CN105158977B - 光学组件以及使用该光学组件的液晶显示装置 - Google Patents

光学组件以及使用该光学组件的液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学组件以及采用该光学组件构成的液晶显示装置。本发明的光学组件包括：第一基材层；第二基材层；以及设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间的光导纤维层，其中，所述光导纤维层包括单层且紧密排列设置的多条光导纤维，在所述第一基材层和所述第二基材的至少一方的表面上具有与所述光导纤维接触的多个黏胶点，在所述黏胶点与所述光导纤维接触的接触点上使得破坏所述光导纤维中发生的全反射。利用本发明，能够提供可实现高色域显示的光学组件和液晶显示装置。

Description

光学组件以及使用该光学组件的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，特别是涉及一种能够实现高色域显示的光学组件以及采用该光学组件的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置凭借轻薄时尚的外观以及健康无辐射的特点，正在走进越来越多的人的生活。不过目前传统的液晶显示装置同样存在或多或少的缺点，其中对于液晶显示技术的需求最多的往往是在其色彩的表现上。随着4K电视普及，Rec.2020标准得到关注，2012年8月，ITU整合了日本Super Hi-Vision 8K超高清电视广播系统与世界主流的4K超高清电视广播系统技术规范，推出了Rec.2020超高清电视广播系统与节目源制作国际标准。Rec.2020也被称为BT.2020标准。在Rec.2020标准中，对色域也有了进一步的要求，其他的广色域标准也相继出现，针对新的色域标准，高色域显示器件必然成为趋势。
如今，用户对于高色域的显示的需求越来越高，为了提高显示的色域，最为常见的采用的是量子点技术。所谓量子点是一种纳米材料，其晶粒直径在2-10纳米之间，量子点受到电或光的刺激会根据量子点的直径大小，发出各种不同颜色的单色光。量子点技术可以借助量子点发出能谱集中、红/绿单色光，提高显示的色域值。
但是，量子点技术成本高、结构复杂。
发明内容
为了实现广色域或者说是高色域的显示，高色域显示器件的需求越来越强烈，因此鉴于上述问题，本发明旨在提供一种结构简单、成本低的能够实现高色域显示的光学组件以及采用该光学组件的液晶显示装置。
本发明的光学组件，其特征在于，包括：
第一基材层；
第二基材层；以及
设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间的光导纤维层，
其中，所述光导纤维层包括单层且紧密排列设置的多条光导纤维，
在所述第一基材层和所述第二基材的至少一方的表面上具有与所述光导纤维接触的多个黏胶点，
在所述黏胶点与所述光导纤维接触的接触点上使得破坏所述光导纤维中发生的全反射。
利用所述黏胶点破坏光导纤维中发生的全反射，能够实现光线均匀出射，由此能够提供一种高色域的显示器件。
优选地，所述接触点上的黏胶点的折射率大于所述光导纤维的折射率；或者
所述接触点上的黏胶点的折射率等于所述光导纤维的折射率并且所述接触点上的接触保持良好；或者
所述接触点上的黏胶点的折射率小于所述光导纤维的折射率但大于空气的折射率。
优选地，所述黏胶点在所述第一基材层和所述第二基材层的至少一方的表面上的分布密度按照从所述光导纤维的入射侧到所述光导纤维的出射侧而增加。
优选地，所述黏胶点为UV固化胶。
优选地，所述第一基材层是光学膜材层，所述第二基材层是反射层，或者所述第一基材层是光学膜材层，所述第二基材层是反射层。
本发明的液晶显示装置，其特征在于，具备：
液晶显示面板，具备彩膜；
光学组件，所述光学组件为上述的光学组件，所述光学组件设置在所述液晶显示面板的下方；
RGB三色激光光源，用于提供RGB三色激光；以及
光耦合器，用于将所述RGB三色激光光源提供的RGB三色激光耦合成白色光；
分光器，用于将所述白色光后分成多束后分别导入每一根所述光导纤维，
其中，所述光导纤维与所述液晶显示面板的子像素对应地设置。
利用所述黏胶点破坏光导纤维中发生的全反射，能够实现光线均匀出射，由此能够提供一种高色域的液晶显示装置。
优选地，所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的每一个子像素分别一一对应地设置。
