一种背光模组、其制作方法及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤指一种背光模组、其制作方法及显示装置。

背景技术：

随着发光二极管(lightemittingdiode，led)的发展，微型发光二极管(micro-led)由于具有高亮度、高解析度和寿命长等优点而备受关注，随着mini-led产品应用越来越广泛，基于mini-led的产品设计越来越多，比如高亮度背光、区域调光(localdimming，hdr)型背光等。为了提高特别是小尺寸产品的使用体验，mini-led的设计密度越来越高。

然而，在具有高密度的mini-led的背光模组中，在搭配使用棱镜等具有光束循环利用效果的部材时会出现明显的色偏，尤其是直下式背光模组的色偏现象更严重。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种背光模组、其制作方法及显示装置，用以缓解现有技术中存在的直下式背光模组的色偏现象严重的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种背光模组，包括：多个背光源，位于所述背光源出光面一侧的棱镜，以及位于所述棱镜的出光面与所述背光源之间的缝隙结构；其中，

所述缝隙结构，包括：光学基材，以及贯穿所述光学基材的多个缝隙；

所述缝隙与所述光学基材的表面之间的夹角为大于预设阈值的锐角。

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，多个所述缝隙分为多个相互平行的第一缝隙和多个相互平行的第二缝隙；

所述第一缝隙与所述第二缝隙不平行，且所述第一缝隙和所述第二缝隙的延伸方向一致。

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，所述第一缝隙和所述光学基材的表面的夹角与所述第二缝隙和所述光学基材的表面的夹角相同。

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，所述第一缝隙与所述第二缝隙在所述光学基材的表面具有交线。

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，所述背光源位于与所述交线对应的位置处。

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，所述缝隙与所述光学基材的表面之间的夹角在30°～60°之间。

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，所述缝隙中填充有第一光学树脂材料。

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，还包括：位于所述棱镜与所述背光源之间的扩散片，以及位于所述扩散片与所述背光源之间的扩散板；

所述缝隙结构与所述棱镜为一体结构，且所述缝隙结构位于所述棱镜靠近所述背光源的一侧；或，

所述缝隙结构与所述扩散片为一体结构，且所述缝隙结构中的所述光学基材由分散有散射粒子的第二光学树脂材料构成；或，

所述缝隙结构与所述扩散板为一体结构。

第二方面，本发明实施例提供了一种显示装置，包括：上述背光模组。

第三方面，本发明实施例提供了一种上述背光模组的制作方法，将所述缝隙结构划分为多个子缝隙结构；

所述制作方法，包括：

分别制作各所述子缝隙结构后，将各所述子缝隙结构进行拼接；

每一个所述子缝隙结构按照以下方法制作：

在临时基板上形成具有条状凹槽的模具；

在所述模具内注入用于制作光学基材的光学材料的溶液，并在所述光学材料的溶液固化后剥离所述模具，得到光学基材；

对所述光学基材进行图形化，形成多个缝隙，以得到所述子缝隙结构。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种背光模组、其制作方法及显示装置，该背光模组，包括：多个背光源，位于背光源出光面一侧的棱镜，以及位于棱镜的出光面与背光源之间的缝隙结构；其中，缝隙结构，包括：光学基材，以及贯穿光学基材的多个缝隙；缝隙与光学基材的表面之间的夹角为大于预设阈值的锐角。通过在棱镜的出光面与背光源之间设置缝隙结构，该缝隙结构具有贯穿光学基材的多个缝隙，从而减少从棱镜返回至背光源处的光线，避免背光源中的荧光粉被二次激发，从而缓解背光模组的色偏现象。

附图说明

图1为现有技术中背光模组出现二次激发的原理示意图；

图2为发光二极管和背光模组的出射光光谱对比示意图；

图3为本发明实施例中背光模组的结构示意图之一；

图4为本发明实施例中扩散片的结构示意图；

图5为背光源出射的光线射向棱镜后的分布示意图；

图6为背光源出射的光线射入到缝隙结构中的光路示意图；

图7为从棱镜返回的光线射向缝隙结构中的光路示意图；

图8为光线从缝隙结构的入光面至棱镜的出光面的光路示意图；

图9为本发明实施例中背光模组的结构示意图之二；

图10为本发明实施例中背光模组的结构示意图之三；

图11为本发明实施例提供的上述背光模组的制作方法流程图；

图12a至图12h为本发明实施例中上述制作方法中各步骤对应的结构示意图；

其中，101、背光源；102、棱镜；103、扩散片；1031、基材；104、扩散板；105、电路板；200、缝隙结构；21、光学基材；211、散射粒子；212、第一光学树脂材料；22、第二光学树脂材料；401、临时基板；402、模具；403、光学材料的溶液；404、光阻层；405、掩膜版；406、光学胶。

