光的出射。此外，还可以设置发光区域与显示面板中的子像素的大小相匹配，由于背光模组可以出射各种颜色的光线，因此，可以省去显示面板上的彩色滤光层，减少制作显示面板的工艺及材料，从而节约成本。此处只是举例说明，在实际应用时，也可以将各发光区域设置为其他颜色，例如所有的发光区域颜色均为紫色，并不对各光源102的颜色进行限定。

光源102出射的光线为复合光时，可以在发光区域中同时设置红、绿、蓝三种颜色复合而成的白光光源102，因而该背光模组可以适用于各种显示面板。在实际应用中，也可以根据实际需要将光源102设置为其他复合光，例如橙色，此处不对该复合光的颜色进行限定。

更具体地，本发明实施例提供的上述背光模组中，光源102可以包括：设置于空腔104内部的激发光源201，以及位于激发光源201出光面一侧的量子点器件202。

将光源102设置为包括激发光源201，以及位于激发光源201出光面一侧的量子点器件202，即将光源102设置为量子点发光光源102，可以实现高色域的准直背光出射。将光源102设置为量子点发光光源102是本发明实施例的优选实施方式，在具体实施时，光源102可以采用任何种类的光源102，例如LED光源102或OLED光源102等，此处不对光源102的具体种类进行限定。

在具体实施时，上述量子点器件202可以为发单色光的量子点器件202或发复合光的量子点器件202。该量子点器件202为发单色光的量子点器件202时，可以为红色量子点器件202、绿色量子点器件202或蓝色量子点器件202等。该量子点器件202为发复合光的量子点器件202时，可以是红色量子点器件202、绿色量子点器件202和蓝色量子点器件202的混合物，此处只是举例说明，并不对量子点器件202的具体颜色进行限定。

在实际应用中，本发明实施例提供的上述背光模组中，激发光源201优选为紫外发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。位于空腔104内的量子点器件202一般为可见光，将激发光源201设置为紫外发光二极管，可以激发各种颜色的量子点器件202。此外，该激发光源201也可以根据量子点器件202具体设置，只要该激发光源201的出射光频率大于量子点器件202的出射光频率即可，例如量子点器件202为红色，则该激发光源201可以设置为蓝色、紫色等颜色。也可以将激发光源201设置为二极管以外的其他器件，例如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等，此处不对激发光源201的颜色及种类进行限定。

量子点器件202中的材料一般为颗粒状或流体状，量子点器件202为颗粒状时，颗粒的尺寸一般在2-20nm范围内，例如蓝色量子点材料的尺寸约为2nm，绿色量子点材料的尺寸约为5nm，红色量子点材料的尺寸约为8nm，当背光模组发生翻转或者震动时，量子点器件202中的颗粒比较容易通过缺陷通道105漏出去。当量子点器件202为流体状时，当背光模组发生翻转或者震动时，也会比较容易通过缺陷通道105流出去，因此，为了避免背光模组发生翻转或者被震动时，量子点器件202中的材料通过缺陷通道105漏出去或流出去，优选为缺陷通道105内填充透明材料。

基于同一发明构思本发明实施例还提供了一种上述背光模组的制作方法，由于该制作方法解决问题的原理与上述背光模组相似，因此该制作方法的实施可以参见上述背光模组的实施，重复之处不再赘述，如图3所示，包括：

S301、在第一基板101a上形成多个光源102，如图5a所示；

S302、在第一基板101a上形成对应于各发光区域的光子晶体薄膜103，并在各光子晶体薄膜103内部形成用于容置对应的光源102的空腔104及至少一个缺陷通道105；其中，

缺陷通道105用于连通空腔104和光子晶体薄膜103背离第一基板101a一侧的表面，且各缺陷通道105的延伸方向相互平行；

各光源102的出射光频率在对应的光子晶体薄膜103的光子禁带范围内。

以制作图1所示的结构为例，以下结合附图对上述步骤S302的具体实施方式进行详细说明：

实施方式一：

如图4所示，上述步骤S302，可以具体包括：

S3021、在第二基板101b上形成对应于各发光区域的光子晶体薄膜103，如图5b所示，在制作过程中，各发光区域对应的光子晶体薄膜103可以同时形成；

S3022、在各光子晶体薄膜103背离第二基板101b的一侧对应于光源102的位置处，形成对应于各光源102的空腔104，因而在后续第一基板101a和第二基板101b对盒后，光源102可以刚好位于对应的空腔104内部，如图5c所示，本实施方式中是通过在第二基板101b上制作光子晶体薄膜103，再和第一基板101a进行对盒的方式制作，因此，在第二基板101b上制作的空腔104的形状的截面为倒三角形；

S3023、将第一基板101a和第二基板101b进行对盒，并在对盒后去除第二基板101b，如图5d所示，第一基板101a与第二基板101b对盒后，各个光源102刚好位于空腔104内，若光源102采用量子点发光光源102，在对盒之前，需要将量子点材料预先填充在空腔104内部，在对盒之后，再将第二基板101b去除；

