CN106959550A - 一种光学调制器、背光源模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种光学调制器、背光源模组及显示装置，涉及显示技术领域，在背光源发出的光经过光学调制器后可输出准直光，并提高光效利用率。光学调制器，包括：第一级调光单元、第二级调光单元和第三级调光单元；所述第一级调光单元用于对光源发出的光进行汇聚；所述第二级调光单元用于将通过所述第一级调光单元的光转换为平行光；所述第三级调光单元用于将通过所述第二级调光单元的平行光转换为竖直方向的光。用于对背光源输出的光的准直调制。

Description

一种光学调制器、背光源模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学调制器、背光源模组及显示装置。
背景技术
近年来，随着科学技术的日益发展，各类显示装置逐渐发展起来。在此基础上，用户对显示装置的性能要求也越来越高。基于此，对于显示装置中的背光源来说，则希望输出竖直向上的准直光。
然而，对于背光源模组来说，由于光源发出各个方向的光，即使经过相应的调制，目前也很难使背光源模组发出准直光。
发明内容
本发明的实施例提供一种光学调制器、背光源模组及显示装置，在背光源发出的光经过光学调制器后可输出准直光，并提高光效利用率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种光学调制器，包括：第一级调光单元、第二级调光单元和第三级调光单元；所述第一级调光单元用于对光源发出的光进行汇聚；所述第二级调光单元用于将通过所述第一级调光单元的光转换为平行光；所述第三级调光单元用于将通过所述第二级调光单元的平行光转换为竖直方向的光。
优选的，所述第一级调光单元为液晶透镜。
优选的，所述第二级调光单元包括光栅面和槽面，所述光栅面和槽面具有锐角夹角，通过设置每个所述槽面与所述光栅面的锐角夹角以及相邻所述槽面间的间距，将通过所述第一级调光单元的光转换为预定角度以及预定波长的平行光。
优选的，所述第三级调光单元的靠近所述第二级调光单元的下表面为倾斜面；所述第二级调光单元和所述第三级调光单元之间具有过渡单元，所述过渡单元的折射率小于所述第三级调光单元的折射率。
第二方面，提供一种背光源模组，包括背光源和上述第一方面所述的光学调制器；其中，所述背光源设置在所述光学调制器的第一级调光单元远离第二级调光单元一侧。
所述背光源为点阵LED。
第三方面，提供一种显示装置，包括背光源和显示面板，其中，所述显示面板包括靠近所述背光源的衬底基板；还包括上述第一方面所述的光学调制器；其中，所述光学调制器设置在所述衬底基板的上表面或下表面。
优选的，所述光学调制器设置在所述衬底基板的下表面，且所述衬底基板与所述光学调制器的第三级调光单元共用。
基于上述，优选的，所述显示面板包括阵列基板、对盒基板以及位于二者之间的液晶层；所述阵列基板包括所述衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管和与所述薄膜晶体管的漏极电联接的像素电极。
进一步的，所述对盒基板包括滤光图案。
本发明的实施例提供一种光学调制器、背光源模组及显示装置，当背光源发出的光经过光学调制器中起汇聚作用的第一级调光单元后，可增加特定方向的光的出光率，从而增强光效利用率，在此基础上，当通过第二级调光单元后，便可使大部分光转换为平行光，其他少部分光由于能量较为分散可忽略，进一步的，当通过第三级调光单元后，便可使平行光转换为竖直方向的光，从而实现对背光源发出的光的准直调制，且提高光效利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光学调制器的示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种第一级调光单元的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种第二级调光单元的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光学调制器的示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种背光源模组的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种显示装置的示意图一；
图7为本发明实施例提供的一种显示装置的示意图二。
附图标记：
01-光学调制器；02-背光源；03-显示面板；10-第一级调光单元；20-第二级调光单元；30-第三级调光单元；40-过渡单元；31-阵列基板；32-对盒基板；101-第一基板；102-第二基板；103-液晶层；201-光栅面；202-槽面；311-衬底基板；1011-第一透明基板；1012-第一电极；1021-第二透明基板；1022-第二电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种光学调制器01，如图1所示，包括第一级调光单元10、第二级调光单元20和第三级调光单元30。
