CN107065307A - 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置 - Google Patents

一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107065307A
CN107065307A CN201710413696.4A CN201710413696A CN107065307A CN 107065307 A CN107065307 A CN 107065307A CN 201710413696 A CN201710413696 A CN 201710413696A CN 107065307 A CN107065307 A CN 107065307A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
grating
lens
focus
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710413696.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107065307B (zh
Inventor
谭纪风
梁蓬霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201710413696.4A priority Critical patent/CN107065307B/zh
Publication of CN107065307A publication Critical patent/CN107065307A/zh
Priority to PCT/CN2018/073045 priority patent/WO2018223704A1/zh
Priority to US16/076,874 priority patent/US20200233225A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN107065307B publication Critical patent/CN107065307B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0105—Illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
    • G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G02B19/0066—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
    • G02F2201/305—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating diffraction grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置，该光线准直结构包括：透镜，具有第一主轴和第一焦点，所述透镜用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光；光栅结构，设置于所述第一焦点与所述透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第一主轴的方向上，位于所述透镜和所述第一焦点之间，所述光栅结构包括一透射光栅，所述透射光栅用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光。本申请提供的方案，提高了准直度和出光效率。

Description

一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，尤指一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置。
背景技术
近年来，随着各类显示器件的快速发展，其功耗受到了广泛的关注。由于显示面板中的背光模组发出光线的发散角较大，人眼只能接收很少的一部分光能，大幅降低了光能的利用率，从而增加了显示面板的功耗。减小显示面板出射光线的发散角，使出射光能高效地被人眼接收，需要能准直光线的背光模组。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明至少一实施例提供了一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置，实现光线准直。
为了达到本发明目的，本发明至少一实施例提供了一种光线准直结构，包括：
透镜，具有第一主轴和第一焦点，所述透镜用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光；
光栅结构，设置于所述第一焦点与所述透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第一主轴的方向上，位于所述透镜和所述第一焦点之间，所述光栅结构包括一透射光栅，所述透射光栅用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光。
