CN104914614A - 一种背光模组、液晶面板以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种背光模组、液晶面板以及显示装置，涉及液晶显示器技术领域，以解决导光板出射的面光源与像素单元不匹配，降低液晶显示器图像质量的问题。该背光模组包括齿状导光板以及对称设置在所述齿状导光板两侧的彩色光源单元，彩色光源单元发出准直光，齿状导光板的出光面上设有柱面棱镜阵列，柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元与像素阵列中的像素单元对应；彩色光源单元发出的准直光经齿状导光板后，通过柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元入射到与柱面棱镜单元对应的像素单元内。上述液晶面板包括上述技术方案的背光模组。本发明提供的背光模组用于液晶显示器中。

Description

一种背光模组、液晶面板以及显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其涉及一种背光模组、液晶面板以及显示装置。

背景技术

目前，液晶显示器的画面色彩通常是由彩色滤光片中的RGB彩色层提供的，但是RGB彩色层会使液晶显示器的发光效率损失近三分之二，画面的亮度以及对比度也会相应的降低。

为了克服彩色滤光片中RGB彩色层所带来的上述不利影响，目前出现了一种由彩色光源阵列、齿状导光板以及柱面棱镜阵列组成的背光模组，这种彩色光源阵列发出的光自身就带有色彩，因此，采用这种背光模组制成的液晶显示器无需在彩色滤光片中制作RGB彩色层即可实现画面的彩色化。

工作时，彩色光源阵列中的每个彩色光源单元发出的RGB三色光从导光板的出射面出射，形成面光源。理论上来说，面光源应该是由RGB三种颜色面光源组成，但是由于彩色光源阵列布置在齿状导光板的一侧，而且，齿状导光板内附着有反光材料，因此，各彩色光源单元发出的RGB三色光在导光板内会发生了多次反射，形成了的一些使面光源出现色彩缺陷的光束，导致面光源中出现色彩缺陷，以致面光源无法与像素单元匹配，降低了液晶显示器的图像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背光模组、液晶面板以及显示装置，使导光板出射的面光源能够与像素单元匹配，以提高液晶显示器的图像质量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种背光模组，包括齿状导光板以及对称设置在所述齿状导光板两侧的彩色光源单元，所述彩色光源单元发出准直光，所述齿状导光板的出光面上设有柱面棱镜阵列，所述柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元与像素阵列中的像素单元对应；

其中，所述彩色光源单元发出的准直光经所述齿状导光板后，通过所述柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元入射到与所述柱面棱镜单元对应的像素单元内。

优选的，所述彩色光源单元包括彩色光源以及对所述彩色光源发出的光进行准直的光线准直单元。

较佳的，所述彩色光源为LED光源。

较佳的，所述彩色光源包括串联或并联的红色光源、绿色光源和蓝色光源。

较佳的，所述光线准直装置为凸透镜或准直透镜。

优选的，所述齿状导光板包括导光板本体，设在所述导光板本体底部的锯齿状棱镜片以及设在所述导光板本体顶部的亚波长光栅；所述亚波长光栅的出光面为所述齿状导光板的出光面，所述亚波长光栅将所述准直光分为透射光和反射光；

所述导光板本体的侧壁由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁围成，且所述第一侧壁和第三侧壁平行，所述第二侧壁和所述第四侧壁平行；其中，所述第一侧壁和所述第三侧壁为所述齿状导光板的入光面，对称设置的所述彩色光源单元，分别对称设置在所述第一侧壁的外表面和所述第三侧壁的外表面。

