CN105676474B - 导光板、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导光板、背光模组和显示装置，其中，在导光板的出光面设置有多个闪耀光栅，每个闪耀光栅包括多个凸起，每个凸起包括第一槽面和第二槽面，其中，每个第一槽面用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第一点，每个第二槽面用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第二点。根据本发明的实施例，可以为导光板设置两个光源，通过分时开启两个光源，当观看者的一只眼位于第一点，另一只眼位于第二点时，双眼就可以分别接收到通过第一槽面的光形成的图像和通过第二槽面的光形成的图像，从而观看到3D画面。

Description

导光板、背光模组和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种导光板、一种背光模组和一种显示装置。

背景技术

近年来，3D技术快速发展。裸眼3D显示由于无需佩戴眼镜，相比于眼镜式3D技术得到了人们的更多关注。现当前主要的裸眼3D技术可分为：

1、指向性背光式；

2、视差屏障式；

3、柱透镜阵列式。

其中指向性背光式需要进行光源分时复用，技术较为复杂且3D观看时有分辨率损失；

视差屏障式透过率低于50％，且成本高、体积大、重量大，不利于商业化推广；

柱透镜阵列式相比视差屏障式其透过率有所改善，但是其对2D图像的正常显示影响较大，给图像引进了一定的光学像差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种新的裸眼3D显示方案。

为此目的，本发明提出了一种导光板，在所述导光板的出光面设置有多个闪耀光栅，每个闪耀光栅包括多个凸起，每个凸起包括第一槽面和第二槽面，

其中，每个第一槽面用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第一点，每个第二槽面用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第二点。

优选地，同一个闪耀光栅中每个凸起的第一槽面的闪耀角相同，每个凸起的第二槽面的闪耀角相同。

优选地，每个所述闪耀光栅沿所述导光板宽度方向设置，所述第一槽面位于其所在凸起的第一侧，所述第二槽面位于其所在凸起的第二侧。

优选地，沿所述导光板的第一侧向第二侧的方向，闪耀光栅中凸起的第一槽面的闪耀角单调递增，沿所述导光板的第二侧向所述第一侧的方向，闪耀光栅中凸起的第二槽面的闪耀角单调递增。

优选地，在每个闪耀光栅之间设置有反射面，用于全反射由导光板内部射向外部的部分光线。

优选地，上述导光板还包括：

偶数个透射光栅，其中一半数量的透射光栅设置在所述出光面与观看者左眼对应的位置，另一半数量的透射光栅设置在出光面与观看者右眼对应的位置。

优选地，所述导光板的长度小于或等于观看者瞳距。

本发明还提出了一种背光模组，包括上述导光板，还包括：

第一光源，设置在所述导光板靠近所述第一槽面的一侧，在一个显示周期的第一时间段开启，用于向所述第二槽面投射光线；

第二光源，设置在所述导光板靠近所述第二槽面的一侧，在一个显示周期的第二时间段开启，用于将所述第一槽面投射光线。

优选地，上述背光模组还包括：

第三光源，设置在所述导光板与所述出光面相对的面，根据接收到的2D显示指令开启，用于向所述出光面投射垂直射入的光线。

本发明还提出了一种显示装置，包括上述背光模组，还包括：

显示面板，设置在所述导光板出光面一侧，所述显示面板包括矩阵排列的多个像素单元，

其中，每个所述闪耀光栅沿所述导光板宽度方向设置，每个闪耀光栅对应一列像素单元。

根据上述技术方案，可以为导光板设置两个光源，通过分时开启两个光源，其中一个光源用于将光线投射在第一槽面，第二光源将光线投射在第二槽面，当观看者的一只眼位于第一点，另一只眼位于第二点时，左眼就可以接收到通过第一槽面的光形成的图像，右眼就可以接收到通过第二槽面的光形成的图像，从而观看到3D画面。本实施例中的导光板进行裸眼3D显示，只需改变导光板出光面的结构即可。相对于现有技术中的指向性背光式裸眼3D显示，结构简单，易于设置。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的导光板的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的第一槽面的出光方向示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的第二槽面的出光方向示意图；

