CN103090277B - 背光模组及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背光模组及液晶显示装置，背光模组包括扩散板、基板、荧光层和发光芯片。荧光层设于扩散板的入光面，荧光层包括量子点材料；发光芯片设于基板上且发光芯片位于基板和荧光层之间，用于照射荧光层以激发量子点材料进行发光进而形成背光源。本发明采用量子点材料，能够有效地增加发光的亮度和色彩饱和度，并能有效地避免色度偏移等问题，量子点材料的发光均匀并降低了背光模组的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及液晶技术领域，具体是涉及一种背光模组，还涉及一种采用该背光模组的液晶显示装置。
背景技术
LCD(液晶显示装置)的背光源一般包括白光LED(发光二极管)和CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯)，其中，白光LED相对CCFL来说更加环保、高效。
现有技术中，白色LED主要是利用蓝色发光二极管芯片+YAG(Yttrium Aluminum Garnet，钇铝石榴石，用于产生激光束的氧化铝合成晶石)混合得到白光。但是YAG易被高温氧化而导致的温度猝灭等缺点，在工艺上和应用上存在较大的局限性。白光LED主要是由Phosphor(荧光粉)与Chip(发光芯片)一起封装而成。具体而言，在直下式背光源的白光LED中，为了降低成本，普遍采用大功率的LED(大于1瓦特功率以上)，但在使用的过程中，难以有效地进行散热，热量容易对Phosphor产生影响，导致亮度下降、色彩饱和度偏差和色度偏移。
发明内容
本发明主要解决现有技术液晶显示装置由于采用荧光粉而导致亮度下降、色彩饱和度偏差和色度偏移的技术问题，提供一种背光模组及液晶显示装置，能够有效地增加亮度、色彩饱和度和避免色度偏移的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种背光模组，该背光模组包括扩散板、基板、荧光层和发光芯片。该扩散板和该基板相对设置；该荧光层设于该扩散板的入光面，该荧光层包括量子点材料；该发光芯片设于该基板上且该发光芯片位于该基板和该荧光层之间，用于照射该荧光层以激发该量子点材料进行发光，进而形成背光源；背光模组还包括二次透镜和增亮膜，二次透镜用于改变发光芯片的发光角度，二次透镜使发光芯片的发光角度调整汇聚成5°至160°之间，二次透镜可以采用光学级聚甲基丙烯酸甲酯，增亮膜设于荧光层和扩散板的入光面之间；将不同尺寸半径的量子点材料与抗紫外光脂材料先进行混合；所述扩散板的入光面设有保护膜，所述荧光层涂覆于所述保护膜上；发光芯片为多个，多个发光芯片以预定间距间隔设置，发光芯片到荧光层的距离为预定间距的一半，发光芯片、扩散板和荧光层构成的灯箱的整体厚度可以与预定间距相等或基本相等。
其中，该量子点材料包括硒化镉、硒化锌和硫化镉，该硒化镉、硒化锌和硫化镉按预定质量比例混合制得以形成白色背光源，该荧光层和该发光芯片分离设置。
其中，该扩散板的入光面设有保护膜，该荧光层涂覆于该保护膜上。
其中，该发光芯片包括紫外发光二极管芯片和/或蓝色发光二极管芯片。
其中，该基板为铝质基板以对该发光芯片进行散热。
其中，该背光模组还包括背板，该基板设于该背板的内侧，该背板和该基板之间还设置有反射片。
其中，该发光芯片的功率大于1瓦特。
其中，该背光模组还包括二次透镜和增亮膜，该二次透镜用于改变该发光芯片的发光角度，该增亮膜设于该荧光层和该扩散板的入光面之间。
其中，该发光芯片为多个，多个该发光芯片以预定间距间隔设置，该发光芯片到该荧光层的距离为该预定间距的一半。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括上述的背光模组。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，首先，本发明采用量子点材料替代现有技术荧光层的荧光粉作为发光材料，进而可以通过控制量子点材料的粒径分布并结合发光芯片进行激发发光，能够有效地增加发光的亮度和色彩饱和度，并能有效地避免色度偏移的问题。其次，本发明将量子点材料的荧光层设于扩散板的入光面，可以更加有利于量子点材料的均匀发光，并降低背光模组的厚度。另外，发光芯片与荧光层分离设置，可以有效地避免发光芯片散发的热量对荧光层的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保。