具体实施方式

针对现有技术中存在的直下式背光模组的色偏现象严重的问题，本发明实施例提供了一种背光模组、其制作方法及显示装置。

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。

在现有技术中，背光模组中一般采用发光二极管(lightemittingdiode，led)作为背光源，通过发光二极管芯片出射的光线激发荧光粉而得到特定颜色的光线，例如可以通过发光二极管芯片出射蓝色光线激发黄色荧光粉得到的红色光线和绿色光线，发光二极管芯片发出的蓝色光线与激发得到的红色光线和绿色光线混合得到白色光线，该黄色荧光粉可以由红色荧光粉和绿色荧光粉构成。如图1所示，对于直下式背光模组，可以在背光模组的电路板上设置多个呈阵列排布的背光源101，该电路板可以采用柔性电路板(flexibleprintedcircuit，fpc)，为了提高背光模组的出射光的汇聚程度，还可以在背光源101的出光面设置棱镜102。

同样参照图1，背光源101中的发光二极管芯片出射的光线激发荧光粉后出射特定颜色的光线，由于棱镜102会对背光源出射的部分光线产生循环作用，从而使光线再次返回至背光源101处，返回到背光源101处的光线射到荧光粉会发生二次激发，同样以背光源101中的发光二极管芯片出射蓝光，荧光粉为黄色为例，如图1所示，光线a从背光源101出射后，射向棱镜102后又返回至背光源101处，光线a中的蓝光部分会再次激发黄色荧光粉得到红色光线b和绿色光线c，从而使背光模组的出射光光谱中蓝光比例降低，红光和绿光的比例升高，从而导致背光模组出现色偏现象。

图2为发光二极管和背光模组的出射光光谱对比示意图，图中曲线s1表示发光二极管的发光光谱，曲线s2表示背光模组的出射光光谱，为了使对比结果更加明显，图中两条曲线在红色主波长位置进行了归一化处理，对比曲线s1和曲线s2，可以明显看出，相比于曲线s1，曲线s2在蓝光部分明显衰减，与上述分析得到的结论是一致的，也就是发光二极管出射的光线经过二次激发后，背光模组出射的光线出现了明显的色偏现象。

可以理解的是，背光模组中的发光二极管的密度越大，发光二极管之间的间隙越小，因而循环反射回的光线遇到荧光粉的概率越高，产生二次激发的比例越高，从而使背光模组的出射光光谱中的蓝光衰减越多，因此，对于具有高密度mini-led作为背光源的中小尺寸产品的色偏现象更加严重。

第一方面，本发明实施例提供了一种背光模组，如图3所示，包括：多个背光源101，位于背光源101出光面一侧的棱镜102，以及位于棱镜102的出光面与背光源101之间的缝隙结构200；其中，

如图4所示，缝隙结构，包括：光学基材21，以及贯穿光学基材21的多个缝隙(如图中虚线l1和虚线l2所示的位置处)；

缝隙与光学基材21的表面之间的夹角为大于预设阈值的锐角。

本发明实施例提供的上述背光模组，通过在棱镜的出光面与背光源之间设置缝隙结构，该缝隙结构具有贯穿光学基材的多个缝隙，从而减少从棱镜返回至背光源处的光线，避免背光源中的荧光粉被二次激发，从而缓解背光模组的色偏现象。

图3中以缝隙结构200与扩散片103为一体结构为例进行示意，图4为反射片103的放大示意图，在具体实施时，缝隙结构200也可以设置在其他位置，将在后续进行详细说明。本发明实施例中，以缝隙结构200中的缝隙为“x”型为例进行说明，在具体实施时，缝隙也可以构成其他形状，此处不对缝隙的形状进行限定。本发明实施例中的背光模组优选为直下式，参照图3，背光源101均匀的分布于电路板105上，背光源101出射的光线经过扩散片103等光学膜层后，最终从棱镜102的出光面射出，从而形成亮度较高且均匀性好的面光源。