其中，第一级调光单元10用于对光源发出的光进行汇聚；第二级调光单元20用于将通过第一级调光单元10的光转换为平行光；第三级调光单元30用于将通过第二级调光单元的平行光转换为竖直方向的光。
需要说明的是，第一，对于第一级调光单元10，可基于光的折射原理制成的任意结构。其中，当光源发出的光通过第一级调光单元10时，对于发生折射的光，基于折射定理，可使出射光线相对入射光向竖直方向靠近，从而实现对光的汇聚功能。
在此基础上，第二级调光单元20，可基于光的衍射原理制成的任意结构。其可对入射光进行选择，以保证大部分出射的光为平行光，其他少部分光由于能量较为分散，因此可忽略。
其中，为了满足第二级调光单元20对光选择后，能使出射的光能量较大，因此可使通过第一级调光单元10后的光，其中一部分向特定方向汇聚，即，通过控制第一级调光单元10，使某个方向上出射的光线增多。
进一步的，对于第三级调光单元30，可基于光的折射原理制成的任意结构。其中，当第二级调光单元20发出的平行光通过第三级调光单元30时，基于折射定理，可使平行光以竖直方向出射。
第二，附图1仅示意性的绘示出光学调制器中各调光单元，以及经过各调光单元的光路图。
本发明实施例提供了一种光学调制器01，当背光源发出的光经过起汇聚作用的第一级调光单元10后，可增加特定方向的光的出光率，从而增强光效利用率，在此基础上，当通过第二级调光单元20后，便可使大部分光转换为平行光，其他少部分光由于能量较为分散可忽略，进一步的，当通过第三级调光单元30后，便可使平行光转换为竖直方向的光，从而实现对背光源输出的光的准直调制，且提高光效利用率。
优选的，第一级调光单元10为液晶透镜。
具体的，如图2所示，液晶透镜可以包括第一基板101、第二基板102、以及位于二者之间的液晶层103。第一基板101可以包括第一透明基板1011和设置在第一透明基板1011上的第一电极1012，第二基板102可以包括第二透明基板1021和设置在第二透明基板1021上的第二电极1022。
其中，第一电极1012和第二电极1022中，例如其中一个可以设为条状电极，另一个设为面状电极。当然也可以是两个都为条状电极。为了简化工艺，本发明实施例优选一个条状电极，另一个为面状电极。其中，图2中以第一电极1012为条状电极，第二电极1022为面状电极进行示意。
基于此，利用第一电极1012和第二电极1022之间形成的电场，可驱动位于二者之间的液晶层103。其中，由于条状电极之间相互独立，在每个条状电极和相对应的面状电极之间便可形成一个透镜，通过调整相应的条状电极的电压，便可使液晶对光进行不同角度的折射，从而可实现对光的出射方向的控制。
本发明实施例中，通过将第一级调光单元10设为液晶透镜，可通过控制第一电极1012和第二电极1022之间的压差，来灵活控制光的出射方向，以便可以为第二级调光单元20提供所需角度的入射光，而且可以最大化的提高光效利用率。
优选的，如图3所示，第二级调光单元20包括光栅面201和槽面202，光栅面201和槽面202具有锐角夹角θ，通过设置每个槽面202与光栅面201的锐角夹角θ以及相邻槽面202间的间距d，将通过第一级调光单元10的光转换为预定角度以及预定波长的平行光。
具体的，第二级调光单元20基于光的衍射来提取出入射光，参考图3所示，当入射到第二级调光单元20的入射光与槽面202垂直并且满足2d·sinθ＝λ时，该波长的光束会被以特定的角度(与槽面垂直的角度)闪耀加强出射。其中，通过设计不同的d值和θ值，则可获得不同出射角度和不同的出光波段。
由于本发明实施例中，通过第二级调光单元20的光为平行光，因此，需使每个槽面202与光栅面201的夹角θ相同。对于相邻槽面202间的间距d，可调整的不完全相同，以使第二级调光单元20输出的光为白光。
基于上述描述，由于在入射光与槽面202垂直的情况下，可使光束闪耀加强出射，因此，可控制第一级调光单元10，以增加垂直槽面202的光的入射率，即，可以调整第一电极1012和第二电极1022的电压，来增加垂直槽面202的光的入射率，从而在经过第二级调光单元20后，便可在使光沿垂直槽面202的方向闪耀加强出射。
本发明实施例中，通过使第二级调光单元20包括光栅面201和槽面202，将预定角度的平行光选择出来，并以闪耀加强方式出射，从而使得输出的光能量较为集中，保证了输出光的亮度。
优选的，如图4所示，第三级调光单元30的靠近第二级调光单元20的下表面为倾斜面；第二级调光单元20和第三级调光单元30之间具有过渡单元40，过渡单元40的折射率小于第三级调光单元30的折射率。
其中，将过渡单元40的折射率记为n1，将第三级调光单元30的折射率记为n2，将通过过渡单元40射入第三级调光单元30的光的入射角记为i1，将出射角记为i2，根据折射定理i1×sinn1＝i2×sinn2，由于n1＜n2，因此i2＜i1。基于此，通过调整倾斜面的斜率以及过渡单元40和第三级调光单元30的折射率，便可使出射光以竖直方向出射。
本发明实施例中，通过将第三级调光单元30的靠近第二级调光单元20的下表面设为倾斜面，且选择其材料为高折射率材料，并在第二级调光单元20和第三级调光单元30之间设置过渡单元40，可采用简单的结构实现光的竖直出射。
