CN113391394A - 背光发生装置及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种背光发生装置及显示设备，背光发生装置包括：红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源，其中，蓝光光源设于红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器之间，红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源的出光面朝向同一侧。本申请提供的背光发生装置包括红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源，红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器的颜色辐射能量较强，半波宽较窄，蓝光光源混搭红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器，蓝红绿三种颜色都比较纯净，从而能够提高色域。

Description

背光发生装置及显示设备
技术领域
本申请属于显示技术领域，更具体地说，是涉及一种背光发生装置及显示设备。
背景技术
一些显示屏常用LED背光作为光源，LED发光原理是通过蓝光激发荧光粉发出红光和绿光，混合生成白光。荧光粉是一种复合材料，发出的红光和绿光波峰宽，辐射能量不强，红色和绿色不纯，导致色域偏低，在一些情况下，色域只有70％，影响显示屏的色彩显示质量。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种背光发生装置及显示设备，以解决现有技术中存在的显示屏的色域偏低的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种背光发生装置，包括：红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源，其中，所述蓝光光源设于所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器之间，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源的出光面朝向同一侧。
可选地，所述红光垂直腔面发射激光器或所述绿光垂直腔面发射激光器包括发光件和凹透镜，所述凹透镜设于所述发光件的出光的一侧。
可选地，所述蓝光光源的出光强度是所述发光件的出光强度的40％至60％，所述凹透镜的透过率为40％至60％。
可选地，所述红光垂直腔面发射激光器或所述绿光垂直腔面发射激光器还包括封装壳体，所述封装壳体具有容纳腔，所述发光件和所述凹透镜均设于所述容纳腔内。
可选地，所述背光发生装置还包括导光件，所述导光件靠近所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源设置。
可选地，所述导光件的靠近所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源的一侧设有多个相互间隔的凸起，相邻的两个所述凸起之间形成凹槽，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源中的一个与所述凸起的位置对应，另两个分别伸入所述凸起的两侧的所述凹槽内。
可选地，所述蓝光光源与所述凸起的位置对应，所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器分别伸入所述凹槽内。
可选地，所述背光发生装置还包括灯条，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源均设于所述灯条。
可选地，所述蓝光光源的高度低于其两侧的所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器的高度。
本申请还提供一种显示设备，所述显示设备包括壳体、透光盖板和上述任何一种的背光发生装置，所述透光盖板和所述背光发生装置安装于所述壳体，所述背光发生装置的出光面朝向所述透光盖板。
本申请提供的背光发生装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的背光发生装置包括红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源，蓝光光源设于红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器之间，红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器的颜色辐射能量较强，半波宽较窄，蓝光光源混搭红光垂直腔面发射激光器和绿光垂直腔面发射激光器，蓝红绿三种颜色都比较纯净，从而能够提高色域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为供参考的LED光谱特性示意图；
图2为本申请实施例提供的背光发生装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器的封装结构示意图；
图4为本申请实施例提供的背光发生装置的光谱特性示意图。
其中，图中各附图标记：
100-背光发生装置；10-红光垂直腔面发射激光器；11-发光件；12-凹透镜； 13-封装壳体；131-容纳腔；20-绿光垂直腔面发射激光器；30-蓝光光源；40- 导光件；41-凸起；42-凹槽；50-灯条；91-红光LED；92-绿光LED；93-蓝光 LED。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
此外，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所指示的技术特征的数量。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，图1示出了蓝光LED93、红光LED91和绿光LED92的光谱特性。图1中的横坐标是可见光波长(单位是纳米)，纵坐标是辐射强度的相对值，以蓝光的辐射强度作为参考值1。红光LED91和绿光LED92的发光原理是通过蓝光激发荧光粉发出红光或绿光，荧光粉是一种复合材料，发出的红光和绿光的波峰较宽，而辐射能量较低。若将蓝光LED93、红光LED91和绿光LED92用于显示屏的背光，则会产生红色和绿色不纯的情况，导致显示屏的色域偏低。
