CN108710201B - 光源模组、背光模组和显示装置 - Google Patents

光源模组、背光模组和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光源模组，包括：发光器件和电润湿面板，电润湿面板包括：第一基板、第二基板和流体层，流体层包括：极性流体和非极性流体，极性流体与非极性流体互不相溶；第一基板包括：光波导层、第一电极层和介电层，介电层与流体层接触，介电层的折射率等于光波导层的折射率，极性流体的折射率大于或等于介电层的折射率；电润湿面板划分为若干个控制区域，第一电极层包括：与控制区域一一对应的若干个第一电极，第一基板或第二基板中设置有第二电极层；第一电极用于与第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的控制区域内的极性流体在介电层表面的亲疏水性。本发明提供的侧入式光源模组的出光面可进行局部亮度调节。

Description

光源模组、背光模组和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种光源模组、背光模组和显示装置。
背景技术
目前的显示技术领域的光源模组主要包括两种类型：直下式光源模组和侧入式光源模组。图1为现有技术中侧入式光源模组的结构示意图，图2为现有技术中直下式光源模组的结构示意图，如图1和图2所示，侧入式光源模组由导光板2以及设置于导光板侧面的灯条1构成，由于灯条1设置于导光板2的侧面，因而无法实现对光源模组出光面进行局部亮度调节。直下式光源模组由布置于基板3上的多颗发光芯片4(例如Led芯片)构成，可以通过调节各发光芯片4的开关与电流大小，实现对光源模组出光面进行局部亮度调节，然而直下式光源模组中需要大量的发光芯片4，导致成本较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光源模组、背光模组和显示装置
为实现上述目的，本发明提供了一种光源模组，包括：发光器件和电润湿面板，所述电润湿面板包括：相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成有容纳腔，所述容纳腔内填充有流体层，所述流体层包括：极性流体和非极性流体，所述极性流体与所述非极性流体互不相溶；
所述第一基板包括：光波导层、第一电极层和介电层，所述发光器件位于所述光波导层的侧面，所述第一电极层位于所述光波导层的出光面侧，所述介电层位于所述第一电极层背向所述光波导层的一侧，所述介电层与所述流体层接触，所述介电层的折射率等于所述光波导层的折射率，所述极性流体的折射率大于或等于所述介电层的折射率，所述非极性流体的折射率小于所述介电层的折射率；
所述电润湿面板划分为若干个控制区域，所述第一电极层包括：与所述控制区域一一对应的若干个第一电极，所述第一基板或所述第二基板中设置有第二电极层；
所述第一电极用于与所述第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的所述控制区域内的所述极性流体在所述介电层表面的亲疏水性。
可选地，所述第二电极层位于所述第二基板中，所述第二电极层包括：呈面状的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间形成的控制电场为垂直电场。
可选地，所述第二电极层位于所述第一基板中，所述第二电极层包括：若干个所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间形成的控制电场为边缘电场。
可选地，所述第二电极与所述第一电极同层设置。
可选地，所述介电层包括：绝缘层和第一疏水层，所述绝缘层位于所述第一电极层背向所述光波导层的一侧，所述第一疏水层位于所述绝缘层背向所述光波导层的一侧；
或者，所述介电层为单层结构，所述介电层的材料为绝缘疏水性材料。
可选地，所述第二基板内与所述流体层相接触的膜层为第二疏水层；
所述第二疏水层的折射率大于或等于所述极性流体的折射率。
可选地，所述非极性流体包括：空气。
可选地，第一基板和所述第二基板之间还形成有储液腔，所述储液腔位于所述容纳腔外且与容纳腔连通；