在本发明一可选实施例中，在与所述第一主轴垂直的方向上，所述透射光栅位于所述透镜的通光孔径之外的区域。
在本发明一可选实施例中，所述透射光栅为阶梯光栅。
在本发明一可选实施例中，所述透射光栅阶梯数大于3。
在本发明一可选实施例中，所述透射光栅的周期范围为0.5微米-5微米，所述透射光栅的折射率范围为1.2-2。
在本发明一可选实施例中，所述光栅结构还包括反射光栅，用于反射来自所述第一焦点的光，所述反射光栅设置于所述第一焦点与所述透射光栅的两端构成的区域之外，且位于所述透射光栅的透射光出光区域外。
在本发明一可选实施例中，所述光栅结构包括第一反射光栅和第二反射光栅，且所述第一反射光栅位于所述第一焦点的一侧，所述第二反射光栅位于所述第一焦点的另一侧。
本发明一实施例提供一种光线准直基板，包括多个上述光线准直结构，各光线准直结构的透镜之间的距离大于零，且各光线准直结构的透镜的第一主轴平行，且在垂直于所述第一主轴的方向上，所述透射光栅的位于相邻的两个透镜之间。
在本发明一可选实施例中，所述透射光栅的宽度等于所述透射光栅所在的相邻的两个透镜之间的距离。
在本发明一可选实施例中，所述光线准直结构包括反射光栅时，在垂直于所述第一主轴的方向上，所述反射光栅位于相邻的两个透射光栅之间，所述相邻的两个透射光栅为所述反射光栅所在的光线准直结构的透镜两端最近的两个透射光栅，或者，所述反射光栅位于所述光线准直基板的边界与和与所述反射光栅属于同一光线准直结构的透射光栅之间。
在本发明一可选实施例中，所述光线准直基板还包括第二透镜，具有第二主轴和第二焦点，所述第二透镜用于将来自所述第二焦点的光进行透射后准直为平行于所述第二主轴的平行光，所述第二主轴与所述第一主轴平行，所述第二透镜一侧与一个光线准直结构相邻，另一侧靠近所述光线准直基板的边界，所述第二透镜与相邻透镜的距离大于零。
在本发明一可选实施例中，所述光线准直基板还包括第三反射光栅和第四反射光栅，设置于所述第二焦点与所述第二透镜的通光孔径构成的区域之外，且在所述第二主轴的方向上，位于所述第二透镜和所述第二焦点之间，且在垂直于所述第二主轴的方向上，位于与所述第三反射光栅和第四反射光栅相邻的透射光栅与所述光线准直基板的边界之间。
本发明一实施例提供一种背光模组，包括：光源基板，以及，设置于所述光源基板的出光方向上的多个上述光线准直基板，所述光源基板包括多个光源，所述多个光源与所述光线准直基板上的透镜一一对应，所述光源设置于其对应的透镜的焦点上。
本发明一实施例提供一种显示装置，包括上述背光模组。
本实施例中，通过在透镜透光孔径与其焦点构成的发散区域外设置光栅结构，该光栅结构的作用是将大角度入射的光线准直化，且光栅结构使用阶梯光栅，该光栅对大角度入射的光线不敏感，即光源到透镜口径内的光线经由透镜准直化出射，透镜口径外的光线经光栅的衍射及光栅间的干涉作用达到准直化出射的技术效果，达到了提高显示器件准直度的技术效果同时，大大提高了出光效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为相关技术中的光线准直结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的光线准直结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的光线准直基板示意图；
图4为本发明一实施例提供的光线准直基板示意图；
图5为本发明一实施例提供的光线准直基板示意图；
图6为本发明一实施例提供的光线准直基板示意图；
图7为本发明一实施例提供的背光模组示意图；
图8为本发明一实施例提供的背光模组示意图；
图9为本实施例一实施例透射光栅出光示意图；
图10本发明一实施例提供的准直效果模拟结果示意图；
图11本发明一实施例提供的出光效率模拟结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，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任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
图1示出了一种光线准直相关技术中使用透镜达到背光准直化，该光线准直结构包括透镜12，该透镜12具有焦点和主轴，发光点11设置在透镜12的焦点上。多个发光点11构成有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,，简称OLED)点阵光源，多个透镜12构成准直微透镜阵列。透镜12的通光孔径(即透镜12在垂直于主轴方向上的直径)与发光点所形成的角度被称为透镜孔径角，它描述了透镜收光锥角的大小。发光点11在透镜孔径角之内发出的光线经透镜12透射后准直为平行于透镜12主轴的平行光，而位于透镜孔径角之外的光线将会入射到相邻的透镜内，严重影响整体的准直效果。因此，该光线准直结构仅对于透镜孔径角之内的光线具有准直作用，透镜孔径角之外的光线将不能得到准直。从而，在准直过程中的光能利用率较低，增加了包含该光线准直结构的相关器件的功耗。
本申请中，通过增加光栅将透镜孔径角之外的光线准直化，从而提高了准直度和出光效率。
实施例一
本实施例提供一种光线准直结构20，如图2所示，包括：
