CN106873241A - 一种背光模组和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明申请提供一种背光模组和液晶显示装置，包括背板、置于所述背板底部的导光板、与所述导光板入光面相对设置的光源、设置在所述导光板上方的膜片组，以及置于所述导光板下方的反射片，在所述导光板的表面上设置多个封装有量子点材料的凹陷部，并贴合设置保护层，所述量子点材料受光线激发所产生的光线混合成白色光源，在所述保护层表面依次向外侧层叠贴合多个折射层，所述各折射层的折射率介于所述保护层和空气之间且依次逐层降低。通过降低光线在保护层至空气的出射路径上的各层介质间的折射率差值，减少保护层内发生全反射的光线数量，进而提高光线的出射数量和背光模组中白色背光的出光效率。

Description

一种背光模组和液晶显示装置
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和液晶显示装置。
背景技术
随着液晶显示技术的不断发展，消费者对显示装置的画质要求日益增长，用于提高画质的高色域背光技术已成为液晶显示技术领域内的研究重点。
目前，通常将量子点材料应用于背光模组中，以获得具有高色域的白色背光源，满足显示装置中对高色域背光的要求。其中，应用有量子点材料的背光模组的具体结构如图1所示，封装有量子点材料121的凹坑120设置在导光板110的出光面111上，配置在入光面112相对侧的光源130所发出的光线经导光板110由出光面111射出，量子点材料121在出射光线的激发下所产生的光线混合构成白色背光，所得到的白色背光经膜片组140扩散、匀化后，供液晶面板显示画面所用。
由于量子点材料121遇外界环境中的水分或氧气时会引发失效，进而影响白色背光源的输出。为防止量子点材料121接触外界水分或氧气，提高量子点材料的工作可靠性，相关技术中，在导光板110的出光面111上设置保护层150以封装量子点材料121，将量子点材料121与外界水分和氧气相隔离。具体地，保护层150可通过磁控溅射或蒸镀的方式在出光面111上沉积一层Al2O3或SiO2薄膜来制得。
本发明人在实施相关技术时发现：由于保护层150的材质选用Al2O3或SiO2，其折射率约在1.6-1.8，由量子点材料121受激发所得的光线经保护层150向外界空气层射出时，因保护层150与空气层的折射率差值较大，使得多数光线在保护层150和空气层之间的界面上发生全反射，从而无法从保护层150正常出射，降低受激光线的出射数量和出光效率。因此，在保护量子点材料隔离外界环境中空气或水分的前提下，如何提高保护层内光线的出射数量和出光效率是本领域的技术人员在背光模组中应用量子点技术时亟待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明申请提供一种背光模组和液晶显示装置，在保护量子点材料隔离外界环境中空气或水分的前提下，提高保护层内光线的出射量和出光效率。
第一方面，本发明申请实施中提供一种背光模组，包括背板、置于所述背板底部的导光板、与所述导光板入光面相对设置的光源、设置在所述导光板上方的膜片组，以及置于所述导光板下方的反射片，在所述导光板的表面上设置多个封装有量子点材料的凹陷部，并贴合设置保护层，所述量子点材料受光线激发所产生的光线混合成白色光源，在所述保护层表面依次向外侧层叠贴合多个折射层，所述各折射层的折射率介于所述保护层和空气之间且依次逐层降低。
进一步的，所述凹陷部通过激光镭射或热压的方式配置在所述导光板的表面上。
进一步的，所述导光板上配置所述凹陷部的表面包括，所述导光板的出光面和与所述出光面相对的下表面。
进一步的，所述凹陷部包括弧面状、圆锥状、矩形状以及槽状。
进一步的，所述折射层的折射率在1-1.6之间。
进一步的，所述折射层通过磁控溅射或蒸镀的方式沉积在所述保护层的表面上。
进一步的，所述折射层的材质可为MgF2。
进一步的，所述保护层通过磁控溅射或蒸镀的方式沉积在所述导光板的表面上。
进一步的，所述保护层的材质为Al2O3或SiO2。
第二方面，本发明申请实施中还提供一种液晶显示装置，包括第一方面所提供的背光模组和置于所述背光模组上方的显示面板。
与相关技术相比，本发明申请实施所提出的技术方案的有益效果包括：
