CN107065063A - 一种液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。包括液晶面板，该液晶面板依次层叠设置量子点彩色像素层、上偏振片、液晶盒和下偏振片，所述量子点彩色像素层包括红色、绿色和蓝色像素单元；背光模组，该背光模组包括LED、导光板与棱镜层，其中，导光板包括入光面和出光面，入光面包括依次相连的多个第一光线准直结构，棱镜层包括间隔排列的多个第二光线准直结构，第一光线准直结构与所述LED相对设置，第二光线准直结构与所述出光面贴合，所述液晶面板设置在所述背光模组上方。通过第一光线准直结构可以准直水平方向的光线，通过第二光线准直结构可以准直竖直方向的光线，从而改善了普通背光模组出光准直度不高导致的量子点液晶面板像素间颜色串扰问题。

Description

一种液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示装置。

背景技术

目前一种液晶电视新型的显示方式是，将量子点彩色像素层直接替换传统液晶面板中的滤色片，其主要包括红色像素单元、绿色像素单元与蓝色像素单元，其中红色像素单元设置红色量子点材料；绿色像素单元设置绿色量子点材料；蓝色像素单元不设置量子点材料。当蓝色背光照射在红、绿蓝三种像素单元上时，红色像素单元中的量子点材料吸收蓝光转换成红光，绿色像素单元中的量子点材料吸收蓝光转换成绿光，蓝色像素单元中蓝色背光直接透过发射蓝光。

由于量子点材料在受激发发射荧光时，会改变光线的物理传导性质和方向，尤其是采用偏振蓝光进行激发时，量子点材料发射的荧光为非偏振状态，由此使得量子点材料制备的液晶面板与传统的彩色滤光片制备的液晶面板结构不同，需要进行偏振片位置的调整，使液晶面板依次层叠设置为量子点彩色像素层、上偏振片、液晶盒与下偏振片。上偏振片、液晶盒、下偏振片三层贴合在一起主要用于控制所透过光的光强，量子点彩色像素层接收到不同强度光的激发，产生不同亮度的颜色显示。但是现有技术中，由于背光出光角度较大往往会带来量子点液晶面板中不同像素间颜色的串扰问题。

像素间颜色串扰具体可参照图1所示，以显示绿色像素为例，绿色像素单元142对应的液晶盒120处于开的状态，红色像素单元141和蓝色像素单元143对应的液晶盒120处于关闭状态，然而背光模组100提供的背光出光角度较大，蓝色背光经过下偏振片110、液晶盒120与上偏振片130处理后，仍可照射到红色像素单元141与蓝色像素单元143处，红色像素单元141有量子点材料，接收蓝色背光后发射出红光；蓝色背光经过蓝色像素单元143时直接透过，从而造成显示绿色时，有红光与蓝光的产生，进而降低了绿光的色纯度。同理红色像素和蓝色像素也会存在颜色串扰的问题。

发明内容

为了改善现有技术中液晶面板在对画面显示时，由于背光发光角较大带来的像素间颜色串扰问题，本发明申请提供一种液晶显示装置。

本发明提供的液晶显示装置，包括液晶面板，所述液晶面板包括依次层叠设置的量子点彩色像素层、上偏振片、液晶盒和下偏振片，所述量子点彩色像素层包括红色像素单元、绿色像素单元与蓝色像素单元。

进一步地，该显示装置还包括背光模组，所述背光模组包括导光板、棱镜层与多个LED，其中，所述导光板包括入光面和与所述入光面相邻且垂直的出光面，所述入光面包括依次相连的多个第一光线准直结构，所述第一光线准直结构与所述LED相对设置；所述棱镜层包括间隔排列的多个第二光线准直结构，所述第二光线准直结构与所述出光面相贴合。

进一步地，所述液晶面板设置在所述背光模组上方。

优选地，所述第一光线准直结构包括两个斜面和设置在所述两个斜面间的平面，多个所述第一光线准直结构依次相连，中间形成V型沟槽。

优选地，所述第二光线准直结构为底面呈平行四边形的四棱柱微结构，且所述平行四边形斜边与其邻边所在方向的夹角大小满足：照射在斜边上的光线会发生全反射。

具体地，所述平面的长度等于或大于与之相对的所述LED的发光区域长度。

具体地，所述V型沟槽的高度满足：经所述平面后折射角大于预设角度的光线能照射在所述V型沟槽的沟壁面上。

具体地，所述V型沟槽的沟壁面与水平方向夹角满足：经所述平面后照射在所述V型沟槽沟壁面上的光线能发生全反射，且全反射后的光线与所述水平方向夹角大小的绝对值小于或等于预设角度大小，所述水平方向为垂直于所述平面的方向。

