CN104154468B - 背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示器制造领域，尤其涉及一种背光模组。本发明提出了一种背光模组，其包括：能够发出位于第一波长范围内的第一光线的发光元件；能够发出位于第二波长范围内的第二光线和位于第三波长范围内的第三光线的量子点膜片，所述量子点膜片由多块面积较小的子膜片拼接而成；以及用于匀光的扩散板。其成功回避了大面积的量子点膜片制备良率不高、均匀性差的缺陷；同时，由于能够采用量子点膜片代替传统的荧光粉等，根据本发明的背光模组发光效率高、色彩饱和度高。

Description

背光模组
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种背光模组。
背景技术
随着有机发光二极管(OLED)技术的快速发展，液晶显示器(LCD)受到了众多的挑战。比起有机发光二极管(OLED)，液晶显示器(LCD)在薄型化、可曲面化、色彩饱和度等方面存在一定的弱势。为了使液晶显示器(LCD)在上述性能的方面能与有机发光二极管(OLED)匹敌，人们越来越重视在这些方面的技术攻克。
例如对于色彩饱和度而言，可以通过调整液晶盒上的彩色滤光片(CF)，或者通过采用高色饱的发光二极管(LED)光源(例如含有红色和绿色荧光粉的LED元件，或者含有多色晶片的LED元件，甚至采用量子点作为荧光粉的LED元件)，来实现液晶显示器(LCD)的高色饱。
本发明提出了一种对结构进行了改进的背光模组，使得能够获得具有较高色彩饱和度的液晶显示器(例如相对于NTSC的标准的90％以上)。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种背光模组，配备有根据本发明的背光模组的液晶显示器相比现有技术具有较高的色彩饱和度，尤其是其色彩饱和度为相对于NTSC的标准的90％以上。
同时，目前将量子点制作在膜片上的工艺尚未成熟，大面积的量子点膜片制备良率不高，或者由于设备限制根本无法进行大面积的量子点膜片的制备。因此，大尺寸的背光模组若需要采用量子点膜片，则需要进行特殊的结构设计。
本发明提出了一种背光模组，其包括：发光元件；量子点膜片，所述量子点膜片由多块面积较小的子膜片拼接而成；以及用于匀光的扩散板，其中，所述发光元件所发出的光线激发所述量子点膜片中的量子点发出光线。
本发明提供了一种采用小尺寸的量子点子膜片拼接而实现的大尺寸背光模组。其通过较小面积的子膜片的拼接而构成完整的量子点膜片，不需要直接制备和贴附大面积的量子点膜片，成功回避了大面积的量子点膜片制备良率不高、均匀性差的缺陷；同时，由于能够采用量子点膜片代替传统的荧光粉等，根据本发明的背光模组发光效率高、色彩饱和度高。
优选地，所述扩散板的数量为两个，分别为第一扩散板和第二扩散板，所述发光元件平铺于所述背光模组的背部，在所述发光元件的朝向液晶盒的一面沿光路方向依次布置有：在表面上贴附有量子点膜片的第一扩散板和第二扩散板，在所述第一扩散板和所述第二扩散板之间相隔有第一间距。以此方式，两个扩散板和它们之间的第一间距的设置可有效使得光线雾化、均匀化，补偿由量子点膜片的子膜片的拼接缝所造成的光线不均和品位差异，从而通过结构上的改进而解决了子膜片间拼接造成的品位问题。
优选地，所述量子点膜片完全覆盖住所述第一扩散板的表面。如此可以最大限度地提高整个背光模组的发光效果，并有效利用背光模组内的空间。
优选地，所述第一间距位于3-15mm的范围内。对于典型的背光模组尺寸和典型工艺的拼接缝宽度而言，该数值范围使得第一间距和两个扩散板共同协作，以达到最佳的匀光效果。
优选地，所述量子点膜片通过紫外线固化胶固定到所述第一扩散板的表面上。
优选地，所述背光模组还具有导光板，所述发光元件位于所述导光板的侧部，且在所述导光板的出光的一面沿光路方向依次布置有量子点膜片和扩散板，在所述量子点膜片和所述扩散板之间相隔有第二间距。以此方式，扩散板和扩散板与量子点膜片之间的第二间距的设置可有效使得光线雾化、均匀化，补偿由量子点膜片的子膜片的拼接缝所造成的光线不均和品位差异，从而通过结构上的改进而解决了子膜片间拼接造成的品位问题。
优选地，所述第二间距位于3-15mm的范围内。对于典型的背光模组尺寸和典型工艺的拼接缝宽度而言，该数值范围使得第二间距和扩散板共同协作，以达到最佳的匀光效果。
