CN105301842B - 背光模组及使用其的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种背光模组，包括边框、设置于该边框内的背光源、设置于该边框内并相对该背光源设置的若干导光单元、以及设置于该边框内与该导光单元紧靠的四分之一波片，每一该四分之一波片位于其中两个该导光单元之间；该导光单元包括第一直角单轴晶体棱镜及与其贴合的第二直角单轴晶体棱镜，该第一直角单轴晶体棱镜与该第二直角单轴晶体棱镜之间设有一光学树胶层。该背光源的入射光在该导光单元中分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光。本发明还提出一种显示装置，该显示装置包括液晶显示面板，还包括该背光模组。本发明提出的背光模组及显示装置，可以省去背光模组的下偏光板和导光板，减薄该显示装置的厚度。

Description

背光模组及使用其的显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种背光模组。
背景技术
液晶显示装置(LCD，Liquid Crystal Display)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到广泛应用。由于液晶显示面板本身不具发光特性，需依赖背光源充足的亮度与分布均匀的光源，使其可以显示影像，因此背光模组的好坏直接影响到LCD的品质。在LCD朝向高亮度、薄型化发展的趋势下，对于背光模组特性要求将朝向低成本、低功耗、环保、超薄高亮度等方向发展。
目前，液晶显示器一般包括背光模组和显示面板，其中背光模组分侧入式背光模组和直下式背光模组，以侧入式背光模组为例，其包括侧光源、反射片、导光板和光学膜片，该光学膜片包含有上扩散片、棱镜片和下扩散片；显示面板的结构包括下偏光板、第一玻璃基板和第二玻璃基板，以及位于第一玻璃基板和第二玻璃基板之间的液晶分子层，以及第二玻璃基板上的上偏光板，其中，侧光源在导光板的侧面放置，导光板下方为反射片，导光板之上设置光学膜片。背光源发出的光进入导光板后部分经过反射片反射后连同导光板射出的光一起通过光学膜片，再通过偏光板得到线偏振光进入液晶分子层；光线从光源输出后经导光板等多个光学器件，造成光线部分损失，而且每层光学器件都会增加背光模组的厚度从而增加显示器的厚度。在LCD朝向高亮度、薄型化发展的趋势下，背光模组和液晶显示面板的整体结构已经不能满足消费者对显示装置的轻薄化的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模组及使用其的显示装置，以解决现有背光模组设计不能满足更薄更轻要求的问题。
为进一步地减小显示装置的整体厚度，本发明提供了一种背光模组，包括边框、设置于该边框内的背光源、设置于该边框内并相对背光源设置的若干导光单元，以及与该导光单元紧靠的四分之一波片，每一四分之一波片位于其中两个导光单元之间；该导光单元包括第一直角单轴晶体棱镜及与其贴合的第二直角单轴晶体棱镜，该第一直角单轴晶体棱镜与第二直角单轴晶体棱镜之间设有一光学树胶层。
进一步地，背光源的入射光以一定角度射入到导光单元中，入射光在该第一直角单轴晶体棱镜内分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光在第一直角单轴晶体棱镜和光学树胶层的光学接触面发生全反射，而第二偏振光透过光学树胶层和第二直角单轴晶体棱镜进入与该导光单元紧靠的四分之一波片，该四分之一波片将第二偏振光转化为圆偏振光后继续进入下一个导光单元。
进一步地，该第一直角单轴晶体棱镜与第二直角单轴晶体棱镜均包括第一直角单轴晶体面、第二直角单轴晶体面和斜面，该第一直角单轴晶体棱镜与第二直角单轴晶体棱镜通过其对应的斜面贴合在一起，且贴合面上有一光学树胶层。
进一步地，该导光单元具有一入射面和出射面，该入射面与出射面在同一第一直角单轴晶体棱镜或同一第二直角单轴晶体棱镜上，该入射面为第一直角单轴晶体棱镜的第一直角单轴晶体面或者第二直角单轴晶体棱镜的第一直角单轴晶体面，该出射面为第一直角单轴晶体棱镜的第二直角单轴晶体面或者第二直角单轴晶体棱镜的第二直角单轴晶体面，该入射面为第一直角单轴晶体棱镜或第二直角单轴晶体棱镜靠背光源一侧。
进一步地，该导光单元具有一入射面和出射面，该入射面与出射面在不同的第一直角单轴晶体棱镜或第二直角单轴晶体棱镜上，该入射面为第一直角单轴晶体棱镜的第一直角单轴晶体面或者第二直角单轴晶体棱镜的第一直角单轴晶体面，该出射面为第二直角单轴晶体棱镜的第二直角单轴晶体面或者第一直角单轴晶体棱镜的第二直角单轴晶体面，该入射面为第一直角单轴晶体棱镜或第二直角单轴晶体棱镜靠背光源一侧。
本发明的实施例中，该背光模组还包括一层反射膜片，该反射膜片设置在导光单元底部并与边框层叠设置。
