CN111679500A - 一种提升显示亮度的侧入式背光模组及液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提升显示亮度的侧入式背光模组及液晶显示设备，侧入式背光模组包括：背光源，所述背光源包括发光单元和导光板；扩散复合膜，所述扩散复合膜包括底部膜层和阵列排列在所述底部膜层的折射凸锥，经过所述扩散复合膜的至少部分光在所述折射凸锥的折射下形成偏振光。通过本发明方案，大大减少了扩散复合膜的厚度，可以有效提升光在扩散复合膜中的透过率，使液晶显示设备达到更高的显示亮度和显示精度。

Description

一种提升显示亮度的侧入式背光模组及液晶显示设备

技术领域

本发明涉及光学控制技术领域，尤其涉及一种提升显示亮度的侧入式背光模组及液晶显示设备。

背景技术

液晶显示设备中，常用的背光模组主要有两种：直下式背光模组和侧入式背光模组。相较于直下式背光模组，侧入式背光模组可减少LED晶粒的使用，而且厚度较薄。因此侧入式背光模组广泛应用于超薄、轻便的液晶显示设备，例如液晶电视、液晶电脑等。

侧入式背光模组包括依次设置的背光源、下偏光片、液晶光阀和上偏光片，下偏光片将背光源产生的光束转换为偏振光，上偏光片用于解析经液晶光阀调制后的偏振光，产生明暗对比，从而产生显示画面。但是目前的下偏光片，其厚度需要大致设置为0.1μm，厚度较厚，会影响光的透过率，从而影响液晶显示设备的显示亮度和显示精度。

发明内容

本发明公开一种提升显示亮度的侧入式背光模组及液晶显示设备，用于解决现有技术中，液晶显示设备的显示亮度和显示精度较差的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

提供一种侧入式背光模组，包括：

背光源，所述背光源包括发光单元和导光板；

扩散复合膜，所述扩散复合膜包括底部膜层和阵列排列在所述底部膜层的折射凸锥，经过所述扩散复合膜的至少部分光在所述折射凸锥的折射下形成偏振光。

可选的，所述折射凸锥的锥尖远离所述底部膜层，且所述折射凸锥呈圆锥形。

可选的，各所述折射凸锥的高度为0.03-0.05μm，斜度为55-65°，相邻两个所述折射凸锥之间的间距为0.08-0.12μm。

可选的，所述扩散复合膜还包括覆盖在所述折射凸锥顶部的顶部膜层，所述底部膜层、所述折射凸锥和所述顶部膜层一体成型。

可选的，所述顶部膜层设有依次排列且用于增亮的多个网点，所述网点和所述折射凸锥分别位于所述顶部膜层的两面。

可选的，所述侧入式背光模组还包括液晶光阀，其中，所述导光板、所述扩散复合膜、所述液晶光阀、依次叠置，所述液晶光阀用于对所述偏振光进行光强调制，或者

所述导光板、所述液晶光阀、所述扩散复合膜依次叠置，所述液晶光阀用于对从所述导光板射出的光进行光强调控。

可选的，所述液晶光阀包括层叠设置的第一基板、液晶层、第二基板，所述第一基板包括阵列排布的行透明电极、所述第二基板包括阵列排布的列透明电极；所述行透明电极和列透明电极通过引线连接驱动单元。

还提供一种液晶显示设备，包括液晶显示面板，及上述任一项所述的侧入式背光模组；其中，所述扩散复合膜位于所述导光板和所述液晶光阀之间，所述显示面板与所述液晶光阀之间粘接第一偏光片；或者

所述扩散复合膜位于所述液晶光阀和所述导光板之间，所述扩散复合膜和所述液晶光阀之间粘接第一偏光片，所述扩散复合膜和所述显示面板之间粘接第二偏光片。

可选的，所述液晶显示设备还包括与所述侧入式背光模组和所述显示面板电连接的驱动芯片，所述驱动芯片被配置为：控制所述液晶光阀和所述显示面板的数据更新，并将获取到的图像信号分解成灰度背景图像信息和低动态显示图像信息，将灰度背景图像信息输出给所述液晶光阀，以进行透过率设置，将低动态显示图像信息输出给所述显示面板进行显示。