较佳的，所述第二侧壁的内表面和所述第四侧壁的内表面附着有光吸收层。

进一步的，所述光吸收层的材料为苯并三氮杂茂吸光材料、碳纳米管吸光材料或钙钛矿吸光材料。

本发明还提供了一种液晶面板，包括上述技术方案所述的背光模组。

本发明还提供了一种显示装置，包括上述技术方案所述的液晶面板。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的背光模组中，彩色光源单元包括对称设在齿状导光板两侧的能够发出准直光的彩色光源单元；对称设在齿状导光板两侧的彩色光源单元发出的准直光对应从齿状导光板两侧同时进入齿状导光板中进行传输时，虽然对称设在齿状导光板两侧的彩色光源单元发出的准直光在齿状导光板中传输的过程中，会产生导致面光源出现色彩缺陷的光束，但是由于其是对称设在齿状导光板两侧的，发出的准直光中每种颜色的光束在齿状导光板中传输光路是对称状态的，因此，当其中一个彩色光源单元发出的准直光中出现导致面光源出现色彩缺陷的光束时，另一个彩色光源单元发出的准直光会对该光束进行弥补，所以，本发明提供的背光模组中的两个彩色光源单元发出的准直光在齿状导光板中传输的过程中，相互弥补出现的色彩缺陷，使齿状导光板的出光面形成的面光源中不会出现色彩缺陷，解决了面光源与像素单元不匹配的问题，提高了液晶显示器的图像质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的背光模组结构示意图；

图2为沿图1中齿状导光板的出光面的俯视图；

图3为本发明实施例提供的背光模组中的柱面棱镜阵列与像素单元匹配的结构示意图；

图4为本发明实施例中的齿状导光板侧视图；

图5为本发明实施例中的亚波长光栅的分束原理图；

附图标记：

1-第一彩色光源单元，                 11-第一彩色光源；

12-第一光线准直装置，                2-第二彩色光源单元；

21-第二彩色光源，                    22-第二光线准直装置；

3-齿状导光板，                       31-导光板本体；

32-亚波长光栅，

321-入射到亚波长光栅上的准直光，

322-透射光，                          323-反射光；

33-锯齿状棱镜片，                     4-柱面棱镜阵列；

41-柱面棱镜单元，                     5-反射板；

6-光吸收层，                          7-像素阵列，

71-像素单元。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的一种背光模组、液晶面板以及显示装置，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1和图3，本发明实施例提供的背光模组，包括齿状导光板3以及对称设置在齿状导光板3两侧的彩色光源单元；齿状导光板3的出光面上设有柱面棱镜阵列4，柱面棱镜阵列4中的柱面棱镜单元41与像素阵列7中的像素单元71对应；

请参阅图2和图4，彩色光源单元发出的准直光经齿状导光板3后，通过柱面棱镜阵列4中的柱面棱镜单元41入射到与柱面棱镜单元41对应的像素单元71内。

另外，需要说明的是：图2中不同颜色的光束用不同粗细的线条表示，不同彩色光源所发出的光束用虚线或实线表示。

请参阅图2，工作时，两个彩色光源单元发出准直光进入齿状导光板3以镜面对称的方式传输，每个彩色光源单元发出的准直光在齿状导光板3中传输时，都是被齿状导光板3中的锯齿部分反射到齿状导光板3的顶部上，反射到齿状导光板3顶部的准直光中的一部分透过齿状导光板3的顶部，形成面光源；另一部分被反射回齿状导光板3中，在齿状导光板3的底部的锯齿与齿状导光板3的侧壁之间发生多次反射，直到能够透过齿状导光板3的顶部形成面光源。每组面光源通过柱面棱镜阵列4中的柱面棱镜单元41入射到与柱面棱镜单元41对应的像素单元71内。

请参阅图1-3，从上述背光模组的工作过程可知，本实施例提供的背光模组中，彩色光源单元包括对称设在齿状导光板两侧的能够发出准直光的彩色光源单元；对称设在齿状导光板两侧的彩色光源单元发出的准直光对应从齿状导光板两侧同时进入齿状导光板中进行传输时，虽然对称设在齿状导光板两侧的彩色光源单元发出的准直光在齿状导光板中传输的过程中，会产生导致面光源出现色彩缺陷的光束，但是由于其是对称设在齿状导光板两侧的，发出的准直光中每种颜色的光束在齿状导光板中传输光路是对称状态的，因此，当其中一个彩色光源单元发出的准直光中出现导致面光源出现色彩缺陷的光束时，另一个彩色光源单元发出的准直光会对该光束进行弥补，所以，本实施例提供的背光模组中的两个彩色光源单元发出的准直光在齿状导光板中传输的过程中，相互弥补出现的色彩缺陷，使齿状导光板的出光面形成的面光源中不会出现色彩缺陷，解决了面光源与像素单元不匹配的问题，提高了液晶显示器的图像质量。

