CN108445576B - 导光板、背光模组及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导光板、背光模组及显示装置。其中,该导光板包括:入光面以及与所述入光面相邻的出光面,与所述出光面相对的另一面包括沿第一方向间隔排布的多个第一区域和多个第二区域;所述第一区域与所述第二区域均沿第二方向延伸;其中,所述第一区域包括多个导光网点。本发明实施例所提供的技术方案,通过在导光板上间隔排布第一区域和第二区域,能够实现间隔出光,相比较于现有技术中分时控制光源的方式,能够更加简单方便地满足显示装置在3D模式下的显示需求,而且能够增加局部光源的亮度,保证光利用率,提升3D显示效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域,尤其涉及一种导光板、背光模组及显示装置。
背景技术
随着显示技术的革新,智能显示产品的显示技术正在经历从平面到立体的过渡。立体显示特别是裸眼立体技术已经成为显示领域的新发展趋势,越来越多的显示产品开始整合裸眼3D显示。一般地,裸眼3D显示的显示原理是通过显示面板与光栅和其他光学元件组合,将平面显示的具有视差的两幅图像分别提供给观察者的左右眼,观察者通过大脑合成感知到3D图像。
在进行本发明的研究过程中,发明人发现:随着裸眼3D技术的发展,柱状透镜式的3D显示装置通过将柱状透镜设置于显示面板和光源之间,来提高分辨率,避免在2D显示时对内容产生分割的现象。但是,上述柱状透镜式的3D显示装置中往往是通过分时控制光源来实现较好的3D显示,但是该方式显示需要单独控制光源的出光同时配合显示面板在不同时刻显示不同的画面才能达到3D效果,对光源的要求较高而且操作比较复杂。
发明内容
本发明实施例提供了一种导光板、背光模组及显示装置,以解决现有的柱状透镜式3D显示装置对光源的要求较高而且操作比较复杂等技术问题,提升3D的显示效果。
第一方面,本发明实施例提供了一种导光板,该导光板包括:入光面以及与所述入光面相邻的出光面,与所述出光面相对的另一面包括沿第一方向间隔排布的多个第一区域和多个第二区域;所述第一区域与所述第二区域均沿第二方向延伸;其中,所述第一区域包括多个导光网点。
进一步地,各所述第一区域的宽度相同;各所述第二区域的宽度相同。
进一步地,所述第一区域和所述第二区域均为条状区域。
进一步地,所述第二区域的宽度大于所述第一区域的宽度。
进一步地,所述第二区域的宽度比所述第一区域的宽度至少大20%。
进一步地,所述导光网点的直径小于所述第一区域沿第二方向上的宽度的十分之一。
进一步地,所述第一方向与所述第二方向垂直。
第二方面,本发明实施例还提供了一种背光模组,该背光模组:包括至少一个光源以及本发明任意一个实施例所述的导光板;其中,所述光源与所述导光板的入光面相对设置。
第三方面,本发明实施例还提供了一种显示装置,该显示装置包括:显示面板、视景分离元件以及如本发明任意一个实施例所述的背光模组;其中,所述视景分离元件设置于所述背光模组和所述显示面板之间。
进一步地,所述视景分离元件设置于所述导光板的出光面上;或者,所述视景分离元件设置于显示面板靠近所述导光板一侧。
进一步地,所述第一区域的宽度和所述第二区域的宽度之和与所述显示面板中的像素单元的宽度相同。
进一步地,所述视景分离元件包括多个沿第三方向排布,沿第四方向延伸的柱镜单元;所述柱镜单元的焦距处于所述柱镜单元至所述第一区域或所述第二区域的距离的0.3到0.8倍之间。
进一步地,所述第三方向与所述第一方向平行;所述第四方向与所述第二方向平行。
进一步地,所述的立体显示装置还包括:调光装置,设置于所述视景分离元件和所述导光板之间,或者,设置于所述透镜阵列膜和显示面板之间。
进一步地,所述调光装置用于对平面效果显示以及立体效果显示时的光源进行切换。
本发明实施例所提供的技术方案,通过在导光板上间隔排布第一区域和第二区域,即可通过导光板发出狭缝光源,实现间隔出光,将点光源或面光源转化为明暗相间的区域光,能够解决现有的显示装置对光源的要求较高而且操作比较复杂等技术问题,更加简单方便地满足显示装置在3D模式下的显示需求,而且能够避免大角度的光会被视景分离元件的透镜折射回来,增加局部光源的亮度,保证光利用率,提升3D显示效果。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案,下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然,所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图,而不是全部的附图,对于本领域普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明实施例所提供的一种导光板结构示意图;
