CN106908993A - 一种背光模组和液晶显示设备 - Google Patents

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张新霞
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Abstract

本发明公开了一种背光模组和液晶显示设备，背光模组包括：背光源结构层；依次设置在背光源结构层出光侧的第一凸透镜结构层、第二凸透镜结构层和棱镜层，从背光源结构层发射的平行光线经过第一凸透镜结构层后聚光而汇聚到第二凸透镜结构层的焦点，经过第二凸透镜结构层后转化为平行光束，平行光线由原先的均一面转化为聚集状态的平行光束，平行光束再经过棱镜层后经过多次折射实现分光，以折射出不同颜色的光线，不同颜色的光线分别入射至相应颜色的子像素上，以此提升光线的透过率，从而达到提升能效利用率、降低产品能耗的目的。

Description

一种背光模组和液晶显示设备
技术领域
本文涉及但不限于液晶显示技术，尤指一种背光模组和一种液晶显示设备。
背景技术
液晶显示装置包括阵列基板、彩膜基板、位于两者之间的液晶层、背光源、偏光片等，其中彩膜基板包括多个彩色像素，一般设置为红绿蓝三色，从背光源入射的光线经过彩膜基板会透过相应像素颜色的光线，以此实现彩色显示。液晶显示装置的透过率受背光光线组成、偏光片透过率、液晶层透过率、彩膜透过率、开口率等因素影响，其中彩膜的彩色像素会吸收其他颜色光线，其透过率仅为30％左右，光线的利用率较低。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少之一，本文提供了一种背光模组，其光线的利用率高、透过率好，能效利用率好，可降低能耗。
为了达到本文目的，本文提供了一种背光模组，包括：背光源结构层；依次设置在所述背光源结构层出光侧的第一凸透镜结构层、第二凸透镜结构层和棱镜层；其中：所述第一凸透镜结构层和所述第二凸透镜结构层用于将所述背光源结构层发出的平行光线汇聚为平行光束；所述棱镜层用于将所述平行光束内不同颜色的光线折射到相应颜色的子像素上。
可选地，所述背光模组还包括：折射层，设置在所述第二凸透镜结构层和所述棱镜层之间，用于折射所述平行光束于所述棱镜层上。
可选地，所述第一凸透镜结构层上设置有多个第一凸透镜，所述第二凸透镜结构层上设置有多个第二凸透镜，所述棱镜层上设置有多个棱镜，且所述第一凸透镜的直径大于所述第二凸透镜的直径，同时所述第一凸透镜和所述第二凸透镜相对一侧的焦点重合；
其中，所述第一凸透镜用于将所述背光源结构层发出的平行光线聚焦到所述第二凸透镜的焦点；所述第二凸透镜用于将所述焦点处发出的发散光线汇聚成平行光束并发射到所述折射层上；
所述折射层用于折射所述平行光束，以使所述平行光束以特定角度入射到所述棱镜上。
可选地，所述棱镜为三棱镜。
可选地，所述三棱镜的入光面与所述折射层的出光面相平行。
可选地，所述子像素包括有多组，所述多个第一凸透镜、所述多个第二凸透镜和所述多个棱镜一一对应。
可选地，所述背光源结构层发出的平行光线为包括有红色光线、绿色光线和蓝色光线的白光。
可选地，所述棱镜用于将平行光束内的不同颜色的光线通过两次折射进行分离，并使得折射出的不同颜色的光线垂直入射到相应颜色的子像素上。
可选地，所述背光源结构层包括依次设置的光源、导光板和反射层，所述反射层的反射面朝向所述第一凸透镜结构层。
本发明还提供了一种液晶显示设备，包括有上述任一实施例所述的背光模组和显示面板，所述背光模组用于为所述显示面板提供背光，所述显示面板包括所述子像素。
可选地，所述显示面板包括多个像素，每个所述像素包括至少三个不同颜色的所述子像素；且所述棱镜层上设置的多个棱镜和所述多个像素一一对应。
可选地，所述至少三个不同颜色的子像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
可选地，第一凸透镜的直径等于所述像素的宽度，所述第二凸透镜的直径为所述第一凸透镜的直径的1/3～1/2。
与现有技术相比，本发明提供的背光模组，从背光源结构层发射的平行光线经过第一凸透镜结构层后聚光而汇聚到第二凸透镜结构层的焦点，经过第二凸透镜结构层后转化为平行光束，平行光线由原先的均一面转化为聚集状态的平行光束，平行光束再经过棱镜层后经过多次折射实现分光，以折射出不同颜色的光线，不同颜色的光线分别入射至相应颜色的子像素上，以此提升光线的透过率，从而达到提升能效利用率、降低产品能耗的目的。
本文的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本文而了解。本文的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。
图1为本发明一个实施例所述的背光模组的结构示意图；
图2为图1所示的背光模组在发光状态下的局部结构示意图。