请一并参阅图2至图3，现对本申请实施例提供的背光发生装置100进行说明。背光发生装置100包括：红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30，其中，蓝光光源30设于红光垂直腔面发射激光器 10和绿光垂直腔面发射激光器20之间，红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30的出光面朝向同一侧。
本申请提供的背光发生装置100的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的背光发生装置100包括红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30，蓝光光源30设于红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20之间，红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20的颜色辐射能量较强，半波宽较窄，蓝光光源30混搭红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20，蓝红绿三种颜色都比较纯净，从而能够提高色域。
蓝光光源30可以是蓝光LED93，与红光LED91或绿光LED92相比，蓝光LED93 发出的蓝光的辐射能量比较强，半波宽也窄，颜色的纯度较高。
请参阅图4，图4示出了蓝光光源30、红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20的光谱特性。图4中的横坐标是可见光波长(单位是纳米)，纵坐标是辐射强度的相对值，以蓝光的辐射强度作为参考值1。红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20均属于垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，缩写为VCSEL)。与红光LED91 或绿光LED92相比，垂直腔面发射激光器的颜色辐射能量较强，半波宽较窄，出光的颜色比较纯净。红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器 20可以具有与蓝光光源30相当的半波宽和颜色辐射能量。蓝光光源30混搭红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20，作为显示屏的背光，蓝红绿三种颜色都比较纯净，从而能够提高显示屏的色域。垂直腔面发射激光器的出光强度可以通过调整其电流大小来控制。
蓝光光源30设于红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器 20之间。蓝光光源30、红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20形成混搭，使得红绿蓝三个颜色辐射能量都很强，半波宽又窄，三种颜色都很纯净，色域能得到较大的提高。此外，蓝光光源30将红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20隔开，防止红光和绿光相互干涉，有利于提高三种颜色的各自的纯度，从而能够进一步提高色域。
请再参阅图3，在本申请另一个实施例中，红光垂直腔面发射激光器10或绿光垂直腔面发射激光器20包括发光件11和凹透镜12，凹透镜12设于发光件11的出光的一侧。垂直腔面发射激光器的发光件11的发散角较小，发光件 11发出的光线通过凹透镜12后变得更加发散，出光角度发散容易混光，能够提高背光的均匀性。在一些情况下，如果光线的发射角太小，则不利于混光。凹透镜12可以扩大光线的发射角度，出光角度发散则容易混光，能够提高背光的均匀性。在一些示例中，发光件11发出来的光线的宽度经过凹透镜12发散后变成原来的2倍左右，光强减少到原来的1/2，发光件11发出来的光线的原始强度是蓝光光源30发出的蓝光的强度的2倍，红光和绿光经过凹透镜12发散后的强度接近蓝光的强度，由此能够提高显示屏画面颜色的均匀性，能够提高色域。
在本申请另一个实施例中，蓝光光源30的出光强度是发光件11的出光强度的40％至60％，凹透镜12的透过率为40％至60％。透过率可以用于指代投射并透过物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比。凹透镜12的透过率为40％至60％，发光件11发出的光线通过凹透镜12后，光线强度降低为发光件11的出光强度的40％至60％，与蓝光光源30的出光强度比较接近或者相等。红光垂直腔面发射激光器10发出的红光、绿光垂直腔面发射激光器20发出的绿光和蓝光光源30发出的蓝光，三种光线的强度比较接近，能够提高背光的均匀性，从而能够提高色域。
在本申请另一个实施例中，红光垂直腔面发射激光器10或绿光垂直腔面发射激光器20还包括封装壳体13，封装壳体13具有容纳腔131，发光件11和凹透镜12均设于容纳腔131内。红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20可以具有相同的结构。发光件11和凹透镜12均设于封装壳体13 的容纳腔131内，封装壳体13可以保护发光件11和凹透镜12。在一些示例中，发光件11设于封装壳体13的容纳腔131内，凹透镜12设于封装壳体13的外部，可以根据需要调整凹透镜12的规格和凹透镜12到发光件11的距离，还可以增设其它透镜与凹透镜12配合以调整光路。封装壳体13的材料包括环氧树脂。
请再参阅图2，在本申请另一个实施例中，背光发生装置100还包括导光件40，导光件40靠近红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器 20和蓝光光源30设置。图2中，字母R代表红光垂直腔面发射激光器10，字母G代表绿光垂直腔面发射激光器20，字母B代表蓝光光源30。导光件40可以将红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30 发出的光线导向至偏光片或液晶模组。导光件40可以由透明塑料制成，例如有机玻璃。
