CN105739176B - 背光模组和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种背光模组和显示装置。背光模组包括：光转换部，具有分别靠近各漏光面的第一边缘、第二边缘和第三边缘，且光转换部用于将从第一表面进入光转换部的入射光转换为白光；封边结构，设置于第一边缘、第二边缘和/或第三边缘上，用于将进入封边结构的入射光转换为白光；增亮膜，接触设置于光转换部的第二表面上，且增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面接触设置，其中，反射层的与第二出光面相对的表面位于第一平面上，导光板在第一平面上的投影为第一投影区，光转换部在第一平面上的投影为第二投影区，且第一投影区在第二投影区的内部。上述背光模组有效地克服了背光模组中蓝光的泄露，进而提高了背光模组的亮度和色度均匀度。

Description

背光模组和显示装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种背光模组和显示装置。
背景技术
背光模组主要包括直下式模组和侧入式模组。传统侧入式模组通过导光板将白光光源的光线装换成均匀的面光源出射，但是导光板和光源入射面相对的三个侧表面会有部分光线漏出，从而导致背光模组的亮度和色度均匀度下降。对此，现有技术中通常通过设置黑色的遮蔽胶来解决上述问题，也可以通过涂覆油墨材料，利用油墨对光的吸收和反射作用来解决上述问题。
在现有技术中，为了解决上述技术问题，可以在光转换层的边缘上增加一个光学结构，用来吸收并转换通过导光板泄露出来的蓝光，然而由于光学结构具有一定的高度，增亮膜设置在光学结构上，改变了原始模组的匹配结构，导致光转换层和增亮膜之间存在空气层，增加光能的损耗。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种背光模组和显示装置，以解决现有技术中的背光模组中光能损耗较大的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种背光模组，包括反射层、导光板和光源，导光板具有入光面、第一出光面、三个漏光面和与第一出光面平行的第二出光面，光源与入光面相对设置，且反射层与第二出光面相对设置，背光模组还包括：光转换部，具有相对的第一表面和第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧表面，第一表面覆盖在第一出光面上，第二表面具有分别靠近各漏光面的第一边缘、第二边缘和第三边缘，且光转换部用于将从第一表面进入光转换部的入射光转换为白光；封边结构，设置于第一边缘、第二边缘和/或第三边缘上，用于将进入封边结构的入射光转换为白光；增亮膜，接触设置于光转换部的第二表面上，且增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面接触设置，其中，反射层的与第二出光面相对的表面位于第一平面上，导光板在第一平面上的投影为第一投影区，光转换部在第一平面上的投影为第二投影区，且第一投影区在第二投影区的内部。
进一步地，增亮膜的远离光转换部的表面与封边结构的远离光转换部的表面在同一平面上。
进一步地，封边结构具有与光转换部的侧表面对应的第三表面，第三表面与光转换部的侧表面在同一平面上。
进一步地，封边结构内设置有光转换材料，且光转换材料包括荧光粉。
进一步地，当封边结构设置在第一边缘、第二边缘或第三边缘上时，封边结构为长方体；当封边结构设置在第一边缘、第二边缘和第三边缘中的至少两个边缘上时，设置于各边缘上的封边结构的部分为长方体。
进一步地，长方体的宽度为0.5～1mm。
进一步地，增亮膜包括层叠设置的第一增亮层和第二增亮层。
进一步地，光转换部内设置有光转换材料，且光转换材料包括量子点。
进一步地，光源为蓝光光源。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，包括背光模组以及设置于背光模组上的液晶面板，背光模组为的背光模组。