图5为背光源出射的光线射向棱镜后的分布示意图，若不考虑光线的循环过程，射向棱镜的光线最终以四种方式离开棱镜。图中区域a表示射入到棱镜的入射光部分，区域b表示目标光束，也就是能够提高亮度的那部分光线，占入射光的比例约为36.8％，区域c表示以小角度射入到棱镜中最后又以小角度反射的扩散循环光束，也就是会返回至背光源处的光线，占入射光的比例约为46.3％，区域d表示棱镜循环光束，这部分光线会经过相邻的棱镜循环，占入射光的比例约为11.8％，区域e表示最大角度从侧边损失掉的光束部分，占入射光的比例约为5.1％，可见能够再次返回至背光源处的光线主要为区域c中的光线，也就是以小角度射向棱镜的部分光束。本发明实施例提供的背光模组中，通过在棱镜的出光面与背光源之间设置缝隙结构，可减少射向棱镜的小角度的光线，也可以减少从棱镜返回至背光源的光线，以下结合图6和图7进行详细说明。

如图6所示，背光源出射的光线d射向缝隙结构，由于该缝隙结构中具有多个贯穿光学基材的缝隙，光线更容易沿着缝隙传播，如图中的光线e和光线f，只有少部分光线会在光学基材中传播，在光学基材中传播的少部分光线，在传播过程中遇到缝隙，也会更容易沿着缝隙传播，最终大部分光线都会沿着缝隙射出。由于缝隙结构中的缝隙与光学基材的表面之间的夹角为大于预设阈值的锐角，从而可以通过控制缝隙的倾斜程度，来控制射向棱镜的光线的入射角度，从而减小以小角度射向棱镜的光线，此外，可以在背光源之间的间隙处涂覆反射层，使光线在背光源与缝隙结构之间来回反射，最终以比较大的角度出射。

如图7所示，从棱镜反射回来的光线，如图中光线h和光线g，光线h代表以小角度射向缝隙结构的光线，光线g表示以大角度射向缝隙结构的光线，光线h由于入射角较小而不能直接射入到缝隙中，大部分被光学基材反射回棱镜，如光线i，少部分射入到光学基材内部，在光学基材内部传播的光线，一部分被光学基材吸收，另一部分遇到缝隙后会沿着缝隙传播，以大角度射向背光源，经过来回反射又通过缝隙射向棱镜。图7中，与缝隙的倾斜角度一致的光线g，也会沿着缝隙传播，以大角度射向背光源，经过来回反射又通过缝隙射向棱镜。

结合图6和图7可知，通过设置缝隙结构，可以减少从背光源射向棱镜的小角度光线，而且从棱镜反射回的小角度光线会再次返回棱镜中，避免射向荧光粉发生二次激发，从而降低蓝光二次激发荧光粉的概率，从而改善了背光模组的色偏现象。

具体地，本发明实施例提供的上述背光模组中，如图4所示，多个缝隙分为多个相互平行的第一缝隙(如图中的虚线l1)和多个相互平行的第二缝隙(如图中的虚线l2)；

第一缝隙与第二缝隙不平行，且第一缝隙和第二缝隙的延伸方向一致。

由上述分析可知，背光源射向缝隙结构的光线，大部分会沿着缝隙结构中的缝隙的方向出射，因而，为了提高背光模组的出射光线的均匀性，可以将缝隙分为多个相互平行的第一缝隙和多个相互平行的第二缝隙，以图4所示的结构为例，第一缝隙和第二缝隙均沿着垂直于纸面的方向延伸，第一缝隙向左倾斜，第二缝隙向右倾斜，背光源射向缝隙结构的光线，一部分可以沿着第一缝隙的方向出射，也就是会朝着图中左上角的方向出射，另一部分可以沿着第二缝隙的方向出射，也就是朝着图中右上角的方向出射，因而使背光源射向缝隙结构的光线不会仅朝一个方向出射，从而提高了背光模组的光射光的均匀性。

进一步地，本发明实施例提供的上述背光模组中，同样参照图4，第一缝隙(如图中的虚线l1)和光学基材21的表面的夹角与第二缝隙(如图中的虚线l2)和光学基材21的表面的夹角相同。以图4所示的结构为例，也就是第一缝隙向左侧的倾斜程度，与第二缝隙向右侧的倾斜程度相同，从而进一步提高背光模组出射光线的均匀性。