图2是本发明实施例所提供的一种背光模组的结构示意图;
图3是本发明实施例所提供的一种导光板的工作原理图;
图4是本发明实施例所提供的一种显示装置的结构示意图;
图5是本发明实施例所提供的一种视景分离元件的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的一种显示装置的工作原理图;
图7是本发明实施例提供的一种显示装置的光能量分布曲线;
图8是本发明实施例提供的另一种显示装置的光能量分布曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明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发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例所提供的一种导光板11的结构示意图,如图1所示,本实施例所提供的导光板11包括:入光面以及与入光面相邻的出光面,与出光面相对的另一面包括沿第一方向x间隔排布的多个第一区域110和多个第二区域111;第一区域110与第二区域111均沿第二方向y延伸;其中,第一区域110包括多个导光网点。
其中,导光网点可以为激光网点,通过激光打点在导光板11的第一区域110形成凹点;或者采用现有的工艺将导光板11的第一区域110粗糙化,形成多个导光网点。当光源的光进入导光板后,由于光由折射率大的导光板(光密介质)射到折射率小的空气(光疏介质)的界面时,可能会有部分光线被反射回导光板内,发生全反射,不能形成有效出光,因此通过在第一区域110设置多个导光网点,通过导光网点改变光线的光路,从而使得产生全发射的光线通过出光面重新出射,能够有效地增加出光率和光线的利用率,而且通过导光网点的漫反射作用能够使得导光板的出光更加均匀。可以理解的是,导光网点的数量和大小也会对出光率产生影响。因此,为了充分保证出光率和光线的利用率,第一区域的导光网点需要合理设置,在发明本实施例中,可选是导光网点的直径小于第一区域110沿第一方向x上的宽度的十分之一。
需要说明的是,在导光板11上间隔排布第一区域110和第二区域111时,第一方向x和第二方向y可以垂直也可以不垂直。示例性地,如图1中,为了便于对光线进行控制,可选是第一方向x与第二方向y垂直。这仅是本发明的一个具体示例,而非对本发明的限制。在具体设计时,可以根据实际需求,对第一方向x和第二方向y的相对角度进行设置。
本发明实施例所提供的技术方案,通过在导光板11上间隔排布第一区域110和第二区域111,即可通过导光板11发出狭缝光源,实现间隔出光,将点光源或面光源转化为明暗相间的区域光,能够解决现有的显示装置对光源的要求较高而且操作比较复杂等技术问题,更加简单方便地满足显示装置在3D模式下的显示需求,而且能够避免大角度的光会被视景分离元件的透镜折射回来,增加局部光源的亮度,保证光利用率,提升3D显示效果。
可选地,导光板11的各第一区域110的宽度d1相同;各第二区域111的宽度d2相同。这样设置还能够使得导光板11的出光区域整体分布规律,为立体显示装置提供均匀强度的光源。示例性地,导光板11的第一区域110和第二区域111可以均设置为条状区域。
为了增加导光板11各个出光区域的光线强度,使得各区域的明暗对比度更加明显,以保证经过视景分离元件后的出光效果以及立体显示效果,可选是,导光板11第二区域111的宽度d2大于第一区域110的宽度d1。具体可以是,第二区域111的宽度d2比第一区域110的宽度d1至少大20%。这样设置的好处在于,进一步保证导光板11中与第一区域110对应的出光区域各光线能够被合理的分光,减小串扰,提升3D效果。
可以理解是,图1中仅仅示出了导光板11第二区域111的宽度d2大于第一区域110的宽度d1的情况。在实际应用中,可以根据实际需求设置第二区域111的宽度d2和第一区域110的宽度d1,例如第二区域111的宽度d2和第一区域110的宽度d1相等。