附图说明
图1是本发明背光模组一实施例的结构示意图；以及
图2是本发明背光模组另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明背光模组一实施例的结构示意图，在本实施例的背光模组包括但不限于扩散板11、基板12、荧光层13和发光芯片14。
本实施例不对扩散板11的材料作限定，其只需用于对光线进行干涉进而实现光线的均匀扩散即可；在其他实施例中，为了提高扩散板11的耐光性能且不易变黄，可以选择折射率低、透明度高的材料(如塑料水晶等)，也可以添加扩散剂等材料以提高其对光线的均匀扩散性能。
基板12与扩散板11之间相对设置，其中，相对设置可以为相互平行间隔设置，也可以为相互倾斜间隔设置，在保证光线均匀扩散的前提下，对其不作限定。基板12可以为铝质基板，即可以采用铝质材料制得基板12，通过铝等散热性能较好的材料以提高基板12的散热性能。此外，基板12上形成有用于进行通电的电路(图未示)，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。
荧光层13设于扩散板11的入光面，荧光层13包括量子点材料。具体而言，当荧光层13受光致发光或电致发光等发出光线后，发出的光线直接透光扩散板11的入光面并进入到扩散板11的内部，从而在扩散板11的内部进行干扰并均匀扩散，接着从扩散板11的出光面射出均匀的光线。值得注意的是，本实施例的荧光层13可以直接涂覆于扩散板11的入光面。
需要说明的是，本实施例的量子点材料(Quantum Dot，QD)为半导体纳米微晶体(Semiconductor Nanocrystal)，其具体由II-VI族或III-V族元素制得。量子点材料化学结构稳定、溶于水、尺寸半径在2nm(纳米)～20nm之间的纳米晶粒。本实施例采用的量子点材料包括但不限于CdSe(硒化镉)、ZnSe(硒化锌)和CdS(硫化镉)等，其中CdSe、ZnSe和CdS可以按预定质量比例混合制得以形成白色背光源；具体来说，本实施例可以采用一种或多种不同尺寸半径(如三种)的CdSe、ZnSe、CdS等，分别得到RGB三原色光，并通过控制三种尺寸材料的含量，有效混合得到白光；另外，在其他实施例中还可以包括碲化镉(CdTe)等混合使用，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。而在制作成型时，本实施例可以将不同尺寸半径的量子点材料与抗UV(紫外光)树脂材料先进行混合并使其充分均匀，再将其采用喷涂的方式形成于扩散板11的入光面而制得荧光层13。
本实施例荧光层13的量子点材料与传统的荧光粉相比，具有更加丰富的颜色：单一种类的半导体纳米微晶体能够按尺寸变化产生一个发光波长不同的、颜色分明的标记物家族，这是荧光粉等染料分子无法实现的。此外，本实施例的荧光层13激发光谱宽且分布连续；而发射光谱单色性好且颜色可调，并能够承受多次的激发和光发射，有持久的稳定性。具体来说，荧光层13的量子点材料具有宽的激发谱和窄的发射谱，而传统的有机荧光粉等染料的激发光波长范围较窄，不同荧光染料通常需要多种波长的激发光来激发，这给实际的研究工作或使用带来了很多的不便。此外，本实施例的量子点材料具有窄而对称的荧光发射峰，且无拖尾现象，多色量子点材料同时使用时不容易出现光谱交叠。譬如，以ZnS包被的CdSe为例，当CdSe核心直径为1.8nm时，发射蓝光；当CdSe核心直径为7nm时，发射红光；即不同尺寸半径的CdSe的荧光可涵盖整个可见光谱，同理，本实施例的其他两种或三种半导体纳米微晶体具备同样的发光效果，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。
发光芯片14设于基板12上，进一步而言，发光芯片14位于基板12和荧光层13之间，用于照射荧光层13以激发量子点材料进行发光，进而形成背光源。如前所述，本实施例可以采用铝质基板以提高对发光芯片14的散热效果。