在实际应用中，本发明实施例提供的上述背光模组中，如图4所示，第一缝隙与第二缝隙在光学基材的表面具有交线。由于图4为垂直于缝隙的延伸方向的截面示意图，因而在图4中第一缝隙与第二缝隙的交点即为交线的位置处，例如图中虚线圆圈q所在的位置，可以理解的是，第一缝隙和第二缝隙的交线为垂直于纸面且穿过圆圈q的直线。若第一缝隙与第二缝隙在光学基材的表面没有交线，则光线射到缝隙处时，除了刚好与缝隙平行的光线外，大部分光线会射到光学基材上，从而损失的光线较多，本发明实施例中，第一缝隙与第二缝隙优选为在光学基材的表面具有交线，当光线射向第一缝隙与第二缝隙的交线处时，例如射向圆圈q处，会在圆圈q点处分为平行于虚线l1和虚线l2的两束光线，只有少部分光线会射到光学基材上，从而减小光线的损失，提高光线利用率。为了使从背光源射向缝隙结构的光线，以及棱镜返回至缝隙结构的光线的损失都较小，可以将第一缝隙和第二缝隙设置为在光学基材的两侧均具有交线。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述背光模组中，背光源位于与交线对应的位置处。参照图6，例如可以在第一缝隙与第二缝隙的正下方均设置一个背光源，由于背光源的中心位置的光强较大，且从背光源中心位置处出射的光线比较聚集，因而将背光源设置在与第一缝隙和第二缝隙的交线对应的位置处，可以使背光源的中心位置处的光线直接射入到缝隙中，从而减少在缝隙结构与背光源之间来回反射造成的损失，提高光能利用率。

具体地，本发明实施例提供的上述背光模组中，缝隙与光学基材的表面之间的夹角在30°～60°之间。如图8所示，沿着缝隙射向棱镜的光线的入射角为θ1，在棱镜的表面处的折射角为θ2，然后以角度θ3从棱镜的侧边处出射，出射角度为θ4，缝隙与光学基材的表面之间的夹角在30°～60°之间，也就是90°减去θ1在30°～60°之间，从而得到θ1优选为在30°～60°之间，因而使从光线以较大的角度从缝隙结构射入到棱镜中，可以有效的减少从棱镜返回至背光源处的光线，缓解背光模组的色偏现象。

具体地，参照图8，以棱镜的顶角为90°，且θ4为45°为例，也就是光线以竖直向上的方向从棱镜处出射，入射角θ1可以由按照以下公式计算：

其中，n表示棱镜的折射率，nfilm表示缝隙中的介质的折射率。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述背光模组中，如图4所示，上述缝隙中填充有第一光学树脂材料22。通过在缝隙中填充第一光学树脂材料22，可以对缝隙结构200中的缝隙起到支撑作用，避免背光模组在制作或者使用过程中受到的外界压力对缝隙的影响。具体地，第一光学树脂材料22可以采用亚克力树脂材料，也可以采用其他树脂材料，此处不做限定。

在实际应用中，本发明实施例提供的上述背光模组中，如图3所示，还可以包括：位于棱镜102与背光源101之间的扩散片103，以及位于扩散片103与背光源101之间的扩散板104；

本发明实施例中，上述缝隙结构200可以设置在棱镜102的出光面与背光源101之间的任何位置处，以下结合附图对上述缝隙结构的几种设置方式进行详细说明。

方式一：

如图9所示，缝隙结构200与棱镜102为一体结构，且缝隙结构200位于棱镜102靠近背光源101的一侧，这样缝隙结构200距离棱镜102入光侧的表面较近，更容易制作出缝隙结构200中的缝隙。此外，也可以将缝隙结构200设置在棱镜102的内部靠近中间的位置处，只要不设置在棱镜102的出光面一侧即可，此处不对缝隙结构200在棱镜102中的具体位置进行限定。

方式二：

如图3和图4所示，缝隙结构200与扩散片103为一体结构，且缝隙结构200中的光学基材21由分散有散射粒子211的第二光学树脂材料212构成。由于缝隙结构200中的光学基材21由分散有散射粒子211的第二光学树脂材料212构成，因而光学基材21可以对光线起到散射的作用，因而可以使缝隙结构200兼具扩散片的作用，从而使缝隙结构200与扩散片103成为一体结构，在具体实施时，可以将制作好的缝隙结构200贴附于基材1031上，以形成扩散片103。具体地，上述扩散粒子211可以为亚克力(acrylicbeads)粒子，第二光学树脂材料212可以采用亚克力树脂材料，在具体实施时，优选为采用粘性较好的第二光学树脂材料212，以使第二光学树脂材料212能够稳定的束缚住扩散粒子211，避免后续制作或使用过程中，外界压力破坏缝隙结构。上述第二光学树脂材料可以与上述第一光线树脂材料相同，也可以不同，此处不做限定。此外，为了能够使光线更易在缝隙中传输，使缝隙结构中的光学基材中可以采用透明度较低的扩散粒子211，或者设置光学基材21中的扩散粒子211的密度较大。

