CN109709722A - 直下式背光源及制备方法、背光模组以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了直下式背光源及制备方法、背光模组以及显示装置。该直下式背光源包括：基板；多个微发光二极管，所述多个微发光二极管位于所述基板上且呈阵列排布；以及反射结构，所述反射结构位于多个所述微发光二极管之间的间隙处，所述反射结构包括反射金属层，以及密封所述反射金属层的介质层。该直下式背光源具有反射率高、发光效率高、功耗低、稳定性好等优点的至少之一。

Description

直下式背光源及制备方法、背光模组以及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及直下式背光源及制备方法、背光模组以及显示装置。

背景技术

液晶显示装置中的背光模组是显示装置的重要组成部分。目前的背光模组中的光源，主要是由发光二极管(LED)阵列组成的，分为直下式和侧入式两种类型。其中，MiniLED面光源具有更小的芯片尺寸，相邻两个芯片之间的间距也更小，作为下一代显示产品，通过对面光源分区，能够实现HDR显示。与侧入式背光源相比，MiniLED背光源通过搭配扩散膜、QD膜、复合棱镜等光学结构，可提供出光均匀的面光源。然而目前基于MiniLED的背光源的反射率较低，只有80％左右，造成miniLED面光源光效偏低，功耗偏高。虽然通过镀制金属薄膜(如Ag)能够提升灯板底部反射率，但Ag等反射率较高的金属薄膜稳定性较差，容易被水氧破坏，因此难以在实际使用过程中维持较高的反射率。

因此，目前的直下式背光源及制备方法、背光模组以及显示装置仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少一定程度解决或缓解上述问题的至少之一。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于显示装置的直下式背光源。该直下式背光源包括：基板；多个微发光二极管，所述多个微发光二极管位于所述基板上且呈阵列排布；以及反射结构，所述反射结构位于多个所述微发光二极管之间的间隙处，所述反射结构包括反射金属层，以及密封所述反射金属层的介质层。该直下式背光源具有反射率高、发光效率高、功耗低、稳定性好等优点的至少之一。

根据本发明的实施例，反射金属层是由Ag形成的，所述反射金属层的厚度为150-200nm。由此，可获得反射率较高的反射金属层。

根据本发明的实施例，所述介质层至少包括：层叠设置的二氧化硅亚层以及三氧化二铝亚层，所述二氧化硅亚层靠近所述反射金属层，并覆盖所述反射金属层远离所述基板一侧的表面以及侧壁，所述二氧化硅亚层的厚度为180-210nm；所述三氧化二铝亚层覆盖所述二氧化硅亚层远离所述反射金属层一侧的表面以及侧壁，所述三氧化二铝亚层的厚度为40-70nm。上述由层叠设置亚层组合构成的介质层可以提高光的反射率，进而可进一步提高该背光源的出光效率。

根据本发明的实施例，该背光源进一步包括：牺牲金属块，所述牺牲金属块位于所述反射金属的侧壁处，所述介质层覆盖所述牺牲金属块。由此，可进一步提高反射金属层的耐久度，缓解由于水氧腐蚀而造成的反射率下降。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种背光模组。该背光模组包括前面所述的直下式背光源。由此，该背光模组具有前面描述的直下式背光源所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该背光模组具有出光效率较高、稳定性较好、功耗较低等优点的至少之一。

在本发明的又一个方面，本发明提出了一种制备用于显示装置的直下式背光源的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在基板上形成反射结构，所述反射结构包括反射金属层，以及包覆并密封所述反射金属层的介质层，所述反射结构具有镂空区域；以及在所述镂空区域处设置微发光二极管。该方法可简便的获得直下式背光源，制备的背光源具有出光效率较高、稳定性较好、功耗较低等优点的至少之一。

根据本发明的实施例，形成所述反射结构包括：在所述基板上沉积反射金属，并利用构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述反射金属，以形成所述反射金属层；在所述基板上具有所述反射金属层的一侧沉积介质材料，并通过构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述介质材料，以获得所述介质层。由此，可简便的获得反射结构。