在本申请另一个实施例中，导光件40的靠近红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30的一侧设有多个相互间隔的凸起 41，相邻的两个凸起41之间形成凹槽42，红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30中的一个与凸起41的位置对应，另两个分别伸入凸起41的两侧的凹槽42内。三个光源中的一个与凸起41的位置对应，另两个分别伸入凸起41的两侧的凹槽42内，可以防止不同光源之间的串光，避免相邻两种光线干涉损失，提高光线入射的效率。在一些示例中，蓝光光源 30与凸起41的位置对应，红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20分别伸入凹槽42内。由此，可以防止红光与蓝光干涉损失，防止绿光与蓝光干涉损失，特别地，防止红光与绿光干涉损失，提高三种光线各自的纯度。
在本申请另一个实施例中，背光发生装置100还包括灯条50，红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30均设于灯条50。灯条50可以作为三种光源的安装件。在一些示例中，灯条50具有安装面，红光垂直腔面发射激光器10、绿光垂直腔面发射激光器20和蓝光光源30均安装于所述安装面。
在本申请另一个实施例中，蓝光光源30的高度低于其两侧的红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20的高度。在一些示例中，以灯条 50的安装面为参考基础，蓝光光源30的高度低于其两侧的红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20的高度，蓝光光源30为LED，结构较简单，设于中间，可以方便其两侧的红光垂直腔面发射激光器10和绿光垂直腔面发射激光器20的安装。
本申请利用红光和绿光的垂直腔面发射激光器混搭蓝光LED93，做成显示屏的背光，有效提升红色和绿色的辐射强度、减小半波宽，进而提高红绿蓝三原色的纯度，提升色域。
在一些示例中，对于背光发生装置100的制作，可以首先制作可发射红光和绿光的VCSEL，并在VCSEL出光侧封装透过率为40％-60％的凹透镜12，使其出射光角度等同或接近于蓝光LED93，出射强度大致等于蓝光LED93的2倍；其次制作灯条50，将红光和绿光的VCSEL依次交叉设置在蓝光LED93之间；然后制作导光件40，导光件40的入光侧注塑成台阶状缺口，凸出的部分对应蓝光LED93，下凹的部分对应红光VCSEL和绿光VCSEL；再然后组装，将灯条50 贴合到导光件40的入光侧，然后加上背光其它材料和显示面板，制作成高色域显示屏。此种方法制成的显示屏，红光和绿光的半波宽为5纳米左右，辐射强度可通过VCSEL电流调节，色域可达100％以上，并可控制色温。本申请用红色 VCSEL和绿色VCSEL，替代LED荧光粉发光，实现红绿蓝三原色光的高纯度和高强度，能够提升显示屏的色域。
本申请还提供一种显示设备，显示设备包括壳体、透光盖板和上述任何一种的背光发生装置100，透光盖板和背光发生装置100安装于壳体，背光发生装置100的出光面朝向透光盖板。透光盖板可以是玻璃屏。背光发生装置100 和透光盖板之间可以设置有偏光片、阵列基板控制电路、液晶和滤光层。所述显示设备可以包括但不限于手机、平板电脑、显示屏、显示器和电视机。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光发生装置，其特征在于，包括：
红光垂直腔面发射激光器、绿光垂直腔面发射激光器和蓝光光源，其中，所述蓝光光源设于所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器之间，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源的出光面朝向同一侧。
2.如权利要求1所述的背光发生装置，其特征在于：
所述红光垂直腔面发射激光器或所述绿光垂直腔面发射激光器包括发光件和凹透镜，所述凹透镜设于所述发光件的出光的一侧。
3.如权利要求2所述的背光发生装置，其特征在于：
所述蓝光光源的出光强度是所述发光件的出光强度的40％至60％，所述凹透镜的透过率为40％至60％。
4.如权利要求2所述的背光发生装置，其特征在于：
所述红光垂直腔面发射激光器或所述绿光垂直腔面发射激光器还包括封装壳体，所述封装壳体具有容纳腔，所述发光件和所述凹透镜均设于所述容纳腔内。
5.如权利要求1至4任一项所述的背光发生装置，其特征在于：
还包括导光件，所述导光件靠近所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源设置。
6.如权利要求5所述的背光发生装置，其特征在于：
所述导光件的靠近所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源的一侧设有多个相互间隔的凸起，相邻的两个所述凸起之间形成凹槽，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源中的一个与所述凸起的位置对应，另两个分别伸入所述凸起的两侧的所述凹槽内。
7.如权利要求6所述的背光发生装置，其特征在于：
所述蓝光光源与所述凸起的位置对应，所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器分别伸入所述凹槽内。
8.如权利要求1至4任一项所述的背光发生装置，其特征在于：
还包括灯条，所述红光垂直腔面发射激光器、所述绿光垂直腔面发射激光器和所述蓝光光源均设于所述灯条。
9.如权利要求1至4任一项所述的背光发生装置，其特征在于：
所述蓝光光源的高度低于其两侧的所述红光垂直腔面发射激光器和所述绿光垂直腔面发射激光器的高度。
10.一种显示设备，其特征在于：
所述显示设备包括壳体、透光盖板和如权利要求1至9任一项所述的背光发生装置，所述透光盖板和所述背光发生装置安装于所述壳体，所述背光发生装置的出光面朝向所述透光盖板。
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