CN104423091A - 背光模块及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背光模块，其包括多个激光单元、多个绕射单元及多个发散单元。每个激光单元包括沿第一方向排列成一条直线的三个激光光源。该三个激光光源分别发出准直的红光、绿光和蓝光。每个绕射单元对应一个激光单元并位于该激光单元的出光光路上。每个绕射单元包括三个绕射元件，每个绕射元件对应该三个激光光源并分别将该准直的红光、绿光及蓝光在该第一方向发散为线型光场分布。该发散单元呈长条形柱状，该发散单元的长度方向为该第一方向。该发散单元用于将经过该绕射单元的红光、绿光及蓝光沿第二方向发散为平面光场分布，该第二方向垂直于该第一方向。本发明还涉及一种包括该背光模块的液晶显示装置。

Description

背光模块及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种背光模块及一种包括该背光模块的液晶显示装置。

背景技术

随着科技的发展，液晶显示装置越来越多地采用直下式背光模块来发光。直下式背光模块一般利用白光LED点阵或冷阴极管等作为光源，白光LED点阵或冷阴极管是通过激发荧光粉后并混合而发出白光。然而，上述形式的直下式背光模块会使使用该直下式背光模块的液晶显示装置有显示色域不足以及显示色彩不鲜艳等缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能使液晶显示装置显示色域较广且使显示色彩鲜艳的背光模块及一种包括该背光模块的液晶显示装置。

一种背光模块包括多个激光单元、多个绕射单元以及多个发散单元。每个激光单元包括一个第一激光光源、一个第二激光光源及一个第三激光光源。该第一激光光源用于发出准直的红光。该第二激光光源用于发出准直的绿光。该第三激光光源用于发出准直的蓝光。该第一激光光源、该第二激光光源及该第三激光光源沿第一方向排列。每个绕射单元对应一个激光单元，该绕射单元位于该激光单元的出光光路上，每个绕射单元包括对应于该第一激光光源的一个第一绕射元件、对应于该第二激光光源的一个第二绕射元件及对应于该第三激光光源的一个第三绕射元件。该第一绕射元件用于将该准直的红光沿该第一方向发散而形成线型光场分布。该第二绕射元件用于将该准直的绿光沿该第一方向发散而形成线型光场分布。该第三绕射元件用于将该准直的蓝光沿该第一方向发散而形成线型光场分布。每个发散单元对应一个绕射单元。该发散单元呈与该线型光场相匹配的长条形柱状，该发散单元的长度方向平行于该第一方向。该发散单元用于将经过该绕射单元的红光、绿光及蓝光沿第二方向发散而形成平面光场分布，该第二方向垂直于该第一方向。

一种液晶显示装置包括如上所述的背光模块以及一个液晶面板。该液晶面板与该多个发散单元相对以接收从该多个发散单元发出的光。该第一激光光源、该第二激光光源及该第三激光光源能够根据控制所需依序交替并循环地开启或关闭。

相较于现有技术，本发明中该液晶显示装置包括的该背光模块对应第一激光光源、第二激光光源以及第三激光光源分别设置第一绕射元件、第二绕射元件以及第三绕射元件，使得从该激光单元发出的准直的红光、绿光以及蓝光均能被发散为线型光场分布，再利用与每个绕射单元对应的发散单元将线型光场分布的光发散为平面光场分布。如此，单位面积的显示区域便可以使用较少数量的激光光源来提供背光，使用红、绿、蓝三原色的激光光也能够使液晶显示装置显示色域较广、显示色彩更鲜艳。

附图说明

图1为本发明第一实施方式提供的背光模块的平面示意图。

图2为图1中背光模块另一视角的部份平面示意图。

图3为本发明第二实施方式提供的液晶显示装置的平面示意图。

图4为图3中液晶显示装置显示图像的示意图。

主要元件符号说明

背光模块	100
		激光单元	10
绕射单元	20
		反射单元	30
底反射片	40
		发散单元	50
扩散板	60
		第一激光光源	12
第二激光光源	14
		第三激光光源	16
第一绕射元件	22
		第二绕射元件	24
第三绕射元件	26
		底面	42
反射面	44
		长条形开口	45
入光面	52
		出光面	54
液晶显示装置	900
		液晶面板	200
阵列基板	70
		对置基板	80
液晶层	90
		第一透明基材	72
像素电极	74
		第二透明基材	82
公共电极	84
		像素区域	210
像素	212

