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CN107065299A - 背光模块的制造方法 - Google Patents

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CN107065299A
CN107065299A CN201611268468.4A CN201611268468A CN107065299A CN 107065299 A CN107065299 A CN 107065299A CN 201611268468 A CN201611268468 A CN 201611268468A CN 107065299 A CN107065299 A CN 107065299A
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light
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李嘉航
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Chongqing HKC Optoelectronics Technology Co Ltd
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HKC Co Ltd
Chongqing HKC Optoelectronics Technology Co Ltd
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Priority to US15/580,149 priority patent/US20180299609A1/en
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Abstract

本发明是有关于一种背光模块的制造方法，制造方法包括：提供一导光板，包括一底面及多个以二维排列的网点凹部，所述网点凹部位于所述底面；填充量子点材料于每一所述网点凹部内；设置一基板于所述导光板的底面上，并利用所述基板来将所述量子点材料密封于所述导光板的网点凹部内；以及设置一光源于所述导光板的一侧。本发明可将量子点材料密封于背光模块的导光板内。

Description

背光模块的制造方法
技术领域
本发明涉及一种背光模块的制造方法，特别是涉及一种可将量子点材料密封于导光板内的背光模块的制造方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步，许多不同的显示设备，例如液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)或电激发光(Electro Luminenscence，EL)显示设备已广泛地应用于平面显示器。以液晶显示器为例，液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，其是由液晶显示面板及背光模块(Backlight Module)所组成。液晶显示面板是由两片透明基板以及被封于基板之间的液晶所构成。
量子点是直径等于或小于10纳米(nm)的纳米晶体(Nano Crystal)，由半导体材料组成，并引起量子限制效应(Quantum Confinement Effect)。相较于典型的磷(Phosphor)，量子点在较窄的波段产生更密集的光。激态的电子从导带传输到价带时，量子点发出光，并具有即使为相同材料也会有光波长按粒子尺寸而改变的特性。由于光波长按照量子点尺寸而改变，故通过控制量子点尺寸可获得具有所需波长区域的光。
量子点增强薄膜(Quantum Dot Enhancement Film，QDEF)是目前使用于背光模块，并用以使显示器的颜色呈现更精准的光学组件。其原理是在薄膜上设置数量相当多的两种量子点，并且以蓝光作为背光光源，蓝光照射到两种量子点时会分别转换为红光及绿光，所产生的红光及绿光会与蓝光一同混色为白光，通过改变将蓝光转换为红光及绿光的比例，能使混色的效果更接近实际颜色，因而使得显示器的呈色更加精准。因此，如何利用量子点材料，来达成高效率，且具备高生产性的设计方式，为目前重要的课题之一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种将量子点材料密封于导光板内的背光模块的制造方法。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种背光模块的制造方法，包括：
