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CN104298001B - 直下式背光模组及其制造方法 - Google Patents

直下式背光模组及其制造方法 Download PDF

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CN104298001B CN201410531196.7A CN201410531196A CN104298001B CN 104298001 B CN104298001 B CN 104298001B CN 201410531196 A CN201410531196 A CN 201410531196A CN 104298001 B CN104298001 B CN 104298001B
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Abstract

本发明实施例提供一种直下式背光模组及其制造方法，直下式背光模组包括：背板、安装于背板内的背光源，背光源包括LED灯条，LED灯条包括多个LED灯，LED灯上设置有荧光粉层，荧光粉层与LED灯之间夹设有胶体材料层，以实现荧光粉层与LED灯之间的热隔离。本发明实施例利用胶体材料层设置在LED灯和荧光粉层之间，避免LED灯产生的热直接传导到荧光粉层上而降低效率，同时，不需要采用大量的荧光粉层制成大面积的膜片层，减少了荧光粉层的材料的使用量。本发明实施例有效地利用荧光粉层实现提升显示的色饱和度，同时通过胶体材料层保证LED亮度高效使用和使用寿命，并大幅度降低了控制荧光粉的用料成本。

Description

直下式背光模组及其制造方法
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，具体涉及一种直下式背光模组，还涉及一种该直下式背光模组的制造方法。
背景技术
在显示的技术领域中，由于OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电激光显示)技术的快速发展，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)面临众多的挑战，比起OLED，LCD在薄型化、可曲面化、色彩饱和度等方面存在一定的弱势。为了使LCD能在上述性能上能与OLED匹敌，人们越来越重视在这些方面上的技术攻克。
如在色彩饱和度，通过调整CF(Color Filter，彩色滤光片)或者采用高色饱LED光源(如含有红色和绿色荧光粉的LED，或者含有多色晶片的LED，甚至采用量子点作为荧光粉的形式)，来实现LCD的高色饱，使NTSC(色彩饱和度)为90％以上以达到高色饱。
实现高色饱的方式，从原理上来讲，是把LCD的纯色(R、G、B)的色点形成的三角形面积，在CIE图上尽可能的展开，以达到更大的NTSC面积，请参阅图1所示。然而，RGB chip(多晶片)由于采用的半导体材料不同，导致光电特性不同，使用寿命也不同。
因此，考虑使用寿命的要求，对于驱动设计提出了极大的挑战。当前主流高色饱设计为采用蓝光LED搭配红绿色荧光粉。从图1中可知，为实现色域三角形(图1虚线所示)的放大，要求荧光粉光谱半峰宽越窄越好。现有技术主要采用的氮化物或硅酸盐荧光粉材料具有很高的稳定性，而不易受外界环境影响而被普遍接受。但这两种荧光粉材料的半峰宽也在60nm(纳米)以上，导致LCD NTSC为90％左右成为了采用该种荧光粉在不改变LCD CF条件下的极限，同时该两种材料的红色荧光粉效率也比较低，导致整体LED亮度不高。
为进一步实现色饱和度的提升，同时保证LED亮度，具有窄半峰宽及高效率的荧光粉材料被不断提出，例如量子点荧光粉，硫化物、氮化物荧光粉。然而，这几种荧光粉材料环境稳定性差，同时在高温条件下效率也快速下降。
