CN101846264B

CN101846264B - 背光模组和液晶显示器

Info

Publication number: CN101846264B
Application number: CN 200910080829
Authority: CN
Inventors: 陈岩
Original assignee: Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: CN101846264A

Abstract

本发明涉及一种背光模组和液晶显示器。该背光模组中：在背光源发出的设定颜色的光线所传播的路径上设置有起偏元件，该起偏元件位于背光源与导光板之间，用于偏振调整至少部分设定颜色的光线为设定偏振方向的线偏振光。该液晶显示器包括本发明的背光模组，并且：设定颜色光线调整后的偏振方向与下偏振片的偏振方向之间具有一夹角，该夹角大于0度。本发明采用对设定颜色的光线进行偏振过滤的技术手段，使不同灰度级下背光源的亮度得到了不同程度的改变，因此有利于改善对比度，优化显示效果。

Description

背光模组和液晶显示器

技术领域

本发明涉及显示技术，尤其涉及一种背光模组和液晶显示器。

背景技术

现有常见的透射型液晶显示器中，一般设置有背光模组来为液晶显示器提供光源。图1为现有技术中一种液晶显示器的结构示意图，背光模组通常设置在液晶面板20的后方，与液晶面板20一起嵌设固定在金属边框30中。如图1所示，背光模组包括一导光板11，在导光板11朝向液晶面板20的一侧设置多层光学膜层12，光学膜层12典型地是依次为上扩散片、棱镜片和下扩散片；在导光板11背离液晶面板20的一侧设置有反射底板13；在导光板11的两侧设置有背光源14及其驱动电路，背光源14一般可以选用发出白色自然光的冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；以下简称：CCFL)或者为分别发出各色光线的发光二极管(Light Emitting Diode；以下简称：LED)，背光源14的外侧围设有反射侧板15，反射侧板15和反射底板13可以统称为反射板。图1所示的上偏振片40和下偏振片50贴设于液晶面板20的两表面上，按照液晶显示器的显示原理，通常上偏振片40和下偏振片50对光线的偏振方向相互垂直。当光线从背光源14射出时，经反射板反射进入导光板11，经导光板11导引进入光学膜层12，再经过下偏振片50的偏振过滤后进入液晶面板20，光线经液晶分子偏转后再经上偏振片40出射，从而显示图像。

显示对比度(Contrast Ratio；以下简称：CR)是衡量液晶显示器显示效果的重要参数之一，如何提高对比度是目前人们普遍关注的问题。在进行显示器对比度的研究过程中，发明人发现：在液晶显示器中，背光模组在最小灰度级，即在L0灰度级时的出光亮度较高是影响显示对比度的重要因素之一。以256个灰度级，即灰度级为从L0至L255的显示器为例，显示器的对比度计算公式如下：CR＝最大灰度级(L255)亮度/最小灰度级(L0)亮度。对比度等于最高灰度级与最小灰度级时亮度的比值，最小灰度级时亮度高自然会降低对比度，导致显示对比度处于较低水平，影响了显示效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种背光模组和液晶显示器，以提高液晶显示器的显示对比度，改善显示效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种背光模组，包括背光源和导光板，其中：在所述背光源发出的设定颜色的光线所传播的路径上设置有起偏元件，所述起偏元件位于所述背光源与所述导光板之间，用于偏振调整至少部分所述设定颜色的光线为设定偏振方向的线偏振光。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包括本发明背光模组的液晶显示器，还包括上偏振片、液晶面板、下偏振片和金属边框，其中：设定颜色的光线经所述起偏元件偏振调整后的设定偏振方向与所述下偏振片的偏振方向之间具有一夹角，所述夹角大于0度。