本发明申请实施提供一种背光模组和液晶显示装置，在导光板的表面上开设封装有量子点材料的凹陷部，在凹陷部的开设表面上贴合设置保护层，在保护层表面依次向外侧层叠贴合多个折射层，各折射层的折射率介于保护层和空气之间且依次逐层降低。当封装在凹陷部内的量子点材料受激发所产生的光线向下出射时，依次经保护层和各折射层射入到空气中，由于出射光线所经各层介质间的折射率差值较小，使得在各层界面上发生全反射光线的数量降低，有效增加最终射入到外界空气中的光线数量，并提高背光模组中白色背光的出光效率，满足用户对高色域显示画面的需求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术中应用量子点材料的背光模组的局部结构示意图；
图2a为本发明实施例一中提供的背光模组的整体结构示意图；
图2b为本发明实施例一中局部放大示意图；
图2c为本发明实施例一中设置两层折射层的结构示意图；
图3a为本发明实施例一中导光板的整体结构示意图；
图3b为本发明中弧面凹陷部的局部示意图；
图3c为本发明中圆锥状凹陷部的局部示意图；
图3d为本发明中矩形状凹陷部的局部示意图；
图3e为本发明中槽状凹陷部的局部示意图；
图4a为本发明实施例二中提供的另一种背光模组的局部结构示意图；
图4b为本发明实施例二中出射光线的路径示意图；
图5为本发明实施例三中提供的一种液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
正如本申请中的背景技术所述，为提高白色背光源的色域，以满足用户对高色域画面的要求，将量子点材料应用于背光模组中，具体地，封装有量子点材料的凹坑设置在导光板的出光面上，由光源所发出的光线经出光面射出以激发量子点材料，由量子点材料受激发所产生的各基色光混合构成白色背光源，以供液晶面板显示画面所用。其中，为防止量子点材料因遇外界的水分或氧气而导致失效，在出光面上设置保护层以隔离外界环境中的水分和氧气，提高量子点材料的工作可靠性。
但发明人发现，由于保护层的材质通常选用Al2O3或SiO2，其折射率约在1.6-1.8，当量子点材料受激发所产生的光线由量子网点内向外发射时，所经保护层的折射率与空气的折射率差值较大，使得较多光线在保护层与空气层间的射出界面上发生全反射，降低量子网点内的光线出射数量和出光效率。
针对上述相关技术中所存在的问题，本发明提出一种背光模组和液晶显示装置，在导光板的表面上开设凹陷部并封装有量子点材料，由贴合设置的保护层实现对量子点材料的封装，以隔离外界环境中的氧气和水分，在保护层表面依次向外侧层叠贴合多个折射层，其中，各折射层的折射率介于保护层和空气之间且依次向外逐层降低。
通过降低出射光线所经各层介质间的折射率差值，降低量子网点内各层界面上发生全反射光线的数量，在保证背光模组中量子点材料的工作可靠性的同时，提高保护层内光线的出射数量，提高白色背光源的出光效率，满足用户对高色域背光源的需求。
具体地，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、 “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明或者隐含的包括一个或者更多个该技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
本发明实施例一提供一种背光模组200，其整体结构请参照图2a所示，为更清楚地表达量子点显示面板200的局部结构，沿图2a中A向剖视后并在M处局部放大，请参照图2b所示，该背光模组200包括：背板210、置于背板210底部的导光板220、与导光板220入光面相对设置的光源230、置于导光板220下方的反射片240，以及置于导光板220上方并依次贴合设置的保护层250、折射层260和膜片组270。
具体地，背板210包括底板211和与底板211边缘相垂直的侧壁212，导光板220包括入光面221、与入光面221相垂直的出光面222和与出光面222相对的下表面223，在出光面222上设置多个封装有量子点材料281的凹陷部280，在出光面222上贴合设置保护层250实现对量子点材料的封装，以隔离外界空气中的水分和氧气，与入光面221相对并设置在侧壁212上的光源230用于发射光线，光线经入光面222入射至导光板220内以激发量子点材料281，由量子点材料281受光线激发所产生的基色光线混合得到白色背光，与出光面222相对设置的膜片组270用于对所得白色背光进行扩散和匀化处理。
