CN113311530A - 一种光源组件及显示装置 - Google Patents

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CN113311530A CN202110696163.8A CN202110696163A CN113311530A CN 113311530 A CN113311530 A CN 113311530A CN 202110696163 A CN202110696163 A CN 202110696163A CN 113311530 A CN113311530 A CN 113311530A
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孙凌宇
杜景军
梁菲
侯婷琇
赵健
孙亚新
赵超越
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Abstract

一种光源组件及显示装置，光源组件包括导光层、光源和光整形件；导光层包括相邻的入光面和出光面，光源设于导光层的入光面处，光整形件设于光源和导光层的入光面之间；光整形件包括第一表面和朝向导光层的入光面设置的第二表面，光源发出的光能够从光整形件的第一表面射入光整形件内并从光整形件的第二表面射出，且从光整形件的第二表面射出的光能够从导光层的入光面射入导光层内并从导光层的出光面射出；光整形件设置为从光整形件的第二表面射出的光在第一平面内的出射角度小于光源在第一平面内的发光角度，第一平面为经过光源的出光面的中心点且与导光层的出光面和入光面均垂直的平面。本公开实施例的光源组件可以提高亮度均一性。

Description

一种光源组件及显示装置
技术领域
本公开实施例涉及但不限于显示技术领域，具体涉及一种光源组件及显示装置。
背景技术
与透射式显示装置相比，反射式显示装置的图像更加柔和、功耗更低，在户外可以获得更好的显示效果，因此在电子阅读器、公共显示等领域受到越来越多的青睐。一些反射式显示装置设置有前置光源，如图1所示，一些设置有前置光源的反射式显示装置包括：前置光源组件和显示面板6，前置光源组件包括设于显示面板6显示侧的导光层2和设于导光层2一侧边处的光源1，导光层2的背离显示面板6的表面设有微结构层4，微结构层4包括多个微结构41，光源1发出的光入射到导光层2中并向远离光源1的方向传播，微结构层4的多个微结构41可以破坏光在导光层2中的全反射，使得导光层2中的光可以朝向显示面板6所在侧射出并入射到显示面板6内，使显示面板6进行显示。但是，图1的反射式显示装置的整体画面的亮度均一性偏低。
发明内容
本公开实施例提供一种光源组件，包括导光层、光源和光整形件；所述导光层包括相邻的入光面和出光面，所述光源设于所述导光层的入光面处，所述光整形件设于所述光源和所述导光层的入光面之间；所述光整形件包括第一表面和朝向所述导光层的入光面设置的第二表面，所述光源发出的光能够从所述光整形件的第一表面射入所述光整形件内并从所述光整形件的第二表面射出，且从所述光整形件的第二表面射出的光能够从所述导光层的入光面射入所述导光层内并从所述导光层的出光面射出；所述光整形件设置为从所述光整形件的第二表面射出的光在第一平面内的出射角度小于所述光源在所述第一平面内的发光角度，所述第一平面为经过所述光源的出光面的中心点且与所述导光层的出光面和入光面均垂直的平面。
可选地，所述光整形件的第一表面与第二表面相对设置，且所述光整形件的第一表面朝向所述光源的出光面设置。
可选地，所述光整形件的第一表面为朝向所述光源的出光面凸出的弧面。
可选地，所述光整形件的第二表面设有多个沿所述导光层的入光面的长度方向延伸的凸棱。
可选地，所述凸棱的截面形状为三角形，相邻的两个所述凸棱之间形成第一沟槽，所述第一沟槽的截面形状为三角形。
可选地，所述凸棱的截面形状为等腰直角三角形，所述凸棱包括垂直相交的第一斜面和第二斜面。
可选地，所述光整形件还包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面上均设置有反射层，所述反射层设置为所述光整形件内的光入射到所述反射层上时能够发生镜面反射。
可选地，所述光整形件的折射率为1.4至1.6。
可选地，所述导光层的出光面设有多个沿远离所述光源的方向延伸的第二沟槽，或者，所述导光层的出光面设有第一微结构层，所述第一微结构层包括多个沿远离所述光源的方向延伸的第二沟槽；所述第二沟槽的深度与宽度的比值为1:1至2:1。
可选地，所述导光层的与出光面相对的表面设有第二微结构层，所述第二微结构层包括多个微结构，所述微结构设置为所述导光层内的光入射到所述微结构上发生反射后能够从所述导光层的出光面按设定出射角度射出。
