背光单元、显示屏和显示装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了背光单元、显示屏和显示装置。其中，背光单元包括：光源，所述光源包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元，所述发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元；导光板，所述导光板包括至少一个入光侧，所述第一区域发光单元与所述入光侧相对设置，所述第二区域发光单元设置于所述导光板上与所述入光侧相邻的至少一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，所述第二区域发光单元的发光面与所述第一区域发光单元的发光面呈预设角度。本实用新型提供的技术方案，可以实现有效图像显示区域的边角处的光线均匀混合，解决显示画面色彩偏差问题。
【专利说明】
背光单元、显示屏和显示装置
技术领域
[0001]本实用新型实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光单元、包含该背光单元的显示屏和显示装置。
【背景技术】
[0002]在液晶显示装置等非自主发光的显示装置中，通常由背光单元为显示装置提供光线，在侧入光式背光单元中，一般采用发光二极管作为背光源，经过导光板的作用，改变入射光的方向，将侧面光源转换成朝向显示屏的光源，经由光学膜层透过显示屏，来实现显示装置的图像显示功能。
[0003]背光单元中，可以采用发出不同颜色光线的发光二极管，多颗发光二极管串联或者并联，并由相应的控制单元提供给各发光二极管稳定的电流，以使得各发光二极管保持稳定的亮度，维持各种图像的正常显示。
[0004]现有控制发光二极管进行图像显示过程中，由于在有效图像显示区域的边角区域的光线混合不均匀，图像色彩显示存在偏差，图像显示效果不佳。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种背光单元、显示屏和显示装置，用以实现有效图像显示区域的边角处光线均匀混合的目的，解决显示画面色彩偏差问题。
[0006]本实用新型实施例的一方面提供一种背光单元，包括:
[0007]光源，所述光源包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元，所述发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元；
[0008]导光板，所述导光板包括至少一个入光侧，所述第一区域发光单元与所述入光侧相对设置，所述第二区域发光单元设置于所述导光板上与所述入光侧相邻的至少一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，所述第二区域发光单元的发光面与所述第一区域发光单元的发光面呈预设角度。
[0009]本实用新型实施例的另一方面提供一种显示屏，包括上述的背光单元。
[0010]本实用新型实施例的又一方面提供一种显示装置，包括上述的显示屏。
[0011]本实用新型提供的背光单元、显示屏和显示装置，其中，背光单元的光源包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元，发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元;导光板包括至少一个入光侧，第一区域发光单元与入光侧相对设置，第二区域发光单元设置于导光板上与入光侧相邻的至少一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元的发光面与第一区域发光单元的发光面呈预设角度。在背光单元中设置第二区域发光单元，第二区域发光单元发出的光线可以直接进入导光板的边角区域，或者第二区域发光单元发出的光线与第一区域发光单元中距离边角较近的发光单元发出的光线共同进入导光板的边角区域，由于第一区域发光单元和第二区域发光单元可以发出至少三种不同颜色的光线，可以使进入导光板边角区域的光线混合均匀，解决导光板边角区域偏色问题，进而解决显示画面色彩偏差问题。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例提供的一种背光单元的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例提供的另一种背光单元的结构示意图；
[0014]图3是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图；
[0015]图4是本实用新型实施例提供的发光面所呈角度的结构示意图；
[0016]图5是本实用新型实施例提供的一种背光单元中发光单元排列方式示意图；
[0017]图6是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图；
[0018]图7是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图；
[0019]图8是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图；
[0020]图9是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图；
[0021 ]图10是本实用新型实施例提供的一种光源的示意图；
[0022]图11是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的结构示意图；
[0023]图12是本实用新型实施例提供的一种光线进入导光板的光路示意图
[0024]图13是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图；
[0025]图14是本实用新型实施例提供的一种背光控制单元功能模块的结构示意图；
[0026]图15是本实用新型实施例提供的一种显示屏的示意图；
[0027]图16是本实用新型实施例提供的一种显示装置的示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0029]本实用新型实施例提供一种背光单元，该背光单元包括:
[0030]光源，光源包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元，发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元；
[0031 ]导光板，导光板包括至少一个入光侧，第一区域发光单元与所述入光侧相对设置，第二区域发光单元设置于导光板上与入光侧相邻的至少一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元的发光面与第一区域发光单元的发光面呈预设角度。
[0032]示例性的，参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种背光单元的结构示意图。该背光单元包括:光源10，光源10包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元101，发光单元包括第一区域发光单元110和第二区域发光单元120;导光板20，导光板20包括一个入光侧210，第一区域发光单元110与入光侧210相对设置，第二区域发光单元120设置于导光板20上与入光侧210相邻的一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元120的发光面121与第一区域发光单元110的发光面111呈预设角度。
[0033]参见图2，图2是本实用新型实施例提供的另一种背光单元的结构示意图。图2中的导光板设置两个入光侧:第一入光侧210和第二入光侧230，第一区域发光单元110与第一入光侧210和第二入光侧230相对设置，第二区域发光单元120设置于导光板20上与第一入光侦拉10相邻的两个边角外侧，以及与第二入光侧230相邻的两个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元120的发光面与第一区域发光单元110的发光面呈预设角度。
[0034]参见图3，图3是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图。图3中的导光板设置四个入光侧:第一入光侧210、第二入光侧220、第三入光侧230和第四入光侧240，第一区域发光单元110与四个入光侧相对设置，第二区域发光单元120设置于导光板20上与各个入光侧相邻的边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元120的发光面与所述第一区域发光单元110的发光面呈预设角度。
[0035]结合上述图1、图2和图3，其中，导光板还包括边角区域201，在背光单元中设置第二区域发光单元，第二区域发光单元发出的光线可以直接进入导光板的边角区域201，或者第二区域发光单元发出的光线与第一区域发光单元中距离边角较近的发光单元发出的光线共同进入导光板的边角区域201，并且第一区域发光单元和第二区域发光单元可以发出至少三种不同颜色的光线，可以使进入导光板边角区域的光线混合均匀，解决导光板边角区域偏色问题。
[0036]参见图4，图4是本实用新型实施例提供的发光面所呈角度的结构示意图，第二区域发光单元120的发光面121与第一区域发光单元110的发光面111成预设角度Θ，预设角度Θ可以根据需要进行设置。若预设角度过大或者过小，第二区域发光单元发出的光线进入到边角区域的光线较少或者进入不到边角区域，第二区域发光单元发出的光线与第一区域的发光单元发出的光线混合效果较差，不能完全解决导光板边角区域的偏色问题。可选的，第二区域发光单元的发光面与第一区域发光单元的发光面所夹锐角为15°?75。。进一步研究发现，在第二区域发光单元的发光面与第一区域发光单元的发光面所夹锐角为45°时，可以使第二区域发光单元的发出的光线进入边角区域的光线较多，光线混合地更加均匀，提供的光线较佳。
[0037]在本实施例中，第一区域发光单元能够发出至少三种不同颜色的光线，且发出不同颜色光线的发光单元按照预设规律重复排列。参见图5，图5是本实用新型实施例提供的一种背光单元中发光单元排列方式示意图。在图5中，光源10包括发光单元101，发光单元101示例性的包括红色发光单元R、绿色发光单元G和蓝色发光单元B，第一区域发光单元110能够发出至少三种不同颜色的光线，且发出不同颜色光线的发光单元按照预设规律重复排列。例如，在图5中，第一区域发光单元110发出的光线按照RGBRGBRGB……的预设规律重复排列，第一区域发光单元I I O还可以RBGRBGRBG……，BGRBGRBGR……，……，RRBGRRBGRRBG……的预设规律重复排列。发出不同颜色光线的发光单元按预设规律重复排列，只是为了说明，发光单元根据发出的光线颜色，可以按照需要排布的方式进行重复排列，各发光单元的排列方式视具体的情形而定，在此不作特殊限定。图中以一个入光侧作为不例，在导光板包括多个入光侧时，每个入光侧相对的第一区域发光单元的排列方式可以相同也可以不同。例如，与第一入光侧相对的第一区域发光单元按第一排布方式排列，与第二入光侧相对的第一区域发光单元按第二排布方式排列，第一排列方式和第二排列方式可以相同也可以不同，此亦不作特殊限定。
[0038]可选的，第二区域发光单元能够发出至少三种不同颜色的光线；
[0039]示例性的，参见图6，图6是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图。通过在第二区域发光单元中设置红色发光单元R、绿色发光单元G和蓝色发光单元B，第二区域发光单元能够发出红、绿、蓝三种光线。第二区域发光单元发出的光线进入导光板的边角区域201后，可以克服导光板边角区域201偏光的问题。
[0040]或者，第二区域发光单元能够发出两种不同颜色的光线，其与距离第二区域发光单元最近的一个第一区域发光单元发出不同颜色的光线；
[0041]示例性的，参见图7，图7是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图，第二区域发光单元120设置有绿色发光单元G和蓝色发光单元B，第二区域发光单元120能够发出绿色和蓝色两种不同的光线，与距离第二区域发光单元120最近的一个第一区域发光单元102为红色发光单元R，发出红色的光线。第二区域发光单元120设置有红色发光单元R和绿色发光单元G，第二区域发光单元120能够发出红色和绿色两种不同的光线，与距离第二区域发光单元120最近的一个第一区域发光单元103为蓝色发光单元B，发出蓝色的光线。
[0042]或者，第二区域发光单元能够发出一种不同颜色的光线，其与距离第二区域发光单元最近的两个第一区域发光单元发出不同颜色的光线。
[0043]示例性的，参见图8，图8是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图，第二区域发光单元120设置为红色发光单元R时，能够发出红色的光线，与距离第二区域发光单元120最近的两个第一区域发光单元为绿色发光单元104和蓝色发光单元105，能够发出绿色光线和蓝色光线;第二区域发光单元设置为绿色发光单元G时，与距离第二区域发光单元最近的两个第一区域发光单元为红色发光单元106和蓝色发光单元107，能够发出红色光线和蓝色光线。另外，在导光板设置有两个或者两个以上入光侧时，参见图9，图9是本实用新型实施例提供的又一种背光单元的结构示意图，其中，第二区域发光单元设置为绿色发光单元G，发出绿色的光线，与距离第二区域发光单元最近的两个第一区域发光单元分别为蓝色发光单元108和红色发光单元109，能发出蓝色光线和红色光线。
[0044]上述背光单元结构均可以使进入导光板边角区域201的光线混合均匀，解决导光板边角区域201偏色问题。
[0045]进一步地，参见图10，图10是本实用新型实施例提供的一种光源的示意图，其中，光源10包括发光单元101，相邻两发光单元之间的间距L为0.0lmm?4mm，研究人员通过多次试验得出当两发光单元之间的间距为0.0lmm?4mm时，各预设区域所对应的同一入光侧的发光单元所发出的光线进入相应的预设区域后，光线能够混合均匀，提供较佳的显示效果。当两发光单元之间间距大于4mm时，因发光单元之间的距离太大，且本实施例中，光线在导光板内呈收敛式传播，使得同一入光侧对应的各发光单元所发出的光在预设区域内无法均匀混合，进而使得发光单元无法按照预设区域所对应图像的色度和亮度信息为预设区域提供所需光线。在本实施例中，进一步研究发现，当发光单元之间的间距为0.3mm?1.5mm时，同一入光侧的各发光单元的光线能够在相应的预设区域内呈现最佳的混合状态，从而提供更佳的显示效果。
[0046]继续参见图10，在本实施例的一些可选的实施方式中，发光单元101可以为发光二极管芯片，即图中所示的R、G、B发光单元分别为红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片以及蓝色发光二极管芯片，其中，可选的，各发光二极管芯片的尺寸为10um?300um，因发光二极管芯片的尺寸较小，导光板的一预设区域可对应多个发光二极管芯片，从而使得进入预设区域的光线分布均匀，提供更加精确的画面显示。
[0047]在本实施例的一些另外可选的实施方式中，发光单元101也可以为纳米线发光二极管单元，即图中所示的R、G、B发光单元分别为红色纳米线发光二极管单元、绿色纳米线发光二极管单元以及蓝色纳米线发光二极管单元，其中，可选的，纳米线发光二极管单元的尺寸为5um?30um，纳米线发光二极管单元为形成于基底上的尺寸为纳米级的发光二极管阵列，基底可以为硅片或者其他材料，在此不作特殊限定。形成于基底上后，纳米线发光二极管单元再被转印至光源处，作为发光单元。因纳米线发光二极管单元的尺寸极小，其作为发光单元可使导光板的一预设区域对应多个纳米线发光二极管单元，从而使得进入预设区域的光线分布均匀，提供更加精确的画面显示。
[0048]在本实施例的一些其他可选的实施方式中，发光单兀101也可以为量子点发光二极管单元，即图中所示的R、G、B发光单元分别为红色量子点发光二极管单元、绿色量子点发光二极管单元以及蓝色量子点发光二极管单元，因量子点发光二极管单元的发光材料为纳米晶体，故而量子点发光二极管单元的尺寸可以为纳米级别，使得导光板的一预设区域可对应多个量子点发光二极管单元，从而使得进入预设区域的光线分布均匀，提供更加精确的画面显示。
[0049]进一步地，本实施例中，背光单元还包括印刷电路板，参见图11，图11是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的结构示意图，其中，发光单元101集成于印刷电路板40上，并通过封装材料30进行整体封装。封装材料为透明材料，可以为硅胶、硅酮胶以及环氧树脂等形成的透明胶层，本实施例对此不作特殊限定。取封装材料30的折射率为nl，导光板20的折射率为n2，则-5% < (nl-n2)/n2 < 5%，即封装材料30与导光板20的折射率相等或者近似相等，参考图12，图12是本实用新型实施例提供的一种光线进入导光板的光路示意图，其中，箭头所示为光线的传播方向，当封装材料30的折射率nl与导光板20的折射率η2相等或者近似相等时，根据折射率的计算公式，nl/n2 = sin02/sin01，则Θ1 * Θ2，即光线由封装材料30进入导光板20后，其传播方向未发生明显变化，从而可使光线从发光单元射出，经过封装材料进入导光板时，在封装材料与导光板的入光表面之间的界面处的全内反射减小甚至消除，使得发光单元所发出的光线全部或者接近全部进入导光板，减少光线的损失。
[0050]进一步的，参见图13，图13是本实用新型实施例提供的再一种背光单元的结构示意图，导光板20包括多个预设区域202，背光单元还包括；
[0051]背光控制单元50，背光控制单元50获取各预设区域所对应的图像数据信号，根据各预设区域对应的图像数据信号计算得出各预设区域对应图像的色度和亮度信息，并根据各预设区域对应图像的色度和亮度信息控制所述发光单元为各所述预设区域提供光线。
[0052]具体地，背光控制单元通过分析计算得出各预设区域所对应图像的色度和亮度信息，并根据色度和亮度信息得出控制进入各预设区域的各种发光单元所发出光线的脉宽调制(P丽，Pulse Width Modulat1n)信号，根据该P丽信号控制发光单元发出所需光线，因PffM信号对各发光单元所需能量进行调制，使得背光源的能量能够合理分配，从而降低了背光单元的整体功耗，如当某一预设区域所对应的色度和亮度信息中，红色分量为Xl%，绿色分量为X2%，蓝色分量为X3%时，可按照Xl，X2，X3之间的比值确定分别提供给红色发光单元、绿色发光单元以及蓝色发光单元的电流值，从而可以避免不必要的能量损耗。尤其是当显示屏进行单色显示时，只需为提供所显示颜色的相应发光单元提供电流，而提供其他颜色的各发光单元可以关闭，从而大大地降低了背光单元的功耗。此外，光线在各预设区域内呈收敛式传播，使得背光源的能量进一步降低的同时，提升了显示画面的对比度。
[0053]进一步地，参见图14，图14是本实用新型实施例提供的一种背光控制单元功能模块的结构示意图，背光单元包括背光控制单元，背光控制单元包括图像信息接收模141，图像信息分析模块142以及发光单元控制模块143，上述各模块共同实现了背光控制单元对导光板多个呈矩阵排列的预设区域的控制。其中，图像信息接收模块141接收由显示屏中的相关集成电路传输给背光单元的各预设区域对应的图像数据信号，图像信号分析模块142将各预设区域对应的图像数据信号通过计算得出各预设区域所对应图像的色度和亮度信息，色度和亮度信息为各预设区域对应图像的红色、绿色以及蓝色等各种颜色所占的分量以及各种颜色的亮度信息。获得各预设区域对应图像的色度和亮度信息后，发光单元控制模块143根据色度和亮度信息得出控制进入各预设区域的不同入光侧的各种发光单元所发出光线的PWM信号，并根据该PWM信号控制不同入光侧的发光单元发出所需光线。
[0054]本实用新型实施例的另一方面提供一种显示屏，包括上述任一实施方式中的背光单元。
[0055]参考图15，图15是本实用新型实施例提供的一种显不屏的不意图，其中，显不屏60包括上述任一实施方式中的背光单元。
[0056]本实用新型实施例的又一方面提供一种显示装置，包括上述任一实施方式中的显示屏。
[0057]参考图16，图16是本实用新型实施例提供的一种显示装置的示意图，其中，显示装置70包括上述任一实施方式中描述的显示屏60。
[0058]通过上述描述可知，本实用新型实施例提供的背光单元、显示屏以及显示装置，其中，背光单元的光源为至少三种发出不同颜色光线的发光单元，如红色、绿色以及蓝色三种发光单元，发光单元可以为发光二极管芯片、纳米线发光二极管单元以及量子点发光二极管单元等具有微米级甚至纳米级的发光单元。发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元，导光板包括至少一个入光侧，第一区域发光单元与入光侧相对设置，第二区域发光单元设置于导光板上与入光侧相邻的至少一个边角外侧，且发出的光线传向导光板内，第二区域发光单元的发光面与第一区域发光单元的发光面所夹锐角为15°?75°，可以实现第二区域发光单元发出的光线和第一区域发光单元发出的光线同时入射到导光板的边角区域。在背光单元中设置第二区域发光单元，第二区域发光单元发出的光线可以直接进入导光板的边角区域，或者第二区域发光单元发出的光线与第一区域发光单元中距离边角较近的发光单元发出的光线共同进入导光板的边角区域，并且第一区域发光单元和第二区域发光单元可以发出不同颜色的光线，可以使进入导光板边角区域的光线混合均匀，解决导光板边角区域偏色问题。同时，本实用新型实施例中，光线在导光板中呈现收敛式传播，避免了各预设区域之间的光线混合，同时提升了显示画面的对比度。此外，背光控制单元对各预设区域进行单独控制，分析计算出每一预设区域对应图像的色度和亮度信息，并根据色度和亮度信息得出控制进入每一预设区域的不同入光侧的各种发光单元的PWM信号，根据该PWM信号控制发光单元发出所需光线，因P丽信号对各发光单元所需能量进行调制，使得背光源的能量能够合理分配，从而降低了背光单元的整体功耗，尤其是当显示屏进行单色显示时，只需为提供所显示颜色的相应发光单元提供电流，而提供其他颜色的各发光单元可以关闭，从而大大地降低了背光单元的功耗。
[0059]注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种背光单元，其特征在于，包括: 光源，所述光源包括至少三种发出不同颜色光线的发光单元，所述发光单元包括第一区域发光单元和第二区域发光单元； 导光板，所述导光板包括至少一个入光侧，所述第一区域发光单元与所述入光侧相对设置，所述第二区域发光单元设置于所述导光板上与所述入光侧相邻的至少一个边角外侦U，且发出的光线传向导光板内，所述第二区域发光单元的发光面与所述第一区域发光单元的发光面呈预设角度。2.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第二区域发光单元的发光面与所述第一区域发光单元的发光面所夹锐角为15°?75°。3.根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述第二区域发光单元的发光面与所述第一区域发光单元的发光面所夹锐角为45°。4.根据权利要求1-3任一项所述的背光单元，其特征在于，所述第一区域发光单元能够发出至少三种不同颜色的光线，且发出不同颜色光线的发光单元按照预设规律重复排列。5.根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，所述第二区域发光单元能够发出至少三种不同颜色的光线;或者， 所述第二区域发光单元能够发出两种不同颜色的光线，其与距离所述第二区域发光单元最近的一个第一区域发光单元发出不同颜色的光线;或者， 所述第二区域发光单元能够发出一种不同颜色的光线，其与距离所述第二区域发光单元最近的两个第一区域发光单元发出不同颜色的光线。6.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述发光单元包括红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元。7.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述发光单元为发光二极管芯片、或者纳米线发光二极管单元或量子点发光二极管单元。8.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述背光单元还包括印刷电路板，所述发光单元集成于所述印刷电路板上，并通过封装材料进行整体封装。9.根据权利要求8所述的背光单元，其特征在于，所述封装材料为透明材料，所述封装材料的折射率为nl，所述导光板的折射率为n2，且-5% < (nl_n2)/n2 < 5%。10.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述导光板包括多个预设区域，所述背光单元还包括； 背光控制单元，所述背光控制单元获取各所述预设区域所对应的图像数据信号，根据各所述预设区域对应的图像数据信号计算得出各所述预设区域对应图像的色度和亮度信息，并根据各所述预设区域对应图像的色度和亮度信息控制所述发光单元为各所述预设区域提供光线。11.一种显示屏，其特征在于，所述显示屏包括权利要求1-10任意一项所述的背光单J L ο12.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求11所述的显示屏。
【文档编号】G02B6/00GK205539845SQ201620267017
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】许明吉, 何永新, 丁渊, 萧官诚
【申请人】厦门天马微电子有限公司, 天马微电子股份有限公司