CN108572482B - 一种背光模组、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种背光模组、显示装置及其驱动方法，用以提高显示面板的透过率。该背光模组包括：导光板、位于导光板的入光面的多种不同颜色的单色光源、光路调节部和若干阵列排列的取光光栅；光路调节部位于单色光源上方，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入导光板，且射入导光板中的光线在导光板中全反射传播；取光光栅位于导光板的出光面，用于将导光板中的光线以相同的预设角度取出。采用该背光模组能够省去背光模组对应的显示面板中彩色滤光片的设置，从而提高了显示面板的透过率。

Description

一种背光模组、显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光模组、显示装置及其驱动方法。
背景技术
背光模组能够为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)提供光源，背光模组主要由光源、导光板、光学用膜片、匀光膜层等组成。背光模组具有亮度高、寿命长、发光均匀等特点；背光模组依光源分布位置不同分为侧光式和直下式。
传统的LCD显示技术一般使用下偏光片对背光模组发出的光线进行起偏，然后经过液晶层调制，调制后的光线再经过彩色滤光片产生颜色，最后入射到上偏光片检偏，从而实现基本的显示功能。
现有技术由于上偏光片和下偏光片结构会对LCD的透过率造成影响，上偏光片和下偏光片的设置使得LCD的透过率至少在38％以下；另外，彩色滤光片、阵列基板的设置也会对LCD的透过率造成影响，上偏光片、下偏光片、阵列基板、彩色滤光片的设置使得LCD的透过率在10％以下。
具体地，如图1所示，假设背光模组101发出的光的亮度为3000nits，其中1nits＝1坎德拉每平方米(cd/m2)。从背光模组101发出的光依次经过LCD的下偏光片102、阵列基板103、彩色滤光片104和上偏光片105，经过下偏光片102后出射的光的亮度为1260nits，经过阵列基板103后出射的光的亮度为1008nits，经过彩色滤光片104后出射的光的亮度为302nits，经过上偏光片105后出射的光的亮度为272nits。
从图1可以看到，背光模组101发出的光经过下偏光片102后，光的透过率由100％降到了42％，之后光线依次经过阵列基板103、彩色滤光片104和上偏光片105，最后射出的光的透过率只有9％，这导致了LCD的背光功耗较高。
综上所述，现有技术LCD面板的光线透过率较低，限制了LCD在某些特殊情景(如透明显示)下的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种背光模组、显示装置及其驱动方法，用以提高显示面板的透过率。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种背光模组，包括导光板，其中，还包括：
位于所述导光板的入光面的多种不同颜色的单色光源；
光路调节部，位于所述单色光源上方，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入所述导光板，且射入所述导光板中的光线在所述导光板中全反射传播；
取光光栅，位于所述导光板的出光面，用于将所述导光板中的光线以相同的预设角度取出。
优选地，所述光路调节部包括反射镜；
所述反射镜，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入所述导光板，所述入射角度随着单色光源的波长的增加而增大。
优选地，所述单色光源随着波长的减小而远离所述导光板设置。
优选地，所述预设角度为光线的传播方向与出光面的法线之间的夹角，该预设角度的范围为0度到10度。
优选地，所述反射镜的外表面包括曲面部和平面部，所述曲面部远离所述导光板，所述平面部靠近所述导光板，所述平面部与所述导光板的出光面位于同一平面。
优选地，所述反射镜的外表面呈抛物面，所述抛物面的焦点位置处设置任一颜色的单色光源。
优选地，所述取光光栅的周期为预先设定的固定值。
优选地，所述取光光栅的取光效率随着所述取光光栅与所述彩色光源的距离的增加而增加。
一种显示装置，包括上述的背光模组；以及
位于所述背光模组出光面上的显示面板，所述显示面板包括：位于所述背光模组上方的基板，位于所述基板和所述背光模组之间的可调节光栅结构；
所述可调节光栅结构，用于调节所述背光模组出射的光线的传播方向；
所述基板包括若干阵列排列的像素单元，每一所述像素单元包括透光区和遮光区；
所述遮光区对应位置处设置有第一遮光层，所述第一遮光层在所述基板上的正投影完全覆盖所述取光光栅在所述基板上的正投影。
优选地，相邻两所述像素单元之间包括防窜色区，所述防窜色区对应位置处设置有第二遮挡层。
优选地，每一所述像素单元包括的透光区位于该像素单元包括的所述遮光区的异侧，且关于所属像素单元的中心对称轴呈对称分布。
优选地，所述可调节光栅结构包括第一电极、第二电极和液晶层，所述液晶层位于所述基板和所述背光模组之间；