本公开实施例还提供一种显示装置，包括任一实施例所述的光源组件和显示面板。
可选地，所述显示面板为反射式液晶显示面板，所述光源组件设于所述显示面板的显示侧。
本公开实施例的光源组件，在光源和导光层的入光面之间设置有光整形件，光源发出的光能够从光整形件的第一表面射入光整形件内并从光整形件的第二表面射出，且从光整形件的第二表面射出的光能够从导光层的入光面射入导光层内并从导光层的出光面射出；光整形件设置为从光整形件的第二表面射出的光在第一平面内的出射角度小于光源在所述第一平面内的发光角度，所述第一平面为经过光源的出光面的中心点且与导光层的出光面和入光面均垂直的平面。如此，光整形件可以将光源在第一平面内的光束角进行收拢后射入导光层内，这样可以使得光在导光层内沿远离光源的方向传播的距离更远，从而可以提高应用有本公开实施例的光源组件的显示装置的画面的亮度均一性，且有利于本公开实施例的光源组件应用于大尺寸显示装置中，并可提高光线利用率。
附图说明
附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。
图1为一些设置有前置光源的反射式显示装置的剖面结构示意图；
图2为一些示例性实施例的显示装置的剖面结构示意图；
图3为在一些示例性实施例中图2的显示装置的局部剖面结构示意图；
图4为在一些示例性实施例中图2的显示装置的俯视结构示意图；
图5为在一些示例性实施例中图2的显示装置中光源组件的光源和光整形件的结构示意图；
图6为在一些示例性实施例中图5中的光整形件的局部剖面结构示意图；
图7为在一些示例性实施例中图5中的光整形件对光源发出的光进行整形的光路示意图；
图8为图2的显示装置中光源发出的光的亮度分布示意图；
图9为图2的显示装置中光源发出的光经过光整形件整形后的亮度分布示意图；
图10为图1的显示装置中光源发出的光在导光层内传播的光路示意图；
图11为图2的显示装置中光源发出的光经光整形件整形后在导光层内传播的光路示意图。
附图标记为：
1、光源，2、导光层，3、光整形件，4、第二微结构层，5、保护膜，6、显示面板，7、粘接层，21、导光层的入光面，22、导光层的出光面，31、光整形件的第一表面，32、光整形件的第二表面，33、光整形件的第三表面，34、光整形件的第四表面，41、微结构，221、第二沟槽，321、凸棱。
具体实施方式
本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。
如图1所示的设置有前置光源的反射式显示装置的整体画面的亮度均一性偏低，为了提升显示装置画面的亮度均一性，一些方法是改变微结构层4中微结构41的间距(pitch)以及大小，但受微结构层4加工方式限制，微结构41的形状及pitch变动会严重影响加工效率，加工成本成倍上升，并且，当微结构41的pitch过密或者过疏时，同样会影响到画面的显示效果，使得画面局部显示不清晰。
本公开实施例提供一种光源组件，在一些示例性实施例中，如图2、图4和图5所示，图2为在一些示例性实施例中采用本公开实施例的光源组件的显示装置的剖面结构示意图，图4为在一些示例性实施例中图2的显示装置的俯视结构示意图，图5为在一些示例性实施例中图2的显示装置中光源组件的光源1和光整形件3的结构示意图。所述光源组件包括导光层2、光源1和光整形件3；所述导光层2包括相邻的入光面21和出光面22，所述光源1设于所述导光层2的入光面21处，所述光整形件3设于所述光源1和所述导光层2的入光面21之间；所述光整形件3包括第一表面31和朝向所述导光层2的入光面21设置的第二表面32，所述光源1发出的光能够从所述光整形件3的第一表面31射入所述光整形件3内并从所述光整形件3的第二表面32射出，且从所述光整形件3的第二表面32射出的光能够从所述导光层2的入光面21射入所述导光层2内并从所述导光层2的出光面22射出；所述光整形件3设置为从所述光整形件3的第二表面32射出的光在第一平面内的出射角度小于所述光源1在所述第一平面内的发光角度，所述第一平面(图2中所示的直线X与直线Y所在的平面)为经过所述光源1的出光面的中心点且与所述导光层2的出光面22和入光面21均垂直的平面。