图2为本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图,如图2所示,该背光模组包括:至少一个光源10以及本发明任意一个实施例所述的导光板11;其中,光源10与导光板11的入光面相对设置。其中,光源10可以为点光源,如可以是设置有多个发光二极管LED的灯条或者单个的发光装置等。
图3为本发明实施例所提供的一种导光板11的工作原理图,在侧入式光源10的背光模组中,导光板11通常用以将侧入式光转换为垂直方向出光。本实施例中,如图3所示,当光源10从侧面进入导光板11时,导光板11中的大部分的光往往在不包含网点时进行全反射,无法出光,但由于第一区域110可以包括密集排布的多个导光网点,类似于立体光栅的原理,可以对入射到网点上的光线产生漫反射,同时改变入射光线的出光角度,从而使得导光板11中的光可以从含有网点的第一区域110反射后折射出去,也可以理解为第一区域110相当于出光区域。
另外,考虑到光源10设置在导光板11的一侧,为了增加3D显示时主视点的亮度,可选是导光板11的厚度沿远离光源10的方向上逐渐增大,或者说导光板11的厚度沿靠近光源10的方向上逐渐减小,光源10设置于导光板11的厚度相对较小的一侧。这样设置的好处在于,将背光模组应用于显示装置时可以通过增强亮度进一步提升显示装置的3D显示效果。
需要说明的是,本实施例的背光模组示例性地包括一个光源10以及沿第一方向x间隔排布第一区域110和第二区域111的导光板11(图2和图3所示),但是仅仅是一种示例,在本发明的其他实施例中,背光模组还可以包括发射片、扩散片等光学膜层以及驱动电路等(图2和图3中未示出),来实现相应的功能,并不局限于图2和图3中所示的结构。
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图,如图4所示,该显示装置包括:显示面板3、视景分离元件2以及如本发明任意一个实施例所述的背光模组1;其中,视景分离元件2设置于背光模组1和显示面板3之间。
在本技术方案中,将视景分离元件2设置于背光模组1和显示面板3之间的好处在于,可以有效防止工厂在贴合过程造成屏幕破裂,显示异常等问题,提高3D显示装置的良品率。
可选地,视景分离元件2即3D膜设置于导光板11的出光面上;或者,视景分离元件2设置于显示面板3靠近导光板11一侧。示例性地,可以采用全贴合3D膜,具体可使用水胶或者光学胶将全贴合3D膜贴合于导光板11和屏幕之间。将显示面板3和3D膜对位贴合在一起,3D膜贴合于显示面板3靠近导光板11一侧,或者将3D膜贴合直接贴合与导光板11的出光面上。本实施例中可选是将视景分离元件2即3D膜设置于导光板11的出光面上,即可以直接将3D膜贴合在导光板上,可以有效避免传统操作中在3D膜贴合到屏幕上时造成的屏幕破裂,显示异常等相关不良,提高工厂良率。
可以理解的是在实际应用中,还可以是通过其他方式将视景分离元件2设置于背光模组1和显示面板3之间,例如根据需求将3D膜设置于与导光板11配合使用的光学膜层上等,仅在本发明保护的范围之内,在此并不做限定。
考虑到显示装置的轻薄化需求,在本发明实施例中,视景分离元件包括多个沿第三方向排布,并且沿第四方向延伸的柱镜单元;柱镜单元的焦距处于柱镜单元至第一区域或第二区域的距离的0.3到0.8倍之间。这样设置的好处在于,柱镜能够达到较好的分光效果,实现较好的3D显示。可选地,第三方向与第一方向x平行;第四方向与第二方向y平行。
图5是本发明实施例所提供的一种视景分离元件的结构示意图,其中右面圆形区域内为左面圆形区域内的结构的局部放大图。如图5所示,全贴合式视景分离元件2即全贴合3D膜包含透明基材层21,第一材料层22以及第二材料层23,第一材料层22和第二材料层23共同组成了适用于全贴合的3D微结构层,其分界面构成微结构界面。第一材料层22以紫外线固化的方式或者其他方式附着于透明基材层21上,或者第一材料层22和透明基材层21由相同材料成型而成。第二材料层23以紫外线固化,涂布或者其他方式附着于第一材料层22上。其中,透明基材层21的材料具体可以是聚乙烯(Polyethylene,PE),聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC),聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)或者其他透明材料,还可以是两种以及两种以上透明材料的复合体。