进一步地，入射光以一定角度入射导光单元，以垂直于入射面的水平线为基准，入射光在此基准上下偏转15度，所得角度即为入射角度入射角度小于30度。
进一步地，该第一直角单轴晶体棱镜和第二直角单轴晶体棱镜由负轴晶体制成，第一偏振光为O光，第二偏振光为E光，光学树胶层的折射率为N，O光在负轴晶体中折射率为No，E光折射率为Ne，No＞N＞Ne，当O光的入射角大于或等于O光的全反射临界角θ时，O光在该第一直角单轴晶体棱镜和光学树胶层的光学接触界面发生全反射，O光的全反射临界角为θ＝arcsin(N/No)。
进一步地，该第一直角单轴晶体棱镜和第二直角单轴晶体棱镜由正轴晶体制成，第一偏振光为E光，第二偏振光为O光，光学树胶层的折射率为n，O光在正轴晶体中折射率为n1，E光折射率为n2，n2＞n＞n1，当E光的入射角大于或等于E光的全反射临界角θ时，E光在第一直角单轴晶体棱镜和光学树胶层的光学接触界面发生全反射，E光的全反射临界角为θ＝arcsin(n/n2)。
本发明还提供一种显示装置，其包括液晶显示面板，该显示装置还包括如上述所述的背光模组。
本发明提供的背光模组通过导光单元将入射的自然光转化成线偏振光从出射面射出导光单元外，使该背光模组不需要通过下偏光板和导光板就能直接得到充足的亮度与分布均匀的直线偏振光。同时，省去了下偏光板和导光板，既可以减薄背光模组和使用其的显示装置的厚度，又可以减少偏光板的翘曲以及温度变化时显示器出现各种痕迹的现象(Mura)。
附图说明
图1为本发明一实施例的背光模组的结构示意图。
图2为图1中导光单元的原理示意图。
图3为本发明另一实施例的背光模组的结构示意图。
图4为图3中导光单元的原理示意图。
具体实施例
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为本发明一实施例的背光模组的结构示意图，图2为图1中导光单元的原理示意图，请一并参考图1与图2，该背光模组包括边框11、设置于该边框11内的背光源12、设置于该边框11内并相对背光源12设置的若干导光单元13，以及与该导光单元13紧靠的四分之一波片14，每一四分之一波片14位于其中两个导光单元13之间；该导光单元13包括第一直角单轴晶体棱镜131及与其贴合的第二直角单轴晶体棱镜132，该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132之间设有一光学树胶层133。
该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132可以为切割角相同的两块直角三棱镜，也可以是切割角相同的两块直角梯形棱镜，且可以采用同一材料的单轴晶体制成，也可以采用不同的单轴晶体材料制成；
具体在本实施例中，该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132为两块切割角相同的直角三棱镜，且采用同一材料的单轴晶体制成，该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132均包括第一直角单轴晶体面、第二直角单轴晶体面和斜面，该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132通过其对应的斜面贴合在一起，且贴合面上有一光学树胶层133，本实施例中该光学树胶133为加拿大树胶，也可以用其他满足要求的光学树胶代替。
本实施例中，该导光单元13具有一入射面131a和出射面131b，该入射面131a与出射面131b在同一第一直角单轴晶体棱镜131或同一第二直角单轴晶体直角棱镜132上，该入射面131a为第一直角单轴晶体棱镜131的第一直角单轴晶体面或者第二直角单轴晶体棱镜132的第一直角单轴晶体面，该出射面131b为第一直角单轴晶体棱镜131的第二直角单轴晶体面或者第二直角单轴晶体棱镜132的第二直角单轴晶体面，该入射面131a为第一直角单轴晶体棱镜131或第二直角单轴晶体棱镜132靠背光源12一侧。
其中，入射光以一定角度射入导光单元13中，以垂直于入射面131a的水平线为基准，入射光在此基准上下偏转15度，所得角度即为入射角度入射角度小于30度。本实施例中，所述入射光垂直该入射面131a入射。
该入射光在第一直角单轴晶体棱镜131内分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光在第一直角单轴晶体棱镜131和光学树胶层133的光学接触面发生全反射，而第二偏振光透过光学树胶层133和第二直角单轴晶体棱镜132后进入与导光单元13紧靠的四分之一波片14，该四分之一波片14将第二偏振光转化为圆偏振光后继续进入下一个导光单元13中。