本公开实施例的光源组件，在光源1和导光层2的入光面21之间设置有光整形件3，光源1发出的光能够从光整形件3的第一表面31射入光整形件3内并从光整形件3的第二表面32射出，且从光整形件3的第二表面32射出的光能够从导光层2的入光面21射入导光层2内并从导光层2的出光面22射出；光整形件3设置为从光整形件3的第二表面32射出的光在第一平面内的出射角度小于光源1在所述第一平面内的发光角度，所述第一平面为经过光源1的出光面的中心点且与导光层2的出光面22和入光面21均垂直的平面。如此，光整形件3可以将光源1在第一平面内的光束角进行收拢后射入导光层2内，这样可以使得光在导光层2内沿远离光源1的方向传播的距离更远，从而可以提高应用有本公开实施例的光源组件的显示装置的画面的亮度均一性，且有利于本公开实施例的光源组件应用于大尺寸显示装置中，并可提高光线利用率。
在一些示例性实施例中，如图2和图5所示，所述光整形件3的第一表面31与第二表面32可以相对设置，且所述光整形件3的第一表面31朝向所述光源1的出光面设置。所述光整形件3的第一表面31可以为朝向所述光源1的出光面凸出的弧面。所述光整形件3的第二表面32可以设有多个沿所述导光层2的入光面21的长度方向延伸的凸棱321。
在一些示例性实施例中，如图6所示，图6为在一些示例性实施例中图5中的光整形件3的局部剖面结构示意图，所述凸棱321的截面形状可以为三角形，相邻的两个所述凸棱321之间形成第一沟槽，所述第一沟槽的截面形状可以为三角形。
本实施例的一个示例性中，如图6所示，所述凸棱321的截面形状可以为等腰直角三角形，所述凸棱321包括垂直相交的第一斜面和第二斜面，所述第一沟槽的截面形状同样为等腰直角三角形。所述凸棱321的第一斜面和第二斜面的夹角α为直角，所述凸棱321的高度为a，所述凸棱321的宽度为2b，其中，a＝b。所述第一沟槽的深度等于所述凸棱321的高度，所述第一沟槽的宽度等于所述凸棱321的宽度。在其他示例中，所述凸棱321的第一斜面和第二斜面的夹角α、凸棱321的高度a，以及凸棱321的宽度2b的大小均可以根据需要进行设计。
在一些示例性实施例中，如图5所示，所述光整形件3还可以包括相对设置的第三表面33和第四表面34，所述第三表面33和所述第四表面34上均设置有反射层，所述反射层设置为所述光整形件3内的光入射到所述反射层上时能够发生镜面反射。这样，所述光整形件3内的光经过反射层镜面反射后最终可以从光整形件3的第二表面32射出。
本实施例的一个示例性中，如图5所示，所述光整形件3的第三表面33和第四表面34可以互相平行设置，所述光整形件3的第三表面33与第一表面31相邻并与第二表面32相邻，所述光整形件3的第四表面34与第一表面31相邻并与第二表面32相邻。所述反射层的材料可以采用金属，比如银等。所述反射层可以采用气相沉积等工艺形成。
在一些示例性实施例中，所述光整形件3可以采用玻璃、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等透明材料制成。所述光整形件3的折射率可以为1.4至1.6。比如，可以采用折射率为1.58的PC材料。
在一些示例性实施例中，如图2、图4所示，所述光源1可以包括一个或多个LED灯。多个LED灯可以沿着所述导光层2的入光面21的长度方向排布，多个LED灯的出光面朝向所述光整形件3的第一表面31设置。所述光源1可以向四周发出光线，所述光源1在周围各个方向上的最大发光角度可以为100度至120度。所述光整形件3在所述导光层2的入光面21的长度方向上的长度可以等于或大于所述导光层2的入光面21的长度。
在一些示例性实施例中，如图3、图4所示，图3为在一些示例性实施例中图2的显示装置的局部剖面结构示意图，所述导光层2的出光面22可以设有多个沿远离所述光源1的方向延伸的第二沟槽221，或者，所述导光层2的出光面22可以设有第一微结构层，所述第一微结构层包括多个沿远离所述光源1的方向延伸的第二沟槽221。所述第二沟槽221的截面形状可以不限，比如可以为梯形、三角形等。如此，通过在导光层2的出光面22设置多个第二沟槽221，可以避免或减弱因衍射导致的画面出现亮线的问题，此外还可以提升光线在导光层2中沿远离光源1方向的传播距离。
本实施例的一个示例中，如图4所示，所述多个第二沟槽221可以在所述导光层2的入光面21的长度方向上间隔设置且多个第二沟槽221可以平行设置，相邻两个第二沟槽221的间距可以小于等于显示装置中显示面板上相邻子像素的间距。所述第二沟槽221的深度与宽度的比值可以为1:1至2:1。
本实施例的一个示例中，所述导光层2可以为导光板，所述第二沟槽221可以直接设置在导光板的出光面上。比如，导光板可以是模具注塑制成，可以在制作导光板的模具上设置与所述第二沟槽221形状互补的结构，这样，制作形成的导光板上就具有所述第二沟槽221。或者，所述导光层2可以为导光膜，可以在导光膜的出光面上先形成一个胶层，之后，在胶层上辊压形成多个所述第二沟槽221，之后，胶层固化后形成所述第一微结构层。