本发明实施例还提供了一种背光源模组，如图5所述，包括背光源02和上述的光学调制器01；其中，背光源02设置在光学调制器01的第一级调光单元10远离第二级调光单元20的一侧。
此处，不对背光源02进行限定。
本发明实施例中，背光源02发出的光经过光学调制器01后，便可以实现对光的准直调制，且提高了光效利用率，从而使得该背光源模组满足具有更好的发光性能。
由于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有体积小，耗电量低，使用寿命长等优点，因此，优选背光源02为点阵LED。
本发明实施例还提供了一种显示装置，如图6所示，包括背光源02和显示面板03，其中，显示面板03包括靠近背光源02的衬底基板311；进一步的，显示装置还包括上述的光学调制器01；其中，光学调制器01设置在所述衬底基板20的上表面或下表面。
需要说明的是，对于显示面板03，只要是被动发光式显示面板均可。其中，图6以液晶显示面板为例进行示意。
本发明实施例中，背光源02发出的光经过光学调制器01后，便可以实现对光的准直调制，且提高了光效利用率，从而使得该显示装置具有更好的显示效果。
优选，背光源02为点阵LED。
优选的，如图7所示，光学调制器01设置在衬底基板311的下表面，且衬底基板311与光学调制器01的第三级调光单元30共用。
即，可以设置衬底基板311的材料以及形状，可使其具有第三级调光单元30的功能。
本发明实施例中通过将衬底基板311与第三级调光单元30共用，可降低显示装置的厚度。
基于上述，参考图6和图7所示，显示面板03可以包括阵列基板31、对盒基板32以及位于二者之间的液晶层103。其中，阵列基板31包括衬底基板311，以及设置在衬底基板311上的薄膜晶体管和像素电极。薄膜晶体管包括栅极、栅绝缘层、半导体有源层、源极和漏极，漏极与像素电极电联接。
进一步的还可以包括公共电极。
其中，对于共平面切换型(In-Plane Switch，简称IPS)阵列基板而言，像素电极和公共电极同层间隔设置，且均为条状电极；对于高级超维场转换型(Advanced-super Dimensional Switching，简称ADS)阵列基板而言，像素电极和公共电极不同层设置，其中在上的电极为条状电极，在下的电极为板状电极或条状电极。
在此基础上，对盒基板32可以包括滤光图案。其中，滤光图案可以为红色滤光图案、绿色滤光图案和蓝光滤光图案，或者是其他三基色滤光图案。
本发明实施例中，相对将滤光图案设置在阵列基板31上，将滤光图案设置在对盒基板32上，可简化阵列基板31的制备工艺。
基于上述，本发明实施例的显示装置可以为：被动式发光的手机、平板电脑、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。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光学调制器，其特征在于，包括：第一级调光单元、第二级调光单元和第三级调光单元；
所述第一级调光单元用于对光源发出的光进行汇聚；
所述第二级调光单元用于将通过所述第一级调光单元的光转换为平行光；
所述第三级调光单元用于将通过所述第二级调光单元的平行光转换为竖直方向的光。
2.根据权利要求1所述的光学调制器，其特征在于，所述第一级调光单元为液晶透镜。
3.根据权利要求1所述的光学调制器，其特征在于，所述第二级调光单元包括光栅面和槽面，所述光栅面和槽面具有锐角夹角，通过设置每个所述槽面与所述光栅面的锐角夹角以及相邻所述槽面间的间距，将通过所述第一级调光单元的光转换为预定角度以及预定波长的平行光。
4.根据权利要求1所述的光学调制器，其特征在于，所述第三级调光单元的靠近所述第二级调光单元的下表面为倾斜面；
所述第二级调光单元和所述第三级调光单元之间具有过渡单元，所述过渡单元的折射率小于所述第三级调光单元的折射率。
5.一种背光源模组，其特征在于，包括背光源和权利要求1-4任一项所述的光学调制器；
其中，所述背光源设置在所述光学调制器的第一级调光单元远离第二级调光单元一侧。
6.根据权利要求5所述的背光源模组，其特征在于，所述背光源为点阵LED。
7.一种显示装置，包括背光源和显示面板，其中，所述显示面板包括靠近所述背光源的衬底基板；其特征在于，还包括权利要求1-4任一项所述的光学调制器；
其中，所述光学调制器设置在所述衬底基板的上表面或下表面。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述光学调制器设置在所述衬底基板的下表面，且所述衬底基板与所述光学调制器的第三级调光单元共用。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括阵列基板、对盒基板以及位于二者之间的液晶层；
所述阵列基板包括所述衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管和与所述薄膜晶体管的漏极电联接的像素电极。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述对盒基板包括滤光图案。
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