应用本发明的技术方案，本发明提供了一种包括光源、导光板、反射层、光转换部、封边结构和增亮膜的背光模组，由于上述光转换部设置在导光板的第一出光面上，封边结构设置在光转换部上，光源发出的光线从导光板的入光面入射，大部分的入射光通过导光板底部微结构的散射作用，从导光板的第一出光面出射，在光转换部中通过颜色互补使其转换成白光；另一部分的入射光从导光板的三个漏光面出射，在光转换部和设置于光转换部的边缘的封边结构中，通过颜色互补使其颜色变为白色，从而有效地克服了背光模组中蓝光的泄露，进而提高了背光模组的亮度和色度均匀度；并且，由于增亮膜接触设置于光转换部的第二表面上，且增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面接触设置，使增亮膜能够嵌于由光转换部和封边结构组成的凹槽中，从而能够在不增加光学结构的高度的基础上，保持原始模组的匹配结构的不变，有效地避免了光转换部和增亮膜之间空气层的产生，进而减少了背光模组中光能的损耗。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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示出了本发明实施方式所提供的背光模组的剖面结构示意图；以及
图2示出了本发明实施方式所提供的背光模组中光转换部和封边结构的俯视结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中的背光模组为了解决亮度和色度均匀度下降的问题，在光转换层的边缘上增加一个光学结构，然而光学结构具有一定的高度，会改变原始模组的匹配结构，导致光转换层和增亮膜之间存在空气层，增加光能的损耗。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种背光模组，如图1所示，包括：包括反射层20、导光板30和光源40，导光板30具有入光面、第一出光面、三个漏光面和与第一出光面平行的第二出光面，光源40与入光面相对设置，且反射层20与第二出光面相对设置，背光模组还包括光转换部110、封边结构120和增亮膜50，光转换部110具有相对的第一表面和第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧表面，第一表面覆盖在第一出光面上，第二表面具有分别靠近各漏光面的第一边缘、第二边缘和第三边缘，且光转换部110用于将从第一表面进入光转换部110的入射光转换为白光；封边结构120设置于第一边缘、第二边缘和/或第三边缘上，用于将进入封边结构120的入射光转换为白光；增亮膜50接触设置于光转换部110的第二表面上，且增亮膜50的侧面与封边结构120的内侧表面接触设置，其中，反射层20的与第二出光面相对的表面位于第一平面上，导光板30在第一平面上的投影为第一投影区，光转换部110在第一平面上的投影为第二投影区，且第一投影区在第二投影区的内部。
上述背光模组中由于光转换部设置在导光板的第一出光面上，封边结构设置在光转换部上，当光源发出的光线从导光板的入光面入射时，大部分的入射光通过导光板底部微结构的散射作用，从导光板的第一出光面出射，在光转换部中通过激发光转换材料发射光，发射光与激发光颜色互补使其转换成白光。另一部分的入射光从导光板的三个漏光面出射，在光转换部和设置于光转换部边缘的封边结构中，通过颜色互补使其颜色变为白光，弥补了仅光转换部对光源的转换能力不足的缺陷，进而提高了背光模组的亮度和色度均匀度。并且，由于增亮膜接触设置于光转换部的第二表面上，且增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面接触设置，使增亮膜能够嵌于由光转换部和封边结构组成的凹槽中，从而能够在不增加光学结构的高度的基础上，保持原始模组的匹配结构的不变，有效地避免了光转换部和增亮膜之间空气层的产生，进而减少了背光模组中光能的损耗。
在本发明上述背光模组中，导光板30在第一平面上的投影为第一投影区，光转换部110在第一平面上的投影为第二投影区，且第一投影区在第二投影区的内部。即此时光转换部110完全覆盖在导光板30上，且光转换部110的表面积要大于导光板30的表面积，从而使从导光板30的漏光面出射的光能够进入光转换部110和封边结构120中。