透镜21，具有第一焦点211和第一主轴212，所述透镜21用于将来自所述第一焦点211的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴212的平行光；
光栅结构22，设置于所述第一焦点211与所述透镜的通光孔径(具体的，图2中A端和B端连线)构成的区域之外，且在所述第一主轴212的方向上，位于所述透镜和所述第一焦点211之间(即位于虚线A1和虚线A2之间的区域内)，所述光栅结构22包括一透射光栅221，所述透射光栅221用于将来自所述第一焦点211的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴212的平行光。
例如，透镜21可以是柱透镜、球面透镜或者液晶透镜。比如，可以选择球面透镜。
例如，在与所述第一主轴垂直的方向上(即虚线A1或虚线A2所示方向)，所述透射光栅位于所述透镜的通光孔径之外的区域(即位于除虚线A3和虚线A4之间的区域之外的区域，具体的，虚线A3左侧的区域，虚线A4右侧的区域)。另外，由于光栅结构22位于所述第一焦点211与所述透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第一主轴的方向上，光栅结构22位于所述透镜和所述第一焦点之间，透射光栅221属于光栅结构22的一部分，因此也要满足该要求。
需要说明的是，透射光栅221可以位于透镜21的左侧，也可以位于透镜21的右侧。
例如，所述透射光栅为阶梯光栅。
例如，所述透射光栅阶梯数大于3。
例如，所述透射光栅的周期范围为0.5微米-5um(微米)，所述透射光栅的折射率范围为1.2-2。当然，上述参数仅为示例，可以根据需要选择其他参数。
在其他实施例中，所述光栅结构22还包括反射光栅222，所述反射光栅222设置于所述第一焦点与所述透射光栅的两端构成的区域之外，且位于所述透射光栅的透射光出光区域外。所述反射光栅用于反射来自第一焦点的光。另外，由于光栅结构22位于所述第一焦点211与所述透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第一主轴的方向上，位于所述透镜和所述第一焦点之间，反射光栅属于光栅结构22的一部分，因此也要满足该要求。反射光栅的作用是：光线会从透射光栅和透镜的高度缝隙中出射，造成杂散光，反射光栅的作用是将这部分光线进行反射，进行再利用，比如这部分光线经多次反射后可能进入其他透镜或透射光栅再发射出去，从而提高了出光效率。
例如，所述反射光栅可以包括一个或多个，比如，只包括位于第一焦点左侧的反射光栅，或者，只包括位于第一焦点右侧的反射光栅，或者，同时包括位于第一焦点左侧的反射光栅和位于第一焦点右侧的反射光栅。即，所述光栅结构包括第一反射光栅和第二反射光栅，且所述第一反射光栅位于所述第一焦点的一侧，所述第二反射光栅位于所述第一焦点的另一侧。
需要说明的是，透射光栅和反射光栅可以处于同一层，如图2中所示，也可以处于不同层。比如，反射光栅可以向上移动，也可以向下移动。
实施例二
本实施例提供一种光线准直基板，如图3所示，包括多个上述光线准直结构20，各光线准直结构的透镜之间的距离大于零，且各光线准直结构的透镜的第一主轴平行，且在垂直于所述第一主轴的方向上，所述透射光栅221位于相邻的两个透镜之间。本实施例中，光线准直结构只包含透射光栅，不包括反射光栅，且透射光栅位于透镜右侧。可选的，透射光栅的宽度等于与其相邻的两个透镜之间的距离。当然，透射光栅的宽度也可以小于与其相邻的两个透镜之间的距离。
另外，该光线准直基板还包括一个只包括透镜不包括透射光栅的光线准直结构31，具体，该光线准直基板还包括第二透镜311，具有第二主轴和第二焦点，所述第二透镜用于将来自所述第二焦点的光进行透射后准直为平行于所述第二主轴的平行光，所述第二主轴与所述第一主轴平行，所述第二透镜一侧与一个光线准直结构相邻，另一侧靠近所述光线准直基板的边界，所述第二透镜与相邻透镜的距离大于零。主要是两个相邻透镜之间只需要一个透射光栅，因此，会存在只包含透镜，不包含透射光栅的光线准直结构。
需要说明的是，如果透射光栅位于透镜左侧，则光线准直基板最左侧的光线准直结构只包括透镜，不包括透射光栅。
本实施例中，通过在透镜透光孔径与其焦点构成的发散区域外设置光栅结构，该光栅结构的作用是将大角度入射的光线准直化，且光栅结构使用阶梯光栅，该光栅对大角度入射的光线不敏感，即光源到透镜口径内的光线经由透镜准直化出射，透镜口径外的光线经光栅的衍射及光栅间的干涉作用达到准直化出射的技术效果，达到了提高显示器件准直度的技术效果同时，大大提高了出光效率。
实施例三
本实施例提供一种光线准直基板，与实施例二不同的是，本实施例中光线准直结构中还包括反射光栅。
如图4所示，本实施例提供的光线准直基板包括多个光线准直结构20，各光线准直结构的透镜之间的距离大于零，且各光线准直结构的透镜的第一主轴平行，且在垂直于所述第一主轴的方向上，所述透射光栅221位于相邻的两个透镜之间。本实施例中，透射光栅位于透镜右侧。可选的，透射光栅的宽度等于与其相邻的两个透镜之间的距离。当然，透射光栅的宽度也可以小于与其相邻的两个透镜之间的距离。
一般地，为便于实现，各透镜处于同一层，各透射光栅处于同一层，各反射光栅处于同一层，透射光栅和反射光栅可以处于同一层，也可以处于不同层。