图4示出了图1中虚线内的结构示意图；

图5示出了图4中虚线内的结构示意图；

图6示出了根据本发明又一个实施例的第一槽面的出光方向示意图；

图7示出了根据本发明又一个实施例的第二槽面的出光方向示意图；

图8示出了根据本发明一个实施例的不同闪耀光栅中槽面闪耀角的示意图；

图9示出了根据本发明一个实施例的背光模组的示意图；

图10示出了根据本发明又一个实施例的背光模组的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图4所示，根据本发明一个实施例的导光板100，在导光板100的出光面设置有多个闪耀光栅10，每个闪耀光栅10包括多个凸起，每个凸起包括第一槽面11和第二槽面12，每个槽面包含多个子槽面，其中槽面与导光板出光面的夹角为闪耀角，例如图5中第一槽面11与导光板出光面的夹角为γ，

其中，如图2所示，每个第一槽面11用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第一点P，如图3所示，每个第二槽面12用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第二点Q。

根据本实施例，闪耀光栅可以将单缝衍射中央能量最大值的位置从没有色散的零级光谱转移到其他有色散的光谱级上，也即调整通过光线的出射方向。因此，可以通过设置每组闪耀光栅第一槽面的闪耀角和第二槽面的闪耀角，以及光栅常数，使得通过每个闪耀光栅的第一槽面的光线相交于第一点，使得通过每个闪耀光栅第二槽面的光线相交于第二点。

进一步可以为导光板设置两个光源，通过分时开启两个光源，其中一个光源用于将光线投射在第一槽面，第二光源将光线投射在第二槽面，当观看者的一只眼(例如左眼)位于第一点P，另一只眼(例如右眼)位于第二点Q时，双眼就可以分别接收到通过第一槽面的光形成的图像(例如左眼图像)和通过第二槽面的光形成的图像(例如右眼图像)，从而观看到3D画面。

通过本实施例中的导光板进行裸眼3D显示，只需改变导光板出光面的结构即可。相对于现有技术中的指向性背光式裸眼3D显示，结构简单，易于设置。

相对于现有技术中的视差屏障式裸眼3D显示，由于闪耀光栅能够将投射在其上的绝大部分光(90％以上)衍射至指定能级，无需设置视差屏障，透过率较高。

优选地，同一个闪耀光栅中每个凸起的第一槽面的闪耀角相同，每个凸起的第二槽面的闪耀角相同。

由于当某个槽面的闪耀条件满足2dsinγ＝mλ时(d为光栅常数，γ为闪耀角，λ为闪耀波长)，在m＝1时，经过该槽面衍射的光在与该槽面垂直的方向上，+1级光谱获得闪耀，并且获得最大光强。根据本实施例，可以设置不同组闪耀光栅具有不同的光栅常数和闪耀角，使得每组光栅对透过的光调整的角度不同，从而使得在导光板上不同位置的闪耀光栅，能够将透过的光调整为相交于一点。

优选地，同一个闪耀光栅中每两个凸起的第一槽面的闪耀角的差值大于第一角度，小于第二预设角度；同一个闪耀光栅中每两个凸起的第二槽面的闪耀角的差值大于第一角度，小于第二预设角度。

根据本实施例，通过将每个闪耀光栅中的凸起的同一侧槽面的闪耀角设置的存在一定差异，可以使得通过该槽面光的出射方向也存在一定差异，例如通过第一槽面的光可以照射在PP’范围内(如图6所示)，通过第二槽面的光可以照射在QQ’范围内(如图7所示)，从而使得观看者能够在一定范围内观看到3D图像，但是需要说明的是，PP’或QQ’的长度小于观看者的瞳距，以避免观看3D图像时出现串扰。

