CN105759328A - 一种光线发散机构、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光线发散机构、背光模组及显示装置。所述光线发散机构，包括基底、以及在所述基底上排列设置的多个发散单元；所述多个发散单元用于将入射的光线发散成至少两束不同方向的出射光线，所述至少两束不同方向的出射光线用于形成具有预定曲率的光带。所述背光模组，包括多个光源、导光板；还包括本发明任意一项实施例所提供的光线发散机构；所述光线发散机构设置于导光板入光侧和所述光源之间。本发明提供的光线发散机构及背光模组，能够提高背光模组入射光的均匀性。

Description

一种光线发散机构、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其涉及一种光线发散机构、背光模组及显示装置。
背景技术
背光模组是显示器件的重要组成部分，背光模组的出光效果对显示器件的显示效果产生直接的影响。
现有技术的背光模组中，大部分情况下，光源为设置在背光模组一侧的灯条，由多个单独的光源组成，光源之间存在间隙。因而入射到背光模组导光板中的光线不能够完全均匀，从而影响了显示效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光线发散机构、背光模组及显示装置，能够提高背光模组入射光的均匀性。
基于上述目的本发明所提供的光线发散机构，包括基底、以及在所述基底上间隔排列设置的多个发散单元；所述多个发散单元用于将入射的光线发散成至少两束不同方向的出射光线，所述至少两束不同方向的出射光线用于形成具有预定曲率的光带。
可选的，每个所述光线发散单元包括至少一个凸起结构。
可选的，每个所述光线发散单元为一个长条状凸起；或每个所述光线发散单元为多个凸起接合形成的条状凸起。
可选的，所述发散单元沿垂直所述基底方向的截面中，靠近基底一侧端部的宽度大于远离基底一侧端部的宽度。
可选的，所述截面为梯形、或三角形、或半球形、或弓形；所述基底为板状。
可选的，相邻的所述发散单元之间的间距为10微米-100微米。
可选的，所述光线发散机构由第一透明光介质材料制作，所述发散单元由第二透明光介质材料制作。
可选的，所述第一光介质材料包括透明树脂或透明玻璃；所述第二光介质材料包括透明树脂或透明玻璃。
可选的，所述第一光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯，和/或第二光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯。
可选的，所述入射的光线为准直光线。
同时，本发明提供一种背光模组，包括多个光源、导光板；还包括本发明任意一项实施例所提供的光线发散机构；所述光线发散机构设置于导光板入光侧和所述光源之间，所述发散单元设置在靠近导光板一侧。
可选的，所述每个光源与每个所述光线发散机构一一对应设置。
可选的，所述光源出射光线与所述光线发散机构之间的角度可调节。
可选的，述基底为长方形板状基底；所述光线发散机构的基底两个短边处各连接至少一个层叠式微位移器件，每个所述层叠式微位移器件能够在电场作用下产生伸缩，使得所述基底与光源初设光线之间的角度改变。
可选的，所述光源为准直光源。
可选的，所述准直光源为半导体激光器。
可选的，所述半导体激光器包括出射光波长为570-650纳米的半导体激光器、出射光波长为480-540纳米的半导体激光器和出射光波长为340-440纳米的半导体激光器。
进一步，本发明还提供一种显示装置，包括本发明任意一项实施例所提供的背光模组。
从上面所述可以看出，本发明提供的光线发散机构，制作简单，能够将光源所发出的光线分散成至少两束，提高光线均匀性以及降低混光难度。同时通过合理设置光源入射光线和光线发散机构之间的角度，能够对光源方向进行改变，从而使得光线的曲率能够与需要的方向相适应，提高出光效果。同时，本发明提供的背光模组，具有本发明所提供的光线发散机构，光线入射的曲率能够与导光板的入光面曲率相一致，提高导光板的出光效果，在应用于光源为激光光源的曲面显示器件中时，能够提高混光效果，降低曲面显示器件的制作成本的整体体积。
