CN108089253A - 光线准直装置、背光模组及显示装置 - Google Patents

光线准直装置、背光模组及显示装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种光线准直装置、背光模组及显示装置，涉及显示技术领域。光线准直装置包括：曲面反射部件，被配置为将来自设置在所述曲面反射部件的焦点处的光源的光线反射到导光部件中；导光部件，被配置为使入射到所述导光部件中的光线全反射传播；以及取光结构，设置在所述导光部件上，被配置为从所述导光部件中将光线准直地取出。

Description

光线准直装置、背光模组及显示装置
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及光线准直装置、背光模组及显示装置。
背景技术
在显示技术领域，面光源具有广泛的应用。例如，面光源可以作为背光源。
目前，面光源的发散角较大，这使得一部分光线不能被有效利用。
发明内容
发明人注意到，在已知的一种光线准直装置中，光源位于曲面反射部件的焦点处，光源发出的光线经曲面反射部件反射后可以基本平行地出射。然而，由于光源具有一定尺寸，这使得经曲面反射部件反射后的光线具有发散角。并且，光源尺寸越大，发散角越大。如果直接将曲面反射部件反射后的光线用作面光源，会使得一部分光线不能被有效利用。
为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种光线准直装置。
根据本公开实施例的一方面，提供一种光线准直装置，包括：曲面反射部件，被配置为将来自设置在所述曲面反射部件的焦点处的光源的光线反射到导光部件中；导光部件，被配置为使入射到所述导光部件中的光线全反射传播；以及取光结构，设置在所述导光部件上，被配置为从所述导光部件中将光线准直地取出。
可选地，所述曲面反射部件包括曲面部以及与所述曲面部邻接的平面部，所述曲面部的焦点为所述曲面反射部件的焦点；所述平面部被配置为将被所述曲面部反射的光线反射后入射到所述导光部件中。
可选地，所述平面部上设置有反射层。
可选地，所述平面部上设置有反射式调光光栅，所述反射式调光光栅被配置为将未被所述曲面部反射的光线调制后入射到所述导光部件中进行全反射传播。
可选地，所述反射式调光光栅包括具有不同光栅周期的多个区域，其中，对于光线的入射角度越大的区域，光栅周期越小。
可选地，所述导光部件包括导光板，所述导光板包括相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述曲面反射部件的主轴之间具有夹角，以使得入射到所述导光板中的光线在所述第一面和所述第二面之间全反射传播。
可选地，所述第一面上设置有调光层，所述第二面上设置有所述取光结构；所述导光板的全反射角arcsin(n2/n1)介于θ1和θ2之间，其中，n1为所述导光板的折射率，n2为所述调光层的折射率，θ1和θ2分别为入射到所述导光板中的光线的最小入射角和最大入射角。
可选地，所述取光结构包括光栅、棱镜、透镜中的至少一种。
可选地，所述取光结构包括多个光栅单元，从靠近光源到远离光源的方向上，所述多个光栅单元的衍射效率逐渐增大。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种背光模组，包括：本公开任意一些实施例所述的光线准直装置；以及光源，设置在所述光线准直装置的曲面反射部件的焦点处。
根据本公开实施例的再一方面，提供一种显示装置，包括：本公开任意一些实施例所述的背光模组。
本公开实施例提供的光线准直装置中，曲面反射部件可以将来自光源的光线反射进导光部件中进行全反射传播，取光结构可以从导光部件中将光线准直地取出。这种光线准直装置可以使得从导光部件中取出的光线的发散角小于经曲面反射部件反射后的光线的发散角。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：
图1是根据本公开一些实施例的光线准直装置的示意图；
图2是根据本公开另一些实施例的光线准直装置的示意图；
图3是根据本公开又一些实施例的光线准直装置的示意图；
图4是根据本公开再一些实施例的光线准直装置的示意图；
图5示出了反射式调光光栅的一个具体实现方式的示意图；
图6示出了根据本公开一些实施例的光栅的衍射角随着入射角变化的示意图；
图7是根据本公开一些实施例的背光模组的示意图；
图8是根据本公开一些实施例的显示装置的示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
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部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”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。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
图1是根据本公开一些实施例的光线准直装置的示意图。如图1所示，该光线准直装置可以包括曲面反射部件101、导光部件102以及设置在导光部件102上的取光结构103。这里，曲面反射部件101被示出为具有焦点111(圆圈所示)和主轴121(虚线所示)。