所述第一电极层还包括：对应所述容纳腔的第三电极，所述第三电极用于与所述第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的所述容纳腔域内的所述极性流体在所述介电层表面的亲疏水性。
可选地，所述第一电极的折射率等于所述光波导层的折射率。
为实现上述目的，本发明还提供了一种背光模组，包括：如上述的光源模组。
为实现上述目的，本发明还提供了一种显示装置，包括：如上述的背光模组。
附图说明
图1为现有技术中侧入式光源模组的结构示意图；
图2为现有技术中直下式光源模组的结构示意图；
图3a为本发明实施例一提供的一种光源模组的结构示意图；
图3b为图3a所示光源模组的俯视图；
图4为图3a所示光源模组的光路示意图；
图5a为第一电极和第二电极上未施加电压时的示意图；
图5b为第一电极和第二电极上施加电压时的示意图；
图6为本发明中利用控制电场控制极性流体进行运动的原理示意图；
图7为本发明中利用控制电场控制极性流体进行合并的原理示意图；
图8为本发明中利用控制电场控制极性流体进行分离的原理示意图；
图9为本发明实施例二提供的一种光源模组的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种光源模组、背光模组和显示装置进行详细描述。
图3a为本发明实施例一提供的一种光源模组的结构示意图，图3b为图3a所示光源模组的俯视图，如图3a和图3b所示，该光源模组包括：发光器件5和电润湿面板，电润湿面板包括：相对设置的第一基板6和第二基板7，第一基板6和第二基板7之间形成有容纳腔21，容纳腔21内填充有流体层，流体层18包括：极性流体19和非极性流体20，极性流体19与非极性流体20互不相溶。
第一基板6包括：光波导层8、第一电极层和介电层11，发光器件5位于光波导层8的侧面，第一电极层位于光波导层8的出光面侧，介电层11位于第一电极层背向光波导层8的一侧，介电层11与流体层18接触，介电层11的折射率等于光波导层8的折射率，极性流体19的折射率大于或等于介电层的折射率，非极性流体的折射率小于介电层11的折射率。
电润湿面板划分为若干个控制区域23，第一电极层包括：与控制区域23一一对应的若干个第一电极9，第二基板7中设置有第二电极层；第一电极9用于与第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的控制区域23内的极性流体19在介电层11表面的亲疏水性。
在本发明中，可在第一基板6和第二基板7之间形成围壁14，第一基板6、第二基板7和围壁14可限定出一个密闭空间，即容纳腔21。
可选地，非极性流体20为空气。当然，本发明中的非极性流体20还可为其他物质，此处不再一一举例。
需要说明的是，第二基板7还可包括衬底基板17，衬底基板17用于承载第二电极层，衬底基板17的折射率大于或等于第二电极层的折射率。当然，在本实施例中，衬底基板不是必要的。
在本实施例中，第二电极层具体包括：呈面状的第二电极16，第一电极9与第二电极16之间形成的控制电场为垂直电场，第二电极16的折射率大于或等于极性流体19的折射率。
下面将结合附图来对本发明提供的光源模组的出光原理进行详细描述。
图4为图3a所示光源模组的光路示意图，如图4所示，发光器件5产生并输出光线，该光线通过光波导层8的侧面射入至光波导层8内，并进行光播导。
光波导层8的出光面的部分区域与介电层11相接触，另一部分区域与第一电极9相接触。对于光波导层8与介电层11相接触的区域，由于介电层11的折射率等于光波导层8的折射率，则传播至光波导层8与介电层11相接触表面的光线，会发生透射并进入介电层11。对于波导层8与第一电极9相接触的区域，若第一电极9的折射率小于光波导层8的折射率，则传播至光波导层8与第一电极9相接触表面的光线，会发生全反射；若第一电极9的折射率等于光波导层8的折射率，则传播至光波导层8与第一电极9相接触表面的光线，会发生透射并进入第一电极9，然后再透射至介电层11；若第一电极9的折射率大于光波导层8的折射率，则传播至光波导层8与第一电极9相接触表面的光线，会发生折射并进入第一电极9，然而由于介电层11的折射率小于第一电极9的折射率，因此传播至第一电极9与介电层12相接触表面的光线，会发生全反射，并在后续传播过程中再次进入光波导层8。