所述光线准直结构20还包括反射光栅222，其中：
当光线准直结构与光线准直基板的边界相邻时，在垂直于所述第一主轴的方向上，所述光线准直结构20中的反射光栅222位于所述光线准直基板的边界与和与所述反射光栅属于同一光线准直结构的透射光栅之间，具体的，位于虚线B1和虚线B2中间的区域里。另外，由于光栅结构22需要在透镜的第一焦点和透镜之间(即虚线A1和虚线A2之间的区域)，且需在透镜的第一焦点和透镜的通光孔径构成的区域之外，因此，反射光栅可在的区域为A1、A2、B1和B2构成的区域里除透镜的第一焦点和透镜的通光孔径构成的区域之外的区域中；
当光线准直结构不与光线准直基板的边界相邻时，即为中间的光线准直结构时，在垂直于所述第一主轴的方向上，所述反射光栅位于相邻的两个透射光栅之间，所述相邻的两个透射光栅为所述反射光栅所在的光线准直结构的透镜两端最近的两个透射光栅，具体的，位于虚线B3和虚线B4之间的区域内，另外，由于光栅结构22需要在透镜的第一焦点和透镜之间(即虚线A1和虚线A2之间的区域)，且需在透镜的第一焦点和透镜的通光孔径构成的区域之外，因此，反射光栅222的允许区域为：A1、A2、B3和B4构成的区域里除透镜的第一焦点和透镜的通光孔径构成的区域之外的区域。反射光栅可在其允许区域中上下移动，而且反射光栅的宽度也可变化，不超过其允许区域的范围即可。如图5所示，可以将反射光栅222的位置下移，此时，反射光栅的宽度可以增大。可选的，反射光栅的宽度设置为当前位置下的最大宽度。当然，也可以将反射光栅222的位置上移，此时，可以减少反射光栅的宽度。
另外，如图4所示，该光线准直基板还包括一个光线准直结构41，具体，该光线准直结构41包括第二透镜31，具有第二主轴和第二焦点，所述第二透镜用于将来自所述第二焦点的光进行透射后准直为平行于所述第二主轴的平行光，所述第二主轴与所述第一主轴平行，所述第二透镜一侧与一个光线准直结构相邻，另一侧靠近所述光线准直基板的边界，所述第二透镜与相邻透镜的距离大于零。所述光线准直结构41还包括第三反射光栅42和第四反射光栅43，设置于所述第二焦点与所述第二透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第二主轴的方向上，位于所述第二透镜和所述第二焦点之间(由于第二焦点与第一焦点处于同一层，因此，此处相对于位于虚线A1和虚线A2之间，且在垂直于所述第二主轴的方向上，位于与所述第三反射光栅和第四反射光栅相邻的透射光栅与所述光线准直基板的边界之间(具体的，位于虚线B5和虚线B6之间)。
需要说明的是，透射光栅的宽度可能小于透镜之间的距离，如图6所示，此时，虚线B2、B3、B4所在位置跟随透射光栅的位置相应改变。反射光栅的允许区域随之变化。
实施例四
本实施例提供一种背光模组，如图7所示，包括光源基板71、所述光源基板71包括多个光源23，以及，设置于所述光源23的出光方向上的光线准直基板，所述多个光源与所述光线准直基板上的透镜一一对应，所述光源设置于其对应的透镜的焦点上。该实施例中，光线准直基板仅包括透射光栅，无反射光栅。
例如，光源基板71中靠近光源23处可设置反射电极。
例如，所述光源23为点状光源，可以是OLED，也可以是发光二极管(LightEmitting Diode，简称LED)，微型发光二极管(Micro-LED)或者量子点发光二极管(QLED)。
图8为另一背光模组的示意图。该背光模组与图7中背光模组的区别在于，图8所示的背光模组中包括的光线准直基板中包含反射光栅。
实施例五
本实施例提供一种显示装置，包括上述背光模组。该显示装置可以是液晶面板、液晶显示器、液晶电视、OLED面板、OLED显示器、OLED电视或电子纸等显示装置。该显示装置的实施可参考上述实施例。
实施例六
本实施例采用模拟实验说明一下透射光栅参数对准直效果的影响。
图9为光线通过透射光栅的示意图。其中，θ0是入射光的入射角度，θ是出射光的出射角度。其中，h1至h8为透射光栅的阶梯数。参数如表1和表2所示。
表1
表2透射光栅参数各阶高度
如图10所示，固定其他参数，改变入射角度时，出射角度随入射角度变化结果：入射角度从84°波动到89°，出射角度由4.99°波动到4.79°，入射角度对出射角度基本没有影响。
如图11所示，固定其他参数，改变入射角度时，出光率随入射角度变化结果：入射角度从84°波动到89°，出光效率仍保持在80％以上，出光效率很高。
从图10和图11的模拟结果看，大角度入射光线对多阶阶梯光栅的准直度和出光效率影响不大。从而，本申请中，透射光栅对大角度入射光线进行准直的准直度很高。
有以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种光线准直结构，其特征在于，包括：
透镜，具有第一主轴和第一焦点，所述透镜用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光；
光栅结构，设置于所述第一焦点与所述透镜的通光孔径构成的区域之外，且在第一主轴的方向上，位于所述透镜和所述第一焦点之间，所述光栅结构包括一透射光栅，所述透射光栅用于将来自所述第一焦点的光进行透射后准直为平行于所述第一主轴的平行光。
2.如权利要求1所述的光线准直结构，其特征在于，在与所述第一主轴垂直的方向上，所述透射光栅位于所述透镜的通光孔径之外的区域。