曲面反射部件101被配置为将来自设置在焦点111处的光源104的光线反射到导光部件102中。例如，曲面反射部件101可以是抛物面反射镜或球面反射镜等。作为一个示例，曲面反射部件101的材料可以是树脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯等。光源104可以是LED(LightEmitting Diode，发光二极管)、OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)、微型LED等。在一些实施例中，光源104可以是单色光源。
导光部件102被配置为使入射到导光部件102中的光线全反射传播。作为一个实现方式，导光部件102可以包括导光板(后文将做详细介绍)。然而，本公开并不限于此。在另一些实施例中，导光部件102也可以通过其他方式来实现，只要使得光线在导光部件102中能够全反射传播即可。示例性地，导光部件102的折射率可以与曲面反射部件101的折射率相同。
取光结构103被配置为从导光部件102中将光线准直地取出。例如，取光结构可以将光线沿着图1中取光结构103上方的箭头所示方向准直地取出。
在一些实施例中，取光结构103可以包括但不限于光栅、棱镜、透镜中的至少一种。如此，可以利用光栅的衍射现象，或者，利用棱镜和透镜的折射现象从导光部件102中将光线准直地取出。例如，取光结构103可以包括光栅、棱镜和透镜中的任意一种；又例如，取光结构103可以包括光栅、棱镜和透镜中的任意两种或更多种。在一些实施例中，取光结构103包括多个光栅单元，从靠近光源到远离光源的方向上，所述多个光栅单元的衍射效率逐渐增大，从而可以使得取出的光线强度更均匀。
在实际应用中，可以通过优化曲面反射部件101和导光部件102的相对位置关系，以使得经曲面反射部件101反射后的光线以大于导光部件102的全反射角的入射角入射到导光部件102中。另外，通过优化曲面反射部件101和导光部件102的相对位置关系还可以尽可能使得更多的光线进入导光部件102中，以提高光线的利用率。此外，可以通过调整导光部件102的折射率来调整导光部件102的全反射角。
另外，还可以优化取光结构103来优化取出的光线的准直程度，从而使得取光结构103从导光部件102中取出的光线的发散角可以小于经曲面反射部件101反射后的光线的发散角。
上述实施例提出了将曲面反射部件、导光部件以及取光结构结合的光线准直装置，曲面反射部件可以将来自光源的光线反射进导光部件中进行全反射传播，取光结构可以从导光部件中将光线准直地取出。这种光线准直装置可以使得从导光部件中取出的光线的发散角小于经曲面反射部件反射后的光线的发散角。
下面结合图1介绍导光部件102的一个具体实现方式。
参见图1，导光部件102可以包括导光板。示例性地，导光板的材料可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯等。应理解，在某些实施例中，导光部件102还可以包括除导光板之外的其他部件，在此不做详述。
导光板可以包括相对设置的第一面112和第二面122。这里，第一面112和第二面122可以基本平行。另外，在某些情况下，第一面112也可以称为下表面，第二面122也可以称为上表面。应理解，除了第一面112和第二面122之外，导光板还可以包括其他面，例如与曲面反射部件101邻接的入光面等。
第一面112(第二面122)与曲面反射部件101的主轴121之间可以具有大于0°的夹角α，这使得经曲面反射部件101反射后的光线可以以约90°-α的角度入射到导光板中，进而可以在第一面112和第二面122之间全反射传播。
例如，第一面112和第二面122可以与曲面反射部件101所在的水平面基本平行。这种情况下，可以将曲面反射部件101的主轴121相对水平方向旋转一定角度，以使得第一面112(第二面122)与主轴121之间具有夹角α。通过调整α的大小可以调整经曲面反射部件101反射后的光线入射到导光板中的入射角，以使得导光板中的光线能够全反射传播。作为一个示例，α的范围可以是5°至15°，例如10°、12°等。
需要说明的是，虽然图1中示出的取光结构103仅设置在第二面122上，但是本公开并不限于此。例如，取光结构103也可以仅设置在第一面112上；又例如，取光结构103也可以同时设置在第一面112和第二面122上。
理想情况下，来自焦点111的光线经曲面反射部件101反射后会沿着与主轴121平行的方向入射到导光板中。这种情况下光线的入射角为90°-α。
然而，由于光源104具有一定尺寸，这使得设置在焦点111处的光源104发出的光线经曲面反射部件101反射后并非全部与主轴121平行地出射。因此，入射到导光板中的光线具有一定发散角。这种情况下，入射到导光板中的光线的入射角可以表示为(90°-α)+dα。如果将入射到导光板中的光线的最小入射角和最大入射角分别表示为θ1和θ2，则θ1＝(90°-α)-dα，θ2＝(90°-α)+dα。
导光板中的光线的发散角与取光结构103取出的光线的准直度相关。为了减小导光板中光线的发散角，进一步提升光线的准直度，可以在取光结构103所在面相对的面上设置调光层201，以下结合图2进行说明。