具体地，所述红色像素单元设置红色量子点材料，所述绿色像素单元设置绿色量子点材料，所述蓝色像素单元不设置量子点材料，且红色像素单元、绿色像素单元与蓝色像素单元的数量均为多个。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本发明申请通过设置在导光板入光面的第一光线准直结构可以减小背光模组中水平方向的发散角，通过设置在导光板出光面上棱镜层的第二光线准直结构可以减小背光模组中竖直方向的发散角，从而使背光模组的背光在水平和竖直方向均具有很好的准直效果，进而改善了普通背光模组中出光准直度不高导致的量子点液晶面板像素间颜色串扰问题。

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简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为现有技术中像素间颜色串扰示意图；

图2为本申请实施例提供的一种液晶显示装置结构示意图；

图3为本申请实施例提供的背光模组结构示意图；

图4为本申请实施例提供的导光板俯视图

图5为本申请实施例所提供的第一光线准直结构中光路图；

图6为本申请实施例中导光板准直水平方向上光线的效果示意图；

图7为本申请实施例提供的棱镜层结构示意图；

图8为本申请实施例中背光模组示意图；

图9为本申请实施例中棱镜层准直竖直方向上光线的效果示意图；

图10为本申请实施例提供的液晶显示装置改善像素间颜色串扰示意图；

附图标记：

100-背光模组 110-下偏振片 120-液晶盒

130-上偏振片 141-红色像素单元 142-绿色像素单元

143-蓝色像素单元

200-背光模组 210-LED 220-导光板

221-第一光线准直结构 2211-斜面 2212-平面

2213-V型沟槽 230-棱镜层 231-第二光线准直结构

300-液晶面板 310-下偏振片 320-液晶盒

330-上偏振片 340-量子点彩色像素层 341-红色像素单元

342-绿色像素单元 343-蓝色像素单元

具体实施方式

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，“上”、“下”、“水平”、“竖直”等指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便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，以特定的方位进行构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。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。

本发明申请实施例提供一种液晶显示装置。图2为液晶显示装置结构示意图，包括液晶面板300和用于提供背光的背光模组200，液晶面板300设置在背光模组200上方。

液晶面板300包括依次层叠设置的量子点彩色像素层340、上偏振片330、液晶盒320和下偏振片310，量子点彩色像素层340包括多个红色像素单元341、多个绿色像素单元342与多个蓝色像素单元343，其中，红色像素单元341设置红色量子点材料，绿色像素单元342设置绿色量子点材料，蓝色像素单元343不设置量子点材料。蓝色背光经过下偏振片310处理后，通过液晶盒320，再透过上偏振片330照射在红、绿蓝三种像素单元上，红色像素单元341中的红色量子点材料吸收蓝光能够转换成红光，绿色像素单元342中的绿色量子点材料吸收蓝光能够转换成绿光，蓝色像素单元343中蓝色背光可以直接透过发射蓝光。

具体地，上偏振片330、液晶盒320、下偏振片310三层贴合在一起主要用于控制所透过光的光强，量子点彩色像素层340接收到不同强度光的激发，产生不同亮度的颜色显示。

其中，该液晶显示装置中背光模组200具体包括多个LED、导光板和棱镜层。图3为背光模组结构示意图，参照示意图可以看出，导光板220包括入光面和与其相邻且垂直的出光面，入光面包括依次相连的多个第一光线准直结构221，第一光线准直结构221与LED210相对设置；棱镜层230包括间隔设置的多个第二光线准直结构231，第二光线准直结构231与导光板220出光面相贴合。

图4为背光模组中导光板俯视图，具体地，导光板入光面上第一光线准直结构221包括两个斜面2211和设置在所述两个斜面间的平面2212，多个该第一光线准直结构221依次相连，中间形成V型沟槽2213。

进一步地，第一光线准直结构平面2212的长度为d，d等于或大于与之相对的LED的发光区域长度，例如选用的LED封装为7020封装结构，LED在y方向的尺寸为7mm，则第一光线准直结构的长度d等于或大于7mm。

在图4中，水平方向为垂直于第一光线准直结构平面2212的方向，若在背光模组中光线在水平方向预设的发散角为θ₀，V型沟槽的高为h，h需满足:经第一光线准直结构的平面2212后折射角大于预设角度θ₀的光线能照射在V型沟槽2213的沟壁面上，所以h要大于或等于d/tanθ₀。

进一步地，V型沟槽的沟壁面与水平方向夹角为θ，θ的大小所满足的条件具体可结合图5第一光线准直结构中光路图来看：若LED的最大发光角为θ_max，导光板的折射率为n，该最大发光角的光线经第一光线准直结构平面折射后的折射角为θ_max’，进一步地，该折射光线照射在V型沟槽的沟壁面上，与沟壁面的法平面夹角为∠1，经沟壁面反射后反射光线与水平方向的夹角为∠2，则由折射定律可得：

n*sinθ_max'＝sinθ_max

进一步得，θ_max'＝arcsin(sinθ_max/n)

一方面，θ需满足经第一光线准直结构的平面后照射在V型沟槽沟壁面上的光线能发生全反射，则由全反射的条件可得：

n*sin∠1≥1，其中∠1＝90°-(θ_max'-θ)＝90°-[arcsin(sinθ_max/n)-θ]

