一种发光模组及其制备方法、显示装置与流程

1.本技术涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光模组及其制备方法、显示装置。


背景技术：

2.次毫米发光二极管（mini light emitting diode，简称mini led）、 微米发光二极管（micro light emitting diode，简称micro led）显示屏具有寿命长、集成度高和自发光等特点，被应用于3d打印技术中。
3.常见的直下式显示屏中，采用mini led或micro led led光源的发光视角比较宽，会导致光源能量会损失较多。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种发光模组及其制备方法、显示装置，用以收敛光源发射的光线，减小光源能量的损失。
5.本技术实施例第一方面提供了一种发光模组，包括：发光膜片和发光单元；所述发光膜片包括依次层叠设置的微结构层、基板层和光栅层，所述基板层具有相对的两个表面；所述微结构层设置于所述基板层表面，所述微结构层包括多个微结构，所述微结构用于将发光单元发射的光线进行收敛，并将收敛后的光线透过所述基板层传输至所述光栅层，所述微结构层为所述基板层表面凸起的结构，其中，所述发光单元包括多个光源；所述光栅层设置于与所述微结构层相对的所述基板层的另一个表面，所述光栅层用于将所述收敛后的光线垂直射出。
6.可选的，所述基板层包括如下至少一种：玻璃层、有机玻璃层、聚酯胶片层。
7.可选的，所述光栅层设置于所述基板层远离所述光源的一面。
8.可选的，所述微结构层与所述基板层为一体结构。
9.可选的，所述多个微结构周期性排列在所述基板层的表面。
10.可选的，所述多个微结构紧密排列在所述基板层的表面，或，所述多个微结构等间隔排列在所述基板层的表面，或，所述多个微结构周期性分组排列在所述基板层的表面。
11.可选的，所述发光单元为多个均匀分布的所述光源；所述微结构与所述光源一一对应。
12.可选的，所述微结构层中相邻的两个微结构之间存在间隙，且每个微结构具有侧壁，所述微结构的侧壁为相邻两个微结构构成所述间隙的表面。
13.可选的，所述微结构为截面形状为梯形的微结构。
14.可选的，所述微结构层中相邻的梯形微结构的斜边之间存在间隙，所述间隙和所述光源在垂直方向上重叠，或，所述梯形微结构和所述光源在垂直方向上重叠。
15.可选的，所述微结构为截面形状为三角形的微结构。
16.可选的，所述微结构层中相邻的三角形微结构的斜边之间存在间隙，所述间隙和所述光源在垂直方向上重叠。
17.可选的，所述微结构为截面图形为弧形的微结构。
18.可选的，所述微结构层中弧形微结构与所述光源在垂直方向上重叠。
19.可选的，所述微结构的宽度为1至10微米；所述微结构的高度为10至500微米；所述高度和所述宽度的比值为10:1至100:1。
20.可选的，所述光源的尺寸大于预设的阈值时，则所述微结构为弧形结构，当所述光源的尺寸小于预设的阈值时，则所述微结构为梯形微结构、三角形微结构、或弧形微结构。
21.可选的，根据高斯成像公式计算所述微结构的高度。
22.可选的，所述微结构的宽度大于所述光源的最小间距，其中，所述光源的最小间距为所述光源的宽度与预设的间隔值的和。
23.本技术实施例第一方面提供了一种发光模组的制备方法，包括：提供基板层，所述基板层具有相对的两个表面；在所述基板层的表面设置微结构层，其中，所述微结构层包括多个微结构，所述微结构用于将光源发射的光线进行收敛，并将收敛后的光线透过所述基板层传输至光栅层；在所述微结构层相对的所述基板层的另一个表面设置光栅层，其中，所述光栅层用于将所述收敛后的光线垂直射出。
24.可选的，所述在所述基板层的表面设置微结构层，包括：对所述基板层的表面进行切割，得到所述微结构层，或，通过计算轴向光刻的3d打印,得到所述微结构层。
25.可选的，所述在所述微结构层相对的所述基板层的另一个表面设置光栅层，包括：使用蒸镀、或蚀刻、或贴膜方法，在所述微结构层相对的所述基板层的另一个表面制作所述光栅层。
26.可选的，包括如上述发光模组和驱动线路；所述发光模组包括光学膜片和发光单元；所述光学膜片位于所述发光单元的上方；所述发光单元与所述驱动线路相连。