进一步地，导光板220的整体结构请参照图3a所示，在导光板220的出光面222上设置多个用于封装量子点材料281的凹陷部280，其局部结构如图3b所示，凹陷部280呈弧面并内凹于出光面222。可选的，凹陷部280可通过激光镭射或热压的方式设置在出光面222上。
可选的，凹陷部280的具体结构还可包括，如图3c所示的圆锥状、如图3d所示的矩形状，以及如图3e所示的槽状，其中，凹陷部280也可是上述多种结构形式中的一种或多种结构的组合体。需要说明的是，用于容纳量子点材料281的凹陷部280的结构形式可为多种，若本领域技术人员在未作出任何创造性劳动的情况下，根据本发明的技术方案和发明构思，对凹陷部280所作出其他结构形式也属于本发明的保护范围内。
示例的，填充在凹陷部280内的量子点材料281包括红色量子点材料和绿色量子点材料，由光源230所发出的蓝光经入光面221入射到凹陷部280内，红色量子点材料和绿色量子点材料在入射蓝光的激发下分别发出红光和绿光，部分未激发量子点材料281的入射蓝光由凹陷部280透射出，由激发所得的红光和绿光，与部分透射出的蓝光作为各基色光共同构成白色背光，白色背光经置于上方的膜片组270扩散和匀化处理后，供给面板显示画面所用。
需要说明的是，量子点材料281内还可以包括红色量子点材料、绿色量子点材料和蓝色量子点材料，当光源230所发出的光线为紫光时，红色量子点材料、绿色量子点材料和蓝色量子点材料在紫光激发下，分别发射出红、绿和蓝光并混合得到白色背光源。通过特定波段的光线激发不同的量子点材料，由所产生的不同波段的光线混合得到白色背光，该技术属于本领域的现有技术，此处不再赘述。
由于量子点材料281遇外界环境中的水分或氧气时会引发失效，无法保证白色背光的稳定输出，为防止量子点材料281与外界水分或氧气相接触，需要对量子点材料281进行封装以隔离外界水分和氧气。请参照图2b所示，所设置的保护层250与出光面222相贴合并覆盖配置在出光面222上的多个凹陷部280，这样，量子点材料281由凹陷部280和覆盖在出光面222上的保护层250进行整体封装，能够有效隔离外界的水分和氧气。其中，保护层250的材质可为Al2O3或SiO2，并可通过磁控溅射或蒸镀的方式在出光面22上沉积一层薄膜来制得。其中，保护层250的材质和加工工艺都属于本领域内的现有技术，此处不再赘述。
为解决相关技术中所存在的保护层250内光线出光效率低和光线出射量少的问题，在保护层250的表面上层叠贴合折射层260，且折射层260的折射率介于保护层250与空气层之间。其中，保护层250的材质选用Al2O3或SiO2，其折射率约在1.6-1.8间，外界空气层的折射率约为1，也就是说，折射层260的折射率在1-1.6之间。具体地，折射层260可通过磁控溅射或蒸镀的方式在保护层250的下表面上沉积一层MgF2薄膜来制得，其中，MgF2的折射率约为1.38。或折射层260也可在保护层250的外表面上涂布一层折射率在1-1.6之间的光学树脂材料而制得。
需要进一步说明的是，折射层260的材质并不局限于本实施例中所提出的MgF2和光学树脂，若本领域技术人员在未作出任何创造性劳动的情况下，根据本发明的技术方案和发明构思，对折射层260采用折射率在1-1.6之间的其他材质也属于本发明的保护范围内。
由于膜片组270是叠放于折射层260的表面，因此在折射层260与膜片组270之间存在空气层，当量子点材料281在光线激发下所产生的光线向外出射时，依次经过保护层250和折射层260射入到外界空气层中，再由膜片组270实现对光线的扩散和匀化处理。在光线的出射路径上存在多种传输介质，由凹陷部280所射出光线依次经过保护层250和折射层260间的界面、以及折射层260和空气层间的界面，所贴合设置的折射层260的折射率介于保护层250和空气层之间，使得由保护层250与空气层之间的折射率差值分解为，保护层250与折射层260的折射率差值和折射层260与空气层的折射率差值，与相关技术中光线直接从折射率差值较大的保护层与空气层的界面出射相比，本申请中的保护层250和折射层260间的界面、及折射层260和空气层间的界面两侧介质的折射率差值较小，可减少在各层界面上发生全反射光线的数量，并增加最终射入到空气层中的光线数量，提高保护层250内的光线出光效率。