其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1背光源结构层，11光源，12导光板，13反射层，2第一凸透镜结构层，3第二凸透镜结构层，4平行光线，5平行光束，6显示面板，7折射层，8棱镜层，9子像素。
具体实施方式
为使本文的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本文的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本文，但是，本文还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本文的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图描述本文一些实施例的背光模组和液晶显示设备。
本文提供的背光模组，如图1和图2所示，包括：背光源结构层1；依次设置在所述背光源结构层1出光侧的第一凸透镜结构层2、第二凸透镜结构层3和棱镜层8；其中：所述第一凸透镜结构层2和第二凸透镜结构层3用于将所述背光源结构层1发出的平行光线4汇聚为平行光束5；所述棱镜层8用于将所述平行光束5内不同颜色的光线折射到相应颜色的子像素9上。
本发明提供的背光模组，从背光源结构层1发射的平行光线4经过第一凸透镜结构层2后聚光而汇聚到第二凸透镜结构层3的焦点(第二凸透镜结构层3上的第二凸透镜的焦点)，经过第二凸透镜结构层3后转化为平行光束5，平行光线4由原先的均一面转化为聚集状态，平行光束5再经过棱镜层8后经过多次折射实现分光，以折射出不同颜色的光线，不同颜色的光线分别入射至相应颜色的子像素上，以此提升光线的透过率，从而达到提升能效利用率、降低产品能耗的目的。
可选地，如图1和图2所示，所述背光模组还包括：折射层7，设置在所述第二凸透镜结构层3和所述棱镜层8之间，用于折射所述平行光束5于所述棱镜层8上，使得垂直入射到折射层7上的平行光束5倾斜于折射层7射出，这样平行光束5就倾斜射到棱镜层8上，更好地利于折射层8进行多次折射。
具体地，所述第一凸透镜结构层2上设置有多个第一凸透镜，所述第二凸透镜结构层3上设置有多个第二凸透镜，所述棱镜层8上设置有多个棱镜，且所述第一凸透镜的直径大于所述第二凸透镜的直径(实现大横截面积的平行光线汇聚成小横截面积的平行光束，在小横截面积的平行光束的横截面积足够小时可以看成一条光线)；其中，所述第一凸透镜和所述第二凸透镜相对一侧的焦点重合(图2中第一凸透镜的直径远大于第二凸透镜的直径，重合的焦点距离第二凸透镜的距离远小于重合的焦点距离第一凸透镜的距离，本领域技术人员应当理解，图2中重合的焦点距离第二凸透镜的距离因数值较小，附图2中难以清楚表达)。
其中，所述第一凸透镜用于将所述背光源结构层发出的平行光线聚焦到所述第二凸透镜的焦点(焦点处发射出发散光线，发散光线照射到第二凸透镜上)；所述第二凸透镜用于将所述焦点处发出的发散光线汇聚成平行光束并发射到所述折射层上；所述折射层用于折射所述平行光束，以使所述平行光束以特定角度入射到所述棱镜上；所述棱镜用于将平行光束内的不同颜色的光线通过多次折射进行分离、并使折射出的不同颜色的光线发射到相应颜色的子像素上。
所述背光源结构层1发出的平行光线4经过所述第一凸透镜后、聚焦到所述第二凸透镜的焦点处，再经过所述第二凸透镜而发射出平行光束5，所述平行光束5经过所述折射层7后折射到所述棱镜上、再经所述棱镜将所述平行光束5内不同颜色的光线折射到相应颜色的子像素9上，以此来减小光线损失、提升光线的利用率。
较好地，所述棱镜为三棱镜，且所述三棱镜的入光面与所述折射层7的出光面相平行，通过两次折射实现平行光束5内不同颜色的光线进行分离，以不同的位置、不同的出射角度折射出。
三棱镜上出射光相对于入射光的偏转角度满足：
β＝A-α+arcsin(√(n2-sin2A)sinα-sinAsinα)；
其中，β为出射光相对于入射光的偏转角度，α棱镜单元结构中入射面与出射面之间的夹角，A为光线入射角，n为棱镜的折射率。
本发明的一个具体实施例中，经所述棱镜层8折射后不同颜色的光线垂直射在相应颜色的子像素上(通过上述公式来实现)，以此来提升光线的透过率，保证光线更好地透射出。
较好地，所述子像素包括有多组，多个所述第一凸透镜、多个所述第二凸透镜、多个所述棱镜和多组所述子像素一一对应，且所述平行光束5内包括三种不同颜色的光线，任一组所述子像素内包含有三种不同颜色的子像素(三种不同子像素的颜色对应于三种不同光线的颜色)，平行光束5的一个光束经过折射层7和棱镜之后，折射出三种颜色的光线、并对应折射到三种颜色的子像素上。
其中，三种不同颜色的光线和三种不同颜色的子像素对应的颜色可选为红绿蓝，所述背光源结构层1包括依次设置的光源11、导光板12和反射层13，所述反射层13的反射面朝向所述第一凸透镜结构层2。