27.本技术实施例提供的发光模组及其制备方法、显示装置，通过在基板层的一个表面设置微结构层，可以将发光单元发射的光线进行收敛，从而减少光源能量的损失，提高光能的利用率；通过在微结构层相对的基板层的另一个表面设置栅极层，将经过微结构层收敛后的光线垂直射出，栅极层能够使光线较集中的从栅格空间直射出来，可以有效提高光能的利用率，并且使光能更集中，从而有利于成像。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
30.图1为一种发光模组的俯视图；图2为一种光学膜片的结构示意图；图3为一种发光单元的结构示意图；图4为图1中发光模组的一种截面图；图5为图1中发光模组的另一种截面图；图6为图1中发光模组的另一种截面图；图7为图1中发光模组的另一种截面图；图8为图1中发光模组的另一种截面图；图9为本技术实施例提供的一种3d打印设备的示意图；图10为本技术实施例提供的一种发光模组的制备方法的流程图；图11为本技术实施例提供的一种微结构的制备示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本技术保护的范围。
32.图1所示为本发明实施例所提供的光学膜片的一种俯视图，图2所示为一种光学膜片的结构示意图，请参考图1和图2，本发明实施例所提供的光学膜片，包括基板层10、微结构层20和光栅层30；基板层10具有相对的两个表面，分别为上表面和下表面，下表面为面向发光单元的表面，上表面为与下表面相对的表面；微结构层20设置于基板层面向发光单元的表面，结构包括多个微结构，微结构用于将发光单元发射的光线进行收敛，然后将收敛后的光线透过基板层传输到光栅层，其中，微结构层与基板层为一体的结构，微结构是基板层表面凸起的结构，微结构层通过将发光单元发射出的光线中不是垂直发射出的光线进行聚拢，从而减少光能的损失。
33.光栅层30设置于与微结构层20相对的基板层的另一个表面，收敛后的光线通过光栅层垂直射出。
34.需要说明的是，图2仅以微结构为梯形为例对本技术实施例中的微结构进行示意，并不对微结构的实际形状进行限定，在本技术的一些其他实施例中，微结构还可以体现为弧形、三角形等。
35.参考图3，图3为发光单元的一种结构示意图。本技术实施例所提供的的发光单元所在平面与光学膜片所在平面平行。发光单元包括多个光源。由于光源的四周的方向都可以发射光线的，其中，垂直发出的光线可以直接射出，而周围发射的光线是向四周发散射出，这就导致光能的损耗较大。
36.可以理解的是，本技术实施例所提供的光学膜片可应用于发光模组，光学膜片通过将光源发射出的发散的光线进行收敛，实现对光源发光视角的收敛。
37.需要补充说明的是，本技术实施例附图中光源的尺寸和分布为示意，并不代表光源的实际尺寸和分布。
38.图4所示为图1中发光模组的一种截面图，在本技术的一种可选实施例中，基板层的材质为玻璃，在实际应用中，由于紫外mini led 具有一定的破坏性，而使用玻璃作为基板层来制备微结构不仅能够提高光能的利用率，还能满足显示模组对寿命需求。
39.需要说明的是，使用玻璃作为基板层是本技术实施例中的一种优选材质，在本技术的一些其他实施例中，基板层还可以为有机玻璃层、聚酯胶片层等。
40.本技术实施例所提供的的发光模组中，光栅层设置于基板层远离光源的一面，使经过微结构收敛后的光线可以垂直射出。
41.在本技术的一种可选实施例中，微结构层为基板层表面凸起的微结构，该微结构为截面图形为三角形的微结构，微结构层中的多个三角形微结构紧密排列在基板层的表面，多个三角形微结构之间不存在间隔。微结构层中相邻的两个三角形微结构之间存在间隙，且每个三角形微结构具有侧壁，三角形微结构的侧壁为相邻两个三角形微结构构成间隙的三角形微结构的表面。微结构层中相邻的三角形微结构的斜边之间存在间隙，间隙和光源在垂直方向上重叠，其中，每个微结构形成的间隙与光源一一对应，光源发出的发散光线通过构成三角形微结构之间的间隙的侧壁进行收敛后到达光栅层。
42.需要说明的是，图4仅以三角形微结构紧密排列在基板层表面为例对本技术实施例中的微结构排列进行示意，并不对微结构的实际排列进行限定，在本技术的一些其他实施例中，三角形微结构还可以体现为等间隔排列等。
