CN1982972A - 背光模组及使用该背光模组的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背光模组及使用该背光模组的液晶显示装置。该背光模组包括一扫描光束产生装置，其提供以一定角速度旋转的扫描光束。使用一多面转镜配合光源取代多个平行排布的光源，通过控制该多面转镜的旋转提高背光模组的出光均匀性，同时避免光源的重复开关对光源造成的损坏，延长背光模组的使用寿命。

Description

背光模组及使用该背光模组的液晶显示装置

【技术领域】

本发明涉及一种背光模组及使用该背光模组的液晶显示装置。

【背景技术】

由于液晶显示器面板中的液晶本身不具发光特性，因而，为达到显示效果，需要给液晶显示面板提供一面光源装置，如背光模组，其功能在于向液晶显示面板供应辉度充分且分布均匀的面光源。目前的背光模组按其结构可以分为侧边式背光模组及直下式背光模组两种。

其中侧边式背光模组是将光源设置在一导光板侧面构成，该侧边式背光模组一直处于亮状态，持续传输光束至显示面板。液晶显示面板包括一上基板及一下基板，该上基板的像素电极与该下基板的公共电极的间形成电容。液晶显示面板采用逐行扫描，即，由一栅极扫描信号对每一行像素进行扫描。在换行扫描的瞬间，因该电容效应的存在，并不能够严格控制光束是否穿过该液晶显示面板的对应像素区域，导致该区域对比度不高。而且，加上液晶反应时间慢以及人眼视觉暂留的加成效应，会造成动画中对象移动时的影像模糊及物体边缘对比劣化现象，从而影响显示品质。

直下式背光模组采用多个冷阴极萤光管，直接设置在导光板底面。直下式背光模组为克服上述侧边式背光模组引起的缺陷，通过电子时序信号控制该多个冷阴极萤光管的开关，进而控制背光模组的光束随着该电子时序信号不断在开与关之间切换。

一种现有技术所揭示的液晶显示装置如图1所示。该液晶显示装置1包括一背光模组10及一液晶显示面板17，该背光模组10与该液晶显示面板17层叠设置。

该背光模组10包括一导光板11、多个冷阴极萤光管12、一反射片13、一光源罩14、一扩散片15及一棱镜片16。该导光板11为一矩形平板，其包括相对设置的一入光面111及一出光面112。该冷阴极萤光管12均匀设置在该入光面111下侧。该光源罩14为一截面呈凵形的无盖罩体，形成一收容空间，收容该冷阴极萤光管12及该反射片13；该反射片13设置在该光源罩14及该冷阴极萤光管12之间。该导光板11设置在该光源罩14的上方，该扩散片15及该棱镜片16依次层叠设置在该导光板14得出光面112侧。

该液晶显示装置1的工作原理为：提供一电子时序信号，该电子时序信号与液晶显示面板17的栅极扫描信号扫描频率同步；该电子时序信号同时控制该冷阴极萤光管12的开与关，通过该冷阴极萤光管12的开关对该导光板11进行扫描，获得一扫描光束；该扫描光束经过该扩散片15及该棱镜片16后，传输至该液晶显示面板17以提供显示画面所需的光束。

当采用该直下式背光模组10传输光束至该液晶显示面板17，因为该冷阴极萤光管12的发光频率受该时序信号控制，该液晶显示面板17的栅极扫描信号扫描频率与该时序信号同步，所以当该液晶显示面板17的扫描信号换行扫描时，该背光模组10产生的光束也以同步频率对该液晶显示面板17进行扫描，因为背光模组10的扫描光束随着扫描信号扫描产生的灰阶变化而反复在开与关状态之间切换，所以该直下式背光模组10在一定程度上提高了画面显示时的光对比度，进而减弱动画中对象移动时的影像模糊及物体边缘对比劣化现象。但是，由于每一冷阴极萤光管12对应多个像素区域，因此，该冷阴极萤光管12的开与关无法精确对位于像素区域的状态，故仍然存在对比度的问题。另，该多个冷阴极萤光管12为均匀排布，在每两个相邻冷阴极萤光管12之间区域，光束强度分布较暗，故不能实现传输至该液晶显示面板17光束的高度均匀化。