可选的，所述液晶光阀具有10阶以上的灰度调整范围。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

通过在扩散复合膜上设置折射凸锥，使扩散复合膜的厚度甚至可以减少至0.04μm，大大减少了扩散复合膜的厚度。这样，可以有效提升光在扩散复合膜中的透过率，使液晶显示设备达到更高的显示亮度和显示精度。液晶光阀的驱动方式易于实现、成本较低、同时功耗很低、具有较佳的应用前景；无明显分区边界，透过率没有明显差别，即无明显分区间隙，因此避免了像素图形和分区图形相互叠加产生摩尔纹问题，减少了产品不良，从而实现无画面拖影的显示效果。还可以通过背光模组实现更准确的分区对应效果，可以更精准的控制照明区域，从而实现精确控光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的第一种侧入式背光模组的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的的液晶光阀的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的液晶光阀各分区控制的亮度控制效果及信号驱动方式的示意图；

图4为本发明实施例公开的第二种侧入式背光模组的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的液晶显示设备的工作过程示意图。

其中，附图1-5中具体包括下述附图标记：

侧入式背光模组-100；显示面板-200；第一偏光片-201；背光源-1；扩散复合膜-2；液晶光阀-3；发光单元-11；导光板-12；底部膜层-21；折射凸锥-22；顶部膜层-23；网点-24；液晶层-31；行透明电极-32；列透明电极-33；驱动单元-34；引线-35；第一基板-36。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、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。

本发明的侧入式背光模组100用于提升显示亮度，尤其适用于具备HDR(高动态范围图像，High-Dynamic Range)的液晶显示设备。如图1所示，侧入式背光模组100包括背光源1和扩散复合膜2。背光源1包括发光单元11和导光板12，发光单元11为点光源，具体可以为LED灯，导光板12将发光单元11发出的点光源转换为面光源。扩散复合膜2包括底部膜层21和多个折射凸锥22，多个折射凸锥22阵列排列在底部膜层21上，由底部膜层21支撑折射凸锥22，使经过扩散复合膜2的至少部分光在折射凸锥22的折射下形成偏振光，从而使液晶显示设备的第一偏光片201接收并控制偏振光，进而使液晶显示设备的显示面板200显示画面。

在该侧入式背光模组100中，通过在扩散复合膜2上设置折射凸锥22，使扩散复合膜2的厚度甚至可以减少至0.04μm，大大减少了扩散复合膜2的厚度。这样，可以有效提升光在扩散复合膜2中的透过率，使液晶显示设备达到更高的显示亮度和显示精度。

扩散复合膜2可以以多种方式设置。在一个例子中，在折射凸锥22的顶部还覆盖有顶部膜层23。各折射凸锥22均呈圆锥形且锥尖朝向顶部膜层23。折射凸锥22的高度为0.03-0.05μm，优选为0.04μm，斜度为55-65°，优选为60°，相邻两个所述折射凸锥22之间的间距为0.08-0.12μm，优选为0.01μm。底部膜层21、折射凸锥22和顶部膜层23的材质优选为树脂，更为优选的为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)。底部膜层21、折射凸锥22和顶部膜层23一体注塑成型。

通过上述方式设置，扩散复合膜2便于加工、成型、成本低；减少在折射凸锥22上掉落灰尘或粘附粘胶而影响其折射率的可能性，以保证折射凸锥22形成的偏振光的偏振方向基本相同，减少散射光对显示效果的影响；在有效降低扩散复合膜2厚度的前提下，形成所需角度的偏振光。

另外，在顶部膜层23的顶面还可以设有依次排列的多个网点24，其中顶部膜层23的顶面与底面相对，底面朝向折射凸锥22。如此设置，可以由扩散复合膜2实现增亮效果；而且可以不用再在导光板12上设置网点24，减少导光板12报废的风险。

此外，如图2所示，侧入式背光模组100还包括液晶光阀3，液晶光阀3包括液晶层31、多个行透明电极32、多个列透明电极33、驱动单元34、引线35、第一基板36和第二基板。第一基板36和多个行透明电极32分布于液晶层31顶部，第二基板和多个列透明电极33分布于液晶层31底部且大致与行透明电极32垂直，列透明电极33与行透明电极32之间具有微小间隔，在间隔中填充液晶层31。驱动单元34具体可以为驱动信号控制器或者连接器，位于显示区域以外，通过不同的外围引线35(例如金球或金线等)与各行透明电极32和各列透明电极33电连接，以能够单独控制各行透明电极32和各列透明电极33，实现行透明电极32和列透明电极33交叠位置的单独背光亮度控制。设置液晶光阀3后，在显示区域上无TFT面板所需的像素开关，相比于采用TFT薄膜晶体管驱动方式，可避免像素开关对光线的遮挡，提高开口率，同时驱动单元34的功耗和成本也能大大降低，提高显示设备的使用时间。