方式三：

如图10所示，缝隙结构200与扩散板104为一体结构。图10中以将缝隙结构200设置在扩散板104靠近扩散片103的一侧为例进行示意，在具体实施时，缝隙结构200页可以设置在扩散板104中的其他位置，此处不做限定。

除上述三种方式外，缝隙结构200还可以采用贴附的方式设置在棱镜102与背光源101之间的任意两个膜层之间，例如直接贴附在棱镜102靠近背光源101一侧的表面上，此处不对缝隙结构200的具体位置进行限定。

第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例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。

第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例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。

具体地，将缝隙结构划分为多个子缝隙结构；

上述制作方法，包括：

分别制作各子缝隙结构后，将各子缝隙结构进行拼接；

本发明实施例中，由于直接制作缝隙结构的工艺比较复杂，因而通过将缝隙结构划分为多个子缝隙结构，先分别制作各子缝隙结构，之后再将各子缝隙结构进行拼接，可以简化制作整个缝隙结构的复杂程度，制作工艺比较容易实现。对于各缝隙的延伸方向相同的缝隙结构，优选为将缝隙结构在平行于缝隙的延伸方向上划分为多个缝隙结构，以便于后续进行拼接。

如图11所示，每一个子缝隙结构按照以下方法制作：

s301、在临时基板上形成具有条状凹槽的模具；

s302、在模具内注入用于制作光学基材的光学材料的溶液，并在光学材料的溶液固化后剥离模具，得到光学基材；

s303、对光学基材进行图形化，形成多个缝隙，以得到子缝隙结构。

以下结合附图对上述制作方法进行详细说明。

上述步骤s301中，如图12a所示，在临时基板104(例如玻璃基板)上形成具有条状凹槽的模具402，例如可以采用dam胶形成上述模具402，或者采用其他材料，此处不做限定。上述步骤s302中，同样参照图12a，在模具402中采用喷嘴(nozzle)注入用于制作光学基材的光学材料的溶液403，例如制作与扩散片为一体结构的缝隙结构，可以向模具402中注入含有扩散粒子的光学树脂材料的溶液，如图12b所示，对模具402中的光学材料的溶液403进行固化，例如可以采用紫外光固化的方式，图中箭头可以表示紫外光线，也可以采用其他固化方式，例如热固化等方式，此次不做限定。在模具402中的光学材料的溶液403固化后，剥离模具402以得到缝隙结构的光学基材21。

上述步骤s303中，通过对光学基材进行图形化，以形成多个缝隙，具体地，如图12d所示，在上述光学基材21之上涂覆一层光阻层404，并采用具有缝隙的图案的掩膜版405对光阻层404进行曝光，图中采用具有“x”状缝隙的掩膜版为例进行示意，可以采用紫外光对光阻层404进行曝光，图中箭头可以表示紫外光。如图12e所示，对光阻层404进行显影工艺后，得到具有“x”状图形的光阻层404，对光学基材21进行刻蚀，以去除没有被光阻层404遮挡的光学基材21，去除光阻层404后，得到图12f所示的结构，从图中可以看出光学基材21上具有多个相互平行的第一缝隙l1与多个相互平行的第二缝隙l2，此外，光学基材21上也可以具有其他方向的缝隙，此处不做限定。如图12g所示，在光学基材的缝隙中填充第一光学树脂材料22并固化，以得到子缝隙结构，如图12h所示，将子缝隙结构通过光学胶(opticallyclearadhesive，oca)406贴附到对应的位置处，例如可以贴附在扩散片的基材1031上，可以在制作完成各子缝隙结构后，将各子缝隙结构分别贴附在基材1031上，并拼接为完整的缝隙结构。在具体实施时，图12a至图12g所示的各个步骤可以在机台(stage)上完成。

本发明实施例提供的上述背光模组、其制作方法及显示装置，通过在棱镜的出光面与背光源之间设置缝隙结构，该缝隙结构具有贯穿光学基材的多个缝隙，从而减少从棱镜返回至背光源处的光线，避免背光源中的荧光粉被二次激发，从而缓解背光模组的色偏现象。

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。