优选地，所述发光元件位于所述导光板的一侧或两侧，所述量子点膜片贴附在所述导光板的出光面上。以此方式，可以最大程度提高光能利用率，并缩减背光模组所占用的空间。
优选地，所述发光元件能够发出蓝光，所述量子点能够发出红光和绿光。以此方式，三组出射光分别构成背光模组的三原色光线。
优选地，所述发光元件包括发光二极管的阵列和位于所述发光二极管的出光侧的相应的透镜阵列，并且所述背光模组还包括用于增加所述背光模组出射光亮度的棱镜片组。透镜阵列可对发光二极管的出射光进行调试，以提高光能利用率。棱镜片组可增强所述背光模组的光能利用率。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了CIE1931色度图，其中通过点划线显示了NTSC标准色域，通过R、G、B三个圆点示意性显示了背光模组所发出的红光、绿光、蓝光的色域；
图2显示了背光模组所发出的红光、蓝光、绿光的相对发光峰位，用以说明根据本发明的背光模组的效果；
图3显示了根据本发明的背光模组的第一个实施例；以及
图4显示了根据本发明的背光模组的第二个实施例。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
从原理上来讲，为了实现高色彩饱合度，例如可通过将LCD的纯色(R、G、B)的色点形成的三角形的面积在CIE1931色彩坐标系上尽可能地展开，以达到更大的颜色覆盖面积。
图1显示了CIE1931色度图，其中通过点划线显示了NTSC标准色域，通过R、G、B三个圆点示意性显示了背光模组所发出的红光、绿光、蓝光的色域。容易理解，为了使得背光模组上R、G、B三个色点形成的三角形的面积更大(即为了使得配备有该背光模组的显示器所发光线的显示颜色覆盖范围更宽)，如下两种情况可以实现：
(1)使得背光模组的R、G、B色点对应的频谱的半峰宽减小，如此R、G、B三个色点的色坐标会越接近CIE1931色度图的边缘；
(2)对应峰位的红光(对应色点R)波长越长、绿光(对应色点G)的波长越接近520nm、蓝光(对应色点B)的波长越短，所形成的表示显示颜色覆盖范围的三角形的面积就会越大，即配备有该背光模组的显示器的显示颜色覆盖范围越宽，色饱和度也越高。
一方面，可以通过增加彩色滤光片的厚度来实现情况(1)，如此可以减小红光、绿光、蓝光的频谱的半峰宽(可结合图2理解)；另一方面，通过调整光源的方式，可同时对情况(1)和情况(2)进行优化。
作为一种新型高色饱的光源实现方式，量子点技术被越来越多地关注。量子点作为一种发光材料，类似于荧光粉，需要短波的能量来激发，可以通过调节量子点直径(<10nm)来调整量子点的发光峰位。
图2显示了背光模组所发出的红光3、蓝光1、绿光2的相对发光峰位，用以说明根据本发明的背光模组的效果。量子点作为高色饱光源，有如下优点：1.半峰宽较窄，一般可以实现在30-40nm范围内；2.(通过调节量子点的材料和尺寸)光源峰位可调。上述两种特性，普通的LED背光模组并不具备，因此量子点式的背光模组具有独特的优势。
在目前的液晶显示技术领域中，针对进一步提高背光模组的质量，具有多种思考方向，包括(1)将量子点封装在LED中、(2)将量子点封装于玻璃管中置于LED前方、(3)将量子点封装成膜片形式置于背光模组的膜片架构中。
根据本发明的背光模组即基于方式(3)来进行进一步改进，同时搭配蓝色发光二极管(LED)来作为发光元件(用以发出蓝光，并激发量子点)，以实现整个背光模组的功能。
然而，目前将量子点制作在膜片上的工艺尚未成熟，大面积量子点膜片的制备良率不高，或者是由于设备的限制而无法进行大面积量子点膜片的制备。因此，大尺寸量子点式背光模组的设计需要进行特殊的结构设计。
本发明提供了一种采用小尺寸的量子点子膜片拼接而实现的大尺寸的背光模组，并在结构上进行了进一步改进，以解决小尺寸的子膜片之间的拼接缝所造成的显示差异问题。
图3显示了根据本发明的背光模组的第一个实施例。参照图3，本发明提出了背光模组20。在图3所示的第一实施例中，背光模组20为直下式背光模组，直下式背光模组即发光元件201平铺于液晶显示器的背部，下面将详细介绍。
背光模组20首先具有能够发出位于第一波长范围内的第一光线的发光元件201。优选地，考虑到现有技术中蓝光发光二极管(LED)的发光效率相对较高，在本实施例中，具体而言，第一波长范围即蓝光的波长范围，第一光线即蓝光。