根据本发明的实施例，形成所述反射结构包括：在所述基板上沉积牺牲金属，并利用构图工艺形成环绕所述镂空区域的环形的牺牲金属块；在所述基板形成有所述牺牲金属块的一侧沉积反射金属，并利用构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述反射金属，以形成所述反射金属层；在所述基板上具有所述反射金属层的一侧沉积介质材料，并通过构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述介质材料，以获得所述介质层。由此，可进一步提高制备的反射结构的稳定性以及耐久度。

根据本发明的实施例，形成所述反射金属层之后，形成所述介质层之前，进一步包括：对所述基板进行退火处理。由此，可提高金属与基板之间的附着力，并且可以进一步提升金属表面的平整度。

在本发明的又一个方面，本发明提出了一种显示装置。根据本发明的实施例，所述显示装置的背光模组包括前面所述的直下式背光源。由此，该显示装置具有前面描述的直下式背光源所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有出光效率较高、稳定性较好、功耗较低等优点的至少之一。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的直下式背光源的结构示意图；

图2显示了根据本发明另一个实施例的直下式背光源的结构示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的直下式背光源的俯视图；

图4显示了根据本发明一个实施例的制备直下式背光源的方法的流程示意图；

图5显示了根据本发明一个实施例的制备直下式背光源的部分方法的流程示意图；

图6显示了根据本发明一个实施例的制备直下式背光源的方法的流程示意图；以及

图7显示了根据本发明一个实施例的制备直下式背光源的部分方法的流程示意图。

附图标记说明：

100：基板；200：微发光二极管；300：反射结构；310：反射金属层；310’：反射金属；320：介质层；10：二氧化硅亚层；10’：二氧化硅层；20：三氧化二铝亚层；20’：三氧化二铝层；30：牺牲金属块；30’：牺牲金属；50：掩膜。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或包括相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于显示装置的直下式背光源。参考图1，该直下式背光源包括：基板100，以及设置在基板100上的多个微发光二极管200，多个微发光二极管200呈阵列排布。多个微发光二极管200之间的间隙处，具有反射结构300。反射结构300包括反射金属层310，以及密封反射金属层310的介质层320。该直下式背光源具有反射率高、发光效率高、功耗低、稳定性好等优点的至少之一。

为了方便理解，下面首先对该直下式背光源能够实现反射率高、发光效率高、功耗低、稳定性好等优点的原理进行简单说明：

与一般的发光二极管相比，本发明基板100上的微发光二极管200的尺寸极小，仅在10-50微米左右。相应地，微发光二极管阵列之间的距离也较小。因此，与采用常规发光二极管的侧入式背光源相比，难以采用常规的反射膜层提高背光源的出光效率。虽然可以通过诸如丝网印刷等技术形成感光油墨提升背光源的出光效率，但该类型的背光源也仅具有80％左右的反射率，且精度达不到要求，造成芯片pad区域(具有微发光二极管200的区域)被感光油墨覆盖。反射金属虽然具有较高的反射率，但仅通过沉积金属层提高反射率的方式，又难以保证金属层的耐久度：具有较高的反射效率的金属(如Ag等)，容易在实际使用过程中被环境中的水氧腐蚀发生氧化等反应，因此难以长时间的保持较高的反射率。根据本发明实施例的背光源，通过在反射金属层上设置密封介质层的方式，可保护反射金属层，提高反射结构的耐久度。并且，反射结构300具有层叠的结构，可以较为方便地通过沉积材料和构图工艺形成，因此适用于尺寸小、间距小的微发光二极管阵列的背光源。由此，可以在保证反射结构具有较高的反射率的同时，提高反射结构的耐久度。

下面根据本发明的具体实施例，对该直下式背光源的各个结构进行详细描述：

根据本发明的实施例，反射金属层310可以是由Ag形成的。金属Ag具有较高的反射率，可通过诸如蒸镀等方式简便的形成膜层结构。根据本发明的实施例，反射金属层310的厚度可以为150-200nm。例如，可以为160nm、170nm、180nm、190nm等。当反射金属层的厚度在上述范围内时，可以获得较好的反射率，由此，有利于进一步提高该直下式背光源的出光效率。