如图3所示，液晶光阀3的信号驱动方式为，通过不同行透明电极32和列透明电极33的加电情况，实现对空间矩阵位置进行灰度控制(即光强调控)，以实现不同的背光透过率效果。液晶光阀3结构采用单纯矩阵式电路驱动且采用动态驱动方式，即根据显示行分辨率的不同，行透明电极32只在部分时间内打开，通过数据计算得到各个列透明电极33的时序分布，将像素位置的信息进行更新。但由于没有像素开关可以保持像素点位置驱动电压，使像素点亮度存在一定波动，因此为避免液晶光阀3的数据更新和显示面板200的数据不同步而可能引起画面残影现象，液晶光阀3的驱动时序要和显示面板200的信号更新相匹配，即液晶光阀3分区数据更新采用逐行扫描的方式，同时扫描速度和显示面板200的扫描速度相匹配，如液晶光阀3单个分区对应20个屏幕像素，则当分区扫描时，显示面板200上只完成对应位置的20个像素的更新。等下个分区点亮时，再进行后20个像素的更新。

液晶光阀3的设置位置可以根据实际效果进行调整，以达到最佳的背光均匀性和HDR显示效果。在一个例子中，如图1所示，导光板12、扩散复合膜2、液晶光阀3和第一偏光片201依次粘接叠置在一起，扩散复合膜2形成的偏振光经液晶光阀3进行分区控制LOCALDIMMING的灰度调制，进入第一偏光片201，然后进一步到达显示面板200，进而加载显示图像，输出得到高动态光照渲染效果。这样，液晶光阀3和显示面板200可以共用一层第一偏光片201，即在液晶光阀3和显示面板200之间设置一层第一偏光片201。这样，显示面板200所用偏光方向与经过一层第一偏光片201后的偏光方向一致，则亮度损失并不明显，只有液晶光阀3的上层玻璃基板和一层第一偏光片201的常规光强损耗，一般在5％以内，即在实现HDR高动态显示效果时，仍然能保持较高的屏幕亮度。

而且，液晶光阀3、第一偏光片201和显示面板200之间可以通过OCA(OpticallyClear Adhesive)光学胶或其他胶水贴合在一起，通常液晶光阀3、胶层与显示面板200基板的厚度之和小于0.5mm，即分区控制单元和显示像素的距离很近，因此由分区控制单元发出的光线基本不会经过散射开，即可透射到显示面板200上，照亮所对应的显示区域。相比于一般的直下式背光模组100的HDR效果，本例子中的堆叠结构可实现分区范围和像素的准确对应，即当某个分区点亮时，其对应位置的光线基本不会入射到周围分区内，减少高亮度物体可能出现的光晕效果，因此可有效解决不同分区间光线相互混叠的情况，提高HDR显示时的画面质量。而直下式背光模组100中，通常发光单元11和显示面板200之间有较大的放置距离，如2mm以上，上述混光距离会导致发光单元11所发出的光线发生较大横向距离的偏折，因此某个分区发出的光线将对周围的分区将产生一定的影响，因此会降低HDR的显示效果。

在另一个例子中，如图4所示，导光板12、液晶光阀3、扩散复合膜2、第一偏光片201(图4未示出)依次叠置，从导光板12射出的光经液晶光阀3进行灰度调制后，进入扩散复合膜2，由扩散复合膜2形成偏振光后，再经过第一偏光片201。此时，在扩散复合膜2和显示面板200之间设置一层第二偏光片(图中未示出)，第二偏光片通过OCA光学胶或其他胶水与扩散复合膜2和显示面板200粘接。在本例子中的堆叠结构中，可以通过液晶光阀3和显示面板200的基板(具体可以为玻璃基板)，使扩散复合膜2放置的更加平整，可减少扩散复合膜2本身的褶皱，提高产品良率。

本发明的液晶显示设备包括侧入式背光模组100和与侧入式背光模组100连接的显示面板200，其中，侧入式背光模组100为上述所述的侧入式背光模组100。在该液晶显示设备中，通过在扩散复合膜2上设置折射凸锥22，使扩散复合膜2的厚度甚至可以减少至0.04μm，大大减少了扩散复合膜2的厚度。这样，可以有效提升光在扩散复合膜2中的透过率，使液晶显示设备达到更高的显示亮度和显示精度。

扩散复合膜2可以设于导光板12和液晶光阀3之间，此时显示面板200和液晶光阀3共用一层第一偏光片201，第一偏光片201的一面与显示面板200粘接，一面与液晶光阀3粘接。显示面板200在远离液晶光阀3的一面还设有一层偏光片。