图2是根据本公开另一些实施例的光线准直装置的示意图。如图2所示，第二面122上可以设置有取光结构103，而第一面112上可以设置有调光层201。替代地，第一面112上可以设置有取光结构103，而第二面122上可以设置有调光层201。
例如，调光层201可以被配置为使得导光板的全反射角介于θ1和θ2之间。这里，θ1和θ2分别为上面给出的入射到导光板中的光线的最小入射角和最大入射角。例如，导光板的全反射角可以表示为arcsin(n2/n1)，n1为导光板的折射率，n2为调光层201的折射率。作为一个示例，arcsin(n2/n1)可以为(θ1+θ2)/2。
可见，在导光板的折射率n1不变的情况下，通过调节调光层201的折射率n2可以控制导光板中光线传播的全反射角arcsin(n2/n1)介于θ1和θ2之间。从而，入射角在区间[arcsin(n2/n1)，θ2]内的光线能够在导光板中全反射传播，而入射角在区间[θ1，arcsin(n2/n1))内的光线会被过滤掉。如此减小了导光板中光线的散射角，进一步提升了光线的准直程度。
可选地，参见图2，为了便于在取光结构102上设置其他部件，例如显示面板，可以在取光结构103上形成平坦化层202。在取光结构包括光栅的情况下，平坦化层202可以填充光栅的狭缝。这里，平坦化层202的折射率与光栅的折射率不同，以确保光栅能够准直地取光。例如，平坦化层202的折射率与光栅的折射率的差值越大越好。
一般来说，光源发出的光线具有一定发散角，例如，LED、OLED的出光角度典型地可以为约120度。如果要将来自光源的全部光线均由图1或图2所示的曲面反射部件反射，则需要曲面反射部件的厚度足够厚，这势必会增加制造曲面反射部件的工艺难度。因此，为了减小曲面反射部件的厚度，本公开实施例还提出了如下解决方案，以下结合图3进行说明。
图3是根据本公开又一些实施例的光线准直装置的示意图。下面仅重点介绍图3所示实施例与图1所示实施例的不同之处，其他相同之处可以参照上面的描述。
如图3所示，该实施例中的曲面反射部件101可以包括曲面部131以及与曲面部131邻接的平面部141。这种情况下，曲面部131的焦点为曲面反射部件101的焦点。曲面部131被配置为将来自光源104的光线反射，平面部141被配置为将被曲面部131反射的光线反射后入射到导光部件102中。例如，被曲面部131反射的光线的一部分可以经平面部141反射后入射到导光部件102中；又例如，被曲面部131反射的光线的全部可以经平面部141反射后入射到导光部件102中。
参见图3，可选地，平面部141上可以设置有反射层301。这里，反射层301的设置可以使得被曲面部131反射后的更多的光线被反射到导光部件102中。作为一个示例，反射层301的材料可以是银、铝等金属材料。然而，本公开并不限于此，也可以采用其他合适的材料作为反射层301。
另外，可选地，曲面部131上(例如内表面或外表面)也可以设置有反射层。
上述实施例中，被曲面部反射的光线可以经平面部反射后入射到导光部件中，如此可以减小曲面反射部件的厚度。
发明人注意到，来自光源的光线的一部分光线可能没有经曲面部131反射而直接入射到平面部141。直接入射到平面部141的这部分光线经反射层301反射后可能不会入射到导光部件102中(参见图3)，从而降低光线的利用率。基于此，本公开实施例还提供了进一步的解决方案，以下结合图4进行说明。
图4是根据本公开再一些实施例的光线准直装置的示意图。下面仅重点介绍图4所示实施例与图3所示实施例的不同之处，其他类似之处可以参照上面的描述。
如图4所示，该实施例的光线准直装置中，平面部141上还设置有反射式调光光栅401。例如，反射式光栅401可以设置在曲面部131和反射层301之间。反射式调光光栅401被配置为将未被曲面部131反射的光线调制后入射到导光部件102中进行全反射传播。
例如，反射式调光光栅401可以将未被曲面部131反射的光线调制成入射角度大于导光部件102的全反射角的光线。可选地，反射式调光光栅401可以将未被曲面部131反射的光线调制成入射角度基本相同的光线，从而可以减小导光部件102中光线的发散角，有利于取光结构102取光。
上述实施例中，一方面，反射层可以将被曲面部反射的光线反射后入射到导光部件中；另一方面，反射式调光光栅可以将未被曲面部反射的光线调制后入射到导光部件中。因此，上述实施例可以在减小曲面反射部件的厚度的情况下保证光线的利用率。
应理解，在一些实施例中，在平面部141上没有设置反射层301的情况下，也可以在平面部141设置反射式调光光栅401，以将未被曲面部131反射的光线调制后入射到导光部件102中进行全反射传播，从而可以提高光线的利用率。
需要指出的是，虽然图3和图4所示实施例并未示出如图2所示的调光层201，但是，本领域技术人员可以理解，也可以在图3和图4所示实施例的导光部件102的导光板的第一面112或第二面122上设置调光层201，以减小导光板中光线的发散角。
图5示出了图4所示反射式调光光栅401的一个具体实现方式。如图5所示，反射式调光光栅401可以包括具有不同光栅周期(也可以称为光栅常数)的多个区域，例如区域411、区域421、区域431…区域4n1，n为整数。
理论上，根据光栅方程sinθ+sinθ0＝mλ/P(m＝0，±1，±2，…)可知，m级衍射光的衍射角θ由光栅周期P、入射光的波长λ及入射角度θ0决定。