提供一导光板，包括一底面及多个以二维排列的网点凹部，所述网点凹部位于所述底面；
填充量子点材料于每一所述网点凹部内；
设置一基板于所述导光板的底面上，并利用所述基板来将所述量子点材料密封于所述导光板的网点凹部内；以及
设置一光源于所述导光板的一侧。
在一些实施例中，当设置所述基板于所述导光板的底面上时，可利用激光来接合所述基板及所述导光板成一体。
在一些实施例中，所述基板包括一反射面，以反射光线。
在一些实施例中，所述基板的折射率系数小于或等于所述导光板的折射率系数，以形成全反射，而可反射光线。
在一些实施例中，所述光源激发出的光具有435至470纳米的波长。
在一些实施例中，越靠近所述光源处，所述网点凹部的设置密度越疏，越远离所述光源处，所述网点凹部的设置密度越密，使得背光模块所提供的背光可更均匀。
在一些实施例中，所述量子点材料具有黄量子点材料和绿量子点材料。
在一些实施例中，每一所述网点凹部还包括阻隔胶，用以将所述量子点材料密封，以避免水气。
在一些实施例中，背光模块的制造方法还包括：涂布密封层于所述基板及所述导光板的边缘。
本发明的又一目的为提供一种背光模块的制造方法，包括：
提供一导光板，包括一底面及多个以二维排列的网点凹部，所述网点凹部位于所述底面；
填充量子点材料于每一所述网点凹部内，所述量子点材料具有黄量子点材料和绿量子点材料；
设置一基板于所述导光板的底面上，并利用所述基板来将所述量子点材料密封于所述导光板的网点凹部内，当设置所述基板于所述导光板的底面上时，利用激光来接合所述基板及所述导光板成一体，其中所述基板的折射率系数小于或等于所述导光板的折射率系数；
涂布密封层于所述基板及所述导光板的边缘；以及
设置一光源于所述导光板的一侧，所述光源激发出的光具有435至470纳米的波长；
其中，越靠近所述光源处，所述网点凹部的设置密度越疏，越远离所述光源处，所述网点凹部的设置密度越密；
其中，每一所述网点凹部还包括阻隔胶，用以将所述量子点材料密封。
本发明的有益效果是提供一种背光模块的制造方法将量子点材料密封于导光板上，以实现量子点(QD)背光模块及显示装置。
附图说明
图1a为范例性的量子点发出光的波段的光强度的显示图。
图1b为范例性的量子点灯管示意图。
图1c为范例性的量子薄膜示意图。
图2是本发明一实施例的利用量子点材料的导光板光学设计示意图。
图3是本发明一实施例的利用蓝光光源激发转换出具有高色饱和度的红绿蓝的白光光源频谱显示图。
图4是本发明一实施例的印刷网点设计方式示意图。
图5是本发明一实施例的具有导光板的显示器架构图。
图6是本发明一实施例的具有导光板的示意图。
图7是本发明一实施例的具有量子点材料的导光板示意图。
图8是本发明一实施例的具有量子点材料的导光板示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本发明不限于此。
在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了理解和便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。将理解的是，当例如层、膜、区域或基底的组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种背光模块及其应用的显示装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1a为已知量子点发出光的波段的光强度的显示图、图1b为范例性的量子点灯管示意图及图1c为范例性的量子薄膜示意图。参阅图1a，为了符合人眼对于显示色彩更高的需求，广色域是目前显示技术上亟欲发展的项目之一，Quantum Dot(以下简称QD)量子点显示器是扩展显示器色域的一种显示方式，利用QD发光材料技术的显示器，通常因具备较窄发光波长的特性(如图1a中的110，111，112，113，114波长)。
参阅图1b及图1c，目前利用量子点技术来达到广色域显示器需求的方法，大致分为以下两种技术，第一种技术为量子点灯管(QD Tube)技术，即将量子点材料封装在玻璃灯管122内，再利用蓝光发光二极管发光二极管(Light-emitting Diode)120，作为激发量子点材料的光源(如图1b所示)，蓝光激发量子点材料后，电子点会发出红绿光谱的光，即可得到红绿蓝三色光谱的白光。另一种量子点技术称为量子薄膜(QD Film)技术，量子薄膜技术顾名思义，其将量子点材料封装在薄膜材料中，如同三明治结构，上下为保护层薄膜，中间则置放量子点材料(如图1c所示)，当蓝光发光二极管入射入此量子薄膜，会激发量子薄膜中的量子点材料，发出红绿光谱，而达到产生白光光源的目的。