示例性地,第一材料层22的折射率为n1,第二材料层23的折射率为n2。示例性地,n1和n2中的高折射率可以处于范围1.5—1.7之间,折射率n1和n2中的低折射率可以处于范围1.3-1.55之间,第一材料层22的折射率和第二折材料层23的折射率之间的差值介于0.1—0.4之间。
第一材料层22和第二材料层23的分界面构成的界面为3D微结构界面,其剖面结构为柱镜结构,即3D微结构由多个沿第三方向排布,沿第四方向延伸的柱镜单元组成。
在保证3D显示效果的同时,可选是,柱镜单元的焦距处于柱镜单元至第一区域或第二区域的距离的0.3到0.8倍之间。这样设置的好处在于,充分考虑柱镜单元的工作原理以及显示装置各结构层之间的位置关系,实现较好的3D效果。
为了实现更好地3D显示效果,可选地,导光板11的第一区域110的宽度d1和第二区域111的宽度d2之和与显示面板3中的像素单元的宽度相同。也可以理解为,两个相邻的第一区域110之间的宽度,或者两个相邻的第二区域111之间的宽度,与显示面板3中的像素单元的宽度相同。其中,像素单元至少包括红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元。可以理解的是,在实际设计中,可以根据屏幕像素设置各第一区域110的宽度d1,以及排布规则,再根据第一区域110的宽度d1设计视景分离元件中各柱镜单元的半径。
图6为本发明实施例提供的一种显示装置的工作原理图,如图6所示,在进行3D显示时,背光模组1中设置于导光板11一侧或者两侧的光源10所发出的光进入导光板11后,导光板11的第二区域111发生全反射,导光板11的第一区域110将光导出,产生间隔的区域光,进而经视景分离元件2将各区域光折射后改变光的传输方向,使得光线透过显示面板3上的子像素后,作为图像显示的光源,将显示面板3显示的具有视差的两幅图像分别提供给观察者的左右眼,使得观察者能够观看到具有3D显示效果的图像。
可选地,本发明实施例中的显示装置,导光板第一区域的宽度与第二区域宽度为1:3,两个相邻的第一区域之间的宽度为0.069mm,显示面板的两个相邻子像素之间的宽度为0.069mm,柱镜的半径为0.13mm,焦距为0.251mm,柱镜到导光板上第一区域或第二区域的距离为0.47mm。通过光学软件测量得到该显示装置的光能量分布曲线,如图7所示,其中,横坐标为观察者位置横向距离,纵坐标为归一化能量值,实线表示进入观察者右眼的能量,虚线表示进入观察者左眼的能量,由图7可知,左右视点实现了较好的分离,具有较好的3D效果。
可选地,本发明实施例中的显示装置,导光板第一区域的宽度与第二区域宽度为3:7,两个相邻的第一区域之间的宽度为0.2mm,显示面板的两个相邻子像素之间的宽度为0.2mm,柱镜半径为0.27mm,焦距为0.521mm,柱镜到导光板上第一区域或第二区域的距离为1mm。通过光学软件测量得到该显示装置的光能量分布曲线,如图8所示,其中,横坐标为观察者位置横向距离,纵坐标为归一化能量值,实线表示进入观察者右眼的能量,虚线表示进入观察者左眼的能量,由图8可知,左右视点实现了较好的分离,具有较好的3D效果。
为了兼顾显示装置的2D和3D显示效果,本发明实施例的显示装置还可以包括调光装置。调光装置可设置于视景分离元件2和导光板11之间,或者,设置于视景分离元件2和显示面板3之间。
其中,调光装置用于对平面效果显示以及立体效果显示时的光源进行切换。示例性地,在3D显示时,调光装置用于对导光板11的出光面的光线进行透射;在2D显示时,调光装置用于将导光板11的出光面的明暗相间的光线转换为面光源。
示例性地,即可以在显示装置的视景分离元件2和显示面板3之间或者视景分离元件2和导光板11之间加一层调聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC),又叫液晶调光膜。液晶调光膜是将低分子液晶与预聚物Kuer UV65胶相混合,在一定条件下经聚合反应,形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中。其工作原理是利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料,主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。