为进一步降低保护层250内发生全反射光线的数量，提高保护层250内光线的出光效率，请参照图2c所示，在保护层250的表面上依次向外层叠贴合多个折射层260，各折射层260的折射率均介于保护层250和空气层之间，且依次逐层降低。
需要说明的是，依次向外层叠贴合多个折射层260是指，在保护层250的表面上，沿远离出光面222的方向依次层叠贴合多个折射层260，具体地，沿背离配置凹陷部280的表面的方向，也就是说，背离出光面222的方向，请参照图2c中的b向所示，其中，沿b向层叠贴合的折射层260的折射率依次降低。
还需要说明的是，在本实施例中，折射层260层叠贴合保护层250表面上时，在折射层260和保护层250、以及各个保护层260之间的贴合面间，没有其他介质层的存在，如空气层等其他介质层。也就是说，保护层250与折射层260，或各折射层260之间紧密贴合。因此，为实现折射层260的层叠贴合设置，示例的，可通过磁控溅射或蒸镀的方式在贴合表面上沉积折射层260，或在贴合表面上涂布折射层260。
通过在保护层250外表面上层叠贴合的多层折射层260，使得由凹陷部280内射出的光线先依次经过多个折射层260之后，再射入至空气层中，而各折射层260间的折射率依次降低，可进一步地降低保护层250至空气层上，各界面之间的折射率差值，相邻各层间的折射率差值要远小于保护层250与空气层之间的折射率差值，由于光线所经各折射层260之间的折射率差值降低，则在相邻两折射层260的界面上以及最外侧折射层和空气层的界面上，降低发生全反射光线的数量，进而提高最终射入到空气层中的光线数量，提高保护层250内光线的出光效率。
示例的，参照图2c所示，在保护层250的表面上先贴合第一折射层261，具体地，第一折射层262通过磁控溅射或蒸镀的方式在保护层250的外表面上沉积一层MgF2薄膜来制得，其中，MgF2的折射率约为1.38。在第一折射层261的外表面上涂布一层折射率约为1.2的光学树脂材料为第二折射层262。
这样，凹陷部280内向外出射的光线依次经保护层250、第一折射层261和第二折射层262后射入至空气层中。其中，在保护层250和空气层之间多设置两层折射层，与设置单折射层相比，可进一步缩小光线途径各层界面间的折射率差值，使得各层介质间因发生全反射而无法出射的光线数量降低，增加保护层250内出射光线的数量。
在本实施例中，示例地给出了在保护层250的出光面222上设置两层折射层260，并对所设置的第一折射层261和第二折射层262的材质和加工方式作出详细说明。需要进一步说明的是，对于本领域技术人员来说，根据本发明的技术方案和发明构思所设置的三层、四层或多层，且各层折射率呈渐变的折射层260，都应属于本发明的保护范围。
在本实施例一所提供的背光模组中，在导光板的出光面上设置凹陷部并填充量子点材料，由覆盖在导光板出光面上的保护层实现对量子点材料的封装，通过在保护层的出射表面设置折射率介于保护层和空气层之间的折射层，以降低出射光线在保护层至空气的出射路径上的各层介质间的折射率差值，减少在相邻两介质间发生全反射的光线数量，进而增加保护层内向外出射的光线数量，在保证量子点材料工作可靠性的基础上，降低由保护层直接射入至空气层时发生全反射的光线的数量，提高量子网点中光线的出射数量和背光模组中白色背光的出光效率，满足用户对高色域显示画面的需求。
实施例二
本发明实施例二提供另一种背光模组200，其局部结构请参照图4a所示，本实施例中所提供的背光模组与实施例一中所提供的背光模组的组成部分相同。与实施例一的不同处在于，实施例二中封装有量子点材料281的凹陷部280配置在导光板220的下表面223上，在下表面223上贴合覆盖保护层250以隔离外界空气中的水分和氧气，并在保护层250的表面上层叠贴合折射层260，且折射层260的折射率介于保护层250与空气层之间。其中，本实施例中的各部分的设置方式和作用已在实施例一中作出解释说明，此处不再赘述。
需要说明的是，在实施例一中，请参照图2b所示，封装有量子点材料281的凹陷部280配置在出光面222上，量子点材料281受激发所产生的光线由出光面222直接出射，而光线的出射角度有限，且直接发射光线的出光面222与膜片组270之间相距较近，使得各基色光之间因混光距离较短而无法充分混光，进而影响混光均匀性，使混合所得的白色背光存在明暗不均的视觉偏差。