由以上技术方案可知，本发明采用对设定颜色的光线进行偏振调整的技术手段，使不同灰度级下背光源的亮度得到了不同程度的改变，因此有利于改善对比度，优化显示效果。

附图说明

图1为现有技术中一种液晶显示器的结构示意图；

图2为本发明背光模组第一实施例的结构示意图；

图3为本发明背光模组第一实施例中的光学原理图；

图4为现有背光模组中最小灰度级下蓝光光强的示意图；

图5为本发明背光模组第一实施例中最小灰度级下蓝光光强的示意图；

图6为本发明背光模组第一实施例与现有技术中最大灰度级的亮度比较示意图；

图7为本发明背光模组第一实施例与现有技术中最大灰度级的对比度比较示意图；

图8为本发明背光模组第二实施例的结构示意图。

图中：

11-导光板 12-光学膜层 13-反射底板

14-背光源 141-蓝色LED 142-红色LED

143-绿色LED 15-反射侧板 20-液晶面板

30-金属边框 40-上偏振片 50-下偏振片

60-起偏元件 70-分光元件 80-混光元件

具体实施方式

在进行本发明的研究过程中，发明人发现各种颜色的光线对不同灰度级下整体亮度的贡献不同。

基于上述发现，发明人提出了本发明的背光模组和液晶显示器。本发明的背光模组包括背光源和导光板，其中，在背光源发出的设定颜色的光线所传播的路径上设置有起偏元件，起偏元件位于背光源与导光板之间，起偏元件用于偏振调整至少部分设定颜色的光线为设定偏振方向的线偏振光。本发明的技术方案采用起偏元件调整一部分特定颜色的光线的偏振特性，使振动方向与起偏元件的偏振方向平行的光线通过起偏元件，偏振调整后的光线为具有设定偏振方向的线偏振光，可以通过设置液晶显示器中下偏振片的偏振方向与该设定偏振方向具有一锐角，使部分线偏振光无法通过下偏振片，即该设定颜色光线中原本能够通过下偏振片的光线经调整后无法通过下偏振片，使这种颜色光线的出光强度减弱，结合特定颜色光线在不同灰度级下对亮度的贡献不同这一发现，可以使最小灰度级下背光源的出光亮度减小，从而提高显示器的对比度，改善显示效果。

本发明的具体实现方式有多种，下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

背光模组第一实施例

图2为本发明背光模组第一实施例的结构示意图。在本实施例中，背光模组包括背光源14、导光板11、反射板和光学膜层12。本实施例具体以导光板11两侧设置背光源14的结构为例进行说明，在导光板11单侧或下侧设置背光源14的背光模组结构与此类似。具体的，反射板可以包括反射底板13和反射侧板15，光学膜层12可以根据需要设置，典型的是包括下扩散片、棱镜片和上扩散片。背光模组还可以包括固定这些功能部件的塑料框架。其中，在背光源14发出的设定颜色的光线所传播的路径上设置有起偏元件60，起偏元件60位于背光源14与导光板11之间，起偏元件60用于偏振调整至少部分该设定颜色的光线为具有设定偏振方向的线偏振光。本实施例中，选择蓝色为进行偏振调整的设定颜色，起偏元件60对蓝色光线的偏振方向进行调整。

在本实施例中，上述背光源具体为发出蓝色光线的光源，例如为一蓝色LED 141，背光模组中还包括多个发出其他颜色光线的光源，例如还包括红色LED 142和绿色LED 143，构成LED阵列。本实施例中的背光模组为侧光形式，LED阵列均设置在导光板11的侧边。起偏元件60设置在蓝色光线所传播的路径上，具体可以设置在蓝色LED 141与导光板11之间，为避免影响其他颜色光线，起偏元件60较佳的是邻近蓝色LED 141设置。

进一步的，起偏元件60可以为一偏振膜，可以镀设在导光板11上的部分表面上，例如在导光板11侧面大致为蓝色光线入射的部分镀设偏振膜。或者也可以将偏振膜镀设在蓝色LED 141的部分或全部表面上，较佳的是仅镀设在部分表面上，以保证最终有足够的蓝色光线出射，避免色度等其他显示性能降低。起偏元件60在蓝色LED 141上镀设的面积大小可以改变蓝色光线被偏振调整的比例。