当PDLC开启时,施加了外电压,液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列,即与电场方向一致。微粒之寻常光折射率与聚合物的折射率基本匹配,无明显介面,构成了一基本均匀的介质,所以入射光不会发生散射,薄膜呈透明状;当PDLC关闭时,在无外加电压的情形下,膜间不能形成有规律的电场,液晶微粒的光轴取向随机,呈现无序状态,其有效折射率n0不与聚合物的折射率np匹配。入射光线被强烈散射,薄膜呈不透明或半透明状。
如果PDLC膜处于3D膜和导光板11之间,当PDLC关闭时,PDLC呈不透明或半透明状,相当于PDLC把原来的间隔条形光源变成了面光源,3D膜对于整面性的面光源无法起到分光的作用,相当于3D膜不起效果,所以在2D显示时内容不受损失。
如果PDLC膜处于3D膜和屏幕之间,当PDLC关闭时,PDLC呈不透明或半透明状,相当于PDLC把原来的经过透镜分光之后的光线又重新扩散雾化,PDLC相当于变成了一个面光源直接照射到屏幕上,所以在2D显示时内容不受损失。
在本实施例中,通过设置调光装置,通过开启和关闭调光装置,使得调光装置在不透明或半透明以及透明状态之间进行转换,以实现光源的转换,在保证显示效果的同时,简单方便地实现了显示装置在2D和3D显示模式之间的切换。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明(发明)技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种显示装置,其特征在于,包括:显示面板、视景分离元件以及背光模组;其中,所述视景分离元件设置于所述背光模组和所述显示面板之间;
所述视景分离元件包括多个沿第三方向排布,并且沿第四方向延伸的柱镜单元;所述柱镜单元的焦距处于所述柱镜单元至所述第一区域或所述第二区域的距离的0.3到0.8倍之间;
所述背光模组,包括至少一个光源以及导光板;其中所述光源与所述导光板的入光面相对设置;
所述导光板,包括:入光面以及与所述入光面相邻的出光面,与所述出光面相对的另一面包括沿第一方向间隔排布的多个第一区域和多个第二区域;所述第一区域与所述第二区域均沿第二方向沿伸;其中所述第一区域包括多个导光网点;
所述导光板所述导光网点的直径小于所述第一区域沿第一方向上的宽度的十分之一。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述导光板各所述第一区域的宽度相同;各所述第二区域的宽度相同。
3.根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于,所述导光板所述第一区域和所述第二区域均为条状区域。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述导光板所述第二区域的宽度大于所述第一区域的宽度。
5.根据权利要求4所述的显示装置,其特征在于,所述导光板所述第二区域的宽度比所述第一区域的宽度至少大20%。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述导光板所述第一方向与所述第二方向垂直。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于:所述视景分离元件设置于所述导光板的出光面上;或者,所述视景分离元件设置于显示面板靠近所述导光板一侧。
8.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于:所述第一区域的宽度和所述第二区域的宽度之和与所述显示面板中的像素单元的宽度相同。
9.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述第三方向与所述第一方向平行;所述第四方向与所述第二方向平行。
10.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,还包括:调光装置,设置于所述视景分离元件和所述导光板之间。
11.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,所述调光装置用于对平面效果显示以及立体效果显示时的光源进行切换。
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