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CN108646338B - 一种背光模组及显示装置 - Google Patents

一种背光模组及显示装置 Download PDF

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谭纪风
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Abstract

本发明公开了一种背光模组及显示装置，包括：导光板以及位于导光板侧面的光源；其中，导光板的出光面包括多个出光口，各出光口内均设有聚光元件；聚光元件，用于将出光口的出射光线会聚到指定位置。由于聚光元件具有会聚光线的作用，因此相比于现有技术，可以增大导光板中各出光口的尺寸，出光口的设置尺寸不再局限于遮光区域的尺寸，使得更多的光线由导光板中出射会聚到遮光区域，在进行灰阶显示时可以提高显示亮度，有效提高光能利用率。

Description

一种背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其一种背光模组及显示装置。
背景技术
新型液晶显示(Liquid Crystal Display，简称LCD)技术中，有一种基于液晶透镜(LC LENS)的灰阶显示技术，基本结构如图1所示，背光模组中的导光板11的出光面一侧设置液晶盒12，液晶盒的上侧具有彩膜层121。在导光板的出光面上设置多个出光口111，导光板中的光线在导光板中全反射，只有在入射到出光口时向上方准直出射，在各出光口的正上方的彩膜层上设置遮光区域。当液晶盒不施加电信号时，从导光板中出射的光线入射其上方的遮光区域上，被遮光材料完全吸收，此时呈现暗态；通过对液晶盒施加电信号，可以驱动液晶层的折射率呈周期性变化构成液晶光栅，从而使从出光口出射的光线经过液晶光栅的衍射作用后向遮光区域以外的区域出射，此时呈现亮态。对液晶层施加不同的电信号可实现液晶光栅对入射光的不同衍射效率，由此实现多灰阶显示。
导光板上的出光口的大小受限于其对应的遮光区域的大小，遮光区域设置尺寸过大则会影响显示装置的开口率，因此现有的显示装置的光效受限于遮光区域的尺寸，显示装置的光能利用率有待提高。
发明内容
本发明实施例提供了一种背光模组及显示装置，用以提高光能利用率。
第一方面，本发明实施例提供一种背光模组，包括：导光板以及位于所述导光板侧面的光源；其中，
所述导光板的出光面包括多个出光口，各所述出光口内均设有聚光元件；
所述聚光元件，用于将所述出光口的出射光线会聚到指定位置。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述聚光元件为第一光栅；所述第一光栅内的光栅周期随着与所述光源之间的距离的增大而减小。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述聚光元件为菲涅尔透镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述聚光元件包括：至少两个第二光栅；
每个所述第二光栅内的光栅周期固定，各所述第二光栅之间的光栅周期不相同；
各所述第二光栅的光栅周期随着与所述光源之间的距离的增大而减小。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述聚光元件包括三个所述第二光栅，三个所述第二光栅排列为一行。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述聚光元件包括九个所述第二光栅，九个所述第二光栅排列为三行三列。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，还包括：位于所述光源出光侧的耦合元件；
所述耦合元件，用于将所述光源的出射光以满足所述导光板的全反射条件的入射角度耦合入射到所述导光板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述背光模组中，所述耦合元件为金属反射光栅或自由曲面反射镜。
第二方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括上述任一背光模组以及位于所述背光模组出光侧的显示面板；
所述显示面板包括：多个像素单元，各所述像素包括多个子像素单元；
各所述子像素单元与所述背光模组的各所述出光口一一对应；
所述子像素单元包括：基板，位于所述基板与所述背光模组之间的液晶层，位于所述基板与所述液晶层之间的彩膜层，位于所述彩膜层与所述背光模组之间相互绝缘的第一透明电极和第二透明电极；其中，
所述彩膜层包括遮光区域和彩膜透光区域；
所述聚光元件，用于将所述出光口的出射光线会聚到对应的子像素单元的遮光区域；