因此，可以根据调制后期望的光线的衍射角设置不同区域的光栅周期。例如，对于光线的入射角度越大的区域，光栅周期可以越小。假设区域411、区域421、区域431…区域4n1对应的光栅周期分别为P1、P2、P3…Pn，则P1>P2>P3…>Pn。如此可以使得调制后的光线的角度尽可能沿着同一方向出射。
需要说明的是，在实际应用中，可以根据加工能力确定反射式调光光栅的区域的个数。例如，在加工能力范围内，反射式调光光栅的区域的个数越大越好。
在一些实施例中，光线准直装置可以包括多个曲面反射部件，多个曲面反射部件可以是如图1、图2、图3或图4所示的曲面反射部件101。
下面列举一个示例来介绍优化光线的准直度的过程。该示例中，取光结构103可以为光栅，光栅周期可以为390nm；导光部件102可以为导光板。
图6示出了根据本公开一个例子的光栅的衍射角随着入射角变化的示意图。
由图6可知，光栅对小于80°的入射角比较敏感，即，入射角变化较小时，相对应的衍射角变化较大。例如，入射角为57°时，衍射角为5°；入射角为60°时，衍射角变为3°。
然而，光栅对81°至90°的范围内的入射角不太敏感，即，入射角的变化较大时，相对应的衍射角变化较小。例如，入射角在81°至90°变化时，衍射角分布在-6°左右。
因此，如果要使得光栅从导光板取出的光线的准直度更好，需要尽可能使得导光板中的光线的入射角81°至90°内。
通过调整曲面反射部件和导光板的位置关系可以调整导光板中的光线的入射角。例如，可以调整曲面反射部件的主轴121与第一面112之间的夹角α的范围为5°至15°，例如为10°。这种情况下，经曲面反射部件101反射后的光线入射到导光板中的入射角范围为75°至85°。
进而，可以通过调节调光层201(参见图2)的折射率使得导光板的全反射角大于80°。如此，入射角在75°至80°范围内的光线被过滤掉，而入射角在81°至85°范围内的光线会在导光板中全反射传播。
由于光栅对81°至90°的范围内的入射角不太敏感，所以入射角在81°至85°范围内的光线经光栅衍射后出射的光线的发散角比较小，例如，±1°等。
根据上述示例可知，虽然有一部分光线没有被利用，但是这部分光线的比例很小，故上述示例可以在光线利用率较高的情况下大大降低光线准直装置出射光线的发散角。
应理解，虽然以取光结构103为光栅、导光部件102为导光板为例介绍了上述示例，但是上述示例并不用于限制本公开的范围。本领域技术人员可以根据实际需要调整如下参数中的一个或多个：曲面反射部件和导光部件的位置关系、取光结构的具体参数、调光层(如果有的话)与导光部件的折射率等，以减小光线准直装置出射光线的发散角。
本公开实施例还提供了一种背光模组，参见图7，背光模组700可以包括本公开前述任意一些实施例提供的光线准直装置701、以及设置在光线准直装置的曲面反射部件的焦点处的光源702。
本公开实施例还提供了一种显示装置，参见图8，显示装置800可以包括上述实施例提供的背光模组700。这里，显示装置800还可以包括显示面板等。示例性地，显示装置可以是液晶显示器、液晶电视等。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种光线准直装置，包括：
曲面反射部件，被配置为将来自设置在所述曲面反射部件的焦点处的光源的光线反射到导光部件中；
导光部件，被配置为使入射到所述导光部件中的光线全反射传播；以及
取光结构，设置在所述导光部件上，被配置为从所述导光部件中将光线准直地取出。
2.根据权利要求1所述的光线准直装置，其中，
所述曲面反射部件包括曲面部以及与所述曲面部邻接的平面部，所述曲面部的焦点为所述曲面反射部件的焦点；
所述平面部被配置为将被所述曲面部反射的光线反射后入射到所述导光部件中。
3.根据权利要求2所述的光线准直装置，其中，
所述平面部上设置有反射层。
4.根据权利要求2或3所述的光线准直装置，其中，
所述平面部上设置有反射式调光光栅，所述反射式调光光栅被配置为将未被所述曲面部反射的光线调制后入射到所述导光部件中进行全反射传播。
5.根据权利要求4所述的光线准直装置，其中，
所述反射式调光光栅包括具有不同光栅周期的多个区域，其中，对于光线的入射角度越大的区域，光栅周期越小。
6.根据权利要求1所述的光线准直装置，其中，
所述导光部件包括导光板，所述导光板包括相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述曲面反射部件的主轴之间具有夹角，以使得入射到所述导光板中的光线在所述第一面和所述第二面之间全反射传播。
7.根据权利要求6所述的光线准直装置，其中，
所述第一面上设置有调光层，所述第二面上设置有所述取光结构；
所述导光板的全反射角arcsin(n2/n1)介于θ1和θ2之间，其中，n1为所述导光板的折射率，n2为所述调光层的折射率，θ1和θ2分别为入射到所述导光板中的光线的最小入射角和最大入射角。
8.根据权利要求1所述的光线准直装置，其中，
所述取光结构包括光栅、棱镜、透镜中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的光线准直装置，其中，
所述取光结构包括多个光栅单元，从靠近光源到远离光源的方向上，所述多个光栅单元的衍射效率逐渐增大。
10.一种背光模组，包括：
如权利要求1-9任意一项所述的光线准直装置；以及
光源，设置在所述光线准直装置的曲面反射部件的焦点处。