图3为本发明背光模组第一实施例中的光学原理图，本实施例背光模组的工作过程如下：各色LED分别发出红色光线R、蓝色光线B和绿色光线G，蓝色LED 141发出的蓝色光线B需经过起偏元件60，众所周知，光线可以分解为具有垂直和水平偏振方向的两部分光线，则经起偏元件60的偏振调整后，蓝色光线的垂直偏振光Bo和水平偏振光Be仅有部分能够通过起偏元件60；经过起偏元件60偏振调整后的蓝色光线与其他颜色光线在LED阵列与导光板11之间的空间中完成混合，该空间中一般存在有空气介质，有利于不同折射率的光线在其中进行散射混合；经混合后的光线入射到导光板11中，再经光学膜层12出射，或者也可以在导光板11光线入射的两侧分别增设混光元件80，例如一空腔，其中填充有能够散射光线的介质，使光线的混合更加充分，该空腔可以是开设在导光板11侧边的贯通孔；出射的光线中，与下偏振片50的偏振方向相同的光线经过液晶显示器的下偏振片50进入液晶面板20，经液晶分子扭转后从上偏振片40出射。为保证有部分蓝色光线可以通过下偏振片50，应使下偏振片50的偏振方向与起偏元件60的偏振方向大致相同或具有一大于0度的夹角。经过上述起偏元件60的调整，部分本来可以通过下偏振片50的蓝色光线将被过滤掉，则蓝光的出光强度降低。

对采用本实施例背光模组的液晶显示器进行试验测试，图4为现有背光模组中最小灰度级下蓝光光强的示意图，图5为本发明背光模组第一实施例中最小灰度级下蓝光光强的示意图，图4和图5中，横轴为光线的波长值，单位是纳米(nm)，竖轴为光谱辐射强度值，单位是坎德拉(cd)，蓝光光线的波长大约为400-500纳米。对比图4和图5可知，蓝色光线光谱辐射强度的分布和大小较调节前有所不同，采用本实施例背光模组时，在L0灰度级下测得的蓝光光强较现有技术有大副降低，对比蓝光光谱辐射强度的第一个峰值，峰值从0.17cd减小到0.03cd。

图6为本发明背光模组第一实施例与现有技术中最大灰度等级的亮度比较示意图，图7为本发明背光模组第一实施例与现有技术中最大灰度等级的对比度比较示意图。对于液晶显示器总体显示亮度而言，与现有背光模组相比，亮度大小变化不大，不会影响正常显示下的亮度指标，但对比度有较大的提高。

本实施例的背光模组可以根据实际对比度的要求，设定起偏元件不同的偏振方向来调整蓝色光线偏振后所具有的偏振方向。当采用镀设的偏振膜时，只需改变镀设工艺参数即可调整起偏值，简单易实现。

采用本实施例的背光模组，通过过滤掉部分蓝色光线，可以降低最小灰度级时背光模组的亮度，由于蓝色光线对不同灰度级下整体亮度的贡献不同，所以对最大灰度级时背光模组的亮度影响不大。因此，按照对比度的计算公式，显示器的对比度可以得到提高，显示效果得到改善，能够获得更优的画面品质。

背光模组第二实施例

图8为本发明背光模组第二实施例的结构示意图，本实施例中，设定颜色为蓝色，与上述第一实施例的区别在于：本实施例中的背光源14为发出白色光线的光源，例如CCFL灯管；在白色光线所传播的路径上还设置有分光元件70，分光元件70位于背光源14与起偏元件60之间，用于从白色光线中分离出设定颜色的光线，随后设定颜色的光线再通过起偏元件60进行偏振调整。

分光元件70具体可以为采用具有较高折射率的树脂材料制成的棱镜，因为不同颜色的光线具有不同的折射率，所以棱镜可以将白色光线分离成各种颜色的光线。该棱镜为条状体，条状体的横截面形状为三角形。背光源14为条形灯管，设置在棱镜的一侧，邻近棱镜的尖端设置。本实施例中，导光板11的每侧均包括两根管状背光源14，对应的有两个四边形棱镜，横截面为四边形的棱镜可以看作是镜面对称的两个三角形棱镜，两个三角形棱镜为一组，其底部相邻接，两组棱镜并列设置，管状背光源14分别位于并列的两个棱镜尖端之间。起偏元件60设置在棱镜的另一侧，位于背光源14与导光板11之间，且邻近三角形棱镜的底部设置，即相当于邻近四边形棱镜的中部，如图8中左侧的起偏元件60。该起偏元件60较佳的是为偏振膜，镀设在分光元件70折射出蓝色光线的位置。由于蓝色光线的折射率较大，因此大部分从棱镜的底部出射，所以起偏元件60较佳的是镀设在棱镜底部的表面上，如图8中右侧的起偏元件60所示，具体应用中，两侧的起偏元件60通常是采用相同的方式，以使入射光线对称。或者，起偏元件60也可以镀设在导光板11的相应位置上，即蓝色光线在导光板11上入射的大致位置。