3.如权利要求1所述的光线准直结构，其特征在于，所述透射光栅为阶梯光栅。
4.如权利要求3所述的光线准直结构，其特征在于，所述透射光栅阶梯数大于3。
5.如权利要求4所述的光线准直结构，其特征在于，所述透射光栅的周期范围为0.5微米-5微米，所述透射光栅的折射率范围为1.2-2。
6.如权利要求1至5任一所述的光线准直结构，其特征在于，所述光栅结构还包括反射光栅，用于反射来自所述第一焦点的光，所述反射光栅设置于所述第一焦点与所述透射光栅的两端构成的区域之外，且位于所述透射光栅的透射光出光区域外。
7.如权利要求6所述的光线准直结构，其特征在于，所述光栅结构包括第一反射光栅和第二反射光栅，且所述第一反射光栅位于所述第一焦点的一侧，所述第二反射光栅位于所述第一焦点的另一侧。
8.一种光线准直基板，其特征在于，包括多个如权利要求1至7任一所述的光线准直结构，各光线准直结构的透镜之间的距离大于零，且各光线准直结构的透镜的第一主轴平行，且在垂直于所述第一主轴的方向上，所述透射光栅的位于相邻的两个透镜之间。
9.如权利要求8所述的光线准直基板，其特征在于，所述透射光栅的宽度等于所述透射光栅所在的相邻的两个透镜之间的距离。
10.如权利要求8所述的光线准直基板，其特征在于，所述光线准直结构包括反射光栅时，在垂直于所述第一主轴的方向上，所述反射光栅位于相邻的两个透射光栅之间，所述相邻的两个透射光栅为所述反射光栅所在的光线准直结构的透镜两端最近的两个透射光栅，或者，所述反射光栅位于所述光线准直基板的边界与和与所述反射光栅属于同一光线准直结构的透射光栅之间。
11.如权利要求8、9或10所述的光线准直基板，其特征在于，所述光线准直基板还包括第二透镜，具有第二主轴和第二焦点，所述第二透镜用于将来自所述第二焦点的光进行透射后准直为平行于所述第二主轴的平行光，所述第二主轴与所述第一主轴平行，所述第二透镜一侧与一个光线准直结构相邻，另一侧靠近所述光线准直基板的边界，所述第二透镜与相邻透镜的距离大于零。
12.如权利要求11所述的光线准直基板，其特征在于，所述光线准直基板还包括第三反射光栅和第四反射光栅，设置于所述第二焦点与所述第二透镜的通光孔径构成的区域之外，且在所述第二主轴的方向上，位于所述第二透镜和所述第二焦点之间，且在垂直于所述第二主轴的方向上，位于与所述第三反射光栅和第四反射光栅相邻的透射光栅与所述光线准直基板的边界之间。
13.一种背光模组，其特征在于，包括：光源基板，以及，设置于所述光源基板的出光方向上的多个如权利要求8至12任一所述的光线准直基板，所述光源基板包括多个光源，所述多个光源与所述光线准直基板上的透镜一一对应，所述光源设置于其对应的透镜的焦点上。
14.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求13所述的背光模组。
CN201710413696.4A 2017-06-05 2017-06-05 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置 Active CN107065307B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710413696.4A CN107065307B (zh) 2017-06-05 2017-06-05 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
PCT/CN2018/073045 WO2018223704A1 (zh) 2017-06-05 2018-01-17 光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
US16/076,874 US20200233225A1 (en) 2017-06-05 2018-01-17 Light beam collimation structure, substrate, backlight module, and display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710413696.4A CN107065307B (zh) 2017-06-05 2017-06-05 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107065307A true CN107065307A (zh) 2017-08-18
CN107065307B CN107065307B (zh) 2019-12-27

Family

ID=59617470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710413696.4A Active CN107065307B (zh) 2017-06-05 2017-06-05 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200233225A1 (zh)
CN (1) CN107065307B (zh)
WO (1) WO2018223704A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108153054A (zh) * 2018-01-03 2018-06-12 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