需要说明的是，从图1不难看出，本实施例的荧光层13和发光芯片14采用分离设置的方式，即荧光层13设于扩散板11的入光面而发光芯片14设于基板12上。相对于现有技术将荧光层13和发光芯片14统一进行封装的方式而言，本实施例更加有利于量子点材料的均匀发光，并有效地降低背光模组的厚度，另外，本实施例还可以有效地避免发光芯片14散发的热量对荧光层13的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保等。
本实施例的发光芯片14为多个(如第一发光芯片141、第二发光芯片142等等)。本实施例的发光芯片14包括但不限于紫外发光二极管芯片和/或蓝色发光二极管芯片，即发光芯片14可以采用紫外发光二极管芯片，或采用蓝色发光二极管芯片，或同时采用外发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片进行混合使用，在本技术领域人员理解的范围内，不作限定。此外，为了使得发光更加均匀分布，本实施例的多个发光芯片14之间可以以预定间距P间隔设置，而发光芯片14到荧光层13的距离H可以为预定间距P的一半；进一步而言，以该发光芯片14、扩散板11和荧光层13等构成的灯箱的整体厚度可以与预定间距P相等或基本相等，根据发光芯片14与荧光层13的发光角度，即可保证发光效果的均匀分布性能。
此外，本实施例的发光芯片14的功率可以大于1瓦特，譬如采用2瓦特、10瓦特或100瓦特等现有技术中大功率发光芯片。对应地，本实施例的背光模组还可以包括二次透镜(图未示)，二次透镜用于改变发光芯片14的发光角度。其中，本实施例的二次透镜可以在将发光芯片14封装到基板12并制得灯条后，再进行设置，以加大发光芯片14的发光角度进而使得发光更加均匀，其具体的制作方式可以采用现有技术，在本技术领域人员理解的范围内，不作限定。此外，本实施例通过二次透镜的作用将发光芯片14的发光角度调整汇聚成5°至160°之间的任意角度，其发光角度实现的光场可以为圆形、椭圆形或矩形等；本实施例的二次透镜可以采用光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或玻璃等，在此不作限定。
如图1所示，本实施例在扩散板11的入光面还可以设有保护膜15，荧光层13涂覆于保护膜15上。不难理解的是，本实施例的背光模组还可以包括背板16和背框(图未示)等，相应地，基板12设于背板16的内侧。
本实施例采用量子点材料替代现有技术荧光层的荧光粉作为发光材料，进而可以通过控制量子点材料的粒径分布并结合发光芯片14进行激发发光，能够有效地增加发光的亮度和色彩饱和度，并能有效地避免色度偏移的问题。其次，本实施例将量子点材料的荧光层13设于扩散板11的入光面，可以更加有利于量子点材料的均匀发光，并降低背光模组的厚度。另外，发光芯片14与荧光层13分离设置，可以有效地避免发光芯片14散发的热量对荧光层13的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保。
请参阅图2，是本发明背光模组另一实施例的结构示意图，在本实施例的背光模组包括但不限于扩散板21、基板22、荧光层23、发光芯片24、保护膜25、背板26、反射片27和增亮膜28等。
本实施例扩散板21可以选择折射率低、透明度高的材料(如塑料水晶等)，也可以添加扩散剂等材料以提高其对光线的均匀扩散性能。
基板22与扩散板21之间相对设置，基板22可以为铝质基板，即可以采用铝质材料制得基板22，通过铝等散热性能较好的材料以提高基板22的散热性能。此外，基板22上形成有用于进行通电的电路(图未示)，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。
荧光层23设于扩散板21的入光面，荧光层23包括量子点材料。具体而言，当荧光层23受光致发光或电致发光等发出光线后，发出的光线直接透光扩散板21的入光面并进入到扩散板21的内部，从而在扩散板21的内部进行干扰并均匀扩散，接着从扩散板21的出光面射出均匀的光线。值得注意的是，本实施例的荧光层23可以直接涂覆于扩散板21的入光面。