11.一种显示装置，包括：如权利要求10所述的背光模组。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061948A (zh) * 2018-10-30 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 光学基板和显示装置
CN109238979A (zh) * 2018-11-02 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 光取出装置、检测装置及其使用方法
CN109541738A (zh) * 2018-11-12 2019-03-29 合肥京东方光电科技有限公司 导光板及其制作方法、背光模组、显示装置
WO2019114783A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 京东方科技集团股份有限公司 光线准直装置、背光模组及显示装置
CN110967869A (zh) * 2019-12-13 2020-04-07 京东方科技集团股份有限公司 一种前置光源、使用方法以及显示装置
WO2020119044A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 昆山国显光电有限公司 显示面板、显示屏及显示终端
US11215874B2 (en) 2020-03-25 2022-01-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Light collimation device, backlight module and display panel

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050029768A (ko) * 2003-09-22 2005-03-28 삼성전자주식회사 면광원장치
US20060067090A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Illumination unit using LED and image projecting apparatus employing the same
CN105074322A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有准直反射器的背光源
WO2016171705A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Leia Inc. Dual light guide grating-based backlight and electronic display using same
CN106647042A (zh) * 2017-03-17 2017-05-10 京东方科技集团股份有限公司 一种光源器件及显示装置
CN106662700A (zh) * 2014-07-30 2017-05-10 镭亚股份有限公司 基于多束衍射光栅的彩色背光照明
CN107238974A (zh) * 2017-07-24 2017-10-10 京东方科技集团股份有限公司 一种背光源及液晶显示模组

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100468045C (zh) 2004-07-09 2009-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光栅光谱仪
KR100565075B1 (ko) * 2004-07-27 2006-03-30 삼성전자주식회사 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치
CN1758102A (zh) 2004-10-10 2006-04-12 辅祥实业股份有限公司 液晶显示器的背光模组
US9389732B2 (en) * 2011-09-09 2016-07-12 Flatfrog Laboratories Ab Light coupling structures for optical touch panels
CN102620199B (zh) 2012-03-19 2014-01-22 深圳市华星光电技术有限公司 背光模块以及液晶显示装置
CN109100887B (zh) * 2013-07-30 2021-10-08 镭亚股份有限公司 背光体、电子显示器、多视图显示器和操作方法
US9557466B2 (en) * 2014-07-30 2017-01-31 Leia, Inc Multibeam diffraction grating-based color backlighting
CN104880760A (zh) 2015-06-01 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及防窥显示装置
CN105065976A (zh) 2015-06-02 2015-11-18 苏州晶智科技有限公司 一种用于液晶显示器的背光模组