参阅图1c，为一种现有的背光模块130，包含有一背板146，一连接于所述背板146并与一背板146共同围绕出一容置空间的挡板132、一设置于所述容置空间中的导光板140、一设置于所述导光板140表面且位于所述容置空间中的量子点增强薄膜138、一设置于所述容置空间中的发光二极管蓝光源142、一设置于所述导光板140底面的反射件144，及多数彼此迭置于所述导光板140上的光学膜片134，136。所述背光模组130的光源所发出的光线会经由所述导光板140传递，通过所述光学膜片134，136的反射作用，使得光线自所述导光板140穿透所述量子点增强薄膜138时，还有机会被反射而再次穿透所述量子点增强薄膜138，光线经过多次折射穿透所述量子点增强薄膜138，经过混光作用产生补正光，再穿过所述光学膜片134，136。另外，当光线经过所述导光板140并被所述反射件144而反射时，会回到所述导光板140内，并再次经过折射而穿透所述量子点增强薄膜138产生补正光。
上述两种量子点显示器的设计方式均有其缺陷，为了避免量子点材料在水气环境中会失效的问题，一般而言会使用量子点灯管技术来作为显示器的背光源，然而，如上所述，量子点灯管需要经过两次光的转换(发光二极管光到量子点灯管面，以及量子点灯管面到导光板)，因此在光效率转换方面效果不佳，再加上灯管在显示器外观上，由于多一支灯管，结构上无法设计窄边框，在目前的市场很难普遍性的推广。另一方面，若利用量子薄膜的设计方式，由于使用薄膜封装的方式，无法完全有效的隔绝水气，因此在量子薄膜的四周，即使有隔离水气的胶体，仍会有失效区域的问题(即在失效区域，无法激发量子点材料)，且量子薄膜在蓝光发光二极管的激发效率，由于仅有“一次光路径”的激发过程，导致发光效率更低，因此一般而言还需要搭配一反射式增亮膜(Double Brightness EnhancedFilm，DBEF)薄膜材料使用，让蓝光可以在反射片以及DBEF间部分往返，不断激发量子点材料，来得到高发光效率的设计，但是此设计方式需要搭配DBEF，会大幅增加显示器的设计成本，而不广被使用。
图2是本发明一实施例的利用量子点材料的导光板光学设计示意图及图3是本发明一实施例的利用蓝光光源激发转换出具有高色饱和度的红绿蓝的白光光源频谱显示图。参阅图2及图3，在本发明一实施例中，本发明的主要提供一种利用量子点材料的光学设计方法，将量子点材料分布于导光板200的一侧，并利用导光板200的特性，将导入导光板LGP(Light Guide Plate)200的蓝光发光二极管光源210，通过特定的导光板200网点212分布，均匀的将蓝光发光二极管线光源，转换成面光源，如图2所示。由图2可知，光源210在网点212处，由于网点212破坏导光板200全反射的结构，因此在网点212处，我们可以视为一微小光源，将发光二极管的蓝光光源210转换成平面光源。我们在导光板200网点212处，涂布好红光以及绿光的量子点粒子材料220，即可通过蓝光光源210的激发，转换出具有高色饱和度的红，绿，蓝的白光光源频谱(310，312，314)，如图3所示。此外，再将涂布好的量子点材料220，利用可以隔绝水气的阻隔胶222，将量子点材料220密封于导光板200的网点212中，形成可以具有红，绿窄波段的导光板200。
图4是本发明一实施例的印刷网点设计方式示意图及图5是本发明一实施例的具有导光板的显示器架构图。参阅图4及图5，在本发明一实施例中，本发明的需要一激发光源515，通常为具备较短波段的蓝光发光二极管，一般而言选用430nm～470nm波段的蓝光作为激发光源515。并将上述所述激发光源515耦合至一导光板514，所述导光板514的材质通常可以选用PMMA或是MS系列，所述导光板514的厚度则可搭配发光二极管封装的尺寸大小设定，目前较为主流的厚度为0.5mm～3.0mm，按照不同的显示器尺寸做不同的设计，一般而言，较大尺寸的电视会搭配2.0mm以上的导光板。之后将选定后的导光板空板(尚未印刷网点)，以及黄，绿量子点材料与印刷溶剂的混合物，利用网板制作，印刷，烘烤，等网点制作工艺流程，将设计好的网点位置，分布在导光板的一侧，即可完成具有量子点材料发光特性的导光板。所述量子点材料为III-V族，或是II-VI族的量子点材料。所述印刷溶剂材料可为油墨或其他可以作为网印的材料。
请参阅图2、图4及图5，在本发明一实施例中，一种导光板的制造方法，所述导光板514具有量子点材料220与印刷溶剂的混合物，并利用网板制作，印刷，烘烤，等网点制作工艺流程，将设计好的网点412位置，分布在导光板514的一侧，即可完成具有量子点材料220发光特性的导光板514。所述量子点材料220为III-V族，或是II-VI族的量子点材料220。所述印刷溶剂材料可为油墨或其他可以作为网印的材料。