需要说明的是：根据齿状导光板3的结构不同，对称设置在齿状导光板3两侧的彩色光源单元的组数也相应不同。而且，彩色光源单元的组数也是可以根据实际情况选择的。

为了便于说明本实施例中对称设置在齿状导光板3两侧的彩色光源单元与齿状导光板3的位置关系，对称设置在齿状导光板3两侧的彩色光源单元分别定义为第一彩色光源单元1和第二彩色光源单元2进行描述。

下面请参阅图1，上述实施例提供的背光模组中，第一彩色光源单元1包括第一彩色光源11以及能够对第一彩色光源11发出的RGB光进行准直的第一光线准直装置12；第二彩色光源单元2包括第二彩色光源21以及能够对第二彩色光源21发出的光进行准直的第二光线准直装置22。

上述第一彩色光源11和第二彩色光源21均为LED光源，由于LED光源发光稳定，且具有较高的发光效率，因此，与普通彩色光源相比，采用LED光源的背光模组的色域显示更好。另外，第一彩色光源11和第二彩色光源21也可以采用能够提供RGB光的彩色光源，不仅限于此。

请参阅图2，上述第一彩色光源11和第二彩色光源21均包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。另外，根据实际需要，红色光源、绿色光源和蓝色光源的连接方式多种多样，如并联或串联，但不限于此。

优选的，红色光源、绿色光源和蓝色光源采用串联的方式连接在一起；由于串联时流过红色光源、绿色光源和蓝色光源的电流相同，因此，由红色光源、绿色光源和蓝色光源串联所形成的第一彩色光源11和第二彩色光源21的发光亮度相同，使背光模组发出的背光亮度稳定。

另外，第一彩色光源11中的红色光源、绿色光源和蓝色光源，与第二彩色光源21的红色光源、绿色光源和蓝色光源是关于齿状导光板3的中线呈镜面对称，且中线垂直于齿状导光板的出光面并与齿状导光板3的中心相交；

或者，第一彩色光源11中的红色光源与第二彩色光源21中的红色光源的连线交点、第一彩色光源11中的绿色光源与第二彩色光源21中的绿色光源的连线、第一彩色光源11中的蓝色光源与第二彩色光源21中的蓝色光源的连线交于一点，换句话说，第一彩色光源11中的红色光源、绿色光源和蓝色光源，与第二彩色光源21的红色光源、绿色光源和蓝色光源是关于该点中心对称的。

第一彩色光源11中的红色光源、绿色光源和蓝色光源，与第二彩色光源21的红色光源、绿色光源和蓝色光源不管是关于齿状导光板3的中线呈镜面对称，还是关于该点中心对称，都能在齿状导光板3的传输中互相弥补导致面光源色彩缺陷的光束。

而且，当第一彩色光源11和第二彩色光源21均为RGB三色LED光源，红光LED、绿光LED、蓝光LED串联在一起时，红光LED、绿光LED、蓝光LED其中一个发生开路时，与其串联的其余两个也会不亮，为了解决此问题，红光LED、绿光LED、蓝光LED均并联有一个稳压二极管，且稳压二极管的击穿电压比对应串联的LED的导通电压高；换句话说，与红光LED并联的稳压二极管的击穿电压高于红光LED的击穿电压，与绿光LED并联的稳压二极管的击穿电压高于绿光LED的击穿电压，与蓝光LED并联的稳压二极管的击穿电压高于蓝光LED的击穿电压。