而在本实施例中，将凹陷部280配置在下表面223上的目的在于，参照图4b所示，凹陷部280内的光线向上发射并经出光面222射出，部分光线由凹陷部280内向下经保护层250和折射层260后射入至空气层中，经反射片240反射后得到扩散，各基色光由导光板的出光面222射出并混合而成白色背光。这样，在有效增加保护层250内光线出射数量的同时，可增大各基色光之间的混光距离以使其充分混光，提高混光均匀性，防止白色背光出现明暗不均匀的缺陷，保证白色背光亮度均匀。
需要说明的是，在本实施例中，也可沿背离配置凹陷部280的下表面223的方向，在保护层250上依次贴合设置多个折射率介于保护层和空气层之间，且折射率依次降低的折射层，以进一步的提高保护层250内光线的出射数量，其具体结构和作用与实施例一相同，此处不再赘述。
实施例三
本发明的实施例三所提供的一种液晶显示装置，请参照图5所示，该液晶显示装置300包括上述实施例一或实施例二中所提供的背光模组200，还包括：置于背光模组200上方的显示面板301，由背光模组200所提供的白色背光完成画面显示。
综上所述，本发明申请提供一种背光模组和液晶显示装置，其中，在所提供的背光模组中，在导光板的表面上开设封装有量子点材料的凹陷部，由与下表面贴合设置的保护层实现对量子点材料的封装，以隔离外界环境中的氧气和水分，在保护层表面上依次层叠贴合多个折射层，其中，各折射层的折射率介于保护层和空气层之间且依次逐层降低。当封装在凹陷部内的量子点材料受激发所产生的部分光线由保护层出射时，依次经过折射率介于保护层和空气层之间且呈逐层递减的多个折射层，因各层折射界面上的折射率差值降低，使得出射光线在各层界面上发生全反射光线的数量降低，进而增加受激光线的出射数量，提高背光模组中白色背光的出光效率。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本发明，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本发明包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光模组，包括背板、置于所述背板底部的导光板、与所述导光板入光面相对设置的光源、设置在所述导光板上方的膜片组，以及置于所述导光板下方的反射片，在所述导光板的表面上设置多个封装有量子点材料的凹陷部，并贴合设置保护层，所述量子点材料受光线激发所产生的光线混合成白色光源，其特征在于，在所述保护层表面依次向外侧层叠贴合多个折射层，所述各折射层的折射率介于所述保护层和空气之间且依次逐层降低。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述凹陷部通过激光镭射或热压的方式配置在所述导光板的表面上。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述导光板上配置所述凹陷部的表面包括，所述导光板的出光面和与所述出光面相对的下表面。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述凹陷部包括弧面状、圆锥状、矩形状以及槽状。
5.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述折射层的折射率在1-1.6之间。
6.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述折射层通过磁控溅射或蒸镀的方式沉积在所述保护层的表面上。
7.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述折射层的材质为MgF2。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述保护层通过磁控溅射或蒸镀的方式沉积在所述导光板的表面上。
9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述保护层的材质为Al2O3或SiO2。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9所述的背光模组和置于所述背光模组上方的显示面板。
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