需要说明的是，本实施例的量子点材料具体可以由II-VI族或III-V族元素制得。本实施例采用的量子点材料包括但不限于CdSe、ZnSe和CdS等并可以按预定质量比例混合制得以形成白色背光源；具体来说，本实施例可以采用一种或多种不同尺寸半径(如三种)的CdSe、ZnSe、CdS等，分别得到RGB三原色光，并通过控制三种尺寸材料的含量，有效混合得到白光；另外，在其他实施例中还可以包括CdTe等混合使用，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。而在制作成型时，本实施例可以将不同尺寸半径的量子点材料与抗UV树脂材料先进行混合并使其充分均匀，再将其采用喷涂的方式形成于扩散板21的入光面而制得荧光层23。
本实施例荧光层23的量子点材料具有宽的激发谱和窄的发射谱，而传统的有机荧光粉等染料的激发光波长范围较窄，不同荧光染料通常需要多种波长的激发光来激发，这给实际的研究工作或使用带来了很多的不便。此外，本实施例的量子点材料具有窄而对称的荧光发射峰，且无拖尾现象，多色量子点材料同时使用时不容易出现光谱交叠。譬如，以ZnS包被的CdSe为例，当CdSe核心直径为1.8nm时，发射蓝光；当CdSe核心直径为7nm时，发射红光；即不同尺寸半径的CdSe的荧光可涵盖整个可见光谱，同理，本实施例的其他两种或三种半导体纳米微晶体具备同样的发光效果，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述。
发光芯片24设于基板22上，进一步而言，发光芯片24位于基板22和荧光层23之间，用于照射荧光层23以激发量子点材料进行发光，进而形成背光源。如前所述，本实施例可以采用铝质基板以提高对发光芯片24的散热效果。
需要说明的是，从图2不难看出，本实施例的荧光层23和发光芯片24采用分离设置的方式，即荧光层23设于扩散板21的入光面而发光芯片24设于基板22上。相对于现有技术将荧光层23和发光芯片24统一进行封装的方式而言，本实施例更加有利于量子点材料的均匀发光，并有效地降低背光模组的厚度，另外，本实施例还可以有效地避免发光芯片24散发的热量对荧光层23的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保等。
本实施例的发光芯片24为多个(如第一发光芯片241、第二发光芯片242等等)。本实施例的发光芯片24包括但不限于紫外发光二极管芯片和/或蓝色发光二极管芯片，即发光芯片24可以采用紫外发光二极管芯片，或采用蓝色发光二极管芯片，或同时采用外发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片进行混合使用，在本技术领域人员理解的范围内，不作限定。此外，为了使得发光更加均匀分布，本实施例的多个发光芯片24之间可以以预定间距P间隔设置，而发光芯片24到荧光层23的距离H可以为预定间距P的一半；进一步而言，以该发光芯片24、扩散板21和荧光层23等构成的灯箱的整体厚度可以与预定间距P相等或基本相等，根据发光芯片24与荧光层23的发光角度，即可保证发光效果的均匀分布性能。
此外，本实施例的发光芯片24的功率可以大于1瓦特，譬如采用2瓦特、10瓦特或100瓦特等现有技术中大功率发光芯片。对应地，本实施例的背光模组还可以包括二次透镜(图未示)，二次透镜用于改变发光芯片24的发光角度。其中，本实施例的二次透镜可以在将发光芯片24封装到基板22并制得灯条后，再进行设置，以加大发光芯片24的发光角度进而使得发光更加均匀，其具体的制作方式可以采用现有技术，在本技术领域人员理解的范围内，不作限定。
本实施例的荧光层23涂覆于保护膜25上。基板22设于背板26的内侧，且与前面实施例不同之处在于，在背板26和基板22之间还可以设置有反射片27，反射片27可以设于背板26的内侧。本实施例通过反射片27的作用，可以有效地提高背光模组的发光性能和均匀性能。
为了进一步提高背光模组的发光效果并改善液晶显示装置的显示性能，本实施例在保护膜25和扩散板21的入光面之间还设有该增亮膜28。本实施例通过增亮膜28的作用可以改善背光模组的发光效率，其可以为普通的棱镜片(normal prism sheet)、多功能棱镜片、micro-lens film和反射型偏光片(reflective polarizer)等，在本技术领域人员理解的范围，不作限定。