优选地，每个闪耀光栅沿导光板宽度方向设置，第一槽面位于其所在凸起的第一侧，第二槽面位于其所在凸起的第二侧。

根据本实施例，可以使得第一点靠近导光板的第一侧，第二点靠近导光板的第二侧，且第一点P和第二点Q水平分布，以适于人眼观看。

优选地，沿导光板的第一侧向第二侧的方向，闪耀光栅中凸起的第一槽面11的闪耀角单调递增，例如图8中γ1’大于γ1，沿导光板的第二侧向第一侧的方向，闪耀光栅中凸起的第二槽面12的闪耀角单调递增，例如图8中γ2大于γ2’。

根据本实施例，可以使得闪耀角有规律地递减，易于设置。

优选地，在在每个闪耀光栅之间设置有反射面，用于全反射由导光板内部射向外部的部分光线。

由于只有满足闪耀角的入射光，在经过闪耀光栅后才会使得特定能级光谱获得闪耀，而由光源直接射入导光板，并照射在光栅上的光，只有一部分满足闪耀角，剩余光线会射出导光板一部分，反射回导光板一部分。

根据本实施例，不满足闪耀角并反射回导光板内部的光线可以经过导光板之下的反射层反射，以及本实施例中反射面的全反射改变传播角度，以使的再次投射在闪耀光栅上时，能够满足闪耀角，进而沿着特定方向射出，从而提高了光的利用率。

优选地，上述导光板还包括：

偶数个透射光栅，其中一半数量的透射光栅设置在出光面与观看者左眼对应的位置，另一半数量的透射光栅设置在出光面与观看者右眼对应的位置。

由于闪耀光栅的槽面与导光板出光面呈闪耀角(0°至90°)，而经过闪耀光栅的光线会垂直槽面射出，也即出射方向与法线夹角为闪耀角，因此出射光不会垂直于导光板出光面。

根据本实施例，在正对观看者左眼和右眼的位置，导光板内的光线可以通过透射光栅垂直射出并进入观看者眼中，以便观看者能够观看到导光板所有区域的出射光。

优选地，导光板的长度小于或等于观看者瞳距。

由于进行裸眼3D显示时，需要分时开启两个光源，其中一个光源用于将光投射至第一槽面，另一个光源用于将光投射至第二槽面。例如通过第一槽面的光射入左眼，通过第二槽面的光射入右眼，如果导光板的长度大于观看者的瞳距，那么在左眼正对于导光板位置左侧的第一槽面无法将通过的光线投射至左眼，同理，在右眼正对于导光板位置右侧的第二槽面无法将通过的光线投射至右眼，从而导致观看者无法观看到整个导光板出射的光，也即无法观看到完整的图像。

根据本实施例，可以使得用户观看到整个导光板出射的光，也即可以观看到完整的图像。

本发明还提出了一种背光模组，如图9所示，包括上述导光板100，还包括：

第一光源200，设置在导光板100靠近第一槽面的一侧，在一个显示周期的第一时间段开启，用于向第二槽面投射光线；

第二光源300，设置在导光板200靠近第二槽面的一侧，在一个显示周期的第二时间段开启，用于将第一槽面投射光线。

根据本实施例，可以通过分时开启第一光源和第二光源，而通过第一槽面的光相交于第一点，通过第二槽面的光相交于第二点，

当观看者的一只眼(例如左眼)位于第一点，另一只眼(例如右眼)位于第二点时，左眼就可以接收到通过第一槽面的光形成的图像(例如左眼图像)，右眼就可以接收到通过第二槽面的光形成的图像(例如右眼图像)，从而观看到3D画面。