优选地，所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的多个子像素分别对应地设置，并且每个子像素对应一个黏胶点。
优选地，所述分光器将所述白色光按照能量相同方式进行分光后分别导入到每一根所述光导纤维。
优选地，设置所述光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到所述液晶显示面板中的对应的子像素。
优选地，所述光导纤维的长度大于所述液晶显示面板的显示区域的对应长度，所述光导纤维的直径小于所述显示区域中的子像素对应的长度。
本发明的液晶显示装置，其特征在于，具备：
液晶显示面板；
光学组件，所述光学组件为光学组件，所述光学组件设置在所述液晶显示面板的下方；
RGB三色激光光源，用于向所述光学组件中的所述光导纤维提供RGB三色激光；
其中，所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的子像素一一对应地设置。
优选地，设置所述光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到所述液晶面板中的对应的子像素。
优选地，所述光导纤维的长度大于所述液晶显示面板的显示区域的对应长度，所述光导纤维的直径小于所述显示区域中的子像素对应的长度。
优选地，所述液晶显示面板具备彩膜，
所述RGB三色激光光源按照能量均分成若干份并按照规定循环顺序分别提供给所述光导纤维，所述光导纤维按照所述规定循环排列的排列顺序与所述彩膜的RGB循环排列的排列顺序相同。
优选地，所述光导纤维与所述液晶显示面板的子像素一一对应设置的对准精度达到1微米以下。
利用所述黏胶点破坏光导纤维中发生的全反射，能够实现光线均匀出射，由此能够提供一种高色域的液晶显示装置，而且输入不同颜色的光导纤维按照循环顺序排列，该循环与彩膜颜色一一对应，此时彩膜处于高透状态，对周边光导纤维串扰过来的光进行吸收，能够提高整体的透过率，减少能耗。再者，如果进一步优化光线与液晶面板的子像素的对应精度，使得对准精度达到1微米以下的情况下，能够减少光导纤维间的串扰，可以省略使用彩膜，同时进一步实现透光率的提高。
附图说明
图1是表示本发明的光学组件的立体构造图。
图2是表示本发明的光学组件中光线传播的示意图。
图3是表示本第二实施方式中光导纤维与彩膜的RGB阵列的对应关系图。
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
图1是表示本发明的光学组件的立体构造图。
如图1所示，本发明的光学组件包括：第一基材层100；第二基材层300；以及设置在所述第一基材层100和所述第二基材层300之间的光导纤维层200。
其中，光导纤维层200包括单层且紧密排列设置的多条光导纤维2001、2002、…200n，这里的多条光导纤维2001、2002、…200n是能够进行导光的纤维，但它并不是普通的光纤，普通光纤表面会镀一层反射率特别高的涂层，但本发明中的光导纤维并没有这样的涂层，本发明的光导纤维更接近普通的玻璃纤维，当然材质上可以是玻璃，也可以是其他可以导光的材料。
作为一个优选方式，光导纤维2001、2002、…200n可以采用高透光高折射率的玻璃材质，光导纤维2001、2002、…200n的截面可以是圆形，也可以是方形，在下文中组装到液晶显示装置的情况下，光导纤维的长度应该是略大于相应的液晶显示区域，直径略小于对应的液晶显示面板的子像素与其对应的长度。
第一基材层100是具有反射功能的反射层，第二基材层300由具有光学功能的一层或者多层的光学膜材构成。在第一基材层100和第二基材层300的至少一方的表面上具有与光导纤维2001、2002、…200n接触的多个黏胶点。
例如，可以是在第一基材层100和第二基材层300的至少一方的表面上涂敷多个黏胶点，然后将光导纤维2001、2002、…200n通过黏胶点粘接在第一基材层100和/或第二基材层300上。如果在下层的第一基材层100上涂敷多个黏胶点的情况下，则黏胶点的胶粒方向朝向上方（即朝向光导纤维），如果在上层的第二基材层300上涂敷多个黏胶点的情况下，则黏胶点的胶粒方向朝向下方（即朝向光导纤维）。
图2是表示本发明的光学组件中光线传播的示意图。