CN108089253B (zh) 2017-12-15 2019-06-25 京东方科技集团股份有限公司 光线准直装置、背光模组及显示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050029768A (ko) * 2003-09-22 2005-03-28 삼성전자주식회사 면광원장치
US20060067090A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Illumination unit using LED and image projecting apparatus employing the same
CN105074322A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有准直反射器的背光源
CN106662700A (zh) * 2014-07-30 2017-05-10 镭亚股份有限公司 基于多束衍射光栅的彩色背光照明
WO2016171705A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Leia Inc. Dual light guide grating-based backlight and electronic display using same
CN106647042A (zh) * 2017-03-17 2017-05-10 京东方科技集团股份有限公司 一种光源器件及显示装置
CN107238974A (zh) * 2017-07-24 2017-10-10 京东方科技集团股份有限公司 一种背光源及液晶显示模组

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114783A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 京东方科技集团股份有限公司 光线准直装置、背光模组及显示装置
US11378731B2 (en) 2017-12-15 2022-07-05 Boe Technology Group Co., Ltd. Light collimation device, backlight module and display device
CN109061948B (zh) * 2018-10-30 2021-02-12 京东方科技集团股份有限公司 光学基板和显示装置
CN109061948A (zh) * 2018-10-30 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 光学基板和显示装置
US10976595B2 (en) 2018-10-30 2021-04-13 Boe Technology Group Co., Ltd. Optical substrate and display device
CN109238979B (zh) * 2018-11-02 2021-05-07 京东方科技集团股份有限公司 光取出装置、检测装置及其使用方法
CN109238979A (zh) * 2018-11-02 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 光取出装置、检测装置及其使用方法
US11640069B2 (en) 2018-11-02 2023-05-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Light extraction device, detection device, and method for using same
CN109541738A (zh) * 2018-11-12 2019-03-29 合肥京东方光电科技有限公司 导光板及其制作方法、背光模组、显示装置
US10921506B2 (en) 2018-11-12 2021-02-16 Hefei Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Light guide plate, method of fabricating light guide plate, backlight module, display device
WO2020119044A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 昆山国显光电有限公司 显示面板、显示屏及显示终端
CN110967869A (zh) * 2019-12-13 2020-04-07 京东方科技集团股份有限公司 一种前置光源、使用方法以及显示装置
CN110967869B (zh) * 2019-12-13 2022-08-12 京东方科技集团股份有限公司 一种前置光源、使用方法以及显示装置
US11215874B2 (en) 2020-03-25 2022-01-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Light collimation device, backlight module and display panel

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