优选地，第一光源和第二光源的频率相等，且大于或等于120Hz。以保证两个光源整体的频率大于或等于60Hz，保证人眼能够观看到流畅的画面。

优选地，如图10所示，上述背光模组还包括：

第三光源400，设置在导光板100与出光面相对的面，根据接收到的2D显示指令开启，用于向出光面投射垂直射入的光线。

根据本实施例，可以通过开启第三光源直接从导光板背面向导光板投射光线，由于射入导光板的大部分光不满足闪耀角，因此可以直接从导光板出光面射出，并进一步射入人眼，使得用户直接观看到2D图像。

本发明还提出了一种显示装置，包括上述背光模组，还包括：

显示面板，设置在导光板出光面一侧，显示面板包括矩阵排列的多个像素单元，

其中，每个闪耀光栅沿导光板宽度方向设置，每个闪耀光栅对应一列像素单元。

根据本实施例，同一列像素单元中射出光的方向一致，可以保证同一列像素单元显示的画面能够按照同一个角度射入人眼，而不会使得同一列像素单元显示的部分画面按照一个角度出射，另一部分图像按照另一个角度出射，从而保证在观看者眼中能够完整形成每列像素单元的图像，进而使得形成一幅完整的图像。

需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、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。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到现有技术中，裸眼3D显示存在的种种缺陷。本申请的实施例提出了一种导光板，可以为导光板设置两个光源，通过分时开启两个光源，其中一个光源用于将光线投射在第一槽面，第二光源将光线投射在第二槽面，当观看者的一只眼位于第一点，另一只眼位于第二点时，双眼就可以分别接收到通过第一槽面的光形成的图像和通过第二槽面的光形成的图像，从而观看到3D画面，从而观看到3D画面。本实施例中的导光板进行裸眼3D显示，只需改变导光板出光面的结构即可。相对于现有技术中的指向性背光式裸眼3D显示，结构简单，易于设置。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种导光板，其特征在于，在所述导光板的出光面设置有多个闪耀光栅，每个闪耀光栅包括多个凸起，每个凸起包括第一槽面和第二槽面，

其中，每个第一槽面用于调整通过光线的出射方向，设置每组闪耀光栅第一槽面的闪耀角和第二槽面的闪耀角，以及光栅常数，以使射出的光线相交于第一点，每个第二槽面用于调整通过光线的出射方向，以使射出的光线相交于第二点，以进行裸眼3D显示；

沿所述导光板的第一侧向第二侧的方向，闪耀光栅中凸起的第一槽面的闪耀角单调递增，沿所述导光板的第二侧向所述第一侧的方向，闪耀光栅中凸起的第二槽面的闪耀角单调递增。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，同一个闪耀光栅中每个凸起的第一槽面的闪耀角相同，每个凸起的第二槽面的闪耀角相同。

3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，每个所述闪耀光栅沿所述导光板宽度方向设置，所述第一槽面位于其所在凸起的第一侧，所述第二槽面位于其所在凸起的第二侧。

4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，在每个闪耀光栅之间设置有反射面，用于全反射由导光板内部射向外部的部分光线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的导光板，其特征在于，还包括：

偶数个透射光栅，其中一半数量的透射光栅设置在所述出光面与观看者左眼对应的位置，另一半数量的透射光栅设置在出光面与观看者右眼对应的位置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的导光板，其特征在于，所述导光板的长度小于或等于观看者瞳距。

7.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的导光板，还包括：

第一光源，设置在所述导光板靠近所述第一槽面的一侧，在一个显示周期的第一时间段开启，用于向所述第二槽面投射光线；

第二光源，设置在所述导光板靠近所述第二槽面的一侧，在一个显示周期的第二时间段开启，用于将所述第一槽面投射光线。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，还包括：

第三光源，设置在所述导光板与所述出光面相对的面，根据接收到的2D显示指令开启，用于向所述出光面投射垂直射入的光线。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7或8所述的背光模组，还包括：

显示面板，设置在所述导光板出光面一侧，所述显示面板包括矩阵排列的多个像素单元，

其中，每个所述闪耀光栅沿所述导光板宽度方向设置，每个闪耀光栅对应一列像素单元。