在图2中示例了在上层的第二基材层300涂敷黏胶粒的情况。如图2所示，在上层的第二基材层300的下表面上涂敷多个黏胶粒400，以使得光线在光导纤维层200中如图2所示那样不断循环而不再进行全反射地进行传播（作为示例，在图2中仅示意出了一个黏胶粒400，实际上存在多个黏胶粒400）。
为了实现光线如图2所示那样不断循环而不再进行全反射，作为本发明的一个发明点在于，需要将多个黏胶点400设置成在黏胶点400分别与光导纤维2001、2002、…200n接触的接触点上使得破坏在光导纤维层200中发生的全反射。
作为在黏胶点400与光导纤维2001、2002、…200n接触的接触点上破坏全反射的实施方式，例如可以列举以下几种情况：
在接触点上的黏胶点的折射率大于光导纤维2001、2002、…200n的折射率；或者
接触点上的黏胶点的折射率等于光导纤维2001、2002、…200n的折射率并且接触点上的接触保持良好；或者
接触点上的黏胶点的折射率小于光导纤维2001、2002、…200n的折射率但大于空气的折射率。
这样的话，原本在光导纤维中不断循环的全反射光线因外界介质折射率增大而不再全反射并透射出来，经过例如基材层上设置的光学功能膜材实现扩散、光形矫正等作用，最终实现光线均匀出射。
黏胶点400设置在第一基材层100或者第二基材层300的至少一方的密度可以设置为，在入射侧密度较小、在出射侧密度较大，也就是说，黏胶点400的分布密度按照从光导纤维的入射侧到光导纤维的出射侧而增加。由于在入射侧光强比较大，而光强在出射侧比较小，通过使得黏胶点在入射侧密度较小、在出射侧密度较大，就能够均匀光强，使得画面显示更加均匀。
黏胶点400是点状黏胶，它具有粘性及弹性且具有良好的光学特性，例如可以采用较质软的UV固化胶。而且，黏胶点400的涂敷面积应略大于液晶显示区域。
如上所述，本发明的光学组件由于具有图1和图2所示的构造，通过黏胶点400破坏光导纤维中的全反射，由此，能够实现光线的均匀出射、能够提高透过率，因此，本发明能够提供一种满足高色域显示要求的光学组件。
接着，对于采用上述本发明的光学组件构成的第一实施方式的液晶显示装置进行说明。
本发明第一实施方式的液晶显示装置包括：具有彩膜的液晶显示面板（图1中的500）；设置在所述液晶显示面板下方并且如上所述构成的光学组件；用于提供RGB三色激光的RGB三色激光光源；以及用于将所述RGB三色激光光源提供的RGB三色激光耦合成白色光的光耦合器；用于将所述白色光分成多束后分别导入每一根所述光导纤维的分光器，其中，所述光导纤维与所述液晶显示面板的子像素对应地设置。
作为光导纤维与液晶显示面板的子像素对应设置的方式例如可以采用以下两种设置方式：第一种方式，使得每一根光导纤维与液晶显示面板的每一个子像素分别一一对应地设置；第二种方式，使得每一根光导纤维与液晶显示面板的多个子像素分别对应地设置并且每个子像素对应一个黏胶点。
在第一种方式的情况下，利用所述分光器将白色光按照能量相同方式进行分光后分别导入到每一根所述光导纤维，并且设置光导纤维的位置以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到液晶显示面板中的对应的子像素中。
在本实施方式中，光导纤维的长度设置成大于液晶显示面板的显示区域的对应长度，而且，光导纤维的直径设置成小于液晶显示面板的显示区域中的子像素在垂直于光导纤维方向上对应的长度。
另外，为了将从光耦合器耦合成的白色光导入到液晶显示面板下方的光导纤维中，可以在光导纤维上方的基材层（即图1中的第二基材层300）中增加设置扩散片、棱镜等的光学功能膜，也就是说，可以使得作为光学膜材层的第二基材层具有能够改善视角的光学功能。
这样构成的液晶显示装置由于具备上述本发明的光学组件，通过设置的多个黏胶点破坏光导纤维中的全反射，使得光线均匀出射，由此，能够提高透过率，减少功耗，能够实现高色域的液晶显示装置。
接着，对于采用上述本发明的光学组件构成的第二实施方式的液晶显示装置进行说明。
本发明第二实施方式的液晶显示装置包括：具有彩膜的液晶显示面板；设置在所述液晶显示面板下方并且如上所述构成的本发明的光学组件；用于向光学组件中的光导纤维提供RGB三色激光的RGB三色激光光源。
在本实施方式中，设置光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到液晶显示面板中的对应的子像素，也就是说，将每一根光导纤维与液晶显示面板的子像素一一对应地设置。
具体地，在本实施方式中，将RGB三色激光光源射出的RGB三色激光分别按照能量均分成若干份并输入位于液晶显示面板下方的光导纤维。这样分到每束光导纤维中能量相同，就能保证出射的亮度相同，由此，能够保证画面亮度的均匀性。