当红光LED、绿光LED或蓝光LED被击穿时，与其并联的稳压二极管还能够工作，保证了整个电路的导通，不影响其他未被击穿的LED的正常工作。

请参阅图2，上述第一光线准直装置12和第二光线准直装置22能够将彩色光准直成不同角度的准直光。另外，第一光线准直装置12和第二光线准直装置22均为凸透镜或准直透镜；虽然准直透镜的准直效果好，但是其成本高。而采用常规的凸透镜实现彩色光的准直，不仅成本低，而且使整个背光模组的结构简单化。

请参阅图4和图5，上述实施例提供的背光模组中，齿状导光板3包括导光板本体31，设在导光板本体31底部的锯齿状棱镜片33以及设在导光板本体31顶部的亚波长光栅32；亚波长光栅32为齿状导光板3的出光面，亚波长光栅32能够将入射到亚波长光栅上的准直光321分为透射光322和反射光323。

对称设在齿状导光板3两侧的彩色光源单元发出的准直光从齿状导光板3的入光面进入导光板本体31，被锯齿状棱镜片33反射到亚波长光栅32上，入射到亚波长光栅上的准直光321被亚波长光栅32分束成透射光322和反射光323，透射光322透过亚波长光栅32，形成面光源，而反射光323被反射回导光板本体31中。

请参阅图5，需要说明的是，透射光322从光学意义上讲是基于被反射到亚波长光栅上的准直光321相对于亚波长光栅32的入射面而言的p光，反射光323从光学意义上讲是基于被反射到亚波长光栅上的准直光321相对于亚波长光栅32的入射面而言的s光。

请继续参阅图5，上述齿状导光板3中的亚波长光栅32能够将入射到亚波长光栅上的准直光321，形成透射光322和反射光323，透射光322透过亚波长光栅32出射，反射光323被反射回导光板本体31中，可见，齿状导光板3中的亚波长光栅32相当于一个偏振光分束器，而且被反射回导光板本体31中的反射光323在导光板本体31和锯齿状棱镜片33之间发生多次反射，使反射光323转化为透射光322，从亚波长光栅32透过，因此，采用上述背光模组提供的齿状导光板3能够很好的提高彩色光的利用率。

另外，上述齿状导光板3中的锯齿状棱镜片33还可以换做分散式布拉格反射器，由于分散式布拉格反射器具有高的反射率和低的折射率，因此，能够减少准直光在齿状导光板3中的光损失。

请参阅图1，需要说明的是，第一彩色光源单元、第二彩色光源单元，以及齿状导光板3的锯齿状棱镜片33均设置在反射板5上，反射板5能够收集第一彩色光源单元、第二彩色光源单元以及从锯齿状棱镜片33中透射出来的准直光，反射回齿状导光板3内，避免了准直光的损失。

请参阅图1-2和图4，上述导光板本体31的侧壁由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁围成，且第一侧壁和第三侧壁平行，第二侧壁和第四侧壁平行；其中，第一侧壁和第三侧壁为齿状导光板3的入光面，第一彩色光源单元1设在第一侧壁的外表面，第二彩色光源单元2设在第三侧壁的外表面。

请参阅图2，与常见的单侧布置彩色光源的导光板相比，上述实施例中的齿状导光板3中，导光板本体31的第二侧壁的内表面和第四侧壁的内表面附着有光吸收层6，而非用的反射材料制成的光反射层。当亚波长光栅32将反射光323反射回齿状导光板本体31中时，反射光323被光吸收层6吸收，这样反射光323就不会发生多次反射，从而进一步避免了面光源出现色彩缺陷的问题。