在一些示例性实施例中，如图2所示，所述导光层2的与出光面相对的表面可以设有第二微结构层4，所述第二微结构层4包括多个微结构41，所述微结构41设置为所述导光层2内的光入射到所述微结构41上发生反射后能够从所述导光层2的出光面22按设定出射角度射出。示例性地，所述设定出射角度可以为-30度至30度，光线从导光层2的出光面22射出的角度为0度时，即光线垂直于导光层2的出光面22射出。示例性地，如图4所示，所述微结构41可以为凹槽，凹槽的截面形状可以为三角形、W形等，所述凹槽的延伸方向可以与所述第二沟槽221的延伸方向垂直。
在一些示例性实施例中，如图2所示，所述导光层2的背离出光面的一侧可以贴设有保护膜5，以对导光层2进行保护。示例性地，如图2所示，保护膜5可以贴设在第二微结构层4的表面。
在一些示例性实施例中，如图5所示，所述光源1发出的光从所述光整形件3的第一表面31射入光整形件3内，光源1发出的光在经过光整形件3的第一表面31时发生折射，光线经过光整形件3的第一表面31折射后会照射到光整形件3的第三表面33和第四表面34的反射层上，光线经过反射层的镜面反射后最终照射到光整形件3的第二表面32，并从光整形件3的第二表面32射出，最终从光整形件3的第二表面32射出的光在所述第一平面内的出射角度小于所述光源1在所述第一平面内的发光角度。
本实施例的一个示例中，如图2、如4和图5所示，所述光源1包括多个LED灯，LED灯在周围各个方向上的最大发光角度为100度，可理解为LED灯的发光角度为-100度至100度。所述光整形件3采用折射率为1.58的PC材料。所述光整形件3的第一表面31为朝向所述光源1的出光面凸出的弧面，该弧面半径可以根据光整形件3的折射率及LED灯的封装尺寸等因素来设计，本示例中所述光整形件3的第一表面(弧面)31的半径为0.25mm。所述光整形件3的第二表面32上的凸棱321的第一斜面和第二斜面的夹角α为直角，所述凸棱321的高度为a，所述凸棱321的宽度为2b，其中，a＝b＝25微米。如图7所示，以LED灯的出光面中心发出光线在所述第一平面内的角度(图7中可理解为光线与直线X或水平面的夹角)分别为20度、30度、40度、50度为例，经过所述光整形件3后在所述第一平面内的出射角分别为18度、6度、0.7度、0.3度，由此可看出，所述光整形件3可以将所述光源1在所述第一平面内的光束角进行收拢。下表1为光线经过所述光整形件3的不同表面时的角度(保留两位有效数字)。
表1光线经过光整形件的不同表面时的角度
Figure BDA0003128491060000081
如图8所示，图8为一些示例性实施例中光源1发出的光的亮度分布示意图，可以看出，光源1的发光角度为-45度至45度，发光角度为0度时亮度最强，亮度在0度左右逐渐降低。如图9所示，图9为一些示例性实施例中图8的光源1发出的光经过光整形件3整形后的亮度分布示意图，可以看出，图8的光源1发出的光经过光整形件3整形后的出射角度为-30度至30度，出射角度为0度时亮度最强，亮度在0度左右逐渐降低。通过图8和图9的对比，可以看出，所述光整形件3可以将所述光源1在第一平面内的光束角进行收拢。
如图10所示，图10为图1的显示装置中光源1发出的光在导光层2内传播的光路示意图，可以看出，光源1发出的光直接从导光层2的入光面21射入导光层2内并沿远离光源1的方向传播。如图11所示，图11为图2的显示装置中光源1发出的光经光整形件3整形后在导光层2内传播的光路示意图，可以看出，光源1发出的光经过光整形件3整形后从导光层2的入光面21射入导光层2内并沿远离光源1的方向传播。通过图10和图11的对比，可以看出，光源1发出的光经过光整形件3整形后，光线与水平面的夹角更小且光线的角度分布更集中，光线在导光层2内沿远离光源1的方向传播的距离更远。
本公开实施例还提供一种显示装置，包括上述任一实施例的光源组件和显示面板。
在一些示例性实施例中，如图2所示，显示装置包括上述任一实施例的光源组件和显示面板6，所述显示面板6可以反射式显示面板，所述光源组件可以作为反射式显示面板6的光源。比如，所述显示面板6可以为反射式液晶显示面板，所述光源组件可以设于所述显示面板6的显示侧，并作为反射式液晶显示面板的前置光源。导光层2的出光面22可以与显示面板6的显示面通过粘接层7贴合，所述粘接层7可以采用光学透明胶。从导光层2的出光面22射出的光线射入反射式显示面板6，可使反射式显示面板6在环境光较暗时进行正常显示。
本公开实施例的显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的实施方式并不一定限定于该尺寸，附图中每个部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了一些例子，本公开的实施方式不局限于附图所示的形状或数值。