本实施例背光模组采用量子点材料替代现有技术荧光层的荧光粉作为发光材料，进而可以通过控制量子点材料的粒径分布并结合发光芯片24进行激发发光，能够有效地增加发光的亮度和色彩饱和度，并能有效地避免色度偏移的问题。其次，本实施例将量子点材料的荧光层23设于扩散板21的入光面，可以更加有利于量子点材料的均匀发光，并降低背光模组的厚度。另外，发光芯片24与荧光层23分离设置，可以有效地避免发光芯片24散发的热量对荧光层23的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保。
本发明实施例还提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置可以包括前面一个或多个实施例相关描述的背光模组，其中，不难看出，该背光模组采用直下式背光源，此外，本实施例液晶显示装置还可以包括液晶面板和前框等，在本技术领域人员理解的范围内，不作细述和限定。
本实施例液晶显示装置的背光模组采用量子点材料替代现有技术荧光层的荧光粉作为发光材料，进而可以通过控制量子点材料的粒径分布并结合发光芯片进行激发发光，能够有效地增加发光的亮度和色彩饱和度，并能有效地避免色度偏移的问题。其次，本实施例将量子点材料的荧光层设于扩散板的入光面，可以更加有利于量子点材料的均匀发光，并降低背光模组的厚度。另外，发光芯片与荧光层分离设置，可以有效地避免发光芯片散发的热量对荧光层的量子点材料带来的影响，还可以节约能源、利于环保。
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，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 (7)
1.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括：
相对设置的扩散板和基板；
荧光层，设于所述扩散板的入光面，所述荧光层包括量子点材料；
发光芯片，设于所述基板上且所述发光芯片位于所述基板和所述荧光层之间，用于照射所述荧光层以激发所述量子点材料进行发光，进而形成背光源；
所述背光模组还包括二次透镜和增亮膜，所述二次透镜用于改变所述发光芯片的发光角度，所述二次透镜使所述发光芯片的发光角度调整汇聚成5°至160°之间，所述二次透镜可以采用光学级聚甲基丙烯酸甲酯，所述增亮膜设于所述荧光层和所述扩散板的入光面之间；将不同尺寸半径的所述量子点材料与抗紫外光脂材料先进行混合；
所述扩散板的入光面设有保护膜，所述荧光层涂覆于所述保护膜上；
所述发光芯片为多个，多个所述发光芯片以预定间距间隔设置，所述发光芯片到所述荧光层的距离为所述预定间距的一半，所述发光芯片、所述扩散板和所述荧光层构成的灯箱的整体厚度可以与预定间距相等或基本相等。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述量子点材料包括硒化镉、硒化锌和硫化镉，所述硒化镉、硒化锌和硫化镉按预定质量比例混合制得以形成白色背光源，所述荧光层和所述发光芯片分离设置。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述发光芯片包括紫外发光二极管芯片和/或蓝色发光二极管芯片。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述基板为铝质基板以对所述发光芯片进行散热。
5.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括背板，所述基板设于所述背板的内侧，所述背板和所述基板之间还设置有反射片。
6.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述发光芯片的功率大于1瓦特。
7.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括权利要求1～6任一项所述的背光模组。
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