该冷阴极萤光管12的激活电压比其工作电压高，且应目前液晶显示装置1的画面显示要求，每支冷阴极萤光管12至少每秒钟开关25次以上，所以对冷阴极萤光管12的稳定性以及电极的耗损都有不良影响，降低液晶显示装置1的使用寿命。

【发明内容】

为克服现有技术背光模组出射光强度不均匀的问题，有必要提供一种提高出射光强度均匀度的背光模组。

为克服现有技术液晶显示装置显示画面对比度不高的问题，有必要提供一种显示画面对比度高的液晶显示装置。

一种背光模组，其包括一扫描光束产生装置，其提供以一定角速度旋转的扫描光束。

一种液晶显示装置，其包括一液晶显示面板及一提供光源至该液晶显示面板的背光模组，该背光模组包括一扫描光束产生装置，其提供以一定角速度旋转的扫描光束。

相较于现有技术，本发明背光模组使用一提供以角速度旋转的扫描光束产生装置取代多个平行排布的光源，其通过控制该旋转角速度，使得产生的光束更加均匀化，所以该背光模组进一步提高背光模组的出光均匀性。

相较于现有技术，本发明液晶显示装置使用一提供以角速度旋转的扫描光束产生装置取代多支平行排布的光源，通过控制该旋转角速度，使得产生的光束更加均匀化，所以该背光模组进一步提高背光模组的出光均匀性，进而提高该液晶显示装置的显示画面对比度。

【附图说明】

图1为一种现有技术的液晶显示装置侧面示意图。

图2为本发明第一种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置平面示意图。

图3为图2所示的液晶显示装置局部区域III侧面示意图。

图4为本发明第二种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置平面示意图。

图5为图4所示的液晶显示装置局部区域V侧面示意图。

图6为本发明第三种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置的平面示意图。

图7为本发明第四种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置局部侧面示意图。

【具体实施方式】

请一并参阅图2及图3，图2为本发明第一种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置平面示意图，图3为图2对应区域III的侧面示意图。该液晶显示装置2包括一液晶显示面板21、一背光模组(图未示)及一信号电路板25。该液晶显示面板21与该背光模组重叠设置在一起，该信号电路板25电性连接该液晶显示面板21及该背光模组。

该背光模组包括一光束发生装置230、一灰阶滤光片(Gray Filter)231、一累计透镜(Lens Array)233、一导光板(Light Guide Plate)235、一扩散片237、一棱镜片238及一反射片239。

该导光板235为楔形平板，其包括一入光面2351、一出光面2352及一底面2353，其中该入光面2351为该导光板235的一侧面，该导光板235的出光面2352与该底面2353相对设置，该入光面2351与该出光面2352相邻设置。该导光板235导引光束自该入光面2351传输至该出光面2352。

该光束发生装置230、该灰阶滤光片231及该累计透镜233从左至右依次设置在该导光板235的入光面2351侧；该扩散片237及该棱镜片238依次自下而上层叠设置在该导光板235的出光面2352上；该反射片239靠近该导光板235的底面2353设置。

该光束发生装置230可以产生一定频率的扫描光束，其包括一光源2300、一多面转镜2302、二光侦测装置(Optical Detector)2303、一平场聚焦透镜2304及一驱动电机2305。该光源2300为一发白光的发光二极管，其靠近该多面转镜2302设置，且其发光面正对该多面转镜2302；该多面转镜2302为一多面棱柱，每一侧面形成一反射镜，该多面转镜2302由该驱动电机2305驱动；该平场聚焦透镜2304为一将发散光束转变为平行光束的透镜，其设置在该多面转镜2302及该灰阶滤光片231之间；该光侦测装置2303为一侦测光束强度的装置，并产生一反馈信号253，该两个光侦测装置2303分别设置在该平场聚焦透镜2304的两端，并与该信号电路板25电性连接。