则n*sin{90°-[arcsin(sinθ_max/n)-θ]}≥1

得θ≥arcsin(1/n)+arcsin(sinθ_max/n)-90°

另一方面，θ需满足经V型沟槽沟壁面全反射后的光线与水平方向夹角∠2大小的绝对值小于或等于预设角度θ₀；其中∠2＝90°-θ-[90°-(θ_max'-θ)]

则，90°-θ-[90°-(θ_max'-θ)]≤θ₀

得，

此外，∠3＝90°-(θ_max'-θ)＜90°-θ

得，

进一步可得，

综上：θ≥arcsin(1/n)+arcsin(sinθ_max/n)-90°

图6为导光板准直水平方向上光线的效果示意图。

此外，与本发明所述的导光板搭配使用的棱镜层上间隔设置多个第二光线准直结构，该第二光线准直结构为底面呈平行四边形的四棱柱微结构，图7为该棱镜层结构示意图，平行四边形斜边与其邻边所在方向的夹角大小β满足：照射在斜边上的光线仍会发生全反射，极限情况为光线水平照射，第二光线准直结构折射率为n，则90°-β≥arcsin(1/n)，得β≤90°-arcsin(1/n)。

图8为本发明所述的背光模组示意图，包括LED210、具有第一光线准直结构的导光板220，具有第二光线准直结构231的棱镜层230，其中，第一光线准直结构与LED210相对设置，第二光线准直结构231与导光板出光面相贴合。

图9为棱镜层准直竖直方向上光线的效果示意图，该图中竖直方向为垂直于导光板出光面的方向，从图中可以看出，光线照射在平行四边形的斜边上发生全反射，以较小的角度出射出去，在棱镜层与导光板出光面不贴合的位置，光线全反射不被破坏，光线会继续向前传导。可以通过控制第二光线准直结构的疏密，从而控制出光量的多少，从而保证出光的均匀性。

图10为该液晶显示装置采用本发明背光模组200改善像素间颜色串扰的效果示意图。

关于本领域液晶面板与背光模组的其他组成部分已为本领域的技术人员所熟知，可参考本领域的现有技术，在此不做详细的说明。

综上所述，与现有技术相比，本发明申请提供的一种液晶显示装置，包括液晶面板，该液晶面板包括依次层叠设置的量子点彩色像素层、上偏振片、液晶盒和下偏振片，其中，量子点彩色像素层包括红色、绿色和蓝色像素单元；另外，该液晶显示装置还包括背光模组，该背光模组包括LED、导光板与棱镜层，其中，导光板包括入光面和与其相邻且垂直的出光面，入光面包括依次相连的多个第一光线准直结构，棱镜层包括间隔排列的多个第二光线准直结构，第一光线准直结构与LED相对设置，第二光线准直结构与导光板的出光面贴合，所述液晶面板设置在背光模组上方。通过设置在导光第一光线准直结构可以减小背光模组中水平方向的发散角，通过第二光线准直结构可以减小背光模组中竖直方向的发散角，从而使背光在水平和竖直方向均具有很好的准直效果，进而改善了普通背光模组中出光准直度不高导致的量子点液晶面板像素间颜色串扰问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明汇总的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同的替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种液晶显示装置，包括液晶面板，所述液晶面板包括依次层叠设置的量子点彩色像素层、上偏振片、液晶盒和下偏振片，所述量子点彩色像素层包括红色像素单元、绿色像素单元与蓝色像素单元，其特征在于，还包括：

背光模组，所述背光模组包括导光板、棱镜层与多个LED，其中，所述导光板包括入光面和与所述入光面相邻且垂直的出光面，所述入光面包括依次相连的多个第一光线准直结构，所述第一光线准直结构与所述LED相对设置，所述棱镜层包括间隔排列的多个第二光线准直结构，所述第二光线准直结构与所述出光面相贴合；

所述液晶面板设置在所述背光模组上方。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一光线准直结构包括两个斜面和设置在所述两个斜面间的平面，多个所述第一光线准直结构依次相连，中间形成V型沟槽。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二光线准直结构为底面呈平行四边形的四棱柱微结构，且所述平行四边形斜边与其邻边所在方向的夹角大小满足：照射在斜边上的光线会发生全反射。

4.如权利要求1和2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述平面的长度等于或大于与之相对的所述LED的发光区域长度。

5.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述V型沟槽的高度满足：经所述平面后折射角大于预设角度的光线能够照射在所述V型沟槽的沟壁面上。

6.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述V型沟槽的沟壁面与水平方向夹角满足：经所述平面后照射在所述V型沟槽沟壁面上的光线能发生全反射；且全反射后的光线与所述水平方向夹角大小的绝对值小于或等于预设角度大小，所述水平方向为垂直于所述平面的方向。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述红色像素单元设置红色量子点材料，所述绿色像素单元设置绿色量子点材料，所述蓝色像素单元不设置量子点材料，且红色像素单元、绿色像素单元与蓝色像素单元的数量均为多个。