在本发明上述背光模组中，光源40可以为现有技术中的常用光源40，包括蓝光以及除蓝光以外的各色光。优选地，将上述光源40的出射光设定为蓝光，一方面，由于在导光板30上设置光转换部110和封边结构120，从而使从导光板30的漏光面进入光转换部110和封边结构120的蓝光激发光转换材料而发出黄光，蓝光和黄光混合形成白光，进而有效地减少了背光模组中蓝光的泄露；另一方面，由于蓝光的危害低、节能且色域高，采用蓝光作为光源40还能够降低背光模组的能耗。上述反射层20用于将从导光板30对应于反射层20一侧的出射光反射回导光板30中，从而提高了背光模组的出光效率。
在本发明上述背光模组中，封边结构120设置在光转换部110的第二表面上的第一边缘、第二边缘和/或第三边缘。优选地，封边结构120设置在第一边缘、第二边缘和第三边缘上，如图2所示。上述封边结构120为设置有光转换材料的胶粘层，可以通过打印、印刷、喷涂或者涂抹的工艺形成。上述封边结构120和光转换部110能够将更多的从导光板30漏出的出射光转换为白光，从而进一步避免了蓝光泄露的问题。
在本发明上述背光模组中，增亮膜50接触设置于光转换部110的第二表面上，用于将从光转换部110和封边结构120出射的光进行汇聚，从而提高了背光模组的出光亮度。上述增亮膜50的结构可以根据现有技术进行设定。优选地，增亮膜50包括层叠设置的第一增亮层和第二增亮层。其中，第一增亮层和第二增亮层可以为棱镜层，用于将从光转换部110和封边结构120出射的更多的光进行汇聚。
并且，优选地，上述封边结构120的远离光转换部110的表面与上述增亮膜50的远离光转换部110的表面在同一平面上，即上述增亮膜50的上表面与光转换部110的上表面构成封边结构120的上表面。上述背光模组结构的设置方式对传统白光模组的结构改动较小，且各层的匹配性好，进而能够在解决蓝光泄露的前提下，较大程度地发挥了背光模组的出光效率，提高了亮度；并且，相比于在光转换层的边缘上增加光学结构的背光模组，上述背光模组能够具有更小的厚度。
在本发明上述背光模组中，优选地，封边结构120具有与光转换部110的侧表面对应的第三表面，第三表面与光转换部110的侧表面在同一平面上。上述设置方式能够使形成的背光模组结构的对传统白光模组的结构改动较小，而且匹配性好，从而在解决了蓝光泄露的基础上，较大程度地发挥了背光模组的出光效率，提高了亮度。
在本发明上述背光模组中，光转换部110中设置有光转换材料，其结构可以根据现有技术进行设定。优选地，该光转换部110包括光转换层以及设置于光转换层的上表面和下表面的基材层。上述转换层为设置有光转换材料的胶粘层，形成上述基材层的材料为聚合物和/或无机物，上述基材层设置于光转换部110的两侧可以实现水氧阻隔或保护的作用，从而保护光转换部110中的量子点材料不易失效。
当光转换部110中设置有量子点材料作为光转换材料时，光转换部110的侧面部分由于没有阻隔基材层受到空气中的水氧作用而失去原来转换波长的功能，在光转换部110边缘部分形成无效边区域。为了解决上述问题，在一种优选的实施方式中，封边结构120内设置有光转换材料，且光转换材料包括荧光粉。由于光转换材料为荧光粉，且荧光粉相比于量子点材料性能更为稳定，从而使上述封边结构120不易受到水氧的影响，进而当光转换部110中由于包括量子点材料而形成无效边时，上述具有荧光粉的封边结构120能够弥补上述量子点失效带来的转换效率的损失。
当封边结构120内设置荧光粉时，封边结构120只需覆盖部分或全部上述无效边区域即可，其形状可以根据实际需求进行设定。在一种优选的实施方式中，当封边结构120设置于一个第一边缘、第二边缘或第三边缘上时，封边结构120为长方体；当封边结构120设置于第一边缘、第二边缘和第三边缘中的至少两个边缘上时，设置于各边缘上的封边结构的部分为长方体。长方体的部分封边结构能够更好地与嵌入的增亮膜进行匹配。此时，可以使上述长方体的宽度为0.5～1mm，优选为0.8mm。具有上述优选的宽度范围的长方体能够使封边结构120更多地覆盖在光转换部110的无效边区域上，从而更为有效地降低了光转换部110中量子点失效带来的转换效率的损失。