该灰阶滤光片231为一光学膜片，当光束穿过该灰阶滤光片231后，光束强度分布变得更加均匀。

该累计透镜233为一阵列透镜组，能够使得穿过该累计透镜233的光束均匀分布，使得中间区域和边缘区域的亮度更接近，大约可以增加40％的亮度。

该背光模组的光路传输路径为：该光源2300发出可见光束2300a，并射向该多面转镜2302的一侧面；该多面转镜2302在电机的驱动下，以一定频率旋转，该可见光束2300a经该多面转镜2302反射后获得一以一定角速度旋转的扫描光束2302a；该扫描光束2302a经过该平场聚焦透镜2304后，获得一平行扫描光束2304a；该平行扫描光束2304a依次穿过该灰阶滤光片231及该累计透镜233，使该平行扫描光束2304a更加均匀射向该导光板235的入光面2351；光束在导光板235内传输后，自该导光板235的出光面2352出射，获得一出射光束2352a；部分光束自该导光板235的底面2353射出后，经反射片239的反射作用，使得该光束再次进入该导光板235，保证光束自该导光板235的出光面2352射出；该出射光束2352a依次穿过该扩散片237及该棱镜片238后，照射至该液晶显示面板21，以显示画面。如上所述，该光源2300及该多面转镜2302可作为一扫描光束产生装置，以提供以一定角速度旋转的扫描光束2302a。

该液晶显示面板21包括多个像素区域211，每一像素区域211具有一薄膜晶体管212，该薄膜晶体管212包括一栅极2121、一源极2122及一漏极2123。该液晶显示面板21还设置有多个扫描线2131、多个信号线2132及多个像素电极2133，该扫描线2131与该信号线2132相互垂直设置。该薄膜晶体管212的栅极2121连接至该扫描线2131，源极2122连接至该信号线2132，而漏极2123连接至该像素电极2133。该液晶显示面板21每激活一条扫描线2131，将对应的薄膜晶体管212打开，信号线2132送入对应的视频信号，对像素电极2133充电至适当的电压，接着关闭薄膜晶体管212，直到重新写入信号前，电荷保存在电容上；同时激活下一个扫描线2131，送入对应的视频信号，依序写入整个画面的视频信号，再自第一条重新写入，如此重复。

该信号电路板25可以产生一扫描信号251，用以驱动液晶显示面板21的栅极2121对显示区域进行逐行扫描，同时产生一时序信号252传输至该多面转镜2302的驱动电机2305，通过该时序信号252控制该多面转镜2302的驱动电机2305的转速。该信号电路板25还可以接收来自光侦测装置2303回传的反馈信号253，并根据该反馈信号253对该时序信号252进行修正。

该液晶显示装置2的工作原理为：该信号电路板25输出一扫描信号251及一时序信号252，其中该扫描信号251与该时序信号252同步；该扫描信号251传输至该液晶显示面板21，以驱动该液晶显示面板21的扫描线2131对该液晶显示面板21进行扫描；该时序信号252传送至该多面转镜2302的驱动电机2305，以控制该多面转镜2302以一定转速运转；该光束发生装置230在该多面转镜2302的驱动电机2305的转速控制下，产生一扫描光束2302a，该扫描光束2302a的扫描频率与该液晶显示面板21的栅极2121扫描信号251频率相对应，该扫描光束2302a对该导光板235进行扫描；该扫描光束2302a经该导光板235导引入该液晶显示面板21以显示画面；当该光束发生装置230工作时，该光侦测装置2303对光束发生装置230产生的扫描光束2302a进行侦测，并产生反馈信号253至该信号电路板25，该信号电路板25根据该反馈信号253的结果不断修正该时序信号252，以保证该多面转镜2302的驱动电机2305旋转频率与该液晶显示面板21的扫描信号251相对应。

在该实施方式中，因为该扫描光束2302a的扫描频率对应该液晶显示面板21的扫描信号251扫描频率相对应，所以该多面转镜2302在旋转过程中，该扫描信号251对该液晶显示面板21扫描一次，该扫描光束2302a就会对该导光板235扫描一次或者多次，如此可避免在该扫描信号251对该液晶显示面板21进行扫描时，持续有光束射入该液晶显示面板21，从而提高了动画中对象移动时的影像清晰度及物体边缘对比度。

在该实施方式中，采用该光源产生装置230产生的扫描光束2302a以照亮该液晶显示面板21，而不是采用现有技术所揭示的持续发光的背光模组来照亮液晶显示面板，相当于一脉冲光束以高频率扫描该液晶显示面板21，且每一次的扫描过程中，出射光束均匀射出，该液晶显示面板21的每一像素区域211接收光束均匀。相较于现有技术，使用扫描光束2302a扫描液晶显示面板21，避免由于相邻灯管间之间隔区域而导致背光模组出射光束强度不均匀的问题，提高了出射光束的均匀度，进而减弱扫描信号251扫描时产生的影像边缘对比度不高及动画中对象移动时的影像模糊的问题。