附图说明
图1A为本发明实施例的光线发散机构结构示意图；
图1B为本发明实施例的光线发散机构另一个方向结构示意图；
图1C为本发明另一种实施例的光线发散机构结构示意图；
图1D为本发明实施例的光线发散机构及其所出射的光带示意图；
图2为本发明实施例的背光模组所包含的结构示意图；
图3A为本发明实施例的光线发散机构形成的光带示意图；
图3B为本发明实施例的导光板入光面示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明首先提供一种光线发散机构，结构如图1A、1B所示，包括基底101、以及在所述基底101上间隔排列设置的多个发散单元102；所述多个发散单元102用于将入射的光线发散成至少两束不同方向的出射光线，所述至少两束不同方向的出射光线用于形成具有预定曲率的光带。
从上面所述可以看出，本发明提供的光线发散机构，能够将入射的光线分散为两束不同方向的出射光线，光源发出的光线被分散而射入光源之间的间隙所对应的区域，从而能够提高间隔设置的光源的出射光的均匀性，在将所述光线发散机构设置在灯条以及背光模组之间时，能够提高背光模组的出光效果以及显示器的显示效果。所述至少两束不同方向的出射光线用于形成具有预定曲率的光带，通过调整光线发散机构和入射光线的相对角度，能够调整形成的光带的曲率，从而使得本发明所提供的光线发散机构能够应用于曲面显示装置中，使得所述光带能够向曲面显示装置提供适应曲率的均匀光线。此外，本发明所提供的光线发散机构，与入射光线呈不同角度时，能够形成不同曲率的光带。
参照图1A中虚线所示，入射的光线中一部分直接透射，形成光线1031，另一部分在光线发散单元102内表面反射，形成光线1032；光线1032在光线发散单元102的内表面再次反射或折射，形成透射光线1033以及反射光线1035；反射光线1035中的一部分横向出射光线发散单元102，形成光线1034进入相邻下一个光线发散单元102；反射光线1035中的另一部分从基底101出射。当入射的光线与光线发散机构的基底101呈一定角度时，从光线发散单元102出射的光线能够在出射面形成具有一定曲率的光带，光带形状如图1D虚线所示，当应用到曲面显示器的背光模组中时，入射光带与导光板入光面呈对应的曲率，使得光源的光线能够完全入射到导光板中，提高混光的容易性和导光板的出光效果。
在本发明一些实施例中，每个所述光线发散单元包括至少一个凸起结构。
在本发明一些实施例中，所述光线发散机构能够将入射的光线发散成三束或多束不同方向的出射光线。
在其他实施例中，所述光线发散单元可以为任意能够将所述出射光线分散成至少两束不同方向的出射光线的光学机构。例如，通过内部设置有导光结构的透明光学构件，能够将光线分散到至少两个不同的方向。
具体的，所述光线发散单元在所述基底上按照一定间隔设置。具体的，所述间隔与背光模组灯条侧预设的光源间隔相适应。
在本发明一些实施例中，每个所述光线发散单元为一个长条状凸起，如图1B所示；或每个所述光线发散单元为两个或多个凸起单元103接合形成的条状凸起，如图1C所示。
在本发明一些实施例中，所述发散单元沿垂直所述基底方向的截面中，靠近基底一侧端部的宽度大于远离基底一侧端部的宽度。
在具体实施例中，上述截面指沿着板状基底长度方向的截面。上述截面能够满足光线发散单元所发散的光线至少为两束。
在本发明一些实施例中，所述截面为梯形、或三角形、或半球形、或弓形；所述基底为板状。
在本发明一种具体实施例中，所述光线发散单元的截面为梯形，如图1A所示。当所述光线发散单元为梯形、或三角形、或半球形、或弓形时，不仅能够实现光线分散的效果，而且制作容易。
在本发明一些实施例中，相邻的所述光线发散单元之间的间距为10微米-100微米。
上述实施例中，通过对光线发散单元之间的距离进行合理设计，能够使得光线发散单元与背光模组灯条侧的光源间距基本对应。
在本发明一些实施例中，所述光线发散机构由第一透明光介质材料制作，所述发散单元由第二透明光介质材料制作。第一透明光介质材料和第二透明光介质材料可以为同种材料或不同种材料。
在本发明具体实施例中，所述光线发散机构由可弯曲材料制作。
在本发明一些实施例中，所述第一光介质材料包括透明树脂或透明玻璃；所述第二光介质材料包括透明树脂或透明玻璃。