在本发明上述背光模组中，光转换部110中的光转换材料可以包括量子点和/或荧光粉。当上述光转换部110中的光转换材料为荧光粉时，由于荧光粉比量子点具有更稳定的性质，从而不会在光转换部110中形成无效边区域。当上述光转换部110中的光转换材料为量子点时，上述量子点优选为绿色、红色量子点，能够将蓝光更为有效地转换为白光。由于量子点和荧光粉能够将蓝光转换为白光，从而通过将具有量子点和/或荧光粉的光转换部110设置于导光板30上，能够有效地将从导光板30的第一出光面和漏光面中射出的蓝光转换为白光，从而避免了蓝光泄露的问题，进而提升了背光模组的亮度和色度均匀度。
上述量子点为由碳、硅、锗、锡、铅、镉、锌、硫、硒、碲、硼、铝、镓、铟、氮、磷、砷、锑、氯、溴、碘、钾、铷、和铯中的任一种或多种元素组成的纳米半导体材料；上述荧光粉可以为现有技术中常用的荧光粉。本领域技术人员可以依据发光的波长去选择荧光粉和量子点，以实现将出射光互补为白色的效果，如当选择蓝光光源时，可以选择红绿荧光粉、黄色荧光粉、红绿量子点和/或黄色量子点，但并不限于前述组合。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，包括背光模组以及设置于背光模组上的液晶面板，且背光模组为上述的背光模组。由于上述背光模组中的光转换部设置在导光板的第一出光面上，封边结构设置在光转换部上，从而当光源发出的光线从导光板的入光面入射时，大部分的入射光在通过导光板底部微结构的散射作用，从导光板的第一出光面出射后，能够在光转换部中通过颜色互补使其转换成白光；另一部分的入射光从导光板的三个漏光面出射后，能够在光转换部和设置于光转换部的边缘的封边结构中，通过颜色互补使其颜色变为白色，进而有效地减少了背光模组中光源的泄露，提高了背光模组的亮度和色度均匀度，最终提高了显示装置的成像质量。
下面将结合实施例和对比例进一步说明本申请提供的背光模组。
实施例1
本实施例提供的背光模组包括蓝光光源、导光板和反射层，导光板具有入光面、第一出光面、三个漏光面和与第一出光面平行的第二出光面，光源与导光板的入光面相对设置，且反射层与导光板的第二出光面相对设置，背光模组还包括增亮膜和设置在导光板的第一出光面上的光转换部和封边结构，光转换部具有相对的第一表面和第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧表面，第二表面具有分别靠近各漏光面的第一边缘、第二边缘和第三边缘，封边结构设置于第一边缘、第二边缘和第三边缘上，上述增亮膜设置于光转换部的第二表面上，且增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面接触设置；
设置于各边缘上的部分封边结构的与光转换部相交的表面的边界线由曲线段、第一直线段以及连接于该曲线段和第一直线段的第二直线段和第三直线段组成，其中，第一直线段位于该边缘所对应的漏光面所在平面上，第二直线段和第三直线段分别垂直于上述第一直线段；
上述光转换部和上述封边结构包括光转换材料，光转换部和封边结构中的光转换材料均为CdSe/ZnS核壳量子点，光转换部的基材为聚丙烯酸酯，封边结构的基材为硅胶。
实施例2
本实施例提供的背光模组与实施例1的区别在于：
增亮膜的远离光转换部的表面与封边结构的远离光转换部的表面在同一平面上。
实施例3
本实施例提供的背光模组与实施例2的区别在于：
封边结构中的光转换材料为YAG荧光粉。
实施例4
本实施例提供的背光模组与实施例3的区别在于：
设置于各边缘上的部分封边结构为长方体，且长方体的宽度为0.5mm。
实施例5
本实施例提供的背光模组与实施例4的区别在于：
设置于各边缘上的部分封边结构为长方体，且长方体的宽度为1mm。
对比例1
本实施例提供的背光模组与实施例1的区别在于：
增亮膜的侧面与封边结构的内侧表面不接触，且增亮膜未接触地设置在光转换部的上方。
对上述实施例1及对比例1提供的背光模组的色度均匀性和亮度进行测试，CIE(x，y)和CIE(x'，y')为色度坐标值，测试结果如下表：
从上述测试结果可以看出，实施例1至5中背光模组的色度均匀性和亮度与对比例相比均有明显提高。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、背光模组包括光转换部和封边结构，光转换部设置于导光板的第一出光面上，封边结构设置于光转换部的第二表面的边缘，从而能够将从至少一个漏光面射出的出射光通过颜色互补使其颜色变为白色，有效地减少了背光模组中蓝光的泄露，提高了背光模组的亮度和色度均匀度；