另，在该实施方式中，藉由该多面转镜2302的旋转控制光束的传输，在该过程中，该光源2300持续发光，而不是通过光源2300本身的开关来控制光束的传输，所以光源2300不必处于开与关交替状态，避免重复开关光源2300造成的损坏。

再请参阅图4及图5，其中该图4为本发明第二种较佳实施方式所揭示的液晶显示装置平面示意图，图5为图4对应区域V的局部侧面示意图。在该液晶显示装置3中同样包括一背光模组(图未示)及一液晶显示面板31，本实施方式的背光模组与第一实施方式不同之处在于：该背光模组的光束发生装置330还包括一平面反射镜3301，且减少了对导光板的使用，该平面反射镜3301设置在该光源3300及该多面转镜3302之间。光源3300射出的光束射向该平面反射镜3301，经该平面反射镜3301反射后，光束传输至该多面转镜3302的其中一例面，当该多面转镜3302工作时，该累计透镜333中的每一个透镜可以接受该多面转镜3302的至少一个侧面射出的光束。

在该实施方式中，同样提供扫描光束对液晶显示面板31进行扫描，所以相较于现有技术，提高动画中对象移动时的影像清晰度及物体边缘对比度。相较于第一实施方式，减少使用导光板，使得整个液晶显示装置3的结构更加紧凑，进一步实现液晶显示装置3的轻薄化。

另外，在该光源3300与该多面转镜3302之间增设平面反射镜3301，当光束射向该多面转镜3302的光束有较大角度的扫描范围。

请参阅图6，为本发明第三种实施方式所揭示的液晶显示装置4的光束发生装置430局部侧面示意图。

该实施方式与第一实施方式基本相同，只是区别在于：该光束发生装置430还包括一光分离装置(Polarized Beam Splitter)4301及一光合成装置(Beam Combiner)4305。该光分离装置4301与该光合成装置4305依次设置在该光源4300与该多面转镜4302之间。该光源4300为一偏极光光源，产生偏极光束。该光分离装置4301为一偏极光转换元件，其使用偏光镜片将穿过该装置的某偏振方向光束完全阻隔而使其以从另一偏振方向射出。该光合成装置4305将光束进一步会聚，提高光束强度。

其中该光束发生装置430的光路传输路径为：光源4300产生偏极光束，并射向该光分离装置4301；该光分离装置4301将入射的偏极光束转换为垂直于入射方向的偏极光束，使其射向该光束合成装置4305；经该光束合成装置4305会聚后射向该多面转镜4302；然后穿过该平场会聚透镜4304，进而射向该灰阶滤光片431。

请参阅图7，为本发明第四种较佳实施方式所揭示的液晶显示面板局部侧面示意图。该液晶显示装置5包括一液晶显示面板51、一背光模组(图未示)及一信号电路板(图未示)。该液晶显示面板51与该背光模组重叠放置，该信号电路板与该液晶显示面板51及该背光模组分别电性连接。

该背光模组包括一光束发生装置530、一全反射棱镜531、一导光板535、一扩散片537、一棱镜片538及一反射片539。其中该光束发生装置530与第一种实施方式的光束发生装置230(参阅图2)一样。

该导光板535包括一入光面5351、一出光面5352及一底面5353，该入光面5351与该底面5353相邻设置，该出光面5352与该底面5353相对设置。

该全反射棱镜531取代第一实施方式的灰阶滤光片231(参阅图2)及该累计透镜233(参阅图2)，该全反射棱镜531为一截面为等腰直角三角形的三棱柱，该直角相对的侧面为斜面5311，直角边所在的侧面分别为第一直角面5312、第二直角面5313。该扩散片537及该棱镜片538自下而上依次层叠设置在该导光板535的出光面5352，该反射片539靠近该导光板535的底面5353设置，该全反射棱镜531靠近该导光板535的入光面5351设置，且其斜面5311平行于该导光板535的入光面5351，该第一直角面5312对应该导光板535的入光面5351。该全反射棱镜531可以将入射光线旋转180度后射出。