在本发明一些实施例中，所述第一光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯(PET)，和/或第二光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯。
在本发明一些实施例中，所述入射的光线为准直光线。
现有技术中，准直光线越来越多地应用在显示器件的背光模组中，例如激光，从而提高其显示色域等显示效果。但由于准直光线的方向性，使得光线混合、均匀存在一定的难度。本发明所提供的光线发散机构，应用在光源为准直光源的情况下，也能够将光线进行发散，从而提高光线的均匀性。
同时，本发明还提供一种背光模组，结构如图2所示，包括多个光源201、导光板202；还包括本发明任意一项实施例所提供的光线发散机构203；所述光线发散机构203设置于导光板202入光侧和所述光源201之间，所述发散单元设置在靠近导光板一侧。
在本发明一些实施例中，所述每个光源与每个所述光线发散机构一一对应设置。
在本发明具体实施例中，所述导光板由光学级柔性硅胶制成。
在本发明一些实施例中，所述光源出射光线与所述光线发散机构之间的角度可调节。
现有技术中，激光由于其很高的方向性和色纯度，作为液晶背光源能够大幅度提升显示的色域空间范围，但是也同样因为激光的方向性和混光难度，在显示方面的发展收到制约。目前已有的激光显示器能够达到120％以上NTSC(NationalTelevisionStandardsCommittee，国家标准委员会)的色域，色彩表现力非常好，但是因为复杂的混光系统，导致了背光源的笨重和成本的上升。
通过调节光源出射光线与所述光线发散机构的基底之间的角度，使得从所述光线发散机构出射的光线为呈一定曲率的光带。通过调整图2所示的光源201出射的光线和光线发散机构203之间的角度，可形成如图3A所示的光带301；图3B为导光板入光面302的一种形状。从图3A、3B中可以看出，当光带301的曲率与导光板202的曲率相对应时，光带301能够完全入射到导光板202中，从而提高导光板出光量，降低了混光难度。
在本发明一些实施例中，所述基底为长方形板状基底；所述光线发散机构的基底两个短边处各连接至少一个层叠式微位移器件，每个所述层叠式微位移器件能够在电场作用下产生伸缩，使得所述基底与光源出射光线之间的角度改变。
在本发明一些实施例中，当所述入射的光线为准直光线时，所述光源为准直光源。仍然参照图1，当入射到光线发散机构的光线为准直光线时，如虚线箭头所示，一部分准直的光线会在发散装置中传播、或反射、或折射，一部分射出发散装置，在接收面上形成投影。随着入射角度的变化，所形成弧状光斑的曲率半径也相应产生变化。
在本发明一些实施例中，所述准直光源包括半导体激光器(LD-rod)。
在本发明一些实施例中，所述半导体激光器包括出射光波长为570-650纳米的半导体激光器、出射光波长为480-540纳米的半导体激光器和出射光波长为340-440纳米的半导体激光器。其中，570-650纳米的半导体激光器用于形成红色单色光；480-540纳米的半导体激光器用于形成绿色单色光；340-440纳米的半导体激光器用于形成蓝色单色光。
通过调节激光光源和分散装置的入射角度，形成曲率可变的纯色光带。光源到所述光线发散机构的入射角为0°～90°时，所形成光带的曲率半径范围为无穷大～0，因此，通过调节入射角，理论上能够得到任意曲率半径。通过调控光源入射到所述光线发散机构的入射角，能够形成任意曲率的光带，因此，本发明实施例所提供的背光模组，能够适用于大部分的曲面显示器。
在实际使用时，曲面显示器的曲率一般不会过大，因而所需要的光带的曲率半径调整范围也较小，只要光线发散机构与导光板入光面之间的角度能够有较小的一个可调范围，即能够满足大部分实际情况对曲面光源的曲率需求。
在本发明一种具体实施例中，所述背光源中光源入射光线和光线发散机构之间的角度可调范围为±5°、或±10°。这样不会对背光源本身的结构造成较大的影响，同时也能够满足大部分情况下对光源曲率的要求。
同时，本发明还提供一种显示装置，包括本发明任意一项实施例所提供的背光模组。