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明实施方式作进一步的详细说明。

如图1-2所示，本发明第一实施方式提供的背光模块100包括多个激光单元10、多个绕射单元20、多个反射单元30、一个底反射片40、多个发散单元50以及一个扩散板60。本实施方式图标中，激光单元10、绕射单元20、反射单元30以及发散单元50均为三个，且激光单元10、绕射单元20、反射单元30以及发散单元50一一对应。

每个激光单元10包括一个第一激光光源12、一个第二激光光源14以及一个第三激光光源16。该第一激光光源12用于发出准直的红光。该第二激光光源14用于发出准直的绿光。该第三激光光源16用于发出准直的蓝光。该第一激光光源12、该第二激光光源14及该第三激光光源16沿着第一方向X（第一方向X在图1中为垂直于纸面的方向，在图2中为平行于纸面的方向）排列成一条直线。

该每个绕射单元20位于对应的激光单元10的出光光路上。每个绕射单元20包括一个第一绕射元件22、一个第二绕射元件24以及一个第三绕射元件26。该第一绕射元件22与该第一激光光源12相对以将该第一激光光源12发出的准直的红光沿该第一方向X发散而形成线型光场分布，即该准直的红光在经过该第一绕射元件22后沿该第一方向X一维发散。该第二绕射元件24与该第二激光光源14对应以将该第二激光光源14发出的准直的绿光沿该第一方向X发散而形成线型光场分布，即该准直的绿光在经过该第二绕射元件24后沿该第一方向X一维发散。该第三绕射元件26与该第三激光光源16相对以将该第三激光光源16发出的准直的蓝光沿该第一方向X发散而形成线型光场分布，即该准直的蓝光在经过该第三绕射元件26后沿该第一方向X一维发散。

该反射单元30位于对应的绕射单元20背离对应的激光单元10的一侧。该反射单元30将由对应的激光单元10发出并经过对应的绕射单元20的光反射至该对应的发散单元50。该反射单元30可为反射镜或其它反射元件。在其它实施方式中，也可不采用该多个反射单元30将经过该绕射单元20之后的光反射，而使经过该绕射单元20的光直接入射至该对应的发散单元50。

该底反射片40包括一个底面42以及一个反射面44。该底面42与该反射面44位于该底反射片40相背的两侧。该激光单元10、该绕射单元20及该反射单元30位于该底面42所在的一侧。该底反射片40上开设有多个长条形开口45。该长条形开口45的长度方向平行于该第一方向X。该反射单元30与该长条形开口45相对设置。

该多个发散单元50为二次透镜。该发散单元50呈与该线型光场相匹配的长条形柱状并与该长条形开口45对应。该发散单元50的长度方向平行于该第一方向X。本实施方式中，该发散单元50的横截面大致为一个半圆形。该发散单元50包括一个入光面52以及一个出光面54。该入光面52为一个平面，该出光面54为一个中心凸起的弧面。该发散单元50承载在该反射面44上并覆盖该长条形开口45。具体地，该入光面52与该反射面44抵触。

该扩散板60位于该多个发散单元50的上方并与该反射面44及该出光面54均相对。该扩散板60使经过该扩散板60的光均匀柔和，即该扩散板60将从该多个发散单元50出射的光扩散均匀。

工作时，该激光单元10发出的准直的光（准直的红光、准直的绿光或准直的蓝光）经过该绕射单元20后沿该第一方向X首次发散，该首次发散的光被该反射单元30反射并穿过该长条形开口45由该入光面52进入至该发散单元50，该发散单元50将该首次发散的光沿第二方向Y再次发散并从该出光面54出射，从该出光面54出射的光呈平面光场分布，即光在经过该发散单元50之后发散成为面光源。其中，该第二方向Y垂直于该第一方向X。

本实施方式中的该背光模块100利用该绕射单元20以及该发散单元50将激光单元10发出的光发散成为面光源，使得单位面积的显示区域可以使用较少数量的激光光源来提供背光。同时该背光模块使用红、绿、蓝三原色的激光光也能够使显示色域较广、显示色彩更鲜艳。

请参阅图3，本发明第二实施方式提供的液晶显示装置900包括第一实施方式的该背光模块100以及一个液晶面板200。第一实施方式的该背光模块100在此不再赘述。

该液晶面板200位于该扩散板60的上方，即该液晶面板200位于该扩散板60背离该发散单元50的一侧，该背光模块100为该液晶面板200提供背光。该液晶面板200自该扩散板60往上依次包括一个阵列基板70、一层液晶层90以及一个对置基板80。即，该阵列基板70与该对置基板80相对设置，该液晶层90位于该阵列基板70与该对置基板80之间。