关于发光元件201，其作为激发光源可采用多种形式。例如，发光元件201可包括发光二极管的阵列和位于所述发光二极管的出光侧的相应的透镜阵列。进一步地，发光二极管可包括支架201.1，固定于支架201.1上的发光芯片201.2，以及封装于发光芯片201.2之外的透明封装物质201.3。
在发光元件201的上面(出光侧)，布置有一层量子点膜片202。从图3可清楚地看出，量子点膜片202由多块面积较小的子膜片202.1拼接而成，且面积较小的子膜片202.1之间相隔有拼接缝202.2，这是由工艺所导致。量子点膜片202中不同的量子点受到来自发光元件201的蓝光的激发之后，能够发出位于第二波长范围内的第二光线和位于第三波长范围内的第三光线。为了与发光元件201所发出的蓝光形成三原色，第二波长范围可为红光的波长范围，而第三波长范围可为绿光的波长范围。即对于整个背光模组20而言，所述第一光线为蓝光，所述第二光线为红光，所述第三光线为绿光。
参照图3，背光模组20还包括用于匀光的扩散板。在图3所示的第一实施例中，扩散板的数量为两个，分别为第一扩散板203和第二扩散板204。在第一扩散板203和第二扩散板204之间相隔有第一间距G1。G1根据子膜片202.1之间的拼接缝202.2的宽度而决定。第一扩散板203、第二扩散板204以及第一扩散板203和第二扩散板204之间的第一间距G1可用于光线的雾化、均匀化，以抵消量子点膜片202的子膜片202.1之间的拼接缝202.2所造成的光线的强度、颜色等方面的不均匀，从而保证整个背光模组20具有更好的发光效果。优选地，第一间距G1位于3-15mm的范围内。这是根据工艺所导致的拼接缝202.2的宽度所选择的最优范围。
量子点膜片202可通过紫外线固化胶固定到第一扩散板203的表面上。具体地，由多个子膜片202.1所拼接而成的量子点膜片202可以贴附在第一扩散板203的下表面，也可以贴附在第一扩散板203的上表面。可以在量子点膜片202与第一扩散板203之间涂覆紫外线固化胶，然后通过紫外线固化工艺来将量子点膜片202固定到第一扩散板203上。
为了最大限度提高背光模组20的空间利用率，可使量子点膜片202(即多个子膜片202.1)完全覆盖住第一扩散板203的表面。
沿着光路观测，在第二扩散板204上方设置有用于增加整个背光模组20的出射光亮度的棱镜片组205。在第二扩散板204上方设置的棱镜片组205可用于提高整个背光模组20的出射光的光亮度。具体地，棱镜片组205可包括垂直棱镜片205.1和水平棱镜片205.2。从图3可以明确地看出，液晶盒10位于棱镜片组205的上方。
下面以图3所示的背光模组20为例介绍光线路径。在背光模组20中，首先由发光元件201发出蓝色光。而后蓝色光进入量子点膜片202。在蓝色光的激发下，量子点膜片202中的多个量子点分别发出红色光或绿色光。之后蓝色光、红色光和绿色光依次经过第一扩散板203、第一间距G1和第二扩散板204，进行雾化匀光，形成较为均匀的光线。此时已经弥补了量子点膜片202的子膜片202.1之间的拼接缝202.2所造成的光不均。蓝色光、红色光和绿色光从第二扩散板204射出后经过棱镜片组205以进一步处理，然后射出进入液晶盒10。
当然，对于量子点膜片202贴附于第一扩散板203上表面的情况而言：来自发光元件201的蓝色光先经第一扩散板203匀光，而后进入量子点膜片202激发量子点发出红光和绿光，而后三种颜色的光经第一间距G1和第二扩散板204再次匀光，以弥补量子点膜片202的子膜片202.1之间的拼接缝202.2所造成的光不均。后面部分的光路情况与图3所示的情况类似，不再赘述。
图4显示了根据本发明的背光模组的第二个实施例。参照图4，本发明进一步提出了背光模组30。在图4所示的第二实施例中，背光模组30为侧边式背光模组。
背光模组30在显示器的背部具有导光板308，发光元件301位于导光板308的侧部边缘附近，即靠近导光板308的入光侧。发光元件301可以位于导光板308的一侧的边缘附近或两侧的边缘附近。
发光元件301能够发出位于第一波长范围内的第一光线。优选地，考虑到现有技术中蓝光发光二极管(LED)的发光效率相对较高，在本实施例中，具体而言，发光元件301即蓝光发光二极管(LED)，第一波长范围即蓝光的波长范围，第一光线即蓝光。