从上面所述可以看出，本发明提供的光线发散机构，制作简单，能够将光源所发出的光线分散成至少两束，提高光线均匀性以及降低混光难度。同时通过合理设置光源入射光线和光线发散机构之间的角度，能够对光源方向进行改变，从而使得光线的曲率能够与需要的方向相适应，提高出光效果。同时，本发明提供的背光模组，具有本发明所提供的光线发散机构，光线入射的曲率能够与导光板的入光面曲率相一致，提高导光板的出光效果，在应用于光源为激光光源的曲面显示器件中时，能够提高混光效果，降低曲面显示器件的制作成本的整体体积。
应当理解，本说明书所描述的多个实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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 (18)

1.一种光线发散机构，其特征在于，包括基底、以及在所述基底上间隔排列设置的多个发散单元；所述多个发散单元用于将入射的光线发散成至少两束不同方向的出射光线，所述至少两束不同方向的出射光线用于形成具有预定曲率的光带。
2.根据权利要求1所述的光线发散机构，其特征在于，每个所述光线发散单元包括至少一个凸起结构。
3.根据权利要求2所述的光线发散机构，其特征在于，每个所述光线发散单元为一个长条状凸起；或
每个所述光线发散单元为多个凸起接合形成的条状凸起。
4.根据权利要求1所述的光线发散机构，其特征在于，所述发散单元沿垂直所述基底方向的截面中，靠近基底一侧端部的宽度大于远离基底一侧端部的宽度。
5.根据权利要求4所述的光线发散机构，其特征在于，所述截面为梯形、或三角形、或半球形、或弓形；所述基底为板状。
6.根据权利要求1所述的光线发散机构，其特征在于，相邻的所述发散单元之间的间距为10微米-100微米。
7.根据权利要求1所述的光线发散机构，其特征在于，所述光线发散机构由第一透明光介质材料制作，所述发散单元由第二透明光介质材料制作。
8.根据权利要求7所述的光线发散机构，其特征在于，所述第一光介质材料包括透明树脂或透明玻璃；所述第二光介质材料包括透明树脂或透明玻璃。
9.根据权利要求8所述的光线发散机构，其特征在于，所述第一光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯，和/或第二光介质材料包括聚对苯二甲酸乙酯。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的光线发散机构，其特征在于，所述入射的光线为准直光线。
11.一种背光模组，其特征在于，包括多个光源、导光板；还包括如权利要求1-10中任意一项所述的光线发散机构；所述光线发散机构设置于导光板入光侧和所述光源之间，所述发散单元设置在靠近导光板一侧。
12.根据权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述每个光源与每个所述光线发散机构一一对应设置。
13.根据权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述光源出射光线与所述光线发散机构之间的角度可调节。
14.根据权利要求13所述的背光模组，其特征在于，所述基底为长方形板状基底；所述光线发散机构的基底两个短边处各连接至少一个层叠式微位移器件，每个所述层叠式微位移器件能够在电场作用下产生伸缩，使得所述基底与光源初设光线之间的角度改变。
15.根据权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述光源为准直光源。
16.根据权利要求15所述的背光模组，其特征在于，所述准直光源为半导体激光器。
17.根据权利要求16所述的背光模组，其特征在于，所述半导体激光器包括出射光波长为570-650纳米的半导体激光器、出射光波长为480-540纳米的半导体激光器和出射光波长为340-440纳米的半导体激光器。
18.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求11-17中任意一项所述的背光模组。
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