WO2018223704A1 (zh) * 2017-06-05 2018-12-13 京东方科技集团股份有限公司 光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
WO2019062174A1 (zh) * 2017-09-28 2019-04-04 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN111061091A (zh) * 2019-12-31 2020-04-24 厦门天马微电子有限公司 一种光学模组及显示装置
CN111929945A (zh) * 2019-05-13 2020-11-13 合肥京东方光电科技有限公司 准直器件、光学膜、背光模组及显示装置
CN113296282A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 宁波激智科技股份有限公司 一种准直膜、一种减干涉准直膜、一种贴合型准直膜、一种封孔贴合型准直膜及其制备方法
US11604306B2 (en) * 2018-04-12 2023-03-14 Boe Optical Science And Technology Co., Ltd. Anti-peeping film and method for manufacturing same, and backlight module and display apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114063347B (zh) * 2020-08-07 2022-09-16 海信视像科技股份有限公司 一种显示装置
DE102023203533A1 (de) 2023-04-18 2024-10-24 Continental Automotive Technologies GmbH Anzeigeeinrichtung mit Beleuchtungseinheit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995022773A1 (en) * 1994-02-18 1995-08-24 Massachusetts Institute Of Technology Diffractive microstructures for color separation and fusing
CN1135797A (zh) * 1993-11-19 1996-11-13 联合讯号公司 用于电光显示器的背光部件
CN1580902A (zh) * 2003-08-05 2005-02-16 财团法人工业技术研究院 函数曲线型透镜光栅的光源调制装置
CN202947082U (zh) * 2012-11-16 2013-05-22 北京京东方光电科技有限公司 一种准直系统、背光源和显示装置
CN205281087U (zh) * 2016-01-08 2016-06-01 京东方科技集团股份有限公司 一种光学调制器、背光源模组及显示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107065307B (zh) * 2017-06-05 2019-12-27 京东方科技集团股份有限公司 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1135797A (zh) * 1993-11-19 1996-11-13 联合讯号公司 用于电光显示器的背光部件
WO1995022773A1 (en) * 1994-02-18 1995-08-24 Massachusetts Institute Of Technology Diffractive microstructures for color separation and fusing
US5682265A (en) * 1994-02-18 1997-10-28 Massachusetts Institute Of Technology Diffractive microstructures for color separation and fusing
CN1580902A (zh) * 2003-08-05 2005-02-16 财团法人工业技术研究院 函数曲线型透镜光栅的光源调制装置
CN202947082U (zh) * 2012-11-16 2013-05-22 北京京东方光电科技有限公司 一种准直系统、背光源和显示装置
CN205281087U (zh) * 2016-01-08 2016-06-01 京东方科技集团股份有限公司 一种光学调制器、背光源模组及显示装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018223704A1 (zh) * 2017-06-05 2018-12-13 京东方科技集团股份有限公司 光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