此外，现有技术(US20120050649A1)中将量子点封装在管内并置于导光板和蓝光/UV LED光源中间；或者，3M公司开发完成的QBEF膜片，搭配在以蓝色LED为光源的背光膜片中，其将荧光粉制备成膜片结构能够很好的与热源LED相隔离，同时在组装上也可以作为一张film材(膜胶材料层)直接使用。但是，在大尺寸的显示面板中，采用film材形式必然导致荧光粉材料用量的增加，因此如何有效提高荧光粉的利用率，减少荧光粉用量成为了目前研究的方向。
因此，在采用这些荧光粉材料的同时，如何实现色饱和度的提升且保证LED亮度高效使用，同时控制荧光粉的用料成本，成为了现有技术需要解决的重要难题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种直下式背光模组及其制造方法，能够实现提升显示的色饱和度、保证LED亮度高效使用和使用寿命，同时控制荧光粉的用料成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种直下式背光模组，包括：背板、安装于背板内的背光源，所述背光源包括LED灯条，所述LED灯条包括多个LED灯，所述LED灯上设置有荧光粉层，所述荧光粉层与所述LED灯之间夹设有胶体材料层，以实现所述荧光粉层与所述LED灯之间的热隔离。
其中，所述荧光粉层的材料为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。
其中，所述荧光粉层为涂覆于所述胶体材料层上并固化成型、或为荧光粉膜片。
其中，所述胶体材料层为涂覆于所述LED灯上的硅胶或树脂材料，所述荧光粉层和所述胶体材料层依序叠设形成多层。
其中，所述直下式背光模组还包括扩散板，所述荧光粉层与所述LED灯夹设于所述扩散板和所述LED灯之间，且所述胶体材料层邻近所述扩散板的一侧形成有锥形凹陷区并与所述扩散板之间相间隔，以将来自所述LED灯一侧的部分光反射回所述荧光粉层。
其中，所述直下式背光模组还包括反射片，所述LED灯设于所述胶体材料层和所述反射片之间，以通过所述反射片对来自所述LED灯的光进行反射。
其中，所述反射片邻近所述LED灯的表面涂布有反射网点和/或形成有反射微结构，以将光转化为大角度高斯光束或朗伯型光束。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种直下式背光模组的制造方法，包括：在背板上形成LED灯；在所述LED灯上形成胶体材料层，所述胶体材料层的材料为硅胶或树脂材料；在所述胶体材料层上形成荧光粉层，以实现所述荧光粉层与所述LED灯之间的热隔离，其中，所述荧光粉层的材料为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。
其中：所述在所述LED灯上形成胶体材料层的步骤中，具体包括：将硅胶或树脂材料涂覆于所述LED灯上，并通过UV固化或加热固化成型。所述在所述胶体材料层上形成荧光粉层的步骤中，具体包括：将荧光粉层的材料涂覆于所述胶体材料层上并固化成型。
其中，所述胶体材料层和所述荧光粉层依序叠设形成多层，且远离所述LED灯的最外层为胶体材料层。所述制造方法还包括：在最外层的胶体材料层上形成锥形凹陷区，以将来自所述LED灯一侧的部分光反射回所述荧光粉层。
通过上述技术方案，本发明实施例的有益效果是：本发明实施例利用胶体材料层设置在LED灯和荧光粉层之间，避免LED灯产生的热直接传导到荧光粉层上而降低效率，同时，不需要采用大量的荧光粉层制成大面积的膜片层，减少了荧光粉层的材料的使用量。本发明实施例有效地利用荧光粉层实现提升显示的色饱和度，同时通过胶体材料层保证LED亮度高效使用和使用寿命，并大幅度降低了控制荧光粉的用料成本。
附图说明
图1是现有显示技术中实现高色饱的原理示意图，其中，纯色(R、G、B)的色点形成的三角形面积越大则NTSC性能越好；
图2是本发明直下式背光模组一实施例的结构示意图；
图3是图2所示直下式背光模组中胶体材料层邻近扩散板的一侧的结构示意图，其中，显示了光路原理；
图4是图2所示直下式背光模组中反射网点26和/或形成有反射微结构26的结构示意图，其中，显示了光路原理；
图5是本发明直下式背光模组的制造方法一实施例的流程示意图。