该第一直角单轴晶体棱镜131与第二直角单轴晶体棱镜132均由负轴晶体材料制成时，该第一偏振光为O光，第二偏振光为E光，光学树胶层133的折射率为N，O光折射率为No，E光折射率为Ne，No＞N＞Ne，O光的入射角大于或等于O光的全反射临界角θ＝arcsin(N/No)时，O光在该第一直角单轴晶体棱镜131和光学树胶层133的光学接触界面发生全反射；
当该单轴晶体材料为正轴晶体时，第一偏振光为E光，第二偏振光为O光，光学树胶层133的折射率为n，O光折射率为n1，E光折射率为n2，且n2＞n＞n1，当E光的入射角大于或等于E光的全反射临界角θ＝arcsin(n/n2)时，E光在第一直角单轴晶体棱镜131和光学树胶层133的光学接触界面发生全反射；
具体在本实施例中，该单轴晶体为负轴晶体方解石，入射光在第一直角单轴晶体棱镜131中分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光O光与第二偏振光E光，其中，加拿大树胶层133的折射率为N＝1.55，O光在方解石晶体中折射率为No＝1.66，E光折射率为Ne＝1.49，且No＞N＞Ne，当O光的入射角大于或等于O光的全反射临界角θ＝arcsin(N/No)＝69°时，O光在该第一直角单轴晶体棱镜131和加拿大树胶层133的光学接触界面发生全反射，被全反射的O光从出射面131b射出导光单元13外。
其中，第二偏振光E光因折射率小于加拿大树胶层133的折射率则直接透过该加拿大树胶层133和第二直角单轴晶体棱镜132后进入与导光单元13紧靠的四分之一波片14，该四分之一波片14将第二偏振光E光转化为圆偏振光后继续进入下一个导光单元13中。
本实施例中，该背光模组通过导光单元将入射的自然光转化成线偏振光从出射面射出，使该背光模组不需要通过下偏光板和导光板就能直接得到充足的亮度与分布均匀的直线偏振光。同时，省去了下偏光板和导光板，既可以减薄背光模组和使用其的显示装置的厚度，又可以减少偏光板的翘曲以及温度变化时显示器出现各种痕迹的现象(Mura)。
图3为本发明另一实施例的背光模组的结构示意图，图4为图3中导光单元的原理示意图，请一并参图3和图4，该背光模组包括边框21、设置于该边框21内的背光源22、设置于该边框21内并相对背光源22设置的若干导光单元23，以及与该导光单元23紧靠的四分之一波片24，每一四分之一波片24位于其中两个导光单元23之间；该导光单元23包括第一直角单轴晶体棱镜231及与其贴合的第二直角单轴晶体棱镜232，该第一直角单轴晶体棱镜231与第二直角单轴晶体棱镜232之间设有一光学树胶层233。
本实施例中，该第一直角单轴晶体棱镜231与第二直角单轴晶体棱镜232为两块切割角相同的直角三棱镜，且采用同一材料的单轴晶体制成，该第一直角单轴晶体棱镜231与第二直角单轴晶体棱镜232均包括第一直角单轴晶体面、第二直角单轴晶体面和斜面，该第一直角单轴晶体棱镜231与第二直角单轴晶体棱镜232通过其对应的斜面贴合在一起，且贴合面上有一光学树胶层233，本实施例中该光学树胶233为加拿大树胶，也可以用其他满足要求的光学树胶代替。
本实施例中，该导光单元具有一入射面231a和出射面232a，该入射面231a与出射面232a在不同的直角棱镜上，该入射面231a在第一直角单轴晶体棱镜231的第一直角单轴晶体面或第二直角单轴晶体棱镜232的第一直角单轴晶体面上，该出射面232a为第二直角单轴晶体棱镜232的第二直角单轴晶体面或第一直角单轴晶体棱镜231的第二直角单轴晶体面上，该入射面231a为第一直角单轴晶体棱镜231或第二直角单轴晶体棱镜232靠背光源22一侧。
本实施例中，该背光模组还包括一反射膜片25，该反射膜片25设置在导光单元23底部并与边框21层叠设置。
其中，入射光以一定角度射入导光单元23中，以垂直于入射面231a的水平线为基准，入射光在此基准上下偏转15度，所得角度即为入射角度入射角度小于30度。具体在本实施例中，光源入射光垂直该入射面231a入射。
本实施例中，该单轴晶体为负轴晶体方解石，入射光在第一直角单轴晶体棱镜231中分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光为O光与第二偏振光E光，其中，加拿大树胶层233的折射率为N＝1.55，O光在方解石晶体中折射率为No＝1.66，E光折射率为Ne＝1.49，No＞N＞Ne，当O光的入射角大于或等于O光的全反射临界角θ＝arcsin(N/No)＝69°时，O光在该第一直角单轴晶体棱镜231和加拿大树胶层233的光学接触界面发生全反射，全反射的O光经反射膜片25反射，通过加拿大树胶层233与第二直角单轴晶体棱镜232从出射面232a射出导光单元23外。