所述第一透明电极和所述第二透明电极，用于被施加电信号，使所述液晶层等效为衍射光栅结构，使经过所述聚光元件的光线向对应的子像素单元的彩膜透光区域入射。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述第一透明电极和所述第二透明电极位于所述彩膜层与所述液晶层之间；或者，所述第一透明电极和所述第二透明电极位于所述液晶层与所述背光模组之间。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，一个所述子像素单元中，所述彩膜透光区域位于所述遮光区域的两侧，该子像素单元对应的出光口内设置的聚光元件为第一光栅或排列为一行的多个第二光栅。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，一个所述子像素单元中，所述遮光区域位于所述彩膜透光区域的中心，该显示单元对应的出光口内设置的聚光元件为排列呈至少两行的多个第二光栅。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述遮光区域在所述导光板上的正投影的面积小于对应的所述出光口的面积。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示装置为透明显示装置，所述显示面板包括多个显示单元，所述显示单元分为显示灰阶显示区和透射区；
所述灰阶显示区包括一个或多个所述像素单元。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的背光模组及显示装置，包括：导光板以及位于导光板侧面的光源；其中，导光板的出光面包括多个出光口，各出光口内均设有聚光元件；聚光元件，用于将出光口的出射光线会聚到指定位置。由于聚光元件具有会聚光线的作用，因此相比于现有技术，可以增大导光板中各出光口的尺寸，出光口的设置尺寸不再局限于遮光区域的尺寸，使得更多的光线由导光板中出射会聚到遮光区域，在进行灰阶显示时可以提高显示亮度，有效提高光能利用率。
附图说明
图1为现有技术中显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之二；
图4a-图4b为图3所示背光模组的应用原理图；
图5为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之三；
图6为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之四；
图7a-图7b为图6所示背光模组的应用原理图；
图8a-图8b为本发明实施例提供的背光模组包括九个第二光栅时的应用原理图；
图9为本发明实施例光栅矢量的设计原理图；
图10为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之五；
图11为本发明实施例提供的金属反射光栅的设计原理图之一；
图12为本发明实施例提供的金属反射光栅的设计原理图之二；
图13为本发明实施例提供的背光模组的截面结构示意图之六；
图14为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之一；
图15为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之二；
图16为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之三；
图17为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之四；
图18为本发明实施例提供的彩膜层的俯视结构示意图之一；
图19为本发明实施例提供的彩膜层的俯视结构示意图之二；
图20为本发明实施例提供的显示单元的俯视结构示意图之一；
图21为本发明实施例提供的显示单元的俯视结构示意图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种背光模组及显示装置，用以提高光能利用率。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的背光模组及显示装置。
如图2所示，本发明实施例提供的背光模组，包括：导光板21以及位于导光板21侧面的光源22；其中，导光板21的出光面包括多个出光口211，各出光口211内均设有聚光元件23；聚光元件23，用于将出光口的出射光线会聚到指定位置。
本发明实施例提供的上述背光模组适用于指向型的液晶显示装置。在背光模组导光板的出光面具有多个出光口，而每个出光口内设置聚光元件，可以将出光口的光线会聚到指定位置。在具体实施时，当液晶盒在不施加电信号时，各出光口的出射光线被会聚到显示面板的遮光层所在区域，此时显示装置呈现暗态；当液晶盒实施电信号的情况下，液晶层中的液晶分子在电场作用下翻转使得液晶层等效为一衍射光栅结构，从而使得原本会聚到遮光层的光线向透光区出射，此时显示装置呈现亮态；而通过施加不同的电信号，可以使原本会聚到遮光层的光线不同程度地向透光区出射，从而实现不同的灰阶显示。在实际应用中，聚光元件23具有会聚光线的作用，因此可以增大出光口的尺寸，出光口的设置尺寸不再局限于遮光区域的尺寸，使得更多的光线由导光板中出射会聚到遮光区域，在进行灰阶显示时可以提高显示亮度，有效提高光能利用率。