43.图5所示为图1中发光模组的另一种截面图，在本技术的一种可选实施例中，微结构层为基板层表面凸出的微结构，该微结构为截面图形为梯形的微结构，多个梯形微结构等间隔排列在基板层的表面。微结构层中相邻的两个梯形微结构之间存在间隙，且每个梯形微结构具有侧壁，梯形微结构的侧壁为相邻两个梯形微结构构成间隙的梯形微结构的表面，每个微结构形成的间隙与光源一一对应，光源发射出的垂直光线通过平行于光源基板层平面到达光栅层，光源发射出的发散光线通过梯形微结构的侧壁进行收敛后达到光栅层。
44.需要说明的是，图5仅以梯形微结构等间隔排列在基板层表面为例对本技术实施例中的微结构排列进行示意，并不对微结构的实际排列进行限定，在本技术的一些其他实施例中，梯形微结构还可以体现为周期性分组排列等。
45.图6所示为图1中发光模组的另一种截面图，在本技术的一种可选实施例中，微结构层为基板层表面凸的微结构，该微结构为截面图形为弧形的微结构，多个弧形微结构呈周期性分组排列在基板层表面，其中，三个弧形微结构组成一个弧形微结构组，一个弧形微结构组对应一个光源，微结构层中的弧形微结构组与光源在垂直方向上重叠，光源发射出的光线通过弧形微结构的表面进行收敛后达到光栅组。
46.需要说明的是，图6仅以弧形微结构为周期性分组排列在基板层表面为例对本技术实施例中的微结构排列进行示意，并不对微结构的实际排列进行限定，在本技术的一些其他实施例中，弧形微结构还可以体现为如图7所示的等间隔排列，其中，每一个弧形微结
构对应一个光源。本技术实施例并不对弧形微结构组的弧形微结构数量进行限定，弧形微结构组还可以包括两个弧形微结构或四个弧形微结构等，具体根据实际需求决定。
47.在本技术的一种可选实施例中，如图7所示的发光模组中，发光膜片在发光单元的两边通过与基板层一体的两个支柱进行支撑。需要说明的是，图7仅以在发光单元的两边支撑为例对本技术实施例中光学膜片的的支撑方式进行示意，还可以是光学膜片在发光单元的每个光源两边进行支撑，形成多个支柱。
48.在本技术实施例中，光学膜片通过支柱支撑在发光单元上，微结构层位于发光单元的上方，并且与发光单元平行；发光单元与驱动线路相连；发光单元位于驱动线路和所述光学膜片之间。
49.图8所示为图1中发光模组的另一种截面图，在本技术的一种可选实施例中，微结构层为基板层表面凸起的梯形微结构,响铃两个梯形微结构紧密连接在一起，形成一个截面形状为三角形的间隙，光源与梯形微结构在垂直方向上重叠，光源垂直发射出的光线通过平行于发光单元的梯形微结构传输到光栅层，光源发散发射出的光线通过梯形微结构两侧的三角形间隙进行收敛后传输到光栅层，从而可以有效提高光能的利用率，并且使光能更集中。
50.在本技术实施例中，微结构层的微结构参照高深-宽比结构进行设计。高深-宽比结构指宽度为1至10微米，高（深）度约为10至500微米的微结构，微结构深-宽比在10:1至100:1之间，结构具有狭小间隙和侧壁的特征。
51.在本技术实施例中，光源的尺寸大于预设的阈值时，则微结构为弧形结构，当光源的尺寸小于预设的阈值时，则微结构为梯形微结构、三角形微结构、或弧形微结构。例如，光源为mini led，mini led的尺寸有0305（76微米*127微米） 、0406（100微米*150微米）、0509（5密耳*9密耳）、0602(6密耳*密耳) 、 1212（12密耳*12密耳）、 1028（10密耳*28密耳）等，尺寸为0602、0406、0305等尺寸较小的光源，微结构选择弧形、三角形或梯形，因为光源尺寸小，任何形状的微结构都能满足光线收敛的需求；尺寸为1020、1028等尺寸较大的光源，则选择弧形微结构，当光源越大时，通过弧形进行折射能够实现更好的光学效果。
52.在本技术实施例中，根据高斯成像公式计算微结构的高度，具体公式如下：在本技术实施例中，根据高斯成像公式计算微结构的高度，具体公式如下：其中，f为焦距；v为像距，具体为微结构的高度与基板层厚度的和；u为物距，具体为发光单元与微结构之间的距离；n2为微结构的材质的介质折射率；r为微结构的高度。
53.在本技术实施例中，结构的宽度大于光源的最小间距，其中，光源的最小间距为光源的宽度与预设的间隔值的和。