而且，输入不同颜色的光导纤维按照RGB循环顺序等的多种循环顺序（这里的多种循环顺序包括RGB、RBG、GRB、GBR、RBG、RGB）排列，该循环与液晶显示面板的彩膜排列顺序相同，即光导纤维出射的光与彩膜的颜色一一对应。图3是表示本实施方式中一种光导纤维与彩膜的RGB阵列的对应关系图。如图3所示，左侧的光导纤维分别以RGB顺序循环排列为例进行说明，左侧的光导纤维的RGB顺序与右侧的彩膜的RGB的顺序一一对应。通过这样的设置，光导纤维出射的光与彩膜的颜色就能够一一对应，这样，与彩膜相应的颜色处于高透状态，对周边光导纤维串扰过来的光进行吸收，整体上能够提高透过率，由此，能够减少能耗。
另一方面，在本实施方式中，设置光导纤维的长度大于液晶显示面板的显示区域的对应长度，并且设置光导纤维的直径小于显示区域中的子像素对应的长度。
接着，对于采用上述本发明的光学组件构成的第三实施方式的液晶显示装置进行说明。在第三实施方式的液晶显示装置中可以省略彩膜。
本发明第三实施方式的液晶显示装置包括：不具有彩膜的液晶显示面板；设置在所述液晶显示面板下方并且如上所述构成的本发明的光学组件；用于向光学组件中的光导纤维提供RGB三色激光的RGB三色激光光源。
在本实施方式中，设置光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到液晶显示面板中的对应的子像素，也就是说，将每一根光导纤维与液晶显示面板的子像素一一对应地设置。而且在本实施方式中，将RGB三色激光光源射出的RGB三色激光分别按照能量均分成若干份并输入位于液晶显示面板下方的光导纤维。这样分到每束光导纤维中能量相同，就能保证出射的亮度相同，由此，能够保证画面亮度的均匀性。同样地，如第二实施方式一样，使得输入不同颜色的光导纤维按照RGB循环顺序排列，该循环与液晶显示面板的彩膜排列顺序相同，即光导纤维出射的光与彩膜的颜色一一对应。
第三实施方式与第二实施方式的不同之处在于，提高光导纤维与液晶显示面板的子像素一一对应设置的对准精度，使得对准精度达到1微米以下。当将光导纤维的直径设置在约50微米左右的情况下，对准精度达到1微米以下，则相对于直径的大小基本上可以看作光导纤维与液晶显示面板的子像素是完全对准的，这样能够减少光导纤维之间的串扰，而且每个像素对应位置下光源出射的光就是单色光，这样就不需要彩膜的分光作用，能够省略彩膜。因此，在本实施方式中，即使省略彩膜也能够实现分光作用，同时利用本发明的上述构造的光学组件，也能够提升透射率，实现高色域的液晶显示装置。
综上所述，本发明提供了一种能够实现高色域显示的光学组件，该光学组件包括：第一基材层；第二基材层；以及设置在第一基材层和所述第二基材层之间的光导纤维层，其中，光导纤维层包括单层且紧密排列设置的多条光导纤维，在第一基材层和第二基材的至少一方的表面上具有与光导纤维接触的多个黏胶点并且在黏胶点与光导纤维接触的接触点上使得破坏所述光导纤维中发生的全反射。由于在接触点上破坏了全反射，原本在光导纤维中不断循环的全反射光线因外界介质折射率增大而不再全反射并透射出来，提高了光线的透过率，能够实现高色域的光学组件。因此，利用这样的光学组件构成的液晶显示装置也能够提高光的透过率，减少功耗，实现高色域的显示，进一步，通过调整光导纤维与液晶显示面板的子像素对应设置的对准精度能够实现无彩膜的液晶显示装置。
以上例子主要说明了本发明的光学组件以及采用本发明的光学组件构成的液晶显示装置。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (16)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：
第一基材层；
第二基材层；以及
设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间的光导纤维层，
其中，所述光导纤维层由单层且紧密排列设置的多条光导纤维构成，
在所述第一基材层和所述第二基材层的至少一方的表面上具有与所述光导纤维接触的多个黏胶点，
所述黏胶点在所述黏胶点与所述光导纤维接触的接触点处破坏所述光导纤维中发生的全反射。
2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，
所述接触点上的黏胶点的折射率大于所述光导纤维的折射率；或者