该阵列基板70包括一个第一透明基材72、设置在该第一透明基材72上的多个开关（图未示）以及多个像素电极74。该多个像素电极74为透明的。该像素电极74分别与该多个开关连接，该多个开关及该多个像素电极74均设置在该第一透明基材72朝向该液晶层90的一侧。该多个开关及该多个像素电极74分别呈阵列式排布。本实施方式中，该多个开关为低温多晶硅薄膜晶体管，如此，该多个开关能够快速地开启和关闭。该多个像素电极74由铟锡氧化物（ITO）或其它透明导电材料制作而成。

该对置基板80包括一个第二透明基材82以及设置在该第二透明基材82上的一个公共电极84。该公共电极84直接形成在该第二透明基材82朝向该液晶层90的一侧。该公共电极84为透明的。该公共电极84由铟锡氧化物（ITO）或其它透明导电材料制作而成。

该液晶层90位于该多个像素电极74与该公共电极84之间。该公共电极84连接一个参考电压。该多个开关分别开启，该多个开关开启的程度分别决定与之连接的像素电极74上的电压大小。位于该像素电极74与该公共电极84之间的液晶根据像素电极74与该公共电极84之间的压差而进行不同程度的旋转，以控制该像素电极74对应的区域的光穿透量。

请结合图4，该液晶面板200分为多个像素区域210。每个像素区域210对应一个发散单元50，即与该发散单元50对应的该激光单元10发出的光经过该扩散板60后为对应的像素区域210提供背光。每个像素区域210包含多个像素212。每个像素212对应一个像素电极74以及连接该像素电极74的开关。每个像素212根据对应的像素电极74与该公共电极84之间的压差控制该像素212的光穿透量，从而控制穿过该像素212的光的灰度等级。

工作时，该第一激光光源12、该第二激光光源14以及该第三激光光源16能够根据控制所需依序交替并循环地开启或关闭，即该激光单元10依序交替并循环地为对应的像素区域210提供红光、绿光及蓝光背光。同一时刻，同一像素区域210内的所有像素212均使相同颜色的光穿过。在人眼不易觉察的情况下，即在较短的时间内，每个像素212单独使从该激光单元10依序发出的红光、绿光及蓝光依序按照各自预定的灰度等级穿过，从而使每个像素212在人眼看来显示出特定的画面色彩，即每个像素212单独作为一个显示像素。

具体地，该多个激光单元10与一个控制系统连接，该控制系统使该第一激光光源12、该第二激光光源14以及该第三激光光源16依序交替并循环地开启或关闭。在该第一激光光源12开启并发出红光时，该第二激光光源14及该第三激光光源16关闭，对应的像素区域210内的所有像素212都开启并使红光穿过，只是对应的像素区域210内的每个像素212通过各自的开关分别控制各自的红光穿透率。同样地，当该第二激光光源14开启时，该第一激光光源12及该第三激光光源16关闭，对应的像素区域210内的所有像素212都再次开启使绿光穿过，只是对应的像素区域210内的每个像素212分别通过各自的开关控制各自的绿光穿透率。当该第三激光光源16开启时，该第一激光光源12及该第二激光光源14关闭，对应的像素区域210内的所有像素212都再次开启使蓝光穿过，只是对应的像素区域210内的每个像素212分别通过各自的开关控制各自的蓝光穿透率。如此，对应一个发散单元50的像素区域210，即对应一个激光单元10的像素区域210中的每个像素212都能够依序使红光、绿光以及蓝光按照预定的灰度等级穿过从而在人眼看来显示特定的画面色彩。优选地，该多个激光单元10可以按照相同的顺序依序交替并循环的开启第一激光光源12、第二激光光源14及第三激光光源16。但可以理解的是，该多个激光单元10也可以按照各自不同的顺序依序交替并循环的开启第一激光光源12、第二激光光源14及第三激光光源16，即其中一个激光单元10先开启第一激光光源12，再开启第二激光光源14，最后开启第三激光光源16，那么另外一个激光单元10可以先开启第三激光光源16，再开启第二激光光源14，最后开启第一激光光源12。

本实施方式中，该液晶显示装置900中的背光模块100使该第一激光光源12、第二激光光源14以及该第三激光光源16能够根据控制所需依序交替并循环地开启，并使红光、绿光及蓝光依序交替并循环地穿过每个像素212，每个像素212根据依序穿过的具有预定灰度等级的红光、绿光以及蓝光显示出特定的画面色彩。如此，该液晶显示装置900中的该液晶面板200不需要设置彩色滤光片。由于每个像素212是在时间上依序使红光、绿光以及蓝光穿过，而不需要在空间上将每个像素分为三个次像素，即该阵列基板70上要设置的开关的数量为传统液晶面板的三分之一，使得该液晶面板200的开口率也大幅提高。