根据本发明的实施例，介质层320覆盖反射金属层310，并将反射金属层310密封在介质层320内部。也即是说，介质层320覆盖反射金属层310远离基板100一侧的表面，以及反射金属层310的侧壁。由此，可利用介质层320对反射金属层310进行密封，隔绝环境中的水氧对金属反射层310的腐蚀，从而可以提高反射结构300的耐久度。介质层320的材料不受特别限制，例如，可以为具有一定透过率的透明的无机材料。由此，一方面可利用无机膜层隔绝环境中的水氧，另一方面，不会由于介质层320的覆盖，而影响金属反射层310反射的光线的射出。并且，无机材料形成的介质层320还可以防止反射金属层310与微发光二极管200的芯片走线之间接触，可实现反射金属层310与微发光二极管200或是连接走线之间的绝缘。

根据本发明的一些具体实施例，介质层320可包括多个层叠结构。例如，参考图2，介质层320可至少包括层叠设置的二氧化硅亚层10以及三氧化二铝亚层20。其中，二氧化硅亚层10靠近反射金属层设置。根据本发明的实施例，二氧化硅亚层10覆盖反射金属层310远离所述基板一侧的表面以及反射金属层310的侧壁，以对反射金属层310进行密封。三氧化二铝亚层20覆盖二氧化硅亚层10，即三氧化二铝亚层20覆盖二氧化硅亚层10远离反射金属层310一侧的表面，以及二氧化硅亚层10的侧壁，以对二氧化硅亚层进行密封。由此，可实现对反射金属层310进行多层封装，从而可以进一步提升该反射结构300的密封性能以及耐久度。另一方面，通过调节层叠的二氧化硅以及三氧化二铝的厚度，上述结构还可以起到提升介质层透射率的作用，从而有利于进一步提高该背光源的出光效率。

根据本发明的一些具体实施例，三氧化二铝亚层20的厚度可以为40-70nm，二氧化硅亚层10的厚度可为180-210nm。厚度在上述范围内的二氧化硅亚层10与三氧化二铝亚层20层叠之后，可构成能够提升蓝光反射率的组合膜层结构，从而有利于提升该背光源的出光效率。

根据本发明的实施例，为了进一步提高该背光源的耐久度，使其在使用过程中可在较长时间内均保持初始的高反射率，该背光源可进一步包括牺牲金属块。具体地，参考图2，牺牲金属块30位于反射金属层310的侧壁处，且介质层覆盖牺牲金属块30。牺牲金属块30的具体组成和形状、数量均不受特别限制，只要牺牲金属块30的化学性质较反射金属层310更为活泼，且与反射金属层310相接触即可。由此，可进一步提高反射金属层的耐久度，缓解由于水氧腐蚀而造成的反射率下降。例如，根据本发明的一些实施例，牺牲金属块30可以是由厚度与反射金属层310的厚度相似甚至相等的Zn构成的。

如前所述，反射结构300位于多个微发光二极管200之间的间隙处，而多个微发光二极管200在基板100上是呈阵列排布的。因此，反射结构300可以为具有阵列排布的镂空区域的膜层结构。参考图3，反射结构300可覆盖基板100上需要设置微发光二极管200以外的全部区域，由此可更好地反射微发光二极管200发出的光。反射结构300的镂空区域的面积可大于微发光二极管200的面积，由此可为微发光二极管200的设置预留一定的余量。当该反射结构300中具有牺牲金属块30时，牺牲金属块30可以为环绕图3中所示出的镂空区域的环形结构(图中未示出)。由此，可更好的对反射金属层进行保护。

根据本发明的实施例，具有上述结构的直下式背光源可具有较高的反射率，反射率可以达到96％以上。并且，由于介质层等结构的设置，该背光源可长期保持稳定，缓解该背光源在实际使用过程中反射率快速下降的问题。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种背光模组。根据本发明的实施例，该背光模组包括前面所述的直下式背光源。由此，该背光模组具有前面描述的直下式背光源所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该背光模组具有出光效率较高、稳定性较好、功耗较低等优点的至少之一。

根据本发明的具体实施例，该背光模组除去前面描述的直下式背光源之外，还可具有光学模组等结构。例如，该背光模组可进一步包括诸如扩散膜、量子点膜、复合棱镜等结构。

在本发明的又一个方面，本发明提出了一种制备用于显示装置的直下式背光源的方法。根据本发明的实施例，该方法制备的直下式背光源可以为前面描述的直下式背光源。具体的，参考图4，该方法包括：