其中，第一偏振光E光因折射率小于加拿大树胶层233的折射率则直接透过该加拿大树胶层233和第二直角单轴晶体棱镜232后进入与导光单元23紧靠的四分之一波片24，该四分之一波片24将第二偏振光E光转化为圆偏振光后继续进入下一个导光单元23中。
本实施例中，该背光模组通过导光单元将入射的自然光转化成线偏振光从出射面射出，使该背光模组不需要通过下偏光板和导光板就能直接得到充足的亮度与分布均匀的直线偏振光。同时，省去了下偏光板和导光板，既可以减薄背光模组及使用其的显示装置的厚度，又可以减少偏光板的翘曲以及温度变化时显示器出现各种痕迹的现象(Mura)。
本文应用了具体个例对本发明的背光模组及实施例进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施例及其应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种背光模组，包括边框、设置于所述边框内的背光源，其特征在于：所述背光模组还包括设置于所述边框内并相对所述背光源设置的若干导光单元，以及与所述导光单元紧靠的四分之一波片，每一所述四分之一波片位于其中两个所述导光单元之间；所述导光单元包括第一直角单轴晶体棱镜及与其贴合的第二直角单轴晶体棱镜，所述第一直角单轴晶体棱镜与所述第二直角单轴晶体棱镜之间设有一光学树胶层；所述第一直角单轴晶体棱镜与所述第二直角单轴晶体棱镜均包括第一直角单轴晶体面、第二直角单轴晶体面和斜面，所述第一直角单轴晶体棱镜与第二直角单轴晶体棱镜通过其对应的斜面贴合在一起，且贴合面上设有所述光学树胶层，所述背光源的入射光以一定角度射入到所述导光单元中，所述入射光在所述第一直角单轴晶体棱镜内分解为两束振动方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光在所述第一直角单轴晶体棱镜和所述光学树胶层的光学接触面发生全反射，而所述第二偏振光透过所述光学树胶层和所述第二直角单轴晶体棱镜后进入与所述导光单元紧靠的四分之一波片，所述四分之一波片将所述第二偏振光转化为圆偏振光后继续进入下一个所述导光单元。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述导光单元具有一入射面和出射面，所述入射面与出射面在同一所述第一直角单轴晶体棱镜上，所述入射面为所述第一直角单轴晶体棱镜的所述第一直角单轴晶体面，所述出射面为所述第一直角单轴晶体棱镜的所述第二直角单轴晶体面，所述入射面为所述第一直角单轴晶体棱镜靠背光源一侧。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述导光单元具有一入射面和出射面，所述入射面与出射面在不同的直角单轴晶体棱镜上，所述入射面为所述第一直角单轴晶体棱镜的所述第一直角单轴晶体面，所述出射面为所述第二直角单轴晶体棱镜的所述第二直角单轴晶体面，所述入射面为第一直角单轴晶体棱镜靠背光源一侧。
4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：所述背光模组还包括一层反射膜片，所述反射膜片设置在所述导光单元底部并与所述边框层叠设置。
5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述入射光以一定角度入射所述导光单元，以垂直于入射面的水平线为基准，所述入射光在此基准上下偏转15度，所得角度即为入射角度所述入射角度小于30度。
6.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：所述第一直角单轴晶体棱镜和第二直角单轴晶体棱镜由负轴晶体制成，所述第一偏振光为O光，所述第二偏振光为E光，所述光学树胶层的折射率为N，所述O光折射率为No，所述E光折射率为Ne，No＞N＞Ne，当O光的入射角大于或等于所述O光的全反射临界角θ时，O光在所述第一直角单轴晶体棱镜和光学树胶层的光学接触界面发生全反射，O光的全反射临界角为θ＝arcsin(N/No)。
7.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：所述第一直角单轴晶体棱镜和第二直角单轴晶体棱镜由正轴晶体制成，所述第一偏振光为E光，所述第二偏振光为O光，所述光学树胶层的折射率为n，所述O光折射率为n1，所述E光折射率为n2，n2＞n＞n1，当E光的入射角大于或等于所述E光的全反射临界角θ时，E光在所述第一直角单轴晶体棱镜和光学树胶层的光学接触界面发生全反射，E光的全反射临界角为θ＝arcsin(n/n2)。
8.一种显示装置，其包括液晶显示面板和与之层叠设置的背光模组，其特征在于：所述背光模组为如权利要求1-7中任意一项所述的背光模组。
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