所述接触点上的黏胶点的折射率等于所述光导纤维的折射率并且所述接触点上的所述黏胶点与所述光导纤维的接触保持良好；或者
所述接触点上的黏胶点的折射率小于所述光导纤维的折射率但大于空气的折射率。
3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，
所述黏胶点在所述第一基材层和所述第二基材层的至少一方的表面上的分布密度按照从所述光导纤维的入射侧到所述光导纤维的出射侧而增加。
4.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，
所述黏胶点为UV固化胶。
5.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，
所述第一基材层是反射层，所述第二基材层是光学膜材层；或者所述第一基材层是光学膜材层，所述第二基材层是反射层。
6.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：
液晶显示面板，具备彩膜；
光学组件，所述光学组件为权利要求1～5任意一项所述的光学组件，所述光学组件设置在所述液晶显示面板的下方；
RGB三色激光光源，用于提供RGB三色激光；以及
光耦合器，用于将所述RGB三色激光光源提供的RGB三色激光耦合成白色光；
分光器，用于将所述白色光分成多束后分别导入每一根所述光导纤维，
其中，所述光导纤维与所述液晶显示面板的子像素对应地设置。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的每一个子像素分别一一对应地设置。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的多个子像素分别对应地设置，并且每个子像素对应一个黏胶点。
9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述分光器将所述白色光按照能量相同方式进行分光后分别导入到每一根所述光导纤维。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，
设置所述光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到所述液晶显示面板中的对应的子像素。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述光导纤维的长度大于所述液晶显示面板的显示区域的对应长度，所述光导纤维的直径小于所述显示区域中的子像素对应的长度。
12.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：
液晶显示面板；
光学组件，所述光学组件为权利要求1～5任意一项所述的光学组件，所述光学组件设置在所述液晶显示面板的下方；
RGB三色激光光源，用于向所述光学组件中的所述光导纤维提供RGB三色激光；
其中，所述每一根光导纤维与所述液晶显示面板的子像素一一对应地设置。
13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于，
设置所述光导纤维以使得在每根光导纤维中传输的光仅入射到所述液晶面板中的对应的子像素。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述光导纤维的长度大于所述液晶显示面板的显示区域的对应长度，所述光导纤维的直径小于所述显示区域中的子像素对应的长度。
15.如权利要求10～11任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述液晶显示面板具备彩膜，
所述RGB三色激光光源按照能量均分成若干份并按照规定循环顺序分别提供给所述光导纤维，所述光导纤维按照所述规定循环排列的排列顺序与所述彩膜的RGB循环排列的排列顺序相同。
16.如权利要求10～11任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述RGB三色激光光源按照能量均分成若干份并按照规定循环顺序分别提供给所述光导纤维，所述光导纤维按照所述规定循环排列的排列顺序与所述彩膜的RGB循环排列的排列顺序相同，
所述光导纤维与所述液晶显示面板的子像素一一对应设置的对准精度达到1微米以下。
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