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，本发明以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2是本发明直下式背光模组一实施例的结构示意图，本实施例直下式背光模组包括但不限于背板10、背光源(未标示)、荧光粉层22、胶体材料层23、扩散板24和反射片25。
在本实施例中，背光源安装于背板10内的，背光源包括LED灯条(未标示)，LED灯条包括多个LED灯21。需要说明的是，LED灯21可以为蓝光LED灯或更短波长的LED灯，其灯体本身可以是带封装结构的LED灯，也可以是仅是LED发光芯片。其中，在仅为LED发光芯片时，其可以采用现有的COB封装技术或者LED倒装键合(filp chip)技术进行固定。
荧光粉层22设置于LED灯21上，荧光粉层22的材料为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。
值得注意的是，本实施例的荧光粉层22可以为上述材料中的一份或多份直接涂覆而固化成型，譬如采用量子点材料进行涂覆成型、或者荧光粉层22可以为预先制得的荧光粉膜片等，在此不作限定。
胶体材料层23夹设于荧光粉层22与LED灯21之间，以实现荧光粉层22与LED灯21之间的热隔离。值得注意的是，本实施例胶体材料层23可以为涂覆于LED灯21上的硅胶或树脂材料。
具体而言，本实施例的胶体材料层23直接涂覆于LED灯21上，而荧光粉层22则涂覆于胶体材料层23上并固化成型；接着，胶体材料层23和荧光粉层22依序交替叠设形成多层。如图2所示，本实施例的胶体材料层23为三层，而荧光粉层22则夹设于任意两层胶体材料层23之间，并形成两层的形式。需要说明的是，为实现更好的荧光效果和传导效果，可以设置其他的层数，在此不作限定。
不难看出，本发明实施例利用胶体材料层23设置在LED灯21和荧光粉层22之间，避免LED灯21产生的热直接传导到荧光粉层22上而降低效率，同时，不需要采用大量的荧光粉层22制成大面积的膜片层，减少了荧光粉层22的材料的使用量。本发明实施例有效地利用荧光粉层22实现提升显示的色饱和度，同时通过胶体材料层23保证LED亮度高效使用和使用寿命，并大幅度降低了控制荧光粉的用料成本。
此外，请具体参阅图3所示，荧光粉层22与LED灯21夹设于扩散板24和LED灯21之间，且胶体材料层23邻近扩散板24的一侧形成有锥形凹陷区并与扩散板24之间相间隔，以将来自LED灯21一侧的部分光反射回荧光粉层22。需要说明的是，锥形凹陷区可以为圆锥形或者其他多面的规则锥形，譬如为三棱锥、四棱锥等等，在此不作限定。
不难理解的是，由于胶体材料层23与空气(扩散板24与胶体材料层23之间的空隙)之间的分界面存在，胶体材料层23的折射率约为1.5，因此对于出光角度大于42°的光线均将发生全反射，从而再一次经过荧光粉层22结构，实现荧光粉层22的充分利用。举例而言，在最外层胶体材料层23形成的倒圆锥结构，通过设置其倾斜角度，能够很好的减小从胶体材料层23往扩散板24方向直接出光的光量，可以在直下式显示装置结构的薄型化设计的同时，实现更好的荧光效果，提高背光品质。
此外，请具体参阅图4所示，LED灯21设于胶体材料层23和反射片25之间，以通过反射片25对来自LED灯21的光进行反射。进一步而言，反射片25邻近LED灯21的表面涂布/形成有反射结构26，以将光转化为大角度高斯光束或朗伯型光束。
需要说明的是，图4中显示了结构规则的反射结构26，然而，在实际产品中，为了增加散射均匀的技术效果，本实施例的反射结构26可以具体为反射网点或反射微结构，其可以为规则的或不规则的形式，以此来实现光的分布均匀，进一步提高背光的均匀效果。
需要说明的是，本实施例还可以包括设于扩散板24出光面一侧的光学膜片27，或者用于固定上述结构的胶框等，在本技术领域人员容易理解的范围内，不作细述。
请参阅图5，本发明实施例还提供一种直下式背光模组的制造方法，其可以包括如下步骤。
步骤S100，在背板上形成LED灯。
其中，步骤S100的LED灯可以采用打件成型的方式制得。在优选的实施例中，在步骤S100之前，还可以先在背板上形成反射片，并在反射片上形成反射结构，以增加光的均匀效果。具体而言，可以在反射片上形成反射网点或反射微结构，其可以为规则的或不规则的形式，以此来实现光的分布均匀，进一步提高背光的均匀效果。