在导光板308的出光面上(在图4中为上表面)贴附有一层量子点膜片302。从图4可清楚地看出，量子点膜片302由多块面积较小的子膜片302.1拼接而成，且面积较小的子膜片302.1之间相隔有拼接缝302.2，这是由工艺所导致。量子点膜片302中的不同的量子点受到由发光元件301发出并经导光板308而出射的第一光线激发之后，能够发出位于第二波长范围内的第二光线和位于第三波长范围内的第三光线。为了与发光元件301所发出的蓝光形成三原色，第二波长范围可为红光的波长范围，而第三波长范围可为绿光的波长范围。即，在背光模组30中，所述第一光线为蓝光，所述第二光线为红光，所述第三光线为绿光。
参照图4，背光模组30还包括用于匀光的扩散板303。在图4所示的第二实施例中，在量子点膜片302和扩散板303之间相隔有第二间距G2。第二间距G2根据子膜片302.1之间的拼接缝302.2的宽度而相应调整。扩散板303和第二间距G2可用于光线的均匀化，以抵消量子点膜片302的子膜片302.1之间的拼接缝302.2所造成的光线的强度、颜色等方面的不均匀，从而保证整个背光模组30具有更好的发光效果。优选地，第二间距G2位于3-15mm的范围内。这是根据工艺所导致的拼接缝302.2的宽度所选择的最优范围。
沿着光路观测，在扩散板303上方设置有用于增加整个背光模组30的出射光亮度的棱镜片组305。具体地，棱镜片组305可包括垂直棱镜片305.1和水平棱镜片305.2。从图3可以明确地看出，液晶盒10位于棱镜片组305的上方。
可见在背光模组30中，首先由发光元件301发出蓝色光。而后蓝色光从导光板308的入光侧的边缘进入导光板308，从导光板308的出光面经过位于出光面上的量子点膜片302而射出。在蓝色光的激发下，量子点膜片302中的多个量子点分别发出红色光或绿色光。之后蓝色光、红色光和绿色光依次经过第二间距G2和扩散板303，进行雾化匀光，形成较为均匀的光线。此时已经弥补了量子点膜片302的子膜片302.1之间的拼接缝302.2所造成的光不均。最后蓝色光、红色光和绿色光从扩散板303射出后经过棱镜片组305以进一步处理，射出后进入液晶盒10。
本发明提供了一种采用小尺寸的量子点子膜片拼接而实现的大尺寸背光模组。其通过较小面积的子膜片的拼接而构成完整的量子点膜片，不需要直接制备和贴附大面积的量子点膜片，成功回避了大面积的量子点膜片制备良率不高、均匀性差的缺陷；同时，由于能够采用量子点膜片代替传统的荧光粉等，根据本发明的背光模组发光效率高、色彩饱和度高。
综上所述，在大尺寸量子点膜片制程尚未成熟之前，小尺寸的膜片的制备良率及面内均匀性都能够较好满足显示产品的需求，因此采用小面积子膜片拼接实现大尺寸设计，既可以提高产品的良率，节省成本，也可以保证显示产品的规格需求。同时，在本发明的进一步优化的技术方案中，能够弥补较小的量子点膜片之间的拼接缝所造成的光不均。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.背光模组，其特征在于，包括：
发光元件；
量子点膜片，所述量子点膜片由多块面积较小的子膜片拼接而成；以及
用于匀光的扩散板，
其中，所述发光元件所发出的光线激发所述量子点膜片中的量子点发出光线，
所述扩散板的数量为两个，分别为第一扩散板和第二扩散板，
所述发光元件平铺于所述背光模组的背部，在所述发光元件的朝向液晶盒的一面沿光路方向依次布置有：在表面上贴附有量子点膜片的第一扩散板和第二扩散板，在所述第一扩散板和所述第二扩散板之间相隔有第一间距。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述量子点膜片完全覆盖住所述第一扩散板的表面。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述第一间距位于3-15mm的范围内。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述量子点膜片通过紫外线固化胶固定到所述第一扩散板的表面上。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述发光元件能够发出蓝光，所述量子点能够发出红光和绿光。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述发光元件包括发光二极管的阵列和位于所述发光二极管的出光侧的相应的透镜阵列，并且所述背光模组还包括用于增加所述背光模组出射光亮度的棱镜片组。
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