扩散复合膜2也可以设有液晶光阀3和显示面板200之间，此时扩散复合膜2和显示面板200之间设有一层第一偏光片，扩散复合膜2和显示面板200之间设有一层第二偏光片(图中未示出)。显示面板200在远离液晶光阀3的一面还设有一层偏光片。

液晶显示设备的具体工作过程如图5所示为：驱动芯片从存储器上读取高动态图像显示数据，并将高动态图像显示数据传递给驱动芯片的图像分解及控制单元，图像分解及控制单元将高动态图像显示数据进行处理，生成背光分区控制数据和显示图像内容，然后驱动芯片在每一帧画面中将背光分区控制数据传输给液晶光阀3的驱动单元34，将显示图像内容传输给显示面板200的驱动单元。为保障液晶光阀3和显示面板200的数据更新的一致性，两者应采用相同的数据扫描方式，如逐行扫描，同时保证数据扫描速度匹配，由于分区宽度通常包括几个或几十个像素宽度，因此液晶光阀3上一个分区进行数据更新时，应当等待显示面板200上的对应位置上的所有像素完成数据更新。

其中，使用本发明侧入式背光模组100的液晶显示设备，用于灰度控制的液晶光阀3和用于显示图像的显示面板200由驱动芯片统一控制，驱动芯片将获取到的HDR图像信号分解成灰度背景图像信息和低动态显示图像信息，并将灰度背景图像信息输出给液晶光阀3，进行透过率设置，将低动态显示图像信息输出给显示面板200进行显示。

所采用的液晶光阀3可以具有10阶以上的灰度调整范围，通常取数十阶的灰度分布范围。由于背光光强需要分别透过液晶光阀3和显示面板200来输出最终图像，因此所得图像的对比度由液晶光阀3和显示面板200的灰阶相乘得到。例如，液晶光阀3的对比度差别为10:1，显示面板200的对比度为500:1，则最终得到的显示图像可达到10*500:1＝5000:1的对比度。因此本发明所得到的显示图像对比度比非HDR图像提高10倍。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种侧入式背光模组，其特征在于，包括：

背光源，所述背光源包括发光单元和导光板；

扩散复合膜，所述扩散复合膜包括底部膜层和阵列排列在所述底部膜层的折射凸锥，经过所述扩散复合膜的至少部分光在所述折射凸锥的折射下形成偏振光。

2.根据权利要求1所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述折射凸锥的锥尖远离所述底部膜层，且所述折射凸锥呈圆锥形。

3.根据权利要求2所述的侧入式背光模组，其特征在于，各所述折射凸锥的高度为0.03-0.05μm，斜度为55-65°，相邻两个所述折射凸锥之间的间距为0.08-0.12μm。

4.根据权利要求1所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述扩散复合膜还包括覆盖在所述折射凸锥顶部的顶部膜层，所述底部膜层、所述折射凸锥和所述顶部膜层一体成型。

5.根据权利要求4所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述顶部膜层设有依次排列且用于增亮的多个网点，所述网点和所述折射凸锥分别位于所述顶部膜层的两面。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述侧入式背光模组还包括液晶光阀，其中，所述导光板、所述扩散复合膜、所述液晶光阀、依次叠置，所述液晶光阀用于对所述偏振光进行光强调制，或者

所述导光板、所述液晶光阀、所述扩散复合膜依次叠置，所述液晶光阀用于对从所述导光板射出的光进行光强调控。

7.根据权利要求6所述的侧入式背光模组，其特征在于，所述液晶光阀包括层叠设置的第一基板、液晶层、第二基板，所述第一基板包括阵列排布的行透明电极、所述第二基板包括阵列排布的列透明电极；所述行透明电极和列透明电极通过引线连接驱动单元。

8.一种液晶显示设备，其特征在于，包括显示面板，及权利要求1-7中任一项所述的侧入式背光模组；其中，所述扩散复合膜位于所述导光板和所述液晶光阀之间，所述显示面板与所述液晶光阀之间粘接第一偏光片；或者

所述扩散复合膜位于所述液晶光阀和所述导光板之间，所述扩散复合膜和所述液晶光阀之间粘接第一偏光片，所述扩散复合膜和所述显示面板之间粘接第二偏光片。

9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其特征在于，所述液晶显示设备还包括与所述侧入式背光模组和所述显示面板电连接的驱动芯片，所述驱动芯片被配置为：控制所述液晶光阀和所述显示面板的数据更新，并将获取到的图像信号分解成灰度背景图像信息和低动态显示图像信息，将灰度背景图像信息输出给所述液晶光阀，以进行透过率设置，将低动态显示图像信息输出给所述显示面板进行显示。

10.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其特征在于，所述液晶光阀具有10阶以上的灰度调整范围。

Images