在其它实施方式中，工作时，该控制系统也能够根据显示需要使一个激光单元10中的该第一激光光源12、该第二激光光源14以及该第三激光光源16单独或者混合地开启或关闭，从而使对应的一个像素区域210作为一个显示像素。例如，同一时刻，该第一激光光源12及该第二激光光源14开启，而该第三激光光源16关闭，该第一激光光源12发出的红光及该第二激光光源14发出的绿光同时为与该激光单元10对应的像素区域210提供背光，此时，该对应的像素区域210内的所有像素212（在像素212的开关开启的情况下）在人眼看来显示为黄色，如此，每个像素区域210可作为一个显示像素，特别是在大尺寸液晶显示装置中。当然，每个像素区域210作为一个显示像素时，可尽量将该像素区域210的像素212做的尽量大些，即减少该像素区域210内像素212的个数，如此也可以减少与像素212对应的开关的数量。

虽然本发明已揭示具体实施方式，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同结构或步骤的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims (10)

1.一种背光模块，包括：

多个激光单元，每个激光单元包括：

一个第一激光光源，该第一激光光源用于发出准直的红光；

一个第二激光光源，该第二激光光源用于发出准直的绿光；

一个第三激光光源，该第三激光光源用于发出准直的蓝光，该第一激光光源、该第二激光光源及该第三激光光源沿第一方向排列在一条直线上；

多个绕射单元，每个绕射单元对应一个激光单元，该绕射单元位于该激光单元的出光光路上，每个绕射单元包括：

对应于该第一激光光源的一个第一绕射元件，该第一绕射元件用于将该准直的红光沿该第一方向发散而形成线型光场分布；

对应于该第二激光光源的一个第二绕射元件，该第二绕射元件用于将该准直的绿光沿该第一方向发散而形成线型光场分布；

对应于该第三激光光源的一个第三绕射元件，该第三绕射元件用于将该准直的蓝光沿该第一方向发散而形成线型光场分布；及

多个发散单元，每个发散单元对应一个绕射单元，该发散单元呈与该线型光场相匹配的长条形柱状，该发散单元的长度方向平行于该第一方向，该发散单元用于将经过该绕射单元的红光、绿光及蓝光沿第二方向发散而形成平面光场分布，该第二方向垂直于该第一方向。

2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该背光模块还包括多个反射单元，每个反射单元对应一个绕射单元，该反射单元位于该绕射单元背离该激光单元的一侧，该反射单元用于将由该激光单元发出并经过该绕射单元的光反射至该对应的发散单元。

3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该背光模块还包括一个底反射片，该底反射片包括一个底面以及一个反射面，该底面及该反射面位于该反射片相背的两侧，该底反射片上开设有多个与该多个发散单元对应的长条形开口，该多个发散单元承载在该反射面上并覆盖该多个长条形开口，该多个激光单元及该多个绕射单元位于该底面所在的一侧。

4.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该背光模块还包括扩散板，该扩散板与该多个发散单元相对，用于将从该多个发散单元出射的光扩散均匀。

5.一种液晶显示装置，包括如权利要求1所述的背光模块以及一个液晶面板，该液晶面板与该多个发散单元相对以接收从该多个发散单元发出的光，该第一激光光源、该第二激光光源及该第三激光光源能够根据控制所需依序交替并循环地开启或关闭。

6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该背光模块还包括多个反射单元，每个反射单元对应一个绕射单元，该反射单元位于该绕射单元背离该激光单元的一侧，该反射单元用于将由该激光单元发出并经过该绕射单元的光反射至该对应的发散单元。

7.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该背光模块还包括一个底反射片，该底反射片包括一个底面以及一个反射面，该底面及该反射面位于该反射片相背的两侧，该底反射片上开设有多个与该多个发散单元对应的长条形开口，该多个发散单元承载在该反射面上并覆盖该多个长条形开口，该多个激光单元及该多个绕射单元位于该底面所在的一侧。

8.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该背光模块还包括扩散板，该扩散板与该多个发散单元相对，用于将从该多个发散单元出射的光扩散均匀，该液晶面板位于该扩散板背离该发散单元的一侧。

9.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该液晶面板包括多个像素区域，每个像素区域对应一个发散单元，每个像素区域内包括多个像素，每个像素决定穿过该像素的光穿透量。

10.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该液晶面板包括一个阵列基板、与该阵列基板相对设置的一个对置基板以及位于该阵列基板与该对置基板之间的液晶层。