54.由于光源的四周都在发光，微结构的宽度可以根据光源的尺寸调整，例如尺寸0305（76微米*127微米）的mini led，那么两个微结构之间的距离大于两个mini led之间的最小间距（127+100）微米，若两个mini led之间的间距过小，则会增大工艺不良的概率。其中，最小间距中预设的间隔值可以根据不同尺寸的mini led进行调整，但不能小于100微
米。
55.本技术实施例中的发光模组可应用于如图9所示的3d打印设备中的紫外mini led显示屏中，将发光单元发射的紫外光线进行收敛，从而减少光源能量的损失，有效提高3d打印设备紫外光线的利用率；将经过微结构层收敛后的光线垂直射出，栅极层能够使光线较集中的从栅格空间直射出来，可以有效提高光能的利用率，并且使光能更集中，进而使3d成型的速度加快，并且能够达到更好的3d成型效果。3d打印设备所使用的液晶显示器（liquid crystal display，lcd）显示屏寿命短，紫外光对lcd显示屏的液晶及发光源bl 的膜材有损伤，这些材料经过紫外线照射后会加速老化。在本技术实施例中，采用玻璃材质的光学膜片应用于3d打印设备中，能够有效延长显示屏的使用寿命。
56.参见图10，该图为本技术实施例提供的一种发光模组的制备方法的流程示意图，可以通过如下步骤s101-s102实现。
57.s101：在基板层的表面设置光栅层。
58.其中，所述光栅层用于使收敛后的光线较集中的从栅格空间直射出来，从而有效提高光能的利用率。
59.具体的，光栅是通过在玻璃表面上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。
60.在本技术实施例中，可以通过使用蒸镀、或蚀刻、或贴膜方法，在微结构层相对的基板层的另一个表面制作光栅层。
61.具体的，在基板层表面上覆盖一层薄膜，用蚀刻的方法把不需要的薄膜去除掉，从而得到光栅。需要说明的是，仅以通过蚀刻为例对本技术实施例中的光栅的制备方法进行举例，并不对光栅的实际制备方法进行限定，在本技术的一些其他实施例中，还可以通过蒸镀、贴膜等方法制备光栅。
62.在本技术实施例中，根据工艺决定光栅的高度，采用蒸镀或者蚀刻进行制备时，光栅的高度约为0.1微米；采用工艺贴膜制备光栅时，光栅的高度最小为0.05微米。需要说明的是，本技术实施例并不对光栅的高度进行限定，光栅的具体高度根据实际需求和实际工艺决定。
63.s102：在光栅层相对的基板层的另一个表面设置微结构层。
64.提供基板层，微结构层包括多个微结构，微结构用于将光源发射的光线进行收敛，并将收敛后的光线透过基板层传输至光栅层。
65.可以理解的是，本技术实施例所提供的微结构是通过工艺在基板层表面制备得到的。微结构层与基板层为一体结构，采用如图11所示的切割设备对基板层的表面进行切割，得到微结构层。例如，0.7毫米厚度的玻璃，切割设备的切割锯齿的高度在250微米至300微米之间，间隔在500微米至600微米之间，切割出的微结构可以满足mini led的光线收敛需求。
66.需要说明的是，图10仅以通过常规的切割设备为例对本技术实施例中的微结构的制备方法进行示意，并不对微结构的实际制备方法进行限定，在本技术的一些其他实施例中，微结构还通过计算轴向光刻技术(computed axial lithography, cal)的3d打印工艺进行制备。本技术实施例中并不对微结构的实际制备方法进行限定，该制备可以采用已有的制备方法或自行设计的其他制备方法，在此并不具体限定。
67.需要说明的是，步骤s101与步骤s102没有必然的关系，所以步骤s102不一定在步骤s101之后执行，本技术的执行顺序仅是其中一种可选的方式。
68.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
69.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
70.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑业务划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
71.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已。
72.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。