请参照图4，在本发明一实施例中，在所述导光板410上的印刷网点412则为透过光学仿真过程，用以将侧光入射的蓝光，均匀分布为平面光源的一种分布设计。
请参照图2、图4及图5，在本发明一实施例中，一种背光模块400包括：一光源515、一导光板514、一发光单元封装件518及一量子点密封封装件517。所述光源515，以蓝色发光二极管作为激发光源；所述导光板514包括一底面410及多个以二维排列的网点412，该些网点412位于所述底面410，每一网点412包括量子点材料220，并将所述量子点材料220网印在所述导光板514的底面410，通过所述导光板514的网点412分布，均匀的将所述背光模块400的线光源转换成面光源；所述发光单元封装件518，包括光源基板和安装于所述光源基板上的多个发光单元芯片；所述量子点密封封装件517，置于所述发光单元封装件518的发光方向上。所述背光模块400为光源。且越靠近所述光源处，其网点412密度越疏，越远离所述光源处，其网点412密度越密。所述量子点材料220具有黄量子点材料和绿量子点材料。每一网点412还包括阻隔胶222，用以将所述量子点材料220密封。
请参照图5，在本发明的一实施例中，一具有量子点显示器500包括：一导光板514，利用一发光二极管蓝光光源515激发出红绿光，并连接一光学膜片512(如反射片，扩散片，菱镜片)与一反射器516，以及一显示面板510，即可设计一具备高色彩饱和度显示器。
图6是本发明一实施例的具有导光板的示意图。请参照图6，在本发明的一实施例中，所述量子点密封封装件517直接接合于所述发光单元封装件518。
请参照图6，在本发明的一实施例中，所述密封构件517是条状管或平板状管。
在本发明的一实施例中，所述多个发光单元芯片为对齐成一列或多个列。
在本发明的一实施例中，所述多个发光单元芯片排列成直线、曲线或预定图案。
在本发明的一实施例中，所述量子点包括以硅(Si)为基础的纳米晶体、以II-VI族为基础的化合物半导体纳米晶体、以III-V族为基础的化合物半导体纳米晶体和其混合物的其中之一。在本发明的一实施例中，所述多个发光单元芯片是发光二极管芯片。
在本发明的一实施例中，所述光源基板为印刷电路板，以及其中所述多个发光单元芯片直接安装于所述光源基板上。
在本发明的一实施例中，所述光源基板为印刷电路板，其中每一个或多个所述发光单元芯片封装件封装成芯片封装件，以及其中所述芯片封装件安装于所述基板上。
在本发明的一实施例中，所述多个发光单元芯片是蓝色发光二极管芯片，以及其中所述量子点包括：第一量子点，其尺寸允许峰值波长在绿光的波段；和第二量子点，其尺寸允许峰值波长在红光的波段。
在本发明的一实施例中，所述光源激发出的蓝光具有435至470纳米的波长。
图7是本发明一实施例的具有量子点材料的导光板示意图。请参照图7，在本发明的一实施例中，一具有量子点材料的导光板710，包括一基板712及多个以二维排列的网点凹部714，网点凹部714位于所述基板712，每一网点凹部714填充有量子点材料716，通过所述导光板710的网点凹部714分布，均匀的将所述背光模块的线光源转换成面光源。
具体地，所述网点凹部714形成于导光板710的底面，每一所述网点凹部714填充有量子点材料716。基板712是设置于所述导光板710的底面上，并将所述量子点材料716密封于所述导光板的网点凹部714内。
具体地，如图7所示，本发明背光模块的制造方法可包括：提供一导光板710，导光板710包括一底面及多个以二维排列的网点凹部714，所述网点凹部714位于所述底面；填充量子点材料716于每一所述网点凹部714内；设置一基板712于所述导光板710的底面上，并利用所述基板712来将所述量子点材料716密封于所述导光板710的网点凹部714内；以及设置一光源于所述导光板710的一侧。
在一些实施例中，当设置所述基板于所述导光板的底面上时，可利用激光来照射基板712及所述导光板710之间的接缝，以接合所述基板712及所述导光板710成一体。
在一些实施例中，所述基板712可包括一反射面，以反射光线。反射面可由高反射率材料所形成，例如银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、锰、上述任意组合的合金、耐黄化且耐热的白色反射漆料或上述材料的任意组合，以反射光线。
在一些实施例中，所述基板712的折射率系数可小于或等于所述导光板的折射率系数，以形成全反射于导光板710及基板712之间，而可反射光线。
在一些实施例中，所述光源激发出的光例如具有435至470纳米的波长。
在一些实施例中，越靠近所述光源处，所述网点凹部714的设置密度越疏，越远离所述光源处，所述网点凹部714的设置密度越密，使得背光模块所提供的背光可更均匀。
在一些实施例中，所述量子点材料可例如具有黄量子点材料和绿量子点材料。