S100：在基板上形成反射结构，所述反射结构具有镂空区域

根据本发明的实施例，在该步骤中，首先在基板上形成反射结构。该反射结构可以具有与前面描述的反射结构相同的特征，在此不再赘述。具体的，该反射结构可包括反射金属层，以及密封反射金属层的介质层。并且，反射结构中具有用于容纳微发光二极管的镂空区域。由于后续步骤中设置的微发光二极管在基板上是阵列排布的，因此反射结构的镂空区域也可呈阵列排布。

根据本发明的实施例，参考图5，形成反射结构可包括以下步骤：

S110：在所述基板上沉积反射金属，去除与所述镂空区域对应的反射金属以形成反射金属层

根据本发明的实施例，在该步骤中可在基板上沉积反射金属310’，随后利用工图工艺去除与镂空区域对应的反射金属，形成反射金属层。具体地，参考图6中的(a)以及(b)，可以通过在反射金属310’上设置掩膜50A，刻蚀去除掩膜50A覆盖区域以外的反射金属层310’。掩膜50A可以是通过涂覆光刻胶并曝光形成的。形成反射金属层310之后，去除掩膜50A即可进行后续步骤。

S120：在所述基板上沉积介质材料，去除与镂空区域对应的介质材料，以获得介质层

根据本发明的实施例，在该步骤中，在基板上具有反射金属层的一侧沉积介质材料，并通过构图工艺去除与镂空区域对应的介质材料，以获得覆盖反射金属层的介质层。由此，可简便的获得反射结构。该步骤中获得的介质层，可具有与前面描述的直下式背光源的介质层相同的结构以及特征，在此不再赘述。本领域技术人员能够理解的是，介质层需要覆盖并密封反射金属层，因此，在形成介质层时所采用的掩膜，需要令刻蚀后剩余的介质层材料能够覆盖反射金属层的表面以及侧壁。

根据本发明一些具体的实施例，介质层可包括多个层叠的亚层结构。例如，可包括二氧化硅亚层和三氧化二铝亚层。关于二氧化硅亚层和三氧化二铝亚层的详细结构，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。参考图6中的(b)～(e)，当介质层包括二氧化硅亚层和三氧化二铝亚层时，形成介质层的步骤可具体包括：首先，在形成有反射金属层310的基板100上整面沉积SiO₂形成二氧化硅层10’，然后可在与镂空区域相对应处(即后续步骤中设置微发光二极管的位置)涂胶曝光，形成掩膜50B。将掩膜50B覆盖区域以外的SiO₂刻蚀掉，而后进行去胶处理以去除掩膜50B，完成二氧化硅亚层10的制作。类似地，形成二氧化硅亚层10之后，首先在基板100上整层沉积Al₂O₃形成Al₂O₃层20’，再利用构图工艺，形成三氧化二铝亚层20。刻蚀后的形成的二氧化硅亚层10的宽度大于反射金属层310，刻蚀后的三氧化二铝亚层20的宽度大于二氧化硅亚层10，两层刻蚀宽度的增加实现了对反射金属层310的隔离，可在一定程度上杜绝水氧的渗透。

S200：在所述镂空区域处设置多个微发光二极管

根据本发明的实施例，在该步骤中，在前面形成的反射结构的镂空区域设置微发光二极管，以获得直下式背光源。形成的背光源的结构可以如图6中的(f)所示出的。形成反射结构之后再进行微发光二极管的设置，可以防止形成反射结构过程中的操作对微发光二极管的性能造成影响。

根据本发明的实施例，该步骤中设置微发光二极管200的具体操作不受特别限制，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。例如，多个微发光二极管200可以是分批转移至基板100上的。每次转移可转移一颗微发光二极管200，也可以转移多个微发光二极管。