在具体实施时，聚光元件23可采用多种形式的元件起到会聚光线的作用。在一种可实施的方式中，如图3所示，本发明实施例提供的上述聚光元件23可为第一光栅，该第一光栅内的光栅周期不是固定不变的，该第一光栅内的光栅周期随着与光源之间的距离的增大而减小。
在本发明实施例中，上述的第一光栅为光栅周期呈渐变趋势的衍射光栅。该第一光栅各位置的衍射角的大小与各位置与光源之间的距离有关。如图4a所示，第一光栅的作用是将入射光线以呈现渐变规定的衍射角出射到指定位置(对应的遮光层BM)，当距离光源位置越近时，第一光栅需要对入射光线进行偏转的角度越小，即衍射角越小；当距离光源位置越远时，第一光栅需要对入射光线进行偏转的角度越大，即衍射角越大，因此，为了使第一光栅满足上述的衍射规律，需要设置第一光栅的光栅周期随着与光源之间的距离的增大而减小。当上述背光模组结合液晶显示面板应用时，在液晶层LC不施加电信号的情况下，如图4a所示，经过第一光栅后导光板的出射光线被会聚到遮光层BM处，此时显示面板呈现暗态；在对液晶层LC施加电信号之后，液晶层LC等效为衍射光栅结构，如图4b所示，原本会聚到BM处的光源在液晶光栅的作用下向BM两侧的透光区出射，此时显示面板呈现亮态。
在另一种可实施的方式中，如图5所示，本发明实施例提供的上述聚光元件23可为菲涅尔透镜。
菲涅尔透镜对入射光线具有较强的会聚作用，与传统会聚透镜相比，菲涅尔透镜使用的材料用量更少，在本发明实施中，采用会聚透镜对出光口的出射光线进行会聚，则要求该会聚透镜具有较小的焦距，如果使用传统透镜势必需要很大的厚度，而采用菲涅尔透镜时则可以在具有相同焦距的情况下使透镜更为轻薄，同时菲涅尔透镜可以使用的孔径更大，可以传递更多的光，有利于提高光能利用率。在具体实施时，由于导光板的出射光线并不是垂直入射到菲涅尔透镜的，因此菲涅尔透镜的会聚光斑可能会偏菲涅尔透镜的光轴，此时需要将显示面板中的遮光层BM的向着光斑的位置移动设置。
在另一种可实施的方式中，如图6所示，本发明实施例提供的上述聚光元件23可包括：至少两个第二光栅(例如，图6中包括三个第二光栅231、232、233)；其中，每个第二光栅内的光栅周期固定，各第二光栅之间的光栅周期不相同；各第二光栅的光栅周期随着与光源之间的距离的增大而减小。
采用多个光第二光栅组合的方式相比于采用光栅周期渐变的第一光栅的方式，每个第二光栅内的光栅周期固定，多各第二光栅随着与光源之间距离的变化光栅周期呈现渐变的趋势。第二光栅相比于第一光栅更容易制作，组合的多个第二光栅对出光口的出射光线进行会聚的原理与第一光栅相类似，均需要根据与光源之间的距离对光栅周期进行调整，使得经过聚光元件的出射光线可以会聚到显示面板遮光层的位置，此处不再赘述。
以下分别以聚光元件包括三个第二光栅以及聚光元件包括九个第二光栅为例进行具体说明。
如图6所示，聚光元件23包括三个第二光栅，分别表示为231、232、233，三个第二光栅231、232、233排列为一行。每个第二光栅内的光栅周期固定，第二光栅231距离光源22最近，因此其光栅周期设置最大，第二光栅233距离光源22最远，因此其光栅周期设置最小，而位于231与233中间的第二光栅232的光栅周期可取两侧的第二光栅的光栅周期的中间值。各第二光栅的透光狭缝的延伸方向与三者排列的行方向相互垂直。在位于背光模组出光侧的显示面板的液晶层LC不施加电信号时，如图7a所示，出光口的出射光线经过三个第二光栅231、232、233的衍射作用，将光线向其上方的遮光层BM会聚，此时显示面板可呈现暗态；在向液晶层LC施加电信号之后，如图7b所示，液晶层LC等效为衍射光栅结构，在液晶光栅的衍射作用下原本向BM会聚的光线可向BM两侧的透光区域出射，此时显示面板呈现亮态。通过向液晶层LC施加不同的电信号，可以使原本向BM会聚的光线不同程度地向两侧的透光区域出射，由此实现多灰阶显示。
本发明对于上述结构的聚光元件进行仿真实验，三个第二光栅的总长度可为6um，光栅周期可设置在200-500nm，光栅高度可设置在200-500nm，占空比设置30-70％时具有良好的聚光效果。
然而，采用如图6所示的结构来设置多个第二光栅时，由于各第二光栅排列为一行，且各第二光栅的透光狭缝均沿相同的方向进行延伸，因此对液晶盒施加电信号之后，只能使原本会聚到遮光层BM的光栅向BM的两侧出射，那么在观看显示面板时，也只有沿着BM的两侧的方向上可以看清显示面板的显示内容，在其方向上则无法观看显示面板，造成显示视角较小。
有鉴于此，在具体实施时，还可以将多个第二光栅排列为至少两行，这样可以使出光口的出射光经过各第二光栅的衍射后以不同方向的衍射角入射到遮光层BM，那么经过液晶光栅的衍射之后，可使向透光区出射光线的在行方向和列方向均有所出射，扩大显示视角。