在具体应用中，分光元件并不限于为棱镜，还可以为分光膜，镀设在背光源上或镀设在起偏元件上，也可以镀设在背光模组中的其他元件上，只要保证分光元件位于背光源与起偏元件之间的光学传播路径上即可。

本实施例中的分光元件还可以作为背光源的支撑结构，以防止背光源在较大震动冲击中发生破损。

本实施例的背光模组中，还包括混光元件80，混光元件80设置在导光板11光线入射的侧边，用于混合其他颜色的光线与偏振调整后的蓝色光线。该混光元件80具体可以为一空腔，其中填充有用于散射光线的介质，例如空气，或者该混光元件80可以为其他有利于不同折射率光线混合的物质，该混光元件80可以为开设在导光板11侧边中的贯通孔，光学原理图可参见图3。

本发明的上述技术方案，利用了蓝色光线对最小灰度级亮度影响较大的原理，因此，通过过滤掉一部分蓝色光线，可以明显降低最小灰度级下背光源的亮度，而对较高灰度级下亮度的影响不大，所以液晶显示器的对比度可以得到提高，显示效果能够得到改善，例如，当背光源CCFL管电流I_B为正常工作值时，例如I_B＝7毫安时，对比度可以提高30％。本发明提高对比度的方法简单、成本低廉，易于推广应用。

液晶显示器实施例

本发明液晶显示器实施例可以包括本发明任一实施例的背光模组，且该液晶显示器还包括上偏振片、液晶面板、下偏振片和金属边框，其中：设定颜色的光线经起偏元件偏振调整后的设定偏振方向与下偏振片的偏振方向之间具有一夹角，即起偏元件的偏振方向与下偏振片的偏振方向之间具有一夹角，该夹角较佳的是大于0度。若起偏元件对全部设定颜色的光线进行偏振调整，则该夹角应进一步小于90度。通过调整起偏元件与下偏振片上偏振方向之间的夹角大小，可以调整设定颜色光线，例如蓝色光线被过滤的比例。本实施例的液晶显示器采用了本发明的背光模组，可以通过过滤掉部分设定颜色的光线，例如过滤掉部分蓝色光线，使背光模组在各个灰度级的亮度变化不同。由于蓝色光线的出光强度对最小灰度级下的亮度贡献最大，所以减少蓝色光线的出光强度，可以减小最小灰度级下的亮度，提高液晶显示器的对比度，改善显示效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；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精神和范围。

Claims

1.一种背光模组，包括背光源和导光板，其特征在于：在所述背光源发出的设定颜色的光线所传播的路径上设置有起偏元件，所述起偏元件位于所述背光源与所述导光板之间，用于偏振调整至少部分所述设定颜色的光线为设定偏振方向的线偏振光；

所述设定颜色为蓝色；

所述背光模组还包括混光元件，所述混光元件邻近所述导光板光线入射的一侧设置，用于混合其他颜色的光线与偏振调整后的所述设定颜色的光线；

所述混光元件为一空腔，其中填充有用于散射光线的介质；

所述混光元件为在所述导光板侧边开设的贯通孔；

所述背光源为发出白色光线的光源；

所述白色光线所传播的路径上还设置有分光元件，所述分光元件位于所述背光源与所述起偏元件之间，用于从所述白色光线中分离出所述设定颜色的光线；

所述分光元件为一棱镜，所述棱镜为条状体，所述条状体的横截面形状为三角形；

所述背光源为条形灯管，设置在所述棱镜的一侧，邻近所述棱镜的尖端设置。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：

所述棱镜的数量为四个，每两个棱镜一组，底部相邻呈镜面对称设置，两组棱镜并列设置；

所述灯管的数量为两个，分别位于并列的两个棱镜尖端之间。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述起偏元件为偏振膜，镀设在所述分光元件折射出所述设定颜色光线的位置。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述起偏元件为偏振膜，镀设在导光板的部分表面上，或镀设在发出所述设定颜色光线的光源的部分或全部表面上。

5.一种包括权利要求1～4任一所述背光模组的液晶显示器，还包括上偏振片、液晶面板、下偏振片和金属边框，其特征在于：设定颜色的光线经所述起偏元件偏振调整后的设定偏振方向与所述下偏振片的偏振方向之间具有一夹角，所述夹角大于0度。