根据本发明的实施例，为了进一步提高利用该方法制备的背光源的耐久度，该方法中还可以包括形成牺牲金属的步骤。关于牺牲金属发挥作用的原理、结构、化学组成，前面已经进行了详细的描述，在此不再追。形成牺牲金属的操作可以在形成反射金属层之前进行。具体的，参考图7，可以首先通过蒸镀等方式，在基板100上形成牺牲金属30’，例如，可蒸镀Zn以形成牺牲金属30’。随后，设置光刻胶形成的掩膜50C，并刻蚀去除掩膜50C覆盖区域以外的牺牲金属30’，获得牺牲金属块30。随后，无需去除掩膜50C，可直接蒸镀形成反射金属310’，镀层厚度与牺牲金属块30的厚度相同，形成的结构可如图7中的(b)所示。随后，可通过等离子体灰化等方式，去除掩膜50C，以及掩膜50C上方的牺牲金属。随后形成用于制备反射金属层的掩膜50A，通过构图工艺去除部分反射金属310’，形成反射金属310。去除用于制备反射金属层的掩膜50A之后，可以继续进行后续的介质层的制备。

根据本发明的实施例，为了提高金属材料(反射金属层以及牺牲金属块)与基板100之间的附着力，在进行介质层的制备之前，还可以进一步包括退火处理的操作。发明人发现，对于反射金属层而言，退火处理不仅可以提升反射金属层与基板的结合力，还有利于提高反射金属层的表面平整度。由此，可进一步提高反射金属层的反射率。具体地，退火处理可以是在200℃的N₂氛围下进行的。本领域技术人员能够理解的是，当该背光源具有牺牲金属块时，退火处理可以是对牺牲金属块以及反射金属层进行的。

在本发明的又一个方面，本发明提出了一种显示装置。根据本发明的实施例，所述显示装置的背光模组包括前面所述的直下式背光源。由此，该显示装置具有前面描述的直下式背光源所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有出光效率较高、稳定性较好、功耗较低等优点的至少之一。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于显示装置的直下式背光源，其特征在于，包括：

基板；

多个微发光二极管，所述多个微发光二极管位于所述基板上且呈阵列排布；以及

反射结构，所述反射结构位于多个所述微发光二极管之间的间隙处，所述反射结构包括反射金属层，以及密封所述反射金属层的介质层。

2.根据权利要求1所述的直下式背光源，其特征在于，反射金属层是由Ag形成的，所述反射金属层的厚度为150-200nm。

3.根据权利要求1所述的直下式背光源，其特征在于，所述介质层至少包括：层叠设置的二氧化硅亚层以及三氧化二铝亚层，

所述二氧化硅亚层靠近所述反射金属层，并覆盖所述反射金属层远离所述基板一侧的表面以及侧壁，所述二氧化硅亚层的厚度为180-210nm；

所述三氧化二铝亚层覆盖所述二氧化硅亚层远离所述反射金属层一侧的表面以及侧壁，所述三氧化二铝亚层的厚度为40-70nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的直下式背光源，其特征在于，进一步包括：

牺牲金属块，所述牺牲金属块位于所述反射金属层的侧壁处，所述介质层覆盖所述牺牲金属块。

5.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的直下式背光源。

6.一种制备用于显示装置的直下式背光源的方法，其特征在于，包括：

在基板上形成反射结构，所述反射结构包括反射金属层，以及包覆并密封所述反射金属层的介质层，所述反射结构具有镂空区域；以及

在所述镂空区域处设置微发光二极管。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述反射结构包括：

在所述基板上沉积反射金属，并利用构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述反射金属，以形成所述反射金属层；

在所述基板上具有所述反射金属层的一侧沉积介质材料，并通过构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述介质材料，以获得所述介质层。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述反射结构包括：

在所述基板上沉积牺牲金属，并利用构图工艺形成环绕所述镂空区域的环形的牺牲金属块；

在所述基板形成有所述牺牲金属块的一侧沉积反射金属，并利用构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述反射金属，以形成所述反射金属层；

在所述基板上具有所述反射金属层的一侧沉积介质材料，并通过构图工艺去除与所述镂空区域对应的所述介质材料，以获得所述介质层。

9.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，形成所述反射金属层之后，形成所述介质层之前，进一步包括：对所述基板进行退火处理。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置的背光模组包括权利要求1-4任一项所述的直下式背光源。