S3024、在各光子晶体薄膜103背离第一基板101a的一侧对应于各空腔104的位置处，形成至少一个对应于各空腔104的缺陷通道105，如图5e所示。

上述实施方式一中，是通过在第一基板101a和第二基板101b对盒之前制作空腔104，以及在第一基板101a和第二基板101b之后制作缺陷通道105，这样刻蚀的深度较小，制作工艺比较容易实现。

实施方式二：

如图6所示，上述步骤S302，可以具体包括：

S3021＇、在第二基板101b上形成对应于各发光区域的光子晶体薄膜103，同样参照5b；

S3022＇、在各光子晶体薄膜103背离第二基板101b的一侧对应于光源102的位置处，形成对应于各光源102的空腔104，同样参照图5c；

S3023＇、在各光子晶体薄膜103内形成至少一个连通空腔104和第二基板101b的缺陷通道105，如图5f所示，在第一基板101a和第二基板101b对盒之前将缺陷通道105制作出来；

S3024＇、将第一基板101a和第二基板101b进行对盒，并在对盒后去除第二基板101b，参照图5e。

上述实施方式二与上述实施方式一的区别在于：实施方式一是在第一基板101a和第二基板101b对盒之前制作空腔104，对盒之后制作缺陷通道105，实施方式二是在对盒之前制作空腔104和对应的缺陷通道105，实施方式一中刻蚀的深度较小，制作工艺比较容易实现，实施方式二中，在对盒之前制作缺陷通道105，比较容易将缺陷通道105的位置与对应的空腔104的位置相对应。

具体地，上述步骤S3021或上述步骤S3021＇中，光子晶体薄膜103可以由以下两种方式制作：

制作方式一：

在第二基板上形成由两种折射率不同的材料在一维方向上按照特定周期交替排布而成的薄膜。

如图7a所示，首先在第二基板101b上制作第一种材料的图形，即图7a中103a示出的图形，该图形优选为按照特定规则排列的条状结构，可以采用刻蚀工艺在条状结构之间的位置制作为凹槽。若各个发光区域中的发光颜色相同，则该图形中的条状结构大小相同，间距也相同，即各发光区域中的周期相同。若各个发光区域中的发光颜色不同，则各发光区域中的条状结构的大小和间距不同，即各发光区域中的周期不同，例如，图7a中，发光区域A中的条状结构的宽度和间距小于发光区域B中的条状结构的宽度和间距，发光区域B中的条状结构的宽度和间距小于发光区域C中的条状结构的宽度和间距。

如图7b所示，在第二基板101b上第一种材料图形的各条状结构之间的凹槽中形成第二种材料，即图7b中103b示出的图形，从而形成了第一种材料和第二种材料的交替排布的结构。

制作方式二：

在第二基板上形成由两种折射率不同的材料在二维方向上按照特定周期交替排布而成的薄膜。

如图8a所示，与制作方式一类似，也是在第二基板101b上制作第一种材料的图形，即图8a中103a示出的图形，该图形优选为按照特定规则排列的块状结构，可以采用刻蚀工艺在条状结构之间的位置制作为凹槽。若各个发光区域中的发光颜色相同，则该图形中的块状结构大小相同，间距也相同，即各发光区域中的周期相同。若各个发光区域中的发光颜色不同，则各发光区域中的块状结构的大小和间距不同，即各发光区域中的周期不同，例如，图8a中，发光区域A中的块状结构的大小和间距小于发光区域B中的块状结构的大小和间距，发光区域B中的块状结构的大小和间距小于发光区域C中的块状结构的大小和间距。

如图8b所示，在第二基板101b上第一种材料图形的各块状结构之间的位置处形成第二种材料，即图8b中103b示出的图形，从而形成了第一种材料和第二种材料的交替排布的结构。

制作方式一和制作方式二中，通过在平行于基板的方向上形成两种材料交替排布的结构，只需一层就能得到介电常数随空间周期性变化的微结构，制作光子晶体薄膜的工艺简单，而且由于使用的层数较少，得到的背光模组较薄，且可以节约成本。

此外，还可以在垂直于基板方向上制作周期排布的为结构，但需要制作的层数比较多，不但层数较多，也不容易制作，因此成本较高，也可以制作三维方向的周期性排布结构，工艺更加复杂，因此，这几种方式并不作为本发明实施例的优选实施方式。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述背光模组，该显示装置可以应用于手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置解决问题的原理与上述背光模组相似，因此该显示装置的实施可以参见上述背光模组的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的背光模组、其制作方法以及显示装置，由于各光源的出射光频率在对应的光子晶体薄膜的光子禁带范围内，因此，各光源出射的光线不能通过对应的光子晶体薄膜出射，各光源出射的光线只能通过缺陷通道出射，由于各缺陷通道的延伸方向相互平行，因而实现了背光模组的准直光出射，此外，通过采用量子点发光光源，可以实现高色域的准直背光模组。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。