2、增亮膜设置于由光转换部和封边结构组成的凹槽中，从而能够在不增加光学结构的高度的基础上，保持原始模组的匹配结构的不变，有效地避免了光转换部和增亮膜之间空气层的产生，进而减少了背光模组中光能的损耗；
3、当封边结构中的光转换材料包括荧光粉时，由于荧光粉相比于量子点材料性能更为稳定，不易受到水氧影响而实现，当光转换部中由于包括量子点材料而形成无效边时，上述具有荧光粉的封边结构能够弥补量子点失效带来的转换效率的损失。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光模组，包括反射层(20)、导光板(30)和光源(40)，所述导光板(30)具有入光面、第一出光面、三个漏光面和与所述第一出光面平行的第二出光面，所述光源(40)与所述入光面相对设置，且所述反射层(20)与所述第二出光面相对设置，其特征在于，所述背光模组还包括：
光转换部(110)，具有相对的第一表面和第二表面，以及位于所述第一表面和第二表面之间的侧表面，所述第一表面覆盖在所述第一出光面上，所述第二表面具有分别靠近各所述漏光面的第一边缘、第二边缘和第三边缘，且所述光转换部(110)用于将从所述第一表面进入所述光转换部(110)的入射光转换为白光；
封边结构(120)，设置于所述第一边缘、第二边缘和/或第三边缘上，用于将进入所述封边结构(120)的入射光转换为白光；
增亮膜(50)，接触设置于所述光转换部(110)的第二表面上，且所述增亮膜(50)的侧面与所述封边结构(120)的内侧表面接触设置，
其中，所述反射层(20)的与所述第二出光面相对的表面位于第一平面上，所述导光板(30)在所述第一平面上的投影为第一投影区，所述光转换部(110)在所述第一平面上的投影为第二投影区，且所述第一投影区在所述第二投影区的内部。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述增亮膜(50)的远离所述光转换部(110)的表面与所述封边结构(120)的远离所述光转换部(110)的表面在同一平面上。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述封边结构(120)具有与所述光转换部(110)的侧表面对应的第三表面，所述第三表面与所述光转换部(110)的侧表面在同一平面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述封边结构(120)内设置有光转换材料，且所述光转换材料包括荧光粉。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，
当所述封边结构(120)设置在所述第一边缘、所述第二边缘或所述第三边缘上时，所述封边结构(120)为长方体；
当所述封边结构(120)设置在所述第一边缘、所述第二边缘和所述第三边缘中的至少两个边缘上时，设置于各所述边缘上的所述封边结构(120)的部分为长方体。
6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述长方体的宽度为0.5～1mm。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述增亮膜(50)包括层叠设置的第一增亮层和第二增亮层。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述光转换部(110)内设置有光转换材料，且所述光转换材料包括量子点。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述光源(40)为蓝光光源。
10.一种显示装置，包括背光模组以及设置于所述背光模组上的液晶面板，其特征在于，所述背光模组为权利要求1至9中任一项所述的背光模组。
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