步骤S101，在LED灯上形成胶体材料层。
在步骤S101中，胶体材料层的材料可以为硅胶或树脂材料。如前所述，本实施例可以直接将硅胶或树脂材料涂覆于LED灯上，并通过UV固化或加热固化成型。本实施例可以加热到75℃、80℃或85℃进行固化，以得到更好的固化效果且结构更加稳固。此外，胶体材料层直接涂覆到LED灯上的形式，有效地改善了LED灯的出光效果。
步骤S102，在胶体材料层上形成荧光粉层。
在步骤S102中，荧光粉层的材料科院为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。具体而言，本实施例可以将荧光粉层的材料涂覆于胶体材料层上并固化成型，如可以加热到75℃、80℃或85℃进行固化，以得到更好的固化效果且结构更加稳固。
如前所述，本发明实施例的胶体材料层和荧光粉层可以依序叠设形成多层，且远离LED灯的最外层为胶体材料层。同时，本实施例还可以在最外层的胶体材料层上形成锥形凹陷区，以将来自LED灯一侧的部分光反射回荧光粉层。
此外，本发明实施例的制造方法的其他步骤流程还可以参阅前面实施例的相关描述，通过本实施例的制造方法可以制造到前面任一所述的结构或组合，在本技术领域人员容易结合理解的范围内，不一一细述。
综上所述，本发明实施例利用胶体材料层设置在LED灯和荧光粉层之间，避免LED灯产生的热直接传导到荧光粉层上而降低效率，同时，不需要采用大量的荧光粉层制成大面积的膜片层，减少了荧光粉层的材料的使用量。本发明实施例有效地利用荧光粉层实现提升显示的色饱和度，同时通过胶体材料层保证LED亮度高效使用和使用寿命，并大幅度降低了控制荧光粉的用料成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括：背板、反射片、扩散板以及安装于背板内的背光源，所述背光源包括LED灯条，所述LED灯条包括多个LED灯，所述LED灯上设置有荧光粉层，所述荧光粉层与所述LED灯之间夹设有胶体材料层，所述荧光粉层为涂覆于所述胶体材料层上并固化成型；以实现所述荧光粉层与所述LED灯之间的热隔离；所述胶体材料层为涂覆于所述LED灯上的硅胶或树脂材料，所述荧光粉层和所述胶体材料层依序叠设形成多层；所述荧光粉层与所述胶体材料层夹设于所述扩散板和所述LED灯之间，且所述胶体材料层邻近所述扩散板的一侧形成有锥形凹陷区并与所述扩散板之间相间隔，以将来自所述LED灯一侧的部分光反射回所述荧光粉层；所述LED灯设于所述胶体材料层和所述反射片之间，以通过所述反射片对来自所述LED灯的光进行反射，所述反射片邻近所述LED灯的表面涂布有反射网点和/或形成有反射微结构，以将光转化为大角度高斯光束或朗伯型光束。
2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述荧光粉层的材料为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。
3.一种直下式背光模组的制造方法，其特征在于，包括：
在背板上形成反射片，并在反射片上形成反射网点或反射微结构；
在反射片上形成LED灯；
在所述LED灯上形成胶体材料层，所述胶体材料层的材料为硅胶或树脂材料；
在所述胶体材料层上形成荧光粉层，以实现所述荧光粉层与所述LED灯之间的热隔离，具体为：将荧光粉层的材料涂覆于所述胶体材料层上并固化成型；所述荧光粉层和所述胶体材料层依序叠设形成多层；在最外层的胶体材料层上形成锥形凹陷区，以将来自所述LED灯一侧的部分光反射回所述荧光粉层；其中，所述荧光粉层的材料为量子点材料、硫化物、氟化物、氮化物或硅酸盐。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：
所述在所述LED灯上形成胶体材料层的步骤中，具体包括：将硅胶或树脂材料涂覆于所述LED灯上，并通过UV固化或加热固化成型。
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