需要说明的是，在本发明中仅需保证至少波导层8与介电层11相接触的区域能够出光即可，因此本发明的技术方案对第一电极9的折射率并无限制。当然，作为本发明中的一种优选实施方案，第一电极9的折射率等于光波导层8的折射率，此时光波导层8的出光面的各个区域均有光线射出且能射入至介电层11内，从而能提升出光率。
当光线传播至介电层11与非极性流体20相接触的表面时，由于非极性流体20的折射率小于介电层的折射率，则光线会发生全反射而无法从该表面射出；当光线传播至介电层11与极性流体19相接触的表面时，由于极性流体19的折射率大于或等于介电层11的折射率，则光线会从该表面射出并进入极性流体19内。需要说明的是，当极性流体19内的光线传播至极性流体19与非极性流体20之间的表面时，由于非极性流体20的折射率小于极性流体19的折射率，因此光线会在极性流体19与非极性流体20之间的表面发生全反射。
当极性流体19内的光线传播至极性流体19与第二电极16之间的表面时，由于第二电极16的折射率大于或等于极性流体19的折射率，则光线会从该表面射出并进入第二电极16；
当第二电极16内的光线传播至第二电极16与衬底基板17之间的表面时，由于衬底基板17的折射率大于或等于第二电极16的折射率，则光线会从该表面射出，从而形成出光。
基于上述原理，本发明可对各控制区域23是否发光进行相应控制。具体地，利用各第一电极9与第二电极16之间形成的控制电场来控制极性流体19进行运动，从而控制极性流体19在容纳腔21内的分布，其中存在有极性流体19的控制区域23有光线射出，不存在有极性流体19的控制区域23(控制区域23内全部为非极性流体20)没有光线射出，即存在极性流体19的控制区域23发光，而不存在极性流体19的控制区域23不发光。由此可见，本发明的技术方案可实现对侧入式光源模组的出光面的局部亮度调节。
下面将结合附图，来对本发明中利用各第一电极9与第二电极16之间形成的控制电场来控制极性流体进行运动的具体原理，进行详细描述。
图5a为第一电极和第二电极上未施加电压时的示意图，图5b为第一电极和第二电极上施加电压时的示意图，如图5a和5b所示，忽略重力的影响，在第一电极9和第二电极16未施加电压时，极性流体19与介电层11之间的表面张力相对较大，极性流体19与介电层11之间接触角θ为钝角；在第一电极9和第二电极16施加有电压(两电极之间存在一定电压差V)时，第一电极9与第二电极16之间可形成控制电场(垂直电场)，在该控制电场的作用下，基于电润湿效应，极性流体19在介电层11表面的呈现亲水性，极性流体19与介电层11之间的表面张力减小，极性流体19与介电层11之间接触角θ减小并最终可形成锐角。其中，第一电极9与第二电极16之间的电压差V越大，则控制电场越强，极性流体19与介电层11之间接触角θ越小。
图6为本发明中利用控制电场控制极性流体进行运动的原理示意图，如图6所示，以控制极性流体19由控制区域A向控制区域B运动的情况为例，假定在初始状态时控制区域A和控制区域B中均未形成控制电场，且极性流体19位于控制区域A中。为控制极性流体19向控制区域B运动，则可向控制区域B所对应的第一电极9和第二电极16提供预设电压，以在控制区域B中形成控制电场，此时极性流体19靠近控制区域B的部分呈现亲水性而与介电层11之间接触角减小，造成了极性流体19的不对称形变，该不对称形变造成了极性流体19内部压强差，使得极性流体19整体向控制区域B移动。
基于上述原理，可利用各第一电极9与第二电极16之间形成的控制电场来控制极性流体19进行运动，从而可对电润湿面板内极性流体19的分布进行控制，进而可对电润湿面板上各控制区域23是否发光进行控制。
此外，在本发明的技术方案，不仅可对各控制区域23是否发光进行控制，还对处于发光状态的控制区域23的发光亮度进行控制。具体地，处于发光状态的控制区域23的发光亮度，是由该控制区域23内极性流体19与介电层11之间的接触面积决定；其中，控制区域23内的极性流体19与介电层11之间的接触面积越大，则该控制区域23的出光量越多，对应的发光亮度越高。
具体地，通过控制控制区域23内极性流体19的体积以及极性流体19在介电层11表面的亲疏水性，从而可对该控制区域23内的极性流体19与介电层11之间的接触面积进行控制。
在本发明中，通过控制极性流体19的合并或分离，即可实现对极性流体19的体积进行控制。下面将结合附图进行详细描述。
图7为本发明中利用控制电场控制极性流体进行合并的原理示意图，如图7所示，假定在初始状态时控制区域A、控制区域B和控制区域C中均未形成控制电场，且极性流体19位于控制区域A和控制区域C中。为实现将控制区域A和控制区域C中的极性流体19进行合并，则可向控制区域B所对应的第一电极9和第二电极16提供预设电压，以在控制区域B中形成控制电场，基于前述控制极性流体运动的原理，控制区域A和控制区域C中的极性流体19均向控制区域B运动，并在控制区域B中合并，从而实现极性流体19的体积的增大。
在极性流体19完成合并后，再利用控制电场将合并后的极性流体19移动至目标控制区域。
图8为本发明中利用控制电场控制极性流体进行分离的原理示意图，如图8所示，假定在初始状态时控制区域A、控制区域B和控制区域C中均未形成控制电场，且极性流体19位于控制区域B中。为实现将控制区域B中的极性流体19进行分离，则可向控制区域A和控制区域C所对应的第一电极9和第二电极16提供预设电压，以在控制区域A和控制区域C中同时形成控制电场，此时控制区域B中极性流体19靠近控制区域A的部分向控制区域A移动，控制区域B中极性流体19靠近控制区域C的部分向控制区域C移动，控制区域B中极性流体19的高度逐渐减小直至被拉断，从而实现极性流体19的分离。
在极性流体19完成分类后，再利用控制电场将分离出的极性流体19移动至目标控制区域。
在本发明中，在极性流体19的体积一定的情况下，通过控制极性流体19在介电层11表面的亲水性，也可实现对极性流体19与介电层11之间的接触面积进行控制。
参见图5a和图5b所示，在第一电极9和第二电极16未施加电压时，极性流体19与介电层11之间的表面张力相对较大，极性流体9与介电层11之间接触角为钝角，极性流体19与介电层11之间的接触面积为S1；在第一电极9和第二电极16施加有电压时，在控制电场的作用下，基于电润湿效应，极性流体19在介电层11表面的呈现亲水性，极性流体19与介电层11之间的表面张力减小，极性流体19与介电层11之间接触角减小并形成锐角，极性流体19与介电层11之间的接触面积增大为S2，接触面积S2的大小可由第一电极9与第二电极16之间的电压差决定。
通过上述内容可见，本发明的技术方案不仅能够对各控制区域23是否发光进行控制，还可以对处于发光状态的控制区域23的发光亮度进行调节，即实现了对光源模组出光面进行局部亮度调节。
在本实施例中，作为一种可选方案，参见图3所示，介电层11包括：绝缘层12和第一疏水层13，绝缘层12位于第一电极层背向光波导层8的一侧，第一疏水层13位于绝缘层12背向光波导层8的一侧。绝缘层12和第一疏水层13的折射率均等于光波导层8的折射率。
作为又一种可选方案，介电层11为单层结构，介电层11的材料为绝缘疏水性材料(例如，特氟龙)，此种情况未给出相应附图。
可选地，第二基板7还包括：第二疏水层15，第二疏水层15位于第二电极层朝向流体层18的一侧，且第二疏水层15与流体层18相接触，第二疏水层15的折射率大于或等于极性流体19的折射率，以保证从极性流体19射出的光线能射入至第二疏水层15。在本实施例中，第二疏水层15的设置可保证流体层18(极性流体和非极性流体)在运动过程中的平滑和稳定。
参见图3b所示，可选地，第一基板6和第二基板7之间还形成有储液腔22，储液腔22位于容纳腔21外且与容纳腔21连通；第一电极层还包括：对应容纳腔的第三电极(未示出)，第三电极用于与第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的容纳腔21内的极性流体19在介电层11表面的亲疏水性。在本发明中，通过各第一电极9与第二电极层之间的控制电场，以及第三电极与第二电极层之间的控制电场，可控制极性流体19进出容纳腔21。具体控制过程，此处不再赘述。
本发明实施例一提供了一种光源模组，其中该光源模组为侧入式光源模组，该光源模组的出光面可进行局部亮度调节。
图9为本发明实施例二提供的一种光源模组的结构示意图，如图9所示，与上述实施例一中光源模组不同的是，本实施例中的第二电极层位于第一基板6中，第二电极层包括：若干个第二电极16，第一电极9与第二电极16之间形成的控制电场为边缘电场。在本实施例提供的光源模组中，通过控制各第一电极9与对应的第二电极16之间的边缘电场，以实现对光源模组的出光面进行局部亮度调节的原理与上述实施例一中相同，此处不再赘述。
本实施例中，可选地，第二电极16与第一电极9同层设置。此时，可采用一次构图工艺以同时形成第一电极9(第三电极)和第二电极16，有效减少生成工序。当然，第二电极16与第一电极9同层设置的情况仅为本实施例中的一种可选方案，其不会对本发明的技术方案产生限制。在本实施例中第二电极16也可与第一电极9异层设置(此种情况未给出相应附图)，仅需保证第一电极9与第二电极16之间形成的边缘电场覆盖该第一电极9所对应的控制区域即可。
对于本实施例中除第一电极层和第二电极层之外的其他结构的描述，可参见上述实施例一中的内容，此处不再赘述。
本发明实施例二提供了一种光源模组，其中该光源模组为侧入式光源模组，该光源模组的出光面可进行局部亮度调节。
需要说明的是，本发明中的光源模组不仅可用作液晶显示装置中的背光源，还可以用作照明设备。
本发明实施例三提供了一种背光模组，包括光源模组，该光源模组采用上述实施例一或实施例二中的光源模组，具体内容可参见上述实施例一和实施例二中的内容，此处不再赘述。
本发明实施例四提供了一种显示装置，包括背光模组，该背光模组采用上述实施例三中的背光模组。其中，该显示装置具体可以为液晶显示器、导航仪、手机等可用于进行显示的结构或设备。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光源模组，其特征在于，包括：发光器件和电润湿面板，所述电润湿面板包括：相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成一个密闭空间作为容纳腔，所述容纳腔内填充有流体层，所述流体层包括：极性流体和非极性流体，所述极性流体与所述非极性流体互不相溶；
所述第一基板包括：光波导层、第一电极层和介电层，所述发光器件位于所述光波导层的侧面，所述第一电极层位于所述光波导层的出光面侧，所述介电层位于所述第一电极层背向所述光波导层的一侧，所述介电层与所述流体层接触，所述介电层的折射率等于所述光波导层的折射率，所述极性流体的折射率大于或等于所述介电层的折射率，所述非极性流体的折射率小于所述介电层的折射率；
所述电润湿面板划分为若干个控制区域，所述第一电极层包括：与所述控制区域一一对应的若干个第一电极，所述第一基板或所述第二基板中设置有第二电极层；
所述第一电极用于与所述第二电极层之间形成控制电场，以控制对应的所述控制区域内的所述极性流体在所述介电层表面的亲疏水性，以使所述极性流体在不同的所述控制区域之间流动；
所述第二基板内与所述流体层相接触的膜层为第二疏水层；所述第二疏水层的折射率大于或等于所述极性流体的折射率；
所述第一电极的折射率等于所述光波导层的折射率。
2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述第二电极层位于所述第二基板中，所述第二电极层包括：呈面状的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间形成的控制电场为垂直电场。
3.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述第二电极层位于所述第一基板中，所述第二电极层包括：若干个所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间形成的控制电场为边缘电场。
4.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述第二电极与所述第一电极同层设置。
5.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述介电层包括：绝缘层和第一疏水层，所述绝缘层位于所述第一电极层背向所述光波导层的一侧，所述第一疏水层位于所述绝缘层背向所述光波导层的一侧；
或者，所述介电层为单层结构，所述介电层的材料为绝缘疏水性材料。
6.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述非极性流体包括：空气。
7.一种背光模组，其特征在于，包括：如上述权利要求1-6中任一所述光源模组。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求7中所述的背光模组。
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