在一些实施例中，每一所述网点凹部714还包括阻隔胶，用以将所述量子点材料716密封，以避免水气。
图8是本发明一实施例的具有量子点材料的导光板示意图。如图8所示，在一些实施例中，背光模块的制造方法还包括：涂布密封层717于所述基板712及所述导光板710的边缘，以密封导光板710及基板712成一体。
本发明的光源可例如为冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、热阴极荧光灯(Hot Cathode Fluorescent Lamp，HCFL)、发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)、平面荧光灯(Flat Fluorescent Lamp，FFL)、电激发光组件(Electro-Luminescence，EL)、发光灯条(Light Bar)、激光光源或上述的任意组合。
本发明的背光模组还可包括光学膜片，例如为：扩散片、棱镜片、逆棱镜片(Turning Prism Sheet)、增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)、非多层膜式反射偏光片(DiffusedReflective Polarizer Film，DRPF)或上述的任意组合，其设置于导光板上，用以改善由导光板出光的光学效果。
本发明的有益效果是引进量子点材料作为激发光源，不需增加额外组件成本；并可利用导光板全反射原理，重复激发量子点材料，增加红，绿光转换效率。
“在一些实施例中”及“在各种实施例中”等用语被重复地使用。所述用语通常不是指相同的实施例；但它亦可以是指相同的实施例。“包含”、“具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种背光模块的制造方法，其特征在于，包括：
提供一导光板，包括一底面及多个以二维排列的网点凹部，所述网点凹部位于所述底面；
填充量子点材料于每一所述网点凹部内；
设置一基板于所述导光板的底面上，并利用所述基板来将所述量子点材料密封于所述导光板的所述网点凹部内；以及
设置一光源于所述导光板的一侧。
2.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，当设置所述基板于所述导光板的底面上时，利用激光来接合所述基板及所述导光板成一体。
3.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，所述基板包括一反射面。
4.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，所述基板的折射率系数小于或等于所述导光板的折射率系数。
5.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，所述光源激发出的光具有435至470纳米的波长。
6.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，越靠近所述光源处，所述网点凹部的设置密度越疏，越远离所述光源处，所述网点凹部的设置密度越密。
7.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，所述量子点材料具有黄量子点材料和绿量子点材料。
8.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，每一所述网点凹部还包括阻隔胶，用以将所述量子点材料密封。
9.如权利要求1所述的背光模块的制造方法，其特征在于，还包括：涂布密封层于所述基板及所述导光板的边缘。
10.一种背光模块的制造方法，其特征在于，包括：
提供一导光板，包括一底面及多个以二维排列的网点凹部，所述网点凹部位于所述底面；
填充量子点材料于每一所述网点凹部内，所述量子点材料具有黄量子点材料和绿量子点材料；
设置一基板于所述导光板的底面上，并利用所述基板来将所述量子点材料密封于所述导光板的网点凹部内，当设置所述基板于所述导光板的底面上时，利用激光来接合所述基板及所述导光板成一体，其中所述基板的折射率系数小于或等于所述导光板的折射率系数；
涂布密封层于所述基板及所述导光板的边缘；以及
设置一光源于所述导光板的一侧，所述光源激发出的光具有435至470纳米的波长；
其中，越靠近所述光源处，所述网点凹部的设置密度越疏，越远离所述光源处，所述网点凹部的设置密度越密；
其中，每一所述网点凹部还包括阻隔胶，用以将所述量子点材料密封。
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