另外，上述光吸收层的材料为苯并三氮杂茂吸光材料、碳纳米管吸光材料或钙钛矿吸光材料，但不仅限于此，只要能够吸光即可。

优选的，光吸收层6的材料为钙钛矿吸光材料，由于钙钛矿吸光材料具有良好的光电转化性能，因此，采用钙钛矿吸光材料制成的吸光层附着于第二侧壁的内表面和第四侧壁的内表面，不仅能够吸收被亚波长光栅32反射回来的反射光323，而且还能够将反射光323所蕴含的光能转换为电能，因此，钙钛矿吸光材料制成的吸光层也相当于一个光电转换装置，因此，可以利用这种吸光层制成钙钛矿光伏电池，将钙钛矿光伏电池和驱动第一彩色光源和第二彩色光源发光的供电装置相连，共同作为驱动第一彩色光源11和第二彩色光源21发光的电源。至于第一彩色光源11和第二彩色光源21发光的供电装置，以及钙钛矿光伏电池的连接方式可以为并联，亦可以为串联，具体按照实际情况选择。

而且，钙钛矿光伏电池中的钙钛矿吸光材料制成的吸光层通过吸收被亚波长光栅32反射回来的反射光323以转换成电能，转换成的电能为第一彩色光源11和第二彩色光源21供电，使第一彩色光源11和第二彩色光源21发出彩色光，且反射光323是来自第一彩色光源11和第二彩色光源21，因此，钙钛矿吸光材料制成的吸光层吸收被亚波长光栅32反射回来的反射光323以转换成电能的过程，实质上是一种回收光能以及再次利用的过程，使准直光的利用率最大化，同时降低了背光源的电能消耗，节约了成本。

另外，经证明，现有技术中，利用钙钛矿吸光材料制作钙钛矿光伏电池的光电转换能力已达到19.3％，而且，随着工艺的进步，该类钙钛矿光伏电池的光电转换能力还有提升。另外，利用钙钛矿吸光材料制作钙钛矿光伏电池的过程为现有技术，不再赘述。

本发明实施例提供的一种液晶面板，包括上述技术方案的背光模组。

与现有技术相比，本实施例提供的液晶面板的有益效果与上述背光模组的有益效果相同，此处不再赘述。

另外，由于背光模组发出的光是自带颜色并与各像素单元能够匹配的，因此，液晶面板中的彩色滤光片上无需制备彩色层，提高了液晶面板的画面显示亮度和对比度。

本发明实施例提供的一种显示装置，包括上述技术方案的液晶面板。

与现有技术相比，本实施例提供的显示装置的有益效果与上述背光模组的有益效果相同，此处不再赘述。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括齿状导光板以及对称设置在所述齿状导光板两侧的彩色光源单元，所述彩色光源单元发出准直光，所述齿状导光板的出光面上设有柱面棱镜阵列，所述柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元与像素阵列中的像素单元对应；

其中，所述彩色光源单元发出的准直光经所述齿状导光板后，通过所述柱面棱镜阵列中的柱面棱镜单元入射到与所述柱面棱镜单元对应的像素单元内。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述彩色光源单元包括彩色光源以及对所述彩色光源发出的光进行准直的光线准直单元。

3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述彩色光源为LED光源。

4.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述彩色光源包括串联或并联的红色光源、绿色光源和蓝色光源。

5.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述光线准直装置为凸透镜或准直透镜。

6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述齿状导光板包括导光板本体，设在所述导光板本体底部的锯齿状棱镜片以及设在所述导光板本体顶部的亚波长光栅；所述亚波长光栅的出光面为所述齿状导光板的出光面，所述亚波长光栅将所述准直光分为透射光和反射光；

所述导光板本体的侧壁由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁围成，且所述第一侧壁和第三侧壁平行，所述第二侧壁和所述第四侧壁平行；其中，所述第一侧壁和所述第三侧壁为所述齿状导光板的入光面，对称设置的所述彩色光源单元，分别对称设置在所述第一侧壁的外表面和所述第三侧壁的外表面。

7.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述第二侧壁的内表面和所述第四侧壁的内表面附着有光吸收层。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述光吸收层的材料为苯并三氮杂茂吸光材料、碳纳米管吸光材料或钙钛矿吸光材料。

9.一种液晶面板，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的背光模组。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的液晶面板。