本发明提供的液晶显示设备，包括有上述任一实施例所述的背光模组和显示面板，所述背光模组用于为所述显示面板提供背光，所述显示面板包括所述子像素。
本发明提供的液晶显示设备，具备上述任一实施例所述的背光模组的全部优点，在此不再赘述。
可选地，所述显示面板包括多个像素，每个所述像素包括至少三个不同颜色的所述子像素；且所述棱镜层上设置的多个棱镜和所述多个像素一一对应，所述至少三个不同颜色的子像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，与当前液晶显示设备像素颜色的设置方式相同，实现通用。
可选地，第一凸透镜的直径等于像素的宽度，即三个子像素的宽度之和。第二凸透镜的直径为第一凸透镜的直径的1/3～1/2。
综上所述，本发明提供的背光模组，从背光源结构层发射的平行光线经过第一凸透镜结构层后聚光而汇聚到第二凸透镜结构层的焦点，经过第二凸透镜结构层后转化为平行光束，平行光线由原先的均一面转化为聚集状态的平行光束，平行光束再经过棱镜层后经过多次折射实现分光，以折射出不同颜色的光线，不同颜色的光线分别入射至相应颜色的子像素上，以此提升光线的透过率，从而达到提升能效利用率、降低产品能耗的目的。
在本文的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本文的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
背光源结构层；
依次设置在所述背光源结构层出光侧的第一凸透镜结构层、第二凸透镜结构层和棱镜层；其中：
所述第一凸透镜结构层和所述第二凸透镜结构层用于将所述背光源结构层发出的平行光线汇聚为平行光束；
所述棱镜层用于将所述平行光束内不同颜色的光线折射到相应颜色的子像素上。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括：
折射层，设置在所述第二凸透镜结构层和所述棱镜层之间，用于折射所述平行光束于所述棱镜层上。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述第一凸透镜结构层上设置有多个第一凸透镜，所述第二凸透镜结构层上设置有多个第二凸透镜，所述棱镜层上设置有多个棱镜，且所述第一凸透镜的直径大于所述第二凸透镜的直径，同时所述第一凸透镜和所述第二凸透镜相对一侧的焦点重合；
其中，所述第一凸透镜用于将所述背光源结构层发出的平行光线聚焦到所述第二凸透镜的焦点；
所述第二凸透镜用于将所述焦点处发出的发散光线汇聚成平行光束并发射到所述折射层上；
所述折射层用于折射所述平行光束，以使所述平行光束以特定角度入射到所述棱镜上。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述棱镜为三棱镜。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述三棱镜的入光面与所述折射层的出光面相平行。
6.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述多个第一凸透镜、所述多个第二凸透镜和所述多个棱镜一一对应。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光源结构层发出的平行光线为包括有红色光线、绿色光线和蓝色光线的白光。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述棱镜用于将平行光束内的不同颜色的光线通过两次折射进行分离，并使得折射出的不同颜色的光线垂直入射到相应颜色的子像素上。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述背光源结构层包括依次设置的光源、导光板和反射层，所述反射层的反射面朝向所述第一凸透镜结构层。
10.一种显示设备，其特征在于，包括有如权利要求1至9中任一项所述的背光模组和显示面板，所述背光模组用于为所述显示面板提供背光，所述显示面板包括所述子像素。
11.根据权利要求10所述的显示设备，其特征在于，所述显示面板包括多个像素，每个所述像素包括至少三个不同颜色的所述子像素；且所述棱镜层上设置的多个棱镜和所述多个像素一一对应。
12.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述至少三个不同颜色的子像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
13.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述第一凸透镜的直径等于所述像素的宽度，所述第二凸透镜的直径为所述第一凸透镜的直径的1/3～1/2。
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