该光束发生装置530设置在该反射片539下侧，且产生的光束直接射向该全反射棱镜531的第二直角面5313。

该背光模组的光束传输路径为：该光束发生装置530产生的光束沿垂直于斜面5311入射，射向该全反射棱镜531的第二直角面5313；光束经过该第二直角面5313反射后，射向该第一直角面5312，经该第一直角面5312反射后，自该全反射棱镜531的斜面5311射出，沿垂直于该导光板535的入光面5351射入该导光板535。

该液晶显示装置5的工作原理与第一种实施方式的液晶显示装置2的工作原理相同。

在该实施方式中，藉由该全反射棱镜531改变光束传输方向，将该光束发生装置530设置在该反射层539外侧，使得整个液晶显示装置5结构更加紧凑。

Claims (27)

1.一种背光模组，其包括一扫描光束产生装置，其特征在于：该扫描光束产生装置提供以一定角速度旋转的扫描光束。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于：该扫描光束产生装置包括一用以产生光束的光源及一能够以一定频率旋转的多面转镜，该多面转镜将光源发出的光束转换为一扫描光束。

3.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于：该背光模组还包括一平场聚焦透镜，该平场聚焦透镜将由该扫描光束产生装置产生的扫描光束转换为平行扫描光束。

4.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一驱动电机，该驱动电机控制该多面转镜的旋转速度。

5.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一平面反射镜，来自光源的光束经该平面反射镜反射后，射向该多面转镜。

6.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于：该光源发出的光束为偏极光束。

7.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一光分离装置及一光合成装置，该光分离装置及该光合成装置依次设置在该光源与该多面转镜之间，用以接收自光源发出的偏极光束。

8.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：包括一反射片，该反射片反射自该平场聚焦透镜产生的平行扫描光束。

9.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于：还包括一楔形导光板，其包括一入光面、一与该入光面相邻的底面及一与该底面相对设置的出光面，该导光板的底面相对该反射片设置。

10.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：还包括一全反射棱镜，其接收该平场聚焦透镜产生的平行扫描光束，并改变该平行扫描光束的传输方向。

11.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：还包括一累计透镜，其接收该扫描光束产生装置产生的平行扫描光束，并使其会聚。

12.如权利要求11所述的背光模组，其特征在于：还包括一灰阶滤光片，该灰阶滤光片设置在该累计透镜与该平场聚焦透镜之间。

13.一种液晶显示装置，其包括一液晶显示面板及一提供光源至该液晶显示面板的背光模组，其特征在于：该背光模组包括一扫描光束产生装置，其提供以一定角速度旋转的扫描光束。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：还包括一信号电路板，该信号电路板与该液晶显示面板及该背光模组电性连接。

15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于：该背光模组还包括至少一光侦测装置，该光侦测装置与该信号电路板电性连接，且靠近该平场聚焦透镜端设置。

16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于：该光侦测装置反馈信号至该信号电路板。

17.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于：该信号电路板控制该液晶显示面板的扫描频率。

18.如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于：该信号电路板控制该光束发生装置产生的扫描光束的扫描频率。

19.如权利要求18所述的液晶显示装置，其特征在于：该液晶显示面板的扫描频率与该光束发生装置产生的扫描光束的扫描频率相对应。

20.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一用以产生光束的光源及一能够以一定频率旋转的多面转镜，该多面转镜将光源发出的光束转换为一扫描光束，该扫描光束经由该平场聚焦透镜后，被转换为一平行扫描光束。

21.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一平面反射镜，来自光源的光束经该平面反射镜反射后，射向该多面转镜。

22.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于：该光源发出的光束为偏极光束。

23.如权利要求22所述的液晶显示装置，其特征在于：该扫描光束产生装置还包括一光分离装置及一光合成装置，该光分离装置及该光合成装置依次设置在该光源与该多面转镜之间，用以接收自光源发出的偏极光束。

24.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于：还包括一楔形导光板，其包括一入光面、一与该入光面相邻的底面及一与该底面相对设置的出光面，该导光板的底面相对该反射片设置。

25.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：还包括一全反射棱镜，其接收该平场聚焦透镜产生的平行扫描光束，并改变该平行扫描光束的传输方向。

26.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：还包括一累计透镜，其接收该扫描光束产生装置产生的平行扫描光束，并使其会聚。

27.如权利要求26所述的液晶显示装置，其特征在于：还包括一灰阶滤光片，该灰阶滤光片设置在该累计透镜与该平场聚焦透镜之间。

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