所述第一电极和所述第二电极用于驱动所述液晶层内液晶分子偏转，以调节所述液晶层的折射率。
一种上述显示装置的驱动方法，包括：
当所述显示装置呈暗态显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构不对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号；
当所述显示装置呈灰阶显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号。
优选地，所述可调节光栅结构包括第一电极、第二电极，以及位于所述第一基板和所述背光模组之间的液晶层；
所述显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，包括：
所述驱动电路对所述第一电极和所述第二电极输出电信号，控制所述液晶层内液晶分子偏转。
优选地，所述在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号，包括：
在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为所述第一电极和/或所述第二电极输出电压可调的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出恒定电压的背光信号；
或，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为所述第一电极和/或所述第二电极输出电压恒定的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出电压可调的背光信号。
相比于现有技术，本发明的方案至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的背光模组，包括导光板、多种不同颜色的单色光源、光路调节部和取光光栅；由于光路调节部能够使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入导光板，如光路调节部能够使得红色光源、绿色光源和蓝色光源发出的光以不同的入射角度射入导光板中，取光光栅能够将导光板中的光线以相同的预设角度取出；由于不同颜色的单色光源的波长不同，因此本发明实施例能够实现不同波长的光线以不同角度入射到导光板中，在取光光栅位置处以相同的预设角度取出，与现有技术背光模组仅能提供单一的白光相比，本发明实施例提供的背光模组能够提供不同颜色的背光。
另外，由于本发明实施例中射入导光板中的光线在导光板中全反射传播，且在取光光栅位置处，导光板中的光线以相同的预设角度出射，因此，本发明实施例提供的背光模组能够在取光光栅对应位置处提供不同颜色的出射光，这样，能够省去背光模组对应的显示面板中彩色滤光片的设置，从而能够提高显示面板的透过率。
本发明实施例提供的显示装置，包括上述背光模组和位于背光模组出光面上的显示面板，显示面板包括的基板包括若干阵列排列的像素单元，每一像素单元包括透光区和遮光区；遮光区对应位置处设置有第一遮挡层，第一遮光层在基板上的正投影完全覆盖取光光栅在基板上的正投影；当可调节光栅结构不对背光模组出射的光线的传播方向进行调节时，背光模组在取光光栅位置处射出的光线被第一遮挡层吸收，显示装置实现暗态；当可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一像素单元包括的透光区射出时，显示装置实现灰阶显示；这样，本发明实施例的显示装置不需要设置上、下偏光片，能够进一步提高显示面板的透过率。
另外，由于本发明实施例显示面板不需要设置彩色滤光片，与现有技术相比，可以将每一像素单元的尺寸缩小三分之一，从而能够将显示的分辨率提高三倍。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有技术背光模组发出的光经过液晶显示器各个结构后出射光的亮度示意图；
图2是本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一背光模组的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一背光模组的结构示意图；
图5a是本发明实施例提供的红色光源的出光角度和出光强度的模拟结果曲线图；
图5b是本发明实施例提供的绿色光源的出光角度和出光强度的模拟结果曲线图；
图5c是本发明实施例提供的蓝色光源的出光角度和出光强度的模拟结果曲线图；
图6是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一显示装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的又一显示装置的结构示意图；
图9a是本发明实施例显示面板需要显示红色时，背光模组的出光示意图；
图9b是图9a的驱动信号时序图；
图10a是本发明实施例显示面板需要显示绿色时，背光模组的出光示意图；
图10b是图10a的驱动信号时序图；
图11a是本发明实施例显示面板需要显示蓝色时，背光模组的出光示意图；
图11b是图11a的驱动信号时序图；
图12a是本发明实施例显示面板需要显示白色时，背光模组的出光示意图；
图12b是图12a的驱动信号时序图；
图13a是本发明实施例显示装置实现暗态时的出光示意图；
图13b是本发明实施例显示装置实现灰阶显示时的出光示意图；
图14是本发明实施例提供的一种显示装置的驱动方法流程图；
图15是采用本发明实施例驱动方法一驱动时的驱动信号时序图；
图16是采用本发明实施例驱动方法二驱动时的驱动信号时序图。
下面说明本发明实施例各附图标记表示的含义：
101-背光模组；102-下偏光片；103-阵列基板；104-彩色滤光片；105-上偏光片；21-导光板；23-光路调节部；230-反射镜；24-平坦层；25-取光光栅；221-蓝色光源；222-绿色光源；223-红色光源；31-反射片；41-反射金属；61-显示面板；611-基板；612-可调节光栅结构；614-第一遮挡层；6111-像素单元；615-第二遮挡层；71-透光区；72-遮光区；811-第一电极；812-第二电极；813-液晶层；814-绝缘层；815-第一基板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面结合附图介绍本发明实施例的技术方案。
如图2所示，图2是本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图，该背光模组包括导光板21、多种不同颜色的单色光源(如图中的红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221)、光路调节部23和若干阵列排列的取光光栅25；
多种不同颜色的单色光源位于导光板21的入光面；
光路调节部23，位于单色光源上方，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入导光板21，且射入导光板21中的光线在导光板21中全反射传播；
取光光栅25，位于导光板21的出光面，用于将导光板21中的光线以相同的预设角度取出。
本发明实施例提供的背光模组，包括导光板、多种不同颜色的单色光源、光路调节部和若干阵列排列的取光光栅；由于光路调节部能够使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入导光板，如光路调节部能够使得红色光源、绿色光源和蓝色光源发出的光以不同的入射角度射入导光板中，取光光栅能够将导光板中的光线以相同的预设角度取出；由于不同颜色的单色光源的波长不同，因此本发明实施例能够实现不同波长的光线以不同角度入射到导光板中，在取光光栅位置处以相同的预设角度取出，与现有技术背光模组仅能提供单一的白光相比，本发明实施例提供的背光模组能够提供不同颜色的背光。
另外，由于本发明实施例中射入导光板中的光线在导光板中全反射传播，且在取光光栅位置处，导光板中的光线以相同的预设角度出射，因此，本发明实施例提供的背光模组能够在取光光栅对应位置处提供不同颜色的出射光，这样，能够省去背光模组对应的显示面板中彩色滤光片的设置，从而能够提高显示面板的透过率。
具体地，本发明实施例中导光板21的具体设置方式与现有技术类似，这里不再赘述。
具体地，本发明实施例多种不同颜色的单色光源具体包括若干红色光源223、若干绿色光源222和若干蓝色光源221；其中：若干红色光源223纵向排列，相邻两红色光源223之间的距离为2毫米(mm)到5mm；若干绿色光源222纵向排列，相邻两绿色光源222之间的距离为2mm到5mm；若干蓝色光源221纵向排列，相邻两蓝色光源221之间的距离为2mm到5mm。此处的纵向是指沿导光板21的入光面的延伸方向。
具体地，本发明实施例中红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221可以为通过转印的方式形成的Micro LED(Micro Light Emitting Diode，微发光二极管)芯片，也可以为OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)芯片；Micro LED是新一代显示技术，比OLED亮度更高、发光效率更好、功耗更低。
优选地，本发明实施例中红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221的尺寸小于200微米(μm)，这样，能够降低背光模组的厚度和所占空间。
另外，在实际生产过程中，本发明实施例多种不同颜色的单色光源还可以包括其它颜色的光源，如：包括黄色光源，本发明具体实施例仅以多种不同颜色的单色光源包括红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221为例进行介绍。
较佳地，本发明实施例中的光路调节部23包括反射镜，反射镜用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入导光板，入射角度随着单色光源的波长的增加而增大。
具体地，反射镜用于使得红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221出射的光均以不同的入射角度射入导光板，红色光源223的入射角度大于绿色光源222的入射角度，绿色光源222的入射角度大于蓝色光源221的入射角度。
优选的，本发明实施例中单色光源随着波长的减小而远离导光板设置，这样，能够更好的保证取光光栅将导光板中的光线以相同的预设角度取出；具体地，如图2所示，波长较长的红色光源223的设置位置距离导光板21最近，波长较短的蓝色光源221的设置位置距离导光板21最远。
较佳地，本发明实施例中预设角度为光线的传播方向与出光面的法线之间的夹角，该预设角度的范围为0度到10度；进一步优选地，本发明实施例中的预设角度为0度，即：本发明实施例在取光光栅25位置处，导光板21中的光线以准直角度出射。
在一种较佳的实施方式中，本发明实施例中的背光模组还包括位于红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221下方的反射片31，如图3所示，反射片31的设置能够使得红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221发出的向下的光线被向上反射，反射后能够再次进入光路调节部23，从而能够增加光效。
具体地，如图3所示，本发明实施例取光光栅25上设置有平坦层24，平坦层24覆盖取光光栅25，用于对取光光栅25进行平坦化，实际设计时，优选平坦层24的厚度大于等于1μm，以便更好的对取光光栅25进行平坦化。
具体地，本发明实施例平坦层24的折射率小于导光板21的折射率，射入到导光板21中的光线在导光板21和平坦层24的交界处发生全反射，具体实施时，平坦层24选择低折射率材料。
具体地，本发明实施例取光光栅25的折射率大于导光板21的折射率，在导光板21和取光光栅25的交界处，导光板21中的光线以相同的预设角度射出，具体实施时，取光光栅25选择高折射率材料。
在一种较佳的实施方式中，本发明实施例中反射镜230的外表面包括曲面部和平面部，如图4所示，曲面部远离导光板21，平面部靠近导光板21，平面部与导光板21的出光面位于同一平面；反射镜230的外表面上设置有反射金属41，反射金属41的设置能够使得红色光源223、绿色光源222和蓝色光源221发出的朗伯体光线更好的以不同角度收拢到导光板21中；实际设计时，反射镜230的外表面还可以设置成其它形状，本发明实施例并不对反射镜230外表面的具体形状做限定。
具体实施时，本发明具体实施例中反射镜230的折射率可以与导光板21的折射率相同，这样能够节约选材成本；且光线从反射镜230射入到导光板21中时，光线能够沿直线传播而不发生偏折，有助于更简单的确定出射入到导光板21中的光线的传播方向。
较佳地，本发明实施例反射镜230的外表面呈抛物面，进一步地，如图4所示，为了增加光效，抛物面的最高点向导光板21的方向延伸一段距离，即抛物面在沿垂直于导光板21方向上的截面的最高点位置处，从该最高点位置沿水平方向朝导光板21的方向延伸一段距离后，形成的延伸线段位于抛物面上。
较佳地，本发明实施例抛物面的焦点位置处设置任一颜色的单色光源，如图4所示，本发明实施例红色光源223，或绿色光源222，或蓝色光源221位于抛物面的焦点位置，这样，能够更好的将红色光源223，或绿色光源222，或蓝色光源221发出的朗伯体光线收拢到导光板21中；本发明具体实施例以绿色光源222位于抛物面的焦点位置为例进行介绍，本发明实施例中，红色光源223，或绿色光源222，或蓝色光源221均可以位于抛物面的焦点位置，但红色光源223、绿色光源222和蓝色光源223的排列顺序不变，需要按照远离导光板21入光面的方向，红色光源223、绿色光源222和蓝色光源223依次排列。
较佳地，如图4所示，本发明实施例取光光栅25的取光效率随着取光光栅25与彩色光源22的距离的增加而增加，这种设计方式能够达到出光均匀化的效果。具体地，如图4所示，图4中左侧的取光光栅25的取光效率低于中间位置的取光光栅25的取光效率，中间位置的取光光栅25的取光效率低于右侧的取光光栅25的取光效率。
具体地，可以通过调节取光光栅25的占空比，以及取光光栅25的高度，达到调节取光光栅25的取光效率的目的，本发明具体实施例中为了达到较高的取光效率，可以同时调节取光光栅25的占空比和取光光栅25的高度，也可以单独调节取光光栅25的占空比或取光光栅25的高度，具体调节方式根据实际生产情况进行。
较佳地，本发明实施例中取光光栅25的周期为预先设定的固定值，该固定值可以根据用户需要背光模组射出的光线的位置，以及采用该背光模组作为光源的显示面板中显示区域的位置等实际要求进行设定。
下面介绍一下本发明实施例能够实现不同波长的光线以不同角度入射到导光板中，在取光光栅位置处以相同的准直角度出射的技术效果。
本发明实施例中红色(R)光源223、绿色(G)光源222和蓝色(B)光源221的位置可以根据光栅方程式来确定。
理论上光栅的m级衍射波的衍射角θ仅由光栅周期P、入射波的波长λ，以及入射角γ决定，γ′为衍射后的出射角，光栅方程式如下：
sinγ–sinγ’＝mλ/P(m＝0,±1,±2,...)..........(1)
本发明实施例中，若在取光光栅25位置处，导光板21中的光线以准直角度射出，则衍射后的出射角γ′等于零，上述光栅方程式(1)变为：
sinγ＝mλ/P(m＝0,±1,±2,...)..................(2)
由于本发明实施例中取光光栅25的周期为预先设定的固定值，上述光栅方程(2)中的m一般取±1,±2，由上述光栅方程式(2)可知，当R光源223、G光源222和B光源221发出的光分别进入导光板21的入射角γ不同时，可以得到三色准直出光的效果。
而本发明的发明人发现，R光源223、G光源222和B光源221分别进入导光板21的光线的入射角γ是由R光源223、G光源222和B光源221与反射镜230的位置关系确定的。
具体地，如图4所示，本发明实施例将G光源222设置在抛物面的焦点位置；将R光源223设置在G光源222的右侧，且与G光源222相距200μm的位置；将B光源221设置在G光源222的左侧，且与G光源222相距200μm的位置。
为了更好的证明R光源223、G光源222和B光源221分别进入导光板21的光线的入射角γ是由R光源223、G光源222和B光源221与反射镜230的位置关系确定的，对图4所示的R光源223的出光角度和出光强度进行模拟，模拟结果如图5a所示；并对G光源222的出光角度和出光强度进行模拟，模拟结果如图5b所示；并对B光源221的出光角度和出光强度进行模拟，模拟结果如图5c所示。
如图5a所示，R光源223进入导光板21的光线的入射角γ约为70度；如图5b所示，G光源222进入导光板21的光线的入射角γ约为65度；如图5c所示，B光源221进入导光板21的光线的入射角γ约为55度；从图5a、图5b和图5c中可以看到，通过调整R光源223、G光源222和B光源221的位置，可以达到将反射镜230反射光角度调整的目的，R光源223、G光源222和B光源221的具体位置不限于图4所示的位置设置，可以根据实际情况设定。
具体实施时，由于红色波段的波长较大，通过调整R光源223与反射镜230的位置，使得R光源223进入导光板21的光线的入射角γ较大；而蓝光波段的波长较小，通过调整B光源221与反射镜230的位置，使得B光源221进入导光板21的光线的入射角γ较小；通过以上描述可知，本发明实施例能够实现各个波长的光线在取光光栅25对应位置处均以准直角度射出，这样，能够省去背光模组对应的显示面板中彩色滤光片的设置，从而能够提高显示面板的透过率。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图6所示，该显示装置包括本发明实施例提供的上述背光模组；以及，位于背光模组出光面上的显示面板61，显示面板61包括：位于背光模组上方的基板611，位于基板611和背光模组之间的可调节光栅结构612；
可调节光栅结构612，用于调节背光模组出射的光线的传播方向；
基板611包括若干阵列排列的像素单元6111，每一像素单元6111包括透光区和遮光区；
遮光区对应位置处设置有第一遮挡层614，第一遮挡层614在基板611上的正投影完全覆盖取光光栅25在基板611上的正投影。
本发明实施例提供的显示装置，包括上述背光模组和位于背光模组出光面上的显示面板，显示面板包括的基板包括若干阵列排列的像素单元，每一像素单元包括透光区和遮光区；遮光区对应位置处设置有第一遮挡层，第一遮挡层在基板上的正投影完全覆盖取光光栅在基板上的正投影；当可调节光栅结构不对背光模组出射的光线的传播方向进行调节时，背光模组在取光光栅位置处射出的光线被第一遮挡层吸收，显示装置实现暗态；当可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一像素单元包括的透光区射出时，显示装置实现灰阶显示；本发明实施例的显示装置不需要设置上、下偏光片，能够进一步提高显示面板的透过率。
另外，由于本发明实施例显示面板不需要设置彩色滤光片，与现有技术相比，可以将每一像素单元的尺寸缩小三分之一，从而能够将显示的分辨率提高三倍。
优选地，本发明实施例在取光光栅25位置处，导光板21中的光线以准直角度出射，此时，第一遮挡层614在基板611上的正投影与取光光栅25在基板611上的正投影完全重叠。
在一种较佳的实施方式中，如图7所示，相邻两像素单元6111之间包括防窜色区，防窜色区对应位置处设置有第二遮挡层615，第二遮挡层615的设置能够有效的防止相邻像素单元6111显示时产生窜色。
具体实施时，第二遮挡层615位于朝向可调节光栅结构612一侧的基板611上。
优选地，本发明实施例第一遮挡层614和第二遮挡层615选择相同的材料，并且可以采用同一次构图工艺同时制作出第一遮挡层614和第二遮挡层615；这样，能够节约选材成本，并降低生产成本。
较佳地，如图7所示，本发明实施例中每一像素单元6111包括的透光区71位于该像素单元6111包括的遮光区72的异侧，且关于所属像素单元6111的中心对称轴呈对称分布；这样，在实际设计时，能够更大限度的利用空间，且使得出光更加均匀。
在一种较佳的实施方式中，如图8所示，本发明实施例中的可调节光栅结构612包括第一电极811、第二电极812和液晶层813，液晶层813位于基板611和背光模组之间；第一电极811和第二电极812用于驱动液晶层813内液晶分子偏转，以调节液晶层813的折射率。
具体地，本发明实施例中液晶层813中的液晶分子可以选择向列相液晶，也可以选择其它类型的液晶，液晶层813的厚度可以为0.1μm到10μm，用于形成液晶光栅，液晶层813的具体设置方式与现有技术相似，这里不再赘述。
具体地，本发明实施例显示面板还包括与基板611相对设置的第一基板815，液晶层813具体设置在基板611与第一基板815之间；第一电极811可以为公共电极或像素电极，第二电极812可以为像素电极或公共电极；本发明具体实施例公共电极和像素电极至少之一位于基板611上；或，公共电极和像素电极至少之一位于第一基板815上，本发明具体实施例仅以公共电极和像素电极均位于第一基板815上为例，如图8所示，图中814表示绝缘层。
进一步地，为了减小整个显示装置的厚度，实现显示装置的轻薄化，本发明实施例中可以不设置第一基板815，将导光板21复用为显示面板的第一基板815，即此时第一基板815和导光板21是一个结构。
具体地，本发明实施例中的显示面板还包括取向层、薄膜晶体管等结构，由于这些部件不涉及本发明的改进点，因此在本发明的附图中不再示出，并且这些部件的具体设置方式与现有技术类似，这里不再赘述。
下面介绍一下本发明实施例显示彩色化的实现。
本发明实施例中的可调节光栅结构以液晶光栅为例进行介绍，背光模组在取光光栅位置处的光线以准直角度出射为例进行介绍。
当本发明实施例的显示面板61需要显示红色时，在一帧显示时间内，背光模组的控制电路对R光源223输出背光信号，不对G光源222和B光源221输出背光信号，此时，只有R光源223全部点亮，如图9a和图9b所示，此时显示灰阶由液晶层813控制，图中的箭头方向表示光线的传播方向。
当本发明实施例的显示面板61需要显示绿色时，在一帧显示时间内，背光模组的控制电路对G光源222输出背光信号，不对R光源223和B光源221输出背光信号，此时，只有G光源222全部点亮，如图10a和图10b所示，此时显示灰阶由液晶层813控制，图中的箭头方向表示光线的传播方向。
当本发明实施例的显示面板61需要显示蓝色时，在一帧显示时间内，背光模组的控制电路对B光源221输出背光信号，不对R光源223和G光源222输出背光信号，此时，只有B光源221全部点亮，如图11a和图11b所示，此时显示灰阶由液晶层813控制，图中的箭头方向表示光线的传播方向。
当本发明实施例的显示面板61需要显示白色时，在一帧显示时间的前三分之一时间内，背光模组的控制电路对R光源223输出背光信号，在一帧显示时间的中间三分之一时间内，背光模组的控制电路对G光源222输出背光信号，在一帧显示时间的后三分之一时间内，背光模组的控制电路对B光源221输出背光信号，此时，R光源223、G光源222和B光源221均全部点亮，如图12a和图12b所示，此时显示灰阶由液晶层813控制，图中的箭头方向表示光线的传播方向。
下面介绍一下本发明实施例灰阶显示的实现。
当本发明实施例在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路不对液晶层813输出电压信号时，背光模组在取光光栅位置处以准直角度射出的光线被第一遮挡层614吸收，显示装置实现暗态(即灰阶为零的状态)，如图13a所示，图中的箭头方向表示光线的传播方向。
当本发明实施例在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路对液晶层813输出电压信号时，液晶层813形成液晶光栅，可以将背光模组以准直角度射出的光线打散，光线从透光区射出，显示装置实现灰阶显示，如图13b所示，图中的箭头方向表示光线的传播方向；图中仅示出了两个透光区射出的光线，从透光区射出的光线中的三个箭头表示透光区射出的光线的颜色分别为红色、绿色和蓝色。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，如图14所示，该驱动方法包括：
S1401、当显示装置呈暗态显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制可调节光栅结构不对背光模组出射的光线的传播方向进行调节；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号；
S1402、当显示装置呈灰阶显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号。
在一种较佳的实施方式中，本发明实施例中的可调节光栅结构包括第一电极、第二电极，以及位于第一基板和背光模组之间的液晶层，该可调节光栅结构的具体结构如图8所示；此时，显示面板的驱动电路控制可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，包括：
驱动电路对第一电极和第二电极输出电信号，控制液晶层内液晶分子偏转。
本发明实施例具体采用两种驱动方法。
方法一：
本发明实施例在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号，包括：
在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为第一电极和/或第二电极输出电压可调的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出恒定电压的背光信号。
具体地，如图15所示，本发明具体实施例在一帧显示时间内，显示面板的栅极驱动电路为每条栅极线依次输出扫描信号(如图中的Gate信号)，源极驱动电路为每条数据线输出电压可调的数据信号(如图中的Data信号)；在一帧显示时间的前三分之一时间内，背光模组的控制电路为红色光源输出恒定电压的背光信号(如图中的BL R信号)，在一帧显示时间的中间三分之一时间内，背光模组的控制电路为绿色光源输出恒定电压的背光信号(如图中的BL G信号)，在一帧显示时间的后三分之一时间内，背光模组的控制电路为蓝色光源输出恒定电压的背光信号(如图中的BL B信号)。
如图15所示，图中Data信号对应的上下方向上的箭头表示Data信号的电压可调，图15示出的是白光显示的示意图，此时Data信号的强度比例为3:6:1，这种比例更有利于白平衡的实现。
方法二：
本发明实施例在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制可调节光栅结构对背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号，包括：
在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为第一电极和/或第二电极输出电压恒定的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出电压可调的背光信号。
具体地，如图16所示，本发明具体实施例在一帧显示时间内，显示面板的栅极驱动电路为每条栅极线依次输出扫描信号，源极驱动电路为每条数据线输出电压恒定的数据信号；在一帧显示时间的前三分之一时间内，背光模组的控制电路为红色光源输出电压可调的背光信号，在一帧显示时间的中间三分之一时间内，背光模组的控制电路为绿色光源输出电压可调的背光信号，在一帧显示时间的后三分之一时间内，背光模组的控制电路为蓝色光源输出电压可调的背光信号。
如图16所示，图中BL R信号对应的上下方向上的箭头表示红色光源接收的背光信号的电压可调，BL G信号对应的上下方向上的箭头表示绿色光源接收的背光信号的电压可调，BL B信号对应的上下方向上的箭头表示蓝色光源接收的背光信号的电压可调，通过调整背光信号的电压，可调整对应的光源的亮度，此时，显示面板只起到开关的作用。
在显示装置的驱动部分，本发明实施例采用了上述两种驱动方法，背光模组通过施加不同的电压信号，可以实现R、G、B和W选择出光，再搭配显示面板的驱动，本发明实施例可以实现背光模组控制颜色信息，显示面板控制灰阶信息的驱动模式；或，可以实现背光模组控制颜色和灰阶信息，显示面板仅起开关作用的驱动模式。
综上所述，本发明具体实施例提供的背光模组、显示装置及其驱动方法，至少具有如下优点：
第一、能够实现不同波长的光线以不同角度入射到导光板中，在取光光栅位置处以相同的预设角度出射，与现有技术背光模组仅能提供单一的白光相比，本发明实施例提供的背光模组能够提供不同颜色的背光。
第二、在取光光栅以外的区域，射入到导光板中的光线在导光板中全反射传播，且在取光光栅位置处，导光板中的光线以相同的预设角度出射，本发明实施例提供的背光模组能够在取光光栅对应位置处提供不同颜色的出射光，这样，能够省去背光模组对应的显示面板中彩色滤光片的设置，从而能够提高显示面板的透过率。
第三、本发明实施例的显示装置不需要设置上、下偏光片，能够进一步提高液晶显示面板的透过率。
第四、与现有技术相比，可以将每一像素单元的尺寸缩小三分之一，从而能够将显示的分辨率提高三倍。
第五、背光模组通过施加不同的电压信号，可以实现R、G、B和W选择出光，再搭配显示面板的驱动，可以实现背光模组控制颜色信息，显示面板控制灰阶信息的驱动模式；或，实现背光模组控制颜色和灰阶信息，显示面板仅起开关作用的驱动模式。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种显示装置，其特征在于，包括背光模组；以及位于所述背光模组出光面上的显示面板；
所述背光模组包括：导光板，位于所述导光板的入光面的多种不同颜色的单色光源、光路调节部和取光光栅；
所述光路调节部，位于所述单色光源上方，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入所述导光板，且射入所述导光板中的光线在所述导光板中全反射传播；
所述取光光栅，位于所述导光板的出光面，用于将所述导光板中的光线以相同的预设角度取出，且不同颜色的光线取出后光线的传播方向与出光面的法线之间的夹角相同，以及同一颜色的光线取出后光线的传播方向与出光面的法线之间的夹角相同；所述取光光栅的取光效率随着所述取光光栅与所述单色光源的距离的增加而增加；
所述显示面板包括：位于所述背光模组上方的基板，位于所述基板和所述背光模组之间的可调节光栅结构；
所述可调节光栅结构，用于调节所述背光模组出射的光线的传播方向；
所述基板包括若干阵列排列的像素单元，每一所述像素单元包括透光区和遮光区，所述透光区为透明区域，用于当所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节时，透过调节后的所述光线；
所述遮光区对应位置处设置有第一遮光层，所述第一遮光层在所述基板上的正投影完全覆盖所述取光光栅在所述基板上的正投影，所述第一遮光层用于当所述可调节光栅结构不对背光模组出射的光线的传播方向进行调节时，吸收所述背光模组在取光光栅位置处射出的光线。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，相邻两所述像素单元之间包括防窜色区，所述防窜色区对应位置处设置有第二遮挡层。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，每一所述像素单元包括的透光区位于该像素单元包括的所述遮光区的异侧，且关于所属像素单元的中心对称轴呈对称分布。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述可调节光栅结构包括第一电极、第二电极和液晶层，所述液晶层位于所述基板和所述背光模组之间；
所述第一电极和所述第二电极用于驱动所述液晶层内液晶分子偏转，以调节所述液晶层的折射率。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光路调节部包括反射镜；
所述反射镜，用于使得每一颜色的单色光源出射的光以不同的入射角度射入所述导光板，所述入射角度随着单色光源的波长的增加而增大。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，述单色光源随着波长的减小而远离所述导光板设置。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述预设角度为光线的传播方向与出光面的法线之间的夹角，该预设角度的范围为0度到10度。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述反射镜的外表面包括曲面部和平面部，所述曲面部远离所述导光板，所述平面部靠近所述导光板，所述平面部与所述导光板的出光面位于同一平面。
9.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述反射镜的外表面呈抛物面，所述抛物面的焦点位置处设置任一颜色的单色光源。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述取光光栅的周期为预先设定的固定值。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
当所述显示装置呈暗态显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构不对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号；
当所述显示装置呈灰阶显示时，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号。
12.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，所述可调节光栅结构包括第一电极、第二电极，以及位于所述基板和所述背光模组之间的液晶层；
所述显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，包括：
所述驱动电路对所述第一电极和所述第二电极输出电信号，控制所述液晶层内液晶分子偏转。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路控制所述可调节光栅结构对所述背光模组出射的光线的传播方向进行调节，使得光线能够从每一所述像素单元包括的透光区射出；背光模组的控制电路对多种不同颜色的单色光源中至少之一输出背光信号，包括：
在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为所述第一电极和/或所述第二电极输出电压可调的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出恒定电压的背光信号；
或，在一帧显示时间内，显示面板的驱动电路为所述第一电极和/或所述第二电极输出电压恒定的电压信号；背光模组的控制电路分别为多种不同颜色的单色光源输出电压可调的背光信号。
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