在本文描述中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，包括85°以上且95°以下的角度的状态。
在本文描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“四角”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例的简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
在本文描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，或是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，或通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开实施例中的含义。

Claims (12)

1.一种光源组件，其特征在于：包括导光层、光源和光整形件；
所述导光层包括相邻的入光面和出光面，所述光源设于所述导光层的入光面处，所述光整形件设于所述光源和所述导光层的入光面之间；
所述光整形件包括第一表面和朝向所述导光层的入光面设置的第二表面，所述光源发出的光能够从所述光整形件的第一表面射入所述光整形件内并从所述光整形件的第二表面射出，且从所述光整形件的第二表面射出的光能够从所述导光层的入光面射入所述导光层内并从所述导光层的出光面射出；
所述光整形件设置为从所述光整形件的第二表面射出的光在第一平面内的出射角度小于所述光源在所述第一平面内的发光角度，所述第一平面为经过所述光源的出光面的中心点且与所述导光层的出光面和入光面均垂直的平面。
2.如权利要求1所述的光源组件，其特征在于：所述光整形件的第一表面与第二表面相对设置，且所述光整形件的第一表面朝向所述光源的出光面设置。
3.如权利要求2所述的光源组件，其特征在于：所述光整形件的第一表面为朝向所述光源的出光面凸出的弧面。
4.如权利要求3所述的光源组件，其特征在于：所述光整形件的第二表面设有多个沿所述导光层的入光面的长度方向延伸的凸棱。
5.如权利要求4所述的光源组件，其特征在于：所述凸棱的截面形状为三角形，相邻的两个所述凸棱之间形成第一沟槽，所述第一沟槽的截面形状为三角形。
6.如权利要求4所述的光源组件，其特征在于：所述凸棱的截面形状为等腰直角三角形，所述凸棱包括垂直相交的第一斜面和第二斜面。
7.如权利要求4所述的光源组件，其特征在于：所述光整形件还包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面上均设置有反射层，所述反射层设置为所述光整形件内的光入射到所述反射层上时能够发生镜面反射。
8.如权利要求1所述的光源组件，其特征在于：所述光整形件的折射率为1.4至1.6。
9.如权利要求1至8任一项所述的光源组件，其特征在于：所述导光层的出光面设有多个沿远离所述光源的方向延伸的第二沟槽，或者，所述导光层的出光面设有第一微结构层，所述第一微结构层包括多个沿远离所述光源的方向延伸的第二沟槽；
所述第二沟槽的深度与宽度的比值为1:1至2:1。
10.如权利要求1至8任一项所述的光源组件，其特征在于：所述导光层的与出光面相对的表面设有第二微结构层，所述第二微结构层包括多个微结构，所述微结构设置为所述导光层内的光入射到所述微结构上发生反射后能够从所述导光层的出光面按设定出射角度射出。
11.一种显示装置，其特征在于：包括权利要求1至10任一项所述的光源组件和显示面板。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于：所述显示面板为反射式液晶显示面板，所述光源组件设于所述显示面板的显示侧。
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WO2023016162A1 (zh) * 2021-08-11 2023-02-16 惠州Tcl云创科技有限公司 一种平面光波导方式的定向放光反射屏及显示设备
WO2024066721A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 京东方科技集团股份有限公司 前置光源模组和显示装置

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