WO2019062174A1 (zh) * 2017-09-28 2019-04-04 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
US11262492B2 (en) 2017-09-28 2022-03-01 Boe Technology Group Co., Ltd Backlight module and display device
CN108153054A (zh) * 2018-01-03 2018-06-12 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
US11604306B2 (en) * 2018-04-12 2023-03-14 Boe Optical Science And Technology Co., Ltd. Anti-peeping film and method for manufacturing same, and backlight module and display apparatus
CN111929945A (zh) * 2019-05-13 2020-11-13 合肥京东方光电科技有限公司 准直器件、光学膜、背光模组及显示装置
CN111929945B (zh) * 2019-05-13 2021-09-28 合肥京东方光电科技有限公司 准直器件、光学膜、背光模组及显示装置
CN111061091A (zh) * 2019-12-31 2020-04-24 厦门天马微电子有限公司 一种光学模组及显示装置
CN111061091B (zh) * 2019-12-31 2022-07-26 厦门天马微电子有限公司 一种光学模组及显示装置
CN113296282A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 宁波激智科技股份有限公司 一种准直膜、一种减干涉准直膜、一种贴合型准直膜、一种封孔贴合型准直膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018223704A1 (zh) 2018-12-13
CN107065307B (zh) 2019-12-27
US20200233225A1 (en) 2020-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107065307A (zh) 一种光线准直结构、基板、背光模组和显示装置
Motoyama et al. High‐efficiency OLED microdisplay with microlens array
CN103698837B (zh) 带有多个光学腔的显示装置
CN101430072B (zh) 一种拼装而成的均匀面光源
US11586045B2 (en) Near-eye display apparatus
Zhao et al. Lens design of LED searchlight of high brightness and distant spot
CN205542789U (zh) 一种显示装置和显示终端
US20240231108A1 (en) Near-to-eye display device
CN110265573A (zh) 有机发光二极管显示装置
JP2011192468A (ja) 照明装置および液晶表示装置
CN107078148A (zh) 用于具有高像素数的显示装置的彩色无机led显示器
CN106324847A (zh) 一种三维显示装置
CN106324890A (zh) 显示装置
CN110389469B (zh) 显示装置及其显示方法
CN106932954A (zh) 显示装置及其制作方法
CN105572889A (zh) 一种3d显示装置
CN106444067A (zh) 光线准直结构、基板及制造方法、背光模组和显示装置
CN107255889A (zh) 一种液晶显示装置
US20130294108A1 (en) Optical film and backlight module using the same
US10613375B2 (en) Backlight module and liquid crystal display device
CN104752478A (zh) 有机发光二极管显示装置
CN107247365A (zh) 背光模组及显示装置
CN107102473A (zh) 一种背光模组及液晶显示装置
Li et al. Highly efficient and ultra‐compact micro‐LED pico‐projector based on a microlens array
Chang et al. A hybrid simulated method for analyzing the optical efficiency of a head-mounted display with a quasi-crystal OLED panel

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant