CN107247365A - 背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种背光模组及显示装置，属于显示技术领域。背光模组包括：衬底基板，衬底基板的一侧设置有用于向衬底基板发出光线的多个光源，衬底基板的另一侧依次设置有与多个光源一一对应的多个调制单元，每个调制单元包括：第一透镜、光吸收层以及第二透镜；第一透镜的焦平面和第二透镜的焦平面共面，且均位于光吸收层，光线在第二透镜上的出射角等于光线在第一透镜上的入射角；光吸收层包括：镂空区域和非镂空区域，射入镂空区域的光线在第一透镜上的入射角，小于射入非镂空区域的光线在第一透镜上的入射角。本申请解决了显示装置发出光线的准直率较低的问题，提高了显示装置发出的光线的准直率，本申请用于显示装置。

Description

背光模组及显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种背光模组及显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，能够发出准直光线的显示装置越来越得到人们的青睐。显示装置通常包括：显示面板以及设置在显示面板入光侧的背光模组。
如图1所示，背光模组1通常包括：衬底基板10，衬底基板10上设置有阵列排布的多个光源11，设置有多个光源11的衬底基板10上设置有阵列排布的多个凸透镜12。多个光源11与多个凸透镜12一一对应，且每个凸透镜12的焦点位于对应的光源11上，光源11中与凸透镜12的焦点重合的区域发出的发散光线能够在对应的凸透镜12的作用下，变为准直光线，进而射入显示面板，从而使得显示面板的出光侧发出准直的光线。
相关技术中，光源为发光面积较小的发光二极管(英文：Light Emitting Diode；简称：LED)，光源中存在与凸透镜的焦点重合的区域，以及与焦点不重合的区域，且凸透镜无法将光源中与焦点不重合的区域发出的发散光线变为准直光线。因此，显示装置发出的光线中仍然存在发散光线，显示装置发出光线的准直率较低。
发明内容
为了解决显示装置发出光线的准直率较低的问题，本申请提供了一种背光模组及显示装置。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种背光模组，所述背光模组包括：衬底基板，所述衬底基板的一侧设置有用于向所述衬底基板发出光线的多个光源，所述衬底基板的另一侧依次设置有与所述多个光源一一对应的多个调制单元，每个所述调制单元包括：第一透镜、光吸收层以及第二透镜；
所述第一透镜的焦平面和所述第二透镜的焦平面共面，且均位于所述光吸收层，光线在所述第二透镜上的出射角等于所述光线在所述第一透镜上的入射角；
所述光吸收层包括：镂空区域和非镂空区域，射入所述镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角，小于射入所述非镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角。
可选的，每个所述调制单元还包括：设置在所述衬底基板和所述第一透镜之间的光栅层，所述光栅层包括：平坦区域和至少一个光栅区域，
所述平坦区域靠近所述衬底基板一侧的表面以及靠近所述第一透镜的表面为平行于所述衬底基板的平面，所述光源发出的光线中，在所述光栅层上的入射角为0度的光线射入所述平坦区域；
每个所述光栅区域用于对射入的光线进行透射衍射，得到透射衍射光线，且衍射级别为1级或-1级的透射衍射光线的衍射角为0度。
可选的，从每个所述光栅区域射出的透射衍射光线中，衍射角为0度的透射衍射光线的能量最高。
可选的，每个所述调制单元还包括：辅助光吸收层，
所述辅助光吸收层与所述光源设置在所述衬底基板的同一侧，每个所述光栅区域还用于对射入的光线进行反射衍射，得到反射衍射光线，所述辅助光吸收层用于吸收射入的反射衍射光线。
可选的，所述辅助光吸收层与所述光源同层设置，所述辅助光吸收层包括：辅助镂空区域和辅助非镂空区域，所述光源位于所述辅助镂空区域。
可选的，所述光栅层的折射率高于所述衬底基板的折射率。
可选的，所述第一透镜为：菲涅尔透镜或全息透镜；所述第二透镜为：菲涅尔透镜或全息透镜。
可选的，射入所述镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角小于或等于4度。
可选的，所述第一透镜与所述第二透镜的光学参数相同，所述第一透镜和所述光吸收层之间设置有第一基板，所述第二透镜与所述光吸收层之间设置有第二基板。
第二方面，提供了一种显示装置，所述显示装置包括：显示面板和背光模组，所述背光模组为第一方面所述的背光模组。
本申请供的技术方案带来的有益效果是：
由于背光模组中，光线在第二透镜上的出射角等于该光线在第一透镜上的入射角，且光吸收层中的镂空区域能够吸收在第一透镜上入射角较大的发散光线。这样一来，在第一透镜上入射角较小的准直光线能够依次穿过第一透镜、光吸收层的镂空区域以及第二透镜。在第一透镜上入射角较大的发散光线会被光吸收层吸收，而无法射出第二透镜。从而使得整个背光模组发出的光线的散射角较小，所以，提高了显示装置发出的光线的准直率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为相关技术提供的一种背光模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种背光模组的应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光吸收层与入射光线的关系示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种背光模组的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种光栅层衍射示意图；
图7为本发明实施例提供的一种光栅层的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图2为本发明实施例提供的一种背光模组的应用场景示意图，如图2所示，背光模组0通常设置在显示面板X的入光侧，背光模组0能够向显示面板X发出光线，从而为显示面板X提供背光，进而显示面板X能够根据射入显示面板X的背光显示图像。示例的，显示面板X可以为液晶显示面板。
图3为本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图，如图3所示，背光模组0可以包括：衬底基板01，衬底基板01的一侧设置有用于向衬底基板01发出光线的多个光源02，衬底基板01的另一侧依次设置有与多个光源02一一对应的多个调制单元，每个调制单元可以包括：第一透镜03、光吸收层04以及第二透镜05。需要说明的是，图3中以衬底基板01的一侧设置的三个光源02，以及衬底基板的另一侧设置的这三个光源02一一对应的三个调制单元为例。
第一透镜03的焦平面和第二透镜05的焦平面共面，且均位于光吸收层04(如均位于经过光吸收层04的平面J)，光线在第二透镜05上的出射角M1等于光线在第一透镜03上的入射角M2。
光吸收层04可以包括：镂空区域041和非镂空区域042，射入镂空区域041的光线在第一透镜03上的入射角，小于射入非镂空区域042的光线在第一透镜03上的入射角。
综上所述，由于本发明实施例提供的背光模组中，光线在第二透镜上的出射角等于该光线在第一透镜上的入射角，且光吸收层中的镂空区域能够吸收在第一透镜上入射角较大的发散光线。这样一来，在第一透镜上入射角较小的准直光线能够依次穿过第一透镜、光吸收层的镂空区域以及第二透镜。在第一透镜上入射角较大的发散光线会被光吸收层吸收，而无法射出第二透镜。从而使得整个背光模组发出的光线的散射角较小，所以，显示面板发出的光线的准直率较高。
示例的，衬底基板01的材质可以为透明材质，如氧化铟锡(英文：Indium tinoxide；简称：ITO)或氮化硅(英文：Silicon nitride；简称：Si3N4)等材质。衬底基板01的厚度可以为2微米，或者几十微米，本发明实施例对此不作限定。
光源02可以为发光二极管(英文：Light-Emitting Diode；简称：LED)或有机发光二极管(英文：Organic Light-Emitting Diode；简称：OLED)。其中，LED可以包括：微型(英文：Micro)LED。光源02发出的光线的颜色可以为蓝色或者其他颜色的单色可见光，也可以为紫外光或者其他单色不可见光。光源02可以直接转印在衬底基板的一侧。
光吸收层04能够吸收射入的光线，光吸收层的材质可以与显示面板中黑矩阵(英文：Black Matrix；简称：BM)的材质相同。
进一步的，第一透镜03和光吸收层04之间可以设置有第一基板06，第二透镜05与光吸收层04之间可以设置有第二基板07。第一透镜03与第二透镜05的光学参数相同，第一透镜03能够对从第一基板06射入的光线进行正傅里叶变换，第二透镜05能够对从第二基板07射入的光线进行逆傅里叶变换，从而使得光线在第二透镜05上的出射角与该光线在第一透镜03上的入射角相等。
示例的，在第一透镜对射入第一透镜的入射面xy的光线U(x,y)进行正傅里叶变换后，能够得到能够射入第二透镜的入射面fxfy的光线A(fx,fy)，A(fx,fy)＝∫∫U(x,y)exp[-j2π(fxx+fyy)]dxdy，j为虚数单位；在第二透镜对射入的光线A(fx,fy)进行正傅里叶变换后，能够得到光线U(x,y)；其中，U(x,y)＝∫∫A(fx,fy)exp[j2π(fxx+fyy)]dfxfy。
需要说明的是，在第一透镜上的入射角为的θ的入射光线，在被第一透镜进行正傅里叶变换后，会从第一透镜射出至第一透镜的焦平面上与焦点的距离为L的位置，其中，L＝f*sinθ，f为第一透镜的焦距，f＝sin(θ)/λ，λ为入射光线的波长。也即是，L＝f*sinθ＝sin(θ)*sinθ/λ，在λ不变的情况下，L与θ相关。因此，当第一透镜上两个入射角均为θ的入射光线在被第一透镜分别进行正傅里叶变换后，均会从第一透镜射出至第一透镜的焦平面上与焦点的距离为L的位置；也即是，在第一透镜上的入射角相同的入射光线在经过第一透镜后，会在第一透镜的焦平面上的同一位置汇聚。所以，可以根据上述原理设计光吸收层04中的镂空区域041的位置，使得在第一透镜03上的入射角较小的入射光线在经过第一透镜后射入镂空区域041，在第一透镜03上的入射角较大的入射光线在经过第一透镜后射入非镂空区域042。
示例的，图4为本发明实施例提供的一种光吸收层与入射光线的关系示意图，如图4所示，当光线在第一透镜03上的入射角为A1(A1的绝对值大于4)时，光线在经过第一透镜03后会射入光吸收层04上的非镂空区域，光线在经过第一透镜03后会射入第一透镜03的焦平面上与焦点相距L(A1)的位置，L(A1)＝f*sinA1。当光线在第一透镜03上的入射角为A2(A2的绝对值大于4)时，光线在经过第一透镜03后会射入光吸收层04上的非镂空区域，光线在经过第一透镜03后会射入第一透镜03的焦平面上与焦点相距L(A2)的位置，L(A2)＝f*sinA2。当光线在第一透镜03上的入射角为-4°(度)时，光线在经过第一透镜03后会射入光吸收层04上的镂空区域，光线在经过第一透镜03后会射入第一透镜03的焦平面上与焦点相距L(-4°)的位置，L(-4°)＝f*sin(-4°)。当光线在第一透镜03上的入射角为4°时，光线在经过第一透镜03后会射入光吸收层04上的非镂空区域。当光线在第一透镜03上的入射角为0°时，光线在经过第一透镜03后会射入光吸收层04上的非镂空区域，光线在经过第一透镜03后会射入第一透镜03的焦平面上与焦点。
请继续参考图4，光吸收层04中与第一透镜的焦为中心，半径为L(-4°)＝f*sin(-4°)的圆形区域为镂空区域，其他区域为非镂空区域。也即是，在第一透镜上的入射角小于或等于4°的入射光线会射入光吸收层04中的镂空区域，进而穿过光吸收层04并射向第二透镜。而在第一透镜03上的入射角大于4°的入射光线会射入光吸收层04中的非镂空区域，被光吸收层吸收而无法射向第二透镜。也即是，射入光吸收层04的镂空区域的光线在第一透镜上的入射角可以小于或等于4度。射入光吸收层04的镂空区域的光线在第一透镜上的入射角范围为[0°，4°]，射入光吸收层04的非镂空区域042的光线在第一透镜上的入射角范围为(4°，89°]。
可选的，本发明实施例中的第一透镜03可以为：菲涅尔透镜、全息透镜(材质为光致聚合物)或普通透镜，第二透镜05可以为：菲涅尔透镜、全息透镜或普通透镜。且由于菲涅尔透镜和全息透镜的厚度均小于普通透镜的厚度，因此，在第一透镜03和第二透镜05中存在至少一个透镜为菲涅尔透镜或全息透镜时，整个背光模组的厚度较小。进一步的，本发明实施例中的菲涅尔透镜可以为八台阶结构的菲涅尔透镜。八台阶结构的菲涅尔透镜具有99％以上的衍射效率，且八台阶结构的菲涅尔透镜的厚度小于1微米。
图5为本发明实施例提供的另一种背光模组的结构示意图，如图5所示，在图3的基础上，该背光模组0还可以包括：设置在衬底基板01和第一透镜03之间的光栅层08。需要说明的是，图5中仅示出了衬底基板01一侧设置的一个光源02，以及衬底基板01的另一侧设置的一个调制单元。
如图5所示，光栅层08可以包括：平坦区域和至少一个光栅区域，平坦区域靠近衬底基板01一侧的表面以及靠近第一透镜03的表面为平行于衬底基板01的平面，光源02发出的光线中，在光栅层上的入射角为0度的光线射入平坦区域，每个光栅区域用于对射入的光线进行透射衍射，得到透射衍射光线。
如图6所示，在光源发出的光线经过衬底基板01并射入光栅层08中的光栅区域后，光栅区域能够对射入的光线进行透射衍射，且得到的透射衍射光线包括多个衍射级别的透射衍射光线。该多个衍射级别的透射衍射光线中，衍射级别为0级的透射衍射光线位于中间，其他透射衍射光线分别按照衍射级别的大小依次排布在衍射级别为0级的透射衍射光线的两侧。
本发明实施例中，通过设置每个光栅区域的调制深度以及光栅周期，使得每个光栅区域对射入的光线进行透射衍射后，得到的透射衍射光线中，衍射级别为1级或-1级的透射衍射光线的衍射角为0度，且衍射角为0度的透射衍射光线的能量最高。
示例的，光源发出的光线的发散角在-60°～+60°之间，经过折射率为1.5的衬底基板后，光线的发散角会收敛在-35°～+35°之间。在制造该光栅层08之前，可以根据光源02发出的光线在光栅层08上的入射角，将光栅层08划分为1个平坦区域Y以及14个光栅区域W，且这14个光栅区域W分为位于平坦区域Y左侧的7个光栅区域W，以及位于平坦区域Y右侧的7个光栅区域。其中，射入平坦区域Y的光线的入射角的范围为[-2°，～2°]，射入平坦区域Y左侧的7个光栅区域W的光线的入射角的范围分别为：[-8°，～2°)、[-12°，～8°)、[-18°，～12°)、[-23°，～18°)、[-28°，～23°)、[-33°，～28°)以及[-38°，～33°)；射入平坦区域Y右侧的7个光栅区域W的光线的入射角的范围分别为：(2°～8°]、(8°～12°]、(12°～18°]、(18°～23°]、(23°～28°]、(28°～33°]和(33°～38°]。
进一步的，还可以将每个光栅区域的入射角范围进行量化，得到每个光栅区域对应的量化入射角。示例的，可以将入射角范围[-8°，～2°)量化为-5°，将将入射角范围[-12°，～8°)量化为-10°，将入射角范围[-18°，～12°)量化为-15°，将入射角范围[-23°，～18°)量化为-20°，将入射角范围[-28°，～23°)量化为-25°，将入射角范围[-33°，～28°)量化为-30°，将入射角范围[-38°，～33°)量化为-35°。将入射角范围(2°～8°]量化为5°，将将入射角范围(8°～12°]量化为10°，将入射角范围(12°～18°]量化为15°，将入射角范围(18°～23°]量化为20°，将入射角范围(23°～28°]量化为25°，将入射角范围(28°～33°]量化为30°，将入射角范围(33°～38°]量化为35°。
然后，根据每个光栅区域中衍射级别为1级或-1级的透射衍射光线的衍射角为0度的要求，以及每个光栅区域对应的量化入射角，计算每个光栅区域对应的光栅周期。示例的，在计算每个光栅区域的光栅周期时，可以根据公式：n1sinB1-n2sinB2＝mP/λ，计算光栅区域的光栅周期P，其中，n1入射光所在介质折射率(如衬底基板01的折射率)，B1为光栅区域对应的量化入射角，n2为透射衍射光介质折射率(如光栅层08远离衬底基板01一侧相接触的介质的折射率)，B2为从该光栅区域衍射出的透射衍射光线的衍射角，λ为入射光的波长。例如，在计算对应的量化入射角为5°的光栅区域的光栅周期P时，可以将n1、B1、n2、B2、m和λ，代入公式：n1sinB1-n2sinB2＝mP/λ，其中，B1等于5°，B2等于0°，m等于1或-1。计算对应其他量化入射角的光栅区域的光栅周期的过程，可以参考计算对应的量化入射角为5°的光栅区域的光栅周期的过程，本发明实施例在此不做赘述。
在确定每个光栅区域的光栅周期后，可以根据得到的光栅周期制造光栅层结构，且该光栅层结构包括一个平坦区域以及多个光栅区域，且每个光栅区域的光栅周期为上述计算得到的光栅周期。进一步的，在得到光栅层结构后，还可以基于严格耦合波理论对该光栅层结构进行多次实验(如通过模拟和优化的方式进行实验)，以确定该光栅层结构中每个光栅区域的调制深度，以使得每个光栅区域中射出的透射衍射光线中，衍射角为0度的光线的能量最高。例如，某一光栅区域射出的透射衍射光线中，衍射级别为1级的透射衍射光线的衍射角为0度，则在多次实验时，可以以该光栅区域射出的透射衍射光线中衍射级别为1级的透射衍射光线的能量最高为目的，确定该光栅区域的调制深度。假如某一光栅区域射出的透射衍射光线中，衍射级别为-1级的透射衍射光线的衍射角为0度，则在多次实验时，可以以该光栅区域射出的透射衍射光线中衍射级别为-1级的透射衍射光线的能量最高为目的，确定该光栅区域的调制深度。
在经过计算和实验后，可以确定每个光栅区域的光栅周期，以及每个光栅区域在一个光栅周期内的调制深度。示例的，表1至表7示出了位于平坦区域右侧的7个光栅区域的光栅周期以及调制深度。例如，如表1所示，对应量化入射角为5°的光栅区域的光栅周期可以为4.1微米，假设一个光栅周期中的中心位置为0微米，则[-2.05微米，-1.025微米)的位置范围内的调制深度为1.6511纳米，[-1.025微米，0)微米的位置范围内的调制深度为128.04纳米，[0微米，1.025微米)的位置范围内的调制深度为271.15纳米，[1.025微米，2.05]微米的位置范围内的调制深度为403.94纳米。另外，位于平坦区域左侧的7个光栅区域的光栅周期以及调制深度，可以参考位于平坦区域右侧的7个光栅区域的光栅周期以及调制深度，本发明实施例在此不做赘述。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
在确定每个光栅区域的光栅周期以及每个光栅区域的调制深度后，可以根据光栅周期以及调制深度，制造光栅层08。由于光栅层08中的每个光栅区域中射出的透射衍射光线中，衍射角为0度的透射衍射光线的能量最高，因此，每个光栅区域射出的0度光线的亮度较高，整个光栅层08能够射出亮度较高的准直光线，从而使得整个显示装置发出的光线的亮度较高。
示例的，在光栅层08中，量化的入射角5°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的74.603％，该光栅区域中射入的光线的出光效率为76％，光线的出射角范围为-4°～4°(也即射入该光栅区域的光线在经过光栅区域、第一透镜、光吸收层以及第二透镜后，有76％的光线会被射出背光模组，且光线在射出背光模组时的出射角位于-4°～4°之间)；
量化的入射角10°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的70.557％，该光栅区域射入的光线的出光效率为69.7％，光线的出射角范围为-4°～4°；量化的入射角15°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的77.013％，该光栅区域中射入的光线的出光效率为74.9％，光线的出射角范围为-4°～4°；量化的入射角20°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的765.937％，该光栅区域中射入的光线的出光效率为65.3％，光线的出射角范围为-4°～4°；量化的入射角25°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的66.322％，该光栅区域中射入的光线的出光效率为64％，光线的出射角范围为-4°～4°；量化的入射角30°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的763.615％，该光栅区域中，射入的光线的出光效率为62.5％，光线的出射角范围为-4°～4°；量化的入射角35°对应的光栅区域中，衍射级别为1级的透射衍射光线的能量是该光栅区域的所有透射衍射光线的总能量的65.013％，该光栅区域中射入的光线的出光效率为65.1％，光线的出射角范围为-3°～3°。整个背光模组的出光效率大于70％，光线的出射角范围为-4°～4°。
相关技术中，为了解决图1所示的背光模组的准直率较低的问题，通常可以使用遮挡层将点光源中与焦点不重合的区域发出的发散光线进行遮挡，防止这部分光线射出背光模组。但是，由于对这部分光线进行了遮挡，背光模组就会损失较多光线，从而使得背光模组发出的光线中只有一小部分光线能够射出背光模组，背光模组的出出光效率率(小于10％)较低。
而本发明实施例提供的背光模组中，光栅层将光源发出的光线在被光栅层透射衍射后，能量最高的透射衍射光线的衍射角为0°，且该能量最高的透射衍射光线能够穿过第一透镜、光吸收层和第二透镜；能量较低且衍射角大于4°的光线会被光吸收层吸收；从而使得背光模组发出的光线的能量较高，背光模组的出出光效率率较高。也即是，本发明实施例提供的背光模组的出光效率较高，且背光模组发出的光线的准直率较高，本发明实施例提供的背光模组可以适用于近眼显示领域、增强现实(英文：Augmented Reality；简称：AR)、虚拟现实(英文：Virtual Reality；简称：VR)领域。且由于背光模组发出光线的准直率较高，各个光源发出的光线之间互不影响，因此，该背光模组也能够实现局部调光(英文：Local dimming)技术。另外，本发明实施例提供的背光模组中的调制单元中各个结构的精度较高，该调制单元中的各个结构均可以称为微纳结构。
请继续参考图5，光栅层08的材质可以为透明材质，如ITO或Si3N4。光栅层08可以在衬底基板上通过纳米压印方式或离子束刻蚀的方式制备得到。光栅层08可以为多台阶调制方式、空隙调制方式或闪耀光栅方式的光栅层08。
需要说明的是，当光栅层的入射光线所在的介质的折射率大于衬底基板的折射率时，从入射光线所在的介质中射入光栅层的光线较多，射入光栅层的光线的能量的较高；因此，为了提高光栅层上入射光线的能量，提高背光模组的出光效率，本发明实施例中设置光栅层08的折射率可以高于衬底基板01的折射率，例如，光栅层08的折射率可以为2.0，衬底基板01的折射率可以为1.5。
可选的，光栅层08中的每个光栅区域还可以用于对射入的光线进行反射衍射，得到反射衍射光线。由于该反射衍射光线会被光栅层08反射至衬底基板，并再次被衬底基板或其他结构反射至光栅层，且这些反射衍射光线在光栅层08的入射角通常较大，如果这些反射衍射光线能够从显示装置中射出，那么就会影响显示装置发出光线的准直率。因此，请继续参考图5，衬底基板01上设置有光源02的一侧还可以设置有辅助光吸收层09，辅助光吸收层09可以用于吸收射入的反射衍射光线。
辅助光吸收层09可以与光源02同层设置，也即辅助光吸收层09和光源02均设置在衬底基板01上，辅助光吸收层09可以包括：辅助镂空区域和辅助非镂空区域，光源02可以位于辅助镂空区域中。可选的，辅助光吸收层09和光源02远离衬底基板01的一侧还可以设置有保护层010。
综上所述，由于本发明实施例提供的背光模组中，光线在第二透镜上的出射角等于该光线在第一透镜上的入射角，且光吸收层中的镂空区域能够吸收在第一透镜上入射角较大的发散光线。这样一来，在第一透镜上入射角较小的准直光线能够依次穿过第一透镜、光吸收层的镂空区域以及第二透镜。在第一透镜上入射角较大的发散光线会被光吸收层吸收，而无法射出第二透镜。从而使得整个背光模组发出的光线的散射角较小，所以，显示面板发出的光线的准直率较高。
图8为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，如图8所示，该显示装置2可以包括：显示面板和背光模组。
该背光模组可以为图3或图5所示的背光模组，图8中以背光模组为图5所示的背光模组为例。显示面板可以包括：上偏光片X1、彩膜基板X2、液晶X3、阵列基板X4和下偏光片X5。
综上所述，由于本发明实施例提供的显示装置中的背光模组中，光线在第二透镜上的出射角等于该光线在第一透镜上的入射角，且光吸收层中的镂空区域能够吸收在第一透镜上入射角较大的发散光线。这样一来，在第一透镜上入射角较小的准直光线能够依次穿过第一透镜、光吸收层的镂空区域以及第二透镜。在第一透镜上入射角较大的发散光线会被光吸收层吸收，而无法射出第二透镜。从而使得整个背光模组发出的光线的散射角较小，所以，显示面板发出的光线的准直率较高。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括：衬底基板，所述衬底基板的一侧设置有用于向所述衬底基板发出光线的多个光源，所述衬底基板的另一侧依次设置有与所述多个光源一一对应的多个调制单元，每个所述调制单元包括：第一透镜、光吸收层以及第二透镜；
所述第一透镜的焦平面和所述第二透镜的焦平面共面，且均位于所述光吸收层，光线在所述第二透镜上的出射角等于所述光线在所述第一透镜上的入射角；
所述光吸收层包括：镂空区域和非镂空区域，射入所述镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角，小于射入所述非镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，每个所述调制单元还包括：设置在所述衬底基板和所述第一透镜之间的光栅层，所述光栅层包括：平坦区域和至少一个光栅区域，
所述平坦区域靠近所述衬底基板一侧的表面以及靠近所述第一透镜的表面为平行于所述衬底基板的平面，所述光源发出的光线中，在所述光栅层上的入射角为0度的光线射入所述平坦区域；
每个所述光栅区域用于对射入的光线进行透射衍射，得到透射衍射光线，且衍射级别为1级或-1级的透射衍射光线的衍射角为0度。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，从每个所述光栅区域射出的透射衍射光线中，衍射角为0度的透射衍射光线的能量最高。
4.根据权利要求2或3所述的背光模组，其特征在于，每个所述调制单元还包括：辅助光吸收层，
所述辅助光吸收层与所述光源设置在所述衬底基板的同一侧，每个所述光栅区域还用于对射入的光线进行反射衍射，得到反射衍射光线，所述辅助光吸收层用于吸收射入的反射衍射光线。
5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，
所述辅助光吸收层与所述光源同层设置，所述辅助光吸收层包括：辅助镂空区域和辅助非镂空区域，所述光源位于所述辅助镂空区域。
6.根据权利要求2或3所述的背光模组，其特征在于，所述光栅层的折射率高于所述衬底基板的折射率。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述第一透镜为：菲涅尔透镜或全息透镜；所述第二透镜为：菲涅尔透镜或全息透镜。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
射入所述镂空区域的光线在所述第一透镜上的入射角小于或等于4度。
9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，
所述第一透镜与所述第二透镜的光学参数相同，所述第一透镜和所述光吸收层之间设置有第一基板，所述第二透镜与所述光吸收层之间设置有第二基板。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：显示面板和背光模组，所述背光模组为权利要求1至9任一所述的背光模组。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108224367A (zh) * 2018-03-07 2018-06-29 京东方科技集团股份有限公司 光源切换装置以及显示装置
CN108917927A (zh) * 2018-07-27 2018-11-30 京东方科技集团股份有限公司 色散装置和光谱仪
CN109709719A (zh) * 2019-02-18 2019-05-03 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN113228287A (zh) * 2019-11-26 2021-08-06 重庆康佳光电技术研究院有限公司 显示组件、显示组件的制作方法、以及电子设备
US11256012B2 (en) 2019-02-27 2022-02-22 Boe Technology Group Co., Ltd. Color dispersion apparatus and spectrometer
CN115083302A (zh) * 2022-07-27 2022-09-20 Tcl华星光电技术有限公司 Led显示面板及显示装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006302622A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Cheil Ind Co Ltd 面光源装置
CN1991499A (zh) * 2005-09-26 2007-07-04 三星电子株式会社 直射型背光组件以及应用它的无滤色器液晶显示装置
CN101482630A (zh) * 2008-01-07 2009-07-15 财团法人工业技术研究院 极化色彩分光装置
CN102713742A (zh) * 2010-01-07 2012-10-03 株式会社东芝 显示设备和光源设备
TW201617700A (zh) * 2014-10-07 2016-05-16 康寧公司 直視型顯示裝置及用於直視型顯示裝置的發光單元
CN106526976A (zh) * 2017-01-05 2017-03-22 京东方科技集团股份有限公司 一种背光结构及显示装置
CN106908993A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种背光模组和液晶显示设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006302622A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Cheil Ind Co Ltd 面光源装置
CN1991499A (zh) * 2005-09-26 2007-07-04 三星电子株式会社 直射型背光组件以及应用它的无滤色器液晶显示装置
CN101482630A (zh) * 2008-01-07 2009-07-15 财团法人工业技术研究院 极化色彩分光装置
CN102713742A (zh) * 2010-01-07 2012-10-03 株式会社东芝 显示设备和光源设备
TW201617700A (zh) * 2014-10-07 2016-05-16 康寧公司 直視型顯示裝置及用於直視型顯示裝置的發光單元
CN106526976A (zh) * 2017-01-05 2017-03-22 京东方科技集团股份有限公司 一种背光结构及显示装置
CN106908993A (zh) * 2017-03-06 2017-06-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种背光模组和液晶显示设备

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108224367A (zh) * 2018-03-07 2018-06-29 京东方科技集团股份有限公司 光源切换装置以及显示装置
CN108224367B (zh) * 2018-03-07 2020-03-10 京东方科技集团股份有限公司 光源切换装置以及显示装置
CN108917927A (zh) * 2018-07-27 2018-11-30 京东方科技集团股份有限公司 色散装置和光谱仪
CN108917927B (zh) * 2018-07-27 2020-08-25 京东方科技集团股份有限公司 色散装置和光谱仪
CN109709719A (zh) * 2019-02-18 2019-05-03 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN109709719B (zh) * 2019-02-18 2022-09-23 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
US11256012B2 (en) 2019-02-27 2022-02-22 Boe Technology Group Co., Ltd. Color dispersion apparatus and spectrometer
CN113228287A (zh) * 2019-11-26 2021-08-06 重庆康佳光电技术研究院有限公司 显示组件、显示组件的制作方法、以及电子设备
CN115083302A (zh) * 2022-07-27 2022-09-20 Tcl华星光电技术有限公司 Led显示面板及显示装置
CN115083302B (zh) * 2022-07-27 2023-12-05 Tcl华星光电技术有限公司 Led显示面板及显示装置

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