举例来说，如图8a和图8b所示，聚光元件23包括九个第二光栅，九个第二光栅排列为三行三列。如图8a和图8b所示，九个第二光栅的透光狭缝并非沿相同的方向延伸，而是分别沿着行方向、列方向以及对角线方向对称延伸的，这就使得在液晶层LC在未施加电信号时，如图8a所示，出光口的出射光线经过各第二光栅的衍射后以不同方向的衍射角入射到遮光层BM所在位置，实现显示暗态；在向液晶层LC施加电信号时，如图8b所示，液晶层LC等效为衍射光栅使原本入射到BM的光线向BM四周的透光区域出射，实现显示亮态。采用如图8a和图8b所示的聚光元件的结构，可以使光线以多维度的方向出射出来，增加显示面板的可视范围。
在本发明实施例提供的上述背光模组中，位于出光口内的各种形式的光栅不同于简单衍射光线，其衍射光线方向与入射光线方向不位于同一平面，因此在对光栅设计时要考虑光线的矢量特性，精确设计光栅的周期旋向(即光栅矢量)才能保证衍射出光方向的准确性。
出光口内的光栅的设计应依据全息光学原理，两束具有不同波矢方向的平面波干涉后将会得到平行的直干涉条纹，此干涉条纹即为一组衍射光栅，干涉条纹的疏密为光栅的周期的表征，干涉条纹的旋转方向表示光栅的旋转方向，据此就可以确定一组光栅的光栅矢量。
如图9所示的是一个出光口内的光栅(23)的设计原理图，其中为入射光束的波矢量，为衍射出射光束的波矢量，为光栅的光栅矢量(包含光栅的周期及旋转方向)。在导光板内传输到光束为入射光束，它相对于光栅口可以看作一个平面波，可表示为：
从光栅出射的衍射光束可表示为：
其中，和分别为入射光波与衍射光波的振幅，和分别为入射光波和衍射光波的波矢量。
波矢量的方向为平面波的传播方向，其大小为其中n为所在介质的折射率。因此依据光栅的矢量性质：
其中，光栅矢量的大小为Λ表示光栅周期。
可以得到光栅周期表达式：
其中，Λz和Λy分别表示光栅周期在z方向和y方向的分量；n1为入射光波所在介质的折射率，n2为出射光波所在介质的折射率；α1和β1为入射光波相对于z轴和y轴的夹角；α1和β2为衍射光波相对于z轴和y轴的夹角。
依据上述两个公式，可以得到光栅周期为：
光栅的旋转方向可以由下式确定：
至此，光栅矢量的基本参数设计完成，至于光栅的衍射效率的设计，可以选择合适的光栅材料，依据严格耦合波理论优化光栅的高度及占空比，得到所需要的衍射效率即可。
在具体实施时，背光模组中的光源可采用发光二极管(LED)或微型发光二极管(Micro-LED)等。导光板的材料为透明材料，例如可选择氧化铟锡(ITO)或氮化硅(Si3N4)等透明材料，导光板的厚度可设置在1毫米甚至到几十微米。由于在采用如LED作为背光模组的光源时，LED发出光线呈现朗伯体分布，因此，在本发明实施例中，如图10和图13所示，在光源22的出光侧设置耦合元件24，用于将光源22的出射光以满足导光板21的全反射条件的入射角耦合到导光板中。
如图10所示，上述的耦合元件24可为金属反射光栅。例如，可采用铝反射光栅。金属反射光栅以对LED发出的呈朗伯体分布的光线反射衍射调制，最终使反射光线满足在某一角度左右在导光板层内全反射传输。金属反射光栅在同等条件下相对于其它介质制作的光栅，由于其反射作用其耦合光效可提升一倍。
根据全反射定律可以知全反射角满足以下公式：
其中，n表示导光板的折射率，n1表示导光板外的介质的折射率。
本发明实施例中的采用金属反射光栅结构，由于光线对入射角度具有敏感性，因此不能用同一周期结构的光栅将+60°～-60°之间的所有光线衍射调制达到设计目标。为此本发明实施例中可以采用分区设计模式，即将LED的发出光线的投影面积分割成N份，每一份对应于不同的LED的发光角度，针对每一份投影面积内的主光线优化出一种光栅结构，使每份光栅衍射耦合调制效果均为同一角度左右(满足全反射条件的角度)。也就是说，本发明实施例提供的上述金属反射光栅是由若干个不同参数的小光栅组成。如图11所示为金属反射光栅24的分区设计的剖面图示意图。在分区域优化设计光栅时，要同时保证入射到金属反射光栅24的每个小区域内的多角度光线都能被高效率的衍射调制满足全反射条件。因此导光板21的厚度和光源的尺寸大小应具有一定的关系，导光板21厚度越高可使入射到金属反射光栅的角度越小，更容易进行衍射调制。本实际应用中，可保证光源22的尺寸与导光板21的厚度之比为1/10的关系，按照光源的发光角度，每隔5°设计一次光栅结构，保证该光栅结构中在入射角度的±2.5°的光线均满足全反射衍射，同时保证衍射效率不会降低。
本发明实施例提供的金属反射光栅，其形式可以有以下两种，其一，填充介质为与导光板介质折射率相同的材料；其二，填充介质为空气。如图12所示，为金属反射光栅中一小份的金属反射光栅单元241。对金属反射光栅单元241优化的参数包括光栅的周期、槽深、占空比等，使得优化后的金属反射光栅的衍射光线的负一级角度在某一角度(满足全反射条件的角度)，同时保证负一级(R-1级次)能量最高。
根据上述的设计规则，本发明还进行仿真实验，选择波长λ＝532nm，每隔5°进行一次光栅设计，主设计衍射角度为65°，金属材料为铝的金属反射光栅层的设计结果如下：
在金属反射光栅内填充介质折射率与导光板材料相同时，仿真结果如表一所示：
表一
在金属反射光栅内的填充介质为空气时，仿真结果如表二所示：
表二
上述两表格中采用衍射角度范围而非固定的衍射角度，是因为虽然设计的主衍射角度为65°，但由于光栅对入射角度的敏感性，同时考虑到LED(光源)的发光特点，不能够保证每个光栅单元的入射角度均相同，而应是在±2.5°范围内变化。在上述衍射角度范围内的角度都满足全反射条件，符合设计目标。
上述设计的光栅参数均为考虑到制作工艺难度的仿真结果，仅采用2台阶结构光栅，若设计为4台阶或更多台阶光栅，则耦合效率还可提升20％以上。
除此之外，如图13所示，上述的耦合元件24可为自由曲面反射镜。自由曲面可以选择抛物面或球面，但是曲面的光轴与导光板出光面的夹角可小于等于50°，由此可将光源入射的光线反射角度小于10°，使出射光线的角度满足导光板的全反射条件。与此同时，为保证耦合进入导光板内的可利用光效最大化及出光口出光的均匀性，还要合理合计导光板和自由曲面的相对位置。
如上述仿真结果所示，虽然在光源的出光侧设置耦合元件可以提高光源的光能利用率，但仍有部分杂散光不能满足导光板的全反射条件，因此在本发明实施例中，如图10和图13所示，在导光板出光面相对一而的外侧以及金属反射光栅背离光源一侧的反表面设置吸收层25，用于将杂散光吸收掉，避免对杂散光对背光造成干扰。除此之外，在导光板出光面的表面还可设置一层平坦层26，起到保护聚光元件23以及平坦化的作用，有得于后续显示面板的制作。为了保护导光板内的光线满足全反射条件，平坦层26的折射率应小于导光板的折射率，其厚度可设置为大于或等于1微米。
基于同一发明构思，本发明实施列提供一种显示装置，如图14所示，该显示装置包括上述任一背光模组200，以及位于背光模组200出光侧的显示面板300。该显示装置可以为液晶面板、液晶显示器、液晶电视、手机、平板电脑、电子相册等显示装置。
具体地，如图14所示，显示面板300包括：多个像素单元(图中未示出)，各像素包括多个子像素单元311；
各子像素单元311与背光模组的各出光口211一一对应；
子像素单元311包括：基板32，位于基板32与背光模组200之间的液晶层33，位于基板32与液晶层33之间的彩膜层34，位于彩膜层34与背光模组300之间相互绝缘的第一透明电极35和第二透明电极36；
其中，彩膜层34包括遮光区域341和彩膜透光区域342；
聚光元件23，用于将出光口211的出射光线会聚到对应的子像素单元311的遮光区域341；
第一透明电极35和第二透明电极36，用于被施加电信号，使液晶层33等效为衍射光栅结构，使经过聚光元件23的光线向对应的子像素单元311的彩膜透光区域342入射。
在具体实施时，液晶层在不施加电信号时，聚光元件23将出光口211的出射光线会聚，使出光口的出射光线均入射到与之对应的子像素单元311的遮光区域341所在位置，此时显示装置呈现暗态；而当对第一透明电极35和第二透明电极36施加电信号后，在第一透明电极35和第二透明电极36间产生电场，液晶层33在电场的作用下等效为一衍射光栅结构，此时，原本入射至遮光区域341的光线在液晶光栅的衍射作用下向彩膜透光区域342入射，此时显示装置呈现亮态；通过对第一透明电极35和第二透明电极36施加不同的电信号，可实现不同灰阶的显示。
由于导光板出光口211内设置有聚光元件23，对出光口的出射光线具有会聚作用，因此相比于现有技术，可以增大导光板中各出光口的尺寸，使出光口的设置尺寸不再局限于遮光区域的尺寸，出光口的尺寸可以大于对应的遮光区域的尺寸，从而使得更多的光线由导光板中出射会聚到遮光区域，在进行灰阶显示时可以提高显示亮度，有效提高光能利用率。
在具体实施时，第一透明电极35可为像素电极，第二透明电极36可为公共电极，第一透明电极35与第二透明电极36之间可设置一层绝缘层。第一透明电极35和第二透明电极36的位置可以灵活设置，例如，如图14所示，可将第一透明电极35和第二透明电极36设置于液晶层33与背光模组200之间；或者，如图15所示，还可将第一透明电极35和第二透明电极36设置于彩膜层34与液晶层33之间。除此之外，也可将第一透明电极35和第二透明电极36分别设置于液晶层33的两侧，在此不做限定。
将第一透明电极35和第二透明电极36设置于液晶层33的同一侧时，对第一透明电极35和第二透明电极36施加电信号可产生水平的电场，相比于将第一透明电极35和第二透明电极36分别设置于液晶层33的两侧的情况，设置于液晶层33同一侧的透明电极在实施电信号后可产生的液晶光栅折射率变化更佳。此外，由于现有的纳米压印工艺只能实现8寸以下的样品制作，而完成纳米压印后将不能再进行透明电极的制作工艺，因此可优待地将第一透明电极35和第二透明电极36均设置在彩膜层34的一侧。
进一步地，如图15所示，在液晶层33的两侧还可设置用于对液晶层33中的液晶分子进行初始配向的取向膜37。液晶层33中的液晶可采用向列相液晶，也可采用其它液晶，厚度可设置在0.1-10微米，有利于在电场驱动下形成液晶光栅。
如图16和图17所示，在彩膜层34的出光侧还可设置散射层38。如图16所示，散射层可位于基板32背离彩膜层34一侧的表面；或者，如图17所示，散射层38还可位于基板32与彩膜层34之间。由于本发明实施例提供的上述显示装置为指向型显示模式，彩膜层中的遮光区域34会使显示装置缺少一部分的视角，设置散射层38即可以解决视角缺失问题，达到视角均一的目的。散射层38的材料一般为树脂材料，其内部可以掺杂小颗粒散射材料达到散射的作用，例如分散的颗粒可为TiO2等，在此不做限定。
本发明实施例提供的上述显示装置中，根据子像素单元中彩膜形状的不同，可以采用不同形式的聚光元件对出光光线进行会聚。
举例来说，如图18所示，当一个子像素单元中，彩膜透光区域342位于遮光区域341的两侧时，该子像素单元对应的出光口内设置的聚光元件23可为如图3所示的第一光栅，或者如图6所示的排列为一行的多个第二光栅。其会聚光线的原理可参见背光模组中的相关部分，此处不再赘述。第一光栅的光栅周期呈现渐变规律变化，其透光狭缝可沿如图18中条状的遮光区域的延伸方向进行设置。而多个第二光栅可沿与图18中垂直条状的遮光区域的延伸方向排列成行，且各第二光栅中的透光狭缝可沿遮光区域的延伸方向进行设置。
如图19所示，当一个子像素单元中，遮光区域341位于彩膜透光区域342的中心时，该显示单元对应的出光口内设置的聚光元件为排列呈至少两行的多个第二光栅。例如可设置为如图8a-图8b所示的结构，九个第二光栅排列为三行三列的结构，可将行方向、列方向以及对角线方向的光线均会聚于上方的遮光区域341所在位置，在进行亮态显示时，可以向多个方向出射光线，增大视角，其原理可参见背光模组中的相关部分，此处不再赘述。
本发明实施例提供的上述显示装置还可用于透明显示，当用作透明显示时，需要去掉背光模组中的吸收层，以使背景光线可以透过背光模组以及显示面板入射到观看者一侧。显示面板中的彩膜层34可采用量子点材料进行制作，以提高其散射作用，增大视角，在采用量子点彩膜时，背光模组中的光源可采用蓝色光源，子像素单元可分为红色子像素单元、绿色子像素单元以及蓝色透射子像素单元。蓝色光源可激发红色量子点彩膜发射红色光，激发绿色量子点彩膜发射绿色光。如果显示装置仅需要单色显示时，彩膜透射区域可直接采用透明材料即可，而不在需要制作彩膜。单色背光可为单色光源也可为白色光源，在此不做限定。
当上述的显示装置为透明显示装置时，可包括多个显示单元，如图20所示为透明显示装置中用于单色显示的显示单元的俯视结构，以及图21所示为透明显示装置中用于全彩显示的显示单元的俯视结构，每个显示单元分为显示灰阶显示区G和透射区T；其中，灰阶显示区G包括一个或多个像素单元。在图20和图21中均设置了多个像素单元，对于单色显示，如图20所示，每个像素单元包括遮光区域341和透光区域342；而对于全彩显示，如图21所示每个像素单元包括遮光区域341和彩膜透光区域342。在本发明实施例中，将多个像素单元紧密排列，如果透光区域342对称位于遮光区域341的两侧时，可将两个相邻的像素单元中的遮光区域重叠设置，以减小占用显示单元的空间。而在一个显示单元中设置多个像素单元，即将像素单元在同一个显示单元中重复设置多次，可以进一步增加光效。在实际应用中，需要综合考虑透明显示装置的透明度与显示出光亮度，同一个显示单元中设置的像素单元的数量越多，则显示装置的透明度将越降，因此需要根据实际情况合理设置，本发明实施例不对显示单元中设置的像素单元的数量进行限定。
本发明实施例提供的上述显示装置不需要设置偏光片即可实现灰阶显示，从而可以大大提高显示亮度，与此同时在背光模组的导光板出光面上的出光口内设置聚光元件，可以有效对出光口的出射光线进行会聚，因此相比于现有技术，可以增大导光板中各出光口的尺寸，出光口的设置尺寸不再局限于遮光区域的尺寸，使得更多的光线由导光板中出射会聚到遮光区域，在进行灰阶显示时可以提高显示亮度，有效提高光能利用率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：导光板以及位于所述导光板侧面的光源；其中，
所述导光板的出光面包括多个出光口，各所述出光口内均设有聚光元件；
所述聚光元件，用于将所述出光口的出射光线会聚到指定位置；
所述聚光元件包括排列为三行三列的九个光栅；位于第一行第一列的光栅以及位于第三行第三列的光栅的透光狭缝沿着第一方向延伸，所述第一行第三列的光栅以及位于第三行第一列的光栅的透光狭缝沿着第二方向延伸；所述第一行第二列的光栅以及位于第三行第二列的光栅的透光狭缝沿着行方向延伸；位于第二行第一列的光栅以及位于第二行第三列的光栅的透光狭缝沿着列方向延伸；
所述第一方向为第一行第三列的光栅指向第三行第一列的光栅的对角线方向，所述第二方向为第一行第一列的光栅指向第三行第三列的光栅的对角线方向。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，光栅周期随着与所述光源之间的距离的增大而减小。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，每个所述光栅内的光栅周期固定，各所述光栅之间的光栅周期不相同；
各所述光栅的光栅周期随着与所述光源之间的距离的增大而减小。
4.如权利要求1-3任一项所述的背光模组，其特征在于，还包括：位于所述光源出光侧的耦合元件；
所述耦合元件，用于将所述光源的出射光以满足所述导光板的全反射条件的入射角度耦合入射到所述导光板。
5.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述耦合元件为金属反射光栅或自由曲面反射镜。
6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的背光模组，以及位于所述背光模组出光侧的显示面板；
所述显示面板包括：多个像素单元，各所述像素包括多个子像素单元；
各所述子像素单元与所述背光模组的各所述出光口一一对应；
所述子像素单元包括：基板，位于所述基板与所述背光模组之间的液晶层，位于所述基板与所述液晶层之间的彩膜层，位于所述彩膜层与所述背光模组之间相互绝缘的第一透明电极和第二透明电极；其中，
所述彩膜层包括遮光区域和彩膜透光区域；
所述聚光元件，用于将所述出光口的出射光线会聚到对应的子像素单元的遮光区域；
所述第一透明电极和所述第二透明电极，用于被施加电信号，使所述液晶层等效为衍射光栅结构，使经过所述聚光元件的光线向对应的子像素单元的彩膜透光区域入射。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明电极和所述第二透明电极位于所述彩膜层与所述液晶层之间；或者，所述第一透明电极和所述第二透明电极位于所述液晶层与所述背光模组之间。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，一个所述子像素单元中，所述彩膜透光区域位于所述遮光区域的两侧。
9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，一个所述子像素单元中，所述遮光区域位于所述彩膜透光区域的中心。
10.如权利要求6-9任一项所述的显示装置，其特征在于，所述遮光区域在所述导光板上的正投影的面积小于对应的所述出光口的面积。
11.如权利要求6-9任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为透明显示装置，所述显示面板包括多个显示单元，所述显示单元分为显示灰阶显示区和透射区；
所述灰阶显示区包括一个或多个所述像素单元。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108646338B (zh) * 2018-07-02 2019-12-31 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及显示装置
CN109696721B (zh) * 2019-02-26 2020-12-18 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN109856861B (zh) 2019-04-02 2021-04-16 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、显示装置，以及显示面板的驱动方法
CN110244492B (zh) * 2019-06-18 2022-06-07 京东方科技集团股份有限公司 透明显示基板及透明显示装置
CN110456559A (zh) * 2019-07-29 2019-11-15 武汉华星光电技术有限公司 背光模组及液晶显示装置
CN113219685B (zh) * 2020-02-05 2025-01-10 瑞仪光电(苏州)有限公司 背光模块以及显示器的视角调整方法
CN111240091B (zh) 2020-02-24 2021-10-29 京东方科技集团股份有限公司 透明显示装置及其制作方法
CN111273486B (zh) * 2020-03-25 2022-05-13 京东方科技集团股份有限公司 光线准直装置、背光模组以及显示面板
CN111933676B (zh) * 2020-08-18 2023-09-19 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及其制作方法、显示装置
CN112366221B (zh) * 2020-11-10 2024-05-24 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
CN113724613B (zh) * 2021-08-31 2023-06-02 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 显示模组
CN114415376B (zh) * 2022-01-26 2023-10-17 武汉华星光电技术有限公司 显示装置与虚拟现实显示设备
CN115327818A (zh) * 2022-08-31 2022-11-11 义乌清越光电技术研究院有限公司 一种背光模组、背光模组的制备方法及显示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6122465A (en) * 1994-03-16 2000-09-19 Hitachi, Ltd. Reflective liquid crystal display having a hologram color filter

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8802988A (nl) 1988-12-05 1990-07-02 Philips Nv Inrichting voor het met optische straling aftasten van een informatievlak.
US5959704A (en) * 1996-02-08 1999-09-28 Fujitsu Limited Display device having diffraction grating
KR100781383B1 (ko) * 2006-09-14 2007-11-30 비전하이테크 주식회사 색재현성이 향상된 도광판, 이를 이용한 조명장치 및표시장치
KR101270165B1 (ko) 2006-12-29 2013-05-31 삼성디스플레이 주식회사 반사 투과형 디스플레이 패널 및 이를 채용한 디스플레이장치
KR101375332B1 (ko) * 2007-08-16 2014-03-19 삼성디스플레이 주식회사 반사판과 이를 채용한 디스플레이 및 반사광 분포 제어방법
WO2010010749A1 (ja) * 2008-07-22 2010-01-28 シャープ株式会社 バックライトユニットおよび液晶表示装置
US8854732B2 (en) * 2009-06-17 2014-10-07 Enplas Corporation Light-guiding substrate and optical system provided with same
CN103133941B (zh) * 2011-12-01 2016-05-18 扬升照明股份有限公司 背光模组
CN104508353B (zh) * 2013-07-30 2018-08-31 镭亚股份有限公司 基于多束衍射光栅的背光照明
JP6961491B2 (ja) 2015-04-23 2021-11-05 レイア、インコーポレイテッドLeia Inc. 二重ライトガイド式格子ベースのバックライトおよび同バックライトを用いる電子ディスプレイ
CN104914614A (zh) 2015-06-15 2015-09-16 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组、液晶面板以及显示装置
CN106908993A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种背光模组和液晶显示设备
CN107238974B (zh) * 2017-07-24 2021-03-02 京东方科技集团股份有限公司 一种背光源及液晶显示模组
CN107621729B (zh) * 2017-09-27 2020-07-10 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及使用其的液晶显示器
CN107490901B (zh) 2017-09-29 2020-04-28 京东方科技集团股份有限公司 双视显示面板和显示装置
CN108761946B (zh) * 2018-05-15 2021-01-12 京东方科技集团股份有限公司 一种透明显示面板和透明显示装置
CN108646338B (zh) * 2018-07-02 2019-12-31 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及显示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6122465A (en) * 1994-03-16 2000-09-19 Hitachi, Ltd. Reflective liquid crystal display having a hologram color filter

Also Published As

Publication number Publication date
US20200371279A1 (en) 2020-11-26
WO2020007181A1 (zh) 